李 欣 溫 陽 黃魯成 吳菲菲

(北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院 北京 100124)

0 引 言

近年來，以人工智能、量子計算、區(qū)塊鏈等為代表的具有顛覆性特性的新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)。這些新興技術(shù)是建立在科學(xué)基礎(chǔ)上的革新并具有 “創(chuàng)造性毀滅”的特性[1]。這些新興技術(shù)的出現(xiàn)既可能會導(dǎo)致現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)技術(shù)范式的轉(zhuǎn)變或技術(shù)軌道的變遷，也可能會改變舊行業(yè)、創(chuàng)造新行業(yè)，并衍生出一系列新的發(fā)展模式[2]，對人們的生產(chǎn)生活方式以及經(jīng)濟發(fā)展方式產(chǎn)生巨大影響[3]。因此，新興技術(shù)成為各國和企業(yè)間競爭的焦點。如何在新興技術(shù)形成與發(fā)展過程中，把握新興技術(shù)研發(fā)主體間的合作網(wǎng)絡(luò)演化規(guī)律，盡早捕捉新興技術(shù)產(chǎn)生機理和未來發(fā)展趨勢，制定合理的研發(fā)和創(chuàng)新戰(zhàn)略進而在競爭中獲得先發(fā)優(yōu)勢，對于政府和企業(yè)至關(guān)重要，也值得學(xué)者們思考和研究。因此，對新興技術(shù)研發(fā)主體間的合作網(wǎng)絡(luò)演化特征進行研究，一方面，對于定量認識新興技術(shù)研發(fā)合作特征具有重要的理論意義和方法意義；另一方面，對于新興技術(shù)研發(fā)管理活動具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義[4]。

研發(fā)合作是指企業(yè)、科研院所、高校和政府等組織機構(gòu)，為了克服研發(fā)中的高額投入和不確定性，規(guī)避風險，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，節(jié)約交易成本而組成的伙伴關(guān)系[5]。研發(fā)合作使得組織可以不斷完善自身知識儲備，掌握更多技術(shù)和資源，提高競爭能力，越來越多的主體開始借助正式或非正式合作形成合作網(wǎng)絡(luò)進行技術(shù)創(chuàng)新[6]。專利文獻作為技術(shù)發(fā)明的載體，承載著大量的技術(shù)信息，是技術(shù)研發(fā)的重要產(chǎn)出。通過研究專利的研發(fā)合作可以確定技術(shù)發(fā)展趨勢以及識別技術(shù)研發(fā)合作特征，特別是在研究新興技術(shù)研發(fā)合作方面發(fā)揮著重要作用[7]。

當前，許多學(xué)者從不同角度對技術(shù)研發(fā)主體間的合作網(wǎng)絡(luò)和合作機制進行了研究，包括對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究、動態(tài)演化的研究等[8]。李紅和陳少龍對智能手機專利發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)進行總體演化分析，并按初始期、成長期、繁榮期對該合作網(wǎng)絡(luò)的特征進行分階段演化分析，識別智能手機核心發(fā)明人和團隊[9]。高霞和陳凱華借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法，研究我國ICT領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研專利權(quán)人合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)形成的動力學(xué)機制和結(jié)構(gòu)演化特征[10]。葉建木等對垃圾發(fā)電技術(shù)專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)中的整體網(wǎng)、行動者位置和合作伙伴關(guān)系的演化特征進行分析[11]。魏來和高霏霏研究了發(fā)明人與申請人的合作類型，從關(guān)系維度、認知維度和結(jié)構(gòu)維度分析了發(fā)明人與申請人的多維合作方式[12]。劉彤等以鋰電子電池專利為基礎(chǔ)，利用動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析方法分析了由5個層面的網(wǎng)絡(luò)組成的多重專利網(wǎng)絡(luò)演化特征[13]。Brennecke和Rank采用多級網(wǎng)絡(luò)方法，借助指數(shù)隨機圖模型，整合了發(fā)明人網(wǎng)絡(luò)和知識網(wǎng)絡(luò)，研究企業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)對發(fā)明人之間工作互動的影響[14]。

