基于專(zhuān)利分類(lèi)代碼共現(xiàn)分析的行業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)趨勢(shì)研究*——以醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)為例

王莎莎 嚴(yán)素梅 陳 榮 李建霞

(華東理工大學(xué)科技信息研究所 上海 200237)

得益于通信技術(shù)的快速發(fā)展，知識(shí)交流極大地突破了空間與時(shí)間的限制，不同領(lǐng)域之間知識(shí)的流動(dòng)、溢出與融合愈發(fā)頻繁密切，促使技術(shù)出現(xiàn)多樣化的組合與衍化，聯(lián)系更為緊密，技術(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜[1, 2]。技術(shù)關(guān)聯(lián)是指某一技術(shù)與其他領(lǐng)域技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)數(shù)量以及程度[3]。葉華光[4]認(rèn)為技術(shù)的發(fā)展可視作時(shí)間的函數(shù)，表現(xiàn)為技術(shù)的進(jìn)化過(guò)程。而這一過(guò)程發(fā)生的同時(shí)也伴隨著技術(shù)間關(guān)聯(lián)關(guān)系的變化，呈現(xiàn)出技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)發(fā)展的結(jié)果。行業(yè)視角下的動(dòng)態(tài)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)蘊(yùn)含著該行業(yè)在價(jià)值創(chuàng)造與發(fā)展過(guò)程中的方向選擇，其實(shí)質(zhì)是技術(shù)在創(chuàng)造與轉(zhuǎn)化過(guò)程中的助力價(jià)值。因此，技術(shù)關(guān)聯(lián)正逐步成為社會(huì)各界重新認(rèn)識(shí)科研發(fā)展以及創(chuàng)新技術(shù)的重要戰(zhàn)略工具，而探索行業(yè)內(nèi)部技術(shù)體系發(fā)展和關(guān)聯(lián)關(guān)系的演變，有助于深入了解領(lǐng)域技術(shù)的關(guān)聯(lián)發(fā)展模式，把握多樣化技術(shù)以及技術(shù)之間的知識(shí)溢出與溢出距離，幫助企業(yè)更高效、更具針對(duì)性地利用以及關(guān)聯(lián)跨領(lǐng)域技術(shù)，進(jìn)行關(guān)聯(lián)技術(shù)的組合創(chuàng)新，對(duì)行業(yè)發(fā)展及企業(yè)建設(shè)具有較為重要的指導(dǎo)意義。

1 文獻(xiàn)回顧

自1982年Scherer[5]基于企業(yè)內(nèi)部研發(fā)數(shù)據(jù)對(duì)其技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行量化以來(lái)，學(xué)界學(xué)者圍繞技術(shù)關(guān)聯(lián)這一主題展開(kāi)了長(zhǎng)期的、持續(xù)的發(fā)展研究，并通過(guò)引入統(tǒng)計(jì)學(xué)、計(jì)量學(xué)的相關(guān)概念，不斷豐富構(gòu)建技術(shù)關(guān)聯(lián)的方法、完善技術(shù)關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)指標(biāo)、拓展技術(shù)關(guān)聯(lián)的應(yīng)用領(lǐng)域[6]。目前技術(shù)關(guān)聯(lián)的研究主要是以各類(lèi)基礎(chǔ)科研數(shù)據(jù)為對(duì)象進(jìn)行的，如關(guān)注企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)研發(fā)支出經(jīng)費(fèi)[5,7-8]；對(duì)專(zhuān)利文獻(xiàn)的引文情況進(jìn)行追蹤[9]，識(shí)別技術(shù)知識(shí)流動(dòng)情況；聚焦于專(zhuān)利文獻(xiàn)內(nèi)容[10]，挖掘關(guān)鍵詞。但在實(shí)際操作中，科研經(jīng)費(fèi)獲取困難，專(zhuān)利引文則易受經(jīng)濟(jì)體及法律關(guān)系的影響，而主題挖掘的方法又在極大程度上受限于詞切分的準(zhǔn)確程度，因此多數(shù)學(xué)者傾向于利用專(zhuān)利分類(lèi)代碼進(jìn)行技術(shù)表征，將專(zhuān)利文獻(xiàn)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)探索?；趯?zhuān)利分類(lèi)代碼的方法可實(shí)現(xiàn)性高、準(zhǔn)確性好，目前在專(zhuān)利研究領(lǐng)域受到廣泛認(rèn)可。

依據(jù)關(guān)聯(lián)側(cè)重點(diǎn)的不同，可將已有研究分為基于技術(shù)領(lǐng)域之間知識(shí)結(jié)構(gòu)相關(guān)相似、重合或互補(bǔ)等情況的等價(jià)性關(guān)聯(lián)關(guān)系研究與基于技術(shù)領(lǐng)域之間知識(shí)溢出、知識(shí)流向等情況的非等價(jià)性關(guān)聯(lián)影響研究?jī)深?lèi)。

