粤港澳大湾区内部科研合作网络演化研究

郑 佳，姚佳彤，熊书玲

（中国科学技术信息研究所，北京 100038）

粤港澳大湾区是由广东省与香港、澳门特别行政区在“一国两制”背景下共同建立的跨行政区划区域。随着大湾区的深入发展，其科技等领域的合作发展成为各界关注的重点问题。港澳地区拥有世界排名前列的高校和科研机构，在基础科研方面具备优势，但其高新技术企业数量相对较少，在科技成果转化方面存在弱势，该特征使得推动粤港澳大湾区科技合作成为区域协同发展的重点。国家层面已颁布多个政策文件为大湾区科研合作提供支撑条件：2003年内地与香港、澳门签署的《关于建立更紧密经贸关系的安排》（CEPA）为粤港澳进行科研合作提供了有利条件；2008年颁布的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要（2008—2020年）》提出提高粤港产学研合作强度，在两地联合建设创新平台以支持科技创新工作的开展；2010年签署的《粤港合作框架协议》进一步强调开展粤港在科技领域合作的重要性，提出加快创

新高地建设进度；2017年签署的《深化粤港澳合作 推进大湾区建设框架协议》将科技创新作为重点合作领域，提出完善创新合作机制、模式，将其建设为国际科技创新中心[1,2]。推进粤港澳区域融合发展已发展为国家战略，近年来的政府工作报告中也明确提出将科技创新合作作为推动粤港澳大湾区协同发展的重点之一。

科技论文是衡量区域和科研主体基础科研能力的关键指标，基于论文进行研究能够反映出科研方面的创新[3-5]。创新合作网络结构特征的分析包括整体网和个体网两方面，联系强度、网络位置和路径长度等特征是目前网络结构研究的主要关注点[6-8]。现有关于大湾区创新合作方面的研究多集中在理论层面[9-12]，基于数据支撑的定量研究较少，构建大湾区创新合作网络分析结构特征和演化发展的研究则更少[13,14]。本研究选取Web of Science数据库中2005—2019年粤港澳大湾区的科研论文数据，对数据进行字段提取及清洗处理，结合大湾区的科研基础及合作情况，从社会网络结构视角对大湾区内部的科研合作网络演化特征和趋势进行研究。本研究揭示了不同时期大湾区内部的科研创新合作情况，为完善大湾区区域创新合作研究提供理论参考和数据支撑，丰富了大湾区创新协同发展相关研究的思路和方向。

1 粤港澳大湾区科研合作基础条件

表1为2018年大湾区内地9市的科研投入情况。研发（R&D）经费支出是区域科技研发投入和科研创新能力的重要指标。可以看出，2018年大湾区内地9市的科研投入经费支出总数达2 586亿元，R&D经费支出占GDP总量的比例达3.19%。深圳的R&D经费高达1 161.93亿元，占所有城市总支出的44.93%，占GDP总量的4.80%，大幅领先于大湾区内其他城市。深圳在2014年被设立为全国范围内第一个城市级的自主创新示范区，对科研创新发展的重视度和科研活跃度较高。广州R&D经费支出为600.17亿元，位居第2，但其R&D经费支出占GDP比例仅为2.63%，在大湾区内地9市中位列第4。

表1 2018年大湾区内地9市科研投入情况

9市共拥有超过3.6万家规模以上工业企业，R&D人员投入超过75万人，规上工业企业的R&D支出总计2 002.18亿元，占企业主营业务收入的1.72%。其中，深圳规上工业企业的R&D支出接近其他城市经费支出之和，占主营业务收入比例达2.91%，也远高于其他城市。9市的科学技术支出总额为941.68亿元，深圳和广州的科学技术支出分别为554.98亿元和163.67亿元，远高于其他城市，占地方一般公共预算支出的12.96%和6.53%。此外，中山和珠海的科学技术支出金额虽然不大，但是占公共预算的比例较高，分别为9.37%和7.95%，高于除深圳外的其他城市，表明中山和珠海对科技创新发展的重视程度较高。

