羅家豪 孫巍

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081）

當(dāng)前我國正在大力建設(shè)創(chuàng)新型國家?？萍紕?chuàng)新在推動社會發(fā)展的同時(shí)，也是一項(xiàng)具有較高風(fēng)險(xiǎn)的活動，將不成熟的技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中可能會帶來一定風(fēng)險(xiǎn)[1]。技術(shù)成熟度，即技術(shù)相對于某個(gè)具體系統(tǒng)所處的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，反映了技術(shù)對于預(yù)期目標(biāo)的滿足程度[2]。開展技術(shù)成熟度研究，能夠幫助技術(shù)研發(fā)人員判斷技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，預(yù)測未來技術(shù)發(fā)展方向，并由此制定更符合客觀條件的技術(shù)革新策略，使技術(shù)創(chuàng)新價(jià)值得以充分體現(xiàn)。

1 相關(guān)研究現(xiàn)狀

1.1 技術(shù)成熟度相關(guān)理論

技術(shù)的發(fā)展是有跡可循的。從理論上講，任何一項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展都會經(jīng)歷從萌芽、成長到成熟，最終走向衰退的過程。技術(shù)成熟度分析，就是人們在大量的實(shí)踐基礎(chǔ)上對技術(shù)成熟規(guī)律認(rèn)識的一種總結(jié)[3]。目前國內(nèi)外眾多學(xué)者已從不同的角度對技術(shù)成熟度展開了理論研究、方法研究和應(yīng)用研究，并形成基于技術(shù)完備等級理論（Technology Readiness Level，TRL）、基于TRIZ理論和基于技術(shù)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)理論（Technology Biblio Metrics，TBM）3種主要分析理論[4]。

TRL理論通常被譯為“技術(shù)就緒水平”，通過研究與技術(shù)成熟度相關(guān)的技術(shù)或產(chǎn)品特性，按照不同的成熟度狀態(tài)劃分等級，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對技術(shù)成熟度的評估。1989年美國航天科學(xué)家為了能夠合理評估一項(xiàng)技術(shù)能否用于實(shí)踐，按照技術(shù)的不同性能將其劃分為9個(gè)等級來評估技術(shù)成熟度，這也是評價(jià)技術(shù)成熟度最早的標(biāo)準(zhǔn)之一[5]。Jan等[6]基于TRL理論對福爾馬林生產(chǎn)技術(shù)的成熟度水平進(jìn)行評估；陶斌斌[7]通過技術(shù)成熟度等級TRL來表征新技術(shù)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，提高了傳統(tǒng)的復(fù)雜產(chǎn)品研制模式的效率。

TRIZ理論，即發(fā)明問題的解決理論。蘇聯(lián)的阿利赫舒列爾教授在對眾多專利進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)專利數(shù)量與產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展存在一定關(guān)系，并提出了用以評估技術(shù)成熟度的4條標(biāo)準(zhǔn)曲線[8]。TRIZ理論中的技術(shù)生命周期理論將技術(shù)的發(fā)展分為萌芽期、成長期、成熟期和衰退期4個(gè)階段，能夠較直觀地判斷技術(shù)發(fā)展所處的階段。李志廣等[9]基于TRIZ理論對液晶顯示技術(shù)的成熟度進(jìn)行定量評估。王琨等[10]應(yīng)用TRIZ技術(shù)預(yù)測方法對教育游戲行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)成熟度進(jìn)行分析。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)是指利用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，定量分析一切知識載體的交叉科學(xué)。技術(shù)的發(fā)展不是虛幻的，而是會以一定的載體呈現(xiàn)出來。在技術(shù)的發(fā)展演變過程中，諸如論文、專利等技術(shù)載體也會遵循文獻(xiàn)增長老化規(guī)律，在量變質(zhì)變交替過程中揭示技術(shù)的發(fā)展特征。Martino[11]利用產(chǎn)品技術(shù)相關(guān)文獻(xiàn)的數(shù)量及性質(zhì)變化來分析產(chǎn)品技術(shù)成熟度；René等[12]基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)，通過曲線擬合的方法對增材制造技術(shù)的成熟度進(jìn)行分析。

