面向顛覆性創新的技術監測分類體系研究

崔怡雯，趙筱媛，蘇 成，李曼迪，趙志遠

（中國科學技術信息研究所，北京 100038）

1 引 言

顛覆性創新作為科技創新的重要突破口，針對其開展常態化監測預警工作，是確保國家科技安全、推動科技創新發展的重要保障[1-2]。面向顛覆性創新構建系統、合理的分類體系是顛覆性創新監測工作底層數據組織實施的基礎，對數據的存儲、集成、共享、應用有著重要的意義，也是后續監測、識別、培育等工作順利展開的決定性因素，具有重要的研究價值[3]。盡管各國的行業機構根據其工作管理需要已經開展了相關學科技術分類研究并制定了相應的標準和規范，為常規的技術創新監測提供了一定的基礎。由于顛覆性技術主要在學科交叉領域產生，具有動態性、交叉性、復雜性、模糊性和不成熟等特點[4-7]，與現有基于技術發展現狀而設立的分類體系之間存在一定的差異，導致已有的分類體系無法很好地指導監測工作的順利開展[8-11]。因此，迫切需要從理論、技術和實際工作出發，針對顛覆性技術創新構建合理的領域監測分類體系，使之既能有效指導監測領域和監測技術的選擇，避免在面向對象范圍廣、覆蓋面全的監測過程中產生大量的冗余數據，從而影響監測效率；能夠承接各類技術監測資源數據的統一分類標引，適用于不同來源數據統一管理的需求[2]；能夠適用于未來技術發展的前瞻性需求，實現分類體系對未來技術的可擴展性。鑒于此，本研究在梳理國內外技術監測和相關分類體系現狀的基礎上，針對顛覆性創新特點，提出了面向顛覆性創新的技術領域監測分類體系設計思路與原則，并開展技術監測分類體系的構建實踐，以期為顛覆性創新監測系統性研究提供支撐。

2 顛覆性創新技術監測對分類體系的要求及存在問題

技術監測這一概念最早由技術預見和技術機會分析衍生而來[12-13]，是指以信息科學前沿技術等手段，來實現對科學技術活動的動態觀測、分析與評估[2,11-15]。其目的與技術預測、技術預見一致，希望通過信息化方法實現對戰略性優先研究領域的發現，以此來選擇能夠對科技、社會和經濟產生利益最大化的技術群體[16]，已經成為當前跟蹤科學研究和技術前沿的重要手段[13]。隨著網絡信息時代的發展，技術監測對象來源也從傳統的文獻、專利數據轉變為更為多源的數據類型[11]，如何整合來源眾多、參照標準不一且內容龐雜的各類數據資源成為亟待解決的問題。與傳統的技術監測不同，面向顛覆性創新構建的分類體系需從顛覆性創新出發，不能針對所有技術展開，其目標覆蓋面需進一步縮小，才能更有效地利用、整合各類監測資源，提升監測效率。面向顛覆性創新的技術監測工作對分類體系提出新的要求：第一，需針對顛覆性技術特點構建；第二，該分類體系需要可隨時擴充，能夠反映最新技術的變化發展；第三，分類體系需滿足能有效整合各類監測資源的要求；第四，分類體系需要指導確定監測目標。

從現有的分類體系研究來看，該方面的研究主要集中于對學科技術和行業市場的分類。從領域覆蓋面角度劃分，研究實踐可分為兩類。一類面向全學科產業領域的研究與應用，如中華人民共和國國家標準《學科分類與代碼》[17]、《中國圖書館分類法》[18]、《中國國家自然科學基金學科分類目錄》、《戰略性新興產業分類（2018）》（國家統計局令第23 號）[19]、《國民經濟行業分類》[20]和《國際專利分類法》等。另一類則重點關注某單一學科技術領域，主要集中于對專利論文、行業產業的分類，例如，Friedrichs 等[21]根據國際專利分類（International Patent Classification，IPC）代碼制定的生物技術領域標準，更注重于技術應用產品的開發，適用于行業統計口徑的指導工作。

