企業科技創新團隊申請專利系統研究
——基于超網絡視角

馬 濤，鄧婧雯

（上海工程技術大學 管理學院 上海201620）

0 引 言

企業中通常存在項目管理型的科技創新團隊。其中，申請專利是體現企業創新能力強弱的一項參考，已成為企業發展與提高競爭力的關鍵要素。目前，國內外學者對企業申請專利的研究比較廣泛，主要包括以下角度：第一，有學者從專利與價值的角度進行研究，Rahko的實證研究表明，專利等知識資產在提高企業的價值方面，發揮著顯著的影響力［1］；Chen等說明了當超過最小閾值時，美國制藥企業的專利數量和市場價值間存在比較顯著的正相關關系［2］；Chang等采用門檻回歸分析發現，當公司發明專利的H指數是4的時候，專利引用量和企業的市場價值有最大的相關性［3］。第二，有學者從專利與企業創新的關系角度進行研究，齊紹洲等基于風險投資和企業專利的數據來研究新能源企業創新的市場激勵機制［4］；趙莉等發現高新技術企業能夠通過加強專利管理提升技術創新績效［5］。第三，還有一部分學者從網絡角度對企業申請專利進行分析，王海軍等研究ICT企業與高校、科研院所以及產業鏈伙伴的專利合作網絡構建與治理問題［6］；葉春霞等采用社會網絡分析方法，利用企業之間合作申請的專利數據，對企業合作網絡進行動態地演化分析［7］；王黎螢等利用發明專利數據，把企業與企業、高校、研究機構間的專利合作關系繪制成了網絡，探討專利合作網絡在演化過程中所呈現的規律［8］；馬濤等構建了基于加權超圖的產學研合作申請專利超網絡，并根據2015年上海ICT產業的產學研合作申請的發明專利數據開展實證研究［9］；馬濤等基于加權超圖的理論，構建了區域校企合作申請專利超網絡模型，并以浙江ICT產業為例進行實證分析［10］。

綜上所述，國內外學者對企業申請專利的研究大多數是從專利與價值、專利與企業創新，或者從網絡角度對企業申請專利進行研究。較少學者從企業內部對科技創新團隊申請專利的情況進行研究。在系統科學中研究對象是系統，系統是相互之間發生作用的若干要素所組成的有機整體。通過網絡對系統進行描述是比較常用的方法，超網絡對合作系統的描述具有優越性。企業科技創新團隊申請專利系統就是一個合作系統，因此可以用超網絡進行研究。本文基于加權超圖的超網絡，從定量的角度對企業科技創新團隊申請專利系統進行描述，對企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡構建及特征進行分析，分析超網絡的演化過程。本文試圖在系統科學的范疇下，深入探討企業科技創新團隊申請專利系統的機制，以期更好地促進企業科技創新團隊申請專利的實現和發展。

1 基于加權超圖的超網絡分析法

1973年，Berge最早提出超圖理論，并且闡釋了超圖理論的概念和相關性質［11］。對于普通圖，連接兩個節點的一條邊僅可以表示這一對節點間的關系。而在超圖中，一條超邊允許連接任意數量的節點，可以表示這些節點間的關系，超圖能夠更好地描述現實系統。加權超圖中，每條超邊內可以有2個或多個節點，節點性質可以相同也可以不同。合作關系的超網絡中，超邊能夠體現節點之間的合作關系，超邊的權重體現了每條超邊中節點合作的次數，即超邊的權重可以表示每條超邊中節點的多次合作關系。Estrada等認為基于超圖拓撲結構構建的網絡就是基于超圖的超網絡［12］。本文將基于加權超圖的超網絡定義為以加權超圖為拓撲結構所構建的網絡，將基于加權超圖的超網絡簡稱為加權超網絡，利用基于加權超圖的超網絡分析法對企業科技創新團隊申請專利系統進行研究。

Chiang以超圖的定義為基礎，提出了加權超圖的定義，加權超圖表示為：H＝(V，E，W)，共有3個集［13］。V是一個有限集，為節點集；為 超 邊 集，設e i≠每條超邊e i都被賦予一個權重w(ei)，超邊的權重可以表示每一條超邊中多個節點間的合作次數，W＝｛w(e1)，w(e2)，…，w(e m)｝為權重集。加權超圖如圖1所示。

