周海炜,王 菲,王梦娇
(1.河海大学商学院,江苏 南京 211100; 2.河海大学战略管理研究所,江苏 南京 211100)
水是生命之源、生产之要、生态之基[1],国家始终围绕节水、用水、治水、兴水的发展理念严格落实水资源管理制度。水利建设作为经济社会发展的基础性行业,其高质量发展对提高水资源利用、优化水资源配置、强化水资源治理、保障水资源安全具有重要意义。习近平总书记“十六字”治水思路以及国家“十四五”规划纲要“构建智慧水利体系”目标的提出,为我国水利建设工作提供了新的行动指南[2]。水利部部长李国英在2022年全国水利工作会议上提出要按照“需求牵引、应用至上、数字赋能、提升能力”的要求,全面推进水利建设技术创新和成果共建共享[3]。新时期水利建设的高质量发展亟须打破当前核心技术缺乏、创新能力不足、成果转化困难等问题[4]。产学研多主体合作进行技术研发作为科技创新中活力和竞争力最强的创新模式之一[5],具有分散创新风险、整合主体资源、优化信息配置、实现利益共享等优势[6],成为科技创新的重要驱动力。因此,在面对新时期水利智慧化升级的更高需求时,应发挥产学研协同的优势力量,继续向深水区迈进,以产学研深度融合推动水利建设技术创新和成果转化,实现国家水安全保障的重要任务[7]。产学研合作网络作为一种复杂社会网络,既是多主体合作研发的表现形态,又是技术创新和实践应用的重要载体[8]。研究我国水利建设产学研专利合作网络的演化趋势和表现特征,对推动多领域主体合作创新、提高创新成果的可行性和应用经济性、促进水利高质量发展具有理论价值和现实意义。
水利建设作为我国一项重要的民生工程,社会重视程度高,当前关于该领域的研究主要集中于水利资源利用、水利工程建设和水利可持续发展三方面。①水利资源利用研究。张丛林等[9]认为目前我国水利资源在治理体系和管理模式上存在满足人民涉水需求效能不足的问题,需转变观念,推动水利资源融合管理,提高利用效率;张连滨[10]研究发现测算水利资源的价值和成本有助于平衡水利工程项目的经济和社会效益;严爽等[11]认为需要强化大数据背景下水利资源监管研究,设计水利资源的数据信息化整合,通过技术提高水利资源利用效率。②水利工程建设研究。胡德胜等[12]提出工程水利建设可以提高对水的控制和利用能力,解决水资源供需矛盾;李艳丽等[13]研究发现积极建设水利工程质量智慧检测管理系统,有助于推进水利工程质量检测的信息化进程;黄伟等[14]研究发现发挥工程建设中公众参与和社会治理的有效性,可以实现水利工程建设与环境生态效益的双赢。③水利可持续发展研究。胡振鹏[15]认为生态水利的发展对实现水资源开发利用与生态系统良性循环具有重要意义,并提出生态适应性协同调控方法;王恒等[16]认为农业现代化战略应更加重视农田水利建设,推动农田水利技术化、系统化、生态化,实现可持续发展。从已有研究可以看出,目前关注点主要集中在水利建设的资源、工程、可持续发展等领域,缺乏对技术层面的总体分析,尤其是“十四五”规划中提出的水利建设要加大技术创新力度、协同多主体促进科技成果转化等方面的内容,目前的研究较少涉及。
产学研作为行业创新发展的重要途径,其联合申请的专利是创新产出的重要表现,多主体合作有助于专利成果的应用转化和现实推广[17],也符合我国对新时期水利建设技术创新从单一主体向产学研深入推进的路径期望。产学研合作网络作为创新网络的一种,可以实现异质性资源共享和主体优势互补,提高创新产出[18]。当前,国内外对专利合作网络的研究主要集中在三方面:一是影响因素和合作模式分析。Singh[19]研究发现地理、技术、社会等邻近性是影响专利合作网络构成的重要因素,主体之间邻近性越高合作可能性越大;温芳芳[20]提出我国业缘型合作模式占比最高。二是网络结构特征和演化分析。