綜合上述研究發現，當前分類體系無法很好地用于顛覆性創新的領域技術監測識別工作，主要存在以下四個方面的問題。第一，現有的分類體系缺乏一定的動態性和靈活性，對技術擴展的支持不夠。相對于常規技術，顛覆性技術具有很強的不確定性及動態變化的特征。除了技術自身的動態變化特點外，技術產生顛覆性效果也存在一定不確定性。例如，傳統常規技術的顛覆性組合應用可能引發新一輪的顛覆性創新，但潛在具有顛覆性效果的技術也有可能因為某一環節的落后而快速淪為一般技術。現有穩定的、靜態的學科技術分類體系尚無法滿足技術更迭的動態變化、靈活調整的需求[22]。第二，現有分類體系是對給定類別結果的呈現，對活躍但相對不成熟的技術的兼容不夠。由于顛覆性技術在發展初期往往不夠完善、成熟，且類別邊界具有一定的模糊性，現有基于既定事實的分類體系往往需要進一步拓展和延伸，從而導致其普適性會相對受限。第三，現有分類體系無法滿足顛覆性技術的多學科性和交叉性等特點。顛覆性創新通常產生于交叉領域，涉及多個學科，現有基于單一技術內容或學科的分類體系無法滿足該類技術的歸納分類需求。第四，現有分類體系無法滿足對來源廣泛的各類監測數據的統一整合需求。監測資源來源不同、建立目的不同，在組織分類劃分的過程中，存在較大的差異，現有分類體系尚無法滿足使用同一標準將監測對象產生的各類數據聯系起來。針對上述問題，本研究根據顛覆性創新領域監測需求，充分借鑒國內外相關研究成果和分類標準，針對顛覆性創新的特點提出了面向顛覆性創新領域技術監測分類體系的設計思路，并構建領域分類體系。

3 顛覆性創新領域監測分類體系設計思路與原則

為提升對顛覆性技術創新技術監測的準確性和有效性，在制定監測分類體系時，既要考慮顛覆性技術自身的動態性、交叉性、復雜性與尚未成熟等特點，又要考慮不同領域顛覆性創新的技術表征之間的區別，更要考慮本國顛覆性創新發展的目標需求。因此，本研究根據顛覆性創新的發展規律和特點，總結了面向顛覆性創新的領域技術監測分類體系設計需要遵循的原則，具體如下。

（1）確保類目設置的動態性和靈活性，滿足隨時調整的需求。一方面，顛覆性創新領域監測工作本身具有很強的動態性。當今世界科學技術突飛猛進，技術之間的交叉、會聚、融合或集成加快，各類新技術、新發明不斷涌現，技術更新和成果轉化周期日益縮短，從而決定了監測工作目標需要緊跟時代發展、時刻關注技術變化，需要通過及時增加、更新類目的設置，不斷修正、調整，以及時充分反映新興技術概念、主題，以準確把握技術發展前沿。另一方面，顛覆性創新具有高度的不確定性與復雜性。顛覆性創新的成功不僅依賴于技術自身的發展，更是整個社會、環境和市場綜合作用的結果，從而導致了顛覆性技術在發展過程中具有很強的不確定性，某一因素的發展可能會成為顛覆性技術創新的“催化劑”，催生顛覆性技術創新的出現；但也有可能因為顛覆過程中另一環節的失誤，直接導致技術的慘敗。因此，顛覆性創新領域分類體系需要充分考慮技術動態變化特點，及時增加補充新興技術主題類目，去除陳舊不合理內容，以更有效地利用監測資源，反映時代變化特點。

（2）重點突出關鍵技術主題同時，兼顧活躍、不成熟的新興技術。一直以來，“不夠成熟”都被當作是某項技術不可靠、有缺陷的代名詞。但對于顛覆性創新而言，“不成熟”也往往意味著有更多的可能性。特別是隨著后摩爾時代的到來，顛覆性創新的發展路徑不再只追求單一技術性能的提升，也朝著更多元化的技術組合應用方向發展。對于大多數仍遵循摩爾定律或快于摩爾定律的技術行業而言，該領域的顛覆性創新在成長初期的一大特點就是不夠成熟、不夠完善，要接受科學研究的本質就是方式的隨意性和路徑的不確定性。如人工智能和生物科技等，雖然現在被定義為“最能改變人類社會的技術”，但在早期、在實現技術突破前也是不被看好，被雪藏多年。而對于多元化的技術組合新場景應用而言，則更加充滿了不確定性，需要不斷嘗試直至成熟、成功與完善。因此，在面向顛覆性創新進行領域技術監測分類體系構建時，不僅要突出傳統已有關鍵技術主題，更需要兼顧新時代背景下活躍度高、雖不夠成熟但有著廣闊發展前景的創新技術。

