中国通信技术产学研专利合作网络结构及演化路径研究

孙中瑞 常宏建

摘要：企业与高校、科研院所之间的产学研专利合作是中国通信技术创新与发展的重要抓手。本文采用社会网络分析法，以3年为间隔构建2002—2017年中国通信技术产学研专利合作网络，并对专利合作总体状况、网络节点中心势、网络结构特征以及网络演化进行分析，发现产学研合作专利总数不断增长，但与境外单位的专利合作数量呈不断减少态势；高校已经成为通信技术领域技术研发及专利合作的“领头羊”；专利合作网络趋于复杂，网络中“小团体”数量逐渐增多，但不同团体之间的合作交流壁垒逐渐加剧，小世界网络特性逐渐削弱。最后，从政府、企业、高校和科研院所三个方面提出产学研专利合作相关建议，希望能够促进通信技术进一步发展。

关键词：通信技术；产学研合作；专利合作；社会网络分析

中图分类号：G306文献标识码： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2020.02.003

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

基金项目：山东省社会科学规划研究项目（12DGLZ02）

0引言

企业与高校、科研院所之间的产学研合作能够有效整合各种优势资源，降低研发新技术、新产品的成本及风险，加速创新，产学研合作已在大多数国家和产业领域得到广泛推广。随着产学研合作的不断发展与不断深化，越来越多的企业与高校、科研机构进行产学合作，合作次数以及合作主体逐渐增多，产学研合作趋向于网络化方向发展，逐渐形成一种基于契约或者非契约合作的社会关系网络。在产学研合作网络中，企业、高等院校和科研院所构成网络的节点，三者之间的合作关系构成网络中的连线。产学研合作网络是创新网络的一种[1]，通过产学研合作网络，参与主体可以获得更加丰富的异质性资源，实现优势互补，促进创新产出。国内外已有不少学者对产学研合作网络进行研究，其中，主要是对产学研合作网络的网络结构特征以及网络演化进行研究。

在产学研合作网络中，不同的网络特征对企业、高校和科研院所之间的知识信息流通产生不同的影响，进而会对产学研合作产生影响。在对产学研合作网络特征的研究中，Brian等发现百老汇音乐家合作网络具有小世界特性，并且该特性对产出的影响呈倒U型[2]。Fleming等基于1975年到2002年的合作发明专利数据，对合作网络的中介位置与创新的影响进行研究，发现占据中介位置的发明家的创新产出更多[3]。Chen等对中国科学院和产业、高校合作网络的中心性和结构洞特征进行研究，发现在不同的子网络中二者对创新产出的影响不同[4]。周涵婷等对浙江高校合作发明专利网络进行分析，发现网络规模不断扩大、网络密度呈下降态势且网络中心势数值较大[5]。

通过对产学研合作网络演化进行研究，可以充分的了解到产学研合作中各参与主体的发展状况以及产学研合作整体现状，判断未来产学研合作发展趋势，可以为企业管理者做出决策或者政府制定政策提供依据。Motohash等对1985—2005年的中国产学研专利数据进行分析，发现高校与企业的合作逐渐增多，而企业与科研院所的专利合作却有所下降[6]。Li等通过对中国中医药领域合作专利进行分析，发现产学研合作专利数量不断增长，但是创新程度较低，在专利合作中高校發挥了重要的作用[7]。张珩等对江苏省校企专利合作网络进行演化分析，发现专利合作不断增多，合作网络可分为三个阶段，网络集聚程度不断提高，不同地区的差距逐渐缩小[8]。王珊珊等通过对华为公司的产学研合作专利进行研究，发现高校与华为合作的专利占比较大[9]。李雨浓等发现“985高校”与企业专利合作的深度与广度不断提高，综合类与理工类高校以及能源型企业在合作网络中处于核心位置[10]。李培哲等通过对中国卫星及应用产业产学研专利合作网络进行分析，发现高校参与专利合作的次数最多，企业相对较少[11]。

产学研合作有多种形式，如技术转让、联合申请专利、联合发表论文等，其中，随着知识竞争的加剧，专利已经从传统的保护者转变为可直接盈利的产品[12]，联合申请专利日益受到企业的重视。通过参与产学研合作，并将合作成果申请为专利可以使企业快速取得竞争优势，扩大市场份额。专利信息内容丰富，包含申请人、技术信息、法律状态等诸多信息，专利是测度行业技术发展水平的有效手段，Griliches[13]指出专利是唯一能够及时识别领域技术变化的信息来源，通过对专利进行分析，可以较为充分地了解一个产业的产学研合作发展现状以及产业创新发展趋势[14]。从上述文献中，可以发现已有不少学者基于合作专利来对某一行业或者某一个体以及少数个体的产学研合作网络进行研究，为研究产学研合作提供了一种新的视角。

