李紀珍,張雪梅,凌學忠

(1.清華大學 經(jīng)濟管理學院,北京 100084；2.清華大學技術創(chuàng)新研究中心,北京 100084)

1 研究背景

隨著一些國家特別是發(fā)達國家和部分追趕經(jīng)濟體越來越強調(diào)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展,專利在國家創(chuàng)新中的競爭地位日益凸顯。與之對應的是,專利制度和知識產(chǎn)權(quán)在激勵創(chuàng)新、提高經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量中的作用不斷加強,如2013年9月由歐洲專利局和歐盟內(nèi)部市場協(xié)調(diào)局共同開展的一項關于在歐盟知識產(chǎn)權(quán)對經(jīng)濟影響的研究成果就凸顯了知識產(chǎn)權(quán)密集型產(chǎn)業(yè)的優(yōu)異表現(xiàn)及其在提供就業(yè)、外貿(mào)和GDP方面的積極影響,因此對專利的研究分析也越來越受到各國學者、企業(yè)及政府機構(gòu)的重視[1]。

一方面,專利包含了國際上最新、最全面的技術信息,其中專利文獻披露了全球90%以上的技術創(chuàng)新成果,專利的多項指數(shù)已經(jīng)成為美國國家科學基金會編寫出版的《美國科學與工程指標》以及經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(Organisation for Economic Cooperation and Development,OECD)的科技指標系列手冊上度量技術創(chuàng)新活動的可靠指標[2-3]。

另一方面,從國家創(chuàng)新體系的角度看,由于一國專利的學科背景、實際應用、知識內(nèi)容和跨領域研究等信息可以在很大程度上從知識要素層面揭示一國國家創(chuàng)新體系的運作績效,而一國專利的跨學科、跨行業(yè)、跨區(qū)域和跨國引證,則可認為是一國國家創(chuàng)新體系開放性的重要體現(xiàn),因此,基于專利的創(chuàng)新分析可用于對國家開放創(chuàng)新體系的測度[4]。

基于此,本文以發(fā)明專利作為國家開放創(chuàng)新體系的一種測度,選取中國和美國這兩個全球?qū)＠髧鳛檠芯繉ο?在借鑒Hidalgo等[5]在Science上發(fā)表影響很大的一篇論文中所提出產(chǎn)品空間理論基礎上,運用社會網(wǎng)絡分析方法,對比分析中美兩國現(xiàn)有技術發(fā)明專利的分布情況以及潛在比較優(yōu)勢競爭產(chǎn)業(yè),展開對國家開放創(chuàng)新體系的探索和討論,并就國家層面上的專利開放合作中的技術接近度和創(chuàng)新轉(zhuǎn)型進行研究,以期為我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、優(yōu)化升級以及精準扶持的科技政策制定提供相關理論依據(jù)。

2 理論方法介紹

2.1 專利分析

專利分析即通過對專利文獻中的說明書(包括申請人、發(fā)明人、權(quán)利要求書和技術背景等)以及各國和地區(qū)專利局發(fā)布的專利公報中大量零碎的專利信息進行匯總和分析,并利用統(tǒng)計學方法使這些大量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成具有總攬全局及預測功能的競爭情報,從而為國家或企業(yè)的技術、產(chǎn)品及服務開發(fā)中的決策提供參考服務[6]。

以技術領域分類,對技術主題中專利所包含的數(shù)據(jù)以及趨勢研究是常用的專利分析方法,如專利的申請件數(shù)、授權(quán)數(shù)量、同族專利數(shù)、申請人屬性(如個體、企業(yè)、大學和機構(gòu))、發(fā)明人屬性(如天才型發(fā)明人、關鍵型發(fā)明人、勤奮型發(fā)明人)以及被引次數(shù)等。這些分析研究對企業(yè)開發(fā)新技術、了解產(chǎn)品的技術生命周期、實施企業(yè)并購戰(zhàn)略等都很有幫助[7-11]。而在各類專利分析方法中,引文分析則是用于反映專利質(zhì)量以及各技術之間相互關聯(lián)的主要手段。專利引文分析是指利用各種數(shù)學和統(tǒng)計學的方法以及比較、歸納、抽象、概括等邏輯方法,對專利文獻的引用或被引用現(xiàn)象進行分析,以揭示專利文獻之間、專利文獻與科學論文之間相互關聯(lián)的數(shù)量特征和內(nèi)在規(guī)律的一種文獻計量研究方法[12-14]?？梢哉f,專利引證分析研究源于科學引文研究的擴展。自20世紀70年代以來,隨著計算機在美國專利引文數(shù)據(jù)中的使用,涌現(xiàn)了一大批專利引證分析研究成果,尤其是1968年成立的知識產(chǎn)權(quán)咨詢公司——CHI Research公司創(chuàng)立了一系列專利引文分析指標,開創(chuàng)了專利引證分析與研究的先河[15]。

以被觀察和分析的專利為基點,專利引證模式分為引用和被引用兩種模式,在國外也分別被稱為后引和前引?；谝煤捅灰玫囊C模式,通常采用指標分析和網(wǎng)絡分析作為主要引證分析方法[16-18]。統(tǒng)計專利引用的專利文獻情況,可以測度技術與技術之間的擴散遷移,了解創(chuàng)新過程中的技術流動方向和強度,判別不同主體在技術創(chuàng)新中所處地位。具體來說,通過專利引用可以實現(xiàn)技術與技術之間知識傳遞的測度,引證關系的方向和強度可以透視出各區(qū)域、創(chuàng)新主體之間的技術差距或知識勢能差,這種勢能差促使知識從技術高位勢的經(jīng)濟主體流向技術低位勢的經(jīng)濟主體,由此可以確定在全球技術創(chuàng)新中的技術擴散的起點和終點[19]。

在眾多專利引證指標分析中,專利被引指標是國內(nèi)外專家學者認可的評價技術影響力和專利質(zhì)量的國際通用指標,已經(jīng)廣泛應用在各類技術評估中。研究表明,涉及重大創(chuàng)新或重大技術進步的專利(或稱為“核心技術”),通常具有相對較高的被引用次數(shù),高被引專利比低被引專利具有更大的技術影響力[6,20-23]。一項專利被后續(xù)專利引用的次數(shù)越多,說明該技術越重要,技術影響力大,對應的專利質(zhì)量好。對于公司層面而言,專利被引用次數(shù)與公司股票市場行為正相關,即專利質(zhì)量與專利價值正相關,也就意味著被引用次數(shù)越多的專利,越具有較高的價值,表現(xiàn)出較好的經(jīng)濟績效[7,24-27]。

此外,專利的引文分析還被學者們用于開放創(chuàng)新的研究中。如Wuchty等[28]利用時間跨度約50年、合計1 990多萬篇學術論文的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和210萬項專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)論證合作創(chuàng)新過程中的知識溢出的重要作用。他們的研究結(jié)果表明,合作創(chuàng)新過程中的個人之間的非正式交流猶如一所“隱性大學”,對創(chuàng)新發(fā)展起著重要推動作用,而且他們發(fā)現(xiàn)合作團隊的規(guī)模越大,合作研究得到的成果影響力越大,對創(chuàng)新的推動作用越顯著。麻省理工學院斯隆管理學院著名教授Azoulay等[29]在后來的研究中則認為合作對學術論文的創(chuàng)新推動作用要強于專利,而后者更依賴于“面對面”的人員交流和團隊化合作?？梢哉f,專利分析的方法和應用不斷呈現(xiàn)多樣化,研究的內(nèi)容也涵蓋了企業(yè)、區(qū)域和各類技術領域。

2.2 社會網(wǎng)絡分析方法

社會網(wǎng)絡分析(social network analysis,SNA)興起于20世紀70年代,其本質(zhì)是一種關系論的思維方式,用于對網(wǎng)絡中行為者之間的社會關系進行量化研究。在社會網(wǎng)絡分析中,“點”和“邊”是最基礎也是最重要的概念,社會網(wǎng)絡中所說的“點”是各個社會行動者,而社會網(wǎng)絡中的“邊”是指行動者之間的各種社會關系?；邳c和邊的常用基本概念包括“度數(shù)”和“密度”。所謂“度數(shù)”,是指某一個點的鄰點的個數(shù)；“密度”是指密度是網(wǎng)絡中實際存在的關系數(shù)目與可能存在的最多關系數(shù)目之比,其表達的是網(wǎng)絡中點之間關系的緊密程度[30-37]。實際上,社會網(wǎng)絡分析所關心的是社會關系事件,所解決的基本問題就是目標網(wǎng)絡的形成緣由和發(fā)展過程。