等價(jià)性關(guān)聯(lián)研究往往關(guān)注技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)技術(shù)之間的關(guān)系等價(jià)性，學(xué)界常利用各類(lèi)統(tǒng)計(jì)學(xué)指標(biāo)[11-13]以及相似相關(guān)矩陣[14]，對(duì)技術(shù)之間的相似程度、互補(bǔ)程度以及知識(shí)共享范圍進(jìn)行深入探討。例如McGill等[15]設(shè)立企業(yè)專(zhuān)利之間的交叉引用指標(biāo)，對(duì)比衡量競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)內(nèi)部的知識(shí)交叉情況。Benner等[16]為評(píng)估企業(yè)之間知識(shí)與技術(shù)的關(guān)聯(lián)程度，選用并引入歐氏距離指標(biāo)，對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的鄰近度進(jìn)行量化。而非等價(jià)性關(guān)聯(lián)研究從知識(shí)流動(dòng)的有向性出發(fā)，強(qiáng)調(diào)對(duì)技術(shù)之間影響、發(fā)展、完善等關(guān)系的細(xì)粒度描述。例如黃斌等[17]依據(jù)技術(shù)代碼對(duì)內(nèi)部影響的高低差，將技術(shù)代碼對(duì)劃分為同階影響技術(shù)、影響技術(shù)以及受影響技術(shù)3類(lèi)。黃魯成等[18]基于知識(shí)的流向性提出關(guān)聯(lián)強(qiáng)度以及關(guān)聯(lián)差值兩個(gè)指標(biāo)，以分析揭示產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)發(fā)展過(guò)程及其規(guī)律。楊冬敏[19]基于專(zhuān)利文本語(yǔ)義對(duì)技術(shù)關(guān)系進(jìn)行細(xì)分標(biāo)引，研究具體技術(shù)之間的繼承、完善等關(guān)聯(lián)發(fā)展結(jié)果。

目前對(duì)技術(shù)關(guān)聯(lián)趨勢(shì)的研究多是從技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)出發(fā)，從關(guān)聯(lián)的等價(jià)性切入，對(duì)技術(shù)整體的發(fā)散性與收斂性[20]、以及技術(shù)差距的對(duì)比[21]等方向進(jìn)行的分析，或是單純從知識(shí)的有向流動(dòng)出發(fā)，利用影響的非等價(jià)性進(jìn)行技術(shù)演化路徑[22]的識(shí)別研究。然而不論是關(guān)系的等價(jià)性還是影響的非等價(jià)性，其在相互關(guān)聯(lián)的本質(zhì)上應(yīng)是彼此統(tǒng)一、彼此完善的，等價(jià)關(guān)系前提下的技術(shù)范圍重合揭示了鄰近領(lǐng)域之間知識(shí)的溢出性，非等價(jià)影響下的知識(shí)有向溢出又在形式上表現(xiàn)為技術(shù)范圍的重合。總體看來(lái)，將關(guān)系的等價(jià)性和影響的非等價(jià)性相結(jié)合進(jìn)行技術(shù)關(guān)聯(lián)的研究目前還較少，且同時(shí)關(guān)注行業(yè)視角下技術(shù)關(guān)聯(lián)趨勢(shì)的研究尚存在一定空白，因此本文引入交叉影響指標(biāo)，旨在建立行業(yè)視角下的技術(shù)關(guān)聯(lián)多維研究模型，對(duì)技術(shù)密集型行業(yè)的技術(shù)演變趨勢(shì)進(jìn)行綜合全面的剖析，以期解決以下三個(gè)問(wèn)題：①技術(shù)密集型行業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，技術(shù)結(jié)構(gòu)的整體關(guān)聯(lián)模式特征變化；②熱點(diǎn)技術(shù)社群的演變情況；③熱點(diǎn)技術(shù)的路徑演變識(shí)別。上述問(wèn)題的解答有助于研究者和企業(yè)更好地理解技術(shù)關(guān)聯(lián)的內(nèi)涵，促進(jìn)技術(shù)組合應(yīng)用，推進(jìn)學(xué)科交叉以及技術(shù)融合等理論和實(shí)踐研究的發(fā)展。

2 研究設(shè)計(jì)

為全面了解行業(yè)發(fā)展歷程中技術(shù)的關(guān)聯(lián)模式變化趨勢(shì)，本文從宏觀、中觀和微觀三個(gè)層面，依據(jù)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)特征，設(shè)立指標(biāo)、構(gòu)建模型，分別對(duì)行業(yè)整體技術(shù)結(jié)構(gòu)布局演化、熱點(diǎn)技術(shù)社群演變以及熱點(diǎn)技術(shù)路徑構(gòu)成進(jìn)行闡述，總結(jié)三個(gè)層面的分析結(jié)果并對(duì)熱點(diǎn)研究方向、熱點(diǎn)技術(shù)的路徑演化模式進(jìn)行預(yù)測(cè)。整體流程如圖1所示，主要包括數(shù)據(jù)獲取、時(shí)間段劃分、數(shù)據(jù)處理、關(guān)聯(lián)分析以及總結(jié)與預(yù)測(cè)五個(gè)部分。

