融合科学计量和知识可视化方法的技术预见模型研究

葛慧丽　潘杏梅　吕琼芳

〔摘要〕基于德尔菲法的技术预见活动方法体系在主观性方面存在较多争议，改善技术预见方法成为各国技术预见活动中普遍关注的问题。文章在分析已开展的技术预见主要方法和问题、科学计量和知识可视化方法在技术预见中的作用基础上，提出了区域产业科技创新规划和企业技术创新中的技术预见模型建议。

〔关键词〕科学计量；文献计量；知识可视化；技术预见；产业规划；企业技术创新

〔中图分类号〕G301；G350〔文献标识码〕A〔文章编号〕1008-0821（2014）06-0056-05

1技术预见及方法

1.1技术预见的作用

技术预见是对科学、技术、经济和社会在未来一个较长时期内的发展进行系统的研究，以确定具有战略性的研究领域为目标，选定能够对经济和社会利益作出最大化贡献的通用技术[1]。技术预见对于一个国家的政府，抑或是企业都具有重要作用，归纳起来有以下几点[2]：

通过技术预见可以更好地选择科技发展的战略性研究领域；

通过技术预见可以提高国家或地区创新体系的效率；

技术预见是一个过程，而不仅仅只是一套方法，涉及科学团体、研究成果使用者、政策制定者的咨询和互动，有利于充分发挥各创新主体的优势；

开展技术预见对未来社会发展可起到一定的预警作用；有利于促进社会协调发展与全面进步；

通过技术预见选定可能产生最大经济与社会效益的战略研究领域和通用新技术，实施相应的支持政策，使选定的技术按照人们期望的轨迹发展，这对于实现社会资源的最佳配置具有特殊重要性。

1.2技术预见主要实践活动及方法

技术预见由技术预测发展而来。早在20世纪30年代，技术预测就出现在美国，并在第二次世界大战期间进行了广泛应用，利用技术预测制定科技计划。美国通过对技术发展的过去推演判断未来，为制定科技政策服务[3]。日本、荷兰、德国、英国、西班牙、法国、瑞典、新加坡等国也开展了一些技术预见活动。到20世纪90年代，全球三大组织开展跨国性技术预见，亚太经济合作组织实施了“技术与学习文化”、“APEC大城市可持续性运输研究”及“关于APEC大城市人口未来健康状况的研究”；联合国工业发展组织实施了“面向拉丁美洲与加勒比海地区的技术预见项目”；国际经济与合作组织实施的“国际未来研究项目”。技术预见从单一国家的活动逐步向地区合作发展，各国、各地区都试图通过各种方法的技术预见活动的开展，以把握具有前瞻性的新兴技术研究方向，从而指导科技规划、技术创新活动的开展，进而获得最大的经济和社会效益[4-11]。

1.3基于德尔菲法的技术预见的局限性

在研究多个技术预见实例过程中发现，基于德尔菲法的技术预见活动方法体系还存在很大局限性，主观性、有效性也存在较多争议，表2整理了预见活动过程中采用德尔菲法产生的局限及原因[12-16]。改善技术预见方法成为各国技术预见活动中普遍关注的问题。日本从第8次技术预见活动开始增加了基于文献计量分析的研究领域发展调查、并结合德尔菲法从客观层面、主观层面分别对科学基础研究、应用技术研究和社会需求进行了分析。

2科学计量和知识可视化在技术预见中的应用

2.1科学计量和知识可视化方法与科学研究的关系

科学计量法是运用数学、统计学等方法对一定时期内发表的研究成果进行统计分析，发现科学技术发展状况、特点和趋势的一种定量分析方法，主要包括引文分析法、共引分析法、词频分析法、专利引文分析法等，各种方法各具优势，适用于不同的研究领域。

2.1.1引文分析法

引文分析法是利用各种数学及统计学的方法和比较、归纳、抽象、概括等逻辑方法，对科学期刊、论文、著者等各种分析对象的引用与被引用现象进行分析，揭示其数量特征和内在规律，达到预测、评价科学发展趋势目的的一种文献计量分析方法[17]。通过引文聚类分析，特别是从引文间的网状关系进行研究，能使两篇或多篇没有外部联系的论文客观地被联系起来，揭示科技文献之间错综复杂的结构关系，探明有关学科之间的亲缘关系和结构，析出某研究领域的核心热点论文、研究机构、研究者、核心知识产权等；分析推测学科间的交叉、渗透和衍生趋势；还能对某一学科的产生背景、发展概貌、突破性成就、相互渗透和今后发展方向进行分析，从而揭示科学的动态结构和某些发展规律，为制定学科、技术领域的发展规划提供依据。