圖1 加權超圖HFig.1 Weighted hypergraph H

2 企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡構建

本文以2018年中國電子信息行業創新能力五十強企業名單公布的高新技術企業為依據，挑選其中的某個企業為研究對象。該高新技術企業是一家民營科技企業，公司擁有的員工280多名，其中有95位研發人員在一線開展科研創新工作。本文在數據的選取過程中，通過中國的知識產權局官方網站（www.sipo.gov.cn），選擇中國發明專利、實用新型專利、外觀設計專利。由于專利法中對發明專利的規定是從申請之日起一般需要18個月才會公開，因此本文選擇的申請日是2010年6月至2018年6月這個期間的專利數據。本文中的企業專利是指由企業作為唯一專利申請人所申請的專利，因此在申請（專利權）人中輸入企業全稱，對該企業進行專利檢索，得到每項專利的所有發明人的信息。通過上述的檢索，本文最終共獲得182項專利，參與合作申請專利的人員數為95，一共形成58個科技創新團隊。

企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡構建中，節點用來表示企業科技創新團隊人員（專利發明人），超邊用來表示科技創新團隊，每一條超邊中都包括若干個（≥1）節點，給超邊賦予權重，超邊的權重用來表示每個科技創新團隊中人員之間合作的強度，即合作申請專利的數量。有的科技創新團隊中的人員之間合作次數比較多，超邊權重就比較大。如果多條超邊中都有相同的一個或多個人員，說明有人員參加了多個科技創新團隊。

本文利用某高新技術企業的科技創新團隊申請的182項專利進行實證分析。某個企業人員參與了某個科技創新團隊，則該節點包含于該超邊中。分析發現，由于會有相同的企業人員參與不同的科技創新團隊，致使超邊被連接起來，形成了圖2所示的超網絡。企業科技創新團隊中的人員定義為節點，共含有95個節點，節點的標號為v1-v95。 科技創新團隊定義為超邊，該超網絡含有58條超邊，超邊的標號為e1-e58。 科技創新團隊合作申請專利的數量定義為超邊的權重，超邊的權重≥1，超邊權重值的大小表明了該科技創新團隊合作申請專利數量的多少。某條超邊的權重越大，說明這條超邊中節點的合作關系越穩定，存在多次合作關系。通過超網絡中的所有超邊的權重之和可以得知超網絡中包含的專利總數是182項，與通過國家統計局檢索得到的該企業的專利數據相同。

圖2 某高新技術企業科技創新團隊申請專利超網絡Fig.2 A hypernetwork of applying for patent of a high-tech enterprise technology innovation team

圖2 超網絡中的節點度、超度和超強度所對應的最大值、最小值和平均值見表1。

表1 節點度、超度與超強度的數值Tab.1 Numerical value of node degree，hyperdegree and hyperstrength

3 企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡拓撲結構特征

3.1 超網絡的拓撲特性

3.1.1 節點的度加權超網絡中，如果兩個節點在一條超邊中，則稱這兩個節點是相鄰的，節點vi的度d(v i)定義為與該節點直接相鄰的其它節點的數目［14］。節點的度體現了與這個企業人員存在專利合作關系的其它人員的個數。從表1可以看出，圖2超網絡中節點度的平均值是3.389。圖2超網絡中，度值排在前5位的節點依次是：v56、v3、v8、v9、v18。 節點度最大的企業人員是v56，其度值為24，說明企業人員v56與24個人員存在合作申請專利關系。一共有43個企業人員的度值最小，節點度值都是1，說明有43個企業人員分別只與1個企業人員存在合作申請專利關系。

3.1.2 節點的超度

節點v i的超度d H(vi)定義為包含該節點v i的超邊的個數，記作：節點超度的大小反映了一個企業人員參加的科技創新團隊的數量。從表1可以看出，圖2超網絡中節點超度的平均值是1.642，即每個企業人員參加科技創新團隊的平均數量是1.642個。圖2超網絡中，超度值排在前5位的節點依次是：v56、v18、v19、v20、v22。具有最大超度的企業人員是v56，其超度值為11，說明企業人員v56參加的科技創新團隊的數量是11。一共有68個企業人員的超度值最小，節點超度值都是1，說明有68個企業人員只參加了1個科技創新團隊。

