林亨，周源，劉宇飛

（1.華中科技大學(xué)國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，武漢430074； 2.清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京100084；3.華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢430074）

技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別支持的2035技術(shù)清單調(diào)整方法
——以機(jī)器人技術(shù)為例

林亨1，周源2，劉宇飛3

（1.華中科技大學(xué)國(guó)家數(shù)控系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，武漢430074； 2.清華大學(xué)公共管理學(xué)院，北京100084；3.華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，武漢430074）

本文針對(duì)技術(shù)預(yù)見(jiàn)中關(guān)注度較高的技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別和趨勢(shì)分析問(wèn)題，綜合以往研究提出的成體系的和較為完善的分析方法，并以機(jī)器人技術(shù)為例，分析了機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)和技術(shù)前沿以及發(fā)展趨勢(shì)，為中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究中技術(shù)清單的提出與技術(shù)產(chǎn)業(yè)布局提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)預(yù)見(jiàn)；技術(shù)熱點(diǎn)；技術(shù)前沿；專(zhuān)利分析；機(jī)器人技術(shù)

一、前言

2015年，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)與中國(guó)工程院聯(lián)合開(kāi)展的“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)在中國(guó)工程院召開(kāi)，擬開(kāi)展自上而下的系統(tǒng)性研究，廣泛吸納科技界、產(chǎn)業(yè)界、經(jīng)濟(jì)界和相關(guān)管理部門(mén)的集體智慧，凝聚我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略需求，掃描重大共性技術(shù)和關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，提出推動(dòng)與支持我國(guó)工程科技發(fā)展的政策工具及管理措施[1]。技術(shù)預(yù)見(jiàn)作為世界各國(guó)普遍采用的一種技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略評(píng)估方法，對(duì)我國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究中技術(shù)清單的提出與技術(shù)產(chǎn)業(yè)布局有著十分重要的影響。

技術(shù)預(yù)見(jiàn)是一種系統(tǒng)的評(píng)估方法，其評(píng)估對(duì)象是對(duì)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、社會(huì)發(fā)展水平和民眾生活質(zhì)量提高產(chǎn)生強(qiáng)烈影響的科學(xué)技術(shù)[2]。它旨在更準(zhǔn)確地分析科技未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，為區(qū)域及產(chǎn)業(yè)內(nèi)的科技發(fā)展制定更合理的戰(zhàn)略規(guī)劃，將國(guó)家、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)等多方面的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展更緊密地結(jié)合起來(lái)，優(yōu)化資源配置，贏得科技競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[3,4]。在整個(gè)評(píng)估過(guò)程中，對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)、前沿技術(shù)的識(shí)別和對(duì)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)，是技術(shù)預(yù)見(jiàn)最為關(guān)心的問(wèn)題，引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[5]。

本文以機(jī)器人技術(shù)為研究對(duì)象，分析總結(jié)技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別及趨勢(shì)分析的一般流程與基本思想，分析的思想與流程對(duì)技術(shù)預(yù)見(jiàn)中相關(guān)問(wèn)題的發(fā)展有較強(qiáng)的促進(jìn)作用和借鑒意義，分析的結(jié)果為專(zhuān)家提出2035技術(shù)清單和規(guī)劃產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局提供了有力的支持。

二、研究現(xiàn)狀

當(dāng)前技術(shù)預(yù)見(jiàn)中的技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別與趨勢(shì)分析主要針對(duì)專(zhuān)利數(shù)據(jù)，通過(guò)引證分析或聚類(lèi)分析等方法，運(yùn)用一些指標(biāo)來(lái)判定眾多技術(shù)點(diǎn)中哪些是熱點(diǎn)和前沿技術(shù)，并對(duì)這些技術(shù)進(jìn)行趨勢(shì)分析。如侯劍華等[6]利用關(guān)鍵詞與被引量關(guān)系分析風(fēng)力渦輪機(jī)技術(shù)中的熱點(diǎn)，欒春娟[7]基于高頻次提取與專(zhuān)利數(shù)量統(tǒng)計(jì)分析波音公司技術(shù)分布，黃魯成等[8]用CiteSpace軟件實(shí)現(xiàn)專(zhuān)利引用聚類(lèi)并根據(jù)關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率、Burst值等指標(biāo)分析家用空調(diào)發(fā)展的技術(shù)熱點(diǎn)與前沿。常見(jiàn)的技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別與趨勢(shì)分析的指標(biāo)如下[9]。

