高 珺，余 翔

(華中科技大學管理學院，湖北 武漢 430074)

0 引言

專利是科技創(chuàng)新的有效載體，隨著 “一帶一路”政策的推進與落實，以專利為依托的國家技術合作正進一步加強。目前研究多以單個技術領域作為 “一帶一路”技術合作研究基礎，而國家之間參與的整體情況、合作態(tài)勢以及發(fā)展趨勢并不明朗，有必要從整體網絡出發(fā)，研究 “一帶一路”國家間的合作創(chuàng)新態(tài)勢。一方面，“一帶一路”國家之間創(chuàng)新能力、資源稟賦以及對外合作程度均不同。具體到中國與 “一帶一路”國家間技術合作，有必要從中觀角度識別合作的主要 “一帶一路”國家以及合作側重的技術領域、合作專利中主要申請人國籍以及中國企業(yè)參與度程度，進一步明晰中國與 “一帶一路”國家間技術合作現狀。另一方面，從中觀上可知中國與 “一帶一路”國家之間技術合作領域的傳統(tǒng)分類，但具體到合作技術點以及技術主題態(tài)勢，傳統(tǒng)技術領域分類過于粗略，因此有必要進一步挖掘抽取關鍵信息，從而獲得中國與 “一帶一路”國家之間更為清晰的專利合作特征與技術態(tài)勢。

基于以上現狀分析與存在問題，本文針對 “一帶一路”國家之間專利合作整體趨勢，以中國為主體，由表及里地分析和展現中國與 “一帶一路”國家之間專利技術合作的深層次信息。

1 文獻綜述

1.1 專利國際合作方面

鄭佳[1]通過USPTO識別發(fā)明人國籍并定義中國國際合作專利，對中國參與國際合作專利年度申請量與技術領域進行分析，衡量中國專利影響力，發(fā)現計算機通信領域專利國際合作比例占比最高。劉云等[2]以集成電路領域國際合作專利為對象，運用社會網絡分析方法，研究各國合作現狀以及合作潛力。王文平等[3]分析專利合作的發(fā)明人和專利權人國籍，研究了金磚五國的國際技術合作特征。Liu等[4]利用社會網絡分析方法研究全球納米技術合作的演進過程，識別主要技術合作者。Giuditta等[5]通過國際技術合作引力模型，分析全球技術協(xié)作網絡的結構與演變，研究一個國家的網絡強度對開展國際合作的影響。Wang等[6]使用1976—2010年專利數據，分析中國與其他國家開展國際技術合作的軌跡和模式。

1.2 “一帶一路”國際技術合作研究方面

許多學者基于論文數據，對 “一帶一路”國家的科技合作網絡進行研究。葉陽平等[7]基于專利和論文的比較分析，研究中國與 “一帶一路”國家科技合作現狀，王友發(fā)等[8]、王繼民等[9]通過Web of Science核心合集數據庫，識別 “一帶一路”主要科技合作國家與論文合著領域，分析 “一帶一路”國家之間論文合作態(tài)勢演變。顧偉男等[10]構建 “一帶一路”科研合作矩陣，研究合作等級結構以及網絡形成機制。吳建南等[11]以資助論文為數據來源，梳理科研合作整體態(tài)勢、學科分布等，提出結合 “一帶一路”國家科學技術資源的特色來推動合作。

少數學者以專利作為技術合作研究對象。陽昕等[12]以中國與 “一帶一路”國家跨國專利合作為研究對象，識別主要技術領域。陳欣[13]以 “一帶一路”國家在5個IPC合作領域聯合申請專利作為數據集，分析網絡發(fā)展態(tài)勢和主要合作國家。張明倩等[14]運用社會網絡分析方法對 “一帶一路”跨國專利合作網絡進行研究，發(fā)現經貿、語言、文化的互通與融合對 “一帶一路”科技合作有積極影響。

還有學者從合作對象或某項技術領域出發(fā)，對 “一帶一路”專利合作進行研究。高伊林等[15]通過對 “一帶一路”國家與中美兩國在專利合作模式上的分析比較，提出中國與 “一帶一路”國家合作建議。王鑫靜等[16]分析 “一帶一路”國家科技創(chuàng)新與碳排放效率數據，研究科技創(chuàng)新對碳排放效率的影響。葉春蕾等[17]分析了中國與 “一帶一路”國家在農業(yè)領域的科技合作情況。

