从专利实施许可数据的突变看中国创新能力的状态演进

从专利实施许可数据的突变看中国创新能力的状态演进

高锡荣，罗琳

(重庆邮电大学经济管理学院，重庆400065)

摘要：采用突变级数法，从专利实施许可的角度构建了国家创新能力评价体系，并以2002—2012年的专利实施许可数据对中国创新能力进行了综合评价和状态演进分析。结果表明，近十年中国创新能力经历了2007年和2009年两次质的飞跃，这两次飞跃将创新能力的发展演变过程划分成三个阶段，即2002—2006年的创新能力低水平徘徊阶段，2007—2008年的创新能力升势确立阶段，以及2009—2012年的创新能力跨越阶段。研究表明，只要坚持走创新驱动发展战略，中国的整体创新能力还将进一步向上跃迁，步入创新强国之列指日可待。

关键词：突变理论；专利许可；创新能力；状态演进

基金项目：国家社科

收稿日期：2014-08-08

作者简介：高锡荣(1963-)，男，湖北天门人，博士，重庆邮电大学经济管理学院教授；研究方向：技术经济及管理。

中图分类号:G255

The Evolution of Chinese Innovation Ability：A Catastrophe Theory Perspective from the Licensed Patent Data

Gao Xirong,Luo Lin

(School of Economics & Management,Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China)

Abstract：A national innovation ability evaluation system was constructed by adopting mutation progression method from the perspective of patent licensing，and the innovation ability of China and its state evolution was comprehensively evaluated and analyzed through the patent licensing data of the country from 2002 to 2012.The results shows that，in the recent decade，the innovation ability of China experienced two qualitative leaps respectively in 2007 and 2009，which divided the evolution process of the Chinese innovation ability into three stages，namely，the low ability level stage in 2002—2006，the ability uptrend stage in 2007—2008，and the ability leapfrog stage in 2009—2012.It implied that China’s overall innovation capability might undergo a jump time and again as long as we persist in the innovation-driven development strategy，and the country would step into the column of the powerful innovative nations.

Key words:Catastrophe theory；Patent licensing；Innovation ability；Evolution

1引言

国家创新能力是指一个国家长期连续推出创新性技术并促进新技术产业化的能力，该能力决定着一个国家的综合国力和长远发展潜力[1-2]。

为了科学设计促进中国创新转型的战略路径，有必要首先弄清楚当前的创新能力现状。一种观点认为仍然处于引进、吸收和模仿阶段；另一种观点认为已经开始了创新转型；还有一种观点认为已经接近于发达国家并正在向创新型大国迈进[3]。之所以产生上述争议，与人们对创新能力评价指标设置和方法选取上的差异有关。针对上述分歧，本文拟从国内专利实施许可的角度来构建中国创新能力评价模型，并采用突变级数评价方法，考察中国创新能力是否经历了的跳跃与突变。

2相关文献简述

2.1对国家创新能力的相关研究

经合组织[4]构建了测度国家创新能力的科学技术和工业记分牌，指标包括研发和创新、科学技术人力资源、专利、信息和通信技术、知识流动和全球化。陈劲等[5]从国家创新投入、创新产出和创新人力资源三个方面构建评价指标体系，比较分析了中、日、美及OECD成员国的创新能力。张于喆和张义梁[6]提出国家自主创新能力由投入能力、扩散能力、支撑保障能力和产出能力等要素组成，具体指标包括研发投入总量、政府研发资金占GDP比重、对外技术依存度、国际合作专利比重、公共教育经费支出占GDP比重、SCI论文的平均被引用次数、每百万人口拥有专利数。

对国家创新能力的评价方法主要有计量模型法、综合指标法和DEA效率法[7]。Furman和Hayes[8]基于国家创新系统理论、新增长理论和竞争优势理论，构建了知识生产函数，对影响国家创新能力的因素进行计量检验。温桂兵[9]以科学家与工程师人力资源、创新证词指数、创新群集环境指数、创新联系指数、公司创新取向指数为指标，采用模糊综合评价方法对国家创新能力进行了评价。田志康[10]等人提出了基于BP神经网络的国家创新能力评价方法。Nasierowski和Arcelus[11]利用DEA方法对40多个国家和地区的创新体系效率进行了测度。刘凤朝、孙玉涛[12]对21个创新型国家的创新能力进行了综合测度。

2.2对专利实施许可的相关研究

对专利实施许可的研究，主要集中在许可人技术许可动机、许可战略和伙伴选择、许可合同的制订、技术许可人的权利保护、技术许可人和技术受让人的关系[13-16]。王元地[17-18]利用国家知识产权局备案登记的专利技术许可数据，从理论上论证了技术许可提高了企业自主创新能力，提升了企业知识结构与市场需求结构的匹配性，同时也有助于技术许可企业和受让企业建立长期合作关系。

