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科学技术论文

基于专利共类的技术融合分析框架研究

时间:2019年12月26日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

摘要:[目的/意义]技术融合是技术创新的重要手段,分析技术融合对于企业洞察技术机会和规划研发活动具有重要意义。[方法/过程]基于专利共类信息,从整体和局部视角出发构建技术融合的分析框架。整体层面对技术融合形成的网络进行网络指标分析。局部层面对筛选

  摘要:[目的/意义]技术融合是技术创新的重要手段,分析技术融合对于企业洞察技术机会和规划研发活动具有重要意义。[方法/过程]基于专利共类信息,从整体和局部视角出发构建技术融合的分析框架。整体层面对技术融合形成的网络进行网络指标分析。局部层面对筛选出的关键技术进行节点和链路分析,其中节点分析包括关联度、均匀性和吸引力分析,链路分析包括凝聚子群、紧密度和差异性分析。最后以老年福祉技术与信息技术的融合为例进行实证研究。[结果/结论]所提出的分析框架有助于把握整体技术融合发展态势和研发热点,能够有效识别核心技术节点和链路。

  关键词:专利;技术融合;老年福祉技术;信息技术

专利申报

  近年来随着科学技术的飞速发展,学科间交叉渗透不断加强,技术联系愈发紧密,产业交融机会增多。日益复杂的社会经济和技术问题的解决,通常需要不同学科间技术知识的整合[1];一个领域的技术进步,往往依赖于其他领域的技术渗入[2]。技术融合已经成为技术创新发展的重要来源[3]。作为技术创新领域技术发展的倾向和本质[4],技术融合不仅创造了开发新技术和知识的机会,成为科技发展新的增长点[5],还成为改变企业定位新市场的重要驱动力[6]。

  因此,分析技术融合发展态势,识别关键技术节点和链路在技术融合中的地位和作用,对于洞察未来机会、规划研发活动具有重要的现实意义,对于推动技术创新、引导新兴产业的形成与发展具有极大的促进作用。鉴于技术融合的重要性,许多国家的政府机构已经建立了各种支持计划以促进技术融合。如美国的NBIC技术融合研究计划、欧盟委员会的技术融合政策,以及韩国的“国家技术融合发展的基本原则”。21世纪以来,学术界对技术融合的研究也呈现出快速增长的趋势。

  HacklinF等[7]强调技术融合使企业能够主导下一代的技术创新,KimB等[8]指出可以通过边缘异常值的计算在不同技术领域的融合中识别技术机会。不同学者开发了专利指标用于技术融合度的测算,例如SungK等[3]通过专利引用分析,开发了相对融合度指数,从微观层面衡量了云计算领域的技术融合程度。GeumY等[9]开发了强度和覆盖度指标以及投资组合矩阵,分析了BT和IT领域的技术融合。此外,还有学者将熵指数[10]、Rao-Stirling指数[11]、赫芬达尔指数[12]等用于技术融合的测度。也有学者对促进技术融合的关键技术和融合网络进行了研究,例如ChoY等[13]应用熵和引力的概念测量了印刷电子领域各技术在融合中的不同作用,KimE等[14]通过网络分析确定了在技术融合中发挥核心作用的关键技术。

  LeeS等[15]通过基于移动行业的专利引用分析衡量企业之间的技术知识流,实证检验了移动生态系统的网络结构。此外,还包括对技术融合的结构[16]、效果[11]以及驱动因素[17-19]的相关研究。不同领域具体技术间的融合分析对于企业研发策略的选择更具针对性和指导意义。上述研究多从宏观层面进行融合的整体跨领域研究,而从微观层面即具体技术视角研究技术融合的文献较为鲜见,这为本文提供了新的研究空间。

  此外,现有研究对于融合测度指标的选取较为单一,分析角度较为片面,缺乏系统全面的技术融合分析框架。为此,本文基于专利共类信息,从技术视角出发构建技术融合的分析框架:在把握技术融合整体态势的基础上,应用多维度指标对筛选出的关键技术节点和链路进行全方位分析,并以老年福祉技术与信息技术的融合为例对所提出的框架进行验证。

  1理论基础

  1.1技术融合概念

  美国学者RosenbergN[2]通过对美国机械工具产业早期演变的研究最早发现了技术融合现象,他认为技术融合是指不同产业的生产过程逐渐依赖相同生产技术的过程。之后不同学者根据各自的研究内容给出了技术融合的不同定义。例如NelsonRR等[20]将技术融合视为解决超出特定技术范围解决方案的问题的过程。KarvonenM等[21]认为技术融合是指两种或多种不同技术协同组合成一种新的技术形式,产生现有技术中缺乏的新功能。CurranCS和沈蕾等[22-23]将技术融合定义为科技创新在不同科学、技术、市场或产业间扩散,从而使得不相交领域间边界逐渐模糊甚至消失的现象。