近年来，随着产学研合作在通信技术领域的不断推广，我国通信技术发展尤为迅速，专利数量持续增长，和美国、日本相比已经在数量上开始占据优势[15]，但是存在专利质量不高以及在某些核心关键领域还处于落后地位等问题，需要进一步通过推动产学研合作来促进通信技术的发展。因此，本文以中国通信技术领域2002—2017年产学研合作专利为研究对象，采用社会网络分析法构造产学研专利合作网络，旨在通过对产学研专利合作现状、合作网络结构特征及演化进行分析，发现产学研专利合作中存在的不足，并有针对性地提出改进建议，这对通信技术领域企业管理者制定战略以及政府有关部门制定下一步行业发展政策，乃至推动国家创新驱动发展战略的实施，具有重要的意义。

1研究设计

1.1研究方法

社会网络分析法是针对关系型数据进行分析的社会学研究方法体系，社会网络分析法可以对网络节点以及节点间的关系进行量化，进而对网络的结构、网络整体属性等特征进行探索与分析。本文以企业、高等院校、科研院所这三类专利权人作为网络的节点，以专利权人之间的合作关系作为网络的边来构建中国通信技术领域产学研专利合作网络。通过使用社会网络分析软件UCINET6对合作网络相关指标进行计算，并且结合PAJEK软件对专利合作网络进行可视化操作。

1.2数据来源及网络构建

本文使用SooPAT专利数据搜索引擎对中国通信技术领域产学研合作专利数据进行检索，检索专利时的日期为2019年1月。由于中国专利从申请到公布大约会有18个月的滞后期，因此在考虑到获得专利数据的完整性后，本文在检索专利时将时间范围设定为20020101 TO 20171231。同时，在中国的专利类型中，发明专利的技术水平最高，因此本文所检索的专利全部为发明专利，而不考虑实用新型专利和外观设计专利。将收集到的发明专利数据进一步清洗，删除专利权人单位所在地都在中国境外的专利和重复的专利，其中，境外单位包括单位地址在香港、澳门、台湾等地区的单位。

在本文中，专利权人单位名称中含有公司、集团、厂、会社的为企业类专利权人；专利权人单位名称中含有大学、学院的为高校类专利权人；专利权人单位名称中含有研究院、研究所、研究中心的为科研院所类专利权人。对于诸如“清华大学微电子研究所”类的专利权人，在进行数据处理时将其划归为高校类专利权人，专利权人名称按照“清华大学”进行处理，但由于中国科学院下辖研究机构较多并且分布于全国各地，其性质比较特殊，对中国科学院研究机构的专利权人名称按照全称进行处理；对于诸如“中国电子科技集团公司第十研究所”类的专利权人，在进行数据处理时将其划归为科研院所类专利权人，专利权人名称按照“中国电子科技集团公司”进行处理；对于诸如“清华大学通力公司”类的专利权人，此类专利权人为校办企业，在进行数据处理时，专利权人名称按照全称进行处理。

在构建产学研专利合作网络时，首先，将清洗后的专利数据按照时间划分为6个统计年度进行汇总，分别是2002年、2005年、2008年、2011年、2014年、2017年；其次，提取各年度专利数据专利权人名称，使用相关软件构建各年度表征专利权人合作关系的共现矩阵；最后，将各年度共现矩阵分次导入UCINET 6中，构建出产学研专利合作网络。在本文的产学研专利合作网络中，企业、高等院校和科研院所为网络中的节点，三者之间的专利合作关系为网络中节点之间的连线。

2通信技术领域产学研专利合作总体状况分析

2.1通信技术领域产学研专利合作总体态势

通过EXCEL对收集到的专利数据进行整理，对产学研合作专利总数以及中国内地相关单位与境外相关单位产学研合作专利数进行分别统计，结果如图1所示。

从图1中可以看出，从2002年到2017年中国通信技术领域产学研合作专利总数增长较为迅速，在总体上呈现波动上升态势。其中，在2008年产学研合作专利总数达到了360件，较上一个统计年度2005年来说增长幅度较大，原因可能是国务院在2006年发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中明确提到“在国家科技基础设施建设中，优先支持在重点产业中由产学研合作组建的技术平台”[16]，推动了中国通信领域产学研合作的发展。同时，也可看出中国内地产学研单位与境外产学研单位合作的专利数量呈先上升后下降態势。从2002年度开始，中国内地产学研单位与境外产学研单位合作的专利数量不断增加，并在2008年度达到最大，与境外相关单位的专利合作促进了通信技术的发展。从2008年后的3个统计年度看，与境外单位的产学研合作专利数量逐渐减少，但同时中国内地合作专利总数不断增长，这一定程度上反映出中国通信技术领域的自主创新能力不断提高。