3.1.3 節點的超強度及其分布

加權超網絡中，節點的超強度大小受到其所在超邊的權重的影響。節點的超強度就是與該節點相關聯的所有超邊的權重之和［15］。節點的超強度可以表示為節點的超強度分布P(Hd(vi))定義為在超網絡中，隨機地任意選取某個節點，其超強度是Hd(v i)的概率，P(Hd(v i))＝超強度為Hd(v i)的節點數／超網絡包含的節點總數。

圖2 中，節點的超強度體現出該企業人員參與申請專利的數量，表明該企業人員在專利合作中的活躍程度。該值越大，該企業人員參與申請的專利數目就越多，其具有的申請專利的經驗越多，因此影響力也越大，他們對企業科技創新團隊申請專利的貢獻比較大。根據超強度的大小，可以識別出超網絡中的關鍵節點，對應的就是關鍵人員。圖2超網絡中超強度排在前10位的節點見表2。

表2 超網絡中節點的超強度（前10位）Tab.2 Hyperstrength of nodes in hypernetwork（top 10）

從表1可以看出，圖2超網絡中節點超強度的平均值是4.537，即每個企業人員參與合作申請專利的平均次數是4.537。從表2可以看出，具有最大超強度的節點是v18，超強度為50，即節點v18對應的企業人員最多參與了50項專利的申請。圖2中，一共有46個節點的超強度最小，節點的超強度都是1，即這些節點對應的企業人員只參與了1項專利的申請。通過以上分析可以得出，企業人員的個體特征差別很大。因此，本文根據超強度的大小，把企業人員分類，如果企業人員的超強度小，則被稱作不活躍的人員，相應地，如果企業人員的超強度大，則被稱作活躍的人員。圖2超網絡的超強度的平均值4.537遠遠小于最大超強度50，表明了企業人員的活躍度有很大差異，且大多數企業人員是不活躍的，只有少數企業人員是活躍的。

雙對數坐標系下的節點超強度的累計概率分布，如圖3所示。擬合的冪函數為式（1）：

由圖3可知，本文節點超強度的累計概率分布表現為冪律分布，此情況充分說明，大部分企業人員參與申請專利的數目是很少的，僅有少部分企業人員參與合作申請專利的數量很多，更進一步地證實了企業科技創新團隊中人員之間的差異性。由于超網絡規模的變大，節點的超強度會有更加明顯的差異。少數人員是關鍵人員，大多數人員是普通人員。因此，企業需要對不同的人員采取不同的管理方法，充分調動所有人員的積極性。

圖3 雙對數坐標系下節點超強度累計概率分布圖Fig.3 Cumulative probability distribution of node hyperstrength in double logarithmic coordinate system

3.2 超網絡的結構測度和分析

3.2.1 超網絡密度

超網絡密度可以體現出各個節點之間互動程度的強弱以及關系強度的大小。本文將密度大的超網絡稱為緊密型超網絡，密度小的超網絡稱為松散型超網絡。圖2超網絡中，超網絡密度表明企業人員之間關系的強弱，反映企業人員之間可以形成科技創新團隊的可能性。加權超網絡的密度(Densi ty)可以表示為式（2）：

其中：m是超網絡中實際具有的超邊數；n是超網絡中節點的數量是這n個節點可以形成的最大超邊總數。根據公式（2）對圖2超網絡的密度值進行計算，其值接近于0，可以看出圖2超網絡中節點的關系是很稀疏的，因為圖2中的大多數科技創新團隊是圍著幾個關鍵人員形成的，例如：節點v18、v56、v20等。大多數企業人員之間不具有合作申請專利的關系，并沒有形成科技創新團隊，因此超網絡密度很小。

3.2.2 節點的加權度中心性

中心性經常用來衡量網絡中節點所在的位置是否為網絡的中心。度數中心度、中介中心度和接近中心度是網絡節點中心性測度的主要指標［16］。目前，超網絡還沒有對中心性指標進行定義。加權超網絡可以用加權度中心性指標對節點的中心性進行衡量，這個指標值越大，表明該節點距離加權超網絡的中心位置越近。本文利用節點的加權度中心性來找出加權超網絡中的中心性人員，展現出存在于加權超網絡中的中心性人員的身份。

加權超網絡中，節點v i、v j的關系權可以表示為這兩個鄰接的節點共同所屬超邊的權重之和。所以在加權超網絡中，節點的加權度中心性的定義是該節點與其所有鄰接節點的關系權的總和［17］，可以表示為式（3）：