經(jīng)過40多年的發(fā)展歷史,特別是借助互聯(lián)網(wǎng)技術快速普及的時代背景,社會網(wǎng)絡分析方法已經(jīng)成為社會網(wǎng)絡理論中的一種強大工具,廣泛應用于社會學、政治學、經(jīng)濟學、心理學、通信科學和人類學等領域[38-43]。值得一提的是,社會網(wǎng)絡分析方法也是進行創(chuàng)新研究的重要手段[44-46]。

Abrahamson等[47]通過計算機模擬研究了社會網(wǎng)絡對創(chuàng)新擴散程度的影響,提出一個關于社交網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)如何影響街頭廣告的理論。他們認為社會網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)應該成為創(chuàng)新擴散中的一個重要影響因素,網(wǎng)絡連接的數(shù)量以及它們結(jié)構(gòu)中看似微不足道的小特質(zhì)對于創(chuàng)新在社交網(wǎng)絡成員之間的傳播程度都會產(chǎn)生非常大的影響,潛在的創(chuàng)新者可以通過這些社會網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)找到關于有關創(chuàng)新的信息,并使他們能夠采用這些創(chuàng)新。Mukherjee等[48]的研究則是關注將現(xiàn)有的技術和想法重新組合成新的創(chuàng)新的重組方法,他們開發(fā)了一個網(wǎng)絡評估科學論文重組先前工作的方法論。該方法使用來自的信息整個科學網(wǎng)上記錄的所有論文的共同引用網(wǎng)絡,以確定以前的工作組合是傳統(tǒng)的或非典型的,然后確定傳統(tǒng)和非典型配對的良性組合高影響力的工作。Cammarano等[49]在最新的文章中調(diào)查了44家頂尖研發(fā)支出生物制藥公司在2011年進行的網(wǎng)絡戰(zhàn)略對創(chuàng)新戰(zhàn)略的影響。通過收集專利和會計數(shù)據(jù),利用社交網(wǎng)絡分析建立了聯(lián)合開發(fā)活動的業(yè)務網(wǎng)絡。研究結(jié)果表明,每個網(wǎng)絡戰(zhàn)略都與不同的創(chuàng)新戰(zhàn)略有關,這證實了社會網(wǎng)絡分析是解釋為什么企業(yè)與合作伙伴簽訂研發(fā)協(xié)議以及將這種合作與整體創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)系起來的有效手段。

在國內(nèi)方面,殷國鵬等[50]以中國人民大學經(jīng)濟科學實驗室為案例,對組織內(nèi)部信息溝通、咨詢、知識傳播等社會關系網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行定量分析,目的是為了發(fā)現(xiàn)阻礙知識傳播及創(chuàng)新的問題。他們的研究表明:社會網(wǎng)絡分析可以為組織制定隱性知識管理的措施提供定量分析的依據(jù)和手段。郝志超[51]以中國知網(wǎng)期刊數(shù)據(jù)庫收錄的《圖書情報知識》期刊作為作者合著分析的研究對象,應用社會網(wǎng)絡分析軟件Ucinet對作者合著情況進行整體網(wǎng)參數(shù)分析、中心性分析及凝聚子群分析,并以可視化技術展示合著網(wǎng)絡,為研究作者合著提供了很好的視角。占侃與孫俊華[52]基于社會網(wǎng)絡的視角,對江蘇省內(nèi)56所高校2007—2012年間的校企合作關系數(shù)量進行了統(tǒng)計,并對高校參與校企合作的情況進行了分析。研究發(fā)現(xiàn),校企合作整體上存在較大提升空間；對于大部分高校而言,積極參與校企合作有助于獲取更多科研經(jīng)費,有助于提高科研產(chǎn)出；但過多參與則可能對高校的人才培養(yǎng)質(zhì)量、科研人員自主性、高校發(fā)展方向等方面產(chǎn)生一定影響。王海龍等[53]選取社會網(wǎng)絡分析的出度、入度、中介中心度、接近中心度、有效規(guī)模和限制度六個指標對基于美國專利商標局(USPTO)數(shù)據(jù)庫的專利數(shù)據(jù)建立技術綜合評價指標體系,并以半導體產(chǎn)業(yè)為例進行了實證分析,這項研究有助于快速識別產(chǎn)業(yè)基礎技術。

2.3 產(chǎn)品空間理論

Hidalgo等[5]提出產(chǎn)品空間決定了一個國家的發(fā)展水平,即國家經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)理論。該理論是基于國際貿(mào)易理論,在內(nèi)生經(jīng)濟增長理論的框架下,考慮到產(chǎn)品的異質(zhì)性及產(chǎn)品集的不連續(xù)性等情況,結(jié)合接近度(相似度)、路徑、密度等概念,運用社會網(wǎng)絡法以網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖(即稱為“產(chǎn)品空間”)形式直觀地展示產(chǎn)品中的知識、技術和能力以及產(chǎn)品之間的相互關系及產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)的動態(tài)演進趨勢,論述了產(chǎn)品在比較優(yōu)勢的演化過程中的作用。

產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)理論實際上也可以認為是以結(jié)果為導向的理論,核心觀點是產(chǎn)品決定了一個國家或地區(qū)產(chǎn)業(yè)升級的方向和比較優(yōu)勢的路徑[54]。在闡述該理論時,Hidalgo等形象地把一種產(chǎn)品比作一棵樹,所有的產(chǎn)品集合比成一片森林,一個國家的許多不同企業(yè)家比作許多生活在這些不同樹上的猴子,來開發(fā)利用這些產(chǎn)品,增長的過程就好比一只猴子從一個果實相對較少的貧窮森林跳到一個果實相對較多的富庶森林。那么,要完成這個增長過程就意味著猴子們必須跳躍一段距離,即企業(yè)家必須重新把物質(zhì)資本、人力資本和制度資本配置到與目前生產(chǎn)不同的產(chǎn)品生產(chǎn)中去。事實上,許多可能的要素能導致產(chǎn)品之間的相似性,也就是樹木與樹木之間的鄰近性[55]。在相同的產(chǎn)品空間中,位于不同位置的國家或地區(qū),產(chǎn)業(yè)升級的機會是不同的,這導致發(fā)展的分叉和分化。也就是說,產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)決定比較優(yōu)勢的演化,進而決定了國家的經(jīng)濟增長績效。

這種演化的產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)——比較優(yōu)勢理論強調(diào)外貿(mào)政策的關鍵不是出口多少,而是出口什么,這很好地解釋了現(xiàn)實世界經(jīng)濟中產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)與國家發(fā)展水平、國際貿(mào)易與經(jīng)濟增長的關系,因而近年來越發(fā)受到發(fā)展經(jīng)濟學家和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟學家的重視,并被廣泛應用于“中國出口增長之謎”“中等收入陷阱”、國家及區(qū)域?qū)用娴慕?jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整和產(chǎn)業(yè)方向升級等研究中[56-61]。

在本文中,我們借鑒了產(chǎn)品空間理論中比較優(yōu)勢指數(shù)、相似度以及產(chǎn)品擴散轉(zhuǎn)型等分析方法,應用于國家開放創(chuàng)新體系的研究中。事實上,專利作為一種可以買賣的特殊商品,在國家經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中具有特殊的重要地位,它代表著一個國家自主創(chuàng)新和工業(yè)技術的綜合實力水平。那么基于產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)的角度分析專利有助于拓寬對國家或區(qū)域?qū)用婕夹g創(chuàng)新的理解和分析,以掌握各技術領域的接近度,從而實現(xiàn)技術的跨越式發(fā)展。