上述研究大多以65個 “一帶一路”國家作為研究對象，數據收集限于某項或某幾項技術領域，技術分析也多局限在IPC技術領域層面。因此，本文從專利合作網絡視角出發(fā)，以與中國簽訂合作的 “一帶一路”國家作為研究基礎，分別從宏觀角度—— “一帶一路”國家之間專利合作演化、中觀角度——中國與 “一帶一路”國家專利合作主要國家及技術領域識別、微觀角度——合作專利關鍵信息分析三個層面，系統(tǒng)分析中國與 “一帶一路”國家專利合作特征、演化和技術發(fā)展態(tài)勢。

2 研究設計

2.1 數據來源

從中國 “一帶一路”官網(https://www.yidaiyilu.gov.cn)統(tǒng)計數據可知，截至2019年4月30日已有131個國家與中國簽署了 “一帶一路”合作文件，本文研究對象即為這131個與中國簽訂合作文件的國家。專利合作數據來源于WIPO的PATENTSCOPE數據庫，以專利申請人國籍作為檢索對象，以 “一帶一路”131個國家英文代碼作為檢索條件，進行兩兩合作關系搜索，基本檢索式為 “ANA:A國家 AND ANA:B國家”，提取合作專利的申請人國籍。矩陣橫行和豎行均為專利申請人國籍，節(jié)點處數據代表國家之間合作次數，若一個專利中申請人國籍超過兩項，則相互計數合作次數。如圖1所示，合作專利1中有申請人國籍A、B、C國家，矩陣計數為A與B、B與C以及A與C各合作一次，以此類推，后續(xù)合作專利在之前數據統(tǒng)計基礎上增加，如圖1中合作專利2和3所示，從而獲得 “一帶一路”國家專利合作的131×131對稱矩陣，同時獲得中國與131個 “一帶一路”國家專利合作數量，截取與中國專利合作數量大于10個的國家，總數為74個。進一步發(fā)現前30個國家合作數量占74個國家合作總數的91%，因此選擇前30個國家作為中國與 “一帶一路”國家專利合作的研究對象。

圖1 專利合作矩陣示意圖

2.2 研究方法

社會網絡分析方法是根據數學方法、圖論等發(fā)展起來的定量分析方法，包括行動者和關系等基本要素[18]?！耙粠б宦贰眹抑g專利合作關系屬于合作網絡，因此本文從整體網絡和個體節(jié)點出發(fā)對國家合作關系進行分析，得到整體網絡發(fā)展特征。基于與中國合作專利前30名 “一帶一路”國家，通過2-模網分析得到與中國合作的國家、技術領域以及合作申請人。根據合作專利標題提取關鍵詞信息，數據清洗整理為CiteSpace識別格式，運用CiteSpace以及Mapequation軟件分析中國與 “一帶一路”國家技術合作發(fā)展態(tài)勢。

3 中國與 “一帶一路”國家專利合作演化及技術態(tài)勢分析

3.1 宏觀層面：“一帶一路”整體合作演化分析

根據 “一帶一路”國家專利合作網絡年度數據矩陣，采用Gephi軟件繪制出2014年、2016年以及2018年起3個時間節(jié)點的合作網絡圖[19]，節(jié)點表示國家，節(jié)點與節(jié)點之間的邊表示兩國合作，專利合作數量多少決定邊的粗細，邊越粗表示合作越密集。由圖2可知參與國家數量整體變化不大，其中各國廣泛與中國開展合作，中國處于網絡相對核心的位置，同時中國與韓國、新加坡、馬來西亞等國合作密切，網絡中的核心國家之間合作數量密集度遠遠大于外圍國家。

圖2 “一帶一路”國家專利合作態(tài)勢演化

接下來運用網絡規(guī)模、網絡邊數、網絡連接次數、網絡密度、平均聚集系數以及平均路徑長度度量網絡發(fā)展態(tài)勢。表1顯示2014—2018年網絡規(guī)模、網絡密度、平均聚集系數以及平均路徑長度變化趨勢平緩，但網絡邊數與網絡連接次數增加趨勢明顯，表明合作日益緊密但集中在核心國家之間。

