协同创新网络结构演化特征及影响因素研究——基于2001—2018年河南省科技进步奖的实证

张军亮，张 睿，刘喜文，任厚丞，任文杰

（1.新乡医学院a.管理学院，b.健康与社会研究中心，c.科技成果转化服务中心，河南 新乡453003；2.新乡医学院三全学院，河南 新乡453003）

在新一轮科技革命和产业变革兴起，以及我国经济进入新常态的背景下，创新成为驱动发展的新引擎和关注焦点［1-2］，创新合作是实现创新型国家和区域的重要途径成为中国从中央到地方学界和政界的共识［3］。为了加快创新发展，推动中原崛起，在国家政策的引导和鼓励下，河南省积极推动创新合作，积极同国内外科研机构和高校建立协作关系。 目前，河南省建立的国际联合实验室已达232 家，国家级国际科技合作基地数量也达到了17 家，国际联合实验室已经与全球40 多个国家和地区展开了科技交流与合作，研究领域涵盖生物医学、工程技术、新材料、生态安全、现代农业和大数据分析等诸多领域。

在创新合作过程中，运用社会网络工具，将创新机构作为节点，创新机构之间的合作作为边，机构之间自发地形成一种非正式的创新合作网络［4］。 创新合作结构能够通过创新网络的结构特征表达和反映出来［5］。 本文以河南省科技进步奖为数据源，通过分析创新合作网络结构来分析机构创新合作网络结构演化特征，以期为进一步优化科技发展结构布局提供决策参考。本文首先梳理社会网络分析在创新合作研究中的相关研究，并介绍对河南省科技进步奖数据的预处理和研究方法。然后，运用统计分析和社会网络分析从微观（机构）和宏观（区域）两个方面分析河南省创新合作网络特征及演化。 最后，对省域创新合作的影响因素进行分析，并针对河南省机构创新合作中的问题，提出优化对策建议。

一、文献回顾

目前学界采用文献法对创新合作行为进行了大量分析，主要基于期刊文献和专利文献的数量和质量展开相关研究。 基于此，本文从跨区域视角和创新主体视角，对其进行梳理和分析。

（一）跨区域创新合作

国际创新合作对增强国家竞争力、提高应对重大挑战具有积极的意义，已经成为国家创新发展的重要模式［6］。 Paulo 等利用Web of Science 数据库中关于太阳能技术的研究文献，发现在该领域的研究中国家、地区存在广泛的创新合作，且这些创新合作有效地促进了技术进步［7］。 Cantner 等针对药学相关的科学出版物，运用社会网络分析方法分析制药领域国际合作状况，表明创新越来越具有合作性和国际性［8］。霍宏伟等以国家科技报告服务系统中的国际合作与交流报告中的数据为基础，运用社会网络分析方法对中国同二十国集团中其他国家的科技合作进行定量分析，发现创新合作与国家创新实力正相关［9］。 马志云等利用Web of Science 数据库中近10年间金砖国家科研合作的文献，分析金砖国家间的科研合作状况，发现各国一流大学和顶级研究机构是创新合作主体［10］。

国内区域创新合作是依据知识和创新的空间属性展开的，它有利于创新要素的区域流动，促进社会经济发展［11］。 李晨光等从产学研创新主体的角色和地域等多维度构建创 新合作网络出发，对京津冀地区的生物医药领域的产学研创新合作网络进行了实证分析，发现创新合作能够有效提升区域创新能力［12］。陈暮紫等以2002—2016年京津冀地区跨区域专利数据作为数据源，通过机构所属省市构建了行政区域合作关系网络，并分析了京津冀区域的创新合作演化，发现创新合作有利于促进区域协同发展［13］。 刘凤朝等以我国学者在SCI 来源期刊发表文献为数据源，对我国燃料电池研究领域的科研合作进行分析，发现区域在创新网络中的地位对创新绩效存在显著的促进作用［14］。谢伟伟等以高水平科研合著论文数据为基础，分析我国长江中游城市圈创新合作现状，发现地理、社会、技术和人力资本邻近对创新合作具有积极的推动作用［15］。 张军亮采用生物和医药技术领域的科技报告的数据，构建省市科研合作网络，并以此分析了全国省市的科研区域合作结构，发现区域创新合作具有聚集性的效应［16］。

