全球綠色發(fā)明技術會聚與專利產出相互影響研究

欒春娟 宋博文 鄧思銘

摘 要：探索全球綠色發(fā)明技術會聚測度指標、發(fā)展趨勢及其與產出的關系，有助于把握綠色發(fā)明技術創(chuàng)新會聚趨勢和規(guī)律，助力中國“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。基于全球綠色發(fā)明技術專利家族數(shù)據(jù)，在已有技術會聚測度指標基礎上，采用多重凝聚力指數(shù)系列指標構建新的測度指標，對全球綠色發(fā)明技術會聚進行分階段測度。結果表明，隨著時間推移，綠色發(fā)明技術會聚呈現(xiàn)不斷增強的趨勢；技術會聚與綠色發(fā)明技術創(chuàng)新成果產出具有積極正向的相互作用關系。最后提出促進學科、技術領域與產業(yè)之間的交叉融合，將有助于推動綠色發(fā)明技術會聚發(fā)展，提高綠色發(fā)明創(chuàng)新成果產出。

關鍵詞：綠色發(fā)明；技術會聚測度；專利分析；多重凝聚力指數(shù)；會聚指數(shù)

DOI：10.6049/kjjbydc.2022090331

中圖分類號：G301

文獻標識碼：A

文章編號：1001-7348（2023）08-0001-10

0 引言

探索全球綠色發(fā)明技術會聚測度指標、發(fā)展趨勢及其與綠色發(fā)明產出的關系，有助于在把握綠色技術會聚趨勢與規(guī)律的基礎上，大力推進綠色技術創(chuàng)新創(chuàng)造，助力中國碳達峰、碳中和戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)?！半p碳”戰(zhàn)略目標是以習近平同志為核心的黨中央統(tǒng)籌國內國際兩個大局作出的重大戰(zhàn)略決策，是解決資源環(huán)境問題、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇^［1］?！岸趸寂欧帕幱?030年前達到峰值、2060年前實現(xiàn)碳中和” 是中國政府和人民向國際社會作出的莊嚴承諾。目前，“雙碳”目標已經(jīng)納入中國生態(tài)文明建設整體布局，這一戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)必須依賴大量高質量綠色發(fā)明技術的創(chuàng)新創(chuàng)造?！笆濉币詠恚覈I(yè)領域大力實施以傳統(tǒng)行業(yè)綠色化改造為重點，以綠色技術創(chuàng)新為支撐，以法規(guī)標準制度建設為保障的綠色制造工程，綠色發(fā)展取得顯著成效。綠色低碳產業(yè)發(fā)展初具規(guī)模，截至2020年底，我國節(jié)能環(huán)保產業(yè)產值約為7.5萬億元；新能源汽車累計推廣量超過550萬輛，連續(xù)多年位居全球第一；太陽能電池組件在全球市場份額占比達71%^［2］。雖然我國政府高度重視并積極推進綠色發(fā)明技術創(chuàng)新創(chuàng)造事業(yè)，但在全球視角下，我國綠色發(fā)明技術創(chuàng)新成果仍顯不足。基于歐洲專利局（EPO）全球綠色發(fā)明技術的專利分析結果表明，中國相關創(chuàng)新成果只占全球的5%^［3］。這一問題將成為我國“雙碳”戰(zhàn)略目標實現(xiàn)的主要瓶頸，是我國科技發(fā)展戰(zhàn)略中亟待解決的重要課題?！半p碳”戰(zhàn)略目標將倒逼我國調整產業(yè)結構，遏制高能耗產業(yè)發(fā)展，引領經(jīng)濟實現(xiàn)低碳轉型，大力推動節(jié)能減排和戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展，努力開發(fā)風能、太陽能等清潔能源技術，推動生態(tài)文明建設和可持續(xù)發(fā)展，最終實現(xiàn)碳減排目標。

推動綠色發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造發(fā)展，對于實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》 （Paris Agreement on Climate Change）確定的2050年凈零排放（NZE）目標至關重要。如果沒有源源不斷的綠色發(fā)明支持，幾乎不可能實現(xiàn)向更清潔能源系統(tǒng)過渡的目標。領先國家和機構對全球綠色發(fā)明的會聚發(fā)展及其演化具有重要引領和推動作用，綠色發(fā)明主題也隨科學技術日新月異的發(fā)展而不斷會聚變遷。在技術層面，“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)必然要依賴大量綠色發(fā)明成果的創(chuàng)新創(chuàng)造^［4］。在政府高度重視和積極推進下，我國綠色發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造取得巨大成就，綠色發(fā)明專利數(shù)量自2010年之后迅速增長^［2］。然而，在國際綠色創(chuàng)新的大背景下，我國綠色發(fā)明創(chuàng)新成果仍缺乏強有力的技術推進，從而對 “雙碳”戰(zhàn)略的實施造成阻礙。因此，大力推進綠色發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造會聚發(fā)展，成為當前我國科學技術發(fā)展和知識產權強國戰(zhàn)略中亟待解決的瓶頸問題。

現(xiàn)有研究中，Dechezleprêtre等^［5］基于1978—2005年全球專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫（PATSTAT）專利數(shù)據(jù)，揭示全球綠色發(fā)明的發(fā)展動態(tài)；Benedict等^［3］對1995—2021年綠色高價值發(fā)明專利的全球趨勢進行分析，從國家層面描繪綠色技術的戰(zhàn)略布局；Sejian等^［6］借助歐洲專利分類系統(tǒng)分析1981—2012年全球專利文獻數(shù)據(jù)庫專利數(shù)據(jù)，回顧綠色技術在國家間研究合作與技術轉讓的情況。已有研究對短期內綠色發(fā)明的發(fā)展趨勢以及在國家層面和技術領域的分布情況進行了刻畫，形成了對全球綠色創(chuàng)新的初步認識。然而，對于綠色創(chuàng)新與技術會聚間的關系等問題仍存在研究空白，有待深入探索。

