国家科学基金（NSF）: Wolfram 语言 11 的新功能

国家科学基金（NSF）

美国国家科学基金（NSF）在 2015 颁发了将近 12,000 项资金. 在此用 www.nsf.gov/awardsearch/download.jsp 获取的数据对金费、研究者和其所属科研机构进行了分析. 特别是，你可以加载包含该数据的实体库作为 ResourceObject，从而研究金费额度分布、项目申请和所批金费的定量和定性属性，以及所属机构的地理分布.

首先，从 ResourceObject 加载一个包含 NSF 数据的实体库.

In[1]:=

nsfStore = ResourceData[
  
ResourceObject[
Association[
   "Name" -> "National Science Foundation Grants - 2015", 
    "UUID" -> "0e9655df-86b6-4e20-bcc9-87365562357b", 
    "ResourceType" -> "DataResource", "Version" -> "1.0.0", 
    "Description" -> "Data on National Science Foundation grants (and \
associated investigators and institutions) awarded in the the year \
2015.", "ContentSize" -> Quantity[0, "Bytes"], 
    "ContentElements" -> {"EntityStore"}]]]

Out[1]=

注册该部分数据库.

In[2]:=

PrependTo[$EntityStores, nsfStore];

使用数据库中的 "NSFGrant" 实体类查看可用的金费属性.

In[3]:=

EntityValue["NSFGrant", "Properties"]

Out[3]=

返回一个随机选择的金费数据.

显示完整的 Wolfram 语言输入

In[4]:=

TextGrid[List @@@ (RandomEntity["NSFGrant"]["PropertyAssociation"] // 
       SortBy[#, ByteCount] & // Normal // Take[#, 16] &), 
  Dividers -> All, 
  Background -> {Automatic, {{LightBlue, None}}}] // TraditionalForm

Out[4]//TraditionalForm=

绘制金费额度的直方图.

In[5]:=

awardAmounts = EntityValue["NSFGrant", "AwardAmount"];

In[6]:=

Histogram[awardAmounts, ScalingFunctions -> {Identity, "Log"}, 
 PlotRange -> All, AxesLabel -> Automatic]

Out[6]=

显示三个最高金费的详细内容.

In[7]:=

EntityValue[
 EntityClass["NSFGrant", "AwardAmount" -> TakeLargest[3]], "Dataset"]

Out[7]=

查看每个领域的金费总额.

显示完整的 Wolfram 语言输入

In[8]:=

TextGrid[SortBy[{#1, Total[#2[[All, -1]]]} & @@@ 
     Normal[GroupBy[
       EntityValue["NSFGrant", {"Directorate", "AwardAmount"}], 
       First]], Last] // DeleteMissing[#, 1, 2] & // Reverse, 
 Alignment -> {{Left, Decimal}, Automatic}, Dividers -> All, 
 Background -> {Automatic, {{LightBlue, None}}}]

Out[8]=

金费（美元）的首位数字的分布与本福特（Benford）定律的比较.

显示完整的 Wolfram 语言输入

In[9]:=

With[{$s = 
   QuantityMagnitude[
    EntityValue["NSFGrant", 
     EntityProperty["NSFGrant", "AwardAmount"]]]},
 ListPlot[{Rest[Sort[Tally[IntegerDigits[#][[1]] & /@ $s]]],
   Table[{d, Length[$s] Log10[1 + 1/d]}, {d, 9}]}, Filling -> Axis,
  PlotLegends -> {"NSF grants", "Benford"}]]

Out[9]=

创建在数学、物理和化学金费中常用词的词汇云.

In[10]:=

keywords = 
  EntityValue[EntityClass["NSFGrant", "Division" -> #], 
     "KeywordTally"] & /@ {"Division Of Mathematical Sciences", 
    "Division Of Physics", "Division Of Chemistry"};

In[11]:=

Row[WordCloud[
    Merge[Association @@ (Rule @@@ #) & /@ DeleteMissing[#], 
     Total]] & /@ keywords]

Out[11]=

根据数额和 ZIP 编码绘制 NSF 奖项.

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In[12]:=

 amountsandinsts = 
  EntityValue[
   "NSFGrant", {EntityProperty["NSFGrant", "AwardAmount"], 
    EntityProperty["NSFGrant", "Institution"]}];

In[13]:=

amountsinzips = (#[[1, 1]] -> Total[#[[All, -1]]]) & /@ 
   Normal[GroupBy[Transpose[{EntityValue[
         amountsandinsts[[All, -1]], 
         EntityProperty["NSFInstitution", "ZIPCode"] ], 
        amountsandinsts[[All, 1]]}], First]][[All, -1]];

In[14]:=

GeoRegionValuePlot[SortBy[amountsinzips, Last], 
 ColorFunction -> ColorData["GreenPinkTones"],
 GeoRange -> Entity["Country", "UnitedStates"], 
 PlotLegends -> Histogram]

Out[14]=

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