高粱洲等[21]选取规模、密度、中心性和连通性指标对网络总体结构进行分析,选择熵、聚类系数和路径长度对更深层次的节点网络拓扑结构进行分析;谢刚等[22]选择小世界性和无标度特征等指标分析特殊网络结构;淮孟姣等[23]根据“生命周期理论”将农业专利合作网络按时间和特征划分为不同阶段进行演化分析。三是知识扩散和创新绩效分析。何培育等[24]研究证明网络中的核心节点和结构洞位置具有控制信息和资源交互的优势,可以更好地激发创新活力,提高经济效益;闫艺等[25]发现合作网络的小世界效应可以增强网络信息可达性和资源凝聚力;关鹏等[26]研究发现地理位置、网络密度、节点研发能力和合作频次等都会对网络中知识扩散产生重要影响。
合作发明专利是社会多主体实现知识共享和技术创新的显著体现,可以充分反映网络整体和各节点的合作创新情况[26]。通过查阅水利部关于水利建设的政策解读[27]、已有研究成果[12],以及国家知识产权局发布的《国际专利分类与国民经济行业分类参照关系表(2018)》,发现学术界、社会公众和国家政策普遍将水利建设定义为“水利工程建设”,包括江河流域的防洪减灾体系、跨流域和跨区域的引调水工程、农田节水排灌系统以及水土资源保持工程等,涉及的相关技术领域包括人工水渠、拦河坝堰、水力发电站、排水灌溉等[28]。基于此,本研究选择IPC国际专利分类号(2021版)中的E02B即“水利工程”作为水利建设产学研合作专利的检索分类号,通过国家知识产权局官网检索已申请且公开的发明专利。我国第一件产学研合作专利始于1987年,考虑专利具有滞后期,因此设置申请时间为1987年1月1日至2021年12月31日,共检索出3621条数据。筛选出中国境内的组织申请人,再根据产学研合作特性,申请人中应至少包含企业、高校、科研机构中的两个同质或异质性主体,因此设置检索式(表1)进行数据清洗,最终得到933条专利数据。
表1 申请人字段检索
社会网络分析方法可以有效分析复杂网络结构和特征,不仅能反映网络主体特征及关系,还能展示网络整体结构演化[29]。在网络整体结构层面,部分研究以网络规模和密度衡量合作网络的范围和节点之间联系的紧密程度[30],以中心势描述网络中心性和凝聚力[22],用平均路径长度和集聚系数来解释小世界网络效应[31];在网络个体结构层面,通常使用Bonacich中心性说明节点在网络中的核心地位,或者运用相对度数中心度和相对中心度衡量节点的控制力和影响力[23],结构洞指标也常被用来分析节点在合作网络中对其他节点的依赖或制约程度[20]。
因此,在结合我国水利建设产学研专利合作的实际情况后,本研究基于1987—2021年水利建设产学研专利数据,运用UCINET分析工具及社会网络分析方法,从宏观和微观两个视角进行专利合作网络演化及特征分析。具体分析步骤如下:①对产学研合作的整体演化过程划分不同阶段并构建专利合作网络图谱进行具体分析;②选取网络规模和密度、中心势、平均路径长度和聚集系数分析整体网络结构的演化趋势及特征;③选取Bonacich中心性、结构洞和中心度等指标,从合作主体的特征性质、地域分布、合作模式及技术主题四方面,分析个体网络结构的演化特征;④根据研究结果综合分析我国水利建设产学研专利合作网络的演化趋势及特征,并提出相应的发展建议。研究思路如图1所示。
图1 研究思路
3.1.1合作网络阶段划分
为探究我国水利建设产学研专利合作的一体化发展进程和阶段演化情况,本研究对收集整理后的样本数据进行初步分析。从图2可以看出1987—2021年我国以水利建设为主题开展合作的专利数量和主体数量总体呈上升趋势,且具有明显增长潜力,反映我国水利建设领域专利合作的良好发展态势。根据图2展现的专利合作阶段特征,结合国家政策导向和水利建设发展情况,将我国水利建设产学研专利合作网络的演化进程分为萌芽期、探索期、发展期和繁荣期4个阶段。
图2 1987—2021年我国水利建设产学研合作专利及主体数量变化情况