本研究選取全球可持續(xù)發(fā)展技術（Sustainability Technologies）主題下的全部發(fā)明專利授權數(shù)據(jù)，并將其界定為全球綠色發(fā)明成果。在已有技術會聚測度指標基礎上^［7］，采用多重凝聚力指數(shù)（Multiple Cohesion Index，MCI）系列指標構建新的測度指標，對全球綠色發(fā)明技術會聚進行逐階段測度，得到會聚發(fā)展趨勢，并進一步探索典型技術會聚指標與綠色發(fā)明產出的關系。具體研究問題包括：①全球綠色發(fā)明技術會聚趨勢如何？②哪些新的指標可以應用于技術會聚測度？③全球綠色發(fā)明技術會聚與專利產出是否存在相互影響？

1 國內外研究述評

1.1 國內外發(fā)展動態(tài)分析

20世紀60年代初，為應對環(huán)境污染對人類社會的影響，歐美發(fā)達國家針對污染的清除及資源化問題，提出末端技術（End of Pipe Technology）推進計劃，為綠色技術概念的形成提供了雛形^［8］。1991年，Porter^［9］基于對環(huán)境規(guī)制與綠色創(chuàng)新關系的分析提出經(jīng)典的“波特假說”，揭示了綠色技術發(fā)展在國家層面的重要意義，進一步將綠色技術的概念推向國際。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進以及國際社會面臨的環(huán)境污染、資源與能源匱乏等問題加劇，綠色技術創(chuàng)新逐漸受到國內外學者的關注。通過在CNKI、Web of Science數(shù)據(jù)庫中檢索2000—2021年綠色技術相關文獻，可以明晰相關研究的發(fā)展歷程與未來趨勢。檢索結果顯示，綠色發(fā)明技術主題相關的中文和外文文獻數(shù)量都呈明顯增長態(tài)勢，說明綠色發(fā)明技術研究主題已經(jīng)引起國內外學術界的廣泛關注。針對國內外研究現(xiàn)狀，本文從綠色技術、綠色技術創(chuàng)新演化、綠色技術創(chuàng)新演化的驅動因素、協(xié)同演化以及綠色技術創(chuàng)新過程演化5個方面進行綜述并作出評述。

1.2 綠色發(fā)明技術研究

從發(fā)展歷程看，綠色技術的概念起始于20世紀60年代初提出的末端技術，在經(jīng)歷無廢技術、廢物最少化、清潔技術以及污染預防技術4個階段發(fā)展后，最終形成涵蓋內容更加全面的綠色技術概念^［10］。Brawn & Wield^［11］強調綠色技術的內容應該涵蓋污染控制、循環(huán)再生技術、生態(tài)工藝、凈化技術、檢測與評估技術等多個方面。國際上對于綠色技術的表述不盡相同，如清潔技術（Clean Technology）、低碳技術（Low Carbon Technologies）^［12］、環(huán)境技術（Environmental Technology）^［13］、環(huán)境友好技術（Environmental Sound Technology， EST）、生態(tài)技術（Ecological Technology）^［14］、新能源技術（Emerging Energy Technology）^［15］等。2010年9月，世界知識產權組織推出一種能夠檢索環(huán)境友好技術相關專利信息的在線工具——國際專利分類綠色清單（ IPC Green Inventory），這一工具由國際專利分類專家委員會制定，與國際專利分類體系掛鉤，有助于明確現(xiàn)有和新出現(xiàn)的綠色技術，同時有利于在研發(fā)和商業(yè)利用中尋找潛在合作伙伴。此外，歐洲專利局、美國專利商標局和國際能源署等也都提出了綠色技術相關概念和分類。

中國對于綠色發(fā)明技術的界定相比發(fā)達國家更為寬泛，學者們對綠色發(fā)明技術的內涵解讀并不一致，尤其在重點或優(yōu)先投資的領域和行業(yè)未對綠色發(fā)明技術作出一致界定，沒有確立統(tǒng)一的分類標準。吳曉波等（1996）最早提出相關定義，認為綠色發(fā)明技術是指對減少環(huán)境污染以及原材料、自然資源、能源使用的技術、工藝或產品的總稱，并指出綠色技術能否有效創(chuàng)新與擴散將直接影響我國環(huán)境保護的成敗和長期經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿?，并影響我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施；衡孝慶等^［16］認為綠色發(fā)明技術是以生態(tài)思維解決生態(tài)問題的一種技術手段，是一種通過技術表達出來的生態(tài)語言，綠色技術一旦進入市場，形成綠色技術標準，就可以產生市場控制力和競爭力，甚至影響整個產業(yè)。

1.3 綠色發(fā)明技術創(chuàng)新演化研究

學界對綠色發(fā)明技術創(chuàng)新演化的研究，經(jīng)歷了從技術改進到多方協(xié)同參與的演變。早期研究認為綠色技術創(chuàng)新是指通過減少原料使用和能源消耗降低對環(huán)境影響的技術和工藝。后來，學者們將綠色技術創(chuàng)新定義為能改善環(huán)境并持續(xù)使用的新技術^［17］，如減排技術、脫碳技術和可再生能源技術等。當前，綠色技術創(chuàng)新的內涵更加豐富和多元，不僅強調創(chuàng)新和環(huán)境效益的雙重屬性，還關注研發(fā)設計、組織管理和制度創(chuàng)新的多元互動。相關研究成果聚焦綠色技術創(chuàng)新效率、影響因素、政策規(guī)制等方面，其中關于綠色技術創(chuàng)新演化的內容主要涉及演化博弈模型中的利益相關者、演化過程中的環(huán)境政策規(guī)制、演化的時空格局與驅動因素等。