圖1 基于專(zhuān)利代碼的技術(shù)關(guān)聯(lián)趨勢(shì)分析流程

2.1數(shù)據(jù)獲取考慮到數(shù)據(jù)獲取的簡(jiǎn)易性及可操作性，本研究的數(shù)據(jù)來(lái)自于Web of Science平臺(tái)中的Derwent Innovations Index(DII)數(shù)據(jù)庫(kù)，從中獲取行業(yè)內(nèi)較具代表性的企業(yè)專(zhuān)利數(shù)據(jù)，構(gòu)建行業(yè)專(zhuān)利數(shù)據(jù)集。利用專(zhuān)利文獻(xiàn)中的分類(lèi)代碼共現(xiàn)情況，構(gòu)建關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，表征技術(shù)領(lǐng)域之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

在DII數(shù)據(jù)庫(kù)中，每篇專(zhuān)利文獻(xiàn)均標(biāo)引有IPC代碼、MC代碼以及DC三種代碼。三種代碼均遵循嚴(yán)格的等級(jí)制度，然而由于IPC代碼與MC代碼層級(jí)結(jié)構(gòu)較為繁復(fù)，造成代碼形式復(fù)雜、操作性不高，同時(shí)由于對(duì)技術(shù)領(lǐng)域的過(guò)度細(xì)分，導(dǎo)致存在一定的信息冗余，經(jīng)由大量數(shù)據(jù)的聚類(lèi)操作之后極可能掩蓋部分有價(jià)值的信息。而DC代碼結(jié)構(gòu)固定，有且僅有兩級(jí)結(jié)構(gòu)，可操作性較強(qiáng)，因此本研究選擇DC代碼作為分析對(duì)象。

2.2行業(yè)發(fā)展階段劃分在進(jìn)行行業(yè)發(fā)展的解讀之前，首先需要對(duì)行業(yè)的整個(gè)發(fā)展歷程進(jìn)行特征階段的劃分，將劃分后的特征階段作為時(shí)間窗，對(duì)比不同階段窗口下技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)結(jié)果，以達(dá)到理解行業(yè)技術(shù)趨勢(shì)演變的目的。由此，時(shí)間節(jié)點(diǎn)的確定以及節(jié)點(diǎn)確定的準(zhǔn)確程度是研究結(jié)果可靠與否的重要前提。張憲義[23]以固定年份作為時(shí)間窗進(jìn)行解讀，但固定時(shí)間窗的做法與現(xiàn)實(shí)行業(yè)技術(shù)發(fā)展的情況相違背，僅適用于穩(wěn)定時(shí)期的發(fā)展研究。趙莉曉[24]從生命周期的角度，運(yùn)用專(zhuān)利申請(qǐng)量繪制技術(shù)生命周期曲線(xiàn)，并基于S曲線(xiàn)技術(shù)預(yù)測(cè)理論進(jìn)行RFID技術(shù)趨勢(shì)發(fā)展的推斷。該方法由于操作可實(shí)現(xiàn)度高且結(jié)果較為準(zhǔn)確直觀，目前已被廣泛應(yīng)用于趨勢(shì)研究中。因此，本文以專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量作為行業(yè)生命周期曲線(xiàn)的繪制依據(jù)，以數(shù)據(jù)變化的具體情況，識(shí)別行業(yè)發(fā)展的時(shí)間轉(zhuǎn)折點(diǎn)，定位行業(yè)發(fā)展的階段特征。

2.3數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理本研究依據(jù)專(zhuān)利分類(lèi)代碼表征技術(shù)類(lèi)型，如果兩個(gè)分類(lèi)代碼在某專(zhuān)利文獻(xiàn)中被共同標(biāo)引，即認(rèn)為其二者共現(xiàn)，則其代碼表征的技術(shù)領(lǐng)域之間存在關(guān)聯(lián)性。統(tǒng)計(jì)代碼之間的共現(xiàn)情況建立關(guān)聯(lián)矩陣，如矩陣A所示，i與j代表關(guān)聯(lián)代碼，矩陣內(nèi)部的元injm代表in與jm代碼之間存在共現(xiàn)關(guān)系的數(shù)量，即共現(xiàn)頻數(shù)，共現(xiàn)頻數(shù)越大，則兩個(gè)代碼表征的技術(shù)關(guān)聯(lián)越為密切。

2.4關(guān)聯(lián)分析為研究宏觀層面下的整體技術(shù)結(jié)構(gòu)布局演化以及中觀層面下的熱點(diǎn)技術(shù)社群演變情況，進(jìn)行整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)以及熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，基于關(guān)聯(lián)關(guān)系的等價(jià)性，分別研究各個(gè)發(fā)展窗口下，行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系的結(jié)構(gòu)演變特征，以及熱點(diǎn)技術(shù)社群結(jié)構(gòu)及成員變化情況。在微觀層面上，基于關(guān)聯(lián)影響的非等價(jià)性，以具體某一熱點(diǎn)技術(shù)主題為研究對(duì)象，利用交叉影響強(qiáng)度計(jì)算公式，測(cè)度各階段熱點(diǎn)技術(shù)受關(guān)聯(lián)技術(shù)影響的程度指數(shù)，依據(jù)指數(shù)變化識(shí)別熱點(diǎn)技術(shù)的演化路徑。涉及的分析方法包括專(zhuān)利計(jì)量法、時(shí)間序列分析法、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法，使用的工具包括Python、Gephi等。

