ترسیم ساختار و نقشه علم

“اسمال” و “گارفیلد” اظهار میدارند که شاید ” برادفورد” از اولین کسانی باشد که به طور غیر مستقیم به ترسیم ساختار علم اشاره کرده است. ضمن اینکه نظر “پرایس” را در این باره که میتوان ساختار علم را ترسیم کرد؛ تایید میکنند. همچنین گارفیلد به عنوان يكي از پيشگامان حوزهي علمسنجي، بعد از مشاهدهي اولين برون دادهاي مكشوف از نمايه استنادي علوم به اين نتيجه رسيد كه اگر متون علمي را آينهاي از فعاليتهاي علمي بدانيم، يك نمایهي استنادي جامع و چند رشتهاي نيز ميتواند ديدي سودمند در خصوص اين فعاليتها ارائه كند. اسمال نيز درباره ي نگرش خود به پايگاه وب آف ساينس مينويسد: به زعم من پايگاه دادهاي مانند وب آو ساينس بیش از آن چيزي است كه جامعه شناس از طريق آن جامعه را ميبيند. اين پايگاه، سيستم اجتماعي پيچيدهاي است كه مي توان با استفاده از آن دريافت كه اطلاعات چه نقشي در اكتشاف و خلاقيت دارد، چرا و كي يك دانشمند ارتباط برقرار میکند و چگونه حوزههاي علمي رشد كرده و توسعه مییابند.به عقیده نوروزی چاکلی مطالعات مربوط به ساختار متون علمی موجب پدید آمدن حوزههای ترسیم نقشه شده است، چراکه با تحولات گستردهتری که در نرمافزارها به وجود آمد، امکانات بیشتری برای انجام مطالعات ساختار متون علمی فراهم شد؛ در بسیاری از این گونه مطالعات سعی شد ساختار متون علمی، مجلههای علمی، دانشمندان و بسیاری دیگر از مقولههای تولید علم ترسیم و نقشههایی جامع در این خصوص عرضه شوند. از سوی دیگر برای اتخاذ تصمیمات بهتر ، جامعتر و کارآمدتر در خصوص سیاستگذاریهای علمی تنها شناسایی ساختار رشتهای و روابط موضوعی نمیتواند سودمند باشد بلکه باید در کنار آن به ساختار فکری، ساختار اجتماعی و ساختار شناختی رشتهها، حوزههای علمی و تخصصها پی برد و از این طریق روابط موجود بین نقش آفرینان علمی را از ابعاد مختلف مورد بررسی و تحلیل قرار داد. همچنین از این طریق است که میتوان ساختار علم را در جهان علمی امروز که روز به روز بر پیچیدگیهای فکری ، شناختی و اجتماعی آن افزوده میشود شناسایی کرد .نوروزی چاکلی ترسیم ساختار شبکههای همکاریهای علمی و تألیف مشترک را بخشی دیگر از مطالعاتی که میداند که روی همکاریهای علمی تمرکز دارند؛ با توجه به این مورد بایستی توجه داشت که ساختار شبکههای استنادی که ترسیم آن در کتابسنجی و علمسنجی از سابقهی دیرینهای بهرهمند است با ساختار شبکههای همکاری علمی تفاوت دارد؛ چرا که گرههای شبکههای استنادی از مقاله ها تشکیل شده است نه از نویسندگان؛ همچنین پیوند میان آنها استنادهاست نه تألیف مشترک. در واقع تفاوت این شبکهها به تفاوت ماهیتی عمل استناد و همکاریهای علمی باز میگردد.

