基于專利耦合分析的技術會聚測度方法研究

摘要：探索技術會聚測度方法，有助于我們更好地理解和把握技術會聚的發展態勢和演化機理，為技術的會聚發展決策提供支撐。基于專利耦合分析和專利主題詞共現分析方法，以全球制藥技術會聚中國（中醫）和美國（西醫）專利技術為實證，探索了技術會聚測度方法，并進而探討中西醫對世界制藥技術發展的影響。實證分析結果表明，中醫對世界制藥技術發展的影響主要集中于中醫中藥領域和癌癥治療等其他一些領域，西醫對全球制藥技術發展的影響更加多元化；受中醫影響的主要會聚主體都是中國的制藥研發機構，受西醫影響的主要會聚主體涉及到多個國家的全球領先制藥機構。研究中提出的技術會聚測度方法，可以被廣泛地應用于類似的研究課題。關鍵詞：技術會聚；測度方法；專利耦合分析；主題詞共現分析；中西醫；制藥技術中圖分類號：G 306；N 18文獻標識碼：A文章編號：1672-7312（2017）04-0366-08

Abstract：Exploring the methods of measuring technology convergence via patent coupling analysis，will help us understand the developing trends and evolution mechanisms of technology convergence，and will further support our decision making.Based on patent coupling analysis and coword analysis，taking global pharmaceuticals as an empirical study，the paper explored the methods of measuring technology convergence，and discussed the influence of traditional Chinese medicine and western medicine on global pharmaceuticals.Results show that impact from Traditional Chinese Medicine focuses on Chinese，whereas influence from western medicine focuses on diversified areas；main converging institutions are Chinese institutions from Traditional Chinese Medicine，yet main converging institutions are from various countries from western medicine.The methodologies proposed in this study can be widely used in similar research issues.Key words：technology convergence；measuring methods；patent coupling analysis；coword analysis；traditional Chinese medicine and western medicine；pharmaceuticals

0引言探索技術會聚測度方法，有利于我們更好地理解技術會聚的發展態勢和演化機理。技術會聚是指技術發展過程中的借鑒、吸收與融合[1-2]。技術會聚不僅包括不同技術主題與不同領域之間的會聚；而且包括不同層面技術創新主體之間的會聚，比如公司之間的會聚、大學之間的會聚、甚至國家之間的會聚等。自21世紀初“NBIC會聚技術”的概念被提出之后[3]，國內外學者對會聚技術的相關主題進行了廣泛的研究。在哲學層面，學者們對會聚技術發展的挑戰、公共政策和立法等相關倫理問題進行了論證[4-6]；經濟學視角，技術會聚被認為是技術創新的驅動力和新范式[7-8]、是促進技術變革和推進技術追趕[9]、加強技術研發和提高生產力的重要途徑[10]；管理學者研究了技術會聚發展背景下的戰略轉型等研究主題[11-13]；情報學領域研究者對技術會聚進行了多方面的定量研究[14-16]。關于技術會聚測度研究的方法，學者們主要運用了技術共類分析方法[17]、專利共被引網絡分析方法和指標[15]、技術會聚主題詞共現可視化分析方法[18]等。從專利引文的發生時間角度，專利引文分析包括后向引證分析（backward citation analysis）和前向引證分析（forward citation analysis）。后向引證是指一項專利技術引用了哪些其他的專利技術，被引專利（cited patents）構成了施引專利（citing patent）的知識基礎[15]。前向引證是指一項專利技術被哪些后來的專利技術所引用，施引專利往往反映了某個特定時期的技術發展前沿[19-20]。專利引文分析方法也相應地應該包括專利文獻共被引分析和專利文獻共引分析，后者即專利文獻耦合分析，簡稱專利耦合分析或耦合分析。學者認為，如果2篇或多篇專利文獻，共同引用了某篇專利文獻，則它們的研究主題或研究領域具有某些共同性[20-21]。在文獻研究中，如果多篇專利文獻共同引用了某個國家的專利文獻，則它們的研究主題或研究領域具有某些共同性。從一個視角看，施引專利會聚了被引專利的技術；從另一個視角看，被引專利技術對施引專利技術的發展產生了一定的影響。自1973年，Small[22]首次提出了文獻共被引（cocitation）的概念和分析方法、并認為該方法為研究學科結構提供了新的途徑之后，共被引分析方法在科學計量學領域得到了廣泛的應用，并擴展為作者共被引[23]、期刊共被引[24]、學科共被引[25]、機構共被引[26]等諸多方面。而此前10年，即1963年Kessler提出的文獻耦合（bibliographic coupling）方法卻沒有獲得如此長足的發展。已有的文獻耦合分析方法被應用于優化學科分類[27]和探測研究前沿等領域。文中擬主要運用專利耦合分析方法，結合主題詞共現分析方法[28-29]，探索技術會聚的測度方法；并以全球制藥技術領域會聚美國和中國的專利技術為例，進行實證研究，探索全球制藥技術發展會聚中國和會聚美國的主要領域和主要會聚主體。從一個方向來看，是全球制藥技術會聚和吸收中國和美國制藥技術發展成果；從另一個方向來看，就是中國（中醫）和美國（西醫）制藥技術成果對全球制藥技術發展的影響，我們將其稱為中西醫對全球制藥技術發展的影響。