科學進步和技術追趕是綠色技術創(chuàng)新演化的重要驅動因素^［15］。科學進步是科學領域中對自然界進行邏輯解釋的知識體系，由一系列概念、判斷和推論組成?？茖W進步與技術創(chuàng)新密不可分，作為技術創(chuàng)新的根基，科學研究成果大大推動了技術創(chuàng)新發(fā)展，反之亦然?；A科學研究處于領先地位的國家必然能夠帶來技術創(chuàng)新繁榮發(fā)展^［18］，科學上的重大突破已經(jīng)成為各行各業(yè)技術創(chuàng)新的源泉。

社會需求和政策導向同樣是綠色技術創(chuàng)新演化的重要驅動機制。社會需求是綠色技術創(chuàng)新演化的根本動力，能夠拉動相關技術的研發(fā)投入。學者們探究了經(jīng)濟發(fā)展、產業(yè)結構、人力資本、技術擴散和城市化等市場因素對綠色技術創(chuàng)新演化的影響^［19］。政策導向對綠色技術創(chuàng)新演化的影響分為政策壓力和政策支持兩方面。以往研究大多強調制度壓力對綠色技術創(chuàng)新演化的推動作用。事實上，越來越多研究表明，環(huán)境政策中的激勵措施對綠色技術的創(chuàng)造和采用都存在顯著積極影響，是驅動創(chuàng)新的關鍵因素。

協(xié)同演化理論（Co-Evolution Theory）是研究組織與環(huán)境演化關系的新理論^［20］。協(xié)同演化理論既考慮到環(huán)境對組織演化的制約與影響，又考慮到組織的能動性和改變環(huán)境因素的能力，將組織與環(huán)境的關系定義為相互適應、多向因果、多層嵌套的非線性關系。協(xié)同演化理論已廣泛應用于商業(yè)技術領域，學者們探討了知識管理活動與技術創(chuàng)新協(xié)同演化，技術與社會、組織行為、制度協(xié)同演化，技術、市場與政府之間的協(xié)同演化，綠色技術與創(chuàng)新協(xié)同演化，產學研協(xié)同演化等。

關于綠色發(fā)明技術創(chuàng)新過程演化的研究較為鮮見，學者們大多圍繞一般技術創(chuàng)新過程演化模式展開研究。早期學者們提出技術推動和市場拉動的線性過程模型，前者認為技術創(chuàng)新的起點源于科學技術進步，后者則認為源于市場需求。此后，學者們提出非線性過程模型，包括交互作用過程模型、鏈環(huán)—回路過程模型和一體化過程模型3種。近年來，學者們對技術創(chuàng)新過程進行了更深入的研究，從廣義上將技術創(chuàng)新解釋為包括狹義上的技術創(chuàng)新過程和技術創(chuàng)新擴散。范德成等^［21］基于價值鏈視角，將創(chuàng)新過程劃分為相互關聯(lián)的技術研發(fā)和經(jīng)濟轉化兩階段；蘇屹等^［22］從知識聚合角度提出技術創(chuàng)新形成過程包括3個環(huán)節(jié)，分別是技術創(chuàng)新孕育階段、漸進性技術創(chuàng)新形成階段和突破性技術創(chuàng)新形成階段。此外，還有學者開發(fā)出 “綠色技術研究前沿演化路徑”專利，該方法根據(jù)與主題詞搜索公式相關聯(lián)的標題信息數(shù)據(jù)劃分滑動窗口數(shù)據(jù)集，對滑動窗口數(shù)據(jù)集進行數(shù)據(jù)約簡、聚類分析和聚類處理，可以獲得領先的綠色技術研究分析結果，具有快速、有效和可讀性強等特點。

1.4 技術會聚及測度研究

當前，全球科技發(fā)展到了一個分水嶺，未來若想取得更多突破性創(chuàng)新，不同學科、領域之間就必須充分交叉融合。技術會聚（Technology Convergence）發(fā)展已經(jīng)成為全球科學技術進步的主要趨勢。已有研究表明，諾貝爾獎獲得者超過2/3都是做跨學科研究的。關于技術會聚的研究，主要集中在技術會聚的哲學與倫理學反思、發(fā)展模式與識別、測度、風險治理、影響及技術會聚發(fā)展的國家支持等方面。關于技術會聚測度的研究，學者們主要基于對專利數(shù)據(jù)的分析，提出技術會聚或知識會聚的測度指標與方法^［23-25］。Geum & Kim^［24］等探討信息技術和生物技術會聚發(fā)展狀況；Curran & Leker^［25］以營養(yǎng)保健食品技術和電子信息通訊技術為例，分析專利作為技術會聚測度指標的可行性；Karvonen & Kassi^［23］利用專利引文分析對產業(yè)技術會聚進行測度；苗紅等^［26］基于專利交叉影響分析NBIC會聚發(fā)展趨勢；欒春娟等^{［7，27-28］}嘗試分析納米—生物技術、納米—信息技術會聚發(fā)展趨勢，并基于專利文獻耦合分析提出技術會聚測度方法、技術部類內部會聚測度指標與方法等。

1.5 研究評述

目前，學界對于綠色發(fā)明技術尚未形成統(tǒng)一概念或標準，但在概念范疇上呈現(xiàn)擴大趨勢。相比于歐美等發(fā)達國家，我國對綠色發(fā)明技術的界定更為寬泛，并對綠色技術創(chuàng)新演化的運行機制進行了深入探索。在綠色發(fā)明技術創(chuàng)新演化問題上，研究成果主要集中在演化博弈模型中的利益相關者、演化過程中的環(huán)境政策規(guī)制、演化的時空格局與驅動因素，更多關注環(huán)境、社會、技術、政策等與綠色發(fā)明技術間的聯(lián)系。