總體來看，大多數(shù)對于技術(shù)研發(fā)主體間合作網(wǎng)絡(luò)的研究是基于單一網(wǎng)絡(luò)層面分析其演化動力或形態(tài)，如單獨研究發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人合作網(wǎng)絡(luò)，或單獨研究發(fā)明人與申請人之間的合作關(guān)系。而專利是把發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)等聚集在一起的紐帶，若發(fā)明人之間存在合作，他們的技術(shù)和資源差距可能會使專利權(quán)人進行相應(yīng)活動的協(xié)調(diào)；若專利權(quán)人之間建立了合作關(guān)系，它們在技術(shù)、知識等方面的不同活動就會產(chǎn)生合作，發(fā)明人的合作也會隨著這些活動不斷變化[12]。所以發(fā)明人與專利權(quán)人的演化具有一定的聯(lián)系，這種聯(lián)系對深入挖掘新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征具有重要意義。因此，對于新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的研究不應(yīng)局限于單獨研究發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人之間的合作，若再融入不同層面主體之間的隸屬關(guān)系，就可以更加全面地揭示新興技術(shù)研發(fā)合作機制及其動態(tài)演化特征?；诖?，本文提出一種新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征分析模型，以專利數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信息為數(shù)據(jù)源，構(gòu)建發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)、專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)、發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)間隸屬關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。從多個維度揭示新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)演化特征，有利于我們定量認識新興技術(shù)研發(fā)合作特征，可為政府、企業(yè)的管理決策和研發(fā)活動提供參考。

1 研究方法

研究新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征的主要思路：首先以新興技術(shù)的專利為數(shù)據(jù)源，清洗后提取發(fā)明人和專利權(quán)人數(shù)據(jù)，查看原始專利文本以及查閱網(wǎng)絡(luò)信息完成發(fā)明人和專利權(quán)人隸屬關(guān)系匹配，其次利用網(wǎng)絡(luò)分析工具生成合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，然后結(jié)合社會網(wǎng)絡(luò)分析指標，從發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)、研發(fā)機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)、發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)隸屬關(guān)系網(wǎng)絡(luò)三個維度揭示其研發(fā)合作演化特征。主要步驟如下：

第1步，數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理。根據(jù)新興技術(shù)主題確定檢索表達式，在專利數(shù)據(jù)庫中進行檢索和下載。對下載的專利數(shù)據(jù)進行清洗，將同一發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人的不同寫法進行統(tǒng)一，剔除發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人為空的數(shù)據(jù)。

第2步，數(shù)據(jù)提取。按照最早優(yōu)先權(quán)年提取每條專利的發(fā)明人和專利權(quán)人數(shù)據(jù)；查看原始專利文本完成部分隸屬關(guān)系匹配，然后以網(wǎng)絡(luò)信息為數(shù)據(jù)源，以發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人為檢索詞進行檢索，完成剩余隸屬關(guān)系的匹配。

第3步，生成共現(xiàn)矩陣。利用Python編程對提取的發(fā)明人和專利權(quán)人數(shù)據(jù)生成各階段共現(xiàn)矩陣，以及隸屬關(guān)系對應(yīng)矩陣。

第4步，發(fā)明人研發(fā)合作演化特征分析。通過Gephi軟件生成合作網(wǎng)絡(luò)圖，選取指標對網(wǎng)絡(luò)進行測度。最后梳理歸納發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)特征。指標定義如下：

a.網(wǎng)絡(luò)密度(Density)：網(wǎng)絡(luò)中實際存在的邊數(shù)與可容納邊數(shù)上限的比值[15]。隨著網(wǎng)絡(luò)密度的提升，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主體間的知識共享與合作程度也相應(yīng)提升[16]，有利于新興技術(shù)的發(fā)展。計算公式為：

(1)

其中，N為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點總數(shù)；L為網(wǎng)絡(luò)中實際的邊數(shù)。

b.平均聚類系數(shù)(Clustering Coefficient)：網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點聚類系數(shù)的平均值[17]。聚類系數(shù)可以反映出合作網(wǎng)絡(luò)的局部特征和集團化程度，影響新興技術(shù)的知識轉(zhuǎn)移和擴散效率，對技術(shù)創(chuàng)新有重要的影響[18]。計算公式如下：

(2)

(3)

其中，公式(2)為節(jié)點聚集系數(shù)Ca、公式(3)為網(wǎng)絡(luò)平均聚集系數(shù)CCt。ka為與節(jié)點a有共同連接的節(jié)點數(shù)目；ea為節(jié)點a的鄰接節(jié)點間實際存在的邊數(shù)。

c .平均路徑長度(Average path length)：網(wǎng)絡(luò)中任意兩節(jié)點連通所需經(jīng)過的最短路徑均值[19]，其倒數(shù)對創(chuàng)新產(chǎn)出存在顯著的正向影響[20]，計算公式如下：

(4)

其中，dab為節(jié)點a和b之間的最短路徑長度，a≠b。

d.平均度(Average degree)：所有節(jié)點的度數(shù)總和與節(jié)點數(shù)的比值[21]，表征節(jié)點連接程度。高的平均度會降低系統(tǒng)的演化水平[22]。計算公式如下：