1.2 現(xiàn)有技術(shù)成熟度測度方法

從方法的技術(shù)特征上講，現(xiàn)有技術(shù)成熟度測度方法大體分為3類，即描述性方法、計(jì)量法與模型法。描述性方法是指根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)知識，對特定系統(tǒng)中的技術(shù)進(jìn)行主觀評估并判斷技術(shù)成熟度。此類方法多依賴專家知識，主觀性較強(qiáng)，且實(shí)施過程較復(fù)雜，投入成本高，缺乏可重復(fù)性[13]。計(jì)量法是指通過文獻(xiàn)計(jì)量及數(shù)據(jù)挖掘等方法，從專利、論文等數(shù)據(jù)源中挖掘技術(shù)成熟度相關(guān)指標(biāo)對技術(shù)成熟度進(jìn)行定量評估，包括專利指標(biāo)分析法、論文指標(biāo)分析法等。計(jì)量法雖然能從計(jì)量層面得出一些綜合客觀的分析結(jié)果，但也容易忽略掉影響技術(shù)發(fā)展的其他因素。模型法是指通過構(gòu)建數(shù)理模型對技術(shù)成熟度進(jìn)行定量評估，常用的方法有S曲線法、Fisher-pry模型法等。這類方法著眼于一個(gè)較大的技術(shù)領(lǐng)域，通過模型擬合來對一個(gè)時(shí)段內(nèi)的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行動態(tài)描述。模型法能夠客觀地分析一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展?fàn)顟B(tài)，并對未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。

綜上，現(xiàn)有技術(shù)成熟度發(fā)展理論已相對成熟，可為本文研究奠定良好的理論基礎(chǔ)。但在微觀的技術(shù)成熟度特征分析與測度方法方面，現(xiàn)有研究還未形成相對成熟的分析體系，基于文獻(xiàn)計(jì)量的相關(guān)研究通常只是針對技術(shù)的某一方面或某幾方面特征展開分析，而在現(xiàn)實(shí)的技術(shù)演化發(fā)展過程中會出現(xiàn)如技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性等多方面的變化特征，正是這些特征變化的共同作用才客觀地反映了技術(shù)成熟度的真實(shí)發(fā)展現(xiàn)狀。盡管有學(xué)者利用技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等指標(biāo)來反映技術(shù)成熟度的相關(guān)研究在理論上可以彌補(bǔ)片面技術(shù)特征分析的缺陷，但數(shù)據(jù)難以獲取、分析方法的領(lǐng)域適用性不強(qiáng)等均是當(dāng)前面臨的主要問題。因此，本文將深入剖析專利文獻(xiàn)技術(shù)價(jià)值特征與技術(shù)成熟度發(fā)展水平間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，分類歸納體現(xiàn)技術(shù)價(jià)值的成熟度發(fā)展特征，以期提出一種具有領(lǐng)域普適性、數(shù)據(jù)易獲取性、評價(jià)多維性的技術(shù)成熟度測度與分析方法，相對客觀全面地分析揭示目標(biāo)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展成熟現(xiàn)狀。

2 專利技術(shù)價(jià)值與技術(shù)成熟度關(guān)聯(lián)分析

專利技術(shù)是專利的核心，而專利價(jià)值的內(nèi)涵是多方面的，不僅能夠帶來經(jīng)濟(jì)收益，也能彰顯企業(yè)或研究者的技術(shù)實(shí)力和影響力等[14]。從技術(shù)成熟度的角度講，專利價(jià)值會隨著技術(shù)的成熟發(fā)展程度而變化，主要體現(xiàn)在其帶來的技術(shù)價(jià)值、社會影響力等方面的變化。對技術(shù)成熟度進(jìn)行評估，實(shí)際上就是通過分析技術(shù)所蘊(yùn)含的價(jià)值變化來判斷技術(shù)發(fā)展所處的階段。本文從技術(shù)成熟度的視角出發(fā)，綜合考慮指標(biāo)的易獲取性、可計(jì)算性等因素，將專利技術(shù)價(jià)值歸納為技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)競爭潛力、技術(shù)影響力4個(gè)方面，各方面技術(shù)價(jià)值與技術(shù)成熟度水平間的關(guān)聯(lián)關(guān)系分析及相關(guān)指標(biāo)的含義詳述如下。

