基于專利交叉影響法的NBI會聚趨勢分析

苗 紅，黃魯成

(北京工業(yè)大學經濟與管理學院，北京 100124)

眾多學者圍繞納米、生物、信息技術以及認知科學間的會聚狀態(tài)、會聚趨勢展開大量研究［1-7］。但已有研究主要是專業(yè)技術學者對具體技術的開發(fā)或是就其所在具體技術領域內的研究狀況進行的歸納總結，且多數文獻是從兩兩技術會聚的角度(例如:納米生物技術、生物信息技術等)定性地闡述研究進展、研發(fā)重點和熱點及未來的發(fā)展方向。雖然極少數文獻闡述了三個技術間的會聚成果，但也只是定性總結而已。欒春娟［8］運用專利計量與信息可視化技術對N-B會聚技術進行了測度與可視化分析，但該文獻主要是研究N-B會聚技術的當前熱點領域及熱點主題，并未分析N-B會聚趨勢，更沒有進一步分析納米、生物、信息(NBI)各技術間的會聚趨勢。目前尚未發(fā)現應用定量化的方法全面分析NBI各技術間會聚狀態(tài)及趨勢的研究成果。而NBI任意兩個或三個技術間以及它們內部各個子技術間都可以發(fā)生會聚，形成復雜的會聚關系網絡，且它們之間的會聚深度及會聚廣度都會隨時間發(fā)生變化。如果選用恰當的數據源并應用定量的方法來準確地分析上述現象，將會發(fā)現技術間會聚深度、會聚廣度不斷加強的關鍵技術及其變化規(guī)律，從而為管理層制定會聚技術發(fā)展戰(zhàn)略及確定優(yōu)先發(fā)展領域提供依據。

1 會聚趨勢

本文所定義的會聚趨勢是指納米技術、生物技術、信息技術間會聚程度的發(fā)展變化，它既包括會聚深度的變化也包括會聚廣度的變化。本文用交叉影響值的大小表示已經發(fā)生會聚的兩個技術間的會聚深度，交叉影響值越大表示會聚深度越大，反之會聚深度越小;用與同一個技術產生會聚的其他技術的數目多少表示會聚廣度，與之發(fā)生會聚的技術數目越多說明該技術的會聚廣度越大，反之會聚廣度越小。

技術間的會聚將會突破原有技術的發(fā)展瓶頸實現技術的跨越式發(fā)展，并能產生新的未知技術。分析會聚技術間的會聚深度的變化，可以得出會聚深度不斷加深的技術對以及會聚深度較穩(wěn)定的技術對，便于不同企業(yè)的管理者根據自身企業(yè)發(fā)展需求合理分配資源，選擇會聚技術優(yōu)先研發(fā)領域。

一個特定技術如果其會聚廣度越大，也就是說與之發(fā)生會聚的技術越多，那么該技術的發(fā)展進步將會極大地促進多個技術的發(fā)展。研究會聚技術各子技術間的會聚廣度變化，可以分析各技術間會聚關系網絡的變化，得出會聚廣度不斷變大及會聚廣度較穩(wěn)定的關鍵技術，從而為實力不同的企業(yè)制定會聚技術發(fā)展戰(zhàn)略提供策略支持，為政府進行合理的研發(fā)投入，正確的政策支持提供依據。

2 NBI會聚趨勢的研究方法及思路

2.1 基于專利的交叉影響分析法

交叉影響法的概念最早是Gordon和Helmer在為Kaiser鋁業(yè)公司設計“未來游戲”時提出的［9］。后來該方法被擴展到許多預測領域，然而該方法在預測未來事件的發(fā)生概率和條件概率時存在模糊性和不一致性。為此一些改進了的交叉影響法被提出，如將層次分析法與交叉影響法結合來預測概率［10］;將模糊數學引入交叉影響分析法［11］;在預測過程中考慮時間因素［12］。盡管有大量學者做了關于評估概率的研究，但這些研究結果要么難以保證估計概率的一致性，要么難以保證結果的客觀性。