表2为大湾区内地9市主要科研创新主体的情况。截至2019年，大湾区内地9市共拥有高新技术企业48 410家，较上年增加13.53%。深圳、广州和东莞的高新技术企业数排名前3，其中深圳的高新技术企业数量呈现较为迅猛的增长趋势，2019年较上年增加了2 500多家，数量仅次于北京，位居全国第2；广州共有12 174家高新技术企业，位居国内第3名，但其增长幅度与深圳的差距较大。大湾区内地9市拥有高校148所，香港11所，澳门7所，大湾区总计共有166所高校。大湾区内的世界名校主要集中在香港，香港大学、香港中文大学、香港科技大学、香港城市大学和香港理工大学5所香港高校入围了全球100强高校。大湾区内地的世界知名高校不多，应加强与香港高校的资源流动，加大教育资源的共享程度，提升大湾区内地高校的基础科研质量。

表2 2019年大湾区内地9市主要创新主体情况

2 粤港澳大湾区科研产出能力

2.1 科研产出情况

通过对大湾区论文数据的整理统计，得到2005—2019年科研论文产出的逐年变化趋势，如图1所示。2005—2019年间大湾区共有348 913篇科研论文产出，论文数量呈现明显的逐年增长趋势，从2005年的7 272篇增长到2019年的63 039篇，15年间论文产出数量增长近8倍。此外，科研产出增长率呈现波动趋势，年均增长率为16.83%，2017年后的增长势头较为迅猛，2019年的增长率最高，达到35.82%。近年来，大湾区对科研发展的重视程度不断提高，投入大量资金支持科研发展，建设国家重点实验室、新型研发机构及科技企业孵化器等科研平台，不断完善科研基础设施建设。

图1 大湾区2005—2019年科研论文产出情况

表3为大湾区内各城市的科研产出情况。各城市的科研产出数量整体上均呈现增长趋势，广州和深圳的增长幅度较大，香港虽然2005年的论文数量高于其他城市，但其近年来科研产出量增长幅度较为平稳，直到2019年才出现较大幅度的增长。大湾区各城市中，广州的科研产出量最多，其次是香港及深圳。广州、香港及深圳三座城市是大湾区科研创新发展的主力军，在大湾区科研创新中占据核心地位。广州拥有的高校和国家重点实验室数量最多，香港拥有5所全球排名前100的世界知名高校，深圳在科研创新方面的投入最多且拥有的高新技术企业数量最多。

表3 大湾区内各城市2005—2019年科研产出情况

2.2 科研合作情况

通过对论文产出数据进行清洗处理，共得到262 023篇合作论文，科研合作分布情况及合作率如图2所示。2005—2019年大湾区合作论文数量逐年上升，科研合作在科研产出中占据较大的比重且呈现稳步增加的趋势，合作率从2005年的66.12%增加到2019年的79.55%。历年来的科研合作率均超过50%，保持着较高水平，表明在科学研究方面，大湾区较早地意识到了合作的重要性，开展科研合作的积极性较高。特别是近三年，科研产出量和科研合作量增加迅猛，可见自大湾区的发展上升至国家战略后，科研创新发展得到重视并不断完善，区域科研创新合作强度逐渐增强。

图2 粤港澳大湾区2005—2019年科研合作情况

将科研合作分为两个主体参与的双边合作和三个及以上主体参与的多边合作，2005—2019年大湾区科研论文双边及多边合作情况如图3所示。在合作论文中，共有166 187篇为多边合作论文，占比达63.42%；2007年前科研合作中的双边合作量高于多边合作，2007年后至今多边科研合作数量反超双边合作。15年间多边合作率也呈现明显的上升趋势，多边合作率从2005年的45.38%增长到2019年的71.56%，多边合作在科研合作中的比重越来越高。这表明大湾区的科研机构不局限于与一个科研主体进行合作，越来越重视与多城市或多机构的合作。合作主体的增加可以使得研究课题获取更广泛、全面的资源，提高科学研究的效率和质量。

图3 粤港澳大湾区双边合作及多边合作情况

3 粤港澳大湾区内部科研合作演化研究

3.1 大湾区内部科研合作整体情况

从所有合作数据中提取出大湾区内11座城市参与的合作数据进行统计分析，得到2005—2019年大湾区内部合作论文共126 912篇，占合作论文总量的48.44%。区域内合作论文数量逐年变化趋势如图4所示。从数量上看，区域内部合作论文量随时间的推进逐年增加，从2005年的2 040篇增加至2019年的16 318篇，增长了近7倍；从区域合作率上看，区域合作论文占合作论文总量的比例呈现波动变化，2005—2015年间区域合作率整体上呈现增长趋势，2015年后区域合作率出现下降趋势，由2015年的54.19%下降至2019年的46.43%，该阶段内大湾区科研合作总量增加显著、增速较快，且区域外科研合作量逐渐增加，导致区域内合作率呈现下降趋势。