其中：n是超網絡中的節點數；m是超網絡中的超邊數；w k是超邊e k的權重。

圖2 超網絡中人員的中心性越高，那么就會占有越多的企業核心資源，因此信息傳播和知識共享力也會提高，則其個人績效就會越大，加權度中心性排在前8位的節點見表3。

表3 超網絡中節點的加權度中心性（前8位）Tab.3 Weighted degree centrality of nodes in hypernetwork（Top 8）

從表3可以看出，節點v18、v20、v56所表示的企業人員的加權度中心性排在前3位，這3個成員處在超網絡比較中心的位置，加權度中心性最高的節點是v18，占據著超網絡的最中心；眾多節點的加權度中心性的值很小，數值都是1，由節點的加權度中心性的定義可知，它們位于超網絡的邊緣。

根據表3的節點的加權度中心性的計算可知，該企業擁有一些中心性高的人員，因此該企業需要采取激勵措施，從薪酬水平、福利待遇、人員培訓等方面調動這些中心人才的積極性。企業在人力資源管理的規劃中，要對這部分中心人員進行有效的配置，應當為中心性人員提供充分的個人發展空間，重視科技創新團隊中的中心性員工的示范作用，促進這些中心人員充分地發揮信息傳播和知識共享的作用。

3.2.3 平均距離

（1）兩個節點之間的距離d ij。 在加權超網絡中，對于超路徑若給出每一條 超 邊 長 度 （或 超 邊 權 重）為則節點v i和v j之間的超路徑的長度為，即為各超邊長度之和。在加權超網絡中，節點v i和v j之間最短超路徑的長度就是兩個節點的距離d i j，因此節點v i和v j之間的距離d ij可以表示為式（4）：

（2）平均距離。n表示超網絡中的節點總數，超網絡的平均距離就是任意兩個節點之間的距離的平均值［18］。節點之間的連通性可以通過平均距離進行刻畫，對于加權超網絡，其平均距離〈d〉可以表示為式（5）：

超網絡中人員之間聯系交流的難易程度可以通過平均距離的大小體現出來。平均距離越小，人員之間聯系和進行專利合作的可能性就越大。圖2超網絡的平均距離〈d〉＝∞，原因在于圖2超網絡中有些節點之間是不連通的，有些節點之間的距離是∞，因此得到平均距離也很大。以上結果說明圖2超網絡中人員之間聯系交流的難度很大。此時，企業要建立內部溝通機制，提高人員溝通技巧，加強團隊人員之間的互動。企業可以通過構建和諧、互助的團隊氛圍提升團隊人員的幸福感和滿意度，也可以通過論壇、講座、小組討論等形式給企業人員提供了解的平臺，加強企業人員之間的交流，進而激發成員個體相互合作的欲望。

4 企業科技創新團隊申請專利系統的網絡演化過程

現有文獻對企業科技創新團隊申請專利系統的形成動因、演化規律研究較少。本文對企業科技創新團隊申請專利系統的網絡演變過程進行研究，可以動態地了解到企業科技創新團隊的形成過程，可以為企業科技創新團隊的組建、人員選擇等方面提供一些參考。本文在擇優連接過程中，采用超強度和競爭力兩種偏好作為連接原則，根據網絡演化模型構建的基本思想，得到企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡演化過程的構建算法如下：

（1）初始狀態：網絡中少量的節點數m0形成了合作關系，m0個節點存在于e0條超邊中，并且這些超邊都是加權的，超邊的權重是w0；

（2）超邊的增長：網絡中會不斷地加入新的超邊，在該過程中，節點分批到達網絡，每批次包含若干節點，新節點批的到達過程符合常數率λ的P oi s s on過程N(t)。 在t時刻，當網絡中進入一批新節點時，根據分布F(η)從正整數中提取ηN(t)個數，ηN(t)是一個可變化的值，這ηN(t)個新節點與網絡中已存在的m2個老節點組成一條超邊，一共組成m條超邊，新超邊的初始權重都是1，mm2≤m0。 每條新超邊都包含m2個老節點、ηN(t)個新節點。若m2＝0，新超邊中包含的都是新節點；若ηN(t)＝0，新超邊中全部都是老節點；

（3）擇優連接：網絡每個時間步（P oi s s o n過程）內增加一條新的超邊時，新節點在選取老節點時，會優先選取超強度大與競爭力大的節點。在t時刻，當選取網絡中第i批到達的第j個老節點與新節點連接時，新節點連接到這個老節點j的概率與它的超強度H j(t，t i)的α次方和這個節點的競爭力ξi成正比，即滿足式（6）：