تعریف و تبیین جایگاه نقشه علم : در تصویرسازی علمی، مرزهای مشترک حوزههای خاص علمی و ارتباطات این مرزها باعث میشود که کاربران بتوانند بر مبنای یک الگوی تصویری نوشته ها و ادبیات تحقیق علمی را مورد کاوش قرار دهند. هدف از تصویریسازی حوزه های مختلف علوم، مشخص کردن مرزهای ارتباطات مختلف علمی به عنوان بازتابی از نوشتهها و متون و تلاشهای علمی، و مسیرهای استنادی توسط مطالب منتشر شده توسط دانشمندان است نقشههای علمی میتواند به عنوان رویکردی برای مشخص کردن وضع موجود رشته علمی خاصی و مطالعات تطبیقی صورت گیرد. نقشه علمی عبارت است از تجزیه و تحلیل انتشارات یک حوزه علمی از زوایای متفاوت و ترسیم یک نگرش کلی از آن حوزه؛ بر پایه این نقشه و ترسیم سیر تغییر و تحولات ، حوزه هایی که بیشترین و کمترین نزدیکی را دارند از هم متمایز میشوند و بدین ترتیب، هر کاربر، افزون بر ویژگیها و ارتباط بین زیر ردههای هر حوزه از علم می تواند تأثیرگذارترین افراد و مؤسسات تحقیقاتی را نیز در آن حوزهی خاص مشخص نماید . نقشه علمی بازنمون دو بعدی یا سه بعدی حوزه خاصی از علم است. بخشهای مختلف نقشههای علمی را سرفصلها و موضوعهای آن حوزه از علم تشکیل میدهند. در این نقشهها بخشهای مختلف با همدیگر در ارتباط هستند به گونهای که موضوعهای مختلف یک علم که به صورت مفهومی با یکدیگر ارتباط بیشتری دارند در نقشه نزدیکتر بهم هستند و موضوعهایی که ارتباط کمتری دارند در نقشه از یکدیگر فاصله بیشتری دارند. به عبارت دیگر، نقشه علمی نوعی بازنمون دو بعدی از دسته بندی یا خوشه بندی نوشته های علمی است. مویا معتقد است که ترسیم اطلاعات در قالب نقشه های علمی یک نوع تفسیر است، به طوری که دادهها و پدیدههای پیچیده واقعی به پیامهای قابل درک تبدیل میشوند و این ترسیم باعث میشود که پدیدهها پیکرهی نامرئی ساختار دانش برای ما قابل درک شود .نویز در تعریف نقشه های علمی اعتقاد دارد که نقشه کتابسنجی (علمی) ، نمایی است از حوزههای علمی که با تجزیه و تحلیل کمی اطلاعات کتابشناختی تهیه میشود. عناصر تشکیل دهنده نقشههای علمی، حوزه های پژوهشی هستند؛ حوزههایی که دارای ارتباط مفهومی قویتری هستند در کنار همدیگر و حوزههایی که ارتباط ضعیفتری دارند در فاصله دورتری قرار میگیرند. این نقشهها در جامعه کاربرد فراوان دارند. در جای دیگری نویز بیان میکند که نقشه کتابشناختی بازنمون منحصر بفرد از یک رشته پژوهشی بدون چیدمان قبلی است . به زعم ریپ نقشه علم را میتوان «مصورسازی ریخت شناسی روابط میان عناصر یا جنبه های علم» تعریف کرد. هدف نگاشت علمی نمایش جنبه های ساختاری و دینامیکی پژوهش علمی است. نقشه علم تعداد زیر حوزههای هر زمینه علمی و میزان دانش موجود در هر زمینه و نیز ارتباط و تعامل زیر حوزههای مختلف با همدیگر را نشان میدهد .علاوه بر آن در رویکرد علمسنجی تجزیه و تحلیل نقشه دانش یک حوزه، علاوه بر تکنیکهای ترسیم اطلاعات میتواند شامل موضوعهای گوناگون مثل تجزیه و تحلیل شبکه، زبانشناسی، استخراج مفاهیم و موضوعات، تحلیل استنادی و شاخصهای علم و فناوری آن حوزه باشد .در نهایت میتوان گفت که با کمک فنون مختلف کتابسنجی و علم سنجی، انتشارات یک حوزه از علم از زوایای متفاوت و با هدف کشف روابط پنهانی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و سپس برای درک بهتر، نتایج حاصله از تجزیه و تحلیل به صورت چندبعدی در قالب نقشه های علمی ترسیم میشوند.