已有研究成果為本文提供了很好的基礎。然而，已有研究多探討綠色發(fā)明技術創(chuàng)新的內涵、效率和政策規(guī)制等，關于技術會聚的測度指標尚待發(fā)展和完善，且尚未發(fā)現(xiàn)關于全球綠色發(fā)明技術會聚測度、趨勢及其與產出關系的研究成果。因此，本文在已有研究基礎上，進一步構建技術會聚測度指標，采用較長歷史時期（1880—2021年）的全球綠色發(fā)明專利數(shù)據(jù)，探索綠色發(fā)明技術會聚趨勢及其與綠色創(chuàng)新產出間的關系。研究發(fā)現(xiàn)將有助于推動中國綠色發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造的發(fā)展，助力我國“雙碳”戰(zhàn)略目標的實現(xiàn)。

2 數(shù)據(jù)來源、研究設計與指標選取

2.1 數(shù)據(jù)來源

美國是全球科技創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展的領先國家，其專利授權數(shù)據(jù)能夠代表全球科技創(chuàng)新發(fā)展水平^［29］。因此，本文使用美國專利商標局授權的綠色發(fā)明專利數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來源于Innography平臺的美國專利數(shù)據(jù)庫。綠色發(fā)明技術是以可持續(xù)發(fā)展為目標的技術創(chuàng)新，在技術內容方面與可持續(xù)發(fā)展技術具有高度吻合性。因此，選擇聯(lián)合專利分類代碼系統(tǒng)下可持續(xù)發(fā)展技術（Sustainability Technologies）主題的發(fā)明專利數(shù)據(jù)，將其界定為全球綠色發(fā)明技術。聯(lián)合專利分類（Cooperative Patent Classification，CPC）是由歐洲專利局（EPO）和美國專利商標局（USPTO）聯(lián)合開發(fā)的一套新的專利聯(lián)合分類系統(tǒng)，旨在為專利公開文獻制定一套統(tǒng)一通用的分類體系。CPC分類系統(tǒng)專注于對新興技術（Emerging Technologies）的分類標引，具體使用Y部類作為新的標簽^［30］。CPC系統(tǒng)擁有A～H和Y共計9個部類，其中，A～H部類與IPC的8個部類相對應；新增的Y部類一部分對應新加入的技術領域，如改善氣候變化的技術（Y02）、智能電網(wǎng)技術（Y04），還有一部分對應美國專利分類（USPC）的跨領域交叉索引（Cross-Reference Art Collections）。同時，結合產品與工藝創(chuàng)新，對以往專利進行Y類別標引，即所謂的“后見之明”。這種追溯標引為本文研究更長歷史時期的綠色發(fā)明技術會聚演化提供了可能性和可行性。

專利數(shù)據(jù)雖然不能代表全部綠色發(fā)明技術創(chuàng)新成果，但卻是能夠得到的最佳替代數(shù)據(jù)。本文檢索公告日為2021年12月31日之前公布的全部發(fā)明專利授權數(shù)據(jù)，并進行擴展同族的合并，最終得到477 410條檢索結果，檢索日期為2022年1月6日。

2.2 研究設計

在對全球綠色發(fā)明專利數(shù)據(jù)進行概況分析的基礎上，選取會聚指標逐階段測度綠色發(fā)明技術會聚情況，得到會聚發(fā)展趨勢。然后，進一步選擇典型會聚指標，采用相關性分析方法，探究技術會聚與產出間的關系。具體包括以下步驟：

第一步，獲取全球綠色發(fā)明專利數(shù)據(jù)后，對其整體發(fā)展趨勢、發(fā)展階段及子領域的分布與演進進行分析，為后續(xù)研究奠定基礎。第二步，在國民經(jīng)濟行業(yè)分類和聯(lián)合專利分類代碼共現(xiàn)矩陣的基礎上，生成各發(fā)展階段的子網(wǎng)絡文件。需要說明的是，共現(xiàn)矩陣需要刪除CPC中的Y部類，以避免CPC代碼的重復計算。上述生成的網(wǎng)絡文件能夠反映技術與產業(yè)間的聯(lián)系，利用各階段的網(wǎng)絡文件計算得出綠色發(fā)明技術會聚特征數(shù)據(jù)。第三步，技術會聚測度指標構建與應用。在已有研究^［7］基礎上，選取網(wǎng)絡凝聚力（Cohesion）分析方法中的多重凝聚力測量指標構建新的技術會聚測度指標，采用Borgatti等^［31］開發(fā)的社會網(wǎng)絡分析軟件Ucinet對全球綠色發(fā)明技術會聚進行逐階段測度分析，得到全球綠色發(fā)明技術會聚發(fā)展趨勢。第四步，探究全球綠色發(fā)明技術會聚與產出間的關系。選取典型會聚指標，采用皮爾遜相關性分析方法，以雙側P＜0.05表示差異有統(tǒng)計學意義，得出結論并探討其政策意義。

2.3 指標選取

網(wǎng)絡凝聚力（Cohesion）分析是一種典型的社會網(wǎng)絡分析方法，其優(yōu)點是能夠簡化復雜的網(wǎng)絡結構，找到蘊含在網(wǎng)絡中的子結構及其相互關系^［32］。綠色發(fā)明技術是一個具有多元主體和連接關系的復雜系統(tǒng)，單一技術會聚指標無法準確衡量技術會聚趨勢。因此，本研究綜合會聚指數(shù)與多重凝聚力指數(shù)系列指標（表1中除會聚指數(shù)外的其它指標），作為全球綠色發(fā)明技術會聚趨勢的測度指標，各指標含義及測量如表1所示。

