我国足球鞋发明专利的专利引文网络拓扑属性研究

明 宇，司虎克



我国足球鞋发明专利的专利引文网络拓扑属性研究

明 宇1，司虎克2

通过Orbit.com网站对2004—2013年中华人民共和国国家知识产权局授权的足球鞋发明专利的专利引文进行检索，运用社会网络分析原理对专利引文的网络拓扑属性进行分析。研究认为，我国足球鞋发明专利前期积累匮乏，现阶段足球鞋发明专利的技术含量较低；技术扩散及融合、技术转移、技术影响力与被影响力反映了专利引文网络中的核心技术、交叉研究的热点技术、技术节点在网络中的整体影响程度；独立的技术集群、局部聚类、奇异值分解法体现了网络中技术会聚以及技术多元化分析，反映了前期足球鞋发明专利的技术板块、不同技术交叉应用、技术传播速度状况。

足球鞋；发明专利；专利引文；网络；国际专利分类号

2008年北京奥运会组织委员会市场开发部副部长、前中国体育用品联合会副主席兼秘书长许增武认为，中国运动品牌生产企业与国外企业的差距，主要输在科技含量和品牌影响力上。我国在足球鞋领域的技术创新能力还不强，必须尽最大努力去学习、模仿、消化吸收外资先进技术，不断提高技术水平，才能避免在激烈市场竞争中被淘汰的命运。自2008年Sternitzke等指出，“社会网络学(SNA)引入专利分析领域伊始，其应用前景必然广阔，结合社会网络学的专利分析已成为国内、外专利情报研究的一个热点，并取得了不小的进展[12]”。“专利引文网络是专利引用网络研究的主体，可以用于研究不同学科主题之间的跨学科引用网络或学科内部的引用网络，包括随着时间发展的演进网络或知识流网络[1]。”

本研究以2004-2013年在中华人民共和国国家知识产权局授权的足球鞋发明专利的专利引文为研究对象，运用社会网络学理论，从技术层面对我国授权足球鞋发明专利的技术扩散及融合，独立的技术集群和局部聚类、知识传播速度、技术影响力与被影响力等方面进行探究。

1 数据来源

本研究获取数据的步骤：1)通过中华人民共和国国家知识产权局官方网站，进入中国专利公布公告，按以下程序进行检索获取足球鞋授权发明专利15项：专利类型只留发明授权(其他勾除)——排序方式选择公布公告日——日期选择2004,01,01～2013,12,31——分类号中选择足球鞋的国际专利分类号(A43B5/02)。对这15项专利内容进行甄别，以确定与足球鞋专利研究相关的项目。2)进入Orbit.com网站——点击检索——在检索式中选择引证检索并依次输入15项专利授权的专利号，筛选栏中选择有效，最终获取15项授权专利的212项有效专利引文作为本研究样本。

2 我国足球鞋发明专利引文现状

专利引文分析，即利用各种数学与统计学的方法及比较、归纳、抽象、概括等，对专利文献引用应用参考文献的现象进行分析研究，揭示其数量特征和内在规律，并据此进行技术发展趋势的评价及预测[7]。由于发明专利是技术创新的主要专利类型，所以，专利引文分析的研究重点应放在发明专利上[10]。2004-2013年，我国企业(个人)在中华人民共和国国家知识产权局获得2项足球鞋发明专项授权，占整个授权的13.33%。通过词频分析，授权足球鞋发明专利的212项专利引文由13个国家(地区)的专利权人所拥有，其中，美国企业、组织和个人的引文项数占总项数的66.04%，排在前10位的国家(地区)引文项数和占总项数的96.71%(表1)。在专利引文的专利权人中没有中国企业、组织及个人。专利是技术创新的产物，专利申请和授权的多少表明一个国家技术创新能力的强弱[10]。从国家(地区)层面来看，我国足球鞋发明专利的研发能力还很薄弱。从技术创新的连续性和继承性的特点来看，我国足球鞋发明专利研发处于技术引进阶段，其引进路径主要是以美国为主的发达国家。

表 1 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利引文的专利权人所属国(前10名)一览表Table 1 The Country of the Patent Citation Right of the Football Shoes Invention Patent in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013 (Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