2.4.1 基于結(jié)構(gòu)特征的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分析 社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析法是一種建立在社會(huì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，對(duì)群體之間關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的研究方法。借助于該方法，可通過(guò)研究個(gè)體之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，準(zhǔn)確高效地將個(gè)體微觀網(wǎng)絡(luò)與大規(guī)模整體網(wǎng)絡(luò)的宏觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)合。由專(zhuān)利關(guān)系構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)能夠分析技術(shù)的演變，并反映技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[25]，對(duì)集群的定性分析具有較大的助力。李佳佳等[21]借助于該方法對(duì)風(fēng)能核心技術(shù)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)比了中、美、歐之間的技術(shù)群落發(fā)展的異同。曾德明等[26]等構(gòu)建了基于論文的學(xué)科和領(lǐng)域交叉融合網(wǎng)絡(luò)，用以分析學(xué)科交叉融合的路徑。張旭[27]立足于專(zhuān)利文獻(xiàn)，構(gòu)建了專(zhuān)利IPC共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、引文網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)，并利用主路徑分析以及異質(zhì)信息網(wǎng)絡(luò)分析，深入挖掘?qū)＠墨I(xiàn)隱含的關(guān)聯(lián)信息。

本研究基于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析，將專(zhuān)利分類(lèi)代碼作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，代碼之間的共現(xiàn)關(guān)系具象化為節(jié)點(diǎn)之間的連接邊，節(jié)點(diǎn)權(quán)重為代碼出現(xiàn)頻數(shù)，邊權(quán)重為連接節(jié)點(diǎn)之間的共現(xiàn)頻數(shù)。依據(jù)行業(yè)發(fā)展階段分別構(gòu)建各個(gè)階段的整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)節(jié)點(diǎn)權(quán)重析出熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)節(jié)點(diǎn)與連接邊的結(jié)構(gòu)指標(biāo)計(jì)算并分析各個(gè)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)廣度以及關(guān)聯(lián)緊密度特征(如表1)，探究整體技術(shù)結(jié)構(gòu)演變以及熱點(diǎn)技術(shù)社群演化模式。

表1 關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征指標(biāo)

2.4.2 基于影響力的路徑演化分析 交叉影響法最早是由Gordon等[28]提出用以預(yù)測(cè)事物發(fā)展前景的方法，主要通過(guò)估計(jì)每個(gè)事件的初始概率以及兩個(gè)事件之間的條件概率來(lái)評(píng)估事件的發(fā)生概率，在計(jì)算概率性的研究中具有較大的應(yīng)用價(jià)值。Choi等[29]在總結(jié)和歸納以往學(xué)者交叉影響分析方法的基礎(chǔ)上，提出了基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)的交叉影響法，并用于技術(shù)之間影響關(guān)系的研究，即專(zhuān)利交叉影響分析法。依據(jù)該方法，代碼(技術(shù))j對(duì)代碼(技術(shù))i的交叉影響計(jì)算公式為：

(1)

公式1中，P(i,j)表示技術(shù)代碼j對(duì)技術(shù)代碼i的影響力強(qiáng)度,C(i∩j)表示代碼i與代碼j共現(xiàn)的頻次，C(i)表示代碼i出現(xiàn)的頻次,取值范圍為[0，1]，數(shù)值越大，影響力越大。因此，利用專(zhuān)利交叉影響分析法，既可明確技術(shù)之間影響的方向，又以定量的方式衡量出影響力大小。通過(guò)對(duì)比行業(yè)各階段內(nèi)，某一技術(shù)受其關(guān)聯(lián)技術(shù)的影響程度變化分析，可識(shí)別該技術(shù)的發(fā)展路徑演化方向。

3 實(shí)證研究

3.1數(shù)據(jù)選擇及處理

3.1.1 對(duì)象選擇 醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)作為一個(gè)知識(shí)密集型行業(yè)，其發(fā)展始終伴隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新。對(duì)醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的技術(shù)關(guān)聯(lián)演化趨勢(shì)進(jìn)行研究，了解掌握該行業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)發(fā)展規(guī)律，有助于把握行業(yè)發(fā)展動(dòng)向，為企業(yè)的決策制定提供理論基礎(chǔ)。

為研究醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的技術(shù)關(guān)聯(lián)發(fā)展模式，選取2018年《財(cái)富》雜志公布的“500強(qiáng)”醫(yī)學(xué)醫(yī)藥相關(guān)企業(yè)(如表2所示)進(jìn)行行業(yè)專(zhuān)利數(shù)據(jù)收集。

表2 企業(yè)名稱(chēng)、專(zhuān)利權(quán)人代碼及專(zhuān)利公開(kāi)量

DII數(shù)據(jù)庫(kù)為專(zhuān)利文獻(xiàn)中的專(zhuān)利權(quán)人對(duì)應(yīng)設(shè)立了唯一的代碼，其內(nèi)部建有專(zhuān)利權(quán)人代碼索引，將專(zhuān)利權(quán)人代碼作為檢索字段可以收集到涵蓋集團(tuán)所有子公司的專(zhuān)利數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)的完整性和精準(zhǔn)性。以專(zhuān)利權(quán)人代碼為檢索入口，收集1963-2019年的專(zhuān)利數(shù)據(jù)，共得到醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)專(zhuān)利文獻(xiàn)總計(jì)149 405篇。

