乔亚丽 黄 颖 张 硕 汪雪锋
(1.北京理工大学管理与经济学院 北京 100081;2.武汉大学信息管理学院 武汉 430072;3.武汉大学科教管理与评价中心 武汉 430072)
在新一轮科技革命与产业迭代的交互影响下,以颠覆性技术为代表的技术创新正在对经济、社会和国家发展带来深刻影响。为抓住此次变革机遇,各创新大国纷纷开展颠覆性技术预测与预判研究。早在20世纪50年代,美国成立国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA),专门从事国防领域尖端科技研发,以维持美国军事科技在全球的领先地位。2012年俄罗斯成立国防先期研究基金会,2014年日本开始实施颠覆性技术创新计划(ImPACT)。我国也深刻认识到颠覆性技术创新对于支撑我国实现2035战略目标具有重大意义,于2016年开展“推进颠覆性技术创新,加速引领产业变革”战略部署,2017年将颠覆性技术创新写入报告中。
当前科技创新带来的颠覆效应正无时不在地发生、无所不在地渗透,如何正确认识和把握颠覆性技术的内在规律成为一个重要课题。中国科学院院长白春礼院士指出,应加强关注“会先在哪些地方颠覆”“会以什么方式颠覆”和“我们应当如何应对”。为应对颠覆性技术带来的挑战和机遇,国内外学者基于不同知识背景对颠覆性技术识别与预测做了大量研究。为厘清研究现状,苏鹏等分别从不同学科背景、研究方法、研究数据等方面归纳了现有颠覆性技术识别方法的现状与不足[1-2],并提出未来颠覆性技术识别研究解决思路;开庆同时结合数据来源与识别方法,对现有研究颠覆性特征进行剖析[3];张佳维从技术、市场与环境3个维度出发对现有识别指标进行了总结与归纳[4],对颠覆性技术识别指标的构建提出改进建议。
综上所述,现有研究多围绕识别方法、评价指标、数据来源等对颠覆性技术识别研究进行综述,并未从本质上对颠覆性技术的内涵与特征进行系统剖析,因此在识别指标构建和方法设计上不能将颠覆性技术与新兴技术等合理地区分开。根据克里斯坦森等人提出的颠覆性技术相关理论,颠覆性技术不仅在技术层面强调技术的性能突破、不连续等特征,在市场应用层面还体现出技术对产业竞争格局的重大变革影响。鉴于此,本研究从技术、市场两个要素出发,对颠覆性技术内涵与特征、颠覆性技术识别方法进行全面系统梳理。通过对比不同视角下识别研究涵盖的特征及其度量方法,整理分析当前研究总体发展趋势和不足,尝试提出应对建议,为未来颠覆性技术识别研究提供参考。
颠覆性技术,又称破坏性技术,最早由哈佛商学院教授克里斯坦森提出,他认为颠覆性技术“往往从低端或边缘市场切入,初始阶段表现为简单、方便、便宜等特征,随着性能与功能的不断改进完善,最终取代主流市场上的技术,占领主流市场”[5-6]。除了简单、便宜等低端类型的颠覆,另有学者提出颠覆性技术也可以从高端市场切入,初期并不比主流技术便宜,提供与主流技术不一样的性能[7-8]。颠覆性技术概念提出后,国内外学者围绕这一概念进行了不同视角的解读。不同学者对于颠覆性技术内涵的界定尚不统一,部分代表性文献中的主要观点如表1所示。
表1 颠覆性技术定义
通过总结梳理发现,颠覆性技术的内涵主要围绕技术属性和市场效应两方面展开,分别涵盖两种技术类型和两种市场颠覆方式。从技术属性来看,技术作为整个颠覆过程的主体,其技术形式可以分为两类:一类表现为一种新技术形式,另一类表现为现有技术的颠覆性应用。其中,第一类新技术形式(即现有技术交叉融合或全新技术)可以是对现有技术功能或产品性能的改进突破,提供不同于主流技术性能的产品,通过不断升级迭代,逐渐吸引主流用户并最终颠覆主流技术,占领主流市场,形成新的价值体系[12]。同时,新技术形式的突破还可以是基于新概念、新原理产生的原始创新技术,在获得共识后迅速渗透至各领域,这类技术往往会对社会产生重大变革[15]。第二类现有技术的跨领域融合应用也会对人类生产生活带来颠覆性影响,如互联网技术的大规模渗透,改变了各行各业的运作范式[12,15]。