从专利权人来分析，专利引文最多的前5位专利权人是世界知名的体育用品生产企业。Timberland是全球知名的户外运动休闲品牌；PABLOSKY则是西班牙最大的童鞋生产企业(表2)。“如果一个公司的专利被其他许多公司引用，该公司必然处在这一行业的中心位置，如果没有哪个公司明显地处于中心位置，那么就说明该项技术不被任何公司所控制[8]。”企业是技术创新的主体，前期专利引用越多，说明足球鞋发明专利研发中的技术积淀越厚，其前期专利可以作为技术创新中创新技术、创新产品、创新工艺的核心内容和基础。国外知名企业在开发足球鞋的过程中，除了宣传还注重依靠产品本身的科技性和功能性来引导消费，我国企业在注重宣传的同时对产品中的科技含量重视不够。李宁、安踏等国内体育品牌可谓家喻户晓，并具有一定的世界知名度，但由于技术创新能力有限，产品在技术含量上与NIKE、adidas等国际知名品牌存在一定的差距。

表 2 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利专利引文的专利权人(前7名)一览表Table 2 The Patent Citation Owner of the Football Shoes Invention Patent in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013 (Top 7)

注：因被引专利2次的专利权人7个，限于篇幅原因本研究只列出3次以上的专利权人。数据来源：Orbit.com网站。

3 引用专利技术的网络拓扑属性研究

运用Ucinet 6.0统计软件，针对2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文进行IPC网络拓扑属性研究，可以从技术层面了解现阶段我国足球鞋发明专利研发领域的技术扩散及融合程度、独立技术集群及局部聚类倾向、知识传播速度、技术的影响及被影响程度等情况。

3.1 引用专利的技术扩散及融合程度

点A的度数中心度就是，与点A直接相连的其他点的个数[4]。通过点的入度中心度和出度中心度，可以反映引用专利中IPC的技术扩散及融合程度。

3.1.1 引用专利的技术扩散程度

入度中心度(Indegree centrality)是其他节点承认对某一节点有关系的数量总和[5]。“创新是指新技术、新发明在生产中的首次应用，或是引进一种生产要素或生产条件的新组合，或是在生产体系中建立一种新的生产函数或供应函数[3]。”本研究的212项专利引文涉及国际专利分类标准中除固定建筑外其他7个部的732项IPC，引用频次3 641次。一项技术的入度中心度越高，说明该技术与其他不同技术形成的技术组合越多，在群体中扩散程度越高。2004-2013年在中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络中，入度中心度最高的IPC主要集中在橡胶制鞋；鞋底的材料、形状结构、拼合设计、弹性设计、内底设计；鞋帮设计及鞋的成型技术5个技术领域(表3)。足球鞋发明专利的研发是由技术创新能力和市场需求两个因素决定的，专利引文网络的技术扩散程度反映了该技术的成熟度，同时，隐射出市场对该技术的需求程度，入度中心度高的IPC是专利引文网络中的核心技术。同期，我国企业(个人)被授权足球鞋专利仅涉及材料、鞋底与鞋面一体成型技术，为提高射门效果及保护脚在足球鞋材料及结构方面的设计。为提升我国足球鞋品牌与世界知名品牌的竞争力，须通过引进与自主开发，建立高绩效团队及技术联盟等措施加快足球鞋核心技术的研究与开发。

表 3 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的技术扩散程度(前10名)一览表Table3 Technical Diffusion of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013(Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

3.1.2 引用专利的技术融合程度

出度中心度(Outdegree centrality)是一个节点承认对外关系数量的总和[5]。成员的出度中心度越高，说明其在群体中的活跃度和外向性也越高。足球鞋发明专利依场地、适用人群、生产工艺流程及方法、生产的器械设备等不同，在专利研发中寻求的技术支持也不尽相同。专利引文网络中出度中心度越高的技术，寻求的外部技术支持就越多，在足球鞋技术创新领域的空间越大。2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络中，出度中心度最高的IPC主要集中在足球鞋的鞋底材料、结构形状、防滑及耐磨；鞋帮及其他单个鞋部件设计；鞋钉设计等5个领域(表4)。为适应市场多样化需求及消费者对足球鞋品质越来越高的要求，足球鞋专利研发在材料、相关组成部件及结构等主要研究领域寻求与其他技术融合的需求较多。2004-2013年，我国企业(个人)被授权的2项足球鞋发明专利仅涉及足球鞋的材料成型技术(B29D31/502、B29D31/50、B29C45/00、B29C45/14)，研究频次均为1次。我国在企业资源和技术创新中寻求其他技术支持的能力不足，难以实现足球鞋专利研发中的技术突破。技术引进和企业原有技术融合，是实现我国足球鞋生产工艺改进和产品功能创新的有效途径。

表 4 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的技术融合程度(前10名)一览表Table 4 Technology Integration of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013(Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