其中，t i表示第i批節點進入網絡的時刻；0＜表示的是第i批到達的第j個節點在時刻t的超強度。

企業科技創新團隊人員的選擇是有過程的，根據人員的超強度和競爭力等對人員逐步選擇。有的老節點超強度比較大，表明了它申請專利的數量比較多，有著豐富的合作經驗。因此超強度越大的節點，其被新節點選取的可能性也會增加。另外，加權超網絡演化中增加了一個值——競爭力ξi，競爭力與節點的個性特征相關，包括：企業人員的觀念、溝通性、價值觀、合作精神、個性、忠誠度、態度、思維、潛力、誠實及行為習慣等方面。有的節點競爭力ξi大，說明其個性特征具有優勢，因此被選取的概率較大。

企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡演化過程如圖4所示，據此可以動態地看出企業科技創新團隊的形成過程。圖4中超邊代表的是科技創新團隊，實線超邊表示的是已有的科技創新團隊，虛線超邊表示的是新添加的合作關系，即新形成的科技創新團隊。圖4展示了從2條超邊增加到8條超邊的演化過程，據此可以形象具體地看到科技創新團隊從2個變化發展到8個的過程，節點代表的是企業人員，其中黑色空心圓點表示新加入的節點，黑色實心圓點表示老節點，每條超邊中的節點數不一定相同，即每個科技創新團隊中的人員數不一定相同。開始的節點數m0＝6，超邊數e0＝2；每一條新超邊中包含的老節點數都一樣，都是m2＝3，包含的新節點數ηN(t)是一個變化的值，增加的超邊數量用m表示，m都是2。新節點根據公式（6）選取老節點，即主要是根據老節點的超強度和競爭力進行擇優選擇。通過對超網絡演化過程的分析可知，節點的超強度具有明顯差異的原因是超網絡演化過程中，新節點進入超網絡，在選取老節點的時候傾向于選取超強度大的節點，即超強度越大的節點被選取的概率越大，即“富則越富”。因此，企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡中，由于超網絡規模變大，節點的超強度差異性會更加明顯。

圖4 企業科技創新團隊申請專利系統的超網絡演化過程Fig.4 The hypernetwork evolution of applying for patent system of the enterprise technology innovation team

科技創新團隊是企業技術創新的重要力量，如何選擇科技創新團隊成員非常重要，除了本文所考慮的人員的超強度和競爭力之外，可能還有一些其它的因素影響人員的選取，需要采用多種因素對人員進行評價，選出合適的人員。

5 結束語

本文采用加權超網絡分析法對企業科技創新團隊申請專利系統進行描述，以某高新技術企業的科技創新團隊為實例，發現企業科技創新團隊申請專利中的一些規律和特征。本文研究的企業科技創新團隊申請專利網絡對中國企業科技創新團隊的組建、人員的選擇、績效評價等方面具有一定的參考作用。

（1）企業人員之間通過相互合作形成科技創新團隊，從而形成了企業人員與科技創新團隊之間關系的超網絡。本文提出的超網絡結構建模、拓撲特性分析、結構測度和演化過程等內容能夠反映出合作系統的屬性和特性，也可用于分析描述其它類似的合作關系，例如：科研論文合作、電影演員合作、產學研合作和校企合作等。

（2）本文提出了企業科技創新團隊申請專利系統的網絡演化過程，對企業科技創新團隊的形成過程進行了動態描述，揭示企業人員合作申請專利的機理，討論了依據超強度和競爭力來挑選合適的科技創新團隊人員，有利于團隊人員的選擇、組建和發展科技創新團隊。

（3）企業內部合作申請專利是目前很多企業產生專利的一種重要形式，很多企業積極進行自主創新，依靠企業內部的科研人員合作申請專利。但是同時也要重視企業和企業的合作，以及企業和其它組織的合作，從而形成跨組織的科技創新團隊。

（4）在企業中，團隊型工作形式得到了普遍的應用，因此以個人績效為主的考核方法已經無法滿足組織考核的要求，團隊績效和個人績效相結合的考核更符合要求。團隊評價從團隊申請專利的數量和質量角度，個人評價從個人知識共享、信息傳播、專利申請中的貢獻、創新性等角度。