為此，Changwoo等［13］提出了基于專利的交叉影響法，該方法將技術A對技術B的影響Impact(A，B)定義為一個條件概率P(B/A)，其影響值為技術A和技術B所共同包含的專利數與技術A所包含的專利數的比值，即:

同理可定義技術B對技術A的影響Impact(B，A)。當P(A/B)與P(B/A)較大時認為技術A、B間的影響為雙向的;當P(A/B)較大而P(B/A)較小時，認為技術A、B間的影響是單向的;當P(A/B)與P(B/A)都較小時，認為它們之間無影響。

圖1 兩技術間交叉影響類型

2.2 研究思路及步驟

依據上述方法可推斷在會聚技術領域內當兩技術間的交叉影響值達到一定數值時，該技術對間開始發(fā)生會聚，且交叉影響值越大則其會聚程度必定越大，因此交叉影響值的大小可以代表會聚程度的強弱。本文應用基于專利的交叉影響法分析NBI會聚趨勢的研究思路及步驟如下:

(1)由于專利數據代表一種與技術發(fā)展相關的有價值的信息資源［14］，并且在技術發(fā)展的不同階段專利數量會有很大變化，因此專利數量的多少在很大程度上反映了該專利所代表技術的研發(fā)活動強弱。本文通過分析近年來生物技術、納米技術、信息技術各子技術領域所包含的專利數量以確定NBI各熱點子技術領域，進而通過分析NBI各熱點子技術領域間的會聚趨勢來確定NBI會聚趨勢。

(2)應用公式(1)計算NBI領域間任意兩熱點子技術間的交叉影響值。

(3)分析各技術對的影響關系并選擇出已經發(fā)生會聚的技術對。首先，根據上一步得出的數據繪制所有技術對的影響關系分布圖并分析其交叉影響關系。其次，設定會聚度閾值，選出發(fā)生會聚的技術對。規(guī)定當技術間的影響值大于該閾值時技術對間發(fā)生會聚現象。該閾值的選擇可應用標桿比較法，通過分析當前已發(fā)生會聚的技術間的交叉影響值來設定會聚度閾值。

(4)分析選定技術對的會聚深度變化趨勢。通過計算選定技術對間的歷年交叉影響值，得出其會聚深度變化趨勢從而找出會聚深度不斷加強的技術對。

(5)分析選定技術間的會聚廣度變化趨勢。首先，計算會聚深度不斷加強的技術對所包含技術中任意兩技術的歷年交叉影響值。其次，根據交叉影響值得出上述技術間形成的歷年的會聚關系網絡。最后，分析會聚關系網絡的動態(tài)變化從而找出會聚廣度不斷增加的關鍵技術及其變化規(guī)律。

明確哪些技術間的會聚深度不斷加深，哪些技術間的會聚廣度不斷加強，將有利于會聚技術發(fā)展策略的制定以及資源的合理分配。

3 數據來源及檢索策略

3.1 數據來源

專利作為技術研發(fā)最重要的成果形式，它代表了技術創(chuàng)新過程中的一項主要產出，被認為是挖掘新興技術信息及內在聯系的最好的數據來源［15］。此外專利具有多種分類方法，首先，專利是根據其聲稱進行分類的，一個聲稱對應一個分類，而一個專利會有多個聲稱因此一個專利會有多個分類。其次，專利還根據技術領域進行分類，每個專利可以代表一個技術。因此選擇專利這一數據源進行分析可以較好地反映出技術間的會聚趨勢。