(5)

aij表示合作鄰接矩陣，有科研合作則賦值為1，無科研合作則賦值為0。

e.小世界熵數(shù)(Small World Q)：Watts和Strogatz提出用聚集系數(shù)和路徑長度來描述合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的小世界性，并提出小世界熵數(shù)指標來反映社會網(wǎng)絡(luò)的整體連接性和集聚性[23]。由于本文中網(wǎng)絡(luò)規(guī)模(節(jié)點和連線數(shù)量)是固定不變的，因此不考慮同等規(guī)模的隨機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征[24]，此時小世界熵數(shù)表示為

(6)

第5步，專利權(quán)人研發(fā)合作演化特征分析。利用Gephi中生成合作網(wǎng)絡(luò)圖，選取與第4步中相同的指標對專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)進行測度。最后梳理歸納專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)特征。

第6步，多層次研發(fā)主體合作演化特征分析。將發(fā)明人和專利權(quán)人共現(xiàn)矩陣以及隸屬關(guān)系文件導(dǎo)入到軟件ORA中，生成各階段網(wǎng)絡(luò)圖，與第4步和第5步進行對比分析，挖掘多層次研發(fā)主體合作網(wǎng)絡(luò)動態(tài)演化特征。圖1為多層次專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)示意圖[25]。

圖1 多層次專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)示意圖

研究隸屬關(guān)系網(wǎng)絡(luò)具有重要意義，個體與組織間的隸屬關(guān)系為個體之間、組織之間直接關(guān)聯(lián)關(guān)系的建立提供了條件[26]。Kadushin在研究創(chuàng)新的擴散方式時指出，創(chuàng)新的影響是隨著社會圈進行的[27]。由此可以看出個體與組織間的隸屬關(guān)系為個體與個體之間、組織與組織之間的相互影響關(guān)系研究提供了契機。本文將發(fā)明人與專利權(quán)人之間隸屬關(guān)系的多層次網(wǎng)絡(luò)劃分為四種類型(如表1所示)，并從這四種類型來分析多層次研發(fā)主體合作演化特征。發(fā)明人是自然人，專利權(quán)人可以是自然人、企業(yè)、科研機構(gòu)、高校等。發(fā)明人與專利權(quán)人之間的關(guān)系主要包括以下三個方面：一是自由發(fā)明創(chuàng)造，其專利權(quán)屬歸發(fā)明創(chuàng)作的完成人所有，即發(fā)明人與專利權(quán)人具有重復(fù)性[28]，這種合作可能會對應(yīng)類型二，即發(fā)明人之間通過技術(shù)和知識互補，共同完成發(fā)明創(chuàng)造，但是所屬機構(gòu)之間無共同申請專利；二是合作發(fā)明，《專利法》( http://www.sipo.gov.cn/zhfwpt/zlsqzn_pt/zlfssxzjsczn/1063062.htm)第八條規(guī)定：“兩個以上單位或者個人合作完成的發(fā)明創(chuàng)造、一個單位或者個人接受其他單位或者個人委托所完成的發(fā)明創(chuàng)造，除另有協(xié)議的以外，申請專利的權(quán)利屬于完成或者共同完成的單位或者個人；申請被批準后，申請的單位或者個人為專利權(quán)人”。即發(fā)明人與專利權(quán)人是支持或委托關(guān)系，這種合作可能會出現(xiàn)類型三、四的情況：一個單位接受其他單位委托完成發(fā)明創(chuàng)造，可能會出現(xiàn)機構(gòu)之間有合作關(guān)系，而對應(yīng)發(fā)明人間無合作關(guān)系；也可能會出現(xiàn)發(fā)明人、機構(gòu)之間均有合作；三是職務(wù)發(fā)明創(chuàng)造，《專利法》第六條規(guī)定：“執(zhí)行本單位的任務(wù)或者主要是利用本單位的物質(zhì)技術(shù)條件所完成的發(fā)明創(chuàng)造為職務(wù)發(fā)明創(chuàng)造。職務(wù)發(fā)明創(chuàng)造申請專利的權(quán)利屬于該單位；申請被批準后，該單位為專利權(quán)人”。這種合作可能會對應(yīng)類型一，即一個機構(gòu)包含多個合作團隊。通過類型一和四可以識別領(lǐng)域內(nèi)的重要研發(fā)機構(gòu)和團隊；通過類型二可以為機構(gòu)識別潛在的研發(fā)合作伙伴提供參考；通過類型三可以為發(fā)明人識別潛在的研發(fā)合作伙伴提供參考。且通過對這四種類型的演化分析，也有助于判斷技術(shù)所處的發(fā)展階段。