3.1.2 時(shí)間窗口劃分 專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量的變化，可反映行業(yè)內(nèi)部研發(fā)趨勢(shì)和技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，展現(xiàn)行業(yè)發(fā)展歷程。統(tǒng)計(jì)各年份專(zhuān)利公開(kāi)量并繪制趨勢(shì)圖，如圖2所示。在1974年之前(由于數(shù)據(jù)庫(kù)限制，1963年至1966年數(shù)據(jù)無(wú)法進(jìn)行逐年檢索)，專(zhuān)利年公開(kāi)量無(wú)明顯變化趨勢(shì)且總體數(shù)值均較低。自1975年始，年公開(kāi)專(zhuān)利數(shù)值較為穩(wěn)定，呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，但其值始終保持在較低水平。1988年之后，醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)每年公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量開(kāi)始大幅度增長(zhǎng)，并在2005年達(dá)到歷年公開(kāi)量的最大值5611篇。而在2006年之后，專(zhuān)利年公開(kāi)數(shù)量總體呈現(xiàn)出曲折性的下降趨勢(shì)，且對(duì)專(zhuān)利公開(kāi)量進(jìn)行逐年比較，發(fā)現(xiàn)其曲線(xiàn)變化與行業(yè)第一階段(1963-1973年間)具有一定的相似性，相鄰年份之間數(shù)據(jù)變動(dòng)較大且增長(zhǎng)或減小無(wú)明顯規(guī)律(由于數(shù)據(jù)公開(kāi)的滯后性，2019年的專(zhuān)利公開(kāi)量暫不作考慮)。將醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展劃分為四個(gè)階段(見(jiàn)圖2)，分別為1963-1973年間的蟄伏期、1974-1987年間的孕育期、1988-2005年間的快速成長(zhǎng)期、2006-2019年間的平臺(tái)期。

圖2 醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)專(zhuān)利年公開(kāi)量變化趨勢(shì)圖

3.2整體技術(shù)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)演化分析基于劃分窗口對(duì)行業(yè)的技術(shù)關(guān)聯(lián)演化情況進(jìn)行研究。以專(zhuān)利分類(lèi)代碼為節(jié)點(diǎn)、共現(xiàn)關(guān)系為邊，分別按照四個(gè)發(fā)展階段繪制整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜，如圖3所示。孕育期之后，醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模明顯增大，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)明顯增多，結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化，表明隨著時(shí)間推移，行業(yè)內(nèi)對(duì)技術(shù)的多樣化應(yīng)用及掌控能力得以提高，技術(shù)之間聯(lián)系日益多樣化，推進(jìn)了行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

圖3 行業(yè)各階段整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜

利用上文構(gòu)建的公式計(jì)算行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征指標(biāo)，見(jiàn)表3。

表3 行業(yè)發(fā)展各階段整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征指標(biāo)

可以看出，醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演化具有以下特征：

3.2.1 網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)范圍先增大后減小 在醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)從蟄伏期向孕育期過(guò)渡的過(guò)程中，廣度指標(biāo)的增長(zhǎng)最為明顯，代碼關(guān)聯(lián)率指標(biāo)增長(zhǎng)40%，圖密度指標(biāo)增長(zhǎng)63%，此時(shí)該行業(yè)不論是在技術(shù)的關(guān)聯(lián)范圍上還是技術(shù)的關(guān)聯(lián)規(guī)模上均得到較大發(fā)展。在孕育期到快速成長(zhǎng)期的發(fā)展中，代碼關(guān)聯(lián)率指標(biāo)由于數(shù)值較高，增長(zhǎng)較為有限，因此行業(yè)關(guān)聯(lián)范圍的增長(zhǎng)重心集中在網(wǎng)絡(luò)密度上，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部技術(shù)主體關(guān)聯(lián)規(guī)模在此時(shí)表現(xiàn)出較為明顯的增長(zhǎng)。到了平臺(tái)期，代碼關(guān)聯(lián)率以及圖密度指標(biāo)均出現(xiàn)小幅度下降，表明在這一時(shí)間范圍內(nèi)，以拓寬關(guān)聯(lián)廣度范圍為主的發(fā)展模式已發(fā)生一定變化。

3.2.2 關(guān)聯(lián)主體呈現(xiàn)小群體聚集 對(duì)比4個(gè)階段的緊密度指標(biāo)，從蟄伏期到快速成長(zhǎng)期，平均聚類(lèi)系數(shù)由0.345逐步增大到0.554，且平均路徑長(zhǎng)度由2.723逐步減小到1.950，表明網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部技術(shù)的距離不斷縮小，聚集程度逐漸增大。而在快速成長(zhǎng)期到平臺(tái)期的演化中，平均路徑長(zhǎng)度與聚類(lèi)系數(shù)均呈增大趨勢(shì)，表明網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部技術(shù)更為聚集，但技術(shù)主體之間的平均距離卻逐漸增大，這一結(jié)果表明，在這一時(shí)期內(nèi)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主體之間呈現(xiàn)出了小群體的內(nèi)部聚集趨勢(shì)。

