面向颠覆性创新的技术监测分类体系研究

崔怡雯，赵筱媛，苏 成，李曼迪，赵志远

（中国科学技术信息研究所，北京 100038）

1 引 言

颠覆性创新作为科技创新的重要突破口，针对其开展常态化监测预警工作，是确保国家科技安全、推动科技创新发展的重要保障[1-2]。面向颠覆性创新构建系统、合理的分类体系是颠覆性创新监测工作底层数据组织实施的基础，对数据的存储、集成、共享、应用有着重要的意义，也是后续监测、识别、培育等工作顺利展开的决定性因素，具有重要的研究价值[3]。尽管各国的行业机构根据其工作管理需要已经开展了相关学科技术分类研究并制定了相应的标准和规范，为常规的技术创新监测提供了一定的基础。由于颠覆性技术主要在学科交叉领域产生，具有动态性、交叉性、复杂性、模糊性和不成熟等特点[4-7]，与现有基于技术发展现状而设立的分类体系之间存在一定的差异，导致已有的分类体系无法很好地指导监测工作的顺利开展[8-11]。因此，迫切需要从理论、技术和实际工作出发，针对颠覆性技术创新构建合理的领域监测分类体系，使之既能有效指导监测领域和监测技术的选择，避免在面向对象范围广、覆盖面全的监测过程中产生大量的冗余数据，从而影响监测效率；能够承接各类技术监测资源数据的统一分类标引，适用于不同来源数据统一管理的需求[2]；能够适用于未来技术发展的前瞻性需求，实现分类体系对未来技术的可扩展性。鉴于此，本研究在梳理国内外技术监测和相关分类体系现状的基础上，针对颠覆性创新特点，提出了面向颠覆性创新的技术领域监测分类体系设计思路与原则，并开展技术监测分类体系的构建实践，以期为颠覆性创新监测系统性研究提供支撑。

2 颠覆性创新技术监测对分类体系的要求及存在问题

技术监测这一概念最早由技术预见和技术机会分析衍生而来[12-13]，是指以信息科学前沿技术等手段，来实现对科学技术活动的动态观测、分析与评估[2,11-15]。其目的与技术预测、技术预见一致，希望通过信息化方法实现对战略性优先研究领域的发现，以此来选择能够对科技、社会和经济产生利益最大化的技术群体[16]，已经成为当前跟踪科学研究和技术前沿的重要手段[13]。随着网络信息时代的发展，技术监测对象来源也从传统的文献、专利数据转变为更为多源的数据类型[11]，如何整合来源众多、参照标准不一且内容庞杂的各类数据资源成为亟待解决的问题。与传统的技术监测不同，面向颠覆性创新构建的分类体系需从颠覆性创新出发，不能针对所有技术展开，其目标覆盖面需进一步缩小，才能更有效地利用、整合各类监测资源，提升监测效率。面向颠覆性创新的技术监测工作对分类体系提出新的要求：第一，需针对颠覆性技术特点构建；第二，该分类体系需要可随时扩充，能够反映最新技术的变化发展；第三，分类体系需满足能有效整合各类监测资源的要求；第四，分类体系需要指导确定监测目标。

从现有的分类体系研究来看，该方面的研究主要集中于对学科技术和行业市场的分类。从领域覆盖面角度划分，研究实践可分为两类。一类面向全学科产业领域的研究与应用，如中华人民共和国国家标准《学科分类与代码》[17]、《中国图书馆分类法》[18]、《中国国家自然科学基金学科分类目录》、《战略性新兴产业分类（2018）》（国家统计局令第23 号）[19]、《国民经济行业分类》[20]和《国际专利分类法》等。另一类则重点关注某单一学科技术领域，主要集中于对专利论文、行业产业的分类，例如，Friedrichs 等[21]根据国际专利分类（International Patent Classification，IPC）代码制定的生物技术领域标准，更注重于技术应用产品的开发，适用于行业统计口径的指导工作。

