我国电子学与信息系统学科研究热点与发展趋势

〔摘 要〕本文以2000-2007年电子学与信息系统学科各分支领域获得国家自然科学基金资助的面上项目情况作为数据源，采用熵值法对这些数据进行分析，得到该学科的研究热点，并对学科内各领域未来几年的发展趋势做出预测。

〔关键词〕国家自然科学基金；电子学与信息系统；熵值法；研究热点

〔中图分类号〕G20 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1008-0821(2009)04-0068-04

Focal Points and Trend of Electronics and Information System

——Entropy Analysis of General Projects by NSFCHe Jing1 Hui Wenjing2 Ma Huzhao3

(1.College of Electronic Information and Automation，Tianjin University of Science & Technology，

Tianjin 300222，China；

2.Department of Electronical Engineering，Hebei Engineering and Technical College，Cangzhou 061001，China；

3.Tianjin Science of Science Institute，Tianjin 300011，China)

〔Abstract〕Based on the data of general projects supported by NSFC in kinds of fields of electronics and information system from 2000 to 2007，the research used entropy method to analyze these data，get research focus in this field，and gave a prediction of development in various fields within next several years.

〔Key words〕NSFC；electronics and information system；entropy method；focal points

电子学与信息系统是一个内容非常广泛的学科，它包含信息采集与信号处理、通信系统理论、电路技术、电磁波理论及应用等多方面内容[1]。随着人类对信息服务需求的日益增长，信息的多样性与实时性对电子信息技术提出了更高的要求。该学科的飞速发展加速了通信、广播电视、雷达等领域的信息数字化进程。

我国电子学与信息系统学科的发展与国家自然科学基金的支持密不可分。国家自然科学基金属于自由申请，没有指令性计划，因此基本上是按照自然科学的发展规律和科研人员的兴趣进行自由选题申请。其资助的面上项目从宏观上反映了电子学与信息系统学科研究的轨迹、现状及发展趋势。因此，对国家自然科学基金资助项目的研究可以了解该学科的研究发展动态，从而进一步提高我国自然科学基金的管理水平。

基于这种考虑，本文对近年来(2000-2007年)国家自然科学基金委员会电子与信息系统学科资助的面上项目进行动态分析，系统地剖析近年来资助项目情况，重点对资助项目的研究热点加以分析，以期为科研人员在研究选题方面提供导向，为制定学科发展规划并遴选优先资助领域提供决策参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

根据信息科学部新版的学科代码划分，本研究将电子学与信息系统学科划分为信息理论与信息系统、通信理论与系统、信号理论与信号处理、信息处理方法与技术、电路与系统、电磁场与波、物理电子学、生物电子学与生物信息处理、敏感电子学与传感器、本学科其它类共10个研究领域[2]。研究主要以2000-2007年电子学与信息系统学科资助的面上项目为数据源，分别分析这10个领域的研究现状及发展趋势。通过分析找到该学科的研究热点，供大家参考。

1.2 研究方法

“研究热点”反映着某一时间段内学术界对于一些特定问题或领域的关注程度[3]，资助项目数量和金额可以在一定程度上说明主要研究领域和非主要研究领域，而受资助项目数量和金额的增长则反映出各领域的发展速度，因此，本研究选取项目数量、项目数增量(某一领域本年项目数与上年项目数差值)、项目数增长率(增量与上年项目数之比)、项目金额、金额增量(本年项目金额与上年金额差值)、金额增长率(增量与上年项目金额之比)和平均金额(平均每个项目受资助金额)7个指标进行分析、综合以期找到电子学与信息系统学科的研究热点。

熵值法是一种客观赋权法，它根据各项指标值所提供的信息量的大小来确定指标权重[4]。由熵值法求得的评价结果可以从客观上反应评价对象在发展水平和发展速度上的状态，而现有的统计数据又满足熵值法需要完整数据样本的要求[5]。因此，采用熵值法来确定电子学与信息系统学科的研究热点是科学的。熵值法计算研究热点的具体步骤如下：

(1)数据的标准化：选用极差变换法实现数据的标准化。设X为m个年份、n个指标的样本矩阵，有X=(xij)m×n，对初始数据做标准化处理，令

yij=xij-minixijmaxixij-minixij，(1im，1jn)

其中，maxxij、minxij分别是第j个指标下各样本值的最大值和最小值。计算得到的yij∈[0，1]，而计算信息熵时需要取对数，因此作为底数指标值应为某大于1的值，因此做出以下调整，令

zij=yij×40+60

得到标准化矩阵：Z=(zij)m×n。

(2)计算指标j下第i年所占比重：pij=zij∑mi=1zij(1im，1jn)

(3)求指标j的信息熵：ej=-k•∑mi=1pij ln pij(1jn)。其中k值与样本数m有关，本研究中为70则k=1/ln70≈0.2534

(4)计算第j个指标的差异系数：对于指标j，其值的差异越大，对方案评价的作用越大，熵值越小，反之，差异越小，对方案评价的作用越小，熵值就越大。因此，定义差异系数为：gj=1-ej(1jn)。

