基于专利交叉影响法的NBI会聚趋势分析

苗 红，黄鲁成

(北京工业大学经济与管理学院，北京 100124)

众多学者围绕纳米、生物、信息技术以及认知科学间的会聚状态、会聚趋势展开大量研究［1-7］。但已有研究主要是专业技术学者对具体技术的开发或是就其所在具体技术领域内的研究状况进行的归纳总结，且多数文献是从两两技术会聚的角度(例如:纳米生物技术、生物信息技术等)定性地阐述研究进展、研发重点和热点及未来的发展方向。虽然极少数文献阐述了三个技术间的会聚成果，但也只是定性总结而已。栾春娟［8］运用专利计量与信息可视化技术对N-B会聚技术进行了测度与可视化分析，但该文献主要是研究N-B会聚技术的当前热点领域及热点主题，并未分析N-B会聚趋势，更没有进一步分析纳米、生物、信息(NBI)各技术间的会聚趋势。目前尚未发现应用定量化的方法全面分析NBI各技术间会聚状态及趋势的研究成果。而NBI任意两个或三个技术间以及它们内部各个子技术间都可以发生会聚，形成复杂的会聚关系网络，且它们之间的会聚深度及会聚广度都会随时间发生变化。如果选用恰当的数据源并应用定量的方法来准确地分析上述现象，将会发现技术间会聚深度、会聚广度不断加强的关键技术及其变化规律，从而为管理层制定会聚技术发展战略及确定优先发展领域提供依据。

1 会聚趋势

本文所定义的会聚趋势是指纳米技术、生物技术、信息技术间会聚程度的发展变化，它既包括会聚深度的变化也包括会聚广度的变化。本文用交叉影响值的大小表示已经发生会聚的两个技术间的会聚深度，交叉影响值越大表示会聚深度越大，反之会聚深度越小;用与同一个技术产生会聚的其他技术的数目多少表示会聚广度，与之发生会聚的技术数目越多说明该技术的会聚广度越大，反之会聚广度越小。

技术间的会聚将会突破原有技术的发展瓶颈实现技术的跨越式发展，并能产生新的未知技术。分析会聚技术间的会聚深度的变化，可以得出会聚深度不断加深的技术对以及会聚深度较稳定的技术对，便于不同企业的管理者根据自身企业发展需求合理分配资源，选择会聚技术优先研发领域。

一个特定技术如果其会聚广度越大，也就是说与之发生会聚的技术越多，那么该技术的发展进步将会极大地促进多个技术的发展。研究会聚技术各子技术间的会聚广度变化，可以分析各技术间会聚关系网络的变化，得出会聚广度不断变大及会聚广度较稳定的关键技术，从而为实力不同的企业制定会聚技术发展战略提供策略支持，为政府进行合理的研发投入，正确的政策支持提供依据。

2 NBI会聚趋势的研究方法及思路

2.1 基于专利的交叉影响分析法

交叉影响法的概念最早是Gordon和Helmer在为Kaiser铝业公司设计“未来游戏”时提出的［9］。后来该方法被扩展到许多预测领域，然而该方法在预测未来事件的发生概率和条件概率时存在模糊性和不一致性。为此一些改进了的交叉影响法被提出，如将层次分析法与交叉影响法结合来预测概率［10］;将模糊数学引入交叉影响分析法［11］;在预测过程中考虑时间因素［12］。尽管有大量学者做了关于评估概率的研究，但这些研究结果要么难以保证估计概率的一致性，要么难以保证结果的客观性。

为此，Changwoo等［13］提出了基于专利的交叉影响法，该方法将技术A对技术B的影响Impact(A，B)定义为一个条件概率P(B/A)，其影响值为技术A和技术B所共同包含的专利数与技术A所包含的专利数的比值，即:

同理可定义技术B对技术A的影响Impact(B，A)。当P(A/B)与P(B/A)较大时认为技术A、B间的影响为双向的;当P(A/B)较大而P(B/A)较小时，认为技术A、B间的影响是单向的;当P(A/B)与P(B/A)都较小时，认为它们之间无影响。

图1 两技术间交叉影响类型

2.2 研究思路及步骤

依据上述方法可推断在会聚技术领域内当两技术间的交叉影响值达到一定数值时，该技术对间开始发生会聚，且交叉影响值越大则其会聚程度必定越大，因此交叉影响值的大小可以代表会聚程度的强弱。本文应用基于专利的交叉影响法分析NBI会聚趋势的研究思路及步骤如下:

(1)由于专利数据代表一种与技术发展相关的有价值的信息资源［14］，并且在技术发展的不同阶段专利数量会有很大变化，因此专利数量的多少在很大程度上反映了该专利所代表技术的研发活动强弱。本文通过分析近年来生物技术、纳米技术、信息技术各子技术领域所包含的专利数量以确定NBI各热点子技术领域，进而通过分析NBI各热点子技术领域间的会聚趋势来确定NBI会聚趋势。

(2)应用公式(1)计算NBI领域间任意两热点子技术间的交叉影响值。

(3)分析各技术对的影响关系并选择出已经发生会聚的技术对。首先，根据上一步得出的数据绘制所有技术对的影响关系分布图并分析其交叉影响关系。其次，设定会聚度阈值，选出发生会聚的技术对。规定当技术间的影响值大于该阈值时技术对间发生会聚现象。该阈值的选择可应用标杆比较法，通过分析当前已发生会聚的技术间的交叉影响值来设定会聚度阈值。

(4)分析选定技术对的会聚深度变化趋势。通过计算选定技术对间的历年交叉影响值，得出其会聚深度变化趋势从而找出会聚深度不断加强的技术对。

(5)分析选定技术间的会聚广度变化趋势。首先，计算会聚深度不断加强的技术对所包含技术中任意两技术的历年交叉影响值。其次，根据交叉影响值得出上述技术间形成的历年的会聚关系网络。最后，分析会聚关系网络的动态变化从而找出会聚广度不断增加的关键技术及其变化规律。

明确哪些技术间的会聚深度不断加深，哪些技术间的会聚广度不断加强，将有利于会聚技术发展策略的制定以及资源的合理分配。

3 数据来源及检索策略

3.1 数据来源

专利作为技术研发最重要的成果形式，它代表了技术创新过程中的一项主要产出，被认为是挖掘新兴技术信息及内在联系的最好的数据来源［15］。此外专利具有多种分类方法，首先，专利是根据其声称进行分类的，一个声称对应一个分类，而一个专利会有多个声称因此一个专利会有多个分类。其次，专利还根据技术领域进行分类，每个专利可以代表一个技术。因此选择专利这一数据源进行分析可以较好地反映出技术间的会聚趋势。

目前国际上众多专利数据库中的知名数据库主要有美国专利数据库(USPTO)、世界知识产权组织专利数据库(WIPO)、欧洲专利数据库(esp@cenet数据库)、日本专利数据库(JPO)等。虽然这些专利数据库各有优点，但它们仅限于收录在自己国家申请的专利。而德温特创新索引数据库(Derwent Innovations Index)，简称德温特数据库(DII)，收录了全球40多个国家与地区的专利机构的专利信息，其中包括一千多万条的基本专利和两千多万条的专利情报，被情报界誉为世界上搜集专利文献数量最多，覆盖面最广，报道速度最快，检索体系最完整，规模也最为庞大的专利文献检索系统［16］。同时 DII引入了机构代码，避免了由于大公司不同的公司名称带来的漏检，数据库所有记录均经过专业人员高质量的标引，提高了查全率和查准率从而增加了分析的精度［17］。因此本文拟通过DII检索纳米技术、生物技术以及信息技术的专利数据。

3.2 检索策略

本文根据国际专利分类(IPC)号对纳米技术、生物技术以及信息技术进行检索，检索时间为:2012年5月8日，检索表达式为:在“专利分类号”一栏分别输入所研究技术的IPC号，在申请时间一栏输入所需研究的时间段(如检索C12M在2000—2011年所包含的专利数时，检索表达式为:在“专利分类号”一栏分别输入“C12M”，在申请时间一栏输入“2000—2011”;检索C12M，C12N共同包含的专利在2000—2011的数目时，检索表达式为:在“专利分类号”一栏分别输入“C12M*AND C12N*”，在申请时间一栏输入“2000—2011”)。其中生物技术和信息技术包含的IPC号采用经济合作与发展组织(OECD)2008年的专利划分标准;由于OECD纳米技术所使用的专利分类号采用欧洲专利分类号YO1N，为保证检索方式的一致性，本文纳米技术领域包含的IPC号采用杨莺歌所提出的纳米专利分类［18］。

4 NBI会聚趋势分析

本研究通过确定NBI的热点子技术领域、计算各热点子技术领域间的交叉影响值并分析它们间的交叉影响关系、选择出发生会聚的技术对、分析已发生会聚的技术对的会聚深度变化趋势、分析交叉领域内会聚深度不断加深的技术对所包含技术间的会聚广度的变化趋势等步骤分析NBI的会聚趋势。