3.2 引用专利的独立技术集群和局部聚类倾向

当网络中某些行动者之间的关系特别紧密，以至于结合成一个次级团体时，这样的团体在社会网络分析中被称为凝聚子群(Component size)[9]。专利研发目标的不同，形成了足球鞋发明专利中被引专利IPC的不同技术集群。通过集群分析可以了解被引专利中不同的技术组合。

3.2.1 专利引文网络的独立技术集群

“多数社会网络都会表现出群落或派系的特点。派系即网络的节点组中有密集的关联边，而组与组之间的连接程度很低，仅有很少的边相连[6]”。异质性知识的融入是技术创新可持续发展的动力。对足球鞋发明专利专利引文的IPC网络结构的组件规模分析可以看出，足球鞋鞋底、鞋钉、鞋帮等较为成熟的技术形成了联系紧密的技术集群。这个技术集群规模上的绝对优势，在引用专利的技术网络结构中占主导地位。与此同时，部分化学、电学的19项IPC游离于引用专利技术主要技术集群的网络结构之外，形成了4个小的独立技术集群(表5)。随着足球鞋技术创新的快速发展和深入，新、旧技术范式更替加快是足球鞋技术创新的必然趋势。新技术在足球鞋技术创新的融入不可能一蹴而就，其发展要经历从无到有，从外围到核心的发展过程。通过对引用专利的反馈查询，这19项技术在足球鞋专利研发领域应用还不广泛，第2、3、4、5独立技术集群IPC数量少，引用频次上均为1次，但这些技术为足球鞋专利研发中的橡胶制鞋、鞋跟、鞋帮及鞋的保健卫生等领域提供了新技术。技术创新的新颖性、先进性促成了不同技术板块在足球鞋发明专利研发中的不断生成壮大，一旦这些板块技术成熟则可能对足球鞋技术创新产生深远的影响。2004-2013年，我国企业(个人)仅被授权2项足球鞋发明专利，IPC应用的数量和频次较低，难以形成独具特色的技术创新集群。现阶段我国足球鞋发明专利是以模仿为主的技术创新模式，通过这种持续性技术创新赶超世界发达国家足球鞋技术创新水平的可能性越来越小。只有运用突破性技术创新，抛弃原有持续性技术创新的发展轨道，另辟蹊径，从新的角度、轨道对原有持续性技术进行替代，才能实现足球鞋技术创新的技术跨越。

表 5 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的独立技术集群一览表Table 5 Independent Technology Cluster of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013

注：由于第一独立集群IPC数量较多，限于篇幅原因在表中未显现。数据来源：Orbit.com网站。

3.2.2 专利形成局部聚类的倾向

“Concor 法是以相关为基础发展出来的方法[2]。”利用Concor法对被引专利网络IPC进行相似性分析，确定网络中IPC之间的关系，确定专利形成局部聚类的倾向。从引用专利IPC形成的局部聚类分析可以看出，鞋类特征及部件、鞋类的紧固物或附件、制鞋器具、足球鞋的成型技术及插入件等主要集中在1～5集群；第6集群主要体现了鞋的减震保护功能；7～8集群主要是材料、涂层及测试等领域研究(表6)。足球鞋发明专利研发目标的多样性形成了专利引文网络结构中不同技术融合的不均衡性。从技术创新的范围而言，运用不同技术的数量越多，说明该领域研究的面越广；从技术创新的深度而言，技术间的异质性越大，其技术创新程度就越高。现阶段我国足球鞋发明专利尚未完成“量”的积累，足球鞋发明专利的研发广度和深度均不够，通过专利引文网络不同技术的局部类聚分析，可以为我国在足球鞋专利研发中寻求新的创新点。

表 6 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的局部聚类一览表Table 6 Local Clustering of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013

数据来源：Orbit.com网站。

3.3 知识传播速度

奇异值分解法(SVD)是一种不同于常规的因子分析和主成分分析的方法[4]。通过SVD分析二维图可以直观的看出不同IPC专利引文网络中的分布状况。平均路径长度和直径衡量的是网络的传输性能与效率。因此，在SVD分析二维图中，知识传播速度取决于IPC聚类的多少及IPC之间的距离两个方面。从第1维度(横轴)可以看出，我国专利引文中IPC应用范围还是相对集中的，基本上处于正数区域内；从第2维度(纵轴)则可以发现，我国专利引文中IPC形成了明显的集群，各集群内部联系紧密，IPC之间的知识传播速度较快，反之，纵向距离越长知识传播速度越慢(图1)。需要指出的是，图1中间最右侧的橡胶制鞋(A43B1/10)、鞋底的结构形状(A43B13/14)、鞋帮设计(A43B23/02)在第2维度上的“桥梁”作用，是构成专利引文网络中知识传播的重要路径。技术扩散动力系统中技术扩散的时空交互作用越多，现有技术信息、人员、物质等的流动越多，对现有技术的开发利用程度越高，技术生命周期越长。