如表1所示，技術會聚測度共涉及14個指標，根據(jù)測量對象不同可分為節(jié)點指標、關系指標兩類。綜合運用關系類指標和節(jié)點類指標能有效判斷技術會聚網(wǎng)絡的整體狀態(tài)。節(jié)點類指標是圍繞技術會聚網(wǎng)絡中節(jié)點特征與屬性設計的測度指標，目的在于通過網(wǎng)絡中節(jié)點的狀態(tài)反映會聚網(wǎng)絡的整體情況。其中，會聚指數(shù)是測度發(fā)明融合度的指標，同等數(shù)量的發(fā)明，專利代碼數(shù)量越多，會聚指數(shù)越大。度數(shù)是測量點在環(huán)境中關聯(lián)程度的參數(shù)，平均度數(shù)則是對網(wǎng)絡中全部節(jié)點關聯(lián)程度的度量，平均度數(shù)越大，網(wǎng)絡間的聯(lián)系越緊密。封閉度、密實度、相互性是衡量網(wǎng)絡傳遞性的指標，封閉度用會聚網(wǎng)絡中有聯(lián)系的節(jié)點數(shù)占比衡量，密實度用會聚網(wǎng)絡中相互聯(lián)系的節(jié)點數(shù)占比衡量，相互性則考慮了節(jié)點間的雙向二元關系。集中性又稱度中心勢，是對網(wǎng)絡圖整體中心性的刻畫，網(wǎng)絡集中性越高，網(wǎng)絡越趨向某些特殊節(jié)點。

關系類指標是圍繞技術會聚網(wǎng)絡中邊的特征與屬性設計的測度指標，通過分析網(wǎng)絡中節(jié)點間邊的屬性挖掘會聚網(wǎng)絡的整體情況。網(wǎng)絡密度是衡量節(jié)點間關聯(lián)程度的關鍵指標，賦值網(wǎng)絡密度與二值網(wǎng)絡密度是網(wǎng)絡密度的重要延伸。其中，賦值網(wǎng)絡密度用網(wǎng)絡中實際存在的連接數(shù)量與無權重狀態(tài)下連接數(shù)量的比值度量；二值網(wǎng)絡密度用原始數(shù)據(jù)進行二值化處理后的網(wǎng)絡密度衡量?；セ菪允呛饬烤W(wǎng)絡中雙向關聯(lián)關系頻次的重要指標，關系互惠性與節(jié)點互惠性均用互惠的對在整個網(wǎng)絡中的占比測度。組件用會聚網(wǎng)絡中全連接子網(wǎng)絡數(shù)度量，全連接子網(wǎng)絡是指網(wǎng)絡中任意兩個節(jié)點間至少存在一條連通路徑，組件值越大，網(wǎng)絡中游離的子網(wǎng)絡越多。距離是指網(wǎng)絡中兩個節(jié)點間路徑所經(jīng)過節(jié)點之和，平均距離是指兩點間最短路徑的平均長度，平均距離越長，網(wǎng)絡間關系越稀疏，距離標準差是指兩點間最短路徑的標準差。非對稱性是衡量網(wǎng)絡中非對稱性關系的指標，數(shù)值越大，非對稱性關系越多。

3 全球綠色發(fā)明技術會聚與專利產出相互影響的實證分析

3.1 全球綠色發(fā)明整體趨勢與子領域分布

從專利檢索結果看，全球綠色技術發(fā)明專利共計477 410條，最早出現(xiàn)于1836年。由于早期數(shù)據(jù)著錄項目缺失比較嚴重，而且數(shù)據(jù)較少，本文選取1880—2021年專利數(shù)據(jù)進行分析，如圖1所示。

從整體趨勢看，綠色發(fā)明專利數(shù)量呈快速增長的發(fā)展態(tài)勢。采用SPSS聚類分析方法，結合目測法，將其劃分為5個發(fā)展階段。第一階段（1880—1919年）：技術萌芽期。這一時期，綠色技術發(fā)展相當緩慢，年度發(fā)明數(shù)量低于300項。第二階段（1920—1964年）：技術緩慢發(fā)展期。該階段，大多數(shù)年份發(fā)明數(shù)量介于500～1 000項之間，大部分時期綠色技術發(fā)展比較緩慢，后期發(fā)展速度逐漸加快。第三階段（1965—1997年）：技術成長期。該時期，年度發(fā)明數(shù)量介于1 500～5 000項之間，呈逐漸增加趨勢，進入技術成長階段。第四階段（1998—2009年）：較快成長期。該階段，年度發(fā)明數(shù)量基本保持在6 000～7 000項之間，較前一階段有較大增長。第五階段（2010—2021年）：快速成長期。該階段年度發(fā)明數(shù)量快速增長，從2010年的11 000多項增長至2021年的27 000多項，進入高速成長期。期末的略微下降概由數(shù)據(jù)尚未完全收錄所致。

全球綠色發(fā)明技術主要涉及以下子領域：適應氣候變化技術（Y02A）、建筑業(yè)綠色發(fā)明技術（Y02B）、溫室氣體捕捉與存儲技術（Y02C）、節(jié)能信息通訊技術（Y02D）、能源生產、分配和運輸（Y02E）、工業(yè)與農業(yè)制造業(yè)（Y02P）、運輸業(yè)（Y02T）、廢物與廢水處理（Y02W）和智能電網(wǎng)（Y04S）。綠色發(fā)明技術各子領域的CPC代碼、技術領域、發(fā)明數(shù)量及占比如表2所示。從綠色發(fā)明技術子領域的結構分布看，排在前3位的技術領域是能源、運輸和制造業(yè)，其技術占比均超過20%。由于世界各國對節(jié)能減排問題的持續(xù)關注，而能源問題又直接關乎國家經(jīng)濟建設，綠色技術中涉及能源領域的專利數(shù)量高達173 913項，遠高于其它領域。其它綠色發(fā)明技術領域雖在專利數(shù)量上低于能源、運輸?shù)染G色技術核心領域，但仍是當前碳達峰行動的重點方向。