表1 多層次網(wǎng)絡(luò)合作類型

第7步，新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征分析。綜合發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)、專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)、發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)間隸屬關(guān)系網(wǎng)絡(luò)三個維度進行對比分析，揭示新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)演化規(guī)律性特征。

本文的研究框架圖如圖2所示。

圖2 新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征分析模型

2 案例分析

近年來，鈣鈦礦太陽能電池由于清潔、制造成本低和效率高等優(yōu)勢，引發(fā)了廣泛關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)曾被《Science》評選為2013年十大重要科技進展之一的新能源技術(shù)，被《Nature》評選為2014年最值得期待的科技突破之一[29]。2016年，世界經(jīng)濟論壇列出了將改變?nèi)祟惿畹氖笮屡d技術(shù)，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)入選[30]。鈣鈦礦太陽能電池的快速發(fā)展對光伏產(chǎn)業(yè)和新能源行業(yè)產(chǎn)生重要影響。因此，理解并把握鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)研發(fā)主體間的合作網(wǎng)絡(luò)演化特征，對于該技術(shù)的研發(fā)活動管理和把握其未來發(fā)展趨勢具有重要意義。

2.1數(shù)據(jù)獲取本文首先以Derwent Innovation(DI)數(shù)據(jù)庫為來源，利用TS=((perovskite*)AND((solar cell*)OR(solar cells*)AND(photovoltaic cell*)OR(photovoltaic cells*)))為檢索表達式，考慮到數(shù)據(jù)庫錄入的滯后性，時間范圍設(shè)為2009-2017年，獲得鈣鈦礦太陽能技術(shù)專利1 323條。剔除發(fā)明人為空的專利，得到1 307條有效記錄。其次按照最早優(yōu)先權(quán)年提取每條專利的發(fā)明人和專利權(quán)人數(shù)據(jù)，查看原始專利文本完成部分隸屬關(guān)系的匹配，然后以網(wǎng)絡(luò)信息資源(網(wǎng)絡(luò)新聞、學(xué)校官方網(wǎng)站、學(xué)術(shù)研究網(wǎng)站、企業(yè)網(wǎng)站等)為數(shù)據(jù)源，以發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人為檢索詞進行檢索，完成剩余隸屬關(guān)系的匹配。

圖3描述了2009-2017年鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的專利數(shù)量、發(fā)明人合作專利數(shù)量、發(fā)明人數(shù)量、專利權(quán)人合作專利數(shù)量。

由圖3可知，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利數(shù)量、發(fā)明人數(shù)量、發(fā)明人合作專利數(shù)量呈逐年上升趨勢。專利權(quán)人合作專利數(shù)量近兩年呈下降趨勢。因?qū)＠_自專利申請有最長為18個月的滯后期[31]，故分析趨勢時不考慮2017年數(shù)據(jù)。具體來看，2009-2013發(fā)明人很少，專利產(chǎn)量較低；2014-2015年發(fā)明人數(shù)量明顯增加，其他三類數(shù)量曲線也呈增長趨勢；2016-2017年專利產(chǎn)量進一步增長，發(fā)明人數(shù)量達到1000以上。這種變化趨勢表明近幾年鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)發(fā)展迅速，研發(fā)合作也愈發(fā)活躍。專利數(shù)量到2013、2015和2017年的累積百分比分別為7.57%、49.27%、100%。綜上分析，結(jié)合累積專利百分比以及一些學(xué)者在對專利進行分析時所進行的階段劃分經(jīng)驗[9]，發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池專利也呈現(xiàn)明顯的階段性特征：2009-2013年為第一階段(初始期)、2014-2015年為第二階段(成長期)，2016-2017年為第三階段(繁榮期)。這為后面的研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)分階段演化分析提供了依據(jù)。

圖3 專利數(shù)據(jù)年度分布統(tǒng)計

2.2發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)演化特征為了對鈣鈦礦太陽能電池專利發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)進行分階段演化分析，本文使用Gephi軟件生成各階段無向網(wǎng)絡(luò)圖，圖中節(jié)點代表發(fā)明人，節(jié)點間連線代表發(fā)明人之間存在合作關(guān)系。由于數(shù)據(jù)量大，可視化圖譜結(jié)果較復(fù)雜，故本文僅展示Gephi軟件算出的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征相關(guān)指標，如表2所示。

表2 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征

由表2可知，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，越來越多的發(fā)明人加入到這一研究領(lǐng)域，連接部件的數(shù)量不斷增長，形成了越來越多的合作團體。合作比率在這里指發(fā)明人合作專利的數(shù)量占這一階段專利數(shù)量的比例。發(fā)明人合作比例一直保持在90%以上，說明發(fā)明人之間合作較多。