（3）面向顛覆性技術的多學科性和交叉性等特點，強調以問題和目標為導向。顛覆性技術與常規技術不同，具有復雜的內在結構以及多學科性和交叉性等特點，更加強調以問題和目標為導向。這往往意味著問題目標意義重大且復雜，傳統單一學科技術無法滿足解決此類問題的需求，需要在多學科領域之間通過技術的交叉融合尋求答案。因此，在分類體系建設時，需要根據不同領域顛覆性創新的表征，綜合考慮多學科性與交叉性的特點，以問題和目標為導向，適時引入科學技術群概念，根據技術實現的不同路徑設置分類體系的類目表，以更好地實現對科技創新的路徑變遷與新技術突破的發現。

（4）類目節點設置需具有一定的彈性，能實現各類龐雜數據統一整合的需求。從顛覆性創新的監測對象來看，該分類體系面向的不僅僅是技術本身，還包括從顛覆性創新延伸而來的各類數據資源，如顛覆性創新早期弱信號、技術發展環境（如各類政策、規劃等）、各類科研成果或形成的產品以及各類研發主體等。由于上述監測對象來源不同、建立目的不同，數據量大且龐雜，在組織分類劃分的過程中，存在了較大的差異。因此，分類體系類目在設置時，其內涵邊界需具有一定的彈性，能夠使用統一的分類標準將監測對象產生的各類數據聯系起來，以更好地實現數據的全過程管理和建立，為后續顛覆性創新的識別、預警提供堅實基礎。

（5）從技術推動和需求拉動兩個視角設計分類體系。從形成機制角度來看，顛覆性創新主要依賴于技術推動和需求拉動兩個方面。因此，在分類體系構建時，不能僅從技術視角來考慮該分類體系的構建，也應該將需求拉動納入考慮范圍之內，“技術推動”和“需求拉動”雙視角，來設計本研究的分類體系。需求拉動視角主要聚焦各國戰略規劃中重點發展的技術概念，將其納入顛覆性創新的分類體系中。

（6）以應用需求為導向，不過分強調完整性、體系性。由于顛覆性技術創新的特殊性，面向其構建的技術監測分類體系不能像傳統分類體系一樣面面俱到，各類技術應有盡有，而應該以需求應用為導向，有所偏向、有所側重，不過分強調其完整性、體系性。具體來講，在技術選取時應該更加偏向交叉前沿領域的新興技術，更加側重于具有廣闊發展前景或可能改變未來科技方向、社會生產方式等的重大突破技術，而對于陳舊或者傳統的一般技術應該有所省略，不必一一體現。同時，為了保證該分類體系的完備性，增設“其他”類目，用于代指上述技術名稱沒有出現在該分類體系類目中的相關技術內容。

4 面向顛覆性創新的領域技術監測分類體系構建實踐——以生物技術為例

為做好面向顛覆性創新的領域技術監測工作，本研究團隊在上述分類體系構建思想與原則的指導下，已構建了生物技術、人工智能、新材料技術等10 個領域的分類體系，下面以生物技術領域為例詳細介紹本研究的分類體系構建過程。

4.1 選擇可參考借鑒的分類體系

通過對已有分類體系調研分析，發現與生物技術領域相關且可作為參考使用的分類體系分為三類：一是以《中國圖書館分類法》《學科分類與代碼》等為代表的學科分類體系；二是各類行業分類標準，如《戰略性新興產業分類（2018）》《所有經濟活動的國際標準產業分類（國際標準產業分類）》等；三是以《國際專利分類法》《歐洲專利分類》等為代表的各類專利分類體系。此外，采用“技術推動”和“需求拉動”雙視角，將各國針對生物技術領域頒布的創新發展戰略規劃也列入參考借鑒的范圍之內，以指導細分類目中技術點的選取[23]。表1 列出了本研究在構建分類體系時參考的部分內容。