圖2揭示了全球綠色發(fā)明技術子領域的分布與發(fā)展趨勢?？梢园l(fā)現(xiàn)，各子領域的綠色發(fā)明數(shù)量分布和發(fā)展趨勢均不同。其中，能源、運輸和制造業(yè)3個子領域專利數(shù)據(jù)最多，智能電網(wǎng)、溫室氣體捕捉與存儲兩個子領域還比較薄弱，廢物處理、信息通訊技術、建筑業(yè)和適應氣候變化4個子領域發(fā)展處于中間位置。這是因為，能源、運輸和制造領域興起的時間較早，具有比較長的歷史發(fā)展階段，而智能電網(wǎng)、信息通訊技術、溫室氣體捕捉與儲存領域興起的時間相對較晚。2010年，幾乎所有子領域都開始急劇發(fā)展，涌現(xiàn)出大量綠色發(fā)明技術創(chuàng)新成果。2009年全球金融危機后，各國政府紛紛提出并大力發(fā)展包括新能源在內的戰(zhàn)略性新興產業(yè)，這大大推動了全球綠色發(fā)明專利活動，帶來專利數(shù)量激增。

3.2 全球綠色發(fā)明技術會聚測度與發(fā)展趨勢

根據(jù)前述聚類分析得到綠色發(fā)明技術發(fā)展的5個階段，對全球綠色發(fā)明技術會聚狀況進行逐階段測度，分析14個技術會聚特征指標隨時間推移發(fā)生的變化情況，如表3所示。

從整體看，會聚指數(shù)、賦值網(wǎng)絡密度、二值網(wǎng)絡密度、平均度數(shù)、封閉度、密實度、相互性、關系互惠性和節(jié)點互惠性9個指標呈上升趨勢。會聚指數(shù)從第一階段的0.09上升至第五階段的0.55，技術領域間呈現(xiàn)出明顯的會聚技術領域特征。賦值網(wǎng)絡密度與二值網(wǎng)絡密度均快速增大，全球綠色發(fā)明賦值網(wǎng)絡密度從第一階段的7.35上升至第三階段的3 516.79后，在第四階段基本保持穩(wěn)定（3 588.63），到第五階段，網(wǎng)絡密度快速增大，約為前一階段的3.4倍，反映出節(jié)點間關聯(lián)程度逐漸提高。平均度數(shù)從第一階段的1.88上升至第五階段的7，也反映出會聚網(wǎng)絡節(jié)點間的聯(lián)系逐漸增強。封閉度與密實度在5個階段發(fā)展中持續(xù)提升，說明當前技術會聚網(wǎng)絡中采取知識融合發(fā)展策略的專利成為主導。關系互惠性與節(jié)點互惠性指標數(shù)值增長再次印證了相關領域融合發(fā)展的趨勢。從上述指標變化中可以看出，網(wǎng)絡中節(jié)點間關系越來越密切，相互聯(lián)系越來越緊密，網(wǎng)絡越來越密實。

集中性、組件、平均距離、距離標準差、非對稱性5個指標呈下降趨勢。集中性指標數(shù)值在第一階段為0.21，隨后快速下降，在第五階段降至最低點，反映出當前綠色發(fā)明技術領域發(fā)展逐漸均衡。非對稱性指標數(shù)值下降反映出技術合作網(wǎng)絡間的對稱性關系得到改善。組件指標數(shù)值下降反映出會聚網(wǎng)絡中游離子網(wǎng)絡減少，說明領域發(fā)展正向大科學體系邁進。平均距離與距離標準差都呈下降趨勢，說明會聚網(wǎng)絡的連通性得到提升，綠色發(fā)明技術領域間存在高效合作關系。從上述指標變化中可以看出，網(wǎng)絡節(jié)點間的聯(lián)系越來越多，關系越來越均勻，距離越來越近，相互之間的對稱性越來越強。概言之，表3中的指標數(shù)據(jù)都表明全球綠色發(fā)明呈現(xiàn)出多領域會聚的發(fā)展態(tài)勢，領域間學科交叉、技術融合、知識協(xié)同的發(fā)展趨勢越來越明顯，表現(xiàn)出多領域交叉融合的特征。

綜上可知，隨著科學技術不斷進步，全球綠色發(fā)明技術會聚趨勢越來越明顯，技術之間的交叉與融合程度逐漸提高。但是，技術會聚能否促進新的創(chuàng)新成果產出？本文采用相關性分析方法進一步檢驗全球綠色發(fā)明技術會聚與創(chuàng)新成果產出間的相互關系，旨在更準確地把握技術會聚與創(chuàng)新產出間的關系。

3.3 全球綠色發(fā)明技術會聚與專利產出的相互影響

不同技術領域之間不斷交叉融合，已成為全球綠色發(fā)明技術發(fā)展演進的主要趨勢。會聚指數(shù)和賦值網(wǎng)絡密度是研究技術會聚趨勢的兩個重要指標。會聚指數(shù)反映技術與產業(yè)的交叉融合程度，即多大比例的發(fā)明涉及到多個技術領域或產業(yè)，而融合了多種技術領域知識或者被應用到多個產業(yè)的發(fā)明，能夠解決更多產業(yè)技術問題。網(wǎng)絡密度基于技術與產業(yè)間聯(lián)系的緊密程度，反映技術領域與產業(yè)的會聚融合狀況。為揭示全球綠色發(fā)明技術會聚指數(shù)、網(wǎng)絡密度與專利產出的相互關系，繪制發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)、網(wǎng)絡密度（賦值網(wǎng)絡）散點圖（見圖3），并擬合出各自的關系方程式，形象揭示發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)、發(fā)明數(shù)量與賦值網(wǎng)絡兩組變量間的相關關系。