2.2产学研专利合作网络核心节点及节点度数分析

在产学研专利合作网络中，研发实力强、节点度数多的核心节点能够有效带动周围节点的创新发展，其中，节点代表了参与产学研合作的专利权人，节点度数指的是与某一节点直接连接的节点数量，节点的度数越大说明与该节点合作申请专利的单位数量越多。本文通过EXCEL对合作专利数量前10名专利权人进行统计，如表1所示；通过社会网络分析软件UCINET6对专利合作矩阵进行二值化处理，并在此基础上计算出节点度数前10名（含并列）专利权人，如表2所示，据此对合作网络核心节点进行分析。

从表1中可以看出，专利数量前3名专利权人依次是华为技术有限公司、北京邮电大学、清华大学，并且前10位专利权人中，高校、企业、科研院所分别占到6个、3个和1个。从表2中可以看出，合作网络节点度数前10名专利权人中，前3名依次是：国家电网公司、北京邮电大学、清华大学，高校类专利权人占到8个，企业类专利权人占到3个，科研院所类专利权人未出现。可以看出，在产学研专利合作中，高等院校的合作专利数量最多，创新能力强，企业次之，而科研院所在专利合作中发挥的作用较小。

结合表1、表2来看，华为技术有限公司在6个统计年度中与其他27家产学研单位共同申请发明专利267件，位于通信技术领域产学研合作单位第一，可见华为技术有限公司的自主研发水平高，自主创新能力强。北京邮电大学与其他84家产学研单位进行合作，共同申请200件专利，专利数量位于通信技术领域产学研合作单位第二，合作者数量位于高校类产学研单位第一，说明北京邮电大学是中国通信技术领域专利研发能力、创新能力以及专利申请能力最强的高等院校，并且与企业、科研院所等机构合作较多，能够有效带动相关合作单位的创新发展。

3通信技术领域产学研专利合作网络特征研究

在产学研专利合作网络中，网络特征对节点间知识信息及资源流通的影响较大，进而对节点间的专利合作产生重要的影响。本文通过社会网络分析软件UCINET6对通信技术领域6个统计年度的产学研专利合作网络的中心性、整体特征进行分析。

3.1产学研专利合作网络节点中心性分析

在社会网络分析中，网络节点中心性反映的是网络节点的重要程度。在网络中，节点的地位或者位置对资源获取或者知识信息传递产生了重要的影响，网络节点中心性可用点度中心势、中介中心势和接近中心势来衡量。由于本文的产学研专利合作网络节点间存在稀疏的连接如存在两两节点单一合作关系，而接近中心势对网络的连接程度要求较高，因此本文仅选用点度中心势和中介中心势这两个指标来测度网络的中心性，计算结果如表3所示：

点度中心势是指网络中所有节点的集中趋势即网络是在多大程度上围绕某一个或者某些个节点所建立起来，反映了一个网络整体的中心化程度[17]。从表3中可以看出，点度中心势值先是逐年下降，然后又有增大的趋势，但数值总体比较小，说明产学研专利合作网络整体集中趋势不明显，这主要是因为在网络中存在多个研发能力强的局部中心节点，并且网络中有大量的节点与局部中心节点进行合作，削弱了网络整体的集中趋势。

中介中心势反映的是网络中节点彼此之间控制或者影响他人的程度，取值范围是[0，1]，中介中心势值越接近于0，表明控制程度越小，相反中介中心势值越接近于1，控制程度越大[17]。从表3中可以看出，6个统计年度的中介中心势均较小且有下降的趋势，同时结合不断增长的网络节点数量来看，可看出在通信技术领域的产学研专利合作中，处于局部中介位置的研发单位较多，但是在整个合作网络中处于绝对中介位置并且能够控制大量资源的研发单位尚未出现。

3.2产学研专利合作网络结构特征分析

本文通过UCINET6对各统计年度产学研专利合作网络的网络结构指标即节点数、网络边数、网络连接数、网络密度、平均节点度、平均路径长度、集聚系数进行计算，分析各统计年度专利合作网络整体特征及小世界网络特性，结果见表4。