事实上，国家创新能力的状态演进过程是一个从量变到质变的过程，每当国家创新能力提升到某一临界点时就有可能发生状态突变，因此，采用突变理论的思维方式来研究国家创新能力的演进是一个很好的选择。另外，专利实施许可反映了一个国家对新技术的实际应用水平，因此，采用专利实施许可数据来衡量国家创新能力是更加切合实际的选择。

3研究方法与步骤

常见的4种突变系统的势函数参见表1。表1中，xa、xb、xc、xd是系统处于临界状态时用控制变量a、b、c、d分别表达的状态变量值，控制变量的重要程度排序是abcd。

表1　常见的4种突变系统模型及其特征

突变级数评价方法的具体操作步骤如下：

第一步：建立系统的评价指标体系。将所要评价的系统分解为由若干评价指标组成的多层系统，并排列成倒树状层次结构，并对同级指标按重要程度的顺序进行排列。

第二步：确定评价系统各层次的突变模型。将各层次的评价指标视为该层次的控制变量，根据各层次控制变量的个数选定突变模型(参见表1)。

第三步：确定各层次突变模型的状态变量临界值归一化算式。由下至上逐层分析各层次突变模型的势函数，根据势函数的一阶条件和二阶条件求解归一化算式(见表1)。

第四步：底层指标的数据正规化。当原始数据为正数时，可采用正规化转换公式：

(1)

其中，uij(uij≥0)代表第j个底层指标的第i个原始数据，max(uij)代表第j个底层指标的全体原始数据中的最大值，vij代表正规化转换之后在[0，1]范围的纯数。式(1)可以避免非零正数被转换为0值。

第五步：计算各层次状态变量的归一化值。根据各层次突变模型的归一化算式，由下至上逐层计算各层次的状态变量归一化值xa、xb、xc、xd。具体算法如下：当本层诸控制变量之间属于互补关系时，其状态变量归一化值的综合值采用算术平均值算法，即：

xz= average(xa，xb，xc，xd)

(2)

式(2)中，xz代表本层状态变量归一化值的综合值，xa、xb、xc、xd分别代表本层状态变量的各个归一化值，average为算术平均值算子。当本层诸控制变量之间不属于互补关系时，其状态变量归一化值的综合值按照“大中取小”原则计算，即：

xz= min(xa，xb，xc，xd)

(3)

式(3)中，min为“大中取小”算子，其余符号同式(2)。

第六步：对系统进行综合评判。首先，计算出顶层的状态变量归一化综合值；其次，以顶层的状态变量归一化综合值作为最终的评判指标，评判系统的突变特征。具体的评判方法，本文拟采用聚类分析法，即以顶层的状态变量归一化综合值为指标对系统的演变路径进行分段，若相邻演进阶段之间存在统计上的显著差异，则可以断定该两个阶段之间发生了状态突变。

4模型构建与数据结构

4.1变量选择与模型构建

专利实施许可指标，可以细分为专利实施许可数量和专利实施许可质量两个维度。其中，专利实施许可数量就是一个国家在一定时期内的专利实施许可总量；专利实施许可质量就是一个国家在一定时期内实施许可的高档次专利占比。在操作上，我们拟同时采用实施许可发明专利占比和实用新型专利占比来测度中国的专利实施许可质量。据此，构建国家创新能力的突变级数评价模型(见图1)。

图1　国家创新能力的突变级数评价模型

图1展示的国家创新能力顶层属于尖点突变模型，其控制变量为专利实施许可数量(x1)和专利实施许可质量(x2)，该两个控制变量的排序反映了在创新转型初期专利实施许可数量比质量更重要；专利实施许可数量层属于折叠突变模型，其控制变量为专利实施许可总量(a1)；专利实施许可质量层属于尖点突变模型，其控制变量为国民许可专利中发明占比(a2)和国民许可专利中实用新型占比(b2)，该两个控制变量的排序反映了档次较高的发明占比更重要。

4.2数据结构

本文原始数据取自国家知识产权局《专利实施许可合同备案登记相关信息》中的专利实施许可数据，包括专利实施许可总量(a1)、国民许可专利中发明占比(a2)、国民许可专利中实用新型占比(b2)，时间跨度为2002—2012年(见表2)。

表2　中国专利实施许可原始数据(2002—2012年)

数据来源：国家知识产权局《专利实施许可合同备案登记相关信息》。

5基于突变级数法的创新能力评价

为保证变量之间的数量可比性，需消除量纲和取值范围的影响。鉴于表2中的原始数据皆为正数，可以按照公式(1)对表2数据作正规化变换，正规化结果列于表3。

表3　中国专利实施许可原始数据的正规化值

将表3的原始数据正规化值作为二级指标的控制变量，按表1的归一化公式计算各二级指标的归一化值。鉴于二级指标之间属于互补关系，可按式(2)计算二级指标归一化值的综合值。计算结果列于表4。

将表4的二级指标归一化综合值作为一级指标的控制变量，按表1的归一化公式计算各一级指标的归一化值。鉴于一级指标之间属于互补关系，可按式(2)计算一级指标归一化值的综合值，计算结果列于表5。