3.2.3 關(guān)聯(lián)模式的選擇性變化 綜合關(guān)聯(lián)范圍及緊密度的分析，可發(fā)現(xiàn)在醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展初期，行業(yè)整體技術(shù)之間的主要關(guān)聯(lián)模式為拓寬技術(shù)關(guān)聯(lián)廣度、加強(qiáng)技術(shù)關(guān)聯(lián)緊密度兩者并進(jìn)。而在進(jìn)入平臺(tái)期后，這種發(fā)展模式發(fā)生了一定的轉(zhuǎn)變，行業(yè)技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)更具目的性和選擇性，因此技術(shù)關(guān)聯(lián)的廣度范圍有所縮小，關(guān)聯(lián)主體小群體聚集，群體內(nèi)部關(guān)聯(lián)緊密度進(jìn)一步加強(qiáng)。

3.3熱點(diǎn)技術(shù)社群個(gè)體特性分析在行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，設(shè)置節(jié)點(diǎn)頻次閾值，析出出現(xiàn)頻次最高的15位技術(shù)代碼，定義為熱點(diǎn)技術(shù)，形成熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)社群網(wǎng)絡(luò)，如圖4所示。從蟄伏期到平臺(tái)期，可發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)社群內(nèi)部連接線(xiàn)數(shù)目明顯增多，社群結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化、緊密化。

圖4 行業(yè)各階段熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖譜

計(jì)算不同階段熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征指標(biāo)，見(jiàn)表4。

表4 行業(yè)發(fā)展不同階段熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的特征指標(biāo)

對(duì)比圖形及數(shù)據(jù)，觀察得到醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)熱點(diǎn)技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的演化具有以下特征：

a.社群主體的多樣化關(guān)聯(lián)。從蟄伏期到平臺(tái)期，熱點(diǎn)技術(shù)社群的圖密度指標(biāo)持續(xù)增大，社群內(nèi)部技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)組合呈現(xiàn)多樣化發(fā)展趨勢(shì)。值得注意的是，行業(yè)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的圖密度在平臺(tái)期階段內(nèi)出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但在熱點(diǎn)技術(shù)社群網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)期階段，圖密度數(shù)值始終上升，說(shuō)明行業(yè)內(nèi)部技術(shù)的關(guān)聯(lián)選擇是側(cè)重在熱點(diǎn)技術(shù)之間進(jìn)行的。

b.社群內(nèi)部的小世界性。由表4可知，平均聚類(lèi)系數(shù)由0.835穩(wěn)步增長(zhǎng)至0.982，平均路徑長(zhǎng)度由1.229持續(xù)減小至1.019，熱點(diǎn)技術(shù)社群內(nèi)部節(jié)點(diǎn)聚集程度增大，網(wǎng)絡(luò)距離縮小，表明熱點(diǎn)技術(shù)主體的關(guān)聯(lián)關(guān)系趨于緊密，呈現(xiàn)較為明顯的小世界特性[30]。

c.熱點(diǎn)技術(shù)主題的階段性變化。基于4個(gè)階段的具體熱點(diǎn)技術(shù)繪制熱點(diǎn)技術(shù)發(fā)展路徑圖，如圖5所示。觀察可知在行業(yè)發(fā)展的相鄰階段，其熱點(diǎn)技術(shù)社群成員存在較大比例的重復(fù)，熱點(diǎn)技術(shù)存在一定繼承性。但將蟄伏期與快速發(fā)展期、孕育期與平臺(tái)期的熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行比對(duì)可發(fā)現(xiàn)其技術(shù)主體出現(xiàn)較為明顯的變動(dòng)。這一結(jié)果說(shuō)明醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)熱點(diǎn)技術(shù)成員在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)繼承性，但在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)這種繼承性并不明顯，成員變動(dòng)較大。

圖5 熱點(diǎn)技術(shù)發(fā)展路徑圖

d.熱點(diǎn)研究方向的轉(zhuǎn)變性。統(tǒng)計(jì)四個(gè)階段熱點(diǎn)技術(shù)的大類(lèi)領(lǐng)域構(gòu)成，分布結(jié)果如圖6所示。由圖可知，隨著行業(yè)發(fā)展，集中在聚合物、農(nóng)化、通化、紡織領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)數(shù)量逐漸減少，集中在藥品、生物技術(shù)、工程及儀器測(cè)量、運(yùn)算控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)數(shù)量逐漸增加，說(shuō)明行業(yè)熱點(diǎn)研究方向呈現(xiàn)出由物質(zhì)到儀器及工程技術(shù)的變化，且這一變化在孕育期至快速成長(zhǎng)期的過(guò)渡中表現(xiàn)最為明顯。

圖6 代碼大類(lèi)領(lǐng)域分布圖

3.4熱點(diǎn)技術(shù)路徑演化分析依據(jù)專(zhuān)利分類(lèi)代碼出現(xiàn)頻次的閾值識(shí)別出醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)四個(gè)發(fā)展階段的熱點(diǎn)技術(shù)(出現(xiàn)頻次前15位的分類(lèi)代碼)，并依據(jù)其在行業(yè)發(fā)展不同階段的動(dòng)態(tài)出現(xiàn)情況，將熱點(diǎn)技術(shù)分為四種類(lèi)型：將僅在平臺(tái)期進(jìn)入出現(xiàn)頻次前15位的專(zhuān)利分類(lèi)代碼定義為新興熱點(diǎn)技術(shù)主題；未在平臺(tái)期進(jìn)入熱點(diǎn)技術(shù)劃分范圍內(nèi)的為衰落熱點(diǎn)技術(shù)主題；在四個(gè)階段均屬于熱點(diǎn)技術(shù)的為持續(xù)熱點(diǎn)技術(shù)主題；其余則定義為發(fā)展熱點(diǎn)技術(shù)主題，具體結(jié)果如表5所示。