从市场效应来看,则主要关注技术对市场的影响方式、影响程度及影响范围。颠覆性技术对市场的影响方式分为两类:一类提供与现有主流技术相同或相似特征的技术或产品,如基于现有市场需求在原始价值网络的低端攻击利润最低和服务过度的客户,逐渐满足主流客户需求最终替代主流市场上的技术[16-17];另一类则是开发具有新需求的技术或产品,创造新的价值网络,开辟全新市场[16]。相比较而言,前者的竞争对象是现有主流技术,而后者则是与“非消费”竞争,开发尚未存在的需求。这两类颠覆过程如图1所示。
图1 颠覆性技术两种不同的市场颠覆方式
与颠覆性技术相关的概念主要包括新兴技术和突破性技术[2,4],各概念之间的关系总结如图2所示。
图2 颠覆性技术与新兴技术、突破性技术之间的关系
新兴技术是一种新出现的,未来有潜力发挥更大经济影响的技术[18]。从技术属性来看,新兴技术强调技术的新兴趋势,是一种时间维度的概念,体现为新颖性、持续增长性特征[19]。与颠覆性技术不同,新兴技术是新的,即全新的创新或现有技术组合创新,且不强调技术轨道的跃迁。从市场效应来看,其是未被商业化的,未来有潜力对经济结构产生重大变革的技术[20]。而颠覆性技术更强调对市场结构的变革性影响。因此从市场影响力来看,新兴技术尚未显现出市场或经济潜力,未来能否成为颠覆性技术尚不确定。基于上述分析本研究认为,新兴技术与颠覆性技术概念存在部分交叉。
突破性技术是一类具有变革性和非连续性特征的技术,通过全新的知识可以淘汰掉现有技术或产品[21]。与颠覆性技术一样,突破性技术也是不连续性创新,在市场影响力方面,二者均起到重塑市场格局、变革现有市场规则的效果[22]。但在技术方面,突破性技术强调技术的根本性创新,基于全新的知识或技术,而颠覆性技术可以源于根本性创新,也可以不涉及全新技术,如现有技术产生跨领域应用。基于上述分析,突破性技术可以看作是广义颠覆性技术的其中一种形式。因此本研究将突破性技术创新纳入颠覆性技术创新研究的范畴。
综上,与其他相关概念相比较,技术属性方面,颠覆性技术存在多种技术形式,可以是新技术,也可以是现有技术的颠覆性应用;而在市场效应方面,颠覆性技术更强调市场影响力,即颠覆性。
通过梳理相关文献,本研究将基于技术视角的颠覆性技术识别研究按照其体现的颠覆性特征归纳为四类,分别是基于技术突破性、技术关注度、技术影响力和技术替代性的颠覆性技术识别研究。
2.1.1基于技术突破性的颠覆性技术识别研究
颠覆性技术是区别于持续性技术而言的,相对于持续性技术创新,颠覆性技术被认定是在某些方面产生了技术突破,如技术结构或性能的大幅提升,这种“新突破”构成了颠覆性技术同持续性技术竞争发生颠覆的技术基础。基于技术突破性的颠覆性技术识别研究主要是设计指标计算技术新颖性,遴选出技术创新程度高的专利或技术主题,作为潜在的颠覆性技术。其中技术突破性的测度方法包括基于引文数据、文本内容和IPC分类。基于引文数据的研究主要从引文结构和引用率开展。引用专利和文献是专利发明所依据的知识基础,比较发明专利与其先前专利的引用结构,即所基于的科学或技术知识的差异,可以帮助测度技术的突破性。如果一项发明所基于的技术知识相较于先前专利差异越大,重合度越低[23],则说明当前发明专利可能应用了新的科学原理、技术或方法,实现了技术突破[24]。除了引用结构,引用率也常被用来反映一项技术的突破性程度,如苏敬勤等利用专利3年引用率来衡量颠覆性技术创新,将一项专利技术在其公开年算起,前3年的专利引用量之和与该技术在此年的专利量之比作为颠覆性强度指标[25-26]。