综合上述研究发现，当前分类体系无法很好地用于颠覆性创新的领域技术监测识别工作，主要存在以下四个方面的问题。第一，现有的分类体系缺乏一定的动态性和灵活性，对技术扩展的支持不够。相对于常规技术，颠覆性技术具有很强的不确定性及动态变化的特征。除了技术自身的动态变化特点外，技术产生颠覆性效果也存在一定不确定性。例如，传统常规技术的颠覆性组合应用可能引发新一轮的颠覆性创新，但潜在具有颠覆性效果的技术也有可能因为某一环节的落后而快速沦为一般技术。现有稳定的、静态的学科技术分类体系尚无法满足技术更迭的动态变化、灵活调整的需求[22]。第二，现有分类体系是对给定类别结果的呈现，对活跃但相对不成熟的技术的兼容不够。由于颠覆性技术在发展初期往往不够完善、成熟，且类别边界具有一定的模糊性，现有基于既定事实的分类体系往往需要进一步拓展和延伸，从而导致其普适性会相对受限。第三，现有分类体系无法满足颠覆性技术的多学科性和交叉性等特点。颠覆性创新通常产生于交叉领域，涉及多个学科，现有基于单一技术内容或学科的分类体系无法满足该类技术的归纳分类需求。第四，现有分类体系无法满足对来源广泛的各类监测数据的统一整合需求。监测资源来源不同、建立目的不同，在组织分类划分的过程中，存在较大的差异，现有分类体系尚无法满足使用同一标准将监测对象产生的各类数据联系起来。针对上述问题，本研究根据颠覆性创新领域监测需求，充分借鉴国内外相关研究成果和分类标准，针对颠覆性创新的特点提出了面向颠覆性创新领域技术监测分类体系的设计思路，并构建领域分类体系。

3 颠覆性创新领域监测分类体系设计思路与原则

为提升对颠覆性技术创新技术监测的准确性和有效性，在制定监测分类体系时，既要考虑颠覆性技术自身的动态性、交叉性、复杂性与尚未成熟等特点，又要考虑不同领域颠覆性创新的技术表征之间的区别，更要考虑本国颠覆性创新发展的目标需求。因此，本研究根据颠覆性创新的发展规律和特点，总结了面向颠覆性创新的领域技术监测分类体系设计需要遵循的原则，具体如下。

（1）确保类目设置的动态性和灵活性，满足随时调整的需求。一方面，颠覆性创新领域监测工作本身具有很强的动态性。当今世界科学技术突飞猛进，技术之间的交叉、会聚、融合或集成加快，各类新技术、新发明不断涌现，技术更新和成果转化周期日益缩短，从而决定了监测工作目标需要紧跟时代发展、时刻关注技术变化，需要通过及时增加、更新类目的设置，不断修正、调整，以及时充分反映新兴技术概念、主题，以准确把握技术发展前沿。另一方面，颠覆性创新具有高度的不确定性与复杂性。颠覆性创新的成功不仅依赖于技术自身的发展，更是整个社会、环境和市场综合作用的结果，从而导致了颠覆性技术在发展过程中具有很强的不确定性，某一因素的发展可能会成为颠覆性技术创新的“催化剂”，催生颠覆性技术创新的出现；但也有可能因为颠覆过程中另一环节的失误，直接导致技术的惨败。因此，颠覆性创新领域分类体系需要充分考虑技术动态变化特点，及时增加补充新兴技术主题类目，去除陈旧不合理内容，以更有效地利用监测资源，反映时代变化特点。