（二）创新主体

机构作为创新合作的主体，主要包括政府、企业、研究机构和高等学校，机构间科技创新合作是所有创新最直接形式［17］。 Gama R 等以葡萄牙科学与技术基金资助项目为数据，分析高等学校科研合作，表明创新合作能够积极推动科学知识的生产、传播和应用［18］。 Li E 等以中国专利数据中农业领域的专利合作为对象，利用社会网络和空间计量方法构建了我国1985—2014年间农业领域“政产学研”网络，并分析创新合作网络的结构特征及演化［19］。 杨淳等从我国企业与大学在2010年—2015年合作文献出发分析我国“产—学”构成的知识生成网络，以此来分析机构的创新合作结构，并研究其对区域创新以及区域经济、社会和制度发展程度产生的影响［20］。

学者也从不同角度就河南省机构创新合作开展了相关研究。 钟镇等以河南省高校发明专利为数据源，分析高校协同创新特征，表明河南省整体创新能力有待进一步提升［21］。 王文亮等以对河南省60 家创新企业调查为基础，分析河南省企业创新网络运行机制，表明河南省的企业积极参与创新合作［22］。 张伟等以南阳市为例，分析河南省欠发达地区的产学研合作状况，表明通过创新合作能够有效地提升区域创新能力［23］。

综上所述，社会网络在分析宏观国际合作和微观机构合作结构方面具有非常好的效果，但现有研究多是基于某一领域的、单一的文献信息资源（专利或期刊），不能有效地反映区域的整体创新合作网络结构和演化情况。 由于区域的整体创新合作网络结构和演化对促进区域创新协调发展具有积极作用，省域的科技进步奖作为多领域和多成果的创新成果集合，能够较全面地反映区域创新合作状况。 因此，本文以河南省科技进步奖为数据来源，在整体分析河南省机构创新合作的基础上，构建创新合作网络，并从网络结构、网络演化、机构社团和区域合作网络结构出发分析河南省创新合作网络结构及其演化，为河南省创新协调发展结构布局提供支撑，进一步为省域区域创新协调发展研究提供参考。

二、研究设计

本文基于2001年—2018年河南省科技进步奖数据，采用统计分析和社会网络分析方法对河南省创新合作行为进行研究。 河南省科学技术进步奖主要奖励在技术发明、技术开发、重大工程建设、科学技术成果推广转化、高新技术产业化、社会公益、软科学研究中取得显著经济效益或者社会效益的科技项目，适当奖励基础研究、应用基础研究的优秀科技项目。 省域科技进步奖不仅能够较全面地反映本省各领域的创新成果，更能够准确反映出本省机构创新合作的行为特征。 本文的河南省科技进步奖相关数据全部来源于河南科技奖励网。

1.概念界定

为了构建河南省机构创新合作网络和区域创新合作网络，对合作关系进行统一规范处理。 合作关系处理的规则：（1）机构间合作。 如果多个机构共同完成同一项成果，那么这些机构间存在合作关系。 （2）区域合作。 如果共同完成同一项成果的多个完成机构不在同一地区，那么这种合作称作区域间合作；如果共同完成同一项成果的多个完成机构属于同一地区，那么这种合作称作区域内合作。

2.数据处理

本文采用统计分析法来分析机构创新合作整体状况，采用社会网络分析方法来分析创新合作网络的结构特征。 社会网络分析方法采用Gephi 软件，运用无向网络构建机构的创新合作网络。 在分析创新合作网络结构时，本文运用社会网络分析方法中的中心度、加权度、平均路径长度、网络密度、网络聚集系数和连接部件来分析整体创新网络结构和演化，运用特征值中心度来分析核心创新机构的演化，运用社团结构来分析机构间创新合作网络社团结构。

三、省域机构创新合作网络结构演化特征分析

1.河南省机构创新合作整体分析

对2001年—2018年间河南省科技进步奖项目的单机构和多机构合作情况进行统计分析，基本情况如图1 所示。

图1 2001年—2018年河南省科技进步奖机构合作情况

在图1 中，在2001年—2018年间，河南省科技进步奖共6125 项，单机构完成的项目占51.04%（3126项），多机构合作完成的项目占48.96%（2999 项）；从时间维度看，多机构和单机构的比值2001—2006年为0.97，2007—2012年为0.87，2013—2018年为1.05，多机构合作整体呈上升趋势，表明机构间的合作交流日益增强，机构合作创新逐渐成为创新的主要形式。