基于文本内容的研究主要从技术出现前后属性集的差异度和技术主题本身的新颖性来实现。如黄鲁成等利用文本挖掘方法提取属性-技术方案对,借鉴物种入侵模型,通过计算新技术出现前后的属性集差异度判断技术新颖性,若新技术出现前后技术属性集差异越大,则技术新颖程度越高,越具颠覆潜力[27]。白光祖通过提取文本中的SAO结构表征技术信息,设计知识主题的新颖系数、融合系数、交叉系数识别新出现主题、融合主题、学科交叉主题,筛选出具有颠覆潜力的技术[28]。基于IPC分类的研究利用IPC分类组合表征技术组合创新,若技术组合是第一次出现,则更具创新性[29]。
2.1.2基于技术关注度的颠覆性技术识别研究
颠覆性技术通常具有瞬间颠覆性,技术的颠覆过程往往伴随着技术关注度的提升,通常体现为快速增长性。基于技术关注度的颠覆性技术识别研究主要利用技术热度指标进行技术颠覆性潜力识别,包括热度统计、热度系数和时间序列的热度趋势分析3类。基于热度统计的研究包括未来数据中技术主题的关键词强度[30]、专利申请量、文献增长率[26]等。在数据统计方法的基础上,学者们尝试用一些复合性指标进行表征,如白光祖基于SAO语义分析方法,利用热度系数指标评估趋热的技术主题[28]。考虑到上述方法的静态特征,基于时间序列的思想被引入评估技术关注度,如石慧等利用CiteSpace软件对专利文本中的技术主题进行突变监测与分析,进而得到某一领域内的潜在颠覆性技术[31]。鉴于技术的颠覆是过程性的,时间序列思想可能更有助于精准把握技术的发展态势。
2.1.3基于技术影响力的颠覆性技术识别研究
颠覆性技术被认为是一项引领产业变革的创新,其发明会在各技术领域产生广泛渗透、融合和应用,变革现有产业、市场格局,对人类社会生活产生深远影响[32]。基于技术影响力的颠覆性技术识别研究主要通过衡量技术在其他技术中的影响力来进行技术的颠覆潜力识别。如Dotsika利用社会网络分析方法对关键词网络进行特征分析,发现颠覆性技术创新在网络中处于高的度中心性、中介中心性和接近中心性[33]。李乾瑞等通过测度技术横向影响包括融合性、扩张性,及纵向影响测度技术的颠覆性潜力[34]。
2.1.4基于技术替代性的颠覆性技术识别研究
根据克里斯坦森最初提出的颠覆性技术原理,颠覆性技术最初出现在边缘利基市场,通过提高技术性能,逐渐对市场上主流技术的领导地位产生威胁并最终替代[5-6]。基于技术替代性的颠覆性技术识别研究通常与主流技术比较,分析竞争态势,评估其替代潜力。如Momeni利用专利技术路径、k核分析、主题模型方法,比较太阳能光伏领域各技术的发展趋势,发现薄膜技术呈现出取代主导技术晶体硅的潜力[35]。Lim等将数据包络分析法与技术轨迹图相结合,对各技术的性能进行综合量化评估,从属性综合值审视技术进步可能带来的颠覆潜力[36]。
综上,基于技术视角的颠覆性技术识别研究,重点从技术属性来探究颠覆性技术,重视技术的挖掘与筛选,包括新出现的技术主题、交叉融合主题及突现趋热的主题等,多强调技术的创新程度与关注度。该视角充分利用文本挖掘方法提取科技文档中的有用技术信息,并采用文献计量学指标进行评估,筛选出有潜力的技术。其中,这一视角研究中使用的科技文档多以专利数据为主,学者们基于专利数据中隐含的丰富技术信息,帮助挖掘重要技术及其发展态势,较为客观。近年来,在专利数据的基础上,引入了科学文献[31]、专利引用科学论文[28]、网络新闻[26]、商业报告[33]、未来数据[30]等多数据源,从创新过程的多个环节全面挖掘与监测技术发展。这一客观方法能够帮助创新主体充分挖掘潜力技术,技术清单更全面,易操作。但大多忽略了颠覆性技术所强调的市场效应,这类研究常将技术本身的突破性或高关注度等同于潜在颠覆性,对于是否符合颠覆性技术所具备的市场效应特征,即能否变革技术范式、商业模式,或取代主流市场技术领导者,产生颠覆性影响,仍缺少相应评估,无法与新兴技术、融合技术等识别研究严格区分开,未来研究中需将颠覆性技术的市场效应考虑进来。