表1 “一帶一路”專利合作整體網絡指標

3.2 中觀層面：合作專利技術領域與申請人分析

進一步分析中國與 “一帶一路”30個國家合作專利的技術領域，根據合作國家IPC技術領域專利申請數據繪制圖3所示的2-模合作網絡圖，節(jié)點大小表示專利數量，邊的粗細表示共現次數。由圖3可知，韓國、新加坡、意大利等國合作最多，目前中國與 “一帶一路”國家專利合作的集中領域是H04電通信技術和A61醫(yī)學衛(wèi)生學。通過分析2-模網絡中心度，得到合作國家以及IPC技術領域[20]的度數中心度，如表2所示。

圖3 合作國家與專利技術領域2-模合作網絡

由表2可知，韓國、新加坡、意大利、俄羅斯的網絡中心度值明顯大于其他國家，是與中國合作的核心國家。依據中心度數值排序可知，合作的IPC技術領域集中在H04電通信技術、A61醫(yī)學衛(wèi)生學、G06數據計算推算領域、H01基本電氣元件、C07有機化學。通過對合作專利申請人國籍分析發(fā)現(見圖4)，新加坡與中國在H04電通信技術領域合作占比最大，而整體上韓國與中國合作專利數量最多且合作技術領域分布更為均衡。韓國、新加坡與中國同屬亞洲國家，漢語更是新加坡的官方語言之一，三個國家具有地理接近性和文化接近性。另一方面，韓國和新加坡外向型經濟發(fā)展戰(zhàn)略更加強調全球化經濟合作。信息通信是韓國的支柱產業(yè)，三星、LG等韓國電子通信巨頭長期深耕中國市場；新加坡政府頒布的 《2025年資訊通信媒體發(fā)展藍圖》也旨在強化新加坡未來信息通信領域的發(fā)展，這些因素均促成了中韓和中新在相關領域的專利技術合作。

圖4 “一帶一路”國家與中國技術合作領域及申請人國籍數量排序

表2 “一帶一路”國家與中國合作專利2-模網絡中心度排序前10名

圖5所示為中國與 “一帶一路”國家合作專利主要申請人各年度的2-模合作網絡圖，可見中國與 “一帶一路”國家專利申請人在2013—2014年的合作較為寬泛，在H04電通信技術、H01基本電氣元件以及G06數據計算推算技術領域具有一定程度集中，其中，電通信技術合作對象相對固定，主要為高通、聯發(fā)科技、英特爾、諾基亞、摩托羅拉等公司。相比于2013-2014年合作較為分散的特點，2015-2016年和2017-2018年在合作對象上進一步集中，且華為公司對外合作數量顯著大幅增加，逐漸發(fā)展成為網絡主導核心。隨著2013年智能手機在全球普及，信息通信產業(yè)快速發(fā)展，使得2015-2018年電通信技術領域科技合作態(tài)勢發(fā)生明顯變化和集中。通過表3進一步統(tǒng)計申請人合作數量可知，除了華為公司以外，大部分合作專利申請人屬于跨國公司，如CNH公司、聯發(fā)科技新加坡、高通公司等，說明跨國公司廣泛參與 “一帶一路”技術合作，跨國公司全球化布局有利于國家間的專利技術合作。值得注意的是，隨著近年來西方國家對中國5G技術領域的持續(xù)打壓，中國與西方國家電通信技術領域合作受到巨大阻力，預計未來以華為公司為代表的中國電通信企業(yè)將會進一步增強與 “一帶一路”國家本土企業(yè)的專利合作。

圖5 專利IPC技術領域與申請人2-模合作網絡

表3 專利申請人合作數量前10名

3.3 微觀層面：合作專利關鍵詞抽取與技術態(tài)勢分析

提取PATENTSCOPE數據庫中2013—2018年中國與 “一帶一路”國家合作專利名稱[21]，首先進行數據清洗，手工去除of、with、or、for以及an等介詞和冠詞，去除device、apparatus、method、improve、use等無效詞，每項專利名稱加入申請年份；其次進行數據整理，將分詞提取后的專利名稱關鍵詞與申請年份整理成CiteSpace軟件[22]可識別格式；利用CiteSpace生成關鍵詞共現分析的可視化圖譜網絡[23]，以Keyword為分析對象，數據時間為2013—2018年，形成表4和圖6所示的關鍵詞聚類圖譜[24]，同時獲得2013—2014年、2015—2016年及2017—2018年的關鍵詞頻次[25]以及中心度數據，見表5，用頻次、中介中心度來分析中國與 “一帶一路”國家合作專利的研究熱點。