（2）重点突出关键技术主题同时，兼顾活跃、不成熟的新兴技术。一直以来，“不够成熟”都被当作是某项技术不可靠、有缺陷的代名词。但对于颠覆性创新而言，“不成熟”也往往意味着有更多的可能性。特别是随着后摩尔时代的到来，颠覆性创新的发展路径不再只追求单一技术性能的提升，也朝着更多元化的技术组合应用方向发展。对于大多数仍遵循摩尔定律或快于摩尔定律的技术行业而言，该领域的颠覆性创新在成长初期的一大特点就是不够成熟、不够完善，要接受科学研究的本质就是方式的随意性和路径的不确定性。如人工智能和生物科技等，虽然现在被定义为“最能改变人类社会的技术”，但在早期、在实现技术突破前也是不被看好，被雪藏多年。而对于多元化的技术组合新场景应用而言，则更加充满了不确定性，需要不断尝试直至成熟、成功与完善。因此，在面向颠覆性创新进行领域技术监测分类体系构建时，不仅要突出传统已有关键技术主题，更需要兼顾新时代背景下活跃度高、虽不够成熟但有着广阔发展前景的创新技术。

（3）面向颠覆性技术的多学科性和交叉性等特点，强调以问题和目标为导向。颠覆性技术与常规技术不同，具有复杂的内在结构以及多学科性和交叉性等特点，更加强调以问题和目标为导向。这往往意味着问题目标意义重大且复杂，传统单一学科技术无法满足解决此类问题的需求，需要在多学科领域之间通过技术的交叉融合寻求答案。因此，在分类体系建设时，需要根据不同领域颠覆性创新的表征，综合考虑多学科性与交叉性的特点，以问题和目标为导向，适时引入科学技术群概念，根据技术实现的不同路径设置分类体系的类目表，以更好地实现对科技创新的路径变迁与新技术突破的发现。

（4）类目节点设置需具有一定的弹性，能实现各类庞杂数据统一整合的需求。从颠覆性创新的监测对象来看，该分类体系面向的不仅仅是技术本身，还包括从颠覆性创新延伸而来的各类数据资源，如颠覆性创新早期弱信号、技术发展环境（如各类政策、规划等）、各类科研成果或形成的产品以及各类研发主体等。由于上述监测对象来源不同、建立目的不同，数据量大且庞杂，在组织分类划分的过程中，存在了较大的差异。因此，分类体系类目在设置时，其内涵边界需具有一定的弹性，能够使用统一的分类标准将监测对象产生的各类数据联系起来，以更好地实现数据的全过程管理和建立，为后续颠覆性创新的识别、预警提供坚实基础。

（5）从技术推动和需求拉动两个视角设计分类体系。从形成机制角度来看，颠覆性创新主要依赖于技术推动和需求拉动两个方面。因此，在分类体系构建时，不能仅从技术视角来考虑该分类体系的构建，也应该将需求拉动纳入考虑范围之内，“技术推动”和“需求拉动”双视角，来设计本研究的分类体系。需求拉动视角主要聚焦各国战略规划中重点发展的技术概念，将其纳入颠覆性创新的分类体系中。

（6）以应用需求为导向，不过分强调完整性、体系性。由于颠覆性技术创新的特殊性，面向其构建的技术监测分类体系不能像传统分类体系一样面面俱到，各类技术应有尽有，而应该以需求应用为导向，有所偏向、有所侧重，不过分强调其完整性、体系性。具体来讲，在技术选取时应该更加偏向交叉前沿领域的新兴技术，更加侧重于具有广阔发展前景或可能改变未来科技方向、社会生产方式等的重大突破技术，而对于陈旧或者传统的一般技术应该有所省略，不必一一体现。同时，为了保证该分类体系的完备性，增设“其他”类目，用于代指上述技术名称没有出现在该分类体系类目中的相关技术内容。

4 面向颠覆性创新的领域技术监测分类体系构建实践——以生物技术为例

为做好面向颠覆性创新的领域技术监测工作，本研究团队在上述分类体系构建思想与原则的指导下，已构建了生物技术、人工智能、新材料技术等10 个领域的分类体系，下面以生物技术领域为例详细介绍本研究的分类体系构建过程。