基于市场视角的颠覆性技术识别研究,重点从消费者对新到来技术的反应及技术对市场的影响对技术的颠覆潜力进行评估。前者包括消费者需求及其购买时所考虑的产品价值,后者涵盖了技术在市场中的扩散及技术产生的市场颠覆效应等[37]。针对消费者对技术或产品的反应,Chen等引入Bass模型获取颠覆性技术的S曲线,基于消费者需求模型构建市场状况,预测颠覆性技术发生颠覆作用的时间节点[38]。郭靖等通过提取影响产品买方价值的关键特征因子,对主流产品及颠覆性创新方案中的关键特征进行对比,分析颠覆性创新方案的产品价值[39]。基于对颠覆性技术产生的市场影响考量,傅耀威等总结了技术对市场的颠覆效应,主要包括技术是否能引领技术、产业模式等发生巨大改变,是否能够产生巨大的社会和经济价值,是否能产生交叉领域应用或商业模式等市场颠覆效应标准评估颠覆潜力[40]。林春培等则将市场进行细分,设计不同的评估标准来分别识别面向全新市场、面向竞争对手市场、面向自我市场的颠覆性创新[41]。
综上,基于市场视角的颠覆性技术识别研究,重点关注已知技术的市场颠覆潜力,评估多采用经济学模型、指标评估等,其所需要的市场需求情况、消费者偏好数据较难获得,常常需要借助问卷调查、专家评分等主观数据。这类研究评估对象多来自历史案例、现有颠覆性技术清单或领域专家推荐,受限于其技术清单来源,容易忽略新出现或尚未引起关注的技术。
由颠覆性技术内涵可知,颠覆性技术在强调技术性能突破的同时,也重点强调市场颠覆效应。因此基于技术与市场综合视角的颠覆性技术识别研究同时考虑到技术突破和市场潜力,识别方法主要包括两类:基于技术特征、市场特征综合指标评估和基于技术路线图绘制技术发展路线。
2.3.1基于综合指标评估的颠覆性技术识别研究
立足国家、产业等较为宏观层面的颠覆性技术识别研究评估指标多从技术潜力、市场潜力、外部环境3个维度考虑。技术潜力关注技术的突破性[42-44]、前沿性[45]、增长性[46]、性能优势(如简单、便宜等)[17,47]、成熟度[17],新的技术轨道,产品替代性[17]等。市场潜力主要包括潜在颠覆性技术在市场能否为消费者带来价值,如消费者需求贴合度[45]、市场效用[46]、主流市场对现有产品性能的满意程度[49]、较低的成本[17]、技术采用率[12,48],对市场结构是否具有颠覆性,如创造新的价值网络[50]及在位技术的市场成熟度等。外部环境包括政策制度环境、产学研环境、宏观经济发展环境[17,45]。企业层面的颠覆性技术识别研究除考虑技术的突破性、市场前景外,仍需将企业自身的战略目标、技术能力考虑进来,以判断潜在颠覆性技术能否服务于企业的核心业务,帮助企业获取竞争优势及企业能否依据现有技术能力开发或引入颠覆性技术[43]。
基于技术特征和市场特征的综合指标评估方法评估维度更全面,充分考虑了技术特征和市场潜力及外部环境的多个维度,早期多考虑技术特征和市场潜力,近些年将外部环境因素考虑进来。但综合指标评估很多指标较难量化且不易获取,只能借助专家评分,因此会依赖专家的主观判断。针对这一问题,近些年学者们开始尝试使用多种数据源的定量数据评估,如用文献、书籍、专利、销售量、股票市值等数据中包含的信息进行替代计量,使评估尽可能做到客观[51-52]。
2.3.2基于技术路线图的颠覆性技术识别研究