3.2.1产学研专利合作网络整体特征分析

网络规模可用网络中的节点数、网络边数来衡量。在本文的产学研专利合作网络中，每一个节点代表一个参与产学研专利合作的单位，网络中节点间的连线即边代表着节点之间存在合作关系，节点之间的连接次数用网络连接数来表示。从表4可知，从2002年开始，网络节点数、网络边数、网络连接数总体上呈现快速增长态势。其中，网络边数在2014年开始超过网络节点数，说明节点间的专利合作关系开始趋于多元化，越来越多的单位选择与多个单位建立合作关系，进行专利合作；网络连接数及其增长幅度远大于节点数，说明通信技术领域单位进行产学研专利合作的意向不断增强，合作次数不断增加，合作强度不断增大。

网络密度指的是网络中节点间联系的紧密程度，取值范围是[0，1]，密度越大，节点间的联系就越紧密[18]。在社会网络理论中，平均节点度与网络密度密切相关[19]，平均节点度是指网络中所有节点度数的平均值，即网络中所有节点合作者数的平均值，可用来衡量网络的凝聚性。从表4中可以看出，6个年度合作网络的网络密度均较小，说明产学研专利合作网络中很多节点之间没有直接的联系，专利合作程度较低，随着网络节点数的不断增加，网络密度呈逐渐减小态势，其原因是网络中合作关系的增加速度小于网络节点增加的速度，新增节点最初往往只与单个节点进行合作，没能与多个节点建立合作关系。相反，平均节点度虽较小但呈不断增加态势，说明网络的凝聚性逐渐提高。

3.2.2产学研专利合作网络小世界特性分析

在理论上，小世界网络被广泛的认为可以促进节点之间的交流与合作，可以提升创新绩效[20]。小世界网络特性可以用平均路径长度和集聚系数来进行描述。

平均路径长度是指网络中连接任何两点之间最短路径的平均长度[18]。在产学研专利合作网络中，平均路径长度越小，单位之间的信息交流需要经过的中间节点就越少，信息交流就越通畅。从表4中可以看出，2002年的平均路径长度为1.8060，这表明任意两个单位的信息交流大约只需要两个中间单位的传递就能够完成，从2002年开始，平均路径长度不断增长，任意单位之间信息交流需要经过的中间单位数量增多，交流困难程度不断增加，不利于单位间进行产学研专利合作。

集聚系数反映的是网络节点的集聚化程度[21]，用来衡量网络的局部特征。集聚系数越大说明节点的集聚化程度越高，“小团体”现象越突出，从表4中可以看出，集聚系数整体都较小，但呈逐渐增大态势，反映出网络集聚化程度不断增加。同时，通过与各年度网络密度进行对比，可以发现集聚系数远大于网络密度，说明通信技术领域产学研专利合作网络并非随机网络，各个单位之间的专利合作并非是随机选择的结果，研发能力强的核心单位更容易与其他单位建立合作关系，从而加剧了网络局部的集聚现象即“小团体”现象的发生。

在社会网络理论中，通常认为小世界网络具有较短的平均路径长度和较大的集聚系数[22]。同时，Valverde等[23]认为小世界网络特性的评判标准是平均路径长度小于10而集聚系数大于0.1000[22]。从表4中可以看出，各年度的平均路径长度及集聚系数均达到此标准，可以认为各年度的专利合作网络具有小世界网络特性。但是，随着网络中“小团体”现象的出现以及平均路径长度的不断增加，小世界網络特性逐渐减弱，各单位之间的信息交流便捷程度降低。

4通信技术领域产学研专利合作网络演化分析

在专利合作网络图中，每一个圆形节点代表一个专利权人，节点越大表明与该专利权人进行专利合作的专利权人越多，节点之间的连线则表示节点所代表的专利权人之间存在着合作关系，连线越粗表示这两个专利权人在该统计年度合作的专利数量越多。本文使用PAJEK软件进行可视化操作，并在各年度专利合作网络图中对专利拥有数量前10名（包含并列）专利权人的名称进行了标识。本文统计的6个年度的专利合作网络图如图2所示。

从图2中可以清晰地看出，图中的节点数目以及节点之间的连线数逐渐增加，越来越多的企业、高等院校、科研院所彼此之间建立合关系，进行专利合作。同时，从图中相关节点的名称中可以看出，在6个统计年度发明专利拥有数量前10名（含并列）的专利权人中，高等院校占到34个，企业占到24个，科研院所占到6个，这表明高等院校在中国通信技术领域专利研发中占据重要地位，是技术研发及专利合作的“领头羊”。