2.1.2词频分析法

词频分析法是通过统计关键词、主题词、篇名词等核心词汇在某一类学术文献中所出现的频次高低来判别该领域的研究热点、知识结构和发展趋势的科学计量方法[18]。通过分析关键词或主题词出现的频率，可以找到某一领域或学科的研究重点和热点，发现新的研究方向及研究热点的转移趋势，为技术的发展和优先目标的实现提高洞察力。国内外借助词频分析和共词分析寻找学科前沿的研究很多，应用较为成熟。如Wordsmith Tools、Word-Stat、ROST、Thomson Data Analysis（TDA）、Derwent Analyties、CiteSpace、Winisis等，也有采用SQL Server、VBA、Access、Excel等程序和数据库进行词频处理分析。

2.1.3专利分析法

专利分析通过对专利说明书、专利公报中大量零碎的专利信息进行分析、加工、组合，并利用各种数学及统计学的方法和比较、归纳、抽象、概括等逻辑方法，对相关领域专利及其引用文献对象进行分析研究，揭示其数量特征和内在规律，评价、预测科学和技术发展趋势，为科学研究、基础创新、产品开发决策提供参考。通过有关指标如专利数量、同族专利数量、专利引文数量等的统计分析，对统计数据的变化进行分析释义，确定技术领域的核心专利、关键专利权人或发明人；分析技术创新活动的重点用于遴选关键技术；获得技术动态发展趋势信息。尤其在新技术开发阶段，运用专利分析法可以确定快速发展的关键技术领域，达到技术预见的目的。日本、韩国、美国、台湾等都曾开展过大规模产业技术专利分析，为制定技术预见、技术发展战略和产业升级规划提供重要决策支持。endprint

2.1.4科学知识图谱法

应用自组织地图及信息可视化技术，通过把应用数学、计算机科学、科学学、信息科学等学科的理论和方法与科学计量学引文分析、共现分析、社会网络分析等方法结合，对文献和网络信息进行自动分类，制作具有知识导向的自组织知识图谱，以揭示知识之间的联系和知识的进化规律[19]。由大连理工大学长江学者讲座教授、美国Drexel大学博士陈超美及其研究团队开发的可视化知识图谱软件CiteSpace，将知识的宏观计量与微观计量相结合，利用可视化技术预测知识域中的突发趋势和技术，在科学文献中识别与可视化呈现科学研究新趋势与新动态，使我国的科学知识图谱研究应用取得突破性进展。

2.2科学计量和知识可视化在技术预见中的作用

2.2.1客观反映科学技术领域的研究成果产出情况

文献计量分析方法降低了技术预见过程中德尔菲调查的主观性，较为客观地反映了研究成果的产出。利用文献计量分析开展的快速发展科学研究领域分析可以获得：①哪些研究领域是快速发展的领域；②这些研究领域呈现怎样的变化趋势；③在这些领域中，本区域的发展水平如何（全世界范围内或横向区域比较）等等。

2.2.2为遴选德尔菲调研专家提供依据

基于德尔菲法的技术预见活动中，首先选定一批权威专家，然后由权威专家推荐其他参与专家名单，这种“同行评议”虽然简便易行，操作性强，但极易产生主观选择带来的偏差，且青年专家很难脱颖而出。利用引文分析、专利分析、聚类分析及知识可视化等科学计量方法，可避免上述偏差的产生，利于组建高质、全面的专家队伍。

2.3科学计量和知识可视化在技术预见分析中的应用实践为提高技术预见质量，改善技术预见方法体系，克服专家预见的主观性，国外的一些专家和机构提出了将专利分析作为技术预见的重要工具，探讨科学计量分析在技术预见中的重要性。从论文、专利说明书、网页等文本中抽取相关词语生成结构化数据，进而通过分类、聚类、共现矩阵、聚类图等可视化的方式呈现分析结果，挖掘文本间的隐含关系并发现新研究趋势、辨认技术热点，为技术研发与自主创新、专利评价与评估、专利权保护、技术合作等的创新、管理决策活动提供科学依据。

日本第8、9次技术预见活动过程中，在前7次预见分析活动的基础上总结经验，将利用文献计量法提取研究领域作为开展技术预见分析的一个基础内容，并对这些研究领域进行内容分析，从而了解研究领域[14]。调查以ESI等文献数据库为论文样本库，从数据库中按照科学门类和研究前沿抽取每个年度一定比例的高引用论文，根据共引关系为高引用论文确定聚群关系。将一定量（大于2万篇）的高引用论文按照一定时间内引文变化情况确定热点前沿，包含有2个（含）以上热点前沿的研究领域定义为快速发展研究领域，同时包括的热点前沿越多，该领域快速发展的属性越高，并是核心的快速发展研究领域。最终确定快速发展研究领域和核心快速发展领域。这一科学计量学成果在技术预见活动中的应用实践，为优化技术预见模式提供了极有意义的参考。