3 數(shù)據(jù)來源

本文使用的數(shù)據(jù)來源于世界知識產(chǎn)權(quán)組織(WIPO)、經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)、美國專利商標局(USPTO)和中國國家知識局(SIPO)數(shù)據(jù)庫中的發(fā)明專利數(shù)據(jù),即不包括實用新型及外觀設計專利。主要是對比研究了中國和美國這兩個國家的專利總體情況以及合作狀況,以進行基于專利的國家開放創(chuàng)新體系分析。

需要說明的是,不同國家和地區(qū)的專利數(shù)據(jù)庫,對專利技術領域分類采用的標準也不完全一樣。如美國專利商標局(USPTO)和歐洲專利局(EPO)公開開發(fā)的聯(lián)合專利分類體系(CPC),以及中國和其他大多數(shù)國家采用的國際專利分類(IPC)體系。在本研究中,我們采用國際專利分類(IPC)體系作為重要參考依據(jù)。按照最新修訂的第8版國際專利分類表,IPC體系由部、大類、小類、大組和小組五種級別構(gòu)成。詳見附錄1。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 國家創(chuàng)新體系的專利開放

專利用于保護發(fā)明,在全球范圍內(nèi),專利的數(shù)量被認為是衡量創(chuàng)新活動的工具。

根據(jù)WIPO的最新數(shù)據(jù),在專利申請數(shù)量上,美國、中國、日本、德國和韓國一直是全球技術的主要來源國。其中,中國專利申請量在過去10多年間增長快速,表現(xiàn)強勁活躍。2001年中國專利申請量為31 232件,僅占日本申請量的9.2%、美國的10.7%、德國的22.7%、韓國的35.4%。經(jīng)過快速追趕,2008年先后超過德國和韓國。2012年中國的專利申請量已經(jīng)超過日本和美國,成為全球最大的專利申請國。隨后一直保持近58.3%的增長速度,引領全球?qū)＠暾埵袌?。僅2015年,中國專利申請就達到1 010 448件,是美國的1.9倍、日本的2.2倍、韓國的4.2倍、德國的5.7倍。

同樣的快速增長速度也體現(xiàn)在中國專利授權(quán)數(shù)量上。2001年中國專利僅被授權(quán)5 722件,只是日本授權(quán)專利量的3.4%、美國的4.1%、德國的10.8%、韓國的20.2%。隨后中國專利授權(quán)數(shù)一直保持兩位數(shù)的增長速度,在2009年首次超過德國和韓國,并在2015年達到279 501件,超過美國和日本,是韓國的2.6倍、德國的3.2倍。從這可以看出中國在過去15年間不斷增強的整體技術創(chuàng)新能力。通過快速追趕,實現(xiàn)“彎道超車”,中國已經(jīng)成為全球的技術知識大國。

專利領域的“中國速度”得益于中國國家開放創(chuàng)新體系的專利開放,主要體現(xiàn)于積極的專利流動和人才流動等方面。

4.1.1 專利流動

專利流動是創(chuàng)新要素流動的重要方面,包括專利流入以及專利流出兩方面。專利流入是指另一國向本國專利局提出專利申請保護；而專利流出則是本國向其他國家的專利局提出專利申請保護,即域外專利布局。

從申請和授權(quán)的數(shù)量看,美國一直是全球各國境外專利的第一大流入國。2001年中國是全球國家境外專利的第五大流入國,2004年后則超過日本成為僅次于美國的全球第二大專利流入國。這說明全球各國都積極借助專利融入中國國家創(chuàng)新體系。

圖1 2001—2015年中美兩國專利流入/流出數(shù)量

圖2 2001—2015年中美兩國域外專利申請量及比例趨勢

而在專利流出方面,中國和其他發(fā)達國家仍然具有較大差距。圖1反映了中美兩國流入/流出專利數(shù)量的趨勢。從圖中可以看出,相比美國,中國流入專利遠遠大于流2005年前,日本是全球?qū)＠畲罅鞒鰢?而后被美國超越,此后的10多年,美國出專利,這也反映了中國國家創(chuàng)新體系的內(nèi)向型開放創(chuàng)新性質(zhì)。成為全球最大的專利流出國,其域外布局專利數(shù)量年均超過數(shù)十萬件,占專利申請總數(shù)的35%以上。不過需要看到的是,中國域外布局專利數(shù)量和比例(域外專利申請數(shù)與域內(nèi)外專利申請總數(shù)的比值)在過去的15年間一直保持穩(wěn)步增長的趨勢,專利申請數(shù)從2001年的1 196件快速增長到2015年的42 196件,此間的國際排名由第20名躍升至第6名,境外布局比例則從2001的3.82%增長到2015年的4.18%,趨勢見圖2,說明中國越來越重視國家開放創(chuàng)新體系中的外向型擴散發(fā)展。另外,由于專利申請的國家或地區(qū)通常是產(chǎn)品的銷售地,這說明中美兩國具有較強的市場吸引力,專利知識要素的開放和市場的開放在中美之間是緊密聯(lián)系的。

4.1.2 人員流動

國家開放體系的開放還體現(xiàn)在技術人員流動參與全球的技術研發(fā)方面,全球技術人員合作網(wǎng)絡圖則可以直觀地顯示全球各國科技人員在技術開發(fā)方面的協(xié)同關系。

從圖3可以看出各個國家或地區(qū)的技術人員在專利合作網(wǎng)絡圖中的“核心-邊緣”關系。①具體來說,若某專利的發(fā)明人同時包含國籍為M和N的專利,則認為M和N國家有合作,取值為1,否則取值為0。以此數(shù)據(jù)構(gòu)建國家專利合作的二值矩陣(以體現(xiàn)國家間的創(chuàng)新協(xié)同),并利用UCINET進行網(wǎng)絡分析,得到如圖3所示的全球185個國家與地區(qū)之間專利合作的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。美國、加拿大、澳大利亞以及部分歐洲國家和部分亞洲國家處于專利合作網(wǎng)絡的核心位置,而其他亞洲、非洲和北美國家(地區(qū))則處于專利合作網(wǎng)絡的邊緣位置。

圖3 全球各國家或地區(qū)技術人員專利合作的網(wǎng)絡圖

與之對應的是,美國、加拿大、澳大利亞以及歐洲和亞洲部分國家在基于專利的國家開放創(chuàng)新合作上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。這與Wagner等[62]在探討國家的科技影響力和該國國際合作水平之間聯(lián)系時所獲得的最新成果也是相一致的,他們認為,“開放”程度較高的國家和科研影響力較大的國家都較為積極地參與國際合作,比如新加坡、英國、荷蘭、瑞士、瑞典和丹麥這些國家既擁有高科技影響力,又比較“開放”；而相對不夠“開放”的國家,例如俄羅斯、土耳其、波蘭、中國、日本等國家則科技影響力相對偏低。

從表1可以更加清晰地看到處于核心位置國家的點度中心性指標。表中各國家的點度中心度值表示各國的專利合作國家數(shù),如美國的點度中心度值是161,表明美國籍的發(fā)明人與161個國家的發(fā)明人有過專利合作情況。因此,可以認為,國家的點度中心度值越大,國家在專利合作上整體表現(xiàn)得越開放。從這個角度上看,專利合作網(wǎng)絡圖也可以看成是國家創(chuàng)新體系基于專利的開放網(wǎng)絡圖。

表1 專利合作網(wǎng)絡中前20個國家的相關指標值

美國位于網(wǎng)絡圖中最核心的位置,在全球185個國家和地區(qū)中表現(xiàn)得最開放,也是全球各個國家和地區(qū)的技術人員合作的主要對象,占據(jù)跨國合作交流的30%以上(OECD,2012)。中國在技術人員開放上也處于近核心位置,參與合作的國家數(shù)為78個,排列全球第13,在亞洲僅次于日本,排列第二。同時從表3中還可以看到,國家的點度中心度越大,結(jié)構(gòu)洞的有效規(guī)模和效率也越大,而網(wǎng)絡約束系數(shù)卻越小。說明國家越處于專利合作網(wǎng)絡圖的核心,在專利合作上表現(xiàn)得就越開放,受到其他國家的限制約束就越?。欢幱谶吘壩恢玫膰?在專利合作上表現(xiàn)得越封閉,受到其他國家的限制約束就越明顯,這是個反比關系。