圖6 關鍵詞聚類圖譜

表4 基于LLR算法的關鍵詞聚類

采用LLR算法對關鍵詞進行聚類，其中無線網絡(wireless)、編碼(coding)、成分構造(comprising)、載體載波(carrier)、磁體(magnetic)是最大的5個聚類，體現了中國與 “一帶一路”國家之間專利合作的熱點主題，“平均年份”代表聚類中專利申請年份，時間靠后的代表此聚類具有研究前沿性，涉及磁體、磁性、磁組(magnetic)等專利的申請年份較晚，體現了近年來技術合作的前沿熱點，具體包括磁性隧道結存儲元件、高磁通磁組裝置、磁組相對磁極異位的電動裝置、磁極錯位發(fā)電裝置、斜助式電磁裝置、推吸雙磁助電動機、跨磁隙發(fā)電機、磁能轉換裝置等。

通過分年度對專利標題關鍵信息進行提取，可以發(fā)現2013—2014年中國與 “一帶一路”國家合作專利主要涉及無線通信網絡、數字信息傳輸與存儲、電路、半導體器件、照明設備、供電與配電設備、高分子化合物、雜環(huán)化合物、藥物、醫(yī)用配制品、生產作業(yè)材料、材料測試與分析、型材生產、金屬冶煉等。2015—2016年無線通信網絡、電通信技術、數字信息傳輸與存儲技術更加具體，涉及無線局域網、地址、基站、通信接收、行道、網絡節(jié)點、參數優(yōu)化、MIMO系統(tǒng)、頻譜共享以及5G相關技術；圖像數據處理及通信技術隨著網絡通信技術發(fā)展而廣泛布局，包括成像設備、圖像處理方式、視頻編碼等；同時加強在醫(yī)學、化學、冶金以及車輛裝備領域合作專利布局，如藥物制劑的特定治療活性、有機化合物、膠體化學、傳動裝置、對金屬材料的鍍覆等。2017—2018年無線通信網絡、電通信技術、數字信息、圖像通信合作專利繼續(xù)加強，同時合作領域更加具體，如全雙工大規(guī)模MIMO、無線通信的智能傳輸系統(tǒng)、波束賦形等。其他結構零部件、醫(yī)療器械、電路、車輛控制、新型材料等領域專利合作緊密，具體專利標題關鍵詞頻次與中心度見表5。

表5 年度關鍵詞頻次與中心度

進一步研究合作專利技術領域的變化態(tài)勢，導出CiteSpace年度網絡數據，運用Mapequation繪制圖7所示的共詞網絡沖積圖[26]，每個年度網絡對應網絡演化上的某個時間點，在相鄰時間中形成某個技術聚類的變化態(tài)勢。年度豎條中的色塊寬度與所含關鍵詞成正比，色塊之間的橫向流線體現了前一時間段和后一時間段的融合與分化。由圖7可知，信息通信系統(tǒng)、無線電通信、控制系統(tǒng)以及信息傳輸(無線通信、聯通、控制、上行線路)是近年來中國與 “一帶一路”國家專利合作的主流技術領域，隨著時間的推移，技術領域也越加細分化，并與多技術融合；編碼技術(編碼模式)2013—2017年獨立持續(xù)增長，2018年逐漸融合到互聯網信息技術當中；材料化學、高分子聚合物以及化合物技術(化合物與高分子聚合物)也處于逐漸發(fā)展融合過程。進一步對信息通信系統(tǒng)、無線電通信，控制系統(tǒng)以及信息傳輸關鍵詞進行逐一識別，可知細分化領域包括輸出電流檢測電路、紋波抑制電路、本振電路、無線通信系統(tǒng)中的測距測量、高容量光傳輸、多變量控制系統(tǒng)、時分同步碼分多址、無線局域網、信息上行傳輸和接收方法、跨信道調度、大數據測算、磁性磁組材料、極性碼等，其中5G相關技術占比顯著。

從上述研究結果可以明顯發(fā)現：信息通信技術是技術融合分化的主流，隨著人工智能、虛擬現實、云計算、物聯網、大數據、高性能計算等產業(yè)發(fā)展，信息通信技術作為這些產業(yè)發(fā)展的技術基礎，逐漸由獨立科技突破發(fā)展到與各產業(yè)相互融合。從圖7可以看出，至2016年以來，中國與 “一帶一路”國家合作專利中信息通信技術與其他技術跨學科、跨領域合作已成為新態(tài)勢，特別是新一代通信技術5G技術的發(fā)展在國家之間合作尤為突出，也說明了基于 “一帶一路”倡議，國家之間加強合作，對促進新興戰(zhàn)略技術發(fā)展具有制度優(yōu)勢。

