中國科技創新研究熱點及演化的可視化分析

吳 丹， 向筱茜， 冀晨輝

(1.北方工業大學 經濟管理學院, 北京 100144； 2.倫敦帝國理工學院 數學系， 倫敦 SW72AZ)

黨的十六屆五中全會明確提出了增強自主創新能力、建設創新型國家的戰略。隨后中國開始加速推動科技創新發展。黨的十八大以來，中國政府不斷完善科技創新體制機制，鼓勵創新主體多元化，推動政產學研合作創新，推進科技資源優化配置，加速提升國家科技創新能力。黨的十九屆五中全會明確提出“堅持創新在我國現代化建設全局中的核心地位，把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐”，強調“面向世界科技前沿、面向經濟主戰場，完善國家創新體系，加快建設科技強國”。國家“十四五”規劃《綱要》從經濟發展、創新驅動、民生福祉、綠色生態、安全保障5個方面，制定落實了“十四五”時期經濟社會發展的主要指標，其中，創新驅動是推動中國國民經濟和社會發展的重要驅動力，處于國家發展全局的核心位置。同時，國家“十四五”規劃《綱要》提出了“完善國家創新體系，提升企業技術創新能力，激發人才創新活力，完善科技創新體制機制，全社會研發經費投入年均增長7%以上。”這為中國進一步強化國家戰略科技力量，加快實現“躋身創新型國家前列”的國家發展戰略目標提供了重要的戰略支撐。為此，開展中國科技創新研究熱點及演化的可視化分析研究，對于把握中國科技創新的研究熱點和未來研究方向，完善國家創新體系具有重要意義。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

陳超美教授開發的CiteSpace軟件，作為用于分析和可視化共引網絡的重要工具，能夠將一個知識領域的演進歷程集中展現在一幅引文網絡圖譜上，幫助把知識圖譜上的引文節點文獻和共引聚類所表征的研究前沿自動標識出來[1]。CiteSpace軟件主要包含3種常用可視化方式：聚類視圖、時間線視圖、時區視圖。其中聚類視圖側重于體現聚類間的結構特征，時間線視圖側重于勾畫聚類之間的關系和某個聚類中文獻的歷史跨度，時區視圖側重于從時間維度上來表示知識演進的視圖。為此，應用CiteSpace軟件，通過國內科技創新研究文獻的科學計量學分析，對科技創新的研究熱點及演化開展研究。

1.2 數據來源

中國科技創新研究熱點及演化的數據樣本取自CNKI數據庫中的CSSCI期刊文獻，文獻檢索詞為“科技創新”，文獻檢索時間為“1998—2020年”。通過剔除掉會議訪談、會議綜述、會議報告等不利于數據分析的文獻，共得到2 853篇文獻。同時，選擇TOP 50為選擇標準，設置時間切片為1，調節閾值得到中國科技創新研究的關鍵詞共現圖譜、關鍵詞聚類圖譜、時間線圖、時區圖。

2 中國科技創新研究的關鍵詞共現分析與突變分布

2.1 關鍵詞共現分析

關鍵詞是一篇文章的精髓，出現次數最多的關鍵詞常被用來確定某個研究領域的熱點主題[2]。使用CiteSpace 5.7.R2中的關鍵詞共現，將1998—2020年中國知網CNKI收錄的CSSCI期刊篩選出2 853篇科技創新文獻，并進行數據轉換，得到CiteSpace5.7.R2可處理的文件格式。同時，設置分板界面，時間設置為1998—2020，Years per slice默認數值為1，節點類型選擇“Key-word”。最終，得到中國科技創新研究的關鍵詞共現圖(圖1)。

圖1中共包含節點867個，連線數量1 820條，網絡密度為0.004 8。其中，節點越大，說明該節點詞的詞頻越高；頻次越高，說明該詞在網絡中的中心性越高[3]。根據圖1可知，中國科技創新的研究熱點重點體現在科技創新能力、科技創新效率、科技創新政策、科技創新體系、科技創新團隊、科技創新平臺、區域科技創新、農業科技創新、高校科技創新等方面。

圖1 中國科技創新研究的關鍵詞共現圖

2.2 關鍵詞突變分布

突變詞主要是以關鍵詞為基礎，在某個時間跨度所發表的文獻中專業術語的突顯，反映出不同時段的研究熱點，主要表現在突變詞的年代分布和突變強度兩個方面[4]。應用CiteSpace軟件，得到國內科技創新文獻中前20個突變詞，主要包括知識經濟、農業、高新技術產業化、科技期刊、高校科技創新、研究型大學、科技創新體系、科技創新平臺、機制、指標體系、知識產權、對策、技術創新、高校、自主創新、評價、創新能力、科技創新人才、科技創新政策、創新驅動(表1)。