（1）專(zhuān)利數(shù)量。即相同技術(shù)點(diǎn)的專(zhuān)利總數(shù)量，反映了相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)明活動(dòng)的豐富程度。專(zhuān)利數(shù)量越大，說(shuō)明相應(yīng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)明活動(dòng)越豐富[10]。

（2）技術(shù)成熟度系數(shù)α。α = a/(a+b)，其中a表示當(dāng)年發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)量，b表示當(dāng)年實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)量。實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)量比例的增多，表示技術(shù)趨于成熟[11]。

（3）技術(shù)衰老系數(shù)β。β = (a+b)/(a+b+c)，其中a表示當(dāng)年發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)量，b表示當(dāng)年實(shí)用新型專(zhuān)利申請(qǐng)量，c表示當(dāng)年外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利或商標(biāo)申請(qǐng)量。外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利申請(qǐng)量比例的增多，表示技術(shù)發(fā)展趨于停滯[11]。

（4）發(fā)明專(zhuān)利率。發(fā)明專(zhuān)利率=技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利總數(shù)量/該技術(shù)發(fā)明專(zhuān)利總數(shù)量，用于衡量技術(shù)發(fā)展水平。該指標(biāo)與技術(shù)成熟度系數(shù)的差異在于不用考慮時(shí)間變化，對(duì)整體發(fā)展水平進(jìn)行評(píng)價(jià)[12]。

（5）技術(shù)生長(zhǎng)率。技術(shù)生長(zhǎng)率=該技術(shù)當(dāng)年發(fā)明專(zhuān)利數(shù)量/該技術(shù)追溯5年的發(fā)明專(zhuān)利數(shù)量。技術(shù)生長(zhǎng)率可以用來(lái)衡量技術(shù)活動(dòng)發(fā)展的變化狀況，反映技術(shù)創(chuàng)新隨時(shí)間的變化是迅速還是遲緩[13]。

（6）美國(guó)授權(quán)量。優(yōu)先權(quán)國(guó)家個(gè)數(shù)是美國(guó)的專(zhuān)利總量，由于在美國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利的程序復(fù)雜，費(fèi)用較高，只有較高水平且能夠產(chǎn)生與其經(jīng)濟(jì)成本相匹配的技術(shù)成果才會(huì)在美國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利，故該指標(biāo)反映了該技術(shù)的技術(shù)含量的高低[14]。

（7）當(dāng)前影響指數(shù)(CII)。CII =某技術(shù)過(guò)去5年內(nèi)的專(zhuān)利被當(dāng)年專(zhuān)利引用的比率/所有專(zhuān)利被引用的比率。該指標(biāo)反映了該技術(shù)的影響力與領(lǐng)先程度[15]。

（8）技術(shù)影響力指標(biāo)(TII)。TII =（某技術(shù)當(dāng)年被引次數(shù)前10 %的專(zhuān)利件數(shù)/該技術(shù)當(dāng)年專(zhuān)利數(shù)量）/（該技術(shù)被引次數(shù)前10 %專(zhuān)利件數(shù)/該技術(shù)所有專(zhuān)利數(shù)量），比當(dāng)前影響指數(shù)更能體現(xiàn)技術(shù)的領(lǐng)先程度。指標(biāo)越大，說(shuō)明該技術(shù)的領(lǐng)先程度越高[16]。

（9）技術(shù)力量（TS）。技術(shù)力量=當(dāng)前影響指數(shù)×專(zhuān)利數(shù)量。指標(biāo)越高，說(shuō)明該技術(shù)的技術(shù)力量越強(qiáng)[17]。