圖3（a）顯示，發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)間呈現(xiàn)出明顯的正相關關系，表現(xiàn)為指數(shù)關系，具有較高的擬合優(yōu)度（0.954 6）。說明領域間的會聚指數(shù)與專利數(shù)量之間存在關聯(lián)，當會聚指數(shù)增長時，綠色發(fā)明專利數(shù)量也會隨之增加。圖3（b）顯示，發(fā)明數(shù)量與賦值網(wǎng)絡密度間呈現(xiàn)出明顯的正相關關系，表現(xiàn)為線性關系，具有較高的擬合優(yōu)度（0.994 3） 。說明領域間的賦值網(wǎng)絡密度與專利數(shù)量之間存在關聯(lián)，當技術會聚網(wǎng)絡密度提高時，綠色發(fā)明專利數(shù)量也會隨之增加。

為進一步探究技術會聚與發(fā)明數(shù)量間的相關關系，采用皮爾遜相關性分析方法，對發(fā)明數(shù)量、會聚指數(shù)、網(wǎng)絡密度3個指標進行相關分析雙尾檢驗，結果如表4所示。結果顯示，發(fā)明數(shù)量與網(wǎng)絡密度的相關性在0.01水平上顯著，發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)的相關性在0.05水平上顯著，網(wǎng)絡密度與會聚指數(shù)的相關性不顯著。

皮爾遜相關性分析結果證實了網(wǎng)絡密度、會聚指數(shù)與綠色發(fā)明專利數(shù)量間的相關性，為進一步驗證三者間的相互影響，本文建立回歸模型，采用最小二乘法進行估計。

以綠色發(fā)明專利數(shù)量（NI）為因變量、網(wǎng)絡密度（DI）為自變量，構建網(wǎng)絡密度與綠色發(fā)明專利數(shù)量模型：NI=C₁+β₁CI。通過OLS估計得到常數(shù)項C₁=17 069.14，β₁=7。即模型的回歸方程為：

NI=17 069.14+7.00 * D（1）

回歸系數(shù)t<0.05，說明在95%置信水平下，常數(shù)項和會聚指數(shù)的系數(shù)估計值均顯著不為0。修正R²=0.992，說明回歸方程的擬合度較高。因此，可以認為網(wǎng)絡密度每增加1個單位，綠色發(fā)明專利數(shù)量增加7個單位。

將因變量與自變量進行調換，得到常數(shù)項的取值為-828.37，β=0.05，修正R²=0.992。即模型的回歸方程為：

DI=-828.37+0.05 * NI（2）

回歸方程的擬合度較高，可以認為綠色發(fā)明專利數(shù)量每增加1個單位，網(wǎng)絡密度增加0.05個單位。

同理，以綠色發(fā)明專利數(shù)量（NI）為因變量、會聚指數(shù)（CI）為自變量，構建會聚指數(shù)與綠色發(fā)明專利數(shù)量模型：NI=C₂+β₂CI。通過OLS估計得到常數(shù)項C₂=-46 396.6，β₂=445 648.747。即模型的回歸方程為：

NI=-46 396.6+445 648.747 * CI（3）

回歸系數(shù)t<0.05，說明在95%置信水平下，常數(shù)項和會聚指數(shù)的系數(shù)估計值均顯著不為0。修正R²=0.821，說明回歸方程的擬合度較高。因此，可以認為會聚指數(shù)每增加1個單位，綠色發(fā)明專利數(shù)量將增加445 648.747個單位。

將因變量與自變量進行調換，得到常數(shù)項的取值為0.149，β=0.000 001 775，修正R²=0.821。即模型的回歸方程為：

CI=0.149+0.000 001 775 * NI（4）

回歸方程的擬合度較高?？梢哉J為，綠色發(fā)明專利數(shù)量每增加1個單位，會聚指數(shù)增加0.000 001 775個單位。

4 結論與討論

4.1 主要結論

本研究選取全球可持續(xù)發(fā)展技術主題下的全部授權專利家族數(shù)據(jù)，并將其界定為全球綠色發(fā)明專利，構建全球綠色發(fā)明技術會聚測度指標并分析會聚趨勢，探究技術會聚與綠色技術創(chuàng)新產出間的相互關系。首先，在已有技術會聚測度指標基礎上，通過技術—產業(yè)共現(xiàn)矩陣，創(chuàng)造性地構建共現(xiàn)網(wǎng)絡文件，并結合社會網(wǎng)絡分析中的多重凝聚力指數(shù)系列指標，對全球綠色發(fā)明技術會聚進行測度。其次，采用聚類分析方法，將研究區(qū)間劃分為5個發(fā)展階段，對每個階段的技術會聚指標進行測量，得到全球綠色發(fā)明技術會聚演進趨勢：會聚指數(shù)、網(wǎng)絡密度、平均度數(shù)、密實度、相互性等指標呈現(xiàn)出明顯上升態(tài)勢，表明隨著時間推移，技術之間的交叉融合程度越來越高；集中性、組件、平均距離等指標隨時間推移下降，表明全球綠色發(fā)明技術會聚趨勢越來越明顯。最后，選擇會聚指數(shù)和賦值網(wǎng)絡密度兩個重要會聚指標，采用繪制散點圖與相關性檢驗方法，探究全球綠色發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)、網(wǎng)絡密度間的相互關系，發(fā)現(xiàn)全球綠色發(fā)明數(shù)量與會聚指數(shù)正相關并表現(xiàn)為指數(shù)關系，與網(wǎng)絡密度正相關并表現(xiàn)為線性關系。進一步的實證分析表明，綠色發(fā)明技術會聚與綠色發(fā)明產出之間相互影響、相互促進。一方面，隨著綠色發(fā)明技術會聚趨勢不斷增強，綠色發(fā)明技術創(chuàng)新產出也隨之增加；另一方面，隨著綠色發(fā)明創(chuàng)新產出增多，也會被應用于更多產業(yè)技術領域。因此，在綠色發(fā)明技術領域的科研資助、人才培養(yǎng)和重大科研項目研發(fā)等各個環(huán)節(jié)，國家應該大力支持和鼓勵不同學科、技術領域間的交叉融合與交流合作，推動中國綠色發(fā)明創(chuàng)新創(chuàng)造的進步和發(fā)展。