a.萌芽期(1987—2007年)。该阶段专利刚刚兴起,公众发明创新意识不强,因此合作专利数量始终在个位数徘徊,甚至连续多年存在专利申请空白,导致增速大幅震荡,但由于数量极少因此不影响后续研究。直至2003年水利部发布《水利科技成果登记办法》,引导社会逐渐重视水利建设技术创新,强调科技成果产出,专利申请数量出现波动增长趋势。
个人突发事件:个人突发状况一般为单个旅客的个人事件。例如:寻人寻物、双方打架、突发疾病、不文明现象恶化等状况。个人突发状况处理不当的情况下,也容易造成群体事件,因此旅游类志愿者在工作中要及时处理、秉承以人为本的原则,做到让游客满意,超出个人解决能力范围的,可寻求同伴的帮助或者请示上级领导。
b.探索期(2008—2013年)。该阶段合作专利数量和主体数量都有小幅度增加,原因在于2009年《水利部科技推广计划项目管理办法》颁布,明确提出“鼓励科研机构、高等院校、生产企业、应用部门等单位,采用产学研相结合的方式联合申报水利科技推广项目”,体现水利建设在技术领域对产学研的重视程度逐渐提高。但由于社会主体对该合作模式并不熟悉,合作专利数量增速不明显,仍处于探索阶段。
c.发展期(2014—2017年)。该阶段合作专利数量和主体数量的同比增速明显,表现出较快发展态势。随着水生态文明建设和多项水利工程治理意见的出台,我国要求水利建设在满足经济效益的同时保证生态文明的可持续,这对水利建设的技术发展提出了更严格的要求。因此,为实现技术创新和实践应用,水利建设领域的各产学研主体积极突破个体边界,主动寻求交流合作,产学研合作也获得进一步发展。
d.繁荣期(2018—2021年)。数字化技术的推广带动我国水利建设进入智慧发展转型期,产学研专利合作迎来新发展机遇,专利数量大幅上升。“十三五”时期我国把实施大数据战略作为水利建设领域创新驱动发展的重要抓手,“十四五”规划进一步提出“构建智慧水利体系”,党的二十大再次强调“加强水利重大问题科技攻关,积极培育科技创新力量”。这都体现了国家对水利建设实现高质量发展的新要求,技术需求的升级使主体之间合作创新动机进一步增强,产学研专利合作进入繁荣期。
3.1.2合作网络演化分析
为了更好地分析不同阶段合作网络演化情况,运用UCINET软件绘制以产学研主体为节点,以专利联合申请关系为连线的可视化社会网络图谱,展示水利建设领域企业、高校、科研机构之间合作研发关系的社会网络。图谱以相对度数中心度为每个节点赋予属性,节点越大表明该主体合作次数越多,中心性和地位越高。根据演化结果可以得到,越来越多的产学研主体之间建立了合作关系。从主要节点的名称变化可以得出,企业和科研机构始终是网络中的核心主体,其中企业节点更大、连线更多,说明企业是我国水利建设合作创新的主要推动者和引领者。1987—2007年合作主体较少且联系简单,合作网络整体比较松散。2008—2013年网络中节点和连线数明显增加,出现少数核心节点,部分领域形成“小团体”现象,网络分布疏密错落。2014—2017年更多产学研主体进入网络,大节点和“小团体”的数量明显增加,多主体合作模式使网络结构逐渐复杂。2018—2021年网络规模迅速扩大,主体之间广泛开展专利合作,整体分散、局部聚集的网络形态逐渐形成,核心节点辐射带动周围主体形成了更多更复杂的小世界。
通过UCINET软件测算不同阶段产学研合作网络整体指标值后发现,水利建设整体网络结构在规模、密度、中心性、聚集系数等方面都表现出一定的演化趋势及特征差异,结果如表2所示。
表2 我国水利建设产学研专利合作网络整体指标值
3.2.1网络规模扩大且密度下降
随着我国水利建设产学研合作创新程度的不断深入,合作网络节点数从48增至595,网络规模逐渐扩大,但网络密度从0.347降至0.003,网络结构愈加松散。说明网络中合作增速小于主体增速,随着新加入节点增多,网络密度被逐渐稀释,使信息和资源在网络中的传递效率下降。虽然网络结构松散有利于减少主体受限,增加自主创新机会,但主体之间互动频率的降低将不利于知识资源的交流共享,从而可能降低网络整体创新效率。