表1 中國科技創新文獻中前20的關鍵詞突變分布情況

根據表1，從中國科技創新文獻中前20的關鍵詞突變分布情況來看，隨著時間推移，中國科技創新的研究熱點不斷變化，主要可分為3個階段。①2000—2006年，農業科技創新、高校科技創新、研究型大學、科技創新體系與機制等成為主流的研究熱點[5]；②2006—2012年，科技創新體系、指標體系、知識產權、科技創新對策、技術創新、科技創新評價、科技創新能力、科技創新人才成為研究熱點；③2012—2020年，中國科技創新的研究熱點主要集中在科技創新政策、創新驅動等方面。

3 中國科技創新研究的關鍵詞聚類分析

3.1 關鍵詞聚類圖

CiteSpace軟件在聚類標簽的提取上提供了4種標簽提取算法：LSI(潛語義索引)、TF*IDF加權算法(系統默認的自動標簽詞提取算法)、LLR(對數似然比檢驗)、MI(互信息算法)[6]。綜合來看，使用LLR算法進行的聚類所提取的標簽更加符合實際情況且重復情況少。同時，Muscularity(模塊化)度量了網絡可以劃分為多個獨立塊(模塊)的程度。低模塊化表明不能將網絡簡化為具有清晰邊界的聚類，而高模塊化則意味著網絡結構良好。通常，Muscularity的值介于0.4～0.8，說明適合聚類[7]。Silhouette(輪廓度量)是在解釋聚類性質時，用來估計聚類所涉及的不確定性。聚類的輪廓值在-1到1之間，表示解釋聚類的性質時需要考慮不確定性。通常Silhouette >0.5，則聚類合理；Silhouette>0.7，則聚類令人信服。如果某一聚類的輪廓度量為1，表示它與其他聚類完美分離[8-9]。為此，使用LLR算法，對國內科技創新文獻的關鍵詞進行聚類分析，其中，MuscularityQ=0.605 8，Silhouette=0.862 9。最終，得到中國科技創新研究文獻的關鍵詞聚類圖(圖2)。

圖2 中國科技創新研究的關鍵詞聚類圖

根據圖2，中國科技創新研究主要包括8個關鍵詞聚類：#0科技創新、#1科技創新能力、#2科技創新效率、#3高校科技創新、#4創新能力、#5經濟增長、#6農業科技創新、#7粵港澳大灣區。其中，從數字0到7看，數字越小，說明聚類中包含的關鍵詞越多。

3.2 時間線分析

以關鍵詞聚類分析為基礎，可進一步剖析中國科技創新研究的關鍵詞聚類的時間演變趨勢。選擇CiteSpace 軟件中的“Timeline View”后，調整相關數值，得到中國科技創新研究的關鍵詞時間線圖(圖3)。

根據圖3，對中國科技創新研究的8個關鍵詞聚類的時間線進行分析。其中：

1)聚類“#0科技創新”與剩下的幾個聚類連線較為密集，各聚類彼此之間的連線也較為密集，說明各個聚類之間具有高度相關性。該聚類時間線上最大的關鍵詞節點是“科技創新”，與該節點相關的文獻最早出現在1998年。從圖3中可看出，“科技創新”一直是研究熱點并且頻繁出現在其余的聚類中。

圖3 中國科技創新研究的關鍵詞時間線圖

2)聚類“#1科技創新能力”與聚類“#0科技創新”類似，該聚類時間線上最大的關鍵詞節點是“科技創新能力”，相關文獻最早出現在1998年。究其原因，1998年，中科院實施“知識創新工程”，作為建設國家創新體系的試點。同年5月，江澤民同志在慶祝北京大學建校100周年大會上宣告：“為了實現現代化，我國要有若干所具有世界先進水平的一流大學”[10]。同時，1998年出現“科技人才隊伍”“國家創新體系”等研究主題。

3)聚類“#2科技創新效率”從2005年開始引起關注。該聚類上最早出現的關鍵詞節點是“DEA方法”。DEA方法由美國著名運籌學家查恩斯(Clearness)、庫伯(Cooper)和羅茲(Deerhound)等于1978年提出，可評價具有多個輸入和多個輸出的決策單元的相對有效性[11]。如學者尤瑞玲等運用超效率DEA，對2004—2015年北京市及中國沿海地區12個省(市、區)的科技創新效率進行了評價[12]；李嘉怡等采用DEA方法，評價廣東省21個地級市的科技創新能力[13]。研究發現，國內科技創新效率評價多以DEA方法為主，評價方式比較單一。