目前國際上眾多專利數據庫中的知名數據庫主要有美國專利數據庫(USPTO)、世界知識產權組織專利數據庫(WIPO)、歐洲專利數據庫(esp@cenet數據庫)、日本專利數據庫(JPO)等。雖然這些專利數據庫各有優(yōu)點，但它們僅限于收錄在自己國家申請的專利。而德溫特創(chuàng)新索引數據庫(Derwent Innovations Index)，簡稱德溫特數據庫(DII)，收錄了全球40多個國家與地區(qū)的專利機構的專利信息，其中包括一千多萬條的基本專利和兩千多萬條的專利情報，被情報界譽為世界上搜集專利文獻數量最多，覆蓋面最廣，報道速度最快，檢索體系最完整，規(guī)模也最為龐大的專利文獻檢索系統(tǒng)［16］。同時 DII引入了機構代碼，避免了由于大公司不同的公司名稱帶來的漏檢，數據庫所有記錄均經過專業(yè)人員高質量的標引，提高了查全率和查準率從而增加了分析的精度［17］。因此本文擬通過DII檢索納米技術、生物技術以及信息技術的專利數據。

3.2 檢索策略

本文根據國際專利分類(IPC)號對納米技術、生物技術以及信息技術進行檢索，檢索時間為:2012年5月8日，檢索表達式為:在“專利分類號”一欄分別輸入所研究技術的IPC號，在申請時間一欄輸入所需研究的時間段(如檢索C12M在2000—2011年所包含的專利數時，檢索表達式為:在“專利分類號”一欄分別輸入“C12M”，在申請時間一欄輸入“2000—2011”;檢索C12M，C12N共同包含的專利在2000—2011的數目時，檢索表達式為:在“專利分類號”一欄分別輸入“C12M*AND C12N*”，在申請時間一欄輸入“2000—2011”)。其中生物技術和信息技術包含的IPC號采用經濟合作與發(fā)展組織(OECD)2008年的專利劃分標準;由于OECD納米技術所使用的專利分類號采用歐洲專利分類號YO1N，為保證檢索方式的一致性，本文納米技術領域包含的IPC號采用楊鶯歌所提出的納米專利分類［18］。

4 NBI會聚趨勢分析

本研究通過確定NBI的熱點子技術領域、計算各熱點子技術領域間的交叉影響值并分析它們間的交叉影響關系、選擇出發(fā)生會聚的技術對、分析已發(fā)生會聚的技術對的會聚深度變化趨勢、分析交叉領域內會聚深度不斷加深的技術對所包含技術間的會聚廣度的變化趨勢等步驟分析NBI的會聚趨勢。

4.1 NBI各熱點子技術領域的確定

在德溫特數據庫中，檢索申請時間段為2000—2011年間各個子技術所包含的專利數量。最后分別選出專利數量排名前十位的子技術作為生物技術、納米技術、信息技術的熱點子技術領域。

4.2 各熱點技術領域間的交叉影響關系

檢索任意兩技術所共同包含的專利數目，并應用公式(1)計算任意兩技術間的交叉影響值，進而得出其交叉影響關系。

4.3 選擇產生會聚的技術對

依據欒春娟對納米-生物會聚技術的測度與可視化分析確定了當前研究的16個熱點技術領域［8］。我們依據德溫特手工代碼分析這16個熱點子技術領域所涉及的IPC專利分類號及其專利數目，其中專利分類號為C12Q-001/68、G01N-033/53的專利數目在上述十六個熱點領域中任意一個領域中都位居前兩位。依據公式(1)計算Impact(C12Q-001/68，G01N-033/53)及 Impact(G01N-033/53， C12Q-001/68 )， 其 數 值 為(0.23141272255，0.41262961978)。納米 - 生物會聚技術屬于會聚技術領域中會聚程度較好的一個子技術領域，以該領域內發(fā)生會聚的技術間的影響值作為會聚度閾值具有代表性。因此本文將0.2作為會聚度閾值。按此方法確定閾值并選擇技術對既可以保證交叉影響值大于此值的技術間的確發(fā)生了會聚又不至于過多地漏分析已發(fā)生會聚的技術對。

