仿真模拟方法：大数据时代图情学科复杂场景的系统建模_黄晓.pdf

情报学报 2023 年 2 月 第 42 卷 第 2 期Journal of the China Society for Scientific and Technical Information,Feb.2023,42(2):136-149仿真模拟方法：大数据时代图情学科复杂场景的系统建模黄晓1，吴江2，3，贺超城2，3，巴志超4（1.华中师范大学信息管理学院，武汉 430079；2.武汉大学信息管理学院，武汉 430072；3.武汉大学信息资源研究中心，武汉 430072；4.南京大学数学经济与管理学院，苏州 215163）摘要 仿真模拟方法能够对复杂社会问题进行系统建模并开展计算实验以揭示其背后的机制与原理。在大数据时代，图情学科面临着研究对象、应用场景、研究范式等多方面的转变，仿真模拟方法将助力图情学科变革。本文阐述了将仿真模拟方法引入图情学科研究中的基本思路，以满足大数据时代图情学科复杂场景的系统建模需求。首先，本文厘清了仿真模拟方法应用的基本逻辑，包括仿真模拟方法可解决的关键问题与实施步骤。其次，总结了多智能体仿真、系统动力学、复杂网络等在信息传播与网络舆情、知识管理、科学合作与评价、竞争情报等图情学科相关领域的应用现状及关键难点。再其次，指出了仿真模拟方法与图情学科研究的匹配关键在于复杂场景的现象复现、逻辑推断、策略演练与情景预测，并提出了数据驱动的系统建模方案来解决上述关键难点。最后，本文探讨了仿真模拟方法在推动图情学科向数据密集型研究范式转型与支撑图情学科服务国家治理现代化需求上的重要作用。关键词 仿真模拟；图情学科；大数据；复杂场景；计算实验Simulation Method:System Modeling of Complex Scenes in Library&Information Science in the Era of Big DataHuang Xiao1,Wu Jiang2,3,He Chaocheng2,3 and Ba Zhichao4(1.School of Information Management,Central China Normal University,Wuhan 430079;2.School of Information Management,Wuhan University,Wuhan 430072;3.Center for Studies of Information Resources,Wuhan University,Wuhan 430072;4.School of Digital Economy and Management,Nanjing University,Suzhou 215163)Abstract：Simulation method can elucidate the mechanisms and scientific principles behind complex social problems by systemically modeling and developing computational experiments.In the big data era,the fields related to Library&Information Science are changing in terms of research objects,application scenarios,research paradigms,etc.Simulation methods will help the transformation of this discipline.Therefore,we describe the basic ideas of introducing the simulation method to Library&Information Science,to satisfy the system modeling requirements of the complex scenes in this discipline in the era of big data.First,we clarify the basic logic of the application of simulation methods,including the key problems that can be solved by simulation methods and implementation steps.Second,we summarize the application status and key difficulties of multi-agent simulation,system dynamics,complex network,and other methods in the fields related to this discipline,such as network public opinion,knowledge management,scientific cooperation and evaluation,and 收稿日期：2022-03-02；修回日期：2022-07-26基金项目：教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目“网络环境下大数据新动能机制研究”（20JZD024）。作者简介：黄晓，男，1992年生，博士，讲师，主要研究方向为科学计量与社会仿真；吴江，男，1978年生，博士，教授，博士生导师，珞珈特聘教授，主要研究方向为社会网络计算、网络信息计量，E-mail：；贺超城，男，1993年生，博士，讲师，主要研究方向为科学计量与数据挖掘；巴志超，男，1990年生，博士，助理教授，研究员，主要研究方向为复杂网络与知识发现。