شیفرین و بورنر برخی از مهم ترین کاربردهای نقشه های علم را برای نفع برندگان از علم و فناوری را در موارد زیر خلاصه کردند :

فراهم کردن اطلاعات لازم برای انجام پژوهش؛
نمایش نتایج پژوهش و چگونگی تاثیر پذیری و تاثیرگذاری آنها بر سایر حوزههای علمی
فراهم کردن امکان درک و پیگیری بهتر سیر تحولهای جاری علم و فناوری، از قبیل رشد و ظهور حوزه های جدید
برجسته سازی نقش عوامل اقتصادی در تولید و اشاعه علم
شناسایی شبکه های علمی و اجتماعی و ترسیم نقشه روابط میان آنها
شناسایی تاثیر سرمایه گذاری بر پژوهش های حوزههای مورد نظر، نظیر پژوهشهای کاربردی و راهبردی و مقایسه آنها با سایر حوزه های علوم.
این نقشهها در صدد پاسخگویی به سوالات زیر میباشند:
ساختار طبیعی واحدهای تشکیل دهنده علوم چگونه است؟
این واحدهای طبیعی چگونه به هم مرتبط میشوند؟
چه نیروهایی ساختار واحدهای تشکیل دهنده علم و ارتباط بین آنها را تعیین میکنند؟
ساختارهای علمی چگونه در طول زمان در مقیاس خرد و کلان تغییر میکنند؟

در نقشه های علم حوزه های موضوعی که با هم ارتباط بیشتری دارند در فاصله نزدیکتر و حوزههایی که ارتباط کمتری دارند در فاصله بیشتر نمایش داده میشوند. نقشه ها به روشهای مختلف در سطوح مختلف، در حوزه های زمانی و مکانی مختلف و بر اساس مستندات مختلف ترسیم میشوند.

تاریخچه فعالیتهای ترسیم نقشه علم

به عقیده ثلوال ، اگرچه در سالهای اولی های که ایده کتابسنجی رابطهای مطرح شد، به دلیل نبود امکانات و نرم افزارهای لازم، به ویژه در حوزهی مصورسازی علم، رشد روشهای تحلیل رابطهای کندتر صورت میگرفت ولی باید توجه کرد که حتی در همان سالهای اولیه نیز موسسه اطلاعات علمی، تلاشهایی را در زمینه مصورسازی علم صورت داده بود؛ در چنان شرایطی، تحلیلهای رابطهای اولیه با ترسیم سادهی ساختار علم، تصویرهایی جالب را در این خصوص ارائه میکرد؛ از جمله ی این تصویرهای اولیه میتوان به نمودارهای شبکهای جریان استنادها به مجموعهای از مقاله های هسته اشاره کرد که در نوع خود جالب توجه محسوب میشود.از بعد تاریخی، باید آن دسته از مطالعات علم سنجی را که به بررسی ساختار متون علمی میپرداخت، سر منشا اصلی ظهور حوزهی مصورسازی حوزههای دانش به شمار آورد ؛ در این میان پل اتله اولین مطالعات را در این باره شروع کرد. پل اتله در سال 1895 متوجه شد که ردهبندی دهدهی دیویی میتواند به عنوان یک نقشه علمی از حوزه های گوناگون علم باشد. بدین جهت اتله، مطالعات خود را به روی رده بندی دهدهی دیویی، برای تبدیل به رده بندی دهدهی جهانی آغاز کرد. در سال 1918 اتله اظهار داشت که رده بندی دهدهی جهانی میتواند به عنوان یک نقشه کلی از حوزههای مختلف علوم به حساب آید . جان برنال، یکی اولین نقشه های علم جهان را ترسیم کرد. اسمال و گارفیلد اظهار میدارند که شاید برادفورد یکی از اولین کسانی باشد که به طورغیر مستقیم به ترسیم ساختار علم اشاره کرده است .دویله در سال 1961 با تأکید بر نقش رایانهها در ترسیم نقشههای علم، چگونگی ساخت و ترسیم این نوع نقشه ها را برای ایجاد تصویر بزرگی از حوزههای جامع علمی پیشنهاد داد .در سال 1963، گارفیلد روش ترسیم نقشه های علم را بر اساس تحلیل استنادی تشریح کرد. بررسي سير تاريخي اين تحول نشان گر آن است كه به تدريج با ترسيم نقشه هاي علوم توسط پيشگاماني چون گارفيلد و پرايس، بر مباني نظري اين حوزه ي پژوهشي نوظهور نيز افزوده شده است. مثلاً گارفيلد و اسمال بعد از گسترش اطلس علوم در مؤسسهي اطلاعات علمي آمريكا، نقش ساختارهاي استنادي را در شناسايي جبه هاي در حال تغيير علم تشريح كردند. سپس گارفيلد با اظهار علاقه به اين حوزهها، مصورسازي را به عنوان حوزهاي علمي معرفي كرد كه ميتوان از آن به عنوان ابزاري كارآمد در تحليل حوزهاي بالاخص در حوزه هاي علمي چندرشتهاي و با رشد سريع استفاده كرد .اما امروزه مطالعات مربوط به به مصورسزی حوزههای دانش از پیشرفتهایی چشمگیر بهرهمند شدهاند؛ چرا که با ظهور نرمافزارهای قدرتمندی مانند سایتسپیس، اینفو ویز سایبر اینفراستراکچر ، بیبِکسل و… کار مصور سازی برای متخصصین رشته سهل شده است که نتایج بسیار جالبی نیز در پی دارد .