表5 熱點(diǎn)技術(shù)主題統(tǒng)計(jì)表

以表5中的熱點(diǎn)技術(shù)為對(duì)象，分別計(jì)算其受關(guān)聯(lián)技術(shù)影響的交叉影響指數(shù)，并選取4個(gè)發(fā)展階段內(nèi)各自影響力指數(shù)最高的前5位技術(shù)代碼為熱點(diǎn)技術(shù)高影響代碼，繪制影響力變化堆疊面積圖，探究熱點(diǎn)技術(shù)的主題演化路徑。由于篇幅限制，本文在此僅從發(fā)展熱點(diǎn)技術(shù)主題中選取D16(發(fā)酵、微生物培養(yǎng)、疫苗和抗體生產(chǎn)、細(xì)胞和組織培養(yǎng)以及基因工程)、P34(消毒、注射、電療)和S05(電子醫(yī)療設(shè)備、電裝置、血細(xì)胞計(jì)數(shù)器、電診斷設(shè)備)3個(gè)技術(shù)主題為代表，開(kāi)展細(xì)粒度的熱點(diǎn)技術(shù)路徑演化分析，如圖7所示。

(a) (b) (c)

a.技術(shù)代碼D16在開(kāi)始階段受制備結(jié)構(gòu)藥物的相關(guān)技術(shù)影響較大，主要表現(xiàn)為3大方向：催化酶、發(fā)酵生產(chǎn)和微生物培養(yǎng)方向。而在進(jìn)入孕育期后依托于基因?qū)用嫜芯康目焖龠M(jìn)步，路徑發(fā)展主要表現(xiàn)為核酸序列的檢測(cè)及復(fù)制等方向，輔以向利用微生物進(jìn)行藥物研制的方向衍生發(fā)展。隨著行業(yè)進(jìn)入快速成長(zhǎng)期階段，基因?qū)用娴难芯窟M(jìn)一步擴(kuò)大深入且受各類(lèi)藥物結(jié)構(gòu)的研究影響大幅減弱，路徑發(fā)展基本表現(xiàn)為對(duì)動(dòng)植物基因?qū)用娴暮Y選檢測(cè)及編碼研究。平臺(tái)期階段，D16基于基因?qū)用娴难芯窟M(jìn)一步深入，并向各類(lèi)抗體及疫苗研制方向以及轉(zhuǎn)基因植物的培育方向演化。

b.技術(shù)代碼P34的發(fā)展方向較為統(tǒng)一，在行業(yè)發(fā)展的蟄伏期階段主要表現(xiàn)為較為簡(jiǎn)單的注射以及消毒研究，在孕育期以及快速成長(zhǎng)期階段，由于電子電器領(lǐng)域技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)而在一定程度上使輸入、注射技術(shù)出現(xiàn)變革，表現(xiàn)為自動(dòng)化輸入注射裝置的開(kāi)發(fā)，以及各類(lèi)術(shù)中血管植入支架等研究的迅速增長(zhǎng)。平臺(tái)期階段，隨著數(shù)字運(yùn)算與控制技術(shù)的引入，以及電子電器設(shè)備領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，輸入技術(shù)再次得到進(jìn)一步的突破，具體表現(xiàn)為智能化的自動(dòng)監(jiān)測(cè)及藥物調(diào)節(jié)輸入裝置的研制方向。

c.技術(shù)代碼S05在醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的蟄伏期與孕育期階段，主要向電醫(yī)療方向發(fā)展，表現(xiàn)為各類(lèi)輸入裝置、術(shù)中起搏裝置以及體征檢測(cè)裝置的研發(fā)應(yīng)用方向。而隨著行業(yè)發(fā)展進(jìn)入快速成長(zhǎng)期，技術(shù)發(fā)展受到實(shí)時(shí)體征監(jiān)測(cè)技術(shù)的影響，致使路徑演化逐漸向電診斷方向過(guò)渡，主要表現(xiàn)為體征監(jiān)測(cè)及藥物輸送智能一體化設(shè)備的研究。進(jìn)入平臺(tái)期后，電子設(shè)備技術(shù)又受到數(shù)字技術(shù)與控制技術(shù)的高影響，逐漸向監(jiān)測(cè)-診斷組合技術(shù)的方向發(fā)展。