此外,對比中、美、韓、日、德五國專利中發(fā)明人國際合作的比例(見圖4),可以發(fā)現(xiàn),中國專利中來自發(fā)明人國際合作的這部分專利比例在五國中最高,達到24%以上,這主要是由于中國在十余年間的技術開放政策引發(fā)大量跨國公司在華設立R&D機構(gòu)所導致[63-66]；其次是德國和美國,在1999—2011年保持穩(wěn)定的增長趨勢；日本的發(fā)明人國際合作專利比例是最少的。不過中國的國際合作比例呈現(xiàn)逐年下降趨勢,表明中國自身的專利數(shù)在增加,從側(cè)面也說明中國能自主掌握并申請法律保護的專利在增加(OECD,2012)。也就是說,從專利看,盡管中國國家創(chuàng)新體系開放比例很高,但近年這一趨勢呈現(xiàn)下降趨勢。

圖4 中美韓日德五國專利的發(fā)明人國際合作比例趨勢

4.1.3 質(zhì)量分析

中國跨國合作的專利規(guī)模比例上的增長,實際上也有助于提高中國的專利質(zhì)量及技術創(chuàng)新水平,這可以通過中國跨國和非跨國專利的被引用比例來證明。引用專利比例是指在所有申請專利中被引用的專利數(shù)與所申請專利總數(shù)的比值。如2001年中國跨國合作的專利申請總數(shù)為14件,其中有9件被其他專利引用,則2001年中國跨國合作的引用專利比例為9/14=0.64。

圖5顯示的是中國跨國和非跨國專利引用比例的趨勢圖,從圖中曲線可以看出,中國跨國合作的專利中被引用專利數(shù)占總申請數(shù)的比例(引用專利比例)處于非跨國合作引用專利比例曲線的上方,這表明跨國合作的專利引用比例大于非跨國合作專利的引用比例。也就是說,相比非跨國專利,跨國合作的專利被其他專利發(fā)明人關注的程度更高,同時對其他專利質(zhì)量的影響更大。如前所述,專利被引用越多,表示受關注程度越高,專利的價值以及創(chuàng)新質(zhì)量也越高[21]。因此,我們可以認為,中國跨國合作專利的創(chuàng)新質(zhì)量要高于中國非跨國合作專利的創(chuàng)新質(zhì)量。從這個意義上說,與公司間合作能帶來公司經(jīng)濟效益增長一樣[27,65],國家創(chuàng)新體系的開放有助于創(chuàng)新績效的提升。

圖5 中國跨國和非跨國專利引用比例趨勢

需要指出的是,不管跨國合作還是非跨國合作曲線在2002年后均處于下降趨勢,這可能是由于專利引用具有非對稱屬性和時間依賴性所導致,因為已公開的專利需要一定時間過程被技術發(fā)明人所關注到,并最終決定其是否被引用。因此,年輕的(申請時間晚)專利會引用年長的(申請時間早)專利,這種申請的時間差會影響所涉專利的被引次數(shù)[67]。

如果將中國跨國合作專利的引用數(shù)據(jù)進行技術領域分類,并通過不同技術領域之間的相互引用情況①具體來說,若兩專利間的相互引用/被引次數(shù)大于等于1取值1,若小于1則為0。,建立二值矩陣進而利用UCINET軟件構(gòu)建中國跨國(地區(qū))合作專利的引文網(wǎng)絡圖。這種跨國界專利合作的創(chuàng)新網(wǎng)路分析,可以幫助我們更深入地理解專利知識開放對創(chuàng)新績效的影響。

圖6是2002—2014年中國跨國(地區(qū))合作專利的引文網(wǎng)絡圖。圖6中的節(jié)點代表國際專利分類的一個大類(或者說是一個技術領域),節(jié)點之間的距離表示兩種技術領域之間的距離,中心區(qū)域代表的是中國跨國合作專利中被引用/被引次數(shù)較多的區(qū)域即核心技術領域,邊緣則代表的是引用/被引次數(shù)較少的區(qū)域即邊緣技術(即非核心技術)領域[14]。從引文網(wǎng)絡圖可以看出,B82(超微技術)、G06(計算、推算、計數(shù))、H01(基本電氣元件)、H04(電通信技術)、F21(照明)、G01(測量、測試)、G02(光學)、F28(一般熱交換)、G11(信息存儲)、H05(其他類目不包括的電技術)處于網(wǎng)絡圖的核心位置,因此可以認為這些專利屬于2002—2014年間中國跨國合作的十大核心專利領域。如果對比李蓓等[11]關于中國專利引文網(wǎng)絡中的核心技術領域,可以看出,B82(超微技術)、F28(一般熱交換)和G11(信息存儲)屬于新出現(xiàn)的核心技術領域,也就是說,跨國合作帶來了中國這三大新技術領域的提升和發(fā)展。

圖6 中國跨國(地區(qū))合作專利引文網(wǎng)絡

4.1.4 屬性分布

進一步地,將專利的申請人(或稱“專利權(quán)人”)區(qū)分為高?？蒲性核?簡稱“高?！?和公司企業(yè)(簡稱“公司”)兩大屬性類型,并對比跨國界(又稱“跨國”)和非跨國界(又稱“國內(nèi)”)的平均發(fā)明人數(shù)①平均發(fā)明人數(shù)是指專利的總發(fā)明人數(shù)與專利總申請數(shù)的比值。,我們可以看出中美兩國在專利開發(fā)團隊上的區(qū)別。

從圖7可以看出,不管是跨國還是國內(nèi)專利中,中國高校專利合作的平均人數(shù)均明顯高于美國；而對于國內(nèi)公司,美國國內(nèi)公司的平均人數(shù)要高于中國國內(nèi)公司專利合作的平均人數(shù)；對于跨國公司而言,美國跨國公司專利合作的平均人數(shù)只是略高于中國公司跨國專利合作的平均人數(shù)。另一方面,需要指出的是,對于中國自身而言,不管是跨國還是國內(nèi)專利中,高校專利合作的平均人數(shù)都明顯高于公司專利合作的平均人數(shù)；而在美國,不管是跨國還是國內(nèi)專利中,高校專利合作的平均人數(shù)與公司專利合作的平均人數(shù)則非常接近。因此,可以看出中美兩國在技術開發(fā)模式上的不同,中國的技術研發(fā)更多依賴于高校/研究機構(gòu)這一基礎研發(fā)氛圍,而美國的技術團隊主要集中于應用層面的公司研發(fā)中,這可能也是造成中國雖然在專利數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢,但在基于市場的技術開發(fā)上并不占據(jù)主導地位的一個原因。換句話說,相比美國,中國高?；蜓芯繖C構(gòu)在國家開放創(chuàng)新體系的發(fā)展過程中起到了更重要的作用。

4.2 國家專利開放合作的比較優(yōu)勢

如上一節(jié)所述,國家之間的專利合作促進專利質(zhì)量的提升,并一定意義上最終提升國家的創(chuàng)新績效和經(jīng)濟發(fā)展水平。但在合作過程中,不同國家有不同領域或產(chǎn)業(yè)的比較優(yōu)勢。比較優(yōu)勢是全球化競爭時代仍然存在的傳統(tǒng)優(yōu)勢,即傳統(tǒng)認為,當一個國家或者多個國家在用于產(chǎn)品生產(chǎn)的要素成本或者要素質(zhì)量上存在明顯優(yōu)勢時,這些國家就可以成為原產(chǎn)地,出口產(chǎn)品至其他國家；同樣我們也可以說,在當今全球化時代,當一個國家或多個國家在某領域的技術存在明顯優(yōu)勢時,這些國家就可以成為專利申請/授權(quán)的合作方,以及被引用者。全球化時代,一個國家在擁有相對優(yōu)勢技術領域的戰(zhàn)略地位對其全球地位有著重要影響[68]。

衡量一國在全球創(chuàng)新體系中的比較優(yōu)勢地位,本文借鑒已有的顯示比較優(yōu)勢指數(shù)(revealed comparative advantage index,RCA指數(shù))來表示。RCA指數(shù)是美國經(jīng)濟學家Balassa于1965年提出的[69]。所謂RCA指數(shù),是指一個國家某種商品出口占其出口總值的份額與世界出口總額中該類商品出口額所占份額的比率①顯示性比較優(yōu)勢指數(shù)(RCA)用公式表示為:RCA ij=(Xij/X tj)/(XiW/X tW)。其中:Xij表示國家j出口產(chǎn)品i的出口值；Xtj表示國家j的總出口值；XiW表示世界出口產(chǎn)品i的出口值；XtW表示世界總出口值。。RCA指數(shù)同時也是產(chǎn)品空間中的一個重要參數(shù)。在產(chǎn)品空間中,Hidalgo等[5]認為一個國家某類產(chǎn)品的RCA＞1時,則該國家在該類產(chǎn)品中具有出口比較優(yōu)勢。例如工業(yè)化發(fā)達國家如美日德在金屬冶金、化工和機械工程裝置制備上具有出口優(yōu)勢,而處于東亞國家的中國在服裝紡織方面具有出口優(yōu)勢,日本和韓國在電子業(yè)方面具有出口優(yōu)勢。那么這個判斷指標,是否能直接應用于專利產(chǎn)品的評價中呢?