（1）河南省科技进步奖机构获奖情况分析

对2001—2018年间河南省科技进步奖项目的获奖机构情况进行分析，共4299 个省内外机构参与，表1是获奖项目超过50 个的机构。

表1 获奖项目超50 个的机构

在表1 中，郑州大学作为河南省唯一的211 高校参与完成项目数量远远高于其他机构，表明郑州大学是河南省主要创新机构；河南省农业科学院、河南农业大学、河南省种子管理站和河南省林业科学研究院为河南省农业领域的创新提供了重要支撑；河南中医药大学、河南省人民医院、郑州大学第一附属医院和新乡医学院为河南省卫生健康事业领域的创新提供了重要保障。

（2）省外机构合作情况分析

对河南省外机构（包括国内的省、直辖市、自治区和港澳台地区，中国科学院，中国农业科学院，军队，以及海外国家）参与合作频次进行统计分析，见表2。

表2 河南省外合作地区合作频次

在表2 中，国内除了海南省、台湾省和澳门特别行政区外，其他地区都有机构参与合作，白俄罗斯等6 个国家有机构参与合作，表明河南省机构积极同省外的机构进行创新合作，提升整体创新能力；同北京市的合作频次有372 次，远远高于其他；同创新实力相对较强的江苏省、上海市和广东省也存在广泛的机构创新合作；同与河南省相邻的陕西省、湖北省和河北省等地区也开展了广泛的机构合作。

（3）合作机构性质分析

我国创新合作研究多以官产学研（政府、企业、大学、科研院所）合作形式“跨界”合作的新型组织形式来完成［24］。创新作为促进“大健康、大卫生、大医学观”的卫生健康事业发展的重要支撑［25］，医院作为保障人们身心健康的重要机构，在科技创新和创新管理研究中发挥了积极作用［26-27］，因此，将医院作为一类创新研究机构，非常有必要。考虑到机构的工作性质和工作内容，军队不属于任何一类机构，将军队作为单独一类。因此，本文将参与机构性质分成教育机构（大学）、研究机构（科研院所）、卫生机构（医院）、公司机构（公司）、政府机构和军队六类。 由于军队参与的项目数量较少，本文对其他五类机构进行统计得到图2。

图2 机构性质

在图2 中，从机构参与数量和项目数量上来，公司机构的最多，表明公司是创新机构的主体；由于教育机构、卫生机构和研究机构是属于知识密集型机构，从机构平均参与的项目数量上看，其中，教育机构平均参与创新项目数量为9.9，研究机构平均参与创新项目数量为3.6，卫生机构平均参与创新项目数量为3.2，表明这三类机构在创新合作中占主导地位；政府机构也积极参与了创新合作。

2.河南省机构创新合作网络结构及演化分析

基于机构创新合作网络，本文从整体结构和核心机构两个维度对其进行结构和演化特征分析。

（1）网络整体结构及其演化

以机构作为网络节点，机构间合作作为边，构建机构创新合作网络。依据6年为一个间隔的划分标准，将2001年—2018年间的创新合作分为三个阶段，运用Gephi 构建每个阶段的机构创新合作网络，见图3。

在图3 中，节点大小表示机构参与创新合作频次，节点越大，表明参与合作越多；节点颜色表示节点所在网络中的连接部件，颜色相同表明属于同一个连接部件中；边线条的宽度表示机构间合作的频次，线条越宽，表明合作频次越高。

图3 河南省机构创新合作网络

网络中连通节点最多的子网络被称为最大连接部件，其演化特征能反映机构创新合作网络演化的特征，因此，整理图3（a）、（b）、（c）、（d）创新合作网络及其最大连接部件的基本特征，得到表3。