技术路线图提供了一种结构化、可视化方式,用于探索不断发展的技术、产品和市场之间的交互关系、演化路径及发展趋势,是一种常用的技术预测与管理工具,广泛应用于支持技术战略决策和长期规划[53]。由于过去技术路线图常用于持续性技术研究,因此在应用于颠覆性技术识别时,需重点考虑颠覆性技术与持续性技术的根本区别[54],即在初期颠覆性技术提供与主流技术不同的性能属性,生成不同的价值网络。为此Vojak等将技术发生颠覆的因素考虑进来,包括标准、架构、集成、链接和替代5部分[55]。在技术对象的选取上,卢光松等将其界定为已市场化的边缘性技术、未市场化的自有技术、解决特定问题的可能技术[13]。鉴于传统技术路线图技术对象选取高度依赖专家,学者们尝试将文本挖掘方法用于识别各种候选技术,为后期德尔菲法绘制技术路线图提供前期技术情报支撑[56]。在技术的市场颠覆前景评判方面,目前均基于专家意见。
基于技术路线图的识别研究会同时考虑到技术供给和市场需求,在绘制技术路线图的过程中多方知识背景人员共同协作,在知识覆盖度和信息交流方面,都具明显优势。但技术路线图预测方法也存在明显缺点:①会消耗大量人力、物力、财力,评估成本较高;②技术路线图实施时间周期较长,恐怕不能适应快速发展的颠覆性技术;③无论是评估对象的选取还是颠覆性前景的评判,都依赖于专家的主观判断,其中借助文本挖掘方法提取评估对象是目前一种较为高效、可行的趋势。
综上,基于综合视角的颠覆性技术识别研究,同时兼顾了技术特征和市场潜力的评估,评估维度较为全面,但无论是基于综合指标评估还是技术路线图的识别研究,专家打分、问卷调查等主观数据依然占据主流趋势。
现有颠覆性技术识别研究仍处于探索中,不同知识背景学者从不同视角对颠覆性技术识别进行了大量研究,但尚未形成统一识别思路。通过比较总结其中存在的问题,可以为未来研究提供参考。
颠覆性技术理论同时强调技术属性和市场效应两个要素。从其对应的颠覆性技术培育过程出发,比较发现3个视角研究涵盖的环节存在差异(见图3)。技术视角的颠覆性技术识别研究涵盖技术创造、技术识别、技术评估等前期的潜力技术定位筛选环节,市场视角的颠覆性技术识别研究则集中在技术的市场潜力评估、技术在市场的扩散等环节,技术与市场综合视角的颠覆性技术识别研究则包括技术特征评估、市场潜力评估及市场扩散环节。根据各环节研究重点,整个过程大致可以分为技术对象选取、技术颠覆潜力评估两部分。
图3 技术视角、市场视角、技术与市场综合视角的颠覆性技术识别研究比较
其中,对于技术对象的选取,基于技术视角的识别研究多基于文献、专利、新闻等客观数据,充分利用文本挖掘方法、科学计量方法,挖掘并监测各类型技术文档中的技术情报信息,这一类型研究可以全面挖掘技术信息,有效识别重要技术,区分突现的技术、创新程度高或技术性能发生突破的技术、具有影响力的技术等。市场视角、技术与市场综合视角的研究,多使用已知案例、市场上存在的技术清单或专家熟知的经验技术,技术信息捕捉不全面,容易忽略新出现或尚未引起关注的技术。
对于技术的颠覆潜力评估,技术视角通常使用技术的突破性、高关注度、影响力评估技术的颠覆潜力,只停留在技术层面,忽略了实际市场需求和消费者采纳状况等诸多因素,难以评判颠覆性。针对技术视角的识别研究,未来如何评价各类型重要技术的颠覆潜力,仍是一个亟待解决的问题。市场视角的研究会考虑到实际的市场需求,评估消费者购买意愿、技术产品是否创造了新的价值网络等。技术与市场综合视角的识别研究利用技术路线图或综合指标评估技术颠覆潜力,可以兼顾技术特征和市场潜力,近期研究中又加入外部环境这一维度,评估维度较为全面。但后两个视角指标描述较为宏观,如“技术广泛性”“变革产业范式”等描述,难以用数据进行量化,因此多采用专家打分进行评估,依赖于专家意见。如何将指标进行细化,实现定量化的可能,也是一个需要探讨的问题。