4)聚類“#3高校科技創新” 主要包括“研究性大學”“人才培養”“創新體系”等關鍵詞節點，最早的關鍵詞節點出現在1998年，這與聚類“#1科技創新能力”的關鍵詞節點“科技人才隊伍”出現的時代背景一致，說明從1998年起，國家重視高等院校人才培養。根據圖3可知，2019—2020年，聚類“#3高校科技創新”的關鍵詞節點幾乎為零，說明2019—2020年該聚類的關注度降低。

5)聚類“#4創新能力”中最大的關鍵詞節點是“靈感思維”。許志峰對中外科技史上數百件靈感創新活動進行了概括，發現“靈感”是創新的重要思維方式之一[14]。此外，聚類“#4創新能力”包括“科技創新團隊”“人才”“科技投入”等重要的關鍵詞節點，均是影響創新能力的關鍵因素。黨的十九大報告提出：“堅持陸海統籌，加快建設海洋強國”，推動海洋科技創新是建設海洋強國必不可少的重要措施。2019年，中國創新能力的關注點從“人才”“團隊”轉變為“海洋強國”。

6)聚類“#5經濟增長”中最大的關鍵詞節點是“經濟增長”，最相關文獻最早出現于2007年。聚類“#5經濟增長”的關鍵詞節點“經濟增長”與其他7個聚類密不可分，其他7個聚類中均出現關鍵詞節點“經濟增長”，說明科技創新與經濟增長密切聯系，科技創新是影響經濟增長的關鍵驅動因素[15]。

7)聚類“#6農業科技創新”中最大的關鍵詞節點是“農業科技創新”，相關文獻最早出現在1998年，陳友云等從基本前提、根本目標、主要內容和必要措施4個方面，對中國新的農業技術革命進行了討論，提出農業發展和科技進步必定會帶來新的農業技術革命[16]。2012年中央一號文件聚焦農業科技創新，因此，2012—2020年，關鍵詞節點“農業科技創新”出現的頻次增多。

8)聚類“#7粵港澳大灣區”涉及的文獻較少，最早與之相關的文獻出現在1998年，涉及關鍵詞節點“國際合作與交流”。2019年2月18日，黨中央、國務院正式公開發布《粵港澳大灣區發展規劃綱要》。把粵港澳大灣區建設成“具有全球影響力的國際科技創新中心”是應對新一輪科技革命挑戰、參與全球競爭、提高國家競爭力的重要砝碼[17]。2019—2020年，與“粵港澳大灣區”相關的研究文獻數量有所增加。

縱觀圖3中的關鍵詞時間線圖分布發現，科技創新一直是中國政府管理部門和學術界的研究熱點。但隨著不同時期國家政策的調整，關注熱點隨之改變。同時，科技創新的成果不再單一應用于企業，也廣泛應用于高校、農業等其他領域。

3.3 關鍵詞時區分析

關鍵詞時區圖側重于從時間維度上來表示知識演進，可清晰展示某領域文獻的更新和相互影響[18]。為此，在剖析中國科技創新研究的關鍵詞聚類的時間演變趨勢基礎上，進一步得到中國科技創新研究的關鍵詞時區圖(圖4)。

圖4 中國科技創新研究的關鍵詞時區圖

根據圖4，1998—2020年中國科技創新研究可劃分為3個階段[19]。①1998—2006年，中國科技創新研究主要以中小企業為主體，以政府支持為引導，構建國家創新體系，重點圍繞農業科技創新、科技創新能力、高校科技創新、中小企業、科技創新體系、國家創新體系等關鍵詞開展研究；②2006—2012年，中國科技創新研究主體多元化，不僅限于企業技術創新，同時涉及科技創新平臺、科技創新團隊、科技創新效率、科技創新評價、指標體系等為研究主題；③2012—2020年，中國科技創新研究主要涉及科技創新政策、粵港澳大灣區、創新驅動、協同創新等為研究主題，為推動中國區域科技協同創新、把中國建設成為科技強國提供了重要支撐。

4 結論

利用CiteSpace 5.7.R2繪制了中國科技創新研究文獻的關鍵詞共現圖譜、關鍵詞聚類圖譜、關鍵詞時間線圖譜和關鍵詞時區圖。研究表明，不同時期中國科技創新研究的側重點不同，中國科技創新不單以企業技術創新為重點研究方向，國家政策是影響科技創新研究的主導因素。創新是引領發展的第一動力，中國始終堅持創新驅動發展，把科技創新擺在國家發展全局的核心位置，以科技創新造福人類，努力建設成為世界領先的科技創新中心。