从图中还可看出，网络中较大的圆形节点数目逐渐增加，即与周围多个节点进行连线的节点越来越多，网络中“小团体”的数量不断增多，网络结构由简单趋于复杂，越来越多的单位与多个不同的单位建立合作关系，两两之间单一的合作模式逐渐被多合作伙伴模式取代。网络中的“小团体”对产学研专利合作的发展具有双重作用，从网络中不断增加的“小团体”可以看出，大部分“小团体”的中心是高等院校，这说明高等院校在产学研专利合作过程中发挥举足轻重的作用。并且趋于核心位置的产学研单位不断增多，核心研发单位少的局面逐渐被改变。同时，结合专利合作网络小世界特性逐渐削弱的现象可以看出，网络内“小团体”的出现以及数量的增加使得越来越多团体内的单位只与或者优先与本团体内单位进行合作，从而加剧了各团体之间合作交流的壁垒。

5结论及建議

通信技术对于一个国家来说至关重要，与一个国家的通信安全以及人们的日常通信交流息息相关。本文基于社会网络分析法，对通信技术领域6个统计年度的产学研专利合作情况进行研究，得出以下结论：（1）目前通信技术正处于快速发展阶段，越来越多的企业、高等院校、科研院所进行专利合作，发明专利数量呈爆发式增长。（2）高等院校是通信技术领域技术研发和专利合作的“领头羊”，不断推动着单位之间专利合作以及中国通信技术的发展。（3）通信领域专利合作网络逐渐趋于复杂，“小团体”数量逐渐增多，不同团体之间合作交流壁垒逐渐加剧，小世界网络特性逐渐削弱。（4）中国通信技术领域自主创新能力不断提高，与境外单位的专利合作不断减少，专利数量呈不断减少态势，但在核心关键领域与发达国家相比仍有差距。

基于以上对通信技术领域产学研专利合作现状的分析，为中国通信技术领域产学研专利合作以及通信技术的进一步发展提出以下建议：

（1）产学研专利合作的发展离不开政府的辅助和引导，目前中国通信技术领域产学研合作仍处于发展阶段，中国政府可以联合金融、专利中介服务等机构进一步加大对通信技术领域产学研专利合作的扶持与引导，实现产学研专利合作网络结构进一步优化[24]，进一步推动产学研合作发展。中国政府可以通过构建通信技术创新服务平台，加大资金投入，鼓励越来越多的相关企业、高等院校和科研院所参与通信技术专利合作，加强各单位之间的交流合作，打破专利合作网络中“小团体”现象所带来的交流壁垒，逐渐削弱“小团体”现象所带来的负面影响，不断增强合作网络的小世界特性，进而实现网络结构优化升级，增加创新产出。

（2）加大对产学研专利合作网络企业、高校和科研院所中核心节点的培育力度，研发能力强以及创新产出多的企业、高校和科研院所对产学研专利合作网络的稳定性至关重要，能够对与之相连接的其它节点产生重要的影响，不断带动合作单位的创新研发水平，最终推动通信技术领域创新发展。

（3）高等院校是中国通信技术领域技术研发以及专利合作的“领头羊”，高等院校专利研发能力强、水平高，拥有大量科研人才。面对当前世界通信技术领域竞争日益激烈的市场环境，中国高校及科研院所可以积极寻求与一些发达国家的企业、高校、科研院所进行合作，通过科研合作、联合培养人才等多种方式不断学习先进经验、先进技术，加大新技术研发特别是在芯片和元器件等关键领域的研发力度[25]，为通信技术关键领域的进一步研发以及整个产业的进一步发展打下坚实的基础。同时，在国内高等院校应该发挥“领头羊”的优势，积极与其他高校、科研院所及企业加强合作，不断提高专利产出及研发水平，从而进一步提升中国通信技术的整体研发能力以及竞争力。

（4）在产学研专利合作中，企业承担着研发、成果转化的重任，同时要参与激烈的市场竞争，是产学研专利合作的重要主体。中国企业可以积极寻求与国内外高校等单位的外部合作，不断提高合作的广度与深度，使企业可以依托高校强大的科研团队，加速新技术、新产品的研发，从而不断提高企业的核心竞争力。企业也要不断培养与引进一些优秀的科研人才，建设企业内部的研发团队，不断增强企业自身研发实力以及自主创新能力[26]。同时，面对竞争日趋激烈的国际通信技术市场，中国通信领域内一些实力比较强的企业，应该积极参与国际市场竞争，不断提升国际市场份额。

参考文献：

[1]Ke Y . Characteristics of cooperative innovation networks of industry-university-research institute and dynamic innovation capabilities cultivation [J]. Science Research Management， 2011.

[2]Uzzi Brian， Spiro Jarrett. Collaboration and Creativity： The Small World Problem1 [J]. American Journal of Sociology， 2005， 111（2）： 447-504.