2.1 技術(shù)應(yīng)用廣度

技術(shù)應(yīng)用廣度即技術(shù)的應(yīng)用范圍，一般而言，技術(shù)成熟度較低說明技術(shù)的發(fā)展不充分，應(yīng)用領(lǐng)域較狹窄；成熟度較高的技術(shù)由于其自身的技術(shù)完備性特征往往能使其在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用。很多學(xué)者嘗試從專利產(chǎn)品的數(shù)量、空間，以及技術(shù)保護(hù)范圍等角度對技術(shù)應(yīng)用廣度進(jìn)行測度，相關(guān)測度指標(biāo)主要包括專利分類號數(shù)量、專利權(quán)人h指數(shù)、專利技術(shù)寬度等[15-16]。IPC分類號是世界知識產(chǎn)權(quán)組織所使用的國際專利分類系統(tǒng)，對專利IPC號進(jìn)行分析，可以了解專利的技術(shù)分布情況。隨著專利分類號數(shù)量的不斷增長，專利產(chǎn)品所涵蓋的技術(shù)功能會逐漸增多，技術(shù)就越趨于成熟[17]。綜合考慮指標(biāo)可獲取性和計(jì)算復(fù)雜度，認(rèn)為專利分類號（小組）可以描述較細(xì)粒度的技術(shù)，其數(shù)量指標(biāo)較適合測度技術(shù)的應(yīng)用廣度，數(shù)量越多則代表技術(shù)應(yīng)用范圍越廣，專利的技術(shù)價(jià)值更高，技術(shù)發(fā)展處于相對成熟階段。

2.2 技術(shù)先進(jìn)性

技術(shù)先進(jìn)性是指專利技術(shù)在當(dāng)前分析的時(shí)間點(diǎn)上與本領(lǐng)域的其他技術(shù)相比處于領(lǐng)先地位，或在當(dāng)前技術(shù)市場上處于主導(dǎo)地位[18]。從專利類型、引證信息和研發(fā)投入等角度對專利技術(shù)的先進(jìn)性進(jìn)行測度分析是當(dāng)前本領(lǐng)域?qū)W者的主要方法。從專利類型的角度來看，相比實(shí)用新型專利和外觀設(shè)計(jì)專利，發(fā)明專利的技術(shù)含量及價(jià)值最高，同時(shí)也具有更高的獨(dú)創(chuàng)性、新穎性和實(shí)用性，對技術(shù)的整體發(fā)展具有較長期的影響。因此，發(fā)明專利的數(shù)量相比于其他類型專利的數(shù)量，更能反映技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的先進(jìn)程度[19-20]。引用科學(xué)論文的行為能夠反映出目標(biāo)專利與論文的關(guān)聯(lián)性，通常技術(shù)與科學(xué)研究的關(guān)聯(lián)性越高則預(yù)示技術(shù)的發(fā)展階段越接近技術(shù)鏈的上游。專利引用的科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)量的多少能夠體現(xiàn)專利文獻(xiàn)對于基礎(chǔ)學(xué)科的依賴程度以及對科學(xué)傳播的積極影響，能在一定程度上反映技術(shù)的創(chuàng)新程度和先進(jìn)程度[21-22]。從技術(shù)研發(fā)投入角度看，專利技術(shù)發(fā)明人數(shù)的規(guī)模大小能夠表征凝聚的科學(xué)力量多寡，研發(fā)投入較大的專利技術(shù)也被普遍認(rèn)為其技術(shù)先進(jìn)程度較高。發(fā)明人數(shù)量越多，專利研發(fā)投入的人力越多，專利質(zhì)量以及專利技術(shù)的成熟度就越高[23]。綜上可知，發(fā)明專利數(shù)量、引用科學(xué)論文數(shù)量、發(fā)明人數(shù)量可以用于綜合測度技術(shù)的先進(jìn)性。