分析交叉影響關系圖，選出單向交叉影響值或雙向交叉影響值大于會聚度閾值的技術對，即這些技術對間發(fā)生了會聚。

4.4 技術間的會聚深度變化趨勢

分析已發(fā)生會聚的技術對的會聚深度隨時間的變化，以發(fā)現各技術領域內以及各交叉領域內會聚深度不斷加深的技術對。

檢索上述已經發(fā)生會聚的技術對歷年所包含的專利數目，計算歷年交叉影響值，據交叉影響值分析其會聚深度，最后得出其會聚深度變化趨勢。

大多數技術對間的會聚深度呈現出先加強后減弱或者一直減弱的趨勢;少數技術對呈現出一直加強的趨勢;個別技術對呈現出比較平穩(wěn)的趨勢或是不規(guī)律的變化。

其中在各技術內部會聚深度不斷加強的技術對較少。在生物技術內部，會聚深度不斷加強的技術對有:(C12Q，C12M)(C12N，C12M);在納米技術內部，會聚深度不斷加強的技術對有:(C07，A61)、(C08，C09);在信息技術內部，會聚深度不斷加強的技術對有(H04L，H04Q)。

在NBI交叉領域間會聚深度不斷加強的技術對較多，納米 -生物技術有:(C12N，A61)、(C12N，C07)、(C12M，G01);納米-信息技術有:(G01，G06)、(H04N，G11)、(H04N，G02)、(G03，H04N)、(B41J，G03);生物-信息技術有:(G06，C12N)、(C12Q，G06)。其中納米-生物技術間的會聚深度是最強的。

技術間的會聚將會突破原有技術的發(fā)展瓶頸實現技術的跨越式發(fā)展，并能產生新的未知技術。因此實力強大的企業(yè)應將研發(fā)重點轉移到上述會聚深度不斷加深的技術對上，以強化資源的合理配置，提高資源的利用率，開發(fā)新的技術。此外，由于上述會聚技術對中兩技術間具有較強的影響，對上述技術對中某一技術占有優(yōu)勢的企業(yè)應憑借其有利條件加強與其會聚的技術的研發(fā)，例如企業(yè)在技術C12N上具有很強的優(yōu)勢，那么該企業(yè)應加強對技術C12M、A61、C07、G06的研發(fā)。

4.5 技術間的會聚廣度變化趨勢

分析各技術交叉領域內會聚深度不斷加強的技術對所包含的所有技術間的會聚關系，以發(fā)現會聚網絡較穩(wěn)定以及會聚廣度不斷增大的技術。

檢索 C12N，A61，C07，C12M，G01，G06，H04N，G11，G02，G03，B41J，C12Q間任意兩技術歷年所共同包含的專利數并計算其交叉影響值。據交叉影響值分析上述技術間的會聚關系，得出其歷年會聚關系網絡。

分析會聚關系網絡可以得出:①C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01之間在2000—2011年間形成的會聚關系網絡較為穩(wěn)定;②G11、G02是上述會聚關系網絡中新出現的技術;③會聚廣度不斷增大的技術有 C12N、C12Q、G01、G06、H04N，同時這些技術也是會聚廣度較大的技術。

由于技術C12N、C12Q、G01、G06、H04N之間以及與其他技術間都可以產生會聚，可極大地促進與其會聚的技術的發(fā)展，并且會聚廣度在不斷擴展，實力強大的企業(yè)為繼續(xù)保持自身的技術優(yōu)勢，應亟需加強上述技術的研發(fā)增強技術競爭力。政府應將上述技術間的會聚作為重點攻關項目組織研究，引進專業(yè)技術人才，加大資金扶持力度，組織科研機構進行技術攻關，盡早取得技術突破;由于技術 C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01之間的會聚關系網絡較為穩(wěn)定，技術實力較弱的企業(yè)可以加強對這些技術的研發(fā)投入以規(guī)避技術投資風險。政府應給予政策資金支持，加大科研經費和人才資源投入，支持上述技術的優(yōu)先研發(fā)。