4.1 NBI各热点子技术领域的确定

在德温特数据库中，检索申请时间段为2000—2011年间各个子技术所包含的专利数量。最后分别选出专利数量排名前十位的子技术作为生物技术、纳米技术、信息技术的热点子技术领域。

4.2 各热点技术领域间的交叉影响关系

检索任意两技术所共同包含的专利数目，并应用公式(1)计算任意两技术间的交叉影响值，进而得出其交叉影响关系。

4.3 选择产生会聚的技术对

依据栾春娟对纳米-生物会聚技术的测度与可视化分析确定了当前研究的16个热点技术领域［8］。我们依据德温特手工代码分析这16个热点子技术领域所涉及的IPC专利分类号及其专利数目，其中专利分类号为C12Q-001/68、G01N-033/53的专利数目在上述十六个热点领域中任意一个领域中都位居前两位。依据公式(1)计算Impact(C12Q-001/68，G01N-033/53)及 Impact(G01N-033/53， C12Q-001/68 )， 其 数 值 为(0.23141272255，0.41262961978)。纳米 - 生物会聚技术属于会聚技术领域中会聚程度较好的一个子技术领域，以该领域内发生会聚的技术间的影响值作为会聚度阈值具有代表性。因此本文将0.2作为会聚度阈值。按此方法确定阈值并选择技术对既可以保证交叉影响值大于此值的技术间的确发生了会聚又不至于过多地漏分析已发生会聚的技术对。

分析交叉影响关系图，选出单向交叉影响值或双向交叉影响值大于会聚度阈值的技术对，即这些技术对间发生了会聚。

4.4 技术间的会聚深度变化趋势

分析已发生会聚的技术对的会聚深度随时间的变化，以发现各技术领域内以及各交叉领域内会聚深度不断加深的技术对。

检索上述已经发生会聚的技术对历年所包含的专利数目，计算历年交叉影响值，据交叉影响值分析其会聚深度，最后得出其会聚深度变化趋势。

大多数技术对间的会聚深度呈现出先加强后减弱或者一直减弱的趋势;少数技术对呈现出一直加强的趋势;个别技术对呈现出比较平稳的趋势或是不规律的变化。

其中在各技术内部会聚深度不断加强的技术对较少。在生物技术内部，会聚深度不断加强的技术对有:(C12Q，C12M)(C12N，C12M);在纳米技术内部，会聚深度不断加强的技术对有:(C07，A61)、(C08，C09);在信息技术内部，会聚深度不断加强的技术对有(H04L，H04Q)。

在NBI交叉领域间会聚深度不断加强的技术对较多，纳米 -生物技术有:(C12N，A61)、(C12N，C07)、(C12M，G01);纳米-信息技术有:(G01，G06)、(H04N，G11)、(H04N，G02)、(G03，H04N)、(B41J，G03);生物-信息技术有:(G06，C12N)、(C12Q，G06)。其中纳米-生物技术间的会聚深度是最强的。

技术间的会聚将会突破原有技术的发展瓶颈实现技术的跨越式发展，并能产生新的未知技术。因此实力强大的企业应将研发重点转移到上述会聚深度不断加深的技术对上，以强化资源的合理配置，提高资源的利用率，开发新的技术。此外，由于上述会聚技术对中两技术间具有较强的影响，对上述技术对中某一技术占有优势的企业应凭借其有利条件加强与其会聚的技术的研发，例如企业在技术C12N上具有很强的优势，那么该企业应加强对技术C12M、A61、C07、G06的研发。

4.5 技术间的会聚广度变化趋势

分析各技术交叉领域内会聚深度不断加强的技术对所包含的所有技术间的会聚关系，以发现会聚网络较稳定以及会聚广度不断增大的技术。

检索 C12N，A61，C07，C12M，G01，G06，H04N，G11，G02，G03，B41J，C12Q间任意两技术历年所共同包含的专利数并计算其交叉影响值。据交叉影响值分析上述技术间的会聚关系，得出其历年会聚关系网络。

分析会聚关系网络可以得出:①C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01之间在2000—2011年间形成的会聚关系网络较为稳定;②G11、G02是上述会聚关系网络中新出现的技术;③会聚广度不断增大的技术有 C12N、C12Q、G01、G06、H04N，同时这些技术也是会聚广度较大的技术。

由于技术C12N、C12Q、G01、G06、H04N之间以及与其他技术间都可以产生会聚，可极大地促进与其会聚的技术的发展，并且会聚广度在不断扩展，实力强大的企业为继续保持自身的技术优势，应亟需加强上述技术的研发增强技术竞争力。政府应将上述技术间的会聚作为重点攻关项目组织研究，引进专业技术人才，加大资金扶持力度，组织科研机构进行技术攻关，尽早取得技术突破;由于技术 C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01之间的会聚关系网络较为稳定，技术实力较弱的企业可以加强对这些技术的研发投入以规避技术投资风险。政府应给予政策资金支持，加大科研经费和人才资源投入，支持上述技术的优先研发。