  本文将技术融合定义为:不同领域间技术出现的技术交叉现象,可以以一种新技术的形式出现,也可以以一项技术应用到另一项技术的形式出现,是技术创新的一种重要形式。在此基础上,如果i项A领域技术与j项B领域技术同时出现在一项发明创造或技术方案中,那么这i项技术与j项技术之间就发生了技术融合,即在这一项发明创造中共包含ij种融合关系(A1-B1、A1-B2……Ai-Bj),而A领域内部技术之间(A1-A2……Ai-1-Ai)、以及B领域内部技术之间(B1-B2……Bj-1-Bj)的融合不考虑在内。

  1.2基于专利的技术融合研究

  作为技术信息最有效的载体,专利信息记载了技术的创新发展历程[24],能够准确地反映迅速演化的技术进步,具有编撰严谨、表述清晰、时间序列长、新颖程度高、易于获取等特点,成为识别技术融合创新的重要数据源[25],为分析技术融合发展态势提供了有用的信息[26]。基于专利的技术融合分析方法主要可分为3类:专利引文分析法、专利共类分析法和文本挖掘方法,也有研究将多种方法相结合分析技术融合。其中以专利引文分析和专利共类分析方法最为常用。专利引文反映专利对技术创新和技术信息流的影响[27],通过专利间以及专利与非专利间的引文数据来识别不同技术知识之间的流动,并从中揭示融合机制[4]。

  已有研究利用引用信息开发技术融合测度指标,例如ShimW等[11]基于专利间的引用关系开发多样性和持续性指标,比较了美国和韩国三大技术领域融合能力的差异和动态模式。苗红等[28]基于专利引用信息构建知识流动网络,并根据网络的静态和动态评价指标分析了技术融合的发展趋势。翟东升等[29]根据专利IPC信息表及专利引用表构建知识流矩阵,识别了技术融合创新的轨道和强度。但专利引文数据的获取受限于少数几个专利数据库[30],且专利的引用通常表现为同一技术主题下技术间的传承和或技术链的上下游技术,而非平行领域间的技术关联和融合,因此有学者认为专利引文分析不适于度量技术间的相互融合[1]。

  专利共类分析被认为是识别技术接近度和技术融合的重要手段[31]。该方法依据两个技术领域中共现专利的数量来分析多个技术领域间的技术融合[32],具有涵盖技术领域较为完整、易于获取、不受时间老化和技术差异影响等特点。LeydesdorffL[33]曾明确提出共类关系是技术间联系的潜在标志,并已被广泛接受为技术融合的衡量标准。

  例如CaviggioliF[18]利用WIPO的专利共类信息,分析了技术融合的驱动因素。JeongS等[1]利用专利共类信息揭示了技术领域层面技术融合的程度及其随时间的状态变化,并通过网络分析识别了技术领域间的技术融合。李丫丫等[34]通过专利共类分析提出技术融合分析的方法框架,分析了生物芯片产业的融合现状。

  黄鲁成等[35]基于专利共类信息,运用数据挖掘的关联分析方法研究了信息与生物技术的融合趋势。鉴于以上分析,本文以专利信息作为数据源,运用共类分析方法,从整体和局部两个层面构建技术融合的分析框架,一方面通过分析领域间技术融合现状判断未来融合潜力;另一方面通过识别促进技术融合的关键技术节点和链路,为企业研发策略的选择提供理论依据。最后以老年福祉技术和信息技术的融合为例进行实证分析。

  2研究体系

  2.1整体分析

  整体网络分析有助于描述技术融合网络的整体结构,揭示技术融合发展现状。本文通过计算网络规模、网络关系数、网络连接频次、网络密度、网络中心势、基于距离的凝聚力指数、节点平均度数中心度和平均路径长度指标,剖析技术融合网络整体特征,从而对技术领域间的融合态势进行宏观层面的整体把握。网络规模是指网络中包含的全部节点的数目,即参与技术融合的技术类别数量。网络规模越大,融合涉及的技术类别越多。网络关系数是技术间发生共现的关系数量,即二值网络中的链路数量。

  网络关系数越大,意味着更多的技术对间发生了技术融合。网络连接频次指技术间共现的次数总和,即多值网络中的链路总数。该指标越大,表明技术间的相互融合越强,融合程度越深。网络平均度数中心度是网络中各节点度数中心度的平均值,即平均每个节点直接连接的节点数量,该指标越大表明平均每个节点融合的范围越广,技术间发生融合的可能性越大。网络中心势指标衡量了网络内资源集中程度,体现了网络中各节点度数中心度的差异大小。网络中点的度数中心度差异越大,该网络的度数中心势越强[36]。