1數據來源、測度內容與方法

1.1數據來源文中實證研究的數據來源于世界專利數據庫《德溫特創新索引》（Derwent Innovation Index，縮寫為DII）。我們采用德溫特分類代碼（Derwent Class Code，DC）系統進行數據檢索和下載[30]。檢索并下載了全球制藥領域（Pharmaceuticals）、發表于2014—2015年、分別引用了美國和中國專利文獻的施引專利數據。這2年內，引用美國專利的全球制藥領域專利數據為28 075個記錄；引用中國專利的全球制藥領域專利數據為15 422個記錄。數據檢索和下載時間為2016年2月6日～10日。

1.2測度內容設計專利之間的引用反映了技術發展的軌跡[31-32]。施引專利借鑒、吸收、融合和會聚了被引專利中的現有技術知識，代表著技術知識由被引專利流向施引專利的知識流動方向（如圖1所示）。運用專利耦合分析方法，可以測度施引專利所代表的會聚技術的主體、主要技術領域和主要學科分布等相關信息；對施引專利代表的會聚技術進行主題詞共現分析，可以探測技術會聚的主題詞網絡、技術領域網絡等不同技術聚類。

1.3主要研究方法

1.3.1專利耦合文獻的主題詞網絡繪制經過德溫特專業技術人員標引的專利文獻題名，克服了原有專利文獻用詞晦澀的不足，專家標引后的專利文獻篇名的字數雖然不多，但卻是專利技術全部內容的高度概括和凝練，準確地反映了專利技術的本質、特征與新穎性[33-34]。我們首先采用陳超美開發的軟件CiteSpace[35-36]，選擇共現分析中的“主題詞”（Term，來源于施引專利文獻的標題），分析對象數據之間的連接強度選擇“夾角余弦距離”（Cosine）算法，見公式（1）。

（1）x，y為任意2個節點；X，Y為主題詞共現關系向量；Cx為與x相連的節點所組成的向量，這里節點是指與x主題詞相連的其他主題詞（包括x本身），向量每一維度Cxi所表示的值為x與i結點共現的次數（即主題詞間的共現次數）。為了使主題詞網絡結構可視化效果更加清晰，我們在運行CiteSpace主題詞分析程序之后，輸出了

得到的網絡文件（net文件），而后運用Ucinet網絡

分析集成軟件包的繪圖工具NetDraw[37-38]，繪制出主題詞網絡圖譜，并保留了最大的連通組作為全球制藥領域會聚中國、美國制藥技術的網絡圖譜。

1.3.2基于Girvan–Newman算法的技術會聚子網絡探測

得到耦合專利主題詞最大連通組網絡后，為了得到可視化效果更加清晰的技術子網絡，我們采用了Girvan–Newman [39-40]提出的算法進行了進一步探測。Girvan和Newman強調該算法能夠將具有緊密聯系的節點集聚到一些群組（子網絡）中，而這些群組之間的聯系卻相對較為稀疏。他們還運用該方法檢測了計算機生成的網絡和現實世界中的網絡結構，得出該方法檢測的結果具有高度靈敏度和可靠性的結論[41-42]。研究中將運用該算法探測中西醫分別在哪些主要領域對世界制藥技術的發展產生了影響。