表1 生物技術領域部分可參考的分類標準與規劃文件

4.2 分類體系細分類目的構建

根據上述設計思路和原則，在現有各分類體系與戰略規劃的指導下，本研究嘗試構建面向顛覆性創新的生物技術領域分類體系。本節將通過與《學科分類與代碼》中生物技術類目的對比分析，來具體闡述該分類體系的構建過程與思路。

從表2 中的《學科分類與代碼》對生物技術的分類結果來看，共設立9 個一級目錄。但隨著科學技術的發展，生物技術的研究范圍逐漸外延，與其他學科的交叉融合日益加深。當今生物科學專業不僅包含基因工程、分子生物學、生物化學、遺傳學等傳統生物技術，更與化學、物理化學、物理學、信息學及計算機科學等多個學科技術產生了交叉融合，而這些在傳統分類中均沒有得到體現。因此，為了更好表現生物技術領域的新特點，本研究增設了“生物影像技術”“生物信息技術”“生物能源”“生物資源”等一級類目（表2），以更充分地反映現代新興技術的發展。

表2 面向顛覆性創新的生物技術領域技術監測分類體系類目對比表

確定一級類目之后是對類目的具體細化，該過程主要遵從以下原則。

1）時效性

在細分類目構建時，首先要保證時效性，即陳舊且已經被淘汰的技術不在本分類體系的考慮范圍之內。顛覆性創新最大的特點是具有替代性，在考慮將某項技術納入分類體系時，應先判斷該技術是否已經被市場淘汰，再考慮該項技術的所屬欄目。比如，基因測序技術雖然具有廣闊的應用前景，但由于第一代、第二代測序技術已經完全被第三代甚至第四代技術所替代，因此，基因測序技術分類體系只保留第三代之后的測序技術，而這也是該分類體系不過分要求完整性、體系性的體現。

2）動態性和可擴展性

在對細分類目構建時，本研究對類目粒度的粗細不做統一規范要求；具體來講，將根據技術動態變化情況及時對分類目錄進行增加與修改。除此之外，針對重點但顛覆與否、顛覆路徑尚不明確的技術，本研究引入了技術群的概念，根據該技術目前發展的不同路徑做進一步細分。例如，免疫治療作為未來可能引起行業大爆炸的潛在顛覆性技術，按其發展路徑細分為免疫檢查點抑制劑、治療性抗體、小分子抑制劑、免疫系統調節劑等，既能實現對免疫治療技術的新發展方向、新路徑的實時監測，又可以實現隨時對已被顛覆、淘汰的路徑進行刪除、修改而不影響其他類目的設置。

3）新興性

在對細分類目構建時，將目前尚不成熟、最近蓬勃發展且具有廣闊前景的技術也納入分類體系中，對相關內容進行統一監測。例如，腦機接口技術、神經芯片等技術在傳統分類體系中均不體現，但因為上述技術都極具應用價值及發展前景，為實現對該類技術信息的及時發現，本研究在一級類目“生物信息技術”中增設“腦科學和類腦人工智能”類目，以涵蓋所有人工智能背景下產生的與腦科學、類腦科學相關的新興技術概念。

4）交叉性

本研究充分考慮生物技術的交叉融合特性，如將生物技術與其他領域交叉融合的內容“生物信息技術”“生命科學儀器創新研究和制造”“生物化工”“生物能源”等類目都納入分類體系構架之中。除此之外，該分類體系對技術交叉性的考慮還體現在對技術類目的具體設置上，如免疫治療、細胞治療、基因治療作為新一代的生物治療技術，從技術本質上講，三者存在一定的交叉、并不能完全劃分。若按《學科分類與代碼》的劃分方法則應考慮將上述技術劃分到基因工程或細胞工程中，但由于技術有所交叉，對其分類存在一定的難點。在對上述技術處理時，從問題目標出發，在“生物醫藥”中設立二級類目——“現代生物治療技術”，將三項技術同級放置，共同監測，以及時發現生物治療技術中具有潛在價值的相關信息內容。