3.2.2网络中心性先减弱后增强
中心势总体反映网络的凝聚力和整合度,度数中心势体现网络中节点的聚集态势,中间中心势反映节点的相互影响程度。从整体来看,水利建设产学研合作网络的中心势先降后升,说明随着网络规模的扩大,节点间的联系和控制程度先减弱后增强。从萌芽期到发展期,合作网络的中心势波动下降,表明随着合作网络演化,更多产学研主体进入水利建设领域并逐渐展现其活跃性和创新能力,主体之间的合作逐渐松散,少数节点控制网络形成的“集权化”现象有所缓解。进入合作繁荣期后,中心势回升,部分主体由于掌握了水利建设前沿技术,在网络信息流动中发挥重要调控作用,其他主体集中通过核心节点进行资源互动,使其控制力和影响力提高,网络集中化和集权化程度增强,逐渐形成局部聚集的“多核心”网络形态。
3.2.3小世界网络效应逐渐明显
小世界网络效应是指网络中的部分节点以“小团体”形态进行频繁和密切的合作,团体中信息资源可以高效流动,在统计指标上以较高的聚集系数和较短的平均路径长度来反映。在合作网络的萌芽期和探索期,由于合作主体较少且合作模式简单,因此,虽然平均路径较短但聚集系数为0,网络结构整体比较松散,并没有形成小世界网络。在发展期和繁荣期,网络节点逐渐增多,部分拥有较强知识和资源竞争力的主体成为核心节点,并且频繁与其他主体建立联系,虽然平均路径变长、聚集系数有所降低,增加了信息传递的困难,但强势主体的合作优势远高于信息流通的阻碍,合作网络逐渐形成部分节点聚集成团的小世界现象,小世界网络效应有助于增强主体之间信息和资源的互动性,增加创新产出。
3.3.1合作主体特性演化
a.中心性。采用Bonacich中心性指标度量节点之间的直接联系,衡量节点在网络中的地位和控制力,指标越大说明个体越居于核心地位、重要性越强。从表3可以看出,1987—2007年合作主体较少,水利建设专利申请以研究院和企业为主,高校参与程度低,合作性不强。2008—2013年产学研专利合作有所发展,高校演化成为核心主体并与多方机构开展合作,研究所和企业仍是网络主要节点。2014—2017年,企业作为对水利建设技术创新需求和应用程度最高的主体,占据网络的绝对中心地位,控制整个网络大部分的信息流动和资源传递,引导我国水利建设产学研合作发展。此时科研机构和高校中心性下降,退居网络边缘位置。2018—2021年我国水利建设进入高质量发展时期,对技术创新性要求更高,更多主体积极参与专利合作。企业的控制力和核心地位被削弱,信息和资源的“集权化”程度降低,科研机构和高校以其较高的知识创新能力逐渐进入网络中心。由此看来,随着我国水利建设产学研专利合作网络的动态演化,合作主体多样性增加,不同主体凭借其优势特性和竞争力在网络中都具有一定的中心地位和资源控制能力,主体的技术溢出效应提高,这为我国水利建设产学研主体在专利技术领域提供了更大的合作潜力和发展空间。
表3 专利合作网络各阶段Bonacich中心性与结构洞指标排名前10的申请主体及性质
b.结构洞。在合作网络中存在节点连接中断的“空地”,它们需要通过其他中介节点建立合作联系,结构洞指标就是反映某个节点在多大程度上作为“中间人”控制信息和资源在不同节点之间的传递和互动。根据Burt的结构洞理论,结构洞指标包含有效规模、效率、限制度和等级度等,限制度可以反映某节点运用结构洞能力的程度,是结构洞的核心指标,限制度越低表明主体的中介控制优势越明显。由表3可以看出不同时期扮演“中间人”角色的主体不同,但总体来看,科研机构所表现出的结构洞优势最明显,具有突出的网络连接能力,是水利建设产学研专利合作的重要调控者和桥接者。1987—2007年,研究院由于具有政策和科研优势,占据合作网络结构洞位置,形成一定的网络影响力。2008—2013年,河海大学作为水利领域的核心高校,在技术研发方面具有竞争优势,对知识信息和人才资源的获取和分配具有较强控制能力,成为核心“中间人”。