DOI:10.3772/j.issn.1000-0135.2023.02.002第 2 期黄晓等：仿真模拟方法：大数据时代图情学科复杂场景的系统建模competitive intelligence.Third,we point out the applicability of simulation methods and the research in this discipline in the era of big data and propose that the key to matching simulation methods and research lies in the phenomenon recurrence,logical inference,strategy exercise,and scenario prediction of complex scenes.A data-driven system modeling solution is developed to address the aforementioned difficulties.Finally,we further explore the important role of simulation methods in promoting the transformation of this discipline into a data-intensive research paradigm and supporting the demand for the modernization of national governance in which this discipline serves intelligent decision-making.Key words:simulation;library&information science;big data;complex scene;computational experiment0引 言仿真模拟（simulation），顾名思义，就是模仿“真实”。墨子公输 中记载的墨子“解带为城，以牒为械，公输盘九设攻城之机变，子墨子九距之”就是一次典型的仿真模拟实验。仿真模拟方法指设计和建立一个计算机模型代表某个真实系统并进行模拟实验，以实现对真实系统在给定条件下的动态行为分析和解析1。仿真模拟的关键在于对自组织、自适应与演化等复杂社会现象中涉及群体效应与非线性互动过程与原理等的科学问题进行建模，通过仿真模型将上述问题中的人类行为、心理活动和社会互动进行抽象化与符号化，通过计算机再现微观主体的行为特征及关联因素，在此基础上进一步分析、揭示事物在宏观层面的复杂性与演化规律2。仿真模拟方法已经被经济学、管理学、心理学等社会科学的学者广泛接受，成为社会科学中归纳与演绎之外的第三大研究范式3。仿真模拟方法在社会经济管理领域中的众多复杂场景中得到了广泛应用，如能源系统、政策管理、商业决策、组织行为等4，并取得了一些重要成果，但是在图书情报（library&information science）学科中突出的重要成果还不多。亚利桑那州立大学的 Prescott 教授和卡内基梅隆大学的 Kydland教授在 1996年就利用仿真模拟方法深入探讨了商业周期的问题5，他们因为商业周期理论上的贡献获得了 2004年的诺贝尔经济学奖。目前图情学科期刊中应用仿真模拟方法的研究已经初具规模6-8，但相比于其他社会科学还有较大差距，尤其是在图情学科主流权威期刊中，利用仿真模拟方法的文献还较少，这与三个方面的原因有关。首先，传统的图情工作主要依托于文献等科技资源开展信息服务，数据拟合与相关性揭示是研究的重点9，研究者较少选择仿真模拟方法开展信息服务场景的模拟应用；其次，一些研究者开始尝试各种新的方法应对图情学科研究场景复杂程度的提高，仿真模拟方法便是其中一类，但是该方法应用模式的成熟与推广还需要时间；最后，目前图情学科中应用仿真模拟方法的研究存在模拟规则抽取及仿真系统表示困难、系统参数与敏感性分析设置主观性强、实际数据的仿真验证缺失等问题10，这也导致仿真模拟方法暂未在图情学科中推广开来。随着大数据时代的来临，图情学科面临着应用场景复杂程度提高、研究对象与方法更新等多方面的变化，如何应对这些变化是图情学科研究范式转变的关键议题。新技术的出现使社会经济发展复杂度越来越高，图情学科的工作也转向知识服务和智能决策中的复杂问题，传统信息服务的数据处理方法不再适应新的发展需求，过去强调规律和变化的统计分析已经不能满足大数据环境对情报分析等提出的新要求9,11；并且，大数据时代的数据已经从简单的处理对象演变成了重要的科研资源，图情学科的研究也已经从简单统计计算朝高级系统建模应用的方向发展。计算机可执行的模型可以帮助图情学科研究者更快、更容易地发现海量数据包含的特征和关系，以支持将复杂现象用数学或物理模型进行抽象和表示12。这与仿真模拟方法对复杂问题进行系统建模的思路相契合。因此，仿真模型可以被借鉴或被改造，以模拟图情学科面临的复杂场景，尤其是社交媒体上的舆情传播、大规模团队的知识创造、竞争情报系统的建设评估、科学研究中文献专利的团队合作等涉及集体行为与群体智能的场景13-15。同时，通过海量二手数据的收集、整理、分析与有效利用，图情学科中重要概念体系以及关键变量之间的关系可以被深入探究，从而使得仿真模拟方法在图情学科中应用的一些关键难点可以得到解决16-17。所以，仿真模拟方法有望成为图情学科研究范式变革的重要助力，在大数据时代图情学科复杂场景的系统建模中发挥重要作用。鉴于此，我们有必要重新审视仿真模拟方法的价值，为大数据时代下图情学科应用革新提供解决方案。因此，本文将厘清仿真模拟方法应用的基本逻137第 42 卷情 报 学 报辑，归纳仿真模拟方法在图情学科中的应用现状，探讨大数据时代仿真模拟方法在图情学科中的应用路径，从而为图情学科研究者解构复杂场景与探索通用的仿真模型提