湖南省现代农业领域研发现状分析

黄晓林 王辉 黄卉 蒋欣宏

[摘要] 科技报告是与科研项目紧密相关的特种文献。基于科技报告数据，采用文献计量学和复杂网络的方法，对湖南省现代农业领域的研发现状进行了分析。研究发现，湖南省现代农业领域研发目前侧重在种植业、现代种业和农技推广应用等方向;各研究热点间联系较多，也较紧密;不同主要研究热点所属的研究主题不同，研究的内容也有所区分。

[关键词]湖南;现代农业;研发现状;科技报告

[中图分类号]F327;G358[文献标识码]A

1    引言

当前，我国正由传统农业向现代农业转型，已进入发展现代农业，加快构建新型农业经营体系，深入推进农业发展方式转变，建设社会主义新农村的关键时期。农业科技创新是推进农业现代化的重要动力。我国农业科技进步贡献率已达到57.5%，但仍与发达国家有较大差距。湖南省作为农业大省，总体R&D投入占GDP比重偏弱，2016年仅为1.5%。因此了解区域农业领域的研发现状，对做好农业产业规划布局，合理分配有限的农业领域研发资金，最终促进区域农业的健康发展，具有重要意义。

科技报告是科技人员为了描述其从事的科研、设计、工程、试验和鉴定等活动的过程、进展和结果，按照规定的标准格式编写而成的特种文献。在我国，科技报告由国家和各级政府采取一定的行政手段强制形成，是国家和地区的重要战略资源。由于科技报告与科技项目关系的特殊性，科技报告不仅记录了科技项目的基本信息，它同时还有对科技项目科学研究和技术实施内容的完整描述。我国于2014年建立国家科技报告共享服务系统，目前已收录各类科技计划项目提交的科技报告10万余份。湖南省于2015年启动科技报告工作，截止2018年4月，湖南省科技报告共享服务系统已收录科技报告1377份。

2    数据来源及分析方法

本研究数据来源于“湖南科技报告共享服务系统”（http：//www.hnstrs.cn/）。在科技报告技术领域中，以“农业”为主题词进行检索，得到的结果有“农业-种植”、“农业-养殖”和“农业-农产品加工”等技术领域分类，为了提高检索结果覆盖的准确性，对“资源与环境”，“生物与医药-中药”等领域分类下与农业领域存在交叉的科技报告进行人工筛选。对选中的科技报告信息进行采集，采集的字段包括科技报告题名、关键词和立项年度等信息。为更准确的体现湖南省农业领域的研发现状，本研究只采集了2013年（含）以后立项相关科技项目产生的科技报告。截止2018年4月，湖南科技报告共享服务系统共收录2013年（含）以来立项科技项目产生的农业领域相关科技报告248份。

为提高分析的准确性，本文将每份科技报告的题名和关键词分别合并为一条信息，并且进行切分词处理，删除虚词，并且人工剔除研究（research）、关键（key）、方法（method）和进展（development）等一些在题名中普遍存且干扰分析的词汇，从而形成包含248条热点词信息的文本语料库。本文语言处理及分析采用python语言及gensim工具包实现。词频统计采用bibexcel软件实现。

复杂网络在现实社会中广泛存在，节点和边是复杂网络中的基本要素，在复杂网络中，个体或事物即为节点，节点之间存在的关系（关联）即为边。两个不同热点词在同一篇文献中出现，即表示热点词存在一条边，称之为词共现。基于此，不同的热点词在一定的文献样本中可形成广泛的联结，即基于词共现的复杂网络。通过对复杂网络的可视化，可以发现网络中的研究热点。本文复杂网络计算及可视化采用Gephi 0.9.2软件实现。

围绕某个或某几个研究热点往往会形成特定的研究主题，但在复杂网络中由于节点之间边关系复杂，不一定形成明显的社团结构，不同主题之间往往难以区分。为挖掘出隐藏在复杂网络中的研究主题及其网络，本文采用python语言环境下自然语言处理工具模块word2vec实现。Word2vec通过神经网络的方法进行学习，其中的连续词袋（Continuous Bag-of-Words，CBOW）模型，在输入某一个特定词的上下文相关的词对应的多维词向量后，经过模型训练，可以输出这一个特定词的词向量。从而计算不同词向量与特定词向量的余弦相似度（余弦距离），最后可输出经过归一化处理的余弦距离最近的相关词汇。Word2vec工具中CBOW模型原理如图1，具体的实现模型及算法参见Mikolov的相关论文，这里不再赘述。