（10）技術(shù)獨(dú)立性。技術(shù)獨(dú)立性=技術(shù)專(zhuān)利自引次數(shù)/技術(shù)點(diǎn)專(zhuān)利總被引次數(shù)，反映了該技術(shù)對(duì)其他技術(shù)點(diǎn)依賴程度及其自主研發(fā)水平。技術(shù)獨(dú)立性指標(biāo)越高，說(shuō)明該技術(shù)對(duì)其他技術(shù)的依賴性越低，自主研發(fā)水平越高[18]。

（11）前向引文量。即專(zhuān)利的被引次數(shù)，衡量該技術(shù)對(duì)后來(lái)技術(shù)發(fā)展的影響程度。指標(biāo)越高，說(shuō)明該技術(shù)越重要[19]。

（12）科學(xué)關(guān)聯(lián)度。即專(zhuān)利引用科學(xué)文獻(xiàn)的平均數(shù)量，反映該技術(shù)與科學(xué)研究的關(guān)聯(lián)程度。指標(biāo)越大，說(shuō)明技術(shù)創(chuàng)新與科學(xué)研究關(guān)聯(lián)越緊密[20]。

（13）Burst值。Burst值是將一個(gè)關(guān)鍵詞在某一個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的頻次除以上個(gè)時(shí)間段出現(xiàn)的頻次，取這些比例中最大的值當(dāng)作這一關(guān)鍵詞代表的研究方向的Burst值。如關(guān)鍵詞Pressure在2001年前出現(xiàn)的次數(shù)為N1，2001―2005年出現(xiàn)的次數(shù)為N2， 2005―2010出現(xiàn)的次數(shù)為N3，則：Burst=Max（（N2/N1），（N3/N2））；Burst值反映了某一研究方向的專(zhuān)利突然增多的程度，Burst值越大，說(shuō)明兩時(shí)間段內(nèi)該方向的專(zhuān)利數(shù)量比例越大，反映了該方向?qū)＠芯康臒岫取?/p>

除了使用指標(biāo)體系評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展外，現(xiàn)有技術(shù)預(yù)見(jiàn)研究通常采用德?tīng)柗品ǎ诒敬渭夹g(shù)預(yù)見(jiàn)2035備選技術(shù)清單的第1輪制定過(guò)程中采用的便是德?tīng)柗品?。但是單純使用?zhuān)家知識(shí)進(jìn)行決策存在明顯的問(wèn)題，如果技術(shù)專(zhuān)家知識(shí)有限，容易在一開(kāi)始便形成錯(cuò)誤觀點(diǎn)、預(yù)期或假設(shè)等偏差，結(jié)果可能使預(yù)見(jiàn)分析難以收斂，最終導(dǎo)致無(wú)法有效支持決策。所以，在專(zhuān)家分析與預(yù)見(jiàn)時(shí)，給專(zhuān)家提供可靠的諸如技術(shù)發(fā)展指標(biāo)的數(shù)據(jù)支持是十分必要的。

上述指標(biāo)往往針對(duì)單一問(wèn)題，如專(zhuān)利數(shù)量對(duì)技術(shù)發(fā)明活動(dòng)的豐富程度及生長(zhǎng)率對(duì)技術(shù)發(fā)展速度都有一定的描述能力。某一方面的特征，使得以往的研究缺乏對(duì)諸多方面特征綜合性的、系統(tǒng)性的分析。所以，本研究綜合常用的反映技術(shù)發(fā)展水平的多項(xiàng)指標(biāo)，形成表征技術(shù)發(fā)展水平的指標(biāo)體系，綜合多方面的因素來(lái)識(shí)別技術(shù)熱點(diǎn)與技術(shù)前沿，并對(duì)熱點(diǎn)、前沿技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)作進(jìn)一步的分析，將技術(shù)發(fā)展地現(xiàn)狀更加全面的展現(xiàn)在專(zhuān)家面前，使專(zhuān)家在進(jìn)行技術(shù)分析與預(yù)見(jiàn)時(shí)有更詳細(xì)的參考，作出更準(zhǔn)確的判斷。