5 對策與建議

針對上述會聚深度不斷加深的技術、會聚廣度相對穩(wěn)定及不斷擴大的技術以及會聚關系網絡中新出現的技術進行專利的國家分布分析、被引頻次分析以及專利權人類型分析［19］。分析結果發(fā)現我國當前會聚技術的發(fā)展存在以下不足:①會聚關系網絡中會聚關系較為穩(wěn)定的技術 C12N、C12Q、C07、C12M、A61和G01等領域的關鍵核心技術的研發(fā)不足;②會聚關系網絡中新出現的技術G02、G11以及會聚廣度不斷增大的技術G06、H04N的研發(fā)基礎較薄弱;③會聚技術領域的關鍵技術產業(yè)化基礎較為薄弱。

針對這些不足，本文提出以下建議:①加強C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01領域內核心技術的研發(fā)基于對上述專利數量的國家分布分析以及被引頻次分析，我國目前在C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01技術領域專利數量較占優(yōu)勢，但其被引頻次卻很小。這一方面說明我國在這些技術領域具有較強的研發(fā)機構，高質量的研發(fā)人員，具有良好的研發(fā)基礎，另一方面說明我國對于核心技術的研發(fā)不夠，當前的研發(fā)主要集中在對國際先進技術的跟進或仿造改進，對外技術依存度高。為加強核心技術的研發(fā)，各企業(yè)、高等院校應在保持當前研發(fā)優(yōu)勢的基礎上，充分利用自身的理論和實驗基礎，進一步在會聚關系網絡中挖掘當前技術研發(fā)的空白點并進行突破，從而擁有具有國際競爭力的核心技術。此外，由于納米、生物、信息、認知各科學技術領域間可不斷會聚并產生新技術，政府應鼓勵研發(fā)人員多進行跨學科、跨技術的研討，并加強公共技術平臺的建設，創(chuàng)造集智攻關的環(huán)境，以取得技術突破。②加強G06、H04N、G11、G02等會聚關系網絡中的前沿技術的研發(fā)會聚技術的發(fā)展將會給人類社會的發(fā)展帶來前所未有的變革，把握住會聚技術領域內前沿技術的研發(fā)才能真正把握住新技術發(fā)展動脈，才能搶占21世紀科技發(fā)展的制高點。而分析發(fā)現在會聚廣度不斷擴大的G06、H04N技術領域以及在會聚關系網絡中新出現的技術G11、G02領域內我國在2011年中的專利數量為0，這在某種程度上說明我國當前對會聚技術領域內前沿技術的研發(fā)投入不夠，研發(fā)能力不強。一方面政府要做出政策引導支持，并加大投入科研經費、引進專業(yè)技術人員，組成重點技術研發(fā)團隊進行技術攻關;另一方面有實力的企業(yè)要憑借自身已有的技術優(yōu)勢擴展對相關會聚技術領域的研發(fā)。其中深圳華大基因科技公司和芮屈生物技術公司在技術C12N、C12Q領域具有較強的研發(fā)實力，那么該企業(yè)可加強對與其會聚的技術G06及兩技術交叉領域的研發(fā)，在此基礎上進一步加強對技術H04N的研發(fā)，從而把握住前沿技術并更好地提升自身的技術競爭力。此外在技術B41J及G03領域具有研發(fā)優(yōu)勢的企業(yè)也可加強對技術H04N的研發(fā)，并依據技術H04N與技術G11、G02的會聚關系，獲得其技術交叉領域及技術G11、G02領域的優(yōu)勢。③促進會聚技術產業(yè)化。目前會聚技術領域內核心技術的專利權人主要為高等院校及科研院所，企業(yè)作為專利技術產業(yè)化的主體只擁有數量極少的專利，這嚴重阻礙了會聚技術的產業(yè)化發(fā)展。因此政府首先應制定有效的政策，提供充足的科技資源及技術支持以鼓勵企業(yè)在會聚技術關鍵領域進行自主創(chuàng)新;其次引導企業(yè)加強同科研院所和高等院校的聯系和合作，切實增強其自主創(chuàng)新能力。目前擁有會聚技術核心領域專利的機構主要為浙江大學、復旦大學、中國農業(yè)大學、石化研究院等國內知名高校及科研院所，具有堅實的理論基礎，借助其理論基礎并發(fā)揮企業(yè)有利于技術產業(yè)化及關聯應用的優(yōu)勢，可加快會聚技術的產業(yè)化進程。