2.3 技術(shù)競爭潛力

技術(shù)競爭潛力是指該技術(shù)在某一方面或某幾方面具有更高的獨(dú)創(chuàng)性或競爭優(yōu)勢，具有引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向的潛在能力。由此可見，技術(shù)競爭潛力較高的技術(shù)會在權(quán)利保護(hù)范圍、權(quán)利穩(wěn)定性和地域保護(hù)范圍等方面具備優(yōu)勢，以此來確保該項(xiàng)技術(shù)能擁有更強(qiáng)的市場競爭能力。測度技術(shù)競爭潛力的指標(biāo)包括權(quán)利保護(hù)范圍、地域保護(hù)范圍和專利交易規(guī)模等指標(biāo)。其中，權(quán)利保護(hù)范圍在專利的權(quán)利要求中有明確說明，即技術(shù)限定特征的保護(hù)范圍，用以確定專利技術(shù)價(jià)值獨(dú)特性。專利的權(quán)利要求數(shù)量越多，說明專利的保護(hù)范圍越大，同時(shí)也說明專利的原創(chuàng)性和技術(shù)的創(chuàng)新能力就越高，專利技術(shù)也就具有更高的競爭潛力[24-25]。地域保護(hù)范圍是指一項(xiàng)專利技術(shù)在多國提出申請，布局國家越多則代表地域保護(hù)范圍越廣。具有較高競爭潛力的專利，不僅包含的權(quán)利要求數(shù)量較多，同時(shí)專利的持有者也會向多個(gè)國家申請專利，以此來占據(jù)更廣的市場份額，因此這類向多國申請的同族專利及PCT專利能夠反映出技術(shù)發(fā)展的規(guī)模、競爭水平和未來市場預(yù)期等，表明技術(shù)發(fā)展的成熟度狀況[26-27]。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，專利權(quán)人數(shù)量的增多，專利權(quán)的不斷分散，由此圍繞專利技術(shù)展開的各項(xiàng)交易活動也逐漸增多。廣義的專利交易包括專利轉(zhuǎn)讓和專利許可等，專利轉(zhuǎn)讓次數(shù)與許可次數(shù)越多，表明圍繞專利技術(shù)展開的各項(xiàng)交易活動越頻繁，目標(biāo)專利能夠通過轉(zhuǎn)讓活動和許可活動來實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，反映出技術(shù)具有一定的競爭潛力，技術(shù)的發(fā)展越趨向于成熟的水平[28]。綜上可知，權(quán)利要求數(shù)量、同族專利數(shù)量、PCT國際專利申請數(shù)量和專利轉(zhuǎn)讓與許可次數(shù)可用于測度技術(shù)競爭潛力。

2.4 技術(shù)影響力

技術(shù)影響力指的是技術(shù)主體對后續(xù)技術(shù)發(fā)展的引領(lǐng)作用和影響力大小，是衡量技術(shù)主體價(jià)值水平的一個(gè)重要指標(biāo)[29]。技術(shù)影響力按照影響主體的不同可分為單件技術(shù)的影響力、國家的技術(shù)影響力以及技術(shù)領(lǐng)域的影響力等。技術(shù)影響力也是揭示技術(shù)價(jià)值的重要因素，技術(shù)價(jià)值較高的專利往往具有較高的影響力，能夠?qū)罄m(xù)的發(fā)明創(chuàng)造起到引領(lǐng)作用。專利的被引次數(shù)是衡量技術(shù)影響力的核心指標(biāo)，此外專利布局國家數(shù)量也能夠反映專利技術(shù)在空間上的影響力；專利分布的集中性是指一段時(shí)間內(nèi)一個(gè)技術(shù)持有者、一個(gè)企業(yè)或一個(gè)國家現(xiàn)存的核心專利數(shù)量占專利總量之比，能夠反映個(gè)人、企業(yè)、國家的綜合技術(shù)影響力。綜上可知，專利被引次數(shù)、專利布局國家數(shù)量、專利集中性可用于測度技術(shù)影響力。

3 技術(shù)成熟度測度與分析

3.1 技術(shù)成熟度測度指標(biāo)體系構(gòu)建

根據(jù)專利技術(shù)價(jià)值與技術(shù)成熟度的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，本文構(gòu)建了技術(shù)成熟度測度指標(biāo)體系（見表1）。