4.1 选择可参考借鉴的分类体系

通过对已有分类体系调研分析，发现与生物技术领域相关且可作为参考使用的分类体系分为三类：一是以《中国图书馆分类法》《学科分类与代码》等为代表的学科分类体系；二是各类行业分类标准，如《战略性新兴产业分类（2018）》《所有经济活动的国际标准产业分类（国际标准产业分类）》等；三是以《国际专利分类法》《欧洲专利分类》等为代表的各类专利分类体系。此外，采用“技术推动”和“需求拉动”双视角，将各国针对生物技术领域颁布的创新发展战略规划也列入参考借鉴的范围之内，以指导细分类目中技术点的选取[23]。表1 列出了本研究在构建分类体系时参考的部分内容。

表1 生物技术领域部分可参考的分类标准与规划文件

4.2 分类体系细分类目的构建

根据上述设计思路和原则，在现有各分类体系与战略规划的指导下，本研究尝试构建面向颠覆性创新的生物技术领域分类体系。本节将通过与《学科分类与代码》中生物技术类目的对比分析，来具体阐述该分类体系的构建过程与思路。

从表2 中的《学科分类与代码》对生物技术的分类结果来看，共设立9 个一级目录。但随着科学技术的发展，生物技术的研究范围逐渐外延，与其他学科的交叉融合日益加深。当今生物科学专业不仅包含基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学等传统生物技术，更与化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多个学科技术产生了交叉融合，而这些在传统分类中均没有得到体现。因此，为了更好表现生物技术领域的新特点，本研究增设了“生物影像技术”“生物信息技术”“生物能源”“生物资源”等一级类目（表2），以更充分地反映现代新兴技术的发展。

表2 面向颠覆性创新的生物技术领域技术监测分类体系类目对比表

确定一级类目之后是对类目的具体细化，该过程主要遵从以下原则。

1）时效性

在细分类目构建时，首先要保证时效性，即陈旧且已经被淘汰的技术不在本分类体系的考虑范围之内。颠覆性创新最大的特点是具有替代性，在考虑将某项技术纳入分类体系时，应先判断该技术是否已经被市场淘汰，再考虑该项技术的所属栏目。比如，基因测序技术虽然具有广阔的应用前景，但由于第一代、第二代测序技术已经完全被第三代甚至第四代技术所替代，因此，基因测序技术分类体系只保留第三代之后的测序技术，而这也是该分类体系不过分要求完整性、体系性的体现。

2）动态性和可扩展性

在对细分类目构建时，本研究对类目粒度的粗细不做统一规范要求；具体来讲，将根据技术动态变化情况及时对分类目录进行增加与修改。除此之外，针对重点但颠覆与否、颠覆路径尚不明确的技术，本研究引入了技术群的概念，根据该技术目前发展的不同路径做进一步细分。例如，免疫治疗作为未来可能引起行业大爆炸的潜在颠覆性技术，按其发展路径细分为免疫检查点抑制剂、治疗性抗体、小分子抑制剂、免疫系统调节剂等，既能实现对免疫治疗技术的新发展方向、新路径的实时监测，又可以实现随时对已被颠覆、淘汰的路径进行删除、修改而不影响其他类目的设置。

3）新兴性

在对细分类目构建时，将目前尚不成熟、最近蓬勃发展且具有广阔前景的技术也纳入分类体系中，对相关内容进行统一监测。例如，脑机接口技术、神经芯片等技术在传统分类体系中均不体现，但因为上述技术都极具应用价值及发展前景，为实现对该类技术信息的及时发现，本研究在一级类目“生物信息技术”中增设“脑科学和类脑人工智能”类目，以涵盖所有人工智能背景下产生的与脑科学、类脑科学相关的新兴技术概念。

4）交叉性

本研究充分考虑生物技术的交叉融合特性，如将生物技术与其他领域交叉融合的内容“生物信息技术”“生命科学仪器创新研究和制造”“生物化工”“生物能源”等类目都纳入分类体系构架之中。除此之外，该分类体系对技术交叉性的考虑还体现在对技术类目的具体设置上，如免疫治疗、细胞治疗、基因治疗作为新一代的生物治疗技术，从技术本质上讲，三者存在一定的交叉、并不能完全划分。若按《学科分类与代码》的划分方法则应考虑将上述技术划分到基因工程或细胞工程中，但由于技术有所交叉，对其分类存在一定的难点。在对上述技术处理时，从问题目标出发，在“生物医药”中设立二级类目——“现代生物治疗技术”，将三项技术同级放置，共同监测，以及时发现生物治疗技术中具有潜在价值的相关信息内容。