图4 大湾区区域内部科研合作情况

3.2 合作网络结构演化特征

基于论文合作数据，以区域内11座城市为研究对象，构建2005—2019年区域内部科研合作矩阵，计算得出各年份的区域创新合作网络的拓扑结构指标，如表4所示。2005—2019年间，区域内部科研合作网络规模均为11，大湾区内各城市均与区域内其他城市存在合作关系，说明湾区内各城市比较重视科研合作，参与区域科研合作的积极性较高。

表4 大湾区区域科研合作网络指标

从网络边数和网络密度上看，合作网络边数从2005年的28增加至2019年的104，增加了近3倍。网络密度整体上呈现明显增长趋势，除2006年、2010年、2014年及2018年外，网络密度均比上年有所增加，15年间由2005年的0.254 5增长至2019年的0.945 5。2019年区域内实际存在的合作关系占理论上最大关系数的94.55%，区域内城市大部分存在两两合作关系，各城市的合作联系增多，城市间的影响程度逐渐增强，合作网络趋于紧密。

网络的平均距离、凝聚力指数可分别从不同方向刻画网络节点间的可达程度和集聚程度。区域内科研合作网络的可达程度及聚集程度均明显增加，平均距离从2005年的1.818减少至2019年的1.055，城市间进行合作的难度降低，开展合作更加便捷。网络凝聚力从2005年的0.615增加至2019年的0.973，凝聚力表现较好，各城市间的科研合作联系趋于紧密，城市间的合作障碍减少。

本文选用度数中心势和中间中心势两个指标揭示科研合作网络的一致性。网络的度数中心势呈现整体上升趋势，各城市在区域内部合作网络中的地位差异略有增加，网络的集中程度越来越高。2005—2019年，中间中心势的下降幅度较大，从2005年的70.67%下降至2019年的0.29%，合作网络由最初的部分城市承担关键的中介作用演变为大部分城市间均存在直接联系，核心城市对网络整体的控制作用减弱。

3.3 各城市节点特征演化

本文选取度数中心度、接近中心度和中间中心度指标对大湾区内11座城市在区域内部科研合作网络中的所处位置及重要程度进行研究。表5和表6为2005—2007、2008—2010、2011—2013、2014—2016、2017—2019年五个阶段大湾区内各城市中心度的变化情况。

度数中心度用来揭示网络中某节点与其他节点间的关系强度，其值越高表示网络中与该节点存在直接联系的节点数量越多，该节点在网络中处于比较重要的位置。由表5可以看出，广州在各阶段的度数中心度都为100.00，与网络中所有成员都存在科研合作关系，处于合作网络中绝对核心的位置。2017—2019年各城市的度数中心度较2005—2007年均有所提高，除佛山、惠州和江门外，其他城市度数中心度均达到100.00，各城市间科研合作程度逐渐提高，大湾区内部科研合作网络的联系强度不断增强。对比各城市每个阶段内的度数中心度，广州、香港始终位于前两位，其次为深圳和澳门，澳门的度数中心度由2005—2007年的20.00增加至2008—2010年的90.00，增加程度较大，该期间澳门与较多城市开展了科研合作工作。此外，肇庆、江门、惠州和中山的度数中心度变化也较大，这些城市近年来提高对区域创新合作的重视程度，与其他城市积极建立合作，目前已与区域内大部分城市存在合作关系。

表5 区域内部合作网络节点度数中心度

接近中心度表示网络节点的独立程度，越核心的节点在传递信息的过程中对其他节点的依赖程度越低，即某节点的接近中心度越高，该点越不受其他节点的限制，具有较高的独立能力。表6表示各城市在不同阶段的接近中心度变化情况，通过各阶段均值可以看出大湾区内各城市的接近中心度逐渐提高。创新资源在区域内流动使各城市间可以更通畅地进行科研合作，各城市对核心城市的依赖度减小。广州和香港在科研合作上对其他城市的依赖程度较低，始终处于网络的中心位置。2005—2010年间，除广州、深圳和香港外，大湾区内其他城市的接近中心度均低于平均值，该阶段大部分城市进行科研合作还需依赖中心城市。2014年后，各城市接近中心度增幅较大且各城市间的差距逐渐减小，大部分城市的接近中心度高于平均值。2017—2019年，除惠州和江门外，其他城市接近中心度均达到100.000，大多数城市进行科研合作不受其他城市的影响；惠州和江门由于自身科研能力较弱、科研投入较少，对网络中资源的掌握程度还较低，对其他城市有一定的依赖性。