我国运动鞋发明专利技术应用范围有限、专利研发组织结构尚不完善，对现有内部技术的开发利用效率不高，获取外部知识的渠道不畅。在技术新、旧范式更替不断加快的形势下，专利研发中知识传播速度慢的问题制约了我国足球鞋专利研发效率。

3.4 技术转移程度

中介中心度是对一个节点在多大程度上位于网络中其他点对的“中间”的测度，是某一节点出现在网络中任意2个节点最短路径上的能力，它也可以被看作是网络弹性(部分顶点被删除下的弹性)的一种度量[6]。2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络中，中介中心度最高的IPC主要集中在鞋底的结构特征、多层不同材料的鞋底、弹性鞋底、弹性鞋跟设计；鞋钉设计；橡胶制鞋；足球鞋；鞋帮及可折叠或可变换的鞋6个方面(表7)。足球鞋专利研发涉及运动生物力学、运动物理学、材料学等多学科的交叉应用，知识异质性越高就越难融合，其技术转移难度越大。中介中心度较高的IPC是专利引文网络中不同技术转移的“桥梁”，缺乏这些“桥梁”不仅会影响到单一技术转移，甚至会影响到不同技术板块之间的技术转移。2004-2013年我国企业(个人)被授权的2项足球鞋发明专利中5项IPC以强连接形式存在，应用的数量和频次较低，其研究范围窄，技术转移十分有限。技术转移程度高的IPC反映出不同技术交叉应用的热点，其应用范围、频次分析有助于我国避免出现足球鞋技术创新中技术应用同质性过高的问题。

表 7 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的技术转移程度(前10)一览表Table 7 Technology Transfer of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013 (Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

3.5 技术影响力与被影响力

亲近中心性是以距离为概念来计算一个节点的中心程度，与别人越近者中心性越高，与别人相距远者中心性低[5]。考察一个IPC传播信息时不靠其他IPC的程度，当IPC越是离其他IPC接近，则在传播信息的过程中越是不依赖其他IPC。

入临近中心度(inCloseness centrality)反映了专利引文网络中的技术影响力。从专利引文的IPC分析可以发现，引文网络结构中亲近中心性高的技术主要集中在橡胶制鞋；鞋底的结构特征、多层不同材料、弹性鞋底、弹性鞋跟、拼合鞋底；鞋帮；可调整长度或大小的鞋；用成型技术生产其零件；带支撑脚部位的鞋(表8)。亲近中心性高的技术在专利引文网络中的重要地位，是现阶段我国足球鞋专利研发所依赖的技术基础领域。这些技术是专利引文网络的“源”点，其他技术是专利引文网络的“汇”点。“源”点反映了专利引文的主导技术，是其他“汇”点在足球鞋发明专利的专利引文中技术扩散的主要动力来源。2004-2013年我国企业(个人)在中华人民共和国国家知识产权局授权2项足球鞋发明专利，在专利引文网络结构中的IPC项仅占0.68%，我国足球鞋发明专利研发中缺乏基础领域及核心技术的支撑，其持续性技术创新只能是简单的模仿，在突破性技术创新中则难以找到新的技术窗口。同时，基础研究不足形成的技术应用面窄、转型慢等问题降低了我国足球鞋技术创新抗御市场风险的能力。

出临近中心度(Outcloseness centrality)反映了专利引文网络中的技术被影响力。在足球鞋专利主导技术清晰化后，其他技术对核心技术反哺功能使得核心技术在该领域的研发往更深层次发展。足球鞋专利引文网络结构中出临近中心度最大的IPC是足球鞋；橡胶制鞋；鞋底的结构特征、鞋底材料、防滑、多层不同材料；鞋帮；足球鞋或类似鞋用的平头钉；鞋的多层的部件设计(表9)。任何专利发明都是对于该领域技术的改良发展，IPC的技术被影响力与IPC的影响力密切相关，但是又不完全等同于技术影响力，一项技术的技术被影响力反映了该技术的技术创新程度。通过足球鞋发明专利引文网络中IPC技术被影响力分析，可以了解前期足球鞋发明专利研发行为的结果，进而可以了解同期和未来足球鞋发明专利在技术领域的发展趋势。我国足球鞋发明专利研发范围和深度都十分有限，不能对现有技术施加有效的改良效应，单纯模仿的技术创新模式难以在技术创新中实现重大突破。