本研究遵循以上原則與方法，對生物技術領域開展分類體系構建，最后形成一級領域19 項，二級領域75 項，三級領域139 項，四級領域61 項，五級領域19 項。

4.3 生成類目體系表

生成的類目字段包括三個部分：編碼、中文類名和注釋。技術監測信息資源分類編碼體系由12位代碼組成，每個層次用兩位數字表示，該數字僅表示該類目在本分類體系中的級別和位置，無其他含義。類目注釋是對類名的定義或進一步補充說明，其主要參考來源于百度百科、維基百科、論著、期刊論文、戰略規劃等，以幫助使用者更好地明確此類目的具體含義。

4.4 類目體系初步實踐

分類體系構建之后，需要對其有效性進一步實踐驗證。我們利用該分類體系對中國科學技術信息研究所構建的顛覆性技術感知響應平臺中采集的海量來源豐富、分類標準不一的各類科技論文數據、專利數據、顛覆性技術數據、市場產品數據、弱信號數據、科技報告數據和科技項目數據等進行了初步的分類實踐。從使用結果上來看，該分類體系基本上可以滿足對顛覆性技術感知響應平臺多源數據監測整合、展示和分析的需求。特別是該分類體系對于新興技術、交叉復分技術，以及不同來源、不同使用目標的數據能夠進行較好的分類支持。同時，也存在一定的問題，比如，由于當前部分新興學科概念的內涵、邊界和標準不夠清晰，在學術界尚未達成共識，我們采用上述概念后也導致不同的分類人員在使用分類體系時，會因自身對概念理解的不同而導致分類結果具有一定的偏差。但是分類體系的構建本身就是一個漫長且復雜的過程，需要在后續具體實踐過程中不斷調整完善。一方面，將通過不斷解決使用過程中出現的問題，對分類體系進行檢查、復核，及時更新、動態調整；另一方面，也嘗試通過知識圖譜、文本聚類等方法對各類數據進一步分類實踐，與現有分類體系對比、分析和調整。通過多種途徑、方法，不斷迭代優化，共同完善分類體系類目的設置。

5 結 語

面向顛覆性創新構建技術監測分類體系是實現對顛覆性創新監測管理的基礎，本研究針對顛覆性技術特點，提出面向顛覆性創新的監測分類體系的設計思路與原則，綜合已有的領域相關概念界定、分類標準、相關戰略規劃和研究成果，在多個領域開展實踐檢驗，并以生物技術為例進行了詳細說明。本研究旨在使得當前構建的分類體系既能符合顛覆性創新發展的動態性、交叉性、復雜性以及不成熟等特點，適用于科技發展過程中動態變化、更新迭代的需求，又能滿足我國當前科技發展對顛覆性創新的監測管理需求。此外，分類體系的構建是一項復雜的系統工程，涉及內容豐富、因素眾多且復雜性高，需要一個長期不斷動態調整的過程。本研究的分類結果依托顛覆性技術感知響應平臺得到了一定的驗證，但是目前僅用于對數據的整合、展示和分析之中，相對較為簡單，這也是本研究存在的不足之處，后續將會持續深度挖掘，對分類體系的有效性做進一步的深入研究。與此同時，我們已經嘗試在生物技術、人工智能、大數據技術、現代交通技術、智能制造、新材料、空天技術、基因技術、海洋技術、新一代信息通信技術10 個領域進行了面向顛覆性創新的技術監測分類體系的研究實踐，相對于完整的技術分類體系來講還不夠全面。未來，將在現有分類工作的基礎上，繼續深入研究，不斷調整、完善分類類目，構建面向顛覆性創新的整體技術監測分類體系框架，逐步從理論和實踐上來驗證其科學性與有效性，以此來不斷適應我國顛覆性創新發展的管理需求，而這需要一個長期努力的過程，也是我們今后工作的努力方向。