表5所得一级指标的归一化综合值xz3，就是衡量中国创新能力的综合指标。对表5中xz3值由大到小进行排序，前六名依次为2011年、2010年、2009年、2012年、2008年和2007年，后五名则依次为2003年、2002年、2005年、2006年和2004年。这表明，中国的创新能力自2007年起便一直处于稳定的上升之中，而在2006年以前则一直处于趋势不明朗的低水平波动状态。

表4　中国创新能力二级指标的归一化值及其综合值

表5　创新能力一级指标的归一化值及其综合值

6创新能力的阶段划分与状态演进分析

6.1创新能力的阶段划分

为形象地展示创新能力的时间变化趋势，我们将表5中的xz3值绘制成图2。初步观察图2可见，创新能力在2002—2012年间可能经历了两次质的飞跃，第一次发生在2007年，第二次发生在2009年，其中尤以2009年的飞跃最为明显。这两次飞跃将最近十年创新能力的发展划分成了三个阶段，第一阶段是2002—2006年的创新能力低水平徘徊时期，其xz3值大致在0.63附近波动，并构成了一个低水平平台；第二阶段是2007—2008年的创新能力升势确立时期，其xz3值小幅上升到0.7以上的水平，并显示出一个继续向上的趋势；第三阶段是2009—2012年的创新能力跨越时期，其xz3值大幅飙升到0.9以上的水平，并形成了一个较高水平的发展平台。

图2　创新能力发展的两次飞跃与 三个阶段(x z3值的时间序列)

我们对表5中的xz3值按照所属年份进行聚类分析，表6展示了K-均值聚类(K=3)的结果。从表6可见，按xz3值进行聚类，第一步将2009—2012年分离出来，构成了第一类；第二步将2007—2008年分离出来，构成了第二类；第三步剩下的2002—2006年构成了第三类。

这一分类结果与我们对图2的直观印象是一致的。同时，K-均值聚类法计算了各类别的聚类中心值，并对聚类结果作了方差分析的F检验(见表7)。

表6　创新能力的年份归类(K-均值聚类法)

表7　创新能力年份归类的K-均值聚类中心及统计检验

由表7方差分析的F检验结果可见，我们的分类结果满足统计上的显著性要求，即三个类别之间存在显著差异，适合于相互分离出来。据此，我们可以确认，近十年来创新能力的发展的确经历了两次飞跃，飞跃点分别为2007年和2009年；并由此形成了三个发展阶段，即2002—2006年的创新能力低水平徘徊阶段，2007—2008年的创新能力升势确立阶段，2009—2012年的创新能力跨越阶段。

6.2创新能力的状态演进模型

基于以上分析，可以得出创新能力演进过程经历了三个阶段，2002—2006年为发展的第一阶段，是自主创新的潜伏预备期；2007—2008年为发展的第二阶段，是自主创新的抬头起步期；2009—2012年为发展的第三阶段，是自主创新向更高平台跨越期。这三个阶段共出现了两次突变，其状态演进过程可由图3所示的突变模型来描述。

图3　创新能力的状态演进模型

图3上面部分为平衡曲面，下面部分为控制变量平面。从图3中可以看出，在第一阶段，方向A上，专利实施许可的总量和质量同时增大直至到达尖点突变的边界时就会发生突跳，创新能力得到巨大的提升，从而国家创新状态达到第二个阶段。到达第二阶段后，如果继续同时提高总量和质量，国家创新能力会持续稳定的增加，在一段时间内会停留在第二阶段。当达到一定的程度后，会出现第二次突跳，创新能力实现第二次跨越式发展，创新状态进入第三阶段。

图3还显示，沿着B和C方向，创新能力都只能平稳缓慢地持续增长，不会出现突跳现象，即单独只改变一个控制变量的值不足以使状态变量出现突跳。同时增大专利实施许可总量和质量，并经过分歧点集时才会出现突跳。

7结论

(1)近十年来创新能力的年度排序，第一至六名依次为2011年、2010年、2009年、2012年、2008年、2007年，第七至十一名则依次为2003年、2002年、2005年、2006年、2004年。这表明，创新能力自2007年起便处于逐年上升之中，而在2006年以前则处于低水平波动状态。

(2)创新能力在2002—2012年间经历了两次质的飞跃，第一次发生在2007年，第二次发生在2009年，其中尤以2009年的飞跃最为明显。这两次飞跃将最近十年来创新能力的发展划分成了三个阶段，第一阶段是2002—2006年的创新能力低水平徘徊时期，第二阶段是2007—2008年的创新能力升势确立时期，第三阶段是2009—2012年的创新能力跨越时期。

(3)近十年来创新能力演进所经历的两次飞跃与三个发展阶段，在统计上是显著成立的；并且，创新能力的状态演进过程可以用突变模型来形象地加以描述。

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(责任编辑谭果林)