3    湖南省现代农业领域研发现状分析

3.1    高頻词分析

对词频进行计量统计，排名前20的热点词如表1所示。从表1中可以发现湖南省现代农业领域，种植业的栽培（cultivation）方向，在分析的248份报告中，有53份与栽培有关，占比超过20%，这与湖南省农业以种植业为主的产业结构相符。其次，对新产品、工具、方法、技术的应用（application），也受到广大科研工作者的重视，这表明湖南省的农业研究仍然以应用研究为主。此外，育种（breeding）也是湖南省现代农业关注的重要方向，这表明新品种研发是湖南省现代农业发展的重要发力点，这与《湖南省“十三五”科技创新规划》中将现代种业列为10大领域产业技术创新链之一的情况一致。除此之外，水稻（rice）、产业化（industrialization）、品种（variety）、系统（system）、品质（quality）、资源（resoures）和有机的（organic）也是湖南省现代农业的研发热点词，这其中既有湖南省传统的研究热点，也体现了近年来一些研究方向正成为新的研究热点。

3.2    热点共现关系分析

为了更好的研究不同热点之间的关系，我们以热点词为节点，其在科技报告中的共现关系为边，进行复杂网络分析。将从科技报告题名和关键词中经过分词处理的单词，词频3次以上，利用gephi软件进行共现可视化作图，保留共现3次以上的边关系，其结果如图2所示。由图2可知，湖南省农业领域研究热点为栽培（cultivation）、水稻（rice）、育种（breeding）、应用（application）和系统（system）等，这与表1的结果也一致。其中以栽培和应用的关注度最高，与其它研究热点的联系也最多。但是由于所分析的科技报告都同属于现代农业领域的缘故，各节点之间关系较为紧密，仅系统（system）节点为核心的子网络与其他节点的联系相对较少，各节点未形成明显的子网络。

3.3    核心热点及其主题分析

虽然整个领域的热点联系整体较紧密，但是不同热点之间的联系紧密程度却不一。结合表1和图2，根据热点词的分布情况，选取部分频次较高、边关系较多的研究热点为核心热点词，利用Word2Vec工具，计算核心热点与其他所有热点的余弦相似度（cosθ），对与之相关的研究主题进行了分析。Word2Vec模型参数如下：最小丢弃词频min_count=3，学习速率alpha=0.05，高频词汇随机采样配置阈值sample=0.0015，训练算法sg=0（C-Bow算法），迭代次数iter=30。选取余弦相似度最高的10个词，部分结果如表2所示。

由表2可知，不同核心热点词形成的研究主题，其研究内容是有所区分的。例如在栽培（cultivation）为核心的主题中，主要关注新技术、新品种和新装备等的采用（introduction）、示范（demonstration）以及生产效率（efficient）的提高。以水稻（rice）为核心的研究主题则主要关注杂交水稻尤其是超级杂交稻（super hybrid rice）以及作物抗性（resistance）和适应性（adaptability）。以育种（breeding）为核心的主题中，则可以看出研究者主要采用联合（combination）育种、分子（molecular）育种、杂交（hybrid）育种等育种方法，育种方向主要在提升（promotion）品种的适应性（adaptability）、产量（yield）和抗性（resistance）等。而以系統（system）为核心的研究主题，则明显与信息（information）、服务（service）、智能（intelligent）、云（cloud）、在线（online）等热点词关系紧密，这表明借助新一代信息技术发展现代农业，已成为农业信息化的必然趋势。

4    结论与建议

本文基于湖南省科技报告数据，采用文献计量、复杂网络和模型分析等情报学手段和方法，分析了湖南省现代农业领域的研发现状。结果表明，湖南省现代农业领域研发侧重在种植业、现代种业和农技推广应用等方向;农业产业化、农业信息化等正成为研究的新热点;各研究热点间联系较多，也较紧密，除信息农业外，未有形成较独立的研究子网络。不同主要研究热点所属的研究主题不同，研究的内容也有所区分。

根据研究结果，本文对湖南省现代农业领域研发提出如下建议：（1）立足省情，扎实做好种植业研发投入和农技推广。结合湖南省以种植业为主的农业结构和科技水平较低的现状，做好作物新品种、先进农业装备和生产新技术的推广示范工作，促进农业科技成果转移转化，提高农业科技进步贡献率。（2）大力发展现代种业。依托《湖南省“十三五”科技创新规划》强有力的政策支撑和袁隆平院士、官春云院士等育种团队的雄厚科研实力，发挥优势，培育高产、高效和优质的作物和畜禽水产新品种，做大做强湖南现代种业。（3）重视农业产业化、农业信息化和生态农业等新兴热点的发展。要注重产学研结合，科技成果必须服务于产业，才能产生直接的经济效益。注重农业生产的产业化、标准化，并积极融合互联网+和物联网等新一代的信息技术，以提高生产效率。同时还要将生态环保的绿色发展理念植入到现代农业的研发工作中，使新的农业科研成果对资源节约型社会、环境友好型社会的建设起到积极的推动作用。

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