6 總結與展望

本文以會聚技術中的納米技術、生物技術、信息技術為研究對象，應用基于專利的交叉影響法研究各技術間的會聚趨勢，分析得出了會聚深度不斷加強的技術對以及會聚廣度不斷增大的技術，并為技術實力不同的企業(yè)各自選擇會聚技術的優(yōu)先發(fā)展領域提出了對策建議，同時也為政府制定促進會聚技術發(fā)展策略提供支持。本研究應用定量的方法全面分析NBI間的會聚趨勢彌補了已有研究只是定性總結闡述兩兩技術間的會聚成果的不足。

［1］戰(zhàn)天宇.生物納米技術研究與應用進展［J］.有色金屬，2011，63(1):72-77.

［2］趙愛民.生物信息技術發(fā)展態(tài)勢分析［J］.中國生物工程雜志，2003，23(5):101-108.

［3］趙克.會聚技術及其社會審視［J］.科學學研究，2007，25(3):430-434.

［4］Hochberg LR，Serruya MD，Friehs GM，et al.Neuronal ensemble control of prosthetic devices by a human with tetraplegia［J］.Science，2006，442(7099):164-171.

［5］Jackson A，Mavoori J，Fetz EE.Long-term motor cortex induced by an electronic neural implant［J］.Nature，2006，444(7115):56-60.

［6］Andrew Jones.Convergence［J］.Information Security Technical Report，2007(12):69-73.

［7］John H Phan，Richard A Moffitt，Todd H.Stokes，et al.Convergence of biomarkers，bioinformatics and nanotechnology for individualized cancer treatment［J］.Trends in Biotechnology，2009(6):350-358.

［8］欒春娟.“納米-生物”會聚技術的測度及啟示［J］.科研管理，2012，33(7):48-58.

［9］T.Gordon，H.Haywood.Initial experiments with the cross impact matrix method of forecasting［J］.Futures，1968，1(2):100-116.

［10］Cho K T，K won C S.Hierarchies witeh dependence of technological alternatives:a cross-impact hierarchy process［J］.European Journal of Operational Research，2004，156(2):420-432.

［11］Asan U，Bozdag C E，Polat S.A fuzzy approach to qualitative cross impact analysis［J］.Omega，2004，32(6):443-458.

［12］Asan S S，Asan U.Qualitative cross-impact analysis with time consideration［J］.Technological Forecasting ＆ Social Change，2007，74(5):627-644.

［13］Changwoo Choi，Seungkyum Kim，Yongtae Park.A patent-based cross impact analysis for quantitative estimation of technological impact:The case of information and communication technology［J］.Technological Forecasting ＆ Social Change，2007(74):1296-1314.

［14］Albert M B，Arery D，Narin F.Direct validation of citation counts as indicators of industrially important patterns［J］.Research Policy，1991，20(3):251-259.

［15］黃魯成，吳菲菲，李欣.技術未來分析理論方法與應用［M］.北京:科學出版社，2010:46.

［16］欒春娟，王續(xù)琨，劉則淵.基于《德溫特》數據庫的核心技術確認方法［J］.科學學與科學技術管理.2008，(6):32-34.

［17］仇玉芹.利用德溫特創(chuàng)新索引數據庫分析研究行業(yè)專利［J］.情報雜志.2009，(28):35-36.

［18］楊鶯歌.納米技術專利分類研究［J］.納米器件與技術，2007(12):1048-1062.