表1 技術(shù)成熟度測度指標(biāo)體系

3.2 技術(shù)成熟度分析模型構(gòu)建

基于上述研究，本文提出一種基于專利價(jià)值的領(lǐng)域技術(shù)成熟度測度與分析模型，主要涉及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集構(gòu)建、技術(shù)成熟度計(jì)算測度、技術(shù)生命周期劃分以及技術(shù)成熟度分析4個(gè)模塊（見圖1），模型的構(gòu)建過程詳細(xì)闡述如下。

圖1 技術(shù)成熟度測度與分析模型

3.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集構(gòu)建

選取目標(biāo)分析領(lǐng)域，依據(jù)事先設(shè)定的領(lǐng)域檢索式構(gòu)建領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)集的元數(shù)據(jù)應(yīng)包括IPC分類號（小組）數(shù)量、引用科學(xué)論文數(shù)量、權(quán)利要求數(shù)量、同族專利數(shù)量、專利被引次數(shù)、PCT國際專利數(shù)量、專利轉(zhuǎn)讓與許可數(shù)量、申請國家數(shù)量、專利公開年、專利申請年、專利授權(quán)年等。數(shù)據(jù)集經(jīng)清洗規(guī)范化得到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。

3.2.2 技術(shù)成熟度計(jì)算測度

（1）指標(biāo)計(jì)算及標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)本文提出的技術(shù)成熟度測度指標(biāo)及計(jì)算方法，計(jì)算技術(shù)成熟度各項(xiàng)三級指標(biāo)值（指標(biāo)統(tǒng)計(jì)的統(tǒng)一時(shí)間單位為年）。為了降低數(shù)據(jù)量綱不一致所帶來的分析誤差，對各指標(biāo)值進(jìn)行Z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理。

（2）指標(biāo)自動賦權(quán)。本文提出的技術(shù)成熟度測度指標(biāo)體系中的各項(xiàng)指標(biāo)均為正向指標(biāo)，指標(biāo)值越大說明評價(jià)效果越好。由于各項(xiàng)指標(biāo)對最終的測度結(jié)果影響程度不一，為了確保測度結(jié)果的客觀性，本文采用主成分分析法分別確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，并對所有指標(biāo)進(jìn)行線性加權(quán)，從而構(gòu)造出技術(shù)成熟度綜合測度指標(biāo)。

（3）技術(shù)成熟度年度值計(jì)算。在確定各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重和指標(biāo)值后，便可以計(jì)算技術(shù)成熟度的年度值，計(jì)算方法見公式（1）。

其中：Ij代表計(jì)算得到的第j年的技術(shù)成熟度年度值；Xi代表第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的實(shí)際值；θi代表第i個(gè)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重，且各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值之和為1。

（4）技術(shù)成熟度累積值計(jì)算。由于技術(shù)的發(fā)展是一直向前的，且發(fā)展速度會隨著發(fā)展階段的不同而產(chǎn)生快慢變化，因此從一個(gè)技術(shù)發(fā)展的宏觀角度講，技術(shù)成熟度的累積值更能揭示技術(shù)的當(dāng)前成熟現(xiàn)狀。依次將第1年到第j年的技術(shù)成熟度年度值相加可得到第j年的技術(shù)成熟度累積值。

3.2.3 技術(shù)生命周期劃分

結(jié)合四階段論和五階段論，本文將技術(shù)生命周期劃分為萌芽期、緩慢成長期、快速成長期、成熟期和衰退期5個(gè)階段。利用logistic曲線對技術(shù)成熟度的增長曲線進(jìn)行擬合，并根據(jù)技術(shù)成熟度增長速率變化的快慢來劃分技術(shù)發(fā)展階段。logistic曲線詳見公式（2）[30]。