4.2 討論

本研究的理論貢獻在于：一是采用多重凝聚力指數(shù)系列指標測度技術會聚，豐富和發(fā)展了現(xiàn)有技術會聚測度指標，拓展了跨領域融合研究的分析思路。二是揭示了全球綠色發(fā)明技術會聚的演進趨勢以及技術會聚與綠色發(fā)明創(chuàng)新產出間的相互作用關系。

能源、運輸和制造業(yè)是綠色創(chuàng)新產出的核心領域，也是現(xiàn)階段我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐。當前，全球綠色發(fā)明專利數(shù)量不斷攀升，相關技術日趨成熟，創(chuàng)新難度日益增大。我國綠色產業(yè)發(fā)展起步較晚，雖然在“雙碳”戰(zhàn)略目標加持下快速成型，但相較于歐美發(fā)達國家仍存在一定差距。作為技術創(chuàng)新的源泉，技術會聚為“彎道超車”提供了機會。本文分析結果表明，擴展跨領域會聚網(wǎng)絡規(guī)模和加強網(wǎng)絡內部領域間的聯(lián)系都能極大促進綠色發(fā)明專利數(shù)量增長。因此，為進一步推動綠色產業(yè)發(fā)展，加快建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟體系，在技術創(chuàng)新層面，確保突破式創(chuàng)新與開拓式創(chuàng)新雙軌并行，重視已有領域技術攻堅的同時，鼓勵對跨領域技術會聚進行大膽嘗試；在學科建設層面，打破原有學科界限，促進跨學科交流互動；在人才培養(yǎng)層面，盡快建立寬口徑的人才培養(yǎng)模式，加快復合型人才培養(yǎng)，為綠色產業(yè)發(fā)展提供更有力的保障。

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（責任編輯：陳 井）

Interaction Between Global Green Invention Convergence and Patent Output

Luan Chunjuan¹， Song Bowen²， Deng Siming²

（1. School of Intellectual Property， Dalian University of Technology; 2. Institute of Humanities & Social Sciences， Dalian University of Technology; Dalian 116024， China）

Abstract：In order to have a better understanding of the trend and law of convergence development of green invention technology innovation and achieve the national "double carbon" strategic goal， it is necessary to explore the measurement indexes of global green invention technology convergence， convergence trend and its relationship with output. Although the Chinese government has highlighted green invention and technology innovation， from a global perspective， the achievements of green invention and technology innovation are still significantly insufficient. Therefore this study aims to clarify the connotation of green technology， sort out the driving factors for the evolution of green technology innovation， and explore the interaction between the factors so as to accelerate the development of green technology in China.

On the basis of the patent family data of global green invention technology and the existing measurement indices of technology convergence， a new series of "multiple cohesion index"? indicators are proposed to measure the global green invention technology convergence in stages. Firstly， the distribution and evolution of the overall development trend， development stages and sub-fields of global green inventions are analyzed to lay a foundation for subsequent relevant research. Secondly， the sub-network files of each development stage are generated based on the co-occurrence matrix of the National Industries Classification （NIC） and the Cooperative Patent Classification （CPC）. Thirdly， indices from the "Multiple Cohesion Measures （MCM）" series are selected in the cohesion analysis method to measure the technology convergence at each development stage， and get the development trend of green invention technology convergence. Lastly， the relationship between the convergence and output of global green inventions and technologies is explored by using the Pearson correlation analysis and regression analysis to explore? the relationship between them.

In the empirical analysis， this paper explores the relationship between global green invention technology convergence and patent output based on the quantity of invention patent outputs. 477 410 patents related to green invention technology are sorted out from the United States Patent and Trademark Office （USPTO）. According to the annual numbers of invention patents， global green invention technology can be divided into five stages of development， and the overall trend shows a trend of rapid growth. The period from 1880 to 1919 was the embryonic period， and the speed of technological development was relatively slow， with the annual number of inventions less than 300; the period from 1920 to 1964 witnessed slow technological development， and the development was gradually accelerated; the period from 1965 to 1997 was a period of technological growth， with an annual number of inventions ranging from 1500 to 5 000; from 1998 to 2009， the technology grew rapidly， and the annual number of inventions was basically between 6 000 and 7 000; since 2010， green technology has entered a period of rapid growth， and the annual number of inventions has exceeded 11 000. From the perspective of the sub-field distribution of green technology， the global green invention technology mainly involves nine sub-fields with the energy sub-field up to 36.4%. In terms of the technology convergence of green inventions， the "multiple cohesion index" is adopted to measure the global technology convergence of green inventions in stages， and the results show that the convergence of green inventions is increasing over time. Through two groups of analysis on the interaction between global green invention network density and patent output， convergence index and patent output， it is concluded that technology convergence has a positive interaction with the output of green invention technological innovation achievements.

Given the interactions of R&D design， organizational management and institutional innovation， China's green innovation should be promoted on the level of technological innovation， and innovation of key and pioneering technologies should be paralleled;the inter-disciplinary communication and interaction should be promoted at the level of discipline construction ; at the level of talent training， it is essential to establish a wide-caliber talent training structure as soon as possible， speed up the training of compound talents， and provide more powerful guarantee for the development of the green industry.

Key Words：Green Invention; Measurement of Technological Convergence; Patent Analysis; Multiple Cohesion Index; Convergence Index