3融合科学计量和知识可视化方法的技术预见模型构建不少发达国家在制定科技规划、确定创新领域过程中，已逐步从定性分析向定量、定性组合分析，从单纯依靠专家智慧向“专家智慧+定量数据+科学工具”的组合研究模式转变，其中对科学计量和知识可视化成果在技术预见中的应用逐步增加，提高了技术预见活动的客观性、方法的科学性。本文结合在技术预见过程中的目标要求和过程需要，将主、客观两类方法集成应用，尝试构建基于科学计量和知识可视化的技术预见分析方法模型，以期达到提高技术预见分析的质量，进而提高其对科技规划、技术创新活动的辅助作用。

3.1区域产业科技创新规划中的模型构建

图1提出了区域产业科技创新规划中的技术预见分析方法模型。首先以区域产业创新发展规划中的重大决策过程为起点，选择可能产生最大经济与社会效益的战略研究前沿，运用词频分析、引文分析等科学计量和可视化方法，得到每个快速发展领域的研究内容、相关关系与进展图谱，并通过对本区域与其他区域的发展水平、优劣势和态势变化的比较分析，结合专家咨询、市民愿景调查，确定优先发展领域、选择关键技术和通用技术提供区域产业规划及政策选择，政府将预见结果向产业界积极公布和推广，促使企业的技术创新活动的生态化发展。所示模型将专利分析、引文分析等科学计量和可视化方法与德尔菲法充分结合，强化工具对分析、预测技术发展趋势，识别新技术的客观描述，弥补完全德尔菲法技术预见的主观缺陷，更科学、高效地确定关键技术清单、调查专家人选，而德尔菲法也不是一个独立的环节，在科学计量分析阶段、区域产业发展现状研究、产业技术需求研究、产业发展SWOT分析过程中均包含着德尔菲法的应用。

3.2应用于企业技术创新决策的模型构建

企业技术创新，是企业吸收、掌握、应用、创造新的技术成果的过程。技术预见在企业技术创新过程中的应用，可以是一次性的活动，也可以是持续的过程，它是对基于技术预见的区域产业科技创新规划的深化和细化。图2以高新技术领域为对象提出企业技术创新中的技术预见分析方法模型。企业首先大量收集政府区域产业规划和相关政策、市场报告、商业评论、专家学者以了解产业、市场发展趋势，确定若干有利于加强企业技术核心圈的技术，通过科学论文、专利文献等的科学计量和可视化图谱展示，获得这些技术的研发态势、核心竞争对手和可合作者等信息。组织由外部专家和内部技术人员、市场人员、管理人员共同参与的专题讨论会，对企业当前技术力量、产业发展趋势、上下游产业状况、市场愿景、品牌及销售等情况进行充分讨论，根据企业的优势、劣势、机会和威胁，制定有实现可能的优先和核心R&D项目选择方案，提供合适的合作伙伴。 企业的技术预见以提高企业科技创新规划的科学性、前瞻性和有效性为目标，同时也是对近期、中期、长期商业策略实现的重要辅助。在技术预见活动中引入文献分析利于企业跟踪本企业核心技术圈的相关基础性科学研究进展和相关关键技术的研发态势，利于企业员工对企业发展战略的统一认识和技术、管理行为协调。endprint

4结语

科学技术的发展与区域经济和社会发展的联系日益紧密，区域高新技术产业的规划、关键技术选择、企业技术研发投入的选择将直接关系到区域经济的发展和企业未来新技术开发的成败。融合科技计量和可视化研究成果的技术预见模型，可为区域产业规划、企业科技投入和创新改革提供新的途径和方法。

参考文献

[1]Ben RMartin.Foresight in Science and Technology[J] Technology Analysis & Strategic Managent，1995，7（2）.

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[19]秦长江，侯汉清.知识图谱——信息管理与知识管理的新领域[J].大学图书馆学报，2009，（1）：30-37.

（本文责任编辑：马卓）endprint

4结语

科学技术的发展与区域经济和社会发展的联系日益紧密，区域高新技术产业的规划、关键技术选择、企业技术研发投入的选择将直接关系到区域经济的发展和企业未来新技术开发的成败。融合科技计量和可视化研究成果的技术预见模型，可为区域产业规划、企业科技投入和创新改革提供新的途径和方法。

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4结语

科学技术的发展与区域经济和社会发展的联系日益紧密，区域高新技术产业的规划、关键技术选择、企业技术研发投入的选择将直接关系到区域经济的发展和企业未来新技术开发的成败。融合科技计量和可视化研究成果的技术预见模型，可为区域产业规划、企业科技投入和创新改革提供新的途径和方法。

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