表 8 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的技术影响力(前10)一览表Table 8 Technical Influence of the Football Shoes Invention Patent Citation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013 (Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

表 9 2004-2013年中华人民共和国国家知识产权局授权足球鞋发明专利的专利引文网络的技术被影响力(前10)一览表Table 9 Technology be Influenced of the Football Shoes Invention PatentCitation Network in the SIPO of P.R.C between the 2004-2013(Top 10)

数据来源：Orbit.com网站。

4 我国足球鞋发明专利突破性技术预警和技术预测

突破性技术创新常导致习惯于持续性技术创新模式思维的企业家陷入困境，而技术落后的企业却可能因此获得与技术相对领先的企业在同一起跑线上竞争甚至超越它们的机会[11]。现阶段我国足球鞋发明专利的专利引文网络分析为我国足球鞋发明专利研发提供了前期积累。

4.1 我国足球鞋发明专利突破性技术预警

我国在足球鞋发明专利的研发能力还不高，通过突破性技术可以促成我国在足球鞋技术创新占领新的制高点。现代技术的飞速发展，足球鞋专利研发中的突破性技术不再禁锢于重大技术领域和方向的开拓，而是越来越多的涉及到足球鞋研发技术领域的不断细化和不同技术领域的交叉融合。一方面，人类所占资源的有限性难以满足技术创新领域的广泛性，必然会留下许多需要进一步创新的空白点；另一方面，不同技术融合的领域越来越宽泛。在这种情况下，足球鞋突破性技术创新朝着越来越多、越来越频繁的方向发展。

4.2 我国足球鞋发明专利的技术预测

技术预测是指在具体的框架范围内分析技术发展的条件和潜力，它是对技术的现状和发展进行持续的观察研究，从而初步确定技术的未来应用领域和前景，评估其潜能[13]。从单个节点(IPC)在专利引文网络中的度数中心度、亲近中心度等网络指标反映了单个IPC在引网络文中的地位和作用；在技术交叉应用方面技术集群、局部聚类、奇异值分解法为前期研究中不同技术的融合状况及知识传播速度进行分析。

5 结论

我国足球鞋发明专利研发的前期积累匮乏，现阶段专利研发的技术应用面窄、缺乏深度，足球鞋技术创新能力还相当薄弱。足球鞋发明专利的引文网络以鞋的基本属性为核心，专利引文涉及领域研究广泛，足球鞋发明专利前期研究的重点在于鞋底、鞋帮、支撑脚部位的设计、足球鞋成型技术等方面，其工艺涵盖了不同材料在足球鞋专利研发中的应用状况，对于其他相关学科与足球鞋专利研发的交融也有了较为深刻的研究。在网络结构分析中对足球鞋技术会聚、技术融合以及技术多元化分析反映出，我国足球鞋技术创新能力不足，创新模式如果始终定位于传统的持续性创新，难以实现技术上的重大突破。专利引文网络拓扑属性研究在体现技术创新连续性和继承性的基础上，对专利引文信息与技术行为、技术特征之间的多种对应关系的探讨，为我国足球鞋发明专利今后实施突破性技术预警和技术预测提供信息。

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The Study of Citation Network Topological Properties of China's Football Shoes Invention Patent

MING Yu1,SI Hu-ke2

Through the Orbit.com to retrieval the football shoes invention patent citation of the application for the People's Republic of China intellectual property office from 2004 to 2013 years,using the principle of the social network to analyze the patent citation network topological properties.The result shows that the China's football shoes invention patent accumulation is lack in the early period,technology content of football shoes invention patent is low at the present stage,technology diffusion and fusion,technology transformation,technology influence and influenced reflects the core technology,hotspot technology of crossover study,the overall impact of technology node in the network;independent technology cluster,part clustering,Singular value decomposition method reflected the technology convergence and diversity analysis in the network,reflects the early technology sector,different cross application of technology and technical propagation velocity of football shoes invention patent.

footballshoes;inventionpatent;patentcitation;network;internationalpatentclassification

2014-04-28；

2015-07-10

国家社会科学基金资助项目(14BTY034)。

明宇(1969-)，男，湖北阳新人，教授，博士，主要研究方向为体育教育与训练学，Tel：(0791)88315998，E-mail:my8315998@163.com；司虎克(1955-)，男，教授，博士，博士研究生导师，主要研究方向为体育教育与训练学 ，E-mail:sihuke1955@163.com。

1.南昌大学，江西 南昌 330031，2.上海体育学院，上海 200438 1.Nanchang University，Nanchang 330029，China；2.Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China.

1002-9826(2015)05-0138-07

10.16470/j.csst.201505020

G80-05

A