一個專利在一個特定的國家能且僅能申請一次,且法律上最多只有20年的保護時間(自申請日起),即具有易逝性；同時專利作為發(fā)明創(chuàng)造技術的結(jié)晶又具有公開性,也就是說由專利直接轉(zhuǎn)化的產(chǎn)品具有全球流通性[24-25,70-71]。在專利的研究中,我們也借助國際出口貿(mào)易中顯示比較優(yōu)勢指數(shù)的概念,把一個國家中某類專利所占比例與全球中該類專利所占比例的比值定義為這個國家中該部類專利產(chǎn)品的RCA指數(shù),以用于國家技術領域的競爭地位比較。與貿(mào)易出口一樣,由于是專利的相對比較優(yōu)勢指數(shù)是通過份額的比值來表示,因此可以剔除全球和國家專利總量波動帶來的影響,從而可以較好地反映一個國家在某一技術領域與世界平均技術水平比較來看的相對優(yōu)勢。

4.2.1 五國專利顯示比較優(yōu)勢指數(shù)分布

圖8顯示了1980—2014年中、美、韓、日、德五國全部專利中八大部類專利的顯示比較優(yōu)勢分布情況。從圖8可以看出:美國在A(人類生活必需)、C(化學、冶金)、G(物理)和H(電學)部類②A:人類生活必需。B:作業(yè)、運輸。C:化學、冶金。D:紡織、造紙。E:固定建筑物。F:機械工程、照明、加熱、武器、爆破。G:物理。H:電學。具體部類說明見本文的附錄1。中的比較優(yōu)勢指數(shù)RCA＞1；德國在B(作業(yè)、運輸)、C(化學冶金)、D(紡織、造紙)、E(固定建筑物)和F(機械工程照明、加熱、武器爆破)部類中的比較優(yōu)勢指數(shù)RCA＞1；日本在G(物理)和H(電學)部類中的比較優(yōu)勢指數(shù)RCA＞1；韓國在D(紡織、造紙)、G(物理)和H(電學)部類中的比較優(yōu)勢指數(shù)RCA＞1；中國在 A(人類生活必需)、B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)、D(紡織、造紙)、E(固定建筑物)和F(機械工程)部類中的比較優(yōu)勢指數(shù)RCA＞1。將這些專利部類相關的產(chǎn)品與現(xiàn)實中實體產(chǎn)品空間的分布相比較,我們發(fā)現(xiàn),對于工業(yè)化國家程度較高的美、日、韓、德四個發(fā)達國家而言,RCA＞1的專利部類與真實產(chǎn)品空間相吻合。而對于發(fā)展中國家的中國而言,專利部類顯示指數(shù)與實際產(chǎn)品空間相比,則有較大差異[5]。因此,對于中國這樣的發(fā)展中國家,專利顯示比較優(yōu)勢指數(shù)還不能直接用于衡量一個國家技術在對應產(chǎn)業(yè)的真實發(fā)展水平。

圖8 1980—2014年五國八大部類專利的顯示比較優(yōu)勢指數(shù)分布

考慮到專利只有通過企業(yè)進行轉(zhuǎn)化,才能生產(chǎn)加工成為現(xiàn)實的產(chǎn)品,從而參與進行國際貿(mào)易出口流通?；诖?我們引入企業(yè)系數(shù)概念,對現(xiàn)實比較優(yōu)勢指數(shù)進行校正,試圖用該指數(shù)構(gòu)建專利產(chǎn)品部類與國家真實產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關聯(lián)。企業(yè)系數(shù)(γ)是指一個國家某部類專利中企業(yè)所申請的專利數(shù)量與該國該部類全部申請的專利數(shù)量的比值。

通過企業(yè)系數(shù)對顯示比較優(yōu)勢指數(shù)進行修正,即顯示比較優(yōu)勢指數(shù)乘以一個企業(yè)系數(shù)因子,便得到顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)(RCAγ),即RCAγ=RCA·γ。

從圖9中顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)的柱狀圖可以看出,由于工業(yè)化發(fā)達國家美韓日德四個國家企業(yè)在專利申請中占比均達到80%以上,與校正前相比,RCA指數(shù)值并沒有多大變化。而作為發(fā)展中國家的中國而言,企業(yè)申請專利所占比例低于60%,RCA值則有較大變化,只有D(紡織、造紙)和E(固定建筑物)兩個專利部類的RCA值大于1,也就是說中國只有在紡織業(yè)和固定構(gòu)造零件生產(chǎn)上具有出口比較優(yōu)勢?？梢钥闯?經(jīng)過校正后的顯示比較優(yōu)勢指數(shù)更能真實反映這五個國家現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平。因此,在專利中,可以認為一個國家RCAγ＞1的專利種類屬于具有全球競爭力技術領域,而RCAγ＜1的專利種類則在全球技術產(chǎn)業(yè)中則處于競爭劣勢。

對于中國而言,比較顯示優(yōu)勢在校正前后的差異主要源于該國專利申請中企業(yè)系數(shù)較低,高?？蒲性核紦?jù)較大的比例所導致[72]。因此,如果中國政府以及科學技術部門在政策制定上,在A(人類生活必需)、B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)和F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)專利部類產(chǎn)品上,側(cè)重產(chǎn)學研以及校企合作,加強科技成果的轉(zhuǎn)化力度,特別地,如果在專利部類A(人類生活必需)上重視加強與美國、德國的開放學習合作、在B(作業(yè)、運輸)上重視加強德國的開放學習合作、在C(化學、冶金)上重視加強美、日、德三國的開放學習合作、在F(機械工程、照明、加熱)上重視加強與德國的開放合作,那么與這些專利相關的產(chǎn)業(yè)將極有可能成為中國未來5～10年工業(yè)化潛在的重大推動力,從而可以實現(xiàn)國際產(chǎn)品貿(mào)易上具有顯著的比較優(yōu)勢。

圖9 1980—2014年五國八大部類專利的顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)分布

4.2.2 中國跨國合作專利比較優(yōu)勢

2001—2014年,與中國進行合作研發(fā)專利數(shù)最多的五個國家分別是美國(63.63%)、加拿大(7.68%)、德國(6.45%)、日本(6.39%)和英國(3.21%)①括號內(nèi)的百分數(shù)為合作比例。。在中國的跨國專利合作中,中美兩國合作專利所占比例超過60%,而中國和加拿大、德國、日本和英國的合作比例均低于10%。從全球?qū)＠献骶W(wǎng)絡圖即圖3可以看出,與中國合作專利最多的五個國家都是處于網(wǎng)絡核心位置的國家。

如上所述,國家專利部類產(chǎn)品空間的顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)RCAγ可以很好地關聯(lián)國家產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。對于RCAγ＞1的專利部類,說明該部類專利在全球技術領域中具有比較優(yōu)勢。在跨國專利合作體系中,我們提出專利合作顯示比較優(yōu)勢指數(shù)(RCAC),用來描述跨國專利合作中的國家產(chǎn)業(yè)開放合作優(yōu)勢。專利合作顯示比較優(yōu)勢指數(shù)(RCAC)被定義為某部類專利(i)在研究對象國(T)與其中一個合作國(Cx)專利合作數(shù)(NT-Cx)中的比例與該部類專利(i)在研究對象國(T)與所有國家專利合作數(shù)(∑NT-Cx)中比例的比值。