انواع نقشه های علم : نوروزی چاکلی (1390) نقشههای علم را به 4 دسته تقسیم میکند:

نقشه های درختی یا خوشهای : نقشههای درختی که در بسیاری از متون از آنها به نام نقشههای خوشهای نیز یاد میشود، از پر کاربردترین نقشههای علم محسوب میشوند؛ در واقع بسیاری از نقشههایی که به منظور نشان دادن برجستهترین و پراستنادترین پژوهشگران، مقالهها، کتابها، مجلهها، جدیدترین مقالهها، تأثیر گذارترین حوزههای موضوعی، همکاران پژوهشی و مانند آنها ترسیم میشوند جزء نقشههای ساختار درختی یا خوشهای به شمار میروند. استفاده از نقشههای درختی و خوشهبندی در مصورسازی خوشههای نویسندگان در حوزههای علمی بسیار رایج است. با وجود اینکه هدف اصلی از ترسیم این نوع نقشهها، معرفی جبهههای پژوهشی هر حوزه به لحاظ موضوعی نیست، در واقع این نوع نقشهها در شناسایی پژوهشگران حاضر در عرصههای پژوهشی مختلف و به ویژه در معرفی سر شاخهها و تأثیر گذارترین آنها کاربردهایی فراوان دارد.

نقشه های همبستگی علمی : علاوه بر نقشههای درختی و خوشهای، باید به نقشههایی دیگر اشاره کرد که همبستگی میان بروندادهای پژوهشی، مانند مقالهها و بودجههای پژوهشی را به نمایش میگذارند؛ این نوع نقشهها امکان تحلیل بهتر این همبستگی را فراهم میسازند و به منظور ارزیابی مؤثرتر پژوهش استفاده میشوند . این نوع نقشهها برای تحلیل شبکههای همکاری علمی بسیار کاربرد دارند. به طور معمول در هر یک از نقشههای همبستگی که به تحلیل و مصورسازی همکاریها میپردازد، مقولههای مورد نظر از رویکردها و ابعادی گوناگون مورد توجه قرار میگیرند؛ برای نمونه، در برخی از این نقشهها، بر نمایش روابط همنویسندگی تأکید میشود؛ اما در بعضی دیگر از نقشهها، به همآیندی هم وقوعی، همواژگانی، همبستگی میان حوزههای موضوعی یا مواردی دیگر از این قبیل توجه میشود.

نقشه های تشبیه جغرافیایی : برخی از روشهای مصورسازی مورد استفاده در ترسیم نقشههای علم، از همان اصول رایج در نقشه نگاری و تشبیههای جغرافیایی استفاده میکنند. برای ارائه نمونهای از این دست نقشهها میتوان به کارهای آلن مک ایکرن ، مارک گهگن و ویلیام پایک اشاره کرد. آنها برای اینکه تکتک پژوهشگران را قادر سازند تا از مصورسازی در مقام ابزاری برای توصیف فرایندهای تولید دانش استفاده کنند و پیوندهای میان گروههای مختلف همکاران را به نمایش درآورند، فنون رایج در مصورسازی جغرافیایی را با مفاهیم طراحی نقشههای علم و به شبیه سازی آنهادر محیط نقشههای جغرافیایی پرداختند.