表3 河南省机构创新合作网络特征

由图3 和表3 可知，2001年—2018年共有3722 个机构参与创新合作，形成的机构创新合作网络共由3722 个节点和11048 条边组成，网络中心度为5.937，加权度为7.294，网络密度为0.002，网络聚集系数为0.811，网络连接部件159 个；2001—2018年参与创新合作机构数有所减少，从2001—2006年的1720 个减少到2007—2012年和2013—2018年的1454 个；机构间的合作也有所减少，从2001—2006年的4752 条减少到2007-2012年的3519 条，2013—2018年的3564 条； 网络中心度和加权度从2001—2006年到2007—2012年有所下降，但以后又有所增加；网络密度整体比较低；网络聚集系数先增加后降低，但基本保持稳定；网络的连接部件有较大幅度的较少，2001—2006年有111 个，2007—2012年有94 个，2013—2018年有70个。

在图3 和表3 中的最大连接部件方面，2001—2018年机构创新合作网络中89.36%的机构形成一个最大连接部件，其中连接边占整个网络边的96.92%，网络中心度为6.439，加权度为7.949，平均路径长度为3.652，网络密度为0.002，网络聚集系数为0.806；节点数量的占比和边的占比一直在增加；中心度和加权度呈现降低趋势；平均路径长度和网络聚集系数先增加后降低，但基本保持稳定；网络密度整体较低。

总体上，表明在河南省机构创新合作活动中，创新合作质量在逐渐提高，但是整体上机构创新合作网络仍然较为稀疏，机构间的创新合作有待进一步加强。

（2）核心机构演化

本文依照特征值中心度选取河南省不同阶段机构创新网络中排名前10 的机构作为核心创新机构，这些机构不仅自身具有较高的中心度，且同其合作的机构也具有较高中心度，反映出其在合作网络中具有较高的优势地位。 基于此，将其作为机构创新合作网络的核心机构，以此来反映核心机构的演化，见表4。

表4 河南省机构创新合作网络中的核心机构及其特征值中心度（EC）

在表4 中，核心机构的特征值中心度值整体有所增加，表明核心机构在创新合作网络中的地位不断上升。 每个阶段的核心机构中都有6 个高校，其中河南农业大学、郑州大学和河南科技大学一直具有较高的特征值中心度，表明高校是创新网络中的主要机构。 2001年—2006年核心机构中有1 个科研院所，2007年—2012年和2013年—2018年两阶段分别有3 个科研院所，其中，河南省农业科学院一直是核心机构，表明科研院所在创新合作网络中的核心地位逐渐提升。 政府机构在创新网络核心机构中的数量在逐渐减少，由2001年—2006年的3 个降到2013年—2018年的0 个，表明政府在创新合作网络中的核心地位逐渐降低。2013年—2018年间，河南省电力公司电力科学研究院成为核心机构，表明企业机构加强创新能力建设，提升了在创新合作网络中的地位。在2013年—2018年间，中国科学院和中国农业科学院成为河南创新合作网络的核心机构，表明河南省积极加强同省外机构展开创新合作。 从以上网络分析来看，合作创新网络核心机构缺少卫生领域的机构，这表明，河南需进一步加强此类机构创新合作能力的提升。

3.河南省机构创新合作网络社团结构分析

对河南省2001年—2018年间机构创新合作网络中最大的连接部件进行社团分析，运用Gephi 中的模块化处理生成社团结构，见图4。

依图4 所示，3326 个节点被分成27 个社团，最小社团的节点数为6，最大社团数的节点数为430，平均节点数为123.19。 部分社团中心比较明显，如河南农业大学和河南牧业经济学院是一个社团中心，郑州大学和华北水利水电大学是一个社团中心，河南农业科学院、河南科技学院和河南省种子管理站是一个社团中心，河南科技大学是一个社团中心，河南工业大学、郑州轻工业学院是一个社团中心，河南省科学院、河南师范大学和中国科学院是一个社团中心，河南省林业科学研究院是一个社团中心，河南中医药大学是一个社团中心，河南省电力公司电力研究院是一个社团中心，这些机构间也存在较为紧密的创新合作关系。 整体上，河南省机构创新合作网络存在社团特性，在此类社团中有些机构起主导和引领作用。

图4 河南省机构创新合作网络社团结构

图5 河南省机构创新区域合作网络

4.河南省机构创新区域合作网络结构

将机构所属行政区划（国内省外的以省、直辖市、自治区和港澳台地区为行政分划，省内以地级市为行政分划，中国科学院、中国农业科学院、军队和海外地区单独分划）作为网络节点，区域间合作作为网络边，运用Gephi 生成区域合作网络，见图5。