2實證分析

2.1技術會聚主體和高頻主題詞測度

2.1.1技術會聚主體測度這里的技術會聚主體，是指全球制藥領域會聚中國和美國專利技術的主要主體。通過技術會聚主體的測度與比較，可以了解和把握中美制藥技術領域的技術擴散情況，正確認識中國和美國的制藥專利技術對全球哪些技術研發主要的主體產生了影響，以及影響的范圍和廣度等。

表1顯示出2014—2015年間，全球制藥技術領域會聚中國專利技術的前10位技術會聚主體中，全部為中國的機構：包括大學、研究院、制藥集團公司和醫院等，其中以大學為主。會聚的比例，即某個特定技術會聚主體所施引的中國制藥領域專利數量，占全球制藥領域技術會聚主體施引的全部中國專利數量的比例，均低于1%.全球制藥技術領域會聚美國專利技術的前10位技術會聚主體中，包括來自于美國、法國、德國等多個國家的機構；這些機構有大學、專業研究院和跨國集團公司等。會聚的比例，最高的為霍夫曼醫療產品公司，為1.75%.

2.1.2技術會聚的高頻主題詞測度這里的高頻主題詞，來源于代表技術會聚的施引專利的標題（Title）。經過德溫特技術專家標引的標題主題詞，比較確切地反映了專利技術的特征和新穎性[43]。高頻主題詞往往反映了專利技術的前沿熱點領域。全球制藥領域會聚中國與美國制藥技術的前10位技術高頻主題詞見表2.

表2顯示，全球制藥領域會聚中國前10位高頻主題詞，有7個是與傳統中藥或具體的中藥成分相關的主題詞，說明中國制藥技術領域中的中醫中藥對全球制藥技術發展影響更大，或者說，全球制藥技術發展會聚和吸收中國制藥技術更多的成果是中醫中藥方面的。全球制藥領域會聚美國前10位高頻主題詞，涉及處方組成、癌癥治療、生物標本、類風險性關節類、阿爾采默病、核酸、多發性硬化等多個方面。說明美國制藥技術在這些高頻主題詞的相關領域比較領先，對全球制藥技術的發展產生了比較大的影響。

2.2技術會聚前沿領域測度

2.2.1全球制藥領域對中醫的會聚依據1.3小節的方法，我們運行CiteSpace平臺，從引用中國制藥專利的、全球制藥領域專利數據中萃取出256個高頻主題詞；而后運用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領域對中醫的會聚主題詞網絡圖譜”（如圖2所示）；進一步運用GirvanNewman算法，并結合網絡中結點所代表的主題詞的詞義，對網絡圖譜進行了聚類、標注了聚類標簽。

圖2顯示，全球制藥領域對中醫的會聚主要包括4個中醫技術研究領域。其中最大的中醫技術研究領域是位于圖譜左半部分的“傳統中藥成分和配方”，該領域中起著重要中介作用的主題詞有：黃芪提取物（radix scutellariae，中介度為20.008）、傳統中藥（traditional Chinese medicine，中介度為16369）、虎杖（polygonum cuspidatum，中介度為15373）、黃芪中草藥（radix astragali，中介度為13068）、芍藥（common peony，中介度為13.915）、傳統中藥成分（traditional Chinese medicine composition，中介度為13.69）、丹參（astragalus membranaceus，中介度為6.396）、川芎（rhizoma ligustici wallichii，中介度為5.879）、山藥（chinese yam，中介度為5.055）等，這些主題詞絕大多數都是我們比較熟悉的中草藥名稱或成分。全球制藥領域對中醫的會聚的第二個中醫技術研究領域是位于主題詞網絡圖譜右半部分的“癌癥治療”，該領域中起著重要中介作用的主題詞主要有：乳腺癌（breast cancer，中介度為18.438）、卵巢癌（ovarian cancer，中介度為10.841）、肝癌（liver cancer，中介度為9.699）、胰腺癌（pancreatic cancer，中介度為8.711）等。第三個會聚中醫技術研究領域是位于主題詞網絡圖譜中間部分的“處方組成與藥物成分”，該領域中起著最重要中介作用的主題詞就是處方組成（pharmaceutical composition，中介度為24.375），也是整個網絡中中介度最高的一個主題詞。第四個會聚中醫技術研究領域是位于主題詞網絡圖譜上半部分的“類風濕性關節炎”，該領域中起著重要中介作用的主題詞就是類風濕性關節炎（rheumatoid arthritis，中介度為4.641）。