水利建设工程企业作为技术和资源的主要需求者和应用者,也逐渐表现出结构洞优势。2014—2021年,中国水利水电科学研究院作为我国水利建设领域具有技术、资源、政策等各方面较强竞争优势的机构,广泛成为其他主体优先合作的对象,高效对接科研发展与公众需求,处于结构洞的优势位置,影响网络中信息资源的流动。从不同阶段结构洞位置的主体变化来看,“中间人”角色在产学研各领域分散分布,说明随着社会发展和技术更迭,我国水利建设产学研专利合作网络并没有形成稳定的结构洞,尚未有主体可以持续控制整个网络的信息和资源流动,也避免了某些机构长期独占异质性资源,可抑制创新垄断局面的形成。
3.3.2合作主体地域演化
合作网络中的相对节点中心度反映了个体在网络中的核心控制力和影响程度。本研究根据中心度计算结果,选取共同处于相对度数中心度和相对中间中心度前10位的核心主体,以其作为产学研主体代表,对各主体及与其相连的合作对象,按照经济分区原则分析合作主体的地域演化趋势及特征(表4)。核心主体中以科研机构最为突出,推断科研机构所在的地理位置可能极大影响了其他合作主体的地域分布。由表4可知,各阶段产学研主体地域分布并不均衡,主要以东部最多、中部其次、西部最少的地域分布情况演化发展。这与地区之间经济实力水平、信息流动效率和资源丰富情况的分布相似,说明技术合作创新离不开地区发展所提供的支持。从表4还可以发现,东部地区主体数量有所下降而中西部地区正逐步增加,说明中西部地区主体受到国家政策和社会资源倾斜,科研创新能力有所提升,加之东部核心主体主动提供技术、人才、资金发展合作,使其逐渐从网络边缘区向核心区移动。而且,西部地区由于地理位置优势具有丰富的水利资源和水利建设条件,可以进行技术专利的宣传推广和实践应用,在专利网络中展现出较大的发展空间和合作潜力。这为我国因地制宜发展分布式水利建设、协调中西部经济发展差异奠定了良好的技术基础,也为产学研主体跨区域创新合作和成果转化提供了发展方向。
表4 我国水利建设产学研核心主体合作专利的地区分布比例 单位:%
3.3.3合作主体模式演化
我国水利建设专利合作网络是由不同创新主体及其关系所构成,不同阶段产学研主体的合作模式极大影响了网络结构的演化趋势。通过分析合作模式可以识别不同主体在专利合作发展过程中的作用和重要程度,从而探索更多潜在、深入的合作机制,提高技术创新效率。根据产学研机构类型进行统计分析(表5)可以发现:产-研合作最为突出,虽比重逐渐下降但合作频次不断增加,且始终处于重要位置。说明科研机构能够较好地满足企业的技术创新要求,同时借助企业充分识别社会需求并促进成果转化,双方互利发展;产-学合作增长明显。说明高校在人才和知识资源的积累下逐渐显现出技术研发动力和创新实力,成为重要合作主体;产-产合作优势显现。随着行业竞争加剧,企业逐渐注重自主创新能力的提高,普遍设立附属研究院以支持企业内部科研需要,加之同行业企业间信息交流和资源共享相较企业与外部机构更加便捷,因此企业间合作更加频繁,占比持续上升;产-学-研合作受到重视,合作次数逐渐增多。说明随着网络演化发展,异质性信息资源在网络中的传递更加高效,主体之间的合作模式也更加多样化。进一步研究发现,企业作为网络核心主体的优势逐渐增强,并积极与科研机构、高校建立合作关系,引导网络发展。
表5 专利合作网络不同主体合作模式各演化阶段的专利数量及比例
3.3.4合作主体技术演化