表2中三個階段網(wǎng)絡(luò)密度分別為0.130、0.020、0.022，說明發(fā)明人合作越發(fā)緊密。平均度反映了網(wǎng)絡(luò)的緊密性，由表2可知其呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，說明鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)合作專利的發(fā)明人數(shù)量在逐漸增加。平均聚類系數(shù)呈下降趨勢，不過考慮到繁榮階段與初始期階段節(jié)點數(shù)相差很大，仍可以看出發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出越發(fā)緊密的合作趨勢。平均路徑長度體現(xiàn)的是兩節(jié)點間聯(lián)系的便利程度。表2顯示平均路徑長度在逐漸增長。

綜上分析可知，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)以下特征：

a.該發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)每一階段均符合小世界特性：所謂小世界性是指具有較大的聚類系數(shù)和較小的平均路徑長度[32]，這兩種特性有利于提高網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞和技術(shù)擴散的速度。鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)最大平均路徑長度是1.444，最大聚集系數(shù)為1，可認為該合作網(wǎng)絡(luò)具有一定程度的小世界特性。小世界熵數(shù)逐漸下降，表明發(fā)明人間信息傳遞和技術(shù)擴散的速度逐漸下降，形成了越來越多穩(wěn)定的發(fā)明人研發(fā)合作團體，不同團體間合作減少。

b.小團體數(shù)量增加，強合作團隊不斷形成，且規(guī)模不斷擴大：由表2可知發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)子圖數(shù)量由7增長到43，大多數(shù)發(fā)明人選擇與其他人合作。這些強合作團隊對于該技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展具有重要的促進作用。

c.橋節(jié)點從無到有地出現(xiàn)，逐漸出現(xiàn)外部合作：在團隊合作中起到連接作用的節(jié)點被稱為橋節(jié)點[33]，橋節(jié)點的增多對團隊間的交流有著巨大的影響力。三個階段的平均聚類系數(shù)分別為1、0.95、0.941，有少量橋節(jié)點從無到有地出現(xiàn)。這一現(xiàn)象說明隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)合作團隊不再局限于固定團隊的專利合作，而是開始尋求外部合作。

2.3專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)演化特征為了對鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)進行分階段演化分析，本文使用Gephi軟件生成各階段無向網(wǎng)絡(luò)圖。本文僅展示Gephi軟件算出的專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征相關(guān)指標，如表3所示。

表3 專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征

從表3可知，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴大，連接部件數(shù)量不斷增長，形成了越來越多的合作團體。但是研發(fā)機構(gòu)之間的合作并不緊密，多為兩兩之間的小規(guī)模合作，很少出現(xiàn)規(guī)模比較大的子圖。合作比率在這里指專利權(quán)人合作專利的數(shù)量占這一階段專利數(shù)量的比例。專利權(quán)人合作比率由41%下降到13%，越來越多的研發(fā)機構(gòu)不選擇與其他研發(fā)機構(gòu)合作。

三個階段的網(wǎng)絡(luò)密度由0.104下降到0.018，這是因為有更多研發(fā)機構(gòu)加入到鈣鈦礦太陽能電池專利合作網(wǎng)絡(luò)，但沒能帶入更豐富的合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。平均度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，說明研發(fā)機構(gòu)的合作伙伴數(shù)量逐漸降低，大多是小規(guī)模研發(fā)合作或獨立研發(fā)。三個階段的平均聚類系數(shù)呈下降趨勢，且三個階段的節(jié)點數(shù)量相差不大，可知專利權(quán)人之間的合作越發(fā)松散。平均路徑長度體現(xiàn)的是兩節(jié)點間聯(lián)系的便利程度，表3顯示平均路徑長度先增長再下降。

綜上分析，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)以下特征：

a.專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)每一階段也均符合小世界特性。鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)最大平均路徑長度是1.506，最大聚集系數(shù)為1，符合小世界性的特征。小世界熵數(shù)值先下降再上升，表明隨著時間的推移，該技術(shù)專利研發(fā)機構(gòu)間信息傳遞和技術(shù)擴散的速度呈先下降再上升的趨勢。

b.小合作團體數(shù)量增加，研發(fā)機構(gòu)間合作越發(fā)松散，逐漸形成強合作團隊：從表3可看出，專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)圖子圖數(shù)量由10增長到42，子圖中只有少數(shù)團體組織成員數(shù)量較多，大多為小規(guī)模合作。

c.橋節(jié)點從無到有地出現(xiàn)：平均聚類系數(shù)由1逐漸降到0.799，有少量橋節(jié)點從無到有地出現(xiàn)。橋節(jié)點的出現(xiàn)說明隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)機構(gòu)間開始尋求外部合作。