同專利產(chǎn)品空間比較優(yōu)勢校正指數(shù)RCAγ一樣,在跨國專利合作中,對于專利合作顯示比較優(yōu)勢指數(shù)RCAC＞1的專利部類,我們認為該專利部類在兩國創(chuàng)新體系的合作中具有開放合作優(yōu)勢,是兩國的優(yōu)勢合作專利部類,對應實體空間中的優(yōu)勢合作開放產(chǎn)業(yè)方向。

圖10 中國跨國合作專利八大部類比較優(yōu)勢

圖10反映了2001—2014年中國在與美國、日本、德國、英國和加拿大五個國家之間的跨國合作專利部類比較優(yōu)勢。從柱狀圖可以看出,中美兩國在專利部類A(人類生活必需)、E(固定建筑物)、G(物理)的RCAC均大于1,即中美在生活必需、固定建筑物以及物理、網(wǎng)絡、信息相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；中日在專利部類B(作業(yè)、運輸)、F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)、H(電學)的RCAC均大于1,即中日在交通作業(yè)運輸、機械工程以及電子相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；中德在專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)、D(紡織、造紙)、F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)的RCAC均大于1,即中德在作業(yè)、運輸,化學、冶金,紡織、造紙以及機械工程相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；中英在專利部類A(人類生活必需)、B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)、D(紡織、造紙)和E(固定建筑物)的RCAC均大于1,表明中、英在生活必需,作業(yè)、運輸,化學、冶金,紡織、造紙以及固定建筑物相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；中、加在專利部類E(固定建筑物)、G(物理)、H(電學)的RCAC大于1,說明中、加兩國在固定建筑物,物理、網(wǎng)絡、信息以及電學相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢。

4.2.3 美國跨國合作專利比較優(yōu)勢

美國與日本、加拿大、英國、德國以及中國的跨國合作專利的比較優(yōu)勢可以從圖11中看出。美加在專利部類G和H的RCAC均大于1,即美加在與物理、網(wǎng)絡、信息以及電學相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；美日在專利部類B和C的RCAC均大于1,即美日在作業(yè)、運輸以及化學、冶金相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；美德在專利部類A、B、C、D和F的RCAC均大于1,即美德在生活必需,作業(yè)、運輸,化學、冶金,紡織、造紙以及機械工程相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；美英在專利部類A、C、D和E的RCAC均大于1,表明美英在生活必需,化學、冶金,紡織、造紙以及固定建筑物相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢；美中在專利部類F、G和H的RCAC大于1,說明美中兩國在機械工程,物理、網(wǎng)絡、信息以及電學相關的產(chǎn)業(yè)具有開放合作優(yōu)勢。

圖11 美國跨國合作專利八大部類比較優(yōu)勢

對比這段時期的跨國合作顯示比較優(yōu)勢與各國的顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)(見圖12),可以發(fā)現(xiàn),對于中國跨國專利合作而言,中國與德國、英國和加拿大三國的合作優(yōu)勢專利部類完全屬于這三個合作國的優(yōu)勢專利部類,說明中德和中英以及中加之間的合作是傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)上進行合作；而中美和中日之間的合作,除了與優(yōu)勢部類專利進行合作外,在非優(yōu)勢專利部類上同樣具有專利的合作。而對于美國跨國專利合作而言,美國與德國和加拿大的合作優(yōu)勢專利部類,完全屬于合作國之間的優(yōu)勢專利部類,說明美德和美加之間的合作是傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)上進行合作；另外,美國在和中國、日本和英國的合作中,除了與優(yōu)勢部類專利進行合作外,在非優(yōu)勢專利部類上同樣具有專利的合作。從這可以看出,中美兩國在國家的開放體系上有所不同,這點值得進一步探討和分析。

圖12 2000—2014年美、德、日、英、加、中六國專利八大部類顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)

4.2.4 中美兩國專利合作網(wǎng)絡分析

既然中美兩國在分別與加拿大、德國、英國和日本進行專利合作中的比較優(yōu)勢上存在差異化,也就是說,過去15年間中美兩國在國家技術開放體系上顯示出不同的形式,為此,我們分別對兩國的跨國專利合作比較優(yōu)勢進行了網(wǎng)絡分析①在專利部類合作比較優(yōu)勢指數(shù)中,將RCA C大于1的標記為1,其余則是0,構(gòu)建國家-專利部類二值矩陣數(shù)據(jù),運用UCINET軟件對該2-模網(wǎng)進行中心性及1-模整體網(wǎng)點度中心度等參數(shù)分析,可以得到中美兩國的專利合作網(wǎng)絡圖。。

表2反映了中國與美、日、英、加、德五國之間專利合作的國家和專利部類之間的中心性關系,包含點度中心度、有效規(guī)模、效率和網(wǎng)絡約束系數(shù)。從表中可以看出,中英的點度中心度最高,達到5,表明中英之間共在5大專利部類上展開過技術合作；其次為中日和中德,數(shù)值為4,最少的是中加和中美,數(shù)值是3。在社會網(wǎng)絡分析中,點度中心度越高,表明行動者的關系越強[70]。本文認為,點度中心度則表明專利合作比較優(yōu)勢部類數(shù),即中英之間合作的優(yōu)勢專利部類數(shù)目最多,中日和中德之間合作的優(yōu)勢專利部類數(shù)其次,最少的是中美和中加。換句話說,如果從專利合作比較優(yōu)勢部類數(shù)目來看,中英合作表現(xiàn)得最開放,中美和中加之間的合作欠佳,表現(xiàn)得較封閉。

表2 中國專利合作(國家-國家)相關指標值

結(jié)構(gòu)洞的有效規(guī)模數(shù)據(jù)顯示:中英最高,其次分別是中加、中日、中美,最低的是中德；而效率數(shù)據(jù)則是:中英最高,其次是中加、中美、中日,最低的是中德；在網(wǎng)絡約束系數(shù)中,中德最高,其次是中美、中日、中加,中英最低。通過這些數(shù)據(jù)可以看出,網(wǎng)絡規(guī)模值越高,網(wǎng)絡約束系數(shù)值就越低,表現(xiàn)為中英之間的合作最開放,同時受到其他四國之間合作的限制也最少,即中英之間的合作受到中國和其他四國之間合作的限制影響最少；而中國和德國之間的合作表現(xiàn)得封閉,受到中國與其他四國合作的限制影響最大。

表3 中國專利合作(部類-部類)相關指標值

另一方面,從專利部類的點度中心度表中(見表3)可以看出,專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)、E(固定建筑物)的點度中心度最大,數(shù)值為3；其他專利部類的度數(shù)為2。這些數(shù)據(jù)表明,在中國的專利合作中,專利部類B、C、E所接受的國家數(shù)最多,即專利部類B、C、E在中國和美日加德英五國中處于跨國優(yōu)勢合作專利部類。

在專利部類-部類結(jié)構(gòu)洞指數(shù),有效規(guī)模中,專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)最高,其次分別是專利部類E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙)、C(化學、冶金)、B(作業(yè)、運輸),最低的是專利部類 G(物理)、H(電學)；效率中,專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)最高,其次分別是G(物理)、H(電學)、E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙)；網(wǎng)絡約束系數(shù)中,G(物理)、H(電學)最高,其次分別是E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙)、B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金),專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)最低。這些數(shù)據(jù)表明,專利部類G(物理)、H(電學)受到其他合作專利部類的限制最多,即當中國與其他國家在其他專利部類進行優(yōu)勢合作時,那么中國和其他國家在這兩個專利部類的合作就會受到限制減少的影響；而專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)則受到限制影響最低,即在中國與其他國家在其他專利部類進行優(yōu)勢合作時,中國和其他國家在專利部類F的合作不會有明顯的限制,既不會增加也不會降低。