表6 区域内部合作网络节点接近中心度

节点对网络资源的控制能力可通过中间中心度指标量化，若一个节点在多条关系中都担任桥梁的作用，则认为该点具有较高的中间中心度。从表7来看，在中间中心度方面，2014年前大湾区的科研合作网络主要通过广州和香港实现连接，尤其在2005—2007年阶段，广州和香港在网络中充当桥梁的次数分别为51.481和15.556，广州在多条合作路径中都起到了中介作用。随着区域协同发展的推动，各阶段中间中心度均值及各城市中间中心度均呈现下降趋势，广州和香港的中介作用逐渐减弱。2017—2019年除惠州和江门外其他城市都在网络中起到中介作用，但中间中心度较低，仅为0.247，说明各城市对合作路径的控制作用趋于一致，且多数城市能与其他城市直接进行交流，对中心城市的依赖性较小。

表7 区域内部合作网络节点中间中心度

3.4 科研合作学科领域分布

学科是科学研究发展中的基本要素及重要指标，研究合作的学科领域分布对探究科研合作的特性和规律有重要意义[15]。将大湾区参与的科研合作论文按其所属学科领域进行拆分归类，得到大湾区内各城市间科研合作的学科领域整体分布情况，如图5所示。大湾区内部的科研合作主要集中在临床医学、工程学和化学领域，这三个学科领域的科研合作论文量占合作论文总量的37.68%；其次为材料科学领域，与前三个领域的合作论文量存在较大差距；人文艺术和空间科学领域的合作论文较少，合作论文量分别仅有139篇和672篇。在医学方面，广东拥有较多的医学资源，港澳的基础研究能力较强，大湾区在临床医学领域的科研合作推动全球医学研究发展。

图5 大湾区区域内部科研合作学科领域分布情况

图6为2005—2019年大湾区内部科研合作涉及的各学科领域论文数量变动情况，圆点大小代表各学科领域的合作论文数量。除临床医学、工程学、化学、材料科学和物理学外，其他学科在2011年前的合作论文数量较少。从整体情况来看，各学科领域的合作论文量呈现增长趋势，2015年前的增长幅度较小，2015年后部分学科领域出现爆发式增长趋势，在工程学、材料科学、化学和临床医学领域上表现明显。其中，工程学领域增长速度最快，2015年前其合作论文量低于临床医学和化学领域，2015年后快速增长，尤其在2017年后大幅增长，该领域合作论文量超过化学和临床医学，成为大湾区内部科研合作最多的学科领域。

图6 大湾区内部科研合作学科领域变动情况

4 结论与建议

（1）大湾区区域内各城市的研发投入经费和创新主体数量存在一定差距，部分城市的科研投入及科研主体数量较少，导致自主科研能力偏弱。建议大湾区充分发挥政府推动和引导作用，注重区域内科研资金投入均衡分布，引导和推动在科研基础落后的城市中建立实验室、技术中心等创新主体，并提供相应的资金支持和基础设施建设。

（2）在科研产出层面，大湾区论文产出数量表现出显著的增加趋势，2017年后数量增长势头迅猛，广州、香港及深圳是大湾区科研产出的主力军；在科研合作层面，大湾区历年科研合作率均高于50%且呈现稳步提升趋势，对三个及以上主体的多边合作重视程度增加。大湾区内部科研合作量逐年增加，2015年后大湾区合作总量的增加显著导致区域内部合作的占比相对降低。

（3）在科研合作网络层面，大湾区科研合作网络边数在15年间增加了近3倍，整体网的网络密度明显增加，区域内部科研合作网络趋于紧密。广州和香港始终处于合作网络核心位置，与多数城市直接进行合作；但随着时间递进和区域持续发展，各城市接近中心度增加，大多数城市逐渐摆脱对核心城市的依赖，能直接与其他城市进行科研合作和资源流通，广州和香港对各城市的控制能力逐渐弱化。

（4）在科研合作领域分布层面，大湾区内部科研合作分布最多的学科领域为临床医学，近年来工程学学科合作规模增长迅速，大湾区内部对工程学领域科研合作的关注度越来越高。建议大湾区科研创新政策在继续保持重视基础学科领域的基础上，提高对应用型学科领域的重视程度，对科研合作产出较少的学科领域提供相应的科研资金支持，同时鼓励创新主体进行跨领域的科研合作，推动科研合作领域均衡发展。