5 对策与建议

针对上述会聚深度不断加深的技术、会聚广度相对稳定及不断扩大的技术以及会聚关系网络中新出现的技术进行专利的国家分布分析、被引频次分析以及专利权人类型分析［19］。分析结果发现我国当前会聚技术的发展存在以下不足:①会聚关系网络中会聚关系较为稳定的技术 C12N、C12Q、C07、C12M、A61和G01等领域的关键核心技术的研发不足;②会聚关系网络中新出现的技术G02、G11以及会聚广度不断增大的技术G06、H04N的研发基础较薄弱;③会聚技术领域的关键技术产业化基础较为薄弱。

针对这些不足，本文提出以下建议:①加强C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01领域内核心技术的研发基于对上述专利数量的国家分布分析以及被引频次分析，我国目前在C12N、C12Q、C07、C12M、A61、G01技术领域专利数量较占优势，但其被引频次却很小。这一方面说明我国在这些技术领域具有较强的研发机构，高质量的研发人员，具有良好的研发基础，另一方面说明我国对于核心技术的研发不够，当前的研发主要集中在对国际先进技术的跟进或仿造改进，对外技术依存度高。为加强核心技术的研发，各企业、高等院校应在保持当前研发优势的基础上，充分利用自身的理论和实验基础，进一步在会聚关系网络中挖掘当前技术研发的空白点并进行突破，从而拥有具有国际竞争力的核心技术。此外，由于纳米、生物、信息、认知各科学技术领域间可不断会聚并产生新技术，政府应鼓励研发人员多进行跨学科、跨技术的研讨，并加强公共技术平台的建设，创造集智攻关的环境，以取得技术突破。②加强G06、H04N、G11、G02等会聚关系网络中的前沿技术的研发会聚技术的发展将会给人类社会的发展带来前所未有的变革，把握住会聚技术领域内前沿技术的研发才能真正把握住新技术发展动脉，才能抢占21世纪科技发展的制高点。而分析发现在会聚广度不断扩大的G06、H04N技术领域以及在会聚关系网络中新出现的技术G11、G02领域内我国在2011年中的专利数量为0，这在某种程度上说明我国当前对会聚技术领域内前沿技术的研发投入不够，研发能力不强。一方面政府要做出政策引导支持，并加大投入科研经费、引进专业技术人员，组成重点技术研发团队进行技术攻关;另一方面有实力的企业要凭借自身已有的技术优势扩展对相关会聚技术领域的研发。其中深圳华大基因科技公司和芮屈生物技术公司在技术C12N、C12Q领域具有较强的研发实力，那么该企业可加强对与其会聚的技术G06及两技术交叉领域的研发，在此基础上进一步加强对技术H04N的研发，从而把握住前沿技术并更好地提升自身的技术竞争力。此外在技术B41J及G03领域具有研发优势的企业也可加强对技术H04N的研发，并依据技术H04N与技术G11、G02的会聚关系，获得其技术交叉领域及技术G11、G02领域的优势。③促进会聚技术产业化。目前会聚技术领域内核心技术的专利权人主要为高等院校及科研院所，企业作为专利技术产业化的主体只拥有数量极少的专利，这严重阻碍了会聚技术的产业化发展。因此政府首先应制定有效的政策，提供充足的科技资源及技术支持以鼓励企业在会聚技术关键领域进行自主创新;其次引导企业加强同科研院所和高等院校的联系和合作，切实增强其自主创新能力。目前拥有会聚技术核心领域专利的机构主要为浙江大学、复旦大学、中国农业大学、石化研究院等国内知名高校及科研院所，具有坚实的理论基础，借助其理论基础并发挥企业有利于技术产业化及关联应用的优势，可加快会聚技术的产业化进程。

6 总结与展望

本文以会聚技术中的纳米技术、生物技术、信息技术为研究对象，应用基于专利的交叉影响法研究各技术间的会聚趋势，分析得出了会聚深度不断加强的技术对以及会聚广度不断增大的技术，并为技术实力不同的企业各自选择会聚技术的优先发展领域提出了对策建议，同时也为政府制定促进会聚技术发展策略提供支持。本研究应用定量的方法全面分析NBI间的会聚趋势弥补了已有研究只是定性总结阐述两两技术间的会聚成果的不足。

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