圖13 中國與美日德英加專利合作國家-國家之間的多維量表

這種點度中心度分析結(jié)果還可以反映在二模多維量表,在多維量表網(wǎng)絡圖中的節(jié)點越大,表明關系越強,反之,則較弱。因此,從圖13同樣可以得到:中國和英國之間專利部類比較優(yōu)勢數(shù)目關系最強,表現(xiàn)得最開放；專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)和專利部類E(固定建筑物)在中國跨國專利合作中屬于最開放的合作專利部類。同樣對美國的跨國專利合作進行網(wǎng)絡分析,由表4可以看到,美國專利合作中,從國家之間合作的點度中心度數(shù)值可以看出,美德之間的合作專利部類數(shù)最多,點度中心度都為7,表明美德在7個專利部類上有展開技術合作；美英次之,為6,美加和美日之間最少,只有2。在結(jié)構(gòu)洞指標,有效規(guī)模中,美中最高,其次分別是美英、美德、美日,美加最低；效率中,美中最高,其次分別是美加、美日、美英,美德最低；網(wǎng)絡約束系數(shù)中,美加最高,其次分別是美日、美德、美英,最低的是美中。因此,在美國專利跨國合作中,美中之間表現(xiàn)得最開放,且受到的限制最少,即美中之間的跨國專利合作受到美國與其他四國合作之間的限制影響最少。而美加之間表現(xiàn)得封閉,受到美國和其他四國合作之間的限制影響最大。

表4 美國專利合作(國家-國家)相關指標值

而從專利部類的點度中心度數(shù)值(見表5)可以看出,專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)、F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)在美國跨國合作中的點度中心度最高,均為3,即美國和三個國家在這三大技術領域展開了合作；專利部類E(固定建筑物)合作國家數(shù)最少,也就是說固定建筑技術是美國與中、美、英、加、德五國跨國合作的劣勢領域。在結(jié)構(gòu)洞指數(shù),有效規(guī)模中,專利部類F(機械工程)最高,其次分別是專利部類E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙)、B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金),專利部類G(物理)、H(電學)最低；效率中,專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)最高,其次分別是專利部類G(物理)、H(電學)、E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙),專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金)最低；網(wǎng)絡約束系數(shù)中,專利部類G(物理)、H(電學)最高,其次分別是專利部類E(固定建筑物)、A(人類生活必需)、D(紡織、造紙),專利部類B(作業(yè)、運輸)、C(化學、冶金),專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)最低。這些數(shù)據(jù)表明,專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)在美國和其他五國專利合作中屬于最開放合作專利部類,且受到其他合作專利部類的限制最少,即當美國在其他專利部類跨國合作時,對美國在專利部類F進行跨國合作的限制影響最少；而專利部類G(物理)、H(電學)則是美國跨國合作中的封閉專利部類,且受到其他合作專利部類的限制最多,即當美國在其他專利部類跨國合作時,對這兩個專利部類的跨國合作限制影響作用最大。反映在圖14的2-模多維量表上的信息即是:美國和英國、美國和中國以及美國和德國之間的合作關系最強,表現(xiàn)得最開放；而專利部類F(機械工程、照明、加熱、武器、爆破)則是美國跨國合作中的最開放專利部類。

表5 美國專利合作(部類-部類)相關指標值

圖14 美國專利合作國家-部類多維量表

4.3 國家專利開放合作的技術接近度與創(chuàng)新轉(zhuǎn)型

在前文中,筆者通過分析中國跨國合作趨勢以及比較優(yōu)勢,探討了中國國家創(chuàng)新體系的開放性。結(jié)果表明,中國國家創(chuàng)新體系是比較開放的,這種開放帶來了中國自身創(chuàng)新績效的提升。在本節(jié),筆者借助產(chǎn)品空間中的相似度以及產(chǎn)品技術擴散分析的方法,從國家專利技術的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型這一角度來闡述中國的國家開放創(chuàng)新體系。

4.3.1 國家專利開放合作的技術接近度分析

相似度是Hidalgo等[5]在產(chǎn)品空間中設計的新理論模型。該模型是基于RCA理論,通過計算各種產(chǎn)品的比較優(yōu)勢,再進一步計算比較優(yōu)勢產(chǎn)品的條件概率而得出產(chǎn)品間的相似度。具體地說,某國在出口優(yōu)勢商品i的同時,出口優(yōu)勢商品j的條件概率(φij)可用來衡量商品i和j這兩種產(chǎn)品的相似度,即在一種產(chǎn)品存在的情況下,可以生產(chǎn)另一種產(chǎn)品的可能性,即生產(chǎn)兩種產(chǎn)品之間的依存性,同時考慮到產(chǎn)品的異質(zhì)性,實際計算時采用兩產(chǎn)品條件概率的最小值。

在產(chǎn)品空間理論中,和顯示性比較優(yōu)勢指數(shù)一樣,相似度也是很重要的概念,它可以很好地解釋國家貿(mào)易出口以及產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型的路徑和方向。產(chǎn)品空間理論的創(chuàng)始人Hidalgo等認為國家發(fā)展一種生產(chǎn)新產(chǎn)品能力的概率與生產(chǎn)它已經(jīng)存在產(chǎn)品相似或接近產(chǎn)品的能力密切相關,相似性的產(chǎn)品可以趨向于一并生產(chǎn),而非相似的產(chǎn)品則很少有可能一同生產(chǎn)。例如:一個能種植生產(chǎn)并出口蘋果的國家也會有能力出口梨。因為,這兩種水果種植生產(chǎn)時所需的土壤、氣候、農(nóng)業(yè)種植技術、生產(chǎn)包裝、專用的食品運輸技術和穩(wěn)定的銷售渠道等是相似的,因此當該國擁有成熟的蘋果種植生產(chǎn)技術時,便可較為容易地就將已有的技術擴散到梨的生產(chǎn)出口中。然而電器制造業(yè)、石油化工業(yè)以及造紙業(yè)等工業(yè)擁有的生產(chǎn)條件對于種植生產(chǎn)蘋果來說則是毫無用處的。因此,在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級方面,一個國家熟知自己最擅長生產(chǎn)什么是該國在比較優(yōu)勢演化和產(chǎn)業(yè)升級的一個重要決定因素。這種新的方法和理論被國內(nèi)學者應用于國家和省級區(qū)域的經(jīng)濟增長與創(chuàng)新轉(zhuǎn)型升級等研究中[57,60,61]。

作為一種法律化保障的產(chǎn)品,在全球貿(mào)易中,專利也具有與其他實體產(chǎn)品可以交易以及出口和進口,在技術領域被分別稱為技術出口和技術進口[74]。那么,在產(chǎn)品空間中的接近度也可被應用于專利之間相似度(或技術接近度)的分析中。通過對專利相似度的分析,有助于對國家創(chuàng)新體系的深入理解,從而實現(xiàn)國家創(chuàng)新體系中更為精準的開放體系建設和技術升級具有潛在的重要意義。

在專利技術空間中,如前面所述,為更好地符合現(xiàn)實產(chǎn)品空間,本文采用企業(yè)系數(shù)校正的顯示比較優(yōu)勢(RCAγ)計算條件概率。在全球領域范圍內(nèi),對于任意兩類技術i和j,如果RCAγi＞1的國家數(shù)為m個,RCAγj＞1的國家數(shù)為n個,RCAγi＞1且RCAγj＞1為K個,那么兩類技術i和j之間的相似度為φij=k/(max{m,n})。筆者統(tǒng)計了1999—2012年間全球99個國家和地區(qū)的621類專利技術(按照IPC分類體系),通過計算各國的比較優(yōu)勢校正指數(shù)(RCAγ),并對RCAγ＞1的優(yōu)勢專利技術領域進行條件概率計算從而得到任意兩類專利技術領域之間的相似度(或技術接近度)。最后經(jīng)多次反復嘗試,選擇相似度大于0.45的172項專利技術領域數(shù)據(jù)來構(gòu)建專利技術接近網(wǎng)絡圖(見圖15)。

