余博文，劉向

（華中師范大學(xué)信息管理學(xué)院，武漢 430079）

0 引 言

在科技經(jīng)濟全球化環(huán)境下，為了提高競爭力，越來越多的組織或個人在發(fā)明創(chuàng)新上選擇合作[1]，合作創(chuàng)新被實踐證明是提高創(chuàng)新效率的重要途徑之一[2]。一直以來，專利合作是科技創(chuàng)新與社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域關(guān)注的重要話題，尤其是產(chǎn)學(xué)研之間合作情況和創(chuàng)新績效的關(guān)系[3]、專利發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特征[4]等。大量研究表明，具有相同屬性的創(chuàng)新個體傾向于相互合作，合作網(wǎng)絡(luò)具有同配性[5-7]。現(xiàn)有關(guān)于合作網(wǎng)絡(luò)的研究通常關(guān)注對特定網(wǎng)絡(luò)的特征進(jìn)行揭示，如網(wǎng)絡(luò)的同配性[8]、度相關(guān)性[9]等，結(jié)合創(chuàng)新個體自身的屬性的研究較少，如對突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向的研究。突破式創(chuàng)新發(fā)明人具有產(chǎn)出突破式科技成果的能力，培養(yǎng)突破式創(chuàng)新發(fā)明人是實施人才強國的全方位戰(zhàn)略[10]。對這一類型發(fā)明人的合作傾向進(jìn)行研究，既有助于揭示這一群體的合作特點，也有助于突破式創(chuàng)新發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)。

基于上述原因，首先，本文基于專利數(shù)據(jù)，劃分科技發(fā)明人的創(chuàng)新類型；其次，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)理論構(gòu)建科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，分析突破式創(chuàng)新發(fā)明人在科研過程中的合作傾向；最后，采用隨機圖理論構(gòu)建合作網(wǎng)絡(luò)的零模型，并對突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向進(jìn)行分析和檢驗。

1 相關(guān)研究

“突破式技術(shù)創(chuàng)新”概念最早由Christensen[11]提出。突破式技術(shù)創(chuàng)新是指對原有技術(shù)的重大革新，產(chǎn)生了技術(shù)和發(fā)展路線的顛覆效應(yīng)[12-13]?！俺掷m(xù)式技術(shù)創(chuàng)新”是相對的概念，指的是對現(xiàn)有技術(shù)漸進(jìn)式、增量式的改進(jìn)，是在現(xiàn)有需求的基礎(chǔ)上對現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行的微小改進(jìn)或過程創(chuàng)新[14-15]。對發(fā)明人類型的研究主要是依據(jù)發(fā)明人影響力的不同將其分為不同的類型，針對“明星發(fā)明人”（star in‐ventors）的定義與特征挖掘已有大量研究[16-17]。Schiffauerova等[18]綜合考慮發(fā)明人公開的專利數(shù)量和專利的平均權(quán)利要求數(shù)量，將發(fā)明人劃分為不同等級。劉向等[19]依據(jù)發(fā)明人的突破式與持續(xù)式創(chuàng)新值，將高被引發(fā)明人進(jìn)一步劃分為“復(fù)合型”“鞏固型”“突破型”和“發(fā)展型”四種類型。

研發(fā)合作是創(chuàng)新的重要途徑，學(xué)者們對高影響力研究開發(fā)群體的合作情況頗有研究。Almeida等[20]發(fā)現(xiàn)高影響力發(fā)明人在合作時研究領(lǐng)域上具有差異性，且高影響力發(fā)明人組成的團隊存在更大的研究領(lǐng)域差異性，表明高影響力發(fā)明人傾向于研究多種學(xué)科領(lǐng)域。Beaudry等[21]研究了加拿大納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明人合作對專利質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)擁有更多核心發(fā)明者的研究團隊能夠生產(chǎn)更高質(zhì)量的專利。Wu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，小規(guī)模團隊傾向于產(chǎn)出突破式創(chuàng)新成果。

關(guān)于發(fā)明人的合作傾向問題。王宇開等[23]對專利發(fā)明人合作中的性別偏好問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)明人團隊中廣泛存在“同質(zhì)性”合作偏好的現(xiàn)象，即男性更愿意與男性合作，而女性則被動地只能更多地與女性合作。Azagra-Caro[24]對科研人員與企業(yè)的特征分析，發(fā)現(xiàn)科研人員的工作經(jīng)驗與學(xué)科背景會影響其參加科研工作的熱情。D'Este等[25]對英國企業(yè)進(jìn)行了實證研究，發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量大學(xué)更傾向于在應(yīng)用型研究上與企業(yè)進(jìn)行合作。Wang等[8]發(fā)現(xiàn)科研年齡較長的科研人員傾向于有更多合作者，并且這一類人群傾向于相互合作。

突破式創(chuàng)新發(fā)明人有沒有合作傾向呢？他們更愿意與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作，還是與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作？針對上述問題，本文嘗試從技術(shù)創(chuàng)新類型的度量方法出發(fā)，定義突破式創(chuàng)新發(fā)明人與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的度量方法，基于發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)分析和揭示突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向。