  平均路径长度是指网络中任意两节点间能够达到彼此的最短路径的平均值,衡量了网络中节点间信息传递的效率,平均路径长度越短,技术间联系越容易,越易发生技术融合。网络密度是网络中所有节点实际存在的关系数与理论上最多可能存在的关系数的比值,从整体角度测量了网络中各节点间联系的紧密程度[37],网络密度越大,节点间联系越紧密。

  2.2局部分析

  2.2.1关键技术确定

  由于参与融合的技术较多,形成的融合网络相对复杂,同时部分技术融合程度较低,为了避免偶然及不重要的融合,首先需要筛选出促进技术融合的关键技术。已有研究多采用专利数量作为筛选标准,虽然专利数量反映了技术研发活动的强弱,能够间接表明技术的重要程度,但忽视了对融合程度和融合网络中作用的考察。基于专利的交叉影响法测量了一项技术对另一项技术的影响程度,可用于判断技术对间是否发生会聚[38]。

  因此,本文选择专利数量和交叉影响作为关键技术的筛选标准,一方面按照融合专利数量对技术排序,根据帕累托法则选出融合专利数量之和占融合专利总数80%的技术;另一方面,选择交叉影响值大于设定融合度阈值的技术,作为当前融合较为频繁的技术领域。综合考虑研发活动强度和技术融合程度确定关键技术,并从节点和链路两个角度进行深入分析。

  3数据分析———以老年福祉技术与信息技术融合为例

  老年福祉技术是一门综合老年学与现代科技手段而成的跨领域应用性技术,包括与老年人的行动、运输、认知、通讯、信息处理、住房环境和居家健康照护等技术。信息技术主要包括传感、计算机与智能、通信和控制技术,已被用于在多领域设计、开发和实施信息系统及应用软件。《“十三五”国家老龄事业发展和养老体系建设规划》中明确提出支持社区、组织和企业利用物联网、互联网、云计算、大数据等信息技术,提升健康养老服务质量和效率。未来老年福祉技术与信息技术融合发展潜力巨大,具有重要的研究价值。因此本文主要探讨老年福祉技术与信息技术的融合。

  4结论与建议

  本文基于专利共类信息,从整体和局部两个层面构建了技术融合的分析框架,整体层面主要针对技术融合网络进行研究,通过整体网络指标分析,了解技术融合的整体态势并评估未来融合潜力。局部层面,根据专利数量和交叉影响指标筛选出关键技术,并对关键技术和技术对组成的链路进行多维度、全方位的测度,识别各项技术和技术组合在融合中的地位和作用。基于该框架,对老年福祉技术和信息技术的融合进行了应用研究,并得出如下结论和建议:

  1)整体层面:老年福祉技术和信息技术之间的融合仍处于发展阶段,还未形成紧密规模的融合模式,但已有技术和技术组合显现出明显优于其他技术的融合能力,对这些技术和技术组合进行重点研发,将极大地促进老年福祉技术和信息技术的融合发展。因此,相关企业应抓住发展机遇,把握技术融合态势和重点方向,推动老年福祉技术与信息技术融合成果的创新进展和广泛应用。

  2)局部层面:关键技术的节点和链路分析结果表明,H04M、G06Q等技术的技术关联程度、融合均匀性和吸引力程度均较为合理,处于融合的核心地位,在技术融合中发挥了重要作用。风险承受能力较小、追求平稳发展的企业可以加大对这些技术的研发力度,有助于研发成果的快速市场化。对于某方面发展不够合理的技术,企业可以结合自身发展目标和实际研发条件,有针对性地进行改进以激发其融合潜力。

  G08B与H04M技术间差异显著,同时联系紧密,融合水平相对成熟,研发风险较小,对于研发实力欠缺的企业来说是较为理想的研发选择。G08B-G07C、G08B-G01S等技术融合有望产生突破性创新,但技术间联系有待加强,研发实力较强和风险偏好型企业可以加大对这些技术的研发投入,有利于形成独特的竞争优势。

  专利申报知识:正高级工程师职称成果可以是专利吗

  正高级工程师是较高级别的职称,评定这一级别的职称,也是需要有一系列的成果,当然专利也是其中重要的研究成果,而且有些地区结合职称评审行业与资格系列特点,对发明专利转化应用成效突出的,可降低或免去相应论文要求,由此也能看出专利起到的作用是十分明显的。