該曲線中，A、B、c為參數(shù)，t為時(shí)間變量，F(xiàn)（t）為因變量。將該模型運(yùn)用到技術(shù)成熟度的擬合中，則F（t）可以表示為第t年的技術(shù)成熟度累積值。對于logistic曲線，縱坐標(biāo)值為0.1A、0.5A、0.9A對應(yīng)的3個(gè)時(shí)間點(diǎn)t1、tm和t2分別被定義為萌芽期、成長期、成熟期和衰退期之間的分界點(diǎn)[31]。通過曲線參數(shù)擬合，可以得到參數(shù)A、B、c的值，從而可以計(jì)算出各分界點(diǎn)的值。結(jié)合logistic曲線的特性和五階段特征，可知t1是進(jìn)入技術(shù)緩慢增長期分界點(diǎn)x1和進(jìn)入技術(shù)快速增長期分界點(diǎn)x2的中點(diǎn)；tm是進(jìn)入技術(shù)快速增長期分界點(diǎn)x2和進(jìn)入技術(shù)成熟期分界點(diǎn)x3的中點(diǎn)；t2是進(jìn)入技術(shù)成熟期分界點(diǎn)x3和進(jìn)入技術(shù)衰退期分界點(diǎn)x4的中點(diǎn)[32]。

3.2.4 技術(shù)成熟度分析

確定目標(biāo)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的5個(gè)階段后，可依次從技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)競爭潛力和技術(shù)影響力4個(gè)維度，對技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展的成熟程度進(jìn)行分析。深入分析其在各特征維度所經(jīng)歷的各階段發(fā)展特征，以及目前所處的成熟階段和狀態(tài)，印證技術(shù)領(lǐng)域綜合成熟度分析結(jié)論的客觀性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域未來發(fā)展機(jī)遇的多維度預(yù)測。

4 實(shí)證分析

4.1 數(shù)據(jù)源獲取

化肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要投入品，緩控釋肥技術(shù)是實(shí)現(xiàn)作物精準(zhǔn)給肥，肥料高效利用的關(guān)鍵技術(shù)。選取緩控釋肥技術(shù)領(lǐng)域作為模型實(shí)證分析領(lǐng)域，通過全面深入的領(lǐng)域調(diào)研，構(gòu)造領(lǐng)域檢索式TIABC=(('Slow release* fertilizer*') OR ('Controll* release*fertilizer*') OR ('stable* fertilizer*'))，檢索下載incoPat專利數(shù)據(jù)庫中專利公開年于2000—2020年的全字段數(shù)據(jù)集，經(jīng)人工清洗后，獲取5 299條領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)作為初始分析數(shù)據(jù)集。

4.2 實(shí)驗(yàn)過程

按年度獲取并計(jì)算技術(shù)成熟度測度指標(biāo)體系11項(xiàng)三級指標(biāo)值，其中，在計(jì)算專利集中性時(shí)，考慮到中國的專利量全球占比從2003年開始高達(dá)37%，之后一直持續(xù)上漲，2013—2020年年度全球占比均超過90%，可以反映該技術(shù)領(lǐng)域的全球?qū)＠植紤B(tài)勢，為了減少指標(biāo)計(jì)算量，這里采用中國的專利集中性來代替全球?qū)＠行?。各?xiàng)指標(biāo)計(jì)算結(jié)果詳見表2。

表2 緩控釋肥技術(shù)領(lǐng)域成熟度測度指標(biāo)計(jì)算結(jié)果

對表2指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行Z-score數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理，并進(jìn)行KMO檢驗(yàn)，計(jì)算得到KMO值為0.82，表明本實(shí)證數(shù)據(jù)集適合采用主成分分析方法對各指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重自動賦值。通過主成分分析法確定各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重后，由此計(jì)算緩控釋肥技術(shù)領(lǐng)域2000—2020年的技術(shù)成熟度年度值和累積值。在matlab環(huán)境下，通過參數(shù)擬合算法得到logistic曲線的參數(shù)分別為：A=15 989.864 072 21；B=218.391 691 35；C=0.274 760 90。將曲線中的參數(shù)代入技術(shù)生命周期劃分公式中，可以得到4個(gè)生命周期分界點(diǎn)：x1=2006、x2=2015、x3=2023和x4=2035。由此可以推斷，緩控釋肥技術(shù)在2007年之前處于技術(shù)萌芽期；2008—2015年處于技術(shù)緩慢成長期；2016年開始進(jìn)入到了快速成長期；到2024年，技術(shù)將會步入成熟期，并預(yù)計(jì)在2035年前后進(jìn)入技術(shù)衰退期。