圖7 關鍵詞共詞網絡沖積圖

《中國制造2025》以及 《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》中均提出發(fā)展新一代信息技術產業(yè)和新材料技術，而信息技術、生物技術、新能源技術、新材料技術等交叉融合正在引發(fā)新一輪產業(yè)變革。因此，中國與 “一帶一路”國家在信息通信技術領域和跨學科跨領域的專利合作態(tài)勢響應了國家科技宏觀發(fā)展戰(zhàn)略。通過中觀分析不難發(fā)現，中國與 “一帶一路”國家專利合作國家較為集中，合作成效也主要在少數新興技術領域，呈現強強聚集態(tài)勢。在技術進一步融合分化背景下，交叉技術領域發(fā)展已成必然。因此，需要在發(fā)揮 “一帶一路”國家技術產業(yè)市場各自優(yōu)勢和特色基礎上，加快以信息通信為代表的重點技術領域融合突破和應用拓展。同時，通過加強經濟、產業(yè)和人員交流，引導與非核心國家技術合作，鼓勵官方和民間合作，繼續(xù)牽頭開展或參加科技合作項目，實現中國與 “一帶一路”國家間更全面的技術合作發(fā)展。

4 結論與建議

本文通過整理中國與131個 “一帶一路”國家的合作專利，從宏觀、中觀、微觀三個角度分析中國與 “一帶一路”國家的整體技術合作態(tài)勢，結果表明合作專利整體集中在個別國家之間，邊緣國家合作稀疏；韓國、新加坡是中國的主要合作國家，其次為意大利、俄羅斯等國；IPC技術領域集中在電通信技術、醫(yī)學或獸醫(yī)學、衛(wèi)生學、計算、推算、計數以及基本電氣元件等領域，一定程度上反映了中國近年來對外技術發(fā)展趨勢；主要參與合作的專利申請人為跨國公司，但華為公司作為本土企業(yè)表現突出；2013年以來互聯網、通信信息技術一直是專利合作的主流方向，數據傳輸與材料化合物近年來發(fā)展趨勢明顯。綜上分析結果，提出如下建議：

宏觀層面上，應密切關注與中國技術合作的主要核心國家，繼續(xù)發(fā)揮核心國家的技術優(yōu)勢，在前期合作基礎上進一步積累并擴大溢出效應。對于技術合作邊緣國家，應發(fā)揮中國在合作網絡中的核心作用，依托其他領域合作的先行經驗，挖掘與各方優(yōu)勢技術的合作機會。同時，發(fā)揮各國在參與 “一帶一路”倡議上的認同感，加強科技政策溝通，制定技術合作政策，促進多方技術融合創(chuàng)新。

中觀層面上，近年來中國在通信信息技術方面發(fā)展迅速，而韓國和新加坡在通信互聯網方面具有一定的技術積累和優(yōu)勢，可繼續(xù)深入合作，同時應關注俄羅斯、馬來西亞以及奧地利等相對非核心國的技術發(fā)展趨勢，擴展未來合作。促進更多中國本土企業(yè)參與國際技術合作，密切關注 “一帶一路”國家無線互聯、數字編碼、傳輸系統(tǒng)、醫(yī)學化學材料等領域發(fā)展，建立海外研發(fā)中心，重視培養(yǎng)與相應技術優(yōu)勢國家融合發(fā)展的潛力，帶動本土企業(yè)產業(yè)和貿易發(fā)展，推動技術合作。

微觀層面上，注重專利合作的技術分化和融合。信息通信系統(tǒng)、控制傳輸系統(tǒng)以及高分子聚合物化合物等技術還存在與其他技術融合創(chuàng)新的巨大潛力，尤其是占比較大的無線通信技術。應該從整體出發(fā)，系統(tǒng)分析 “一帶一路”國家在分支技術領域的優(yōu)勢，密切追蹤新興分支技術領域發(fā)展，有針對地加強技術研發(fā)，培養(yǎng)融合潛力，形成超前技術發(fā)展態(tài)勢，增強技術競爭力。