(5)确定指标权重：指标j的权重为wj=gj∑nj=1gj(1jn)

(6)计算各年、各领域的评价值：fi=∑nj=1zij×wj，对各年同一领域的评价值求均值，即得到该领域的研究热点值。

2009年4月第29卷第4期现?代?情?报Journal of Modern InformationApr.，2009Vol.29 No.42009年4月第29卷第4期我国电子学与信息系统学科研究热点与发展趋势Apr.，2009Vol.29 No.42 电子学与信息系统研究热点分析

2.1 项目资助总体情况

信息科学部重视对电子学与信息系统学科领域前沿性与基础性研究的资助，鼓励与我国生产实践紧密结合、创新性较强的理论及工程技术研究。2000-2007年项目资助的总体情况如表1所示。表1 电子学与信息系统项目资助总体情况

年 度项目数量(个)总金额(万元)平均金额(万元)2000831 41217.0120011242 09716.9120021533 10320.2820031362 78420.4720041693 70821.9420052284 96421.7720062275 43823.9620072386 09625.61

统计得到，2000-2007年累计资助项目1 358项，资助总金额近3亿元，年资助金额基本呈递增趋势，2007年的资助金额是2000年的4.3倍，资助强度则由2000年的平均每项17.01万到2007年的25.61万，增长了51%。从这些数据可以看出国家大力增加基金的投入，为电子学与信息系统学科的发展及研究质量的提高提供了必要的物质保证。

表2列出了2000-2007年电子学与信息系统各分支领域获得国家自然科学基金资助的项目数量和项目经费情况。从表2可以看出，近几年获得大力资助的领域是“信息理论与信息系统”及“通信理论与系统”，而“生物电子学与生物信息处理”及“敏感电子学与传感器”两个领域则未获资助。由于各研究领域的研究方法和技术不同，其学科平均资助强度略有差别，从18.5万元到22万元不等。信息理论与信息系统、电路与系统分支学科获得的平均资助强度较大。表2 各分支领域资助情况

分支领域项目数项目金额平均金额信息理论与信息系统4139 41721.71通信理论与系统4599 93420.90信号理论与信号处理5198518.52信息处理方法与技术1543 48521.57电路与系统1222 72622.05电磁场与波1422 99820.67物理电子学510721.4生物电子学与生物信息处理000敏感电子学与传感器000其它1225621.33

2.2 研究热点分析结果

使用上文介绍的熵值法求得各指标的权重wj如表3所示：表3 各指标权重

权重权重项目数量0.22809金额增量0.062948项目数增量 0.05275金额增长率 0.065865项目数增长率0.061326平均金额0.327868项目金额0.201154

根据计算出的权重，将样本值做加权平均，得到各年、各领域的评价值，对同一领域的值取平均得到该分支领域的研究热点值。具体数值及各年评价值排序如表4所示：

表4 电子学与信息系统各分支领域研究热点值评价结果

2001200220032004200520062007总排序研究热点值信息理论与信息系统2122122285.4012通信理论与系统1211211186.0523信号理论与信号处理7758666773.7391信息处理方法与技术4634533378.3988电路与系统5443475477.3245电磁场与波3575344577.0604物理电子学88661088867.4742生物电子学与生物信息处理88998810962.7471敏感电子学与传感器8899889962.7471本学科其它类6387757674.3224

从表4中可以看到，电子学与信息系统中10个分支领域可分为3个档次：

(1)第一档次为“信息理论与信息系统”和“通信理论与系统”。这2个领域的研究热点值均在80以上，各年排序也在前两名。对“金额增长率”和“项目数增长率”2项指标的单独评价显示，在全部10个分支中“信息理论与信息系统”排名第2，“通信理论与系统”排名第5，说明这2个领域研究不仅获得资助的项目数量多，而且保持了较高的增长率。对这2个领域的平均资助力度也逐年上升，从2000年的16万元/项目上升到2007年的26万元/项目。这2个领域都偏重于理论基础研究，“信息理论与信息系统”含信息论与编码、信息系统建模与仿真及认知无线电等分支，“通信理论与系统”主要涉及网络通信、无线通信、多媒体通信等通信系统的理论及相关技术，信息科学部应继续重视我国自主性学术理论创新及发展，鼓励这些先进理论与实际应用相结合，将理论应用于实践，让研究成果发挥更大作用。

(2)第二档次包括“信号理论与信号处理”、“信息处理方法与技术”、“电路与系统”、“电磁场与波”、“本学科其它类”5个领域。这几个领域的研究热点值均在70~80之间，处于中等水平。