4.3 結(jié)果驗(yàn)證

4.3.1 技術(shù)成熟度測度結(jié)果驗(yàn)證

分別對4個(gè)分析維度2000—2020年的數(shù)據(jù)進(jìn)行l(wèi)ogistics曲線擬合，并計(jì)算分界點(diǎn)（變化拐點(diǎn)），比對分析各維度數(shù)據(jù)的劃分點(diǎn)與技術(shù)生命周期的劃分點(diǎn)間的差異率，差異率的計(jì)算方法見公式（3）。

其中，Ai分別代表技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)競爭潛力和技術(shù)影響力通過logistic曲線擬合計(jì)算得到的分界時(shí)間點(diǎn)（以0開始）；S代表技術(shù)成熟度分界點(diǎn)（以0開始），計(jì)算結(jié)果詳見表3。

表3 不同維度的技術(shù)發(fā)展階段劃分

差異率比對分析結(jié)果顯示，從整體上看4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的各維度綜合差異率均不超過10%，這說明各維度的綜合變化趨勢與模型計(jì)算得出的技術(shù)生命周期變化趨勢均具有較高相關(guān)度。從具體的維度上看，各個(gè)維度下的分界點(diǎn)與技術(shù)成熟度的分界點(diǎn)存在差異，且差異變化程度各異。由此可見，僅從一個(gè)維度并不能準(zhǔn)確地反映技術(shù)成熟度的發(fā)展階段，只有綜合4個(gè)維度的分析結(jié)果才能得到更客觀的生命周期劃分結(jié)果。

4.3.2 技術(shù)成熟度曲線擬合結(jié)果的客觀性驗(yàn)證

為了驗(yàn)證研究結(jié)果的客觀性，本文與公認(rèn)的劃分結(jié)果進(jìn)行對比。李曉曼[33]以專利優(yōu)先權(quán)年來表征緩控釋肥料領(lǐng)域的技術(shù)成熟度狀況，認(rèn)為在2010年之前該領(lǐng)域?qū)儆诟拍顪?zhǔn)備期階段，2010—2015年屬于技術(shù)研發(fā)階段，2016年之后屬于技術(shù)熟化階段。在階段劃分上本文與公認(rèn)的劃分結(jié)果具有一定的相似性，只是發(fā)展階段的具體含義有所不同。同時(shí)繪制各年度（2000—2020年）基于95%置信度的擬合誤差曲線（見圖2），圖2顯示各年度擬合誤差區(qū)間均控制在一個(gè)非常小的范圍內(nèi)，且該模型的擬合優(yōu)度R2為0.997，這也說明擬合結(jié)果是相對客觀準(zhǔn)確的。

圖2 緩控釋肥技術(shù)生命周期劃分

4.4 結(jié)果分析

基于技術(shù)成熟度分析模型得到的結(jié)果，接下來分別從技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)競爭潛力和技術(shù)影響力4個(gè)維度對緩控釋肥領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

從技術(shù)應(yīng)用角度看，該領(lǐng)域在技術(shù)發(fā)展萌芽階段專利IPC分類號的數(shù)量較低，關(guān)注的領(lǐng)域相對分散，單件專利涉及的技術(shù)分類相對單一。該時(shí)期的主要技術(shù)構(gòu)成為肥料與無特殊肥效的添加劑組分的混合物，多應(yīng)用于糧食和煙草作物中。技術(shù)緩慢成長期，該領(lǐng)域的應(yīng)用范圍開始擴(kuò)大，逐漸向玉米、土豆、花生等領(lǐng)域擴(kuò)展。2016年進(jìn)入技術(shù)快速發(fā)展階段后，肥料的作用對象涉及水果、甘蔗等多種作物，品種延伸到水果蔬菜等園藝作物領(lǐng)域，技術(shù)應(yīng)用逐漸廣泛化和多元化[33]。