2 發(fā)明人創(chuàng)新類型的劃分

2.1 專利創(chuàng)新類型度量指標(biāo)

專利之間的引用關(guān)系既體現(xiàn)了知識的流動方向，也體現(xiàn)了一項技術(shù)對更早的一項或多項技術(shù)的繼承和發(fā)展。專利的被引情況則能體現(xiàn)一項技術(shù)的重要性和創(chuàng)新程度。Funk等[26]提出CD指數(shù)用于測量一項技術(shù)的變革程度；Chen等[27]將該指數(shù)拆成D指數(shù)和C指數(shù)兩個指標(biāo)，分別用于度量一項技術(shù)的突破式與持續(xù)式創(chuàng)新性；Wu等[22]將CD指數(shù)進(jìn)行了簡化，計算方法為

圖1為一件專利v在專利引用網(wǎng)絡(luò)中的引用與被引情況，菱形表示目標(biāo)專利v，圓形表示專利v的參考專利q。一件專利引用專利v和q存在三種情況：第一，僅引用專利v，記作專利i；第二，僅引用專利q，記作專利k；第三，既引用專利v也引用專利q，記作專利j。將專利i、j、k的數(shù)目分別記為ni、nj、nk。

圖1 專利CD指數(shù)的計算方式

CD指數(shù)的思路：當(dāng)一件突破式技術(shù)創(chuàng)新專利P公開后，后續(xù)專利對這件專利P的前代專利的引用會大幅減少，即專利P代表的技術(shù)相對于老技術(shù)具有完全替代性和突破性。由公式(1)可知，CD指數(shù)的范圍是-1～1。突破式技術(shù)創(chuàng)新專利的CD指數(shù)大于0，持續(xù)式技術(shù)創(chuàng)新專利的CD指數(shù)小于0[26]。CD指數(shù)的絕對值越大，表明專利具有越強的突破性或持續(xù)性。Wu等[22]通過CD指數(shù)來衡量科研團隊產(chǎn)出成果的突破性，發(fā)現(xiàn)大團隊與小團隊在產(chǎn)出成果突破性上存在差異。Park等[28]通過CD指數(shù)探究了不同時段的專利的突破性，發(fā)現(xiàn)隨著時間推移專利的突破性逐漸降低。

2.2 發(fā)明人創(chuàng)新類型的度量方法

發(fā)明人的創(chuàng)新類型與該發(fā)明人所持有專利的創(chuàng)新類型有關(guān)。由于一位發(fā)明人公開的專利數(shù)量可能有多件，并且多件專利的技術(shù)創(chuàng)新類型可能不同，因此，需要通過發(fā)明人的專利來定義發(fā)明人創(chuàng)新類型。例如，劉向等[19]取一位發(fā)明人所有專利創(chuàng)新值的中位數(shù)作為發(fā)明人創(chuàng)新類型的評估指標(biāo)?？紤]到在不同領(lǐng)域內(nèi)突破式創(chuàng)新技術(shù)的占比不同，本文將一位發(fā)明人公開的所有專利的CD指數(shù)的最大值的符號作為該發(fā)明人創(chuàng)新類型的度量指標(biāo)，記作MaxCD，則第i位發(fā)明人的創(chuàng)新類型計算過程為

其中，Ni表示第i位發(fā)明人公開的專利數(shù)量；CDij表示第i位發(fā)明人公開的第j件專利的CD值；sign(x)表示符號函數(shù)。該指標(biāo)值的正負(fù)分別將發(fā)明人劃分為突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人。

一件專利在公開之后，其CD指數(shù)的符號一般不會發(fā)生改變。例如，1980年公開的一件專利P1在5年內(nèi)表現(xiàn)為突破式技術(shù)創(chuàng)新，其CD指數(shù)為正。隨著時間推移，1990年公開的專利P2在5年內(nèi)取代了P1成為新的突破式技術(shù)創(chuàng)新專利，此時P1的引用量減少，但對其CD指數(shù)的正負(fù)影響不大[29]。因此，用CD指數(shù)在1995年對比P1和P2的創(chuàng)新性的意義不大，甚至P1的技術(shù)創(chuàng)新類型可能因太長的統(tǒng)計周期而發(fā)生了變化。Yayavaram等[30]認(rèn)為，評價專利的創(chuàng)新性需要用該專利公開后5年（或10年）的CD指數(shù)?？紤]這種情況，本文在后續(xù)度量發(fā)明人的創(chuàng)新類型時，選取一段時間內(nèi)（如1年或5年）公開的所有專利，計算每一件專利在相同時間（如5年或10年）內(nèi)的CD指數(shù)。

3 數(shù)據(jù)與實驗

3.1 數(shù)據(jù)集與預(yù)處理

3.1.1 數(shù)據(jù)集選擇

研究數(shù)據(jù)來源于美國專利和商標(biāo)局（United States Patent and Trademark Office，USPTO），選自美國專利分類號435*（分子生物學(xué)與微生物學(xué)，Chemistry: Molecular Biology and Microbiology）下1979—2014年的授權(quán)專利數(shù