2.2.2全球制藥領域對西醫的會聚依據1.3小節的方法，我們運行CiteSpace平臺，從引用美國制藥專利的、全球制藥領域專利數據中萃取出274個高頻主題詞；而后運用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領域對西醫的會聚主題詞網絡圖譜”（如圖3所示）；進一步運用GirvanNewman算法，并結合網絡中結點所代表的主題詞的詞義，對網絡圖譜進行了聚類，標注了聚類標簽。

圖3顯示，西醫對全球制藥技術的發展影響，主要反映在9個方面。比較核心的一個領域是位于網絡中央部分的“癌癥治療”，該領域中介度比較高的一些主題詞有：卵巢癌（ovarian cancer，中介度為7892）、肺癌（lung cancer，中介度為7334）和藥物成分監管（administering composition，中介度為6836），癌癥治療的新抗體（new antibody）是該領域的一個新興研究主題。位于網絡右下方的“疾病治療器材-活性劑”是另一個比較大的研究領域，其中中介度較高的主題詞有：疾病治療（treating disease，中介度為5.22）、局部組合物（topical composition，中介度為1.791）、活性劑（Active agent，中介度為1.565）等。另一個比較接近中央位置的“處方組成”也是一個比較大的研究領域，其中中介度較高的主題詞有：處方組成（pharmaceutical composition，中介度為6.836）、化妝組合物（cosmetic composition，中介度為1.565）、水溶液（Aqueous solution，中介度為1.056）等。位于右上角的核酸制藥也是一個西醫對世界制藥技術發展影響比較大的領域。此外，還有以下幾個主要領域也對全球制藥技術的發展產生了重要的影響：克羅恩病的治療、炎癥性疾病的治療、多發性硬化癥治療、免疫反應和類風濕性關節炎的治療等。

3結論與討論

3.1結論通過運用專利耦合分析和主題詞共現分析方法，以全球制藥技術領域會聚中國（中醫）和美國（西醫）專利技術為實證，探索了全球制藥技術發展會聚中醫和西醫的主要會聚主體、高頻主題詞和主要領域，并兼而比較了中西醫對全球制藥技術發展的影響。主要得到以下結論。中醫影響的前10位主體，全部是中國制藥領域的機構；西醫影響的前10位主體，來自于多個國家的全球領先制藥機構。從會聚比例的指標看，中醫對主要會聚主體的影響程度相對較低；西醫的影響程度相對較高。中醫影響全球制藥技術的高頻主題詞主要涉及中醫中藥技術；西醫影響世界制藥技術的高頻主題詞更加多元化，涉及到多個相應的制藥技術領域。從高頻主題詞頻次指標看，中醫對全球制藥技術發展的影響范圍相對較小一些；西醫的影響范圍更廣泛一些。從技術會聚前沿技術領域的網絡圖譜看，中醫對全球制藥技術領域的影響領域相對比較少，對全球中醫中藥的技術發展影響最大，幾乎占了半壁江山；西醫對世界制藥技術發展的影響領域更廣泛一些。

3.2討論研究的創新之處在于，基于專利引文分析中的耦合分析方法，結合專利主題詞共現分析方法，探索了技術會聚的測度方法。近些年，代表著全球科學技術發展方向和趨勢的會聚技術引起了國內外學者的廣泛關注，但對會聚技術的測度方法研究，目前還主要集中于共現分析方法[44]和共被引分析方法[45-46]。嘗試運用專利文獻耦合分析方法，以全球制藥技術會聚中國和美國專利技術為實證，探索會聚技術測度方法，并進而探討中西醫對世界制藥技術發展的影響，是本研究重要特色和大膽嘗試。文中提出的研究方法，可以被應用于類似的研究課題。該方法還可以被擴展到中觀和微觀層面的研究，比如不同研究機構對某個主題或領域發展影響的比較，不同研究者對某個主題或領域發展的不同影響分析等。中西醫對世界制藥技術發展影響的分析結果，揭示了中醫不僅在中醫中藥領域產生了影響，在癌癥治療、炎癥治療等領域，也產生了一定的影響[47]。中醫的一些理論和某些組合治療方法，一定程度上彌補了西醫的不足，給世界制藥技術的發展帶來了新的活力[48]，中西醫有效結合將為全球人類的健康做出巨大貢獻。

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