本研究遵循以上原则与方法，对生物技术领域开展分类体系构建，最后形成一级领域19 项，二级领域75 项，三级领域139 项，四级领域61 项，五级领域19 项。

4.3 生成类目体系表

生成的类目字段包括三个部分：编码、中文类名和注释。技术监测信息资源分类编码体系由12位代码组成，每个层次用两位数字表示，该数字仅表示该类目在本分类体系中的级别和位置，无其他含义。类目注释是对类名的定义或进一步补充说明，其主要参考来源于百度百科、维基百科、论著、期刊论文、战略规划等，以帮助使用者更好地明确此类目的具体含义。

4.4 类目体系初步实践

分类体系构建之后，需要对其有效性进一步实践验证。我们利用该分类体系对中国科学技术信息研究所构建的颠覆性技术感知响应平台中采集的海量来源丰富、分类标准不一的各类科技论文数据、专利数据、颠覆性技术数据、市场产品数据、弱信号数据、科技报告数据和科技项目数据等进行了初步的分类实践。从使用结果上来看，该分类体系基本上可以满足对颠覆性技术感知响应平台多源数据监测整合、展示和分析的需求。特别是该分类体系对于新兴技术、交叉复分技术，以及不同来源、不同使用目标的数据能够进行较好的分类支持。同时，也存在一定的问题，比如，由于当前部分新兴学科概念的内涵、边界和标准不够清晰，在学术界尚未达成共识，我们采用上述概念后也导致不同的分类人员在使用分类体系时，会因自身对概念理解的不同而导致分类结果具有一定的偏差。但是分类体系的构建本身就是一个漫长且复杂的过程，需要在后续具体实践过程中不断调整完善。一方面，将通过不断解决使用过程中出现的问题，对分类体系进行检查、复核，及时更新、动态调整；另一方面，也尝试通过知识图谱、文本聚类等方法对各类数据进一步分类实践，与现有分类体系对比、分析和调整。通过多种途径、方法，不断迭代优化，共同完善分类体系类目的设置。

5 结 语

面向颠覆性创新构建技术监测分类体系是实现对颠覆性创新监测管理的基础，本研究针对颠覆性技术特点，提出面向颠覆性创新的监测分类体系的设计思路与原则，综合已有的领域相关概念界定、分类标准、相关战略规划和研究成果，在多个领域开展实践检验，并以生物技术为例进行了详细说明。本研究旨在使得当前构建的分类体系既能符合颠覆性创新发展的动态性、交叉性、复杂性以及不成熟等特点，适用于科技发展过程中动态变化、更新迭代的需求，又能满足我国当前科技发展对颠覆性创新的监测管理需求。此外，分类体系的构建是一项复杂的系统工程，涉及内容丰富、因素众多且复杂性高，需要一个长期不断动态调整的过程。本研究的分类结果依托颠覆性技术感知响应平台得到了一定的验证，但是目前仅用于对数据的整合、展示和分析之中，相对较为简单，这也是本研究存在的不足之处，后续将会持续深度挖掘，对分类体系的有效性做进一步的深入研究。与此同时，我们已经尝试在生物技术、人工智能、大数据技术、现代交通技术、智能制造、新材料、空天技术、基因技术、海洋技术、新一代信息通信技术10 个领域进行了面向颠覆性创新的技术监测分类体系的研究实践，相对于完整的技术分类体系来讲还不够全面。未来，将在现有分类工作的基础上，继续深入研究，不断调整、完善分类类目，构建面向颠覆性创新的整体技术监测分类体系框架，逐步从理论和实践上来验证其科学性与有效性，以此来不断适应我国颠覆性创新发展的管理需求，而这需要一个长期努力的过程，也是我们今后工作的努力方向。