從技術(shù)先進(jìn)性角度看，技術(shù)萌芽期該領(lǐng)域發(fā)明專利數(shù)量增長較為緩慢，年均數(shù)量在50篇以下。這一時(shí)期技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注無機(jī)包膜肥料類產(chǎn)品在性能和產(chǎn)量方面的提升；技術(shù)緩慢成長期，技術(shù)研發(fā)開始關(guān)注產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益的提升及其對作物抗蟲抗病性等方面的影響。進(jìn)入快速成長期后，年均授權(quán)發(fā)明專利量、年均專利引用科學(xué)論文頻次以及年均發(fā)明人數(shù)量均開始迅速增長，這也反映了技術(shù)參與者進(jìn)一步加大了技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新活動。這一階段的研究成果主要是天然高分子包膜肥料、合成高分子包膜肥料類產(chǎn)品對土壤穩(wěn)定性的作用，技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)也從提高產(chǎn)量向環(huán)保方面延伸。目前，產(chǎn)品生產(chǎn)成本較高、包膜工藝不成熟等問題是制約該技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的主要因素[34]。根據(jù)我國發(fā)布的《中國緩控釋肥產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示，預(yù)計(jì)到2025年完成化學(xué)肥料減施20%，屆時(shí)緩控釋肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)也將達(dá)到一個(gè)新的水平，進(jìn)入技術(shù)發(fā)展的成熟階段[35]。

從技術(shù)競爭潛力角度看，技術(shù)萌芽期該領(lǐng)域?qū)＠臋?quán)利要求和同族專利的年均數(shù)量相對較低；技術(shù)緩慢成長期，技術(shù)持有者為了獲取更多的市場份額開始向多國申請專利，圍繞專利展開的各種交易活動也開始逐漸增多；技術(shù)快速發(fā)展階段，專利保護(hù)范圍持續(xù)擴(kuò)大，同族專利數(shù)量、PCT國家專利申請數(shù)量都開始迅速增長，專利技術(shù)競爭潛力即將達(dá)到一個(gè)新的水平。

從技術(shù)影響力角度看，技術(shù)萌芽期該領(lǐng)域的專利布局國家數(shù)量較少，主要分布在中國、美國和日本。各國之間的技術(shù)影響力相差不大，專利被引頻次也保持在一個(gè)較低的范圍。進(jìn)入技術(shù)緩慢成長期后，專利布局國家開始逐漸向澳大利亞、加拿大和以色列等國擴(kuò)展。中國的公開專利數(shù)量占比超過60%，這是因?yàn)橹袊恢币詠碜鳛檗r(nóng)業(yè)大國，緩控釋肥的使用量世界占比達(dá)1/3。目前中國在此領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展仍處于國際領(lǐng)先地位，開發(fā)出了聚氨酯類等多種緩控釋肥包膜材料[36]，具有較高的技術(shù)影響力；同時(shí)我國緩控釋肥的技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)出化應(yīng)用推廣規(guī)模均已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平，為后續(xù)我國在該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

5 總結(jié)

本文基于專利價(jià)值視角提出了一種技術(shù)成熟度測度與分析模型，并提供了詳細(xì)的模型實(shí)現(xiàn)流程，最終以緩控釋肥技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔M(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果表明該模型可以從技術(shù)應(yīng)用廣度、技術(shù)先進(jìn)性、技術(shù)競爭潛力和技術(shù)影響力4個(gè)維度對目標(biāo)領(lǐng)域的技術(shù)成熟度進(jìn)行客觀測度，克服了單一維度測度結(jié)果的片面性，領(lǐng)域適用度更強(qiáng)，實(shí)證部分提供的緩控釋肥技術(shù)領(lǐng)域的成熟度分析示例具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。

受專利數(shù)據(jù)在申請、公開、被引方面的時(shí)滯影響，技術(shù)成熟度計(jì)量結(jié)果會存在一定程度的誤差，后續(xù)將考慮增加預(yù)測模型來提高計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。同時(shí)，鑒于技術(shù)成熟度分析的復(fù)雜性，未來還需要結(jié)合論文、輿情數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，完善技術(shù)成熟度分析方法。