圖15 全球?qū)＠夹g接近網(wǎng)絡圖

在如圖15所示的全球?qū)＠夹g接近網(wǎng)絡上,每個數(shù)字節(jié)點代表一個技術領域(數(shù)字代碼詳見附錄2),兩節(jié)點之間的距離則是兩個技術領域之間的相似度,距離越近,表示兩種技術之間越相似或越接近。按照產(chǎn)品空間理論中所描述的,相似的產(chǎn)品越利于產(chǎn)品的升級換代。那么,在專利技術接近網(wǎng)絡中,我們認為相似的專利技術間也是利于技術跨越的,即某國如果具有i技術,在j技術與i技術較為接近時,那么該國極有可能利用現(xiàn)有的設備設施和技術條件掌握j技術,并研究開發(fā)出j技術領域的產(chǎn)品。

技術網(wǎng)絡圖中處于中心區(qū)域且距離較近的節(jié)點所代表的技術領域主要處于相同的大技術領域內(nèi),如電子設備和電器相關、有機化學和材料制備等較為接近,前者都屬于電學大部領域,而后者則都屬于化學冶金這一大部。這也從另一方面表明在專利技術空間中實際上也存在技術之間的相似性,這將有助于實現(xiàn)后續(xù)的技術創(chuàng)新和升級。同時這一點對于企業(yè)來說具有重要的意義,因為以此技術網(wǎng)絡圖可以更好地構(gòu)建專利地圖和專利池,更大程度地幫助企業(yè)保護和建立自身的核心技術[75-77]。

在我們選取的172項技術領域研究體系中,RCAγ＞1的專利種類數(shù),德國最多——有98個優(yōu)勢技術領域,日本有80個,美國有73個,中國有51個,韓國只有44個。在全球?qū)＠?德國的優(yōu)勢專利數(shù)是最多的,而且主要集中在精密儀器、機械工程、化工以及醫(yī)藥等領域,表明德國在這些技術上具有較強的競爭力。而中國則主要是在小型電子、紡織以及生活用品加工等技術上具有較強的競爭力。

4.3.2 國家專利開放合作的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型

在產(chǎn)品空間理論中,Hidalgo等[5]認為如果潛在的比較優(yōu)勢產(chǎn)品與既有各種比較優(yōu)勢產(chǎn)品的親近度越高,則其未來實現(xiàn)比較優(yōu)勢的概率就越大,依此我們對基于國家專利的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型進行了分析。

在理論模型中,假設存在兩個不同時期t和t+1,把t時期某一國家生產(chǎn)的RCA＜0.5的產(chǎn)品和在t+1時期該國家生產(chǎn)的RCA＞1的產(chǎn)品作為“轉(zhuǎn)型產(chǎn)品”；作為控制,把在時期t和t+1時期的RCA＜0.5的產(chǎn)品當作未開發(fā)的產(chǎn)品。這種通過對可以消除世界和國家的出口數(shù)量波動所帶來影響的顯示性比較優(yōu)勢指數(shù)演化方法進行比較,可以讓國家在進行技術過程中更好地結(jié)合本國實際情況,制定出符合自身發(fā)展需要的技術引進、學習、消化的技術升級路徑,兼顧“技術修補”和“本土適應”,避免技術學習過程中出現(xiàn)斷檔或付出過多的成本,從而實現(xiàn)最佳的創(chuàng)新績效。

同樣,在本文的研究體系下,對中國在過去十年間的技術轉(zhuǎn)型和升級進行了分析研究。對比2005年和2010年中國各專利種類的顯示比較優(yōu)勢指學習數(shù)值,便可以通過產(chǎn)品空間理論的思路,找到中國在這五年間的轉(zhuǎn)型技術。2010年中國的專利比較優(yōu)勢指數(shù)RCAγ＞1的種類數(shù)分別有66個,比2005年的比較優(yōu)勢專利數(shù)多出6個,說明中國的技術競爭力在不斷增強(見表6)。在2005年比較優(yōu)勢指數(shù)RCAγ＜0.5,而2010年RCAγ＞1的專利數(shù)共有12種,即在2005—2010年五年間,中國實現(xiàn)了12種技術“轉(zhuǎn)型”；在2005年比較優(yōu)勢指數(shù)RCAγ＜0.5,而2010年RCAγ＜0.5的專利數(shù)共有19種,也就是說在2005—2010年間還有19種沒有開發(fā)(見表7)。實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的技術主要是交通作業(yè)以及電子通信領域；而尚未開發(fā)的技術主要是在化工冶金以及精密儀器加工等領域。從轉(zhuǎn)型技術可以看出,在過去十多年間,中國國家創(chuàng)新的質(zhì)量和績效是有增長的；同時由于仍有19種尚未開發(fā)的技術領域,我們認為,中國國家創(chuàng)新體系的開放性還有很大的開放空間。

表6 2005年和2010年中國比較優(yōu)勢專利集合

續(xù)表

續(xù)表

表7 2005—2010年中國轉(zhuǎn)型和未轉(zhuǎn)型專利集合

5 結(jié)論

本文應用社會網(wǎng)絡分析方法對跨國合作專利進行引證分析,描繪了專利技術跨國合作網(wǎng)絡圖；基于產(chǎn)品空間理論,對中美兩國專利以及跨國合作專利進行了比較優(yōu)勢分析,在此基礎上,還對技術接近度和創(chuàng)新轉(zhuǎn)型展開了討論研究。對專利分析所展示的特點表明專利可以有效地進行國家開放創(chuàng)新體系的測度。

綜合本文分析,得出以下結(jié)論:

第一,跨國界的專利合作有助于提升專利的影響力,并擴展本國的核心領域技術范圍。比如,跨國開放合作專利的創(chuàng)新質(zhì)量要明顯高于非跨國合作專利的創(chuàng)新質(zhì)量,跨國開放合作導致中國的比較優(yōu)勢專利種類數(shù)呈現(xiàn)正增長趨勢,跨國開放合作專利帶來了中國在超微技術、一般熱交換和信息存儲這些新的核心技術領域的專利地位。可以說,基于專利的國家創(chuàng)新開放體系分析表明,國家創(chuàng)新體系的開放有助于提升國家創(chuàng)新能力。

第二,基于專利測度的分析表明,雖然中國國家創(chuàng)新體系開放的程度很高(在亞洲僅次于日本),但近年這一趨勢總體呈現(xiàn)下降趨勢。雖然本研究初步發(fā)現(xiàn)了這一結(jié)論,但因為數(shù)據(jù)問題,并不能解釋其背后的原因。我們認為這可能是由于中國近年加強自主創(chuàng)新,而且通過以前的開放性創(chuàng)新發(fā)展,中國部分領域已經(jīng)走出一條依靠自主創(chuàng)新的新型工業(yè)化道路,大大縮短了與發(fā)達國家的技術差距。比如,本文的研究結(jié)果表明,中國通過專利的跨國開放合作實現(xiàn)了交通作業(yè)以及電子通信領域的創(chuàng)新能力提升,但化工冶金以及精密儀器加工等領域差距仍然較大。

第三,與美國國家開放創(chuàng)新體系主要依賴企業(yè)這一主體不同,中國國家開放創(chuàng)新體系比較依賴大學和研究院所,技術研發(fā)更多依賴于高校/研究機構(gòu)這一基礎研發(fā)氛圍。這一方面導致中國雖然在某些領域的專利數(shù)量上占據(jù)優(yōu)勢,但在基于市場的技術開發(fā)上并不占據(jù)主導地位(通過顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)RCAγ表征)。也就是說,相比美國,中國高?；蜓芯繖C構(gòu)在國家開放創(chuàng)新體系的發(fā)展過程中起到了更重要的作用。因此,中國國家開放創(chuàng)新體系如果能進一步加強專利成果轉(zhuǎn)化,在政策制定上大力加強產(chǎn)學研和校企合作的力度,將在更多產(chǎn)業(yè)的顯示比較優(yōu)勢校正指數(shù)表現(xiàn)更好。

第四,在開放合作的對象上,中英雙方在專利合作比較優(yōu)勢部類上表現(xiàn)得最開放,而中美和中加之間的合作欠佳,表現(xiàn)得相對較封閉；不但如此,中英之間的合作受到其他國家的限制影響最少。而中德之間的合作表現(xiàn)比較封閉,且受到中國與其他國家的限制影響最大。與之對應的是,對于美國的專利跨國合作來說,美中之間表現(xiàn)得最開放,且受到的限制最少。這一不對稱現(xiàn)象值得進一步分析。

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