在图5 中，机构创新区域合作网络共有57 个节点，673 条边，网络的中心度为23.614，网络的加权度为259.018，且所有节点形成一个连接部件。 河南省内地市的节点中心度最大的是郑州，中心度为55，其他较大的，洛阳为45，平顶山为42，新乡为40，最小的是济源，中心度为25。 河南省外机构的节点中心度最大的是北京，中心度为48，其他较大的江苏和山东为41。 节点自环的加权度为2191，不同节点产生的加权度为7382。 边权重大于50，除了洛阳市、新乡市、平顶山市和许昌市自环外，都是由郑州市和其他区域形成的边。整体上表明河南省机构在创新活动中，形成了以区域内和区域间合作相结合的虚拟创新空间。

四、河南省创新合作的影响因素分析

在对河南省创新机构和区域合作网络结构及演化分析的基础上，本文从政府政策规划、省内创新机构和区域以及省外创新机构和区域三个方面分析省域机构创新合作的影响因素。

1.政府政策规划

政府制定的创新政策法规为创新机构间合作交流创造了良好的发展环境，是创新合作的重要保障［28］。国际上创新强国积极制定政策促进机构合作［29］。 河南省在创新政策规划制定中不断提高“合作”的地位，河南省“十五”科学技术规划中“合作”出现6 次，河南省“十一五”科学技术规划中“合作”出现31 次，河南省“十二五”科学技术发展规划中“合作”出现17 次，河南省科技创新“十三五”规划中“合作”出现43 次。在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》的基础上，结合河南省情制定的《河南省中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》明确将“广泛开展科技合作与交流，大力吸纳国内外科技资源”作为创新的重要政策和措施。 《河南省自主创新体系建设和发展规划（2009—2020年）》将“自主研发和开放合作相结合”作为基本原则，将“扩大开放合作，利用外部资源增强我省创新能力”作为自主创新保障措施。《河南省人民政府关于强化实施创新驱动发展战略进一步推进大众创业万众创新深入发展的实施意见》明确要“推动产、学、研协同创新”。 《河南省促进科技成果转化条例》积极鼓励企业与研究开发机构、高等院校以及其他组织采取联合建设研究开发平台、技术转移机构，或者技术创新联盟、新型研发机构，以及其他产学研合作方式。 一系列的政策法规有效地促进了创新要素在机构间流动，有效促进了机构间和区域间创新合作，营造了创新合作良好氛围，为提高省域创新能力奠定了基础。

2.省内创新机构和区域

在国际上，国家和地区的创新发展实践表明创新发展多是由几个创新能力高的机构和地区处于领导地位，这些机构和地区对于国家和地区创新起到了推动和引领作用［30］。在整个河南省创新合作中，教育机构、卫生机构和研究机构等知识密集型机构在创新合作网络中处于明显优势，这些机构依据自身优势，积极同相关企业机构展开创新合作，从而实现河南省创新能力的整体提升。 由于郑州、洛阳和新乡是河南省创新资源聚集的地区，创新成果丰富，在河南省机构创新区域合作网络中，郑洛新处于明显的核心地位，为促进和保障郑洛新国家自主创新示范区建设，发挥其示范引领和辐射带动作用，河南省制定了《郑洛新国家自主创新示范区条例》。 积极发挥创新能力强的机构和区域的辐射带动作用，可以促进省内的创新要素在区域和机构间传播流动，从而提升省域创新能力。

3.省外创新机构和区域

跨区域或机构间的知识流动可以显著提高区域和机构的创新能力，外来知识的流入对机构创新能力提升起到积极推动作用［31］。 在河南省创新机构网络中，中国科学院和中国农业科学院等科研机构，长安大学和清华大学等高校对创新机构网络结构优化发挥了积极作用；在河南省创新区域合作网络中，北京市等创新能力较强的地区、陕西等相邻地区，以及白俄罗斯等国家在对创新区域网络结构方面优化起到了积极作用。 河南省为省外机构来豫开展创新合作交流搭建了开放式创新平台，《河南省人民政府关于大力推进大众创业万众创新的实施意见》明确指出要“积极吸引国内外一流大学、科研院所和世界500 强研发中心等设立分支机构”，积极引入省外创新机构，提高外部新知识的流入，从而优化创新合作网络结构，进一步提升省域创新能力。