2.4多層次專利網(wǎng)絡(luò)演化特征與動態(tài)分析發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)演變與專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)演變具有一定的聯(lián)系，因此本文融入它們之間的隸屬關(guān)系，更加全面地揭示新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)動態(tài)演化特征。

即以O(shè)RA軟件為基礎(chǔ)采用動態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析(DNA)方法進行進一步研究。ORA是由美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)開發(fā)的一款動態(tài)社會網(wǎng)絡(luò)分析軟件，可用于描述復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征、變化、決定因素等。在DNA中，節(jié)點類包括主體、情景、主題領(lǐng)域、位置、組織、資源、任務(wù)等[34]，據(jù)此構(gòu)建元矩陣[35]如表4所示。

本文以發(fā)明人為主體(Agent)，專利權(quán)人為組織(Organization)，根據(jù)發(fā)明人與專利權(quán)人之間的關(guān)系，建立Agent × Agent(AA網(wǎng)絡(luò))，Agent × Organization(AO網(wǎng)絡(luò))，Organization × Organization(OO網(wǎng)絡(luò))矩陣，導(dǎo)入到ORA軟件中，可視化形成多層次專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4-圖6。圓點代表發(fā)明人，方框代表大學(xué)，上三角形代表企業(yè)，菱形代表研究所，五邊形代表其他類型，由于第二階段和第三階段節(jié)點過多，此處僅展示最大連通子圖，并在圖中圈出了不同研發(fā)合作類型的代表。

表4 元矩陣構(gòu)造

圖42009-2013年合作網(wǎng)絡(luò)圖

圖52014-2015年合作網(wǎng)絡(luò)圖

圖62016-2017年合作網(wǎng)絡(luò)圖

分析圖4-6可知，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)多層研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征如下：

a .研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化過程中，不同團隊之間彼此合作減少，研發(fā)機構(gòu)內(nèi)部合作加強：圖4-6中圈出的區(qū)域1為類型一，體現(xiàn)這一特征。第一階段(圖4a)的區(qū)域1為美國的FERRO CORP，包含兩個研發(fā)團隊；第二階段(圖5a)的區(qū)域1為韓國的UNIV SUNGKYUNKWAN RES & BUSINESS FOUND，包含多個研發(fā)團隊；第三階段(圖6a)的區(qū)域1為中國的UNIV SOUTH CHINA NORMAL，包含四個研發(fā)團隊。隨著時間的演變，這一現(xiàn)象愈發(fā)明顯。

b.研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化過程中，具有橋梁作用的重要發(fā)明人和專利權(quán)人大量出現(xiàn)：圖4-圖6中圈出的區(qū)域2為類型二，即發(fā)明人之間有合作關(guān)系，所屬機構(gòu)之間無合作關(guān)系，這些具有橋梁作用的發(fā)明人使得不同研發(fā)團隊產(chǎn)生潛在聯(lián)系。第一階段(圖4a)的區(qū)域2為日本的AISIN SEIKI KK和西班牙的ABENGOA RES SL，將它們的發(fā)明人團隊連接到一起的發(fā)明人為GRAETZEL MICHAEL；第二階段(圖5a)的區(qū)域2為中國的UNIV SOUTH CHINA TECHNOLOGY和美國的UNIV CALIFORNIA，擁有共同發(fā)明人YANG YANG；第三階段(圖6a)的區(qū)域2為中國的UNIV SHAANXI NORMAL和UNIV QINGDAO SCI & TECHNOLOGY，擁有共同發(fā)明人WANG Li。圖4-6中圈出的區(qū)域3為類型三，即機構(gòu)之間存在合作關(guān)系，發(fā)明人之間無合作關(guān)系，這類具有橋梁作用的研發(fā)機構(gòu)也使得不同研發(fā)團隊間產(chǎn)生潛在聯(lián)系。第一階段(圖4a)的區(qū)域3為新加坡的DYESOL LTD和UNIV NANYANG；第二階段(圖5a)的區(qū)域3為韓國的KOREA INST SCI & TECHNOLOGY和UNIST ACAD-IND RES CORP；第三階段(圖6a)的區(qū)域3為中國的UNIV SOOCHOW和UNIV NANJING TECHNOLOGY。這類具有橋梁作用的發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)對鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展具有重要的促進作用。

c.研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化過程中，形成越來越多規(guī)模較大的研發(fā)合作群落：圖4-6中圈出的區(qū)域4為類型四，即發(fā)明人及所屬機構(gòu)之間均有合作，越來越多的發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)聚集在一起。如第一階段(圖4a)的區(qū)域4為瑞士的ECOLE POLYTECHNIQUE FEDERALE LAUSANNE(EPFL)和西班牙的UNIV VALENCIA，第二階段(圖5a)的區(qū)域4為日本的UNIV KYOTO和SHOWA CORP，第三階段(圖6a)的區(qū)域4為德國的MERCK PATENT GMBH和中國的UNIV PEKING，它們有合作研發(fā)的專利，且發(fā)明人之間相互也有合作。