綜合上述，經(jīng)過(guò)3個(gè)模塊的層層分析，可得到醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的關(guān)聯(lián)發(fā)展模式以及未來(lái)趨勢(shì)：

a.醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)在早期通過(guò)不斷引入、建立不同領(lǐng)域技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系以持續(xù)拓寬技術(shù)關(guān)聯(lián)的范圍，在進(jìn)入平臺(tái)期后，這種強(qiáng)調(diào)關(guān)聯(lián)范圍的發(fā)展模式向強(qiáng)調(diào)關(guān)聯(lián)緊密度的模式轉(zhuǎn)變，技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系呈現(xiàn)一定的目的性及選擇性，并且這種模式在之后極可能進(jìn)一步延續(xù)。但結(jié)合醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的專(zhuān)利公開(kāi)量曲線(xiàn)可知，在之后的某一時(shí)間點(diǎn)，伴隨著現(xiàn)有技術(shù)的突破或新模式的發(fā)展，醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)或?qū)⒚撾x平臺(tái)期，再次進(jìn)入新一輪的技術(shù)發(fā)展孕育期。

b.醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)社群內(nèi)部存在小世界性，并且熱點(diǎn)技術(shù)成員在短時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)繼承性，但從長(zhǎng)時(shí)間來(lái)看，其社群內(nèi)部成員變動(dòng)較大?？傮w而言，隨著行業(yè)發(fā)展，熱點(diǎn)技術(shù)正逐漸由具體物質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型、產(chǎn)品生產(chǎn)處理過(guò)程向電子技術(shù)與工程技術(shù)領(lǐng)域傾斜。

c.總結(jié)3個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)的演化路徑：技術(shù)代碼D16的演化路徑為：發(fā)酵生產(chǎn)、微生物培養(yǎng)——核酸序列操作、霉菌培育——基因篩選、檢測(cè)及編碼——抗體及疫苗研制、轉(zhuǎn)基因植物培育；技術(shù)代碼P34的演化路徑為：基礎(chǔ)注射儀器及消毒操作——自動(dòng)化輸入注射設(shè)備、術(shù)中血管植入支架裝置——體征監(jiān)測(cè)與藥物輸入為一體的智能化注射裝置；技術(shù)代碼S05的演化路徑為：電醫(yī)療——電診斷——電診斷、電控制。

分析可發(fā)現(xiàn)，以上3個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)均受到電子技術(shù)、數(shù)字計(jì)算與控制技術(shù)的較大影響，基于數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化分析和反饋的技術(shù)的廣泛應(yīng)用，結(jié)合3.3中行業(yè)熱點(diǎn)研究方向呈現(xiàn)由物質(zhì)到儀器及工程技術(shù)的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)基于數(shù)據(jù)算法下的智能化輔助醫(yī)療可能是醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向之一。

4 結(jié)論與啟示

本研究運(yùn)用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析理論以及路徑依賴(lài)?yán)碚摚诿鞔_技術(shù)間關(guān)聯(lián)系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，提出了一種基于趨勢(shì)演化分析的行業(yè)技術(shù)發(fā)展模式研究模型，并從宏觀、中觀和微觀三個(gè)層面切入，基于專(zhuān)利代碼共現(xiàn)，構(gòu)建不同維度下的技術(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，依次明確行業(yè)內(nèi)整體技術(shù)關(guān)聯(lián)模式，熱點(diǎn)技術(shù)社群結(jié)構(gòu)演變情況以及識(shí)別熱點(diǎn)技術(shù)的路徑演化情況，并以德溫特?cái)?shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)源，以醫(yī)學(xué)醫(yī)藥行業(yè)為例進(jìn)行實(shí)證研究。

一方面，本研究所提出模型由行業(yè)整體技術(shù)內(nèi)關(guān)聯(lián)、熱點(diǎn)技術(shù)間關(guān)聯(lián)分析以及熱點(diǎn)技術(shù)路徑識(shí)別三個(gè)模塊組成，各模塊之間層層遞進(jìn)，彼此完善，是全面綜合剖析各維度行業(yè)技術(shù)關(guān)聯(lián)情況的研究模型，可在極大程度上避免單一視角導(dǎo)致的片面性結(jié)果，幫助研究者更準(zhǔn)確更清晰地認(rèn)知與掌握一個(gè)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展模式。另一方面，本研究將交叉影響指數(shù)引入技術(shù)路徑演化分析領(lǐng)域，在技術(shù)關(guān)聯(lián)內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，從技術(shù)間影響的非等價(jià)性出發(fā)，計(jì)算熱點(diǎn)技術(shù)受其關(guān)聯(lián)技術(shù)的具體影響程度，以模擬該熱點(diǎn)技術(shù)路徑發(fā)展，這一做法不僅可明確影響的方向性，并以一對(duì)一的方式準(zhǔn)確計(jì)算熱點(diǎn)技術(shù)受關(guān)聯(lián)技術(shù)影響力大小，對(duì)于提高技術(shù)路徑發(fā)展推演的準(zhǔn)確度以及豐富領(lǐng)域主題演化方法體系具有一定意義。

本文基于行業(yè)視角進(jìn)行了技術(shù)關(guān)聯(lián)模式研究模型的設(shè)計(jì)，雖從多層面多維度進(jìn)行分析，但仍存在一定的局限性，如在研究技術(shù)演化路徑過(guò)程中，無(wú)法進(jìn)一步識(shí)別技術(shù)之間存在的互補(bǔ)、完善等細(xì)粒化關(guān)系，在今后的研究中，將針對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)究。