五、结论与建议

本文以2001年—2018年间河南省科技进步奖获奖机构为研究对象，运用统计分析和社会网络分析方法对机构创新合作网络进行了分析，研究表明：（1）河南省机构间的创新合作交流日益增强，多机构创新合作逐渐成为创新发展的主要形式；郑州大学、河南省农业科学院和河南农业大学等20 多个机构是河南省创新的重要机构；省内机构同省外机构和地区创新合作不断增强。 从获奖机构数量和参与项目数量上看，公司是创新机构的主体；从平均参与项目数量上看，教育机构、卫生机构和研究机构在创新合作网络中占主导地位。（2）通过对河南省机构创新合作网络结构及演化特征的分析发现，2001年—2018年间共有3722 个机构参与创新合作，网络结构在不断优化。整体表明，河南机构创新合作的质量在逐步提高。（3）通过对2001年—2018年间机构创新合作网络中最大的连接部件进行的社团分析发现，3326 个节点被分成27 个社团，郑州大学、河南农业科学院等多个机构是社团中心。（4）通过对河南省机构创新区域合作网络结构的分析发现，郑州、洛阳、平顶山和新乡具有较高的节点中心度，同时与北京、江苏和山东等地区有较密切的合作。 另外，大部分地市存在区域内机构合作。 整体表明，河南省机构创新合作已经形成区域内外结合模式。

通过对河南省创新合作的整体分析，以及对其网络结构演化和区域结构的分析，本文发现河南省创新合作在以下方面还存在不足：（1）创新合作网络中机构间合作紧密程度相对较低。 在河南省机构创新合作网络中，无论是整体的网络密度，还是最大连接部件的网络密度最大值仅为0.005，这表明河南省机构创新网络中机构间的合作密度相对较小，不利于创新合作。（2）创新能力强的核心机构辐射带动作用有待进一步提升。河南省机构创新网络中核心机构的特征值中心度，除前两个之外，都小于0.6。 另外，在机构创新合作网络社团中，部分创新合作社团没有占主导地位的核心创新机构。 （3）河南省创新机构同省外创新机构的合作还需进一步加强。 尽管河南省同海外国家存在创新合作，但合作国家仅有白俄罗斯等6 个国家，尤其欧美发达国家创新机构参与河南省的创新合作相对较少。（4）河南省的区域创新合作发展不均衡。 河南区域创新合作网络节点中心度最大的郑州为55，最小的济源仅为25，差异较大。

（二）建议

结合省域创新合作的影响因素，针对河南省科技进步奖统计和创新合作网络结构中存在的问题，本文提出以下建议。

第一，政府完善相关政策法规，鼓励机构创新合作。 通过河南省机构创新合作项目数和机构创新合作网络及演化分析来看，尽管形成了创新合作网络，但是网络整体上机构间创新合作仍然较为稀疏，不够密切，不利于机构创新合作。鉴于此，政府有必要制定促进机构创新合作政策鼓励机构间围绕重点科研项目开展创新合作，进而实现在重点产业领域和民生等领域取得创新成果，为实现创新驱动发展战略提供支撑。

第二，强化合作创新网络中核心机构的辐射带动作用。 从机构参与项目数、机构创新合作网络演化和社团结构来看，一些机构在合作创新中占重要地位。因此，应将这些机构建设成为合作创新中心，发挥其辐射引领作用，吸引更多相关机构加入到创新合作网络中，以此来提升全省的创新能力。

第三，积极加强同省外创新能力较强机构合作。 省外机构积极参与到河南省合作创新网络中，有利于引进外部创新资源，从而提升河南创新能力，因此，应积极推动省内相关机构加强与省外机构的交流合作，并建立有效长期合作机制，从而提升省内机构在相关领域的影响力，提升河南省在国内以及国际上的创新能力。

第四，优化区域创新的协调发展。 省内各地区创新能力发展不均衡，优化区域创新合作网络可以提升区域创新能力。 因此，合作创新较少的区域机构应挖掘自身优势，积极参与到创新能力较强的区域机构合作创新网络中，研究建立长效促进区域创新合作的机制，以此来实现区域创新能力协调发展。