為更加清晰地揭示鈣鈦礦太陽能電池專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的演化特征，故去掉多層次研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)明人節(jié)點，如圖4b-圖6b。第一階段網(wǎng)絡(luò)中多為大學(xué)和企業(yè)的孤立節(jié)點，且以日本企業(yè)為主。最大連通子圖是以EPFL為代表的合作團體，去掉發(fā)明人節(jié)點后，對應(yīng)的研發(fā)機構(gòu)多為孤立節(jié)點。因為這一子圖中包含NAZEERUDDIN MOHAMMAD KHAJA、GRAETZEL MICHAEL等核心發(fā)明人，他們是連接其他發(fā)明人和專利權(quán)人的橋節(jié)點。EPFL作為重要的橋節(jié)點連接著多個發(fā)明人和專利權(quán)人。第二階段比第一階段的團體規(guī)模增大，各組織之間形成了較密切的合作關(guān)系。專利權(quán)人以大學(xué)和企業(yè)為主，科研機構(gòu)越來越多地參與到這一領(lǐng)域。最大連通子圖為以GLOBAL FRONTIER CENT MULTISCALE ENERGY為代表的合作團體，去掉發(fā)明人節(jié)點后，對應(yīng)的研發(fā)機構(gòu)合作并不密切。從圖5可知，這主要是因為各研發(fā)機構(gòu)內(nèi)部形成了更多穩(wěn)定的合作團體。第三階段的子圖規(guī)模進一步增大，專利權(quán)人以大學(xué)為主。最大連通子圖為以UNIV NANKAI為代表的研發(fā)團體，其規(guī)模雖然很大，但去掉發(fā)明人節(jié)點后，僅對應(yīng)少數(shù)幾個研發(fā)機構(gòu)且大多為孤立節(jié)點，這也是因為各研發(fā)機構(gòu)內(nèi)部形成了越來越多的合作團體。所以出現(xiàn)發(fā)明人之間合作日益緊密，但研發(fā)機構(gòu)之間合作愈發(fā)松散的現(xiàn)象。

2.5研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征分析綜上分析可知，鈣鈦礦太陽能電池專利發(fā)明人合作越發(fā)緊密，合作團體數(shù)量逐漸增加，強合作團隊逐漸形成，而專利權(quán)人合作比率卻逐漸下降。且發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)與專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)中不斷出現(xiàn)核心發(fā)明人和核心研發(fā)機構(gòu)，這類重要的發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)對鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)和發(fā)展有重要促進作用。

對比發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)與多層次網(wǎng)絡(luò)可知，隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，發(fā)明人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷增加。發(fā)明人之間聯(lián)系日益緊密，但研發(fā)機構(gòu)之間合作愈發(fā)松散。結(jié)合隸屬關(guān)系的多層次網(wǎng)絡(luò)進行對比分析可知，出現(xiàn)這一現(xiàn)象主要是因為隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)日趨成熟，大多數(shù)研發(fā)機構(gòu)逐漸形成了比較穩(wěn)定的多個內(nèi)部研發(fā)團隊，內(nèi)部合作加強，進而選擇獨立研發(fā)。

對比專利權(quán)人研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)與多層次網(wǎng)絡(luò)可知，雖然多層次研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴大，但研發(fā)機構(gòu)之間合作越發(fā)松散，多為獨立研發(fā)，許多研發(fā)機構(gòu)通過橋節(jié)點(如重要發(fā)明人)間接聯(lián)系在一起。

綜上分析可知，單獨分析新興技術(shù)發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人合作網(wǎng)絡(luò)不能全面地反映研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征以及研發(fā)合作機制的轉(zhuǎn)變。而融入發(fā)明人和專利權(quán)人之間的隸屬關(guān)系，形成一個多層次網(wǎng)絡(luò)進行研究時，則可更加客觀和全面地揭示新興技術(shù)研發(fā)合作機制及其動態(tài)演化特征。