国际专利分类号IPC可以代表专利所特属的技术领域[25]。本研究基于IPC分类号中的“组”,对水利建设产学研专利合作所涉及的技术领域进行演化分析,提取代表大组内容的主题词,借助NVivo软件进行词频统计。由表6可以发现,专利合作主要集中在水利工程结构、拦河坝堰和人工岛等技术领域,这说明水利建设的工程结构一直是专利合作的技术关注热点,在各个阶段相关专利数量始终最多。随着生态环境可持续发展理念的提出,水面清理等环境保护相关技术也开始受到关注。在对专利信息的关键主题和应用领域进行重点分析时发现,越来越多的互联网、大数据、人工智能等新兴技术开始与传统水利建设结合进行创新性专利研发,“智慧水利”“数字水网”“水利信息化”等创新领域逐渐受到关注。不过,由于处于发展初期,智能化水利设施专利数量有限,因此在词频统计中未能明显体现,但这仍然可以反映出我国水利建设的创新研究正逐步向高技术、高质量、高水平的方向演化发展。
表6 水利建设产学研合作专利所涉及技术领域的主题词统计
a.从网络演化阶段来看,1987—2021年我国水利建设产学研合作发展经历了萌芽期、探索期、发展期和繁荣期4个阶段,且与政策支持、社会发展和技术进步密切相关。具体表现为合作意识不断提高、合作主体显著增多、合作数量迅速增长、合作领域拓展深化以及合作结构日趋复杂的网络演化趋势和特征。由此可见,我国水利建设产学研多主体合作创新的发展态势较好,合作网络逐渐规范和完善。
b.从网络整体结构来看,我国水利建设产学研专利合作网络的规模和范围逐渐扩大,网络内合作主体显著增加,但合作增速小于主体增速,网络密度下降,网络结构较为松散,主体之间合作程度有待加深;中心势先减弱后增强,产学研主体之间资源和技术竞争激烈,网络整体凝聚力不高,逐渐形成多核心分布的网络形态,不利于异质性资源流动;网络平均路径长度增加,聚集系数先升后降,表现出局部聚集趋势,小世界网络效应显现,团体内创新效率提升。
c.从网络个体结构来看,企业和科研机构具有较高的中心性和结构洞指标,始终处于网络核心地位,并作为“中间人”积极调控信息资源传递;产学研各主体地域分布不均衡,专利创新当前主要集中在东部地区,但合作网络表现出经中部向西部转移扩散的趋势;企业拥有突出的技术创新需求和成果转化能力,成为合作网络的核心引领者与主导者,积极与其他企业、科研机构、高校建立合作联系,合作模式逐渐多样化、系统化和深层化;水利工程结构、拦河坝堰、人工岛等技术主题始终作为合作研究重点,并逐渐融合互联网、大数据、人工智能等新兴数字技术,智慧化和信息化成为我国水利建设专利合作网络的研究方向。
a.政府层面。政府作为我国水利建设产学研专利合作过程中的主要引导者和服务者,应积极发挥支持与引领作用。首先,建议完善促进水利建设科技创新和成果转化的相关政策,制定阶段发展战略,设置专项资金支持,鼓励产学研主体积极参与技术研发,深化合作创新及开放共享机制;其次,建议鼓励产、研等网络核心主体强强联合或以强带弱,进行研究主体和应用主体的深度融合,形成产业一体化发展;最后,建议政府整合调配社会资源,发挥合作创新的优势,以创新驱动发展战略为依托促进创新要素聚合,为水利建设发展注入活力。
b.合作主体层面。企业作为合作网络中最具有控制力和影响力的核心主体,建议应多维度拓展创新力度,积极与其他主体建立多领域合作关系,深入延长合作链条实现资源拓展,提高企业竞争力,推动高质量发展转型;科研机构作为合作网络的重要参与者和中间人,建议专注于水利建设相关技术的研发与创新,并加强与企业的交流合作,关注社会需求和政策导向,促进科技成果及时转化;高校是人才的摇篮,为专利合作网络培养和输送高质量人才资源,建议积极与企业、科研机构开展人才交流、学科互动、技术应用等产学研合作,加强水利建设领域高精尖特色人才培育,担当合作桥梁,实现创新主体协同发展。
c.合作网络层面。我国水利建设产学研专利合作应始终以创新作为关注重点,推动主体深度融合、协同发展。因此,建议企业保持敏锐的感知力,及时捕捉政策动向和社会需求,积极参与水利建设产学研合作,广泛吸收网络信息和资源,提升技术创新和成果应用能力;建议科研机构继续保持水利建设领域的基础研究和创新研发,通过产学研合作网络及时获取市场动态和技术热点,实现理论和实践的互动发展;建议高校以服务社会需求为导向,传递学科知识、培养水利建设创新人才,搭建产学研合作桥梁,促进水利建设高质量创新发展。