نقشه های شبکهای : نقشههای شبکهای نوعی دیگر از نقشههای علم هستند که امکان نمایش روابط پیچیدهی میان عوامل تولید را برای متخصصان علمسنجی فراهم میسازند. از آنجایی که میان بسیاری از عوامل دخیل در تولید علم، از جمله نویسندگان، مجلهها، سازمانها، کشورها و موضوعها روابط عمیق و مستحکمی برقرار است، کشف این روابط در علمسنجی از اهمیت خاصی برخوردار است . از این رو برای ایجاد امکان درک بهتر این روابط از نقشههای شبکهای استفاده میشود. در نقشههای شبکهای، روابط پیچیدهتر به آسانی قابل درک است . در این نقشههای علم، از گراف ها برای نمایش اطلاعات شبکهی مورد نظر استفاده میشود. در این نوع نقشهها هر گرهی با رنگ و اندازه مشخص، مفهومی مشخص دارد.

فرایند ترسیم نقشه های علم

بورنر و چن و فرایند ترسیم نقشه های علم را در 6 مرحله وصف میکنند :

استخراج داده
تعریف واحدهای تحلیل
انتخاب شاخص
محاسبه شباهتهای بین واحدها
اولویت بندی
استفاده از نتیجه برای تحلیل و تفسیسر دادهها.

متخصصان علمسنجی بر این باورند که ترسیم ساختار علم ، از طریق گروهبندی خوشهای میسر است و میتوان از طریق ساختار علم، روابط داخلی بین قسمتهای مختلف علم را به روشنی نشان داد. از طریق مطالعات علمسنجی افزون بر مطالعه تاریخ علم، میتوان نقشه موضوعی علوم را نیز ترسیم کرد و مؤثرترین دانشمندان، مجلات، و مقالات را شناسایی و نقش آنها را در توسعه علوم تبیین کرد . فرایند معمول در تحلیل نگاشت علمی شامل گامهای مختلف است که از دیدگاه کوبو و همکارانعبارتند از: 1)بازیابی داده، 2) پیشپردازش، 3) استخراج داده، 4) نرمالسازی، 5) نگاشت، 6) تحلیل، 7) مصورسازی. 8) نتیجه گیری.

منابع کتابشناختی مختلفی برای مثال مانند آی اس آی (پایگاه علوم) یا اسکوپوس وجود دارد که از آنها میتوان دادهها را بازیابی نمود. علاوه بر این، تحلیل نگاشت علمی میتواند با استفاده از دادههای تجاری و پروانه ثبت اختراع انجام شود. مرحله پیش پردازش از مهمترین گامهاست. مرغوبیت نتایج به کیفیت داده بستگی دارد. چندین روش ، به عنوان مثال، تشخیش عناصر تکراری و کلمات غلط میتواند در این مرحله به کار گرفته شود. داده بازیابی شده از منابع داده به صورت معمول دارای خطا است، برای مثال املای اشتباه در نام نویسنده، در عنوان مجله، یا در فهرست منابع. برخی اوقات، اطلاعات اضافی باید به دادهی اصلی اضافه شود، برای مثال اگر آدرس نویسنده کامل نباشد یا اشتباه باشد. به همین دلیل نگاشت علمی نمیتواند به صورت مستقیم با دادههای بازیابی شده از منابع کتابشناختی انجام شود، به این معنی که مرحلهی پیش پردازش بر دادههای بازیابی شده ضروری است. در حقیقت مرحلهی پیش پردازش یکی از مهمترین مراحل برای ایجاد کیفیت واحدهای تحلیلی (به صورت عمده نویسندگان و کلمات) و در نتیجه به دست آوردن نتایج بهتر در تحلیل نگاشت علمی است. فرایندهای پیش پردازش مختلفی را میتوان برای آماده سازی داده به اجرا در آورد تا عملکرد خوبی در تحلیل نگاشت علمی بدست آورد: مشخص کردن اقلام تکراری و املای غلط. برخی اوقات، اقلامی در دادهها وجوددارد که شی یا مفهوم یکسانی را ارائه میکنند اما با املای متفاوت، برای مثال نام نویسنده میتواند به صورتهای مختلف نوشته شود ولی هر کدام نویسنده یکسانی را نشان میدهد. در مواردی دیگر، مفهوم مشابهی را بیان میکند. با تشخیص موارد تکراری و املای غلط این نقصانها برطرف میشود.فرایند برش زمانی برای بخشبندی دادهها در دورههای زمانی مختلف، یا برش زمانی برای تحلیل تکامل حوزهی پژوهشی تحت بررسی مفید است. تقلیل داده با هدف انتخاب مهمترین دادهها. به صورت طبیعی دارای مقدار زیادی داده هستیم. با چنین دادههای کمی، رسیدن به نتایج خوب و روشن در تحلیل نگاشت علمی میتواند دشوار باشد. به همین دلیل معمول است با استفاده از بخشی از دادهها تحلیل صورت گیرد. به عنوان مثال این بخش میتواند، بیشترین مقالات ارجاع داده شده، پرتولیدترین نویسندگان و مجلاتی با بهترین عملکرد باشد.