三、研究方法

為了使分析的結(jié)果能夠?qū)?035技術(shù)預(yù)見(jiàn)備選技術(shù)清單中重要的技術(shù)提供支持與參考，并給予專(zhuān)家一定的啟發(fā)從而更好地補(bǔ)充、調(diào)整備選技術(shù)清單，本研究采用了自主構(gòu)建敘詞表，統(tǒng)計(jì)關(guān)鍵詞頻等一系列專(zhuān)利分析方法對(duì)機(jī)器人傳感器技術(shù)進(jìn)行熱點(diǎn)與前沿分析。在分析時(shí)，用專(zhuān)利數(shù)量、CII、TII、美國(guó)授權(quán)量、TS等指標(biāo)來(lái)反映機(jī)器人技術(shù)的研究熱度，用技術(shù)生長(zhǎng)率、技術(shù)成熟度系數(shù)、發(fā)明專(zhuān)利數(shù)量等指標(biāo)來(lái)反映這一技術(shù)的技術(shù)前沿性。研究的過(guò)程大致分為以下三步： 數(shù)據(jù)獲取，技術(shù)主題劃分，技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別與趨勢(shì)分析。研究過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 研究過(guò)程流程圖

（一）數(shù)據(jù)來(lái)源

本文的研究數(shù)據(jù)來(lái)源于湯森路透公司的TI（Thomson Innovation）數(shù)據(jù)庫(kù)。TI數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了DWPI（Derwent World Patents Index）數(shù)據(jù)庫(kù)全部專(zhuān)利以及來(lái)自全球90多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的8 000萬(wàn)篇專(zhuān)利信息，包含PDF全文原始數(shù)據(jù)和題錄信息、法律狀態(tài)信息等深加工的數(shù)據(jù)，同時(shí)還收錄了INPADOC（International Patent Documentation Center）法律狀態(tài)信息。使用TI數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)來(lái)源，能夠保證數(shù)據(jù)的充分性與可靠性。

本研究根據(jù)“機(jī)器人”這一主題，制定了包含336條德溫特手工代碼、185條專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)、53個(gè)關(guān)鍵詞，并排除19條德溫特手工代碼、95條專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)的檢索式。在TI數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索框中輸入檢索式，選擇所有年份，即可獲得TI數(shù)據(jù)庫(kù)中包含“機(jī)器人”主題的專(zhuān)利。合計(jì)檢索到128 279條專(zhuān)利信息，檢索日期為2016年3月15日。

（二）技術(shù)主題劃分方法

在專(zhuān)利分析中，往往采用專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)的方式劃分專(zhuān)利的技術(shù)主題。但專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)的劃分標(biāo)準(zhǔn)與待研究問(wèn)題的劃分標(biāo)準(zhǔn)之間容易出現(xiàn)偏差，如“機(jī)器人關(guān)節(jié)”的相關(guān)專(zhuān)利很難與機(jī)器人領(lǐng)域的某一具體技術(shù)聯(lián)系在一起。故本研究采用自主構(gòu)建敘詞表的方式劃分機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)主題。根據(jù)2015年中國(guó)科學(xué)院Journal Citation Reports（JCR）分區(qū)手冊(cè)，選取了機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)主題的唯一在A區(qū)的期刊The International Journal of Robotics Research，遍歷該期刊所有論文關(guān)鍵詞，根據(jù)詞頻高低與技術(shù)寬泛程度人工挑選了包含118個(gè)關(guān)鍵詞的技術(shù)主題敘詞表。

在人工挑選的技術(shù)主題敘詞表的基礎(chǔ)上，遍歷所有專(zhuān)利信息，如果在專(zhuān)利的德溫特摘要中出現(xiàn)了敘詞表中的詞，則認(rèn)為這條專(zhuān)利講述的內(nèi)容和這個(gè)詞相關(guān)，主要內(nèi)容為描述這個(gè)詞對(duì)應(yīng)的技術(shù)點(diǎn)，那么在這個(gè)技術(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的專(zhuān)利下面加一，同時(shí)記錄下該詞所在專(zhuān)利的公開(kāi)時(shí)間、優(yōu)先權(quán)國(guó)家和專(zhuān)利優(yōu)先權(quán)人等信息，供下一步分析使用。