其中“信号理论与信号处理”领域获得国家自然科学基金资助项目总量相对较少，但在“金额增长率”和“项目数增长率”2项指标的评价中名列前茅，在信息化时代对数字信号的处理方法及理论已成为信息科学中不可或缺的分支，引起众多学者的关注，有可能成为未来研究的热点，基金委应保持对该领域的资助力度，并在一定范围内略作增加。

“信息处理方法与技术”领域的研究热点值为78.4仅次于第一档次的2个领域，该分支被列为“十一五”期间重点支持研究领域，呈现出旺盛的生命力，其中关于图像处理算法的研究更是近年来的热点[6]。表4中数据表明该领域研究热度呈上升趋势。针对这种情况，信息科学部应加大对该分支学科的资助力度。

“电路与系统”作为一个传统的研究领域，近年来得到了平稳发展。因为进行该领域研究的研究成本较高，所以其平均资助强度是各分支学科中最高的。电路的集成度和复杂度继续按摩尔定律增长，对电路系统的可靠性、抗干扰能力及电路设计理论提出了更高的要求，作为实际应用的需要，这些因素都将继续推动该领域研究的发展。

“电磁场与波”主要涉及电磁场理论、计算电磁学、电波传输、微波元件、电磁兼容等方面问题，国外一直较重视这方面的研究，我国在这方面还有很大发展空间，“电磁波产生、传播及应用的新理论与技术” 已被列为“十一五”期间重点支持研究领域，随着人们环保意识的加强，有关电磁辐射的研究也日益升温。国家自然基金委应增强对该领域的资助。

(3)第三档次为“物理电子学”、“生物电子学与生物信息处理”、“敏感电子学与传感器”3个领域。这3个领域的研究热点值小于70，相关科研较不活跃。

“物理电子学”是近代物理学、电子学、光学、光电子学、量子电子学及相关技术与学科的交叉与融合，主要在电子工程和信息科学技术领域进行基础和应用研究。目前国内多所高校均有该学科硕士点或博士点，并建有重点实验室，但近年来申请到的国家自然科学基金受资助项目较少。部分原因在于该领域属于交叉学科，需要较强的物理基础，并往往研究在强辐照、低信噪比、高通道密度等极端条件下小时间尺度信号的状态，所需科研投入较多。信息科学部应考虑鼓励该领域研究，扩大粒子物理、等离子体物理、激光等物理前沿对电子工程和信息科学的概念和方法所产生的影响，并由此形成电子学的新领域和新生长点。

“生物电子学与生物信息处理”是上世纪80年代以来新兴的一门边缘学科，是生物学与电子信息科学相互交叉渗透形成的[7]。本文的评价体系显示该学科的研究热点值较低，但国际上该领域的发展十分迅速，已介入生命科学研究领域，用于探究生命过程的本质，揭示重大疾病的机制。我国对该领域的发展也已提起重视，“生物信息处理与生物计算”被列为“十一五”期间重点支持研究领域，相信在国家资金的支持下，该领域的研究将有长足进步。

“敏感电子学与传感器”主要研究各种传感器的传感机理、信息检测及新型敏感元件。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。可以说，没有众多的优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。随着我国的传感器技术的迅速发展并日臻成熟，该领域已不再是研究重点，因此，其研究热点值居于末位。

3 结 语

本研究利用熵值法对我国电子学与信息系统学科的研究热点和发展趋势进行了分析，给出的综合评价结果完全基于评价指标所提供的信息而产生。分析结果显示：

(1)“信息理论与信息系统”和“通信理论与系统”学科作为近年来资助重点保持了较好的发展势头，以后几年仍将是研究热点，发展态势良好。

(2)“电路与系统”与“电磁场与波”领域研究热点值在10个领域中处于中等水平，但市场的实际应用需求将在很大程度上推动这2个领域的发展，因此未来几年被关注度将有所提高。

(3)“生物电子学与生物信息处理”是一个新兴学科，我国在这方面的研究尚处于起步阶段，目前热点值较低，但国外这方面研究很多且成果丰硕，我国也已将它被列为“十一五”期间重点支持研究领域，可以预见该领域发展的黄金时期即将到来，国家自然科学基金委应增强对该领域的资助。

(4)“敏感电子学与传感器”领域经过多年发展，已日趋成熟，若无突破，估计短期内不会成为研究热点。

由于分析结果仅是基于国家自然科学基金资助项目得到的，未参考科研论文等相关数据，所以不能完全体现该学科的发展趋势。本文采用熵值法分析电子学与信息系统的研究热点与发展趋势，旨在为电子学与信息系统学科的科研人员选择研究方向时提供参考，并在信息科学部确定资助项目时有所帮助。

参考文献

[1]张兆田，张志健，熊小芸.2001年度信息科学部电子学与信息系统学科申请项目与资助情况分析[J].电子与信息学报，2002，(3)：431-432.

[2]国家自然科学基金委员会网站.代码查询[DB/OL].http：∥.cn/qkpdf/xdqb/xdqb200904/xdqb20090422-2.pdf" style="color:red" target="_blank">原版全文

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