روشهای مختلفی برای استخراج شبکهها با استفاده از واحدهای گزینشی تحلیل (نویسندگان، مدارک، مجلات و اصطلاحات) ایجاد شده است. تحلیل همایندی کلمات از مهمترین کلمات یا کلمات کلیدی مدارک برای مطالعه ساختار مفهومی حوزه تحقیقاتی استفاده میکند. هم تألیفی مؤلفان و وابستگی سازمانی آنان را برای مطالعه ساختار اجتماعی و شبکههای همکاری آنها تحلیل میکند. در پایان منابع استناد شده به تحلیل پایگاه معرفتی آن حوزه پژوهشی یا مدارکی که مراجع یکسانی را مورد استناد قرار دادهاند، تحلیل میکند. پیش پردازش شبکهها برای انتخاب مهمترین گرههای شبکهی روابط میان واحدهای تحلیلی بر طبق ارزیابیهای مختلف حذف گرههای ایزوله شده، حذف پیوندهای کمتر مهم بین گرهها و غیره میتواند مورد استفاده قرار گیرد.روشهای تحلیل در نگاشت علمی این امکان را میدهد تا دانش مفیدی از داده استخراج نماییم. تحلیل شبکه این امکان را میدهد تا تحلیل آماری بر روی نقشههای تولید شده انجام داده و مقیاسهای کل شبکه یا مقیاسهای رابطه یا همپوشانی خوشههای مختلف را نشان دهیم. به علاوه، فنون مصورسازی برای نمایش نقشه علم و تحلیلهای مختلف مورد استفاده قرار میگیرند. معمولترین واحدهای تحلیل در نگاشت علمی مجلات، مدارک، منابع استناد شده، نویسندگان (وابستگی سازمانی نویسندگان نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد)، و اصطلاحات و کلمات توصیفی هستند. کلمات می توانند از عنوان، چکیده، متن مدرک، یا ترکیبی از اینها انتخاب شوند. به علاوه میتوانیم کلمات کلیدی اصلی از مدارک (کلمات کلیدی نویسنده) یا اصطلاحات نمایهای فراهم شده از منابع کتابشناختی را انتخاب نماییم. چندین رابطه میتوان میان واحدهای تحلیل ایجاد نمود. معمولاً، واحدهای تحلیل به عنوان دادههای همرخدادی از طریق فرایند نگاشت علمی مورد استفاده قرار میگیرند، به این معنی که، تشابه میان واحدهای تحلیل معمولاً تعداد دفعاتی که دو واحد با یکدیگر در مدارک ظاهر میشوند مورد ارزیابی قرار میگیرند. به علاوه، پیوند مستقیم برای بدست آوردن روابط میان واحدها نیز میتواند مورد استفاده قرار گیرد. روابط میان واحدها میتواند به صورت گراف یا شبکه نمایش داده شود، که در آن واحدها به صورت گره و روابط در میان آنها پیوند بین دو گره را نمایش میدهد و با استفاده از روابط میان واحدهای تحلیل شبکه کتابسنجی مختلفی میتوان ساخت. جنب ههای مختلفی از رشتهی علمی میتواند بسته به واحد تحلیل مورد تحلیل قرار گیرد، برای مثال با استفاده از نویسندگان (تحلیل هم نویسندگی یا هم تألیفی)، ساختار اجتماعی رشتهی علمی میتواند مورد تحلیل قرار گیرد. همچنین با استفاده از وابستگی سازمانی نویسندگان، موسسه همکار، دانشگاه همکار، یا کشور همکار، بعد بین المللی رشتهی تحقیقی مورد مطالعه قرار میگیرد.