（三）熱點(diǎn)、前沿識(shí)別及趨勢(shì)分析

1.整體概況

通過(guò)在128 279條專(zhuān)利信息中查找是否包含關(guān)鍵詞，找到33 220條包含敘詞表中關(guān)鍵詞的專(zhuān)利信息，之后的分析均是基于這33 220條專(zhuān)利信息。圖2所示的是相關(guān)專(zhuān)利數(shù)量隨時(shí)間變化的情況，可以看出，1985年開(kāi)始出現(xiàn)少量專(zhuān)利，隨著時(shí)間的增加，專(zhuān)利數(shù)量逐步增多，在1993年前發(fā)展平緩，1993年到2009年穩(wěn)步上升，2009到2013年增長(zhǎng)較快，2013年專(zhuān)利數(shù)量達(dá)到頂峰，之后開(kāi)始下降。由于專(zhuān)利有3年的公示期，所以2013年之后的專(zhuān)利數(shù)量是否下降仍有待進(jìn)一步考察?？偟膩?lái)說(shuō)，機(jī)器人領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量總體處于上升趨勢(shì)。

圖2 機(jī)器人領(lǐng)域相關(guān)專(zhuān)利的時(shí)間分布

2. 熱點(diǎn)識(shí)別

了解機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)熱點(diǎn)，有助于明確機(jī)器人技術(shù)中受關(guān)注的技術(shù)領(lǐng)域，把握機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，從而更好地進(jìn)行技術(shù)研發(fā)布局。

機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量、美國(guó)授權(quán)量、CII、TS、TII、前向引文量、科學(xué)關(guān)聯(lián)度指標(biāo)反映了這一領(lǐng)域的技術(shù)的成熟度以及研究的熱度。對(duì)所有技術(shù)點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)按專(zhuān)利數(shù)量排序并取前20得到表1。

從表1中可以看出，機(jī)器人專(zhuān)利中關(guān)鍵詞“運(yùn)動(dòng)控制”出現(xiàn)的頻次最高，相關(guān)專(zhuān)利數(shù)理較多，其各項(xiàng)指標(biāo)均較高，可以認(rèn)為相關(guān)研究領(lǐng)域已經(jīng)有了一定的技術(shù)成熟度。緊隨其后的熱點(diǎn)詞是“移動(dòng)機(jī)器人”，代表最近研究火熱的移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)；“遙控”的專(zhuān)利數(shù)量居第3位，它所代表的是遠(yuǎn)程控制技術(shù)。“移動(dòng)機(jī)器人”和“遙控”這兩個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)利數(shù)量也比較多，他們各自領(lǐng)域的技術(shù)也趨于成熟。還有一些其他的關(guān)鍵詞頻次較高的技術(shù)領(lǐng)域，如“柔性臂”和“位置控制”等，他們所包含的專(zhuān)利數(shù)量也較多，但技術(shù)影響力指標(biāo)卻較低，各自領(lǐng)域的技術(shù)成熟度還有待進(jìn)一步的提高。

3. 前沿識(shí)別

了解機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)前沿，有助于明確機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的新興領(lǐng)域和前沿態(tài)勢(shì)，把握機(jī)器人技術(shù)研發(fā)動(dòng)向，從而更好地進(jìn)行技術(shù)研發(fā)布局。

機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)利變化率、技術(shù)生長(zhǎng)率、技術(shù)成熟度系數(shù)、發(fā)明專(zhuān)利率等指標(biāo)反映了這一領(lǐng)域的技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，從而可以得知該技術(shù)領(lǐng)域的前沿與發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)所有技術(shù)點(diǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)按Burst值排序取前20得到表2。其中為了減少公示期專(zhuān)利沒(méi)有被統(tǒng)計(jì)的干擾，技術(shù)生長(zhǎng)率等指標(biāo)均按2013年計(jì)算。

從表2中可以看出，機(jī)器人專(zhuān)利中“自主機(jī)器人”的Burst值、發(fā)明專(zhuān)利率、專(zhuān)利增長(zhǎng)率均較高，