综合上述研究现状与不足,展望未来,本研究认为有以下方向亟待探究。
a.将潜在颠覆候选对象的挖掘与技术在市场的颠覆潜力评估相结合,实现优势互补。基于上述分析可知,技术视角的研究擅长利用文本挖掘方法和文献计量学方法提取重要技术信息,并将重要技术进行区分,全面且高效,可以满足创新主体对于不同类型技术的需求。市场视角、技术与市场综合视角的研究能充分考虑市场状况,对技术的颠覆潜力进行有效评估。鉴于此,为更有效识别颠覆性技术这一高度不确定性技术,本研究认为应将不同视角研究的优势充分结合,技术视角的研究方法能够在早期捕捉各类有潜力的技术,使创新主体在引入市场之前确定潜在的重要技术清单,后两个视角可以帮助创新主体确定一项技术发明是否有潜力成为重要的变革推动者。
b.将颠覆性技术基于技术属性和市场效应进行详细划分,有针对性识别各类潜在颠覆性技术。如上所述,技术视角的研究方法可以有效区分不同类型的技术,但是对于其颠覆潜力评估,即使借助市场视角、技术与市场综合视角的评估方法,仍需要大量依靠专家意见,耗时且成本较高。且不同类型的技术颠覆方式又存在显著差异,不能用统一模糊的指标进行“一刀切”式地评估。长久之计是思考如何将市场颠覆潜力进行定量化,目前量化的障碍是颠覆潜力描述较为宏观,对各类型技术不具有针对性,因此应该重新审视颠覆性技术的市场效应,结合不同技术类型将其细化。基于克里斯坦森提出的两类市场颠覆效应[16],考虑到不同类型技术的特征,笔者将颠覆性技术进行了类型划分,总结梳理出颠覆性技术可能的3种类型:基于新技术-新需求的革新型颠覆,基于新技术-现有需求的替代型颠覆和基于现有技术-新需求的应用型颠覆(见图4)。
图4 颠覆性技术类型划分
类型I-革新型颠覆:指新技术(如原始创新技术或技术组合产生的新技术)创造了新的市场需求或新的市场需求驱动了新技术的产生,一般来源于科学原理产生的重大突破如量子力学,通过创造新需求开辟了新市场,广泛为用户所采纳,对技术范式或市场模式产生了重大变革,最终产生颠覆性影响。
类型II-替代型颠覆:指新技术提供与现有主流市场需求相同或相近的技术或产品,通过其特殊功能属性吸引客户,逐步占领主流市场,替代主流市场上的技术或产品,该类型强调对现有主流技术的替代效应。
类型III-应用型颠覆:指现有技术在其他领域产生新的需求,改变现有应用范式或开辟新的应用领域,实现跨领域的颠覆性应用,如互联网在各个领域的大规模应用引起的颠覆。
通过对不同技术和需求的监测,结合技术不同的颠覆方式,如广泛渗透、替代等,制定指标对颠覆潜力进行量化评估。相较于传统的识别方法,对不同类型颠覆进行针对性识别方法设计将使识别研究工作更精准、更高效、更具针对性。
c.将多数据源引入丰富评估途径,帮助定量评估技术的颠覆潜力。针对当前颠覆性技术识别研究中颠覆潜力评估多采用问卷调查、专家意见等主观数据,难以定量化的问题,本研究认为应尝试探索其他类型数据源,如用户评论数据、商标数据、股票或其他更新的数据来源,从中充分挖掘有用信息,设计替代性指标量化评估技术对市场和社会的影响、用户接受率等颠覆潜力特征,为最终潜在颠覆性技术清单的确定提供定量信息支撑。
当然,颠覆性技术识别研究仍然面临很多问题,如在分类的基础上,如何定量表征和监测替代效应、革新效应及跨领域颠覆应用?这些都是未来需要进一步探讨的问题。本研究旨在梳理当前研究现状与不足的基础上提出一种新的识别理念,将技术对象选取与市场颠覆潜力评估相衔接,在将颠覆性技术进行类型划分的基础上,有针对性识别各类潜在颠覆性技术,对于构建颠覆性技术识别方法具有重要意义。但这还只是一个开端,关于颠覆性技术识别研究仍需不断深入,识别框架还有待进一步完善。