3 結(jié)論與啟示

對具有顛覆性潛力的新興技術(shù)研發(fā)主體間的合作網(wǎng)絡(luò)演化特征進行研究，對于我們定量認識新興技術(shù)研發(fā)合作特征、理解新興技術(shù)產(chǎn)生機理和把握其未來發(fā)展趨勢具有重要的理論意義和方法意義，對于新興技術(shù)研發(fā)管理活動具有重要的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。針對目前在新興技術(shù)研發(fā)合作演化特征研究中存在的不足，即大多數(shù)對于研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的研究是基于單一網(wǎng)絡(luò)層面分析其演化特征，如單獨研究發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人合作網(wǎng)絡(luò)，或是單獨研究發(fā)明人與申請人之間的合作關(guān)系等，本文從新興技術(shù)的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)、專利權(quán)人合作網(wǎng)絡(luò)、發(fā)明人和專利權(quán)人間隸屬關(guān)系的多層次網(wǎng)絡(luò)三個維度來揭示其研發(fā)合作的動態(tài)演化特征。通過專利數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的挖掘，將專利發(fā)明人與專利權(quán)人的交叉合作關(guān)系融入到專利合作網(wǎng)絡(luò)中，豐富了專利合作的研究視角，拓展了專利合作的研究理論，是對單獨研究專利發(fā)明人或?qū)＠麢?quán)人合作網(wǎng)絡(luò)的補充與擴展，進一步完善了研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)研究方法；同時，也為研發(fā)機構(gòu)的合作戰(zhàn)略決策提供了重要的方法參考。

本文提出基于專利和網(wǎng)絡(luò)信息挖掘的新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征分析模型，并以鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)為例進行了實證研究，驗證了模型的有效性和可行性。但需要說明的是本文所提出的模型也可以應(yīng)用于其他新興技術(shù)領(lǐng)域，未來可進行多案例研究，進而總結(jié)出關(guān)于新興技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化特征具有普適性的結(jié)論。本文所得結(jié)論只適用于本案例，研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)具有如下特征：a.隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的發(fā)展，研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷增加，越來越多的發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)加入到這一領(lǐng)域，產(chǎn)出專利數(shù)量不斷增多。發(fā)明人之間聯(lián)系日益緊密，特別是研發(fā)機構(gòu)內(nèi)部的發(fā)明人之間合作關(guān)系加強，但研發(fā)機構(gòu)之間合作愈發(fā)松散。結(jié)合隸屬關(guān)系的多層次網(wǎng)絡(luò)進行對比分析可知，出現(xiàn)這一現(xiàn)象主要是因為隨著鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)日趨成熟，許多研發(fā)組織形成了內(nèi)部穩(wěn)定且成熟的研發(fā)團隊，進而選擇獨立研發(fā)。b.鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)具有一定的小世界特性，促使各發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)間進行更緊密的合作，提高網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞和技術(shù)擴散的速度，進而促進該技術(shù)的快速發(fā)展。c.鈣鈦礦太陽能電池專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)演化過程中，許多組織機構(gòu)或發(fā)明人之間通過橋節(jié)點間接聯(lián)系在一起，這為識別重要發(fā)明人或機構(gòu)提供了依據(jù)，也為研發(fā)人員或機構(gòu)選擇研發(fā)合作伙伴提供了參考。

基于以上研究結(jié)論，提出如下管理啟示：a.鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)專利研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)在演化過程中，出現(xiàn)具有橋梁作用的核心發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)，它們對于這一技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，并為尋找潛在研發(fā)合作伙伴提供參考。因此，在新興技術(shù)形成與發(fā)展過程中，政府、企業(yè)、研發(fā)機構(gòu)應(yīng)重視這類核心發(fā)明人或重要研發(fā)組織，應(yīng)注重支持和培育這些重要的核心發(fā)明人和研發(fā)機構(gòu)。b.通過對鈣鈦礦太陽能電池多層次研發(fā)合作網(wǎng)絡(luò)的分析識別出具有橋梁作用的核心發(fā)明人，這類發(fā)明人大多身兼多職，參與到不同機構(gòu)、國家的不同團隊的研發(fā)之中，對鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的研發(fā)和發(fā)展有著至關(guān)重要的促進作用。因此，在新興技術(shù)的培育和發(fā)展過程中，應(yīng)鼓勵研發(fā)人員的流動，才有利于知識和技術(shù)轉(zhuǎn)移、發(fā)展和融合。c.通過對圖4b-6b的分析可知，日本作為這一技術(shù)的興起國家，重要研發(fā)機構(gòu)以企業(yè)為主，而我國的重要研發(fā)機構(gòu)以大學(xué)為主，這不利于我國鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)的商業(yè)化和健康發(fā)展。因此，在新興技術(shù)的培育和發(fā)展過程中，應(yīng)注重企業(yè)在新興技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新過程中的重要作用，加強新興技術(shù)的產(chǎn)學(xué)研合作，促進新興技術(shù)的創(chuàng)新過程和商業(yè)化發(fā)展。