研究關(guān)注度增加較快，其各項(xiàng)指標(biāo)均反映出該技術(shù)仍處在發(fā)展階段，可以認(rèn)為相關(guān)研究領(lǐng)域是較前沿的領(lǐng)域。緊隨其后的熱點(diǎn)詞是“靈巧機(jī)械手”與“氣動(dòng)系統(tǒng)”，這兩個(gè)領(lǐng)域的Burst值也較高，各項(xiàng)指標(biāo)均反映出這些技術(shù)仍處在發(fā)展階段，他們各自領(lǐng)域的技術(shù)也是較前沿的領(lǐng)域。還有一些Burst值較高的技術(shù)領(lǐng)域，如“測(cè)距儀”“雙足機(jī)器人”等，雖然他們Burst值較高，但技術(shù)生長(zhǎng)率、專(zhuān)利增長(zhǎng)率都不高；技術(shù)成熟度系數(shù)高，說(shuō)明這些技術(shù)曾經(jīng)是前沿技術(shù)，如今發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，不再是前沿技術(shù)。

表1 熱點(diǎn)技術(shù)前20項(xiàng)技術(shù)各指標(biāo)

表2 前沿技術(shù)前20項(xiàng)技術(shù)各指標(biāo)

4. 高頻次技術(shù)領(lǐng)域趨勢(shì)分析

為了分析高頻次關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域隨著時(shí)間變化的關(guān)系，我們選取了5個(gè)頻次較高的關(guān)鍵詞，根據(jù)專(zhuān)利數(shù)量隨時(shí)間變化和技術(shù)生長(zhǎng)率隨時(shí)間變化的關(guān)系分別繪制了圖3和圖4。

圖3 高頻次技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量隨時(shí)間變化曲線圖

圖4 高頻次技術(shù)領(lǐng)域生長(zhǎng)率隨時(shí)間變化曲線圖

由圖3、圖4可以看出，“運(yùn)動(dòng)控制”“移動(dòng)機(jī)器人”和“遙控”技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量隨時(shí)間變化的趨勢(shì)大致和機(jī)器人領(lǐng)域總的專(zhuān)利數(shù)量的變化趨勢(shì)一致，可以認(rèn)為這些技術(shù)領(lǐng)域是機(jī)器人領(lǐng)域中較基礎(chǔ)的領(lǐng)域，發(fā)展趨勢(shì)反映了機(jī)器人技術(shù)整體的發(fā)展情況?！皺C(jī)械臂”和“激光掃描儀”技術(shù)從1985年開(kāi)始有專(zhuān)利產(chǎn)生，總的來(lái)說(shuō)發(fā)展平緩。這些結(jié)論與“1.整體概況”中的結(jié)論相一致，進(jìn)一步證明了這些結(jié)論的合理性。

5. 高頻次技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)人分布

為了分析高頻次關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的技術(shù)領(lǐng)域都掌握在哪些公司手中，我們選取了6個(gè)頻次較高的關(guān)鍵詞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并得到表3。

表3 高頻次技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麢?quán)人分布

由表3可以看出，掌握這些基礎(chǔ)技術(shù)與熱點(diǎn)技術(shù)的公司大多是日本的公司，如安川電機(jī)株式會(huì)社、本田株式會(huì)社、佳能公司、豐田汽車(chē)公司等。可見(jiàn)日本公司不光掌握了機(jī)器人的基礎(chǔ)技術(shù)，也對(duì)熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，是機(jī)器人技術(shù)方面的專(zhuān)利大國(guó)。韓國(guó)的公司，如三星集團(tuán)、樂(lè)金電子等也有較多的專(zhuān)利，主要集中在“移動(dòng)機(jī)器人”“遙控”技術(shù)的研究上。這一結(jié)果證明了日本在機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)力量占有較大優(yōu)勢(shì)，韓國(guó)僅次于日本，在工業(yè)機(jī)器人方面也具有較強(qiáng)的實(shí)力。

四、機(jī)器人領(lǐng)域技術(shù)分析為2035技術(shù)清單的提出提供支持

筆者將機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠治龅慕Y(jié)果交與“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究” 技術(shù)預(yù)見(jiàn)專(zhuān)家組參考，得到專(zhuān)家們的認(rèn)可與支持。在技術(shù)預(yù)見(jiàn)備選技術(shù)清單的修改過(guò)程中，將本文的分析結(jié)果作為重要的參考依據(jù)，為專(zhuān)家的分析判斷提供了數(shù)據(jù)支持，這種支持主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

一方面，本研究分析的結(jié)果對(duì)備選技術(shù)清單中技術(shù)的重要性提供了支持與參考。通過(guò)技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別分析識(shí)別出的與專(zhuān)科手術(shù)機(jī)器人技術(shù)高度相關(guān)的“微創(chuàng)手術(shù)”技術(shù)，與水下自主機(jī)器人技術(shù)高度相關(guān)的“水下機(jī)器人”技術(shù)，與機(jī)器人自主行為技術(shù)高度相關(guān)的“自主機(jī)器人”和“自適應(yīng)控制”技術(shù)，與基于生命/機(jī)電系統(tǒng)融合的新型感知技術(shù)“人工肌肉”技術(shù)等技術(shù)點(diǎn)不僅對(duì)原本清單中的備選技術(shù)的合理性提供了有力的支持，而且識(shí)別了相關(guān)技術(shù)點(diǎn)下可能的子技術(shù)熱點(diǎn)和前沿，為專(zhuān)家進(jìn)一步做出技術(shù)點(diǎn)下技術(shù)發(fā)展的描述與技術(shù)布局提供了參考。

另一方面，本研究分析的結(jié)果啟發(fā)了專(zhuān)家對(duì)備選技術(shù)清單進(jìn)行補(bǔ)充與調(diào)整。本研究方法識(shí)別出的與空間探索機(jī)器人技術(shù)高度相關(guān)的技術(shù)熱點(diǎn)“移動(dòng)機(jī)器人”“遙控”“行走機(jī)器人”與技術(shù)前沿“雙足機(jī)器人”“適應(yīng)性控制”等技術(shù)點(diǎn)，充分的說(shuō)明了空間探索機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的必要性與可行性；識(shí)別出的與基于腦科學(xué)和腦認(rèn)知的機(jī)器人技術(shù)高度相關(guān)的技術(shù)熱點(diǎn)“類(lèi)人機(jī)器人”“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”“傳感器融合”等，對(duì)基于腦科學(xué)和腦認(rèn)知的機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展前景提供了較好的數(shù)據(jù)支持。受此啟發(fā)，專(zhuān)家在制定第2輪清單時(shí)將空間探索機(jī)器人技術(shù)與基于腦科學(xué)和腦認(rèn)知的機(jī)器人技術(shù)加入到備選技術(shù)清單中。表4是兩輪備選技術(shù)清單的詳細(xì)情況。

五、結(jié)語(yǔ)

本研究基于指標(biāo)體系分析法，綜合運(yùn)用多重指標(biāo)，對(duì)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的專(zhuān)利進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，識(shí)別出機(jī)器人技術(shù)中的技術(shù)熱點(diǎn)和技術(shù)前沿，并對(duì)熱點(diǎn)和前沿技術(shù)進(jìn)行了趨勢(shì)分析，形成了技術(shù)熱點(diǎn)、前沿識(shí)別與趨勢(shì)分析的一般流程，對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的研究有較好的促進(jìn)作用。在技術(shù)預(yù)見(jiàn)備選技術(shù)清單的修改過(guò)程中，將本文的分析結(jié)果作為重要的參考依據(jù)，結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)，對(duì)第1輪備選清單作出了調(diào)整。本研究提出的分析思想與流程對(duì)技術(shù)預(yù)見(jiàn)中的相關(guān)問(wèn)題的發(fā)展有較強(qiáng)的促進(jìn)作用和借鑒意義，分析的結(jié)果為專(zhuān)家提出2035技術(shù)清單、規(guī)劃產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略布局提供了有力的支持。

表4 機(jī)器人兩輪備選技術(shù)清單

在對(duì)機(jī)器人領(lǐng)域?qū)＠治龅倪^(guò)程中，得到如下結(jié)論。第一，從時(shí)間分布來(lái)看，機(jī)器人技術(shù)整體成穩(wěn)步發(fā)展態(tài)勢(shì)。根據(jù)專(zhuān)利數(shù)量與時(shí)間的關(guān)系，利用指標(biāo)體系分析了機(jī)器人領(lǐng)域的“運(yùn)動(dòng)控制”“移動(dòng)機(jī)器人”等較基礎(chǔ)的技術(shù)，“自助機(jī)器人”“靈巧機(jī)械手”等新興熱點(diǎn)技術(shù)與“機(jī)器人操縱臂”“人工肌肉”等有較大提升空間的技術(shù)。第二，從地區(qū)分布來(lái)說(shuō)，機(jī)器人相關(guān)技術(shù)主要集中在日本、韓國(guó)的一些工業(yè)機(jī)器人企業(yè)手中，其中日本在機(jī)器人領(lǐng)域的研發(fā)力量占有較大優(yōu)勢(shì)，韓國(guó)在機(jī)器人方面也具有較強(qiáng)的實(shí)力。第三，對(duì)既是熱點(diǎn)又是前沿的技術(shù)進(jìn)行了匯總分類(lèi)，找出相對(duì)成熟的技術(shù)“運(yùn)動(dòng)控制”與“移動(dòng)機(jī)器人”，新興的熱點(diǎn)技術(shù)“自主機(jī)器人”與“靈巧機(jī)械臂”，及仍有較大潛力的技術(shù)“機(jī)器人操縱臂”與“人工肌肉”，并就這三類(lèi)技術(shù)對(duì)企業(yè)布局何種技術(shù)研發(fā)進(jìn)行了淺顯的分析。

為了更好地識(shí)別技術(shù)熱點(diǎn)與前沿，未來(lái)還可以基于Web of Science 等論文數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)新聞、技術(shù)博客等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與專(zhuān)利數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，得出不同層面技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的差異與聯(lián)系，可能會(huì)對(duì)國(guó)家戰(zhàn)略制定、企業(yè)布局研發(fā)更有指導(dǎo)性。

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Technology Hot Spots and Frontier Identifcation Support to 2035: The Technology List Adjustment Method, Using Robot Technology as an Example

Lin Heng1, Zhou Yuan2, Liu Yufei3
(1. National Numerical Control Systems Engineering Research Center, Wuhan 430074, China; 2. School of Public Policy and Management, Tsinghua University, Beijing 100084, China; 3. College of Life Science & Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)

This paper focuses on technology hot spots, frontier identifcation, and trend analysis of high-tech foresight, and puts forward a more complete analysis method based on previous studies. In this paper, we take robot technology as an example in order to identify hot spots and frontiers in technology, along with their development trends. These fndings have great signifcance for the proposal of a technology list and for the allocation of the technology industry in the Research on China’s Engineering Science and Technology Development Strategy 2035.

technology foresight; technology hot spots; frontier of technology; patent analysis; robot technology

TP3

A

2016-12-12；

2016-12-26

周源，清華大學(xué)公共管理學(xué)院，副教授，主要研究方向?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)戰(zhàn)略管理；E-mail: zhou_yuan@mail.tsinghua.edu.cn

中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目“中國(guó)工程科技2035發(fā)展戰(zhàn)略研究”(2015-ZD-14)；中國(guó)工程科技知識(shí)中心建設(shè)項(xiàng)目(CKCEST-2015-4-2)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(91646102，L16240452，L1524015，71203117)；教育部人文社會(huì)科學(xué)項(xiàng)目(16JDGC011)；清華大學(xué)綠色經(jīng)濟(jì)與可持續(xù)發(fā)展研究中心研究子項(xiàng)目(20153000181)

本刊網(wǎng)址：www.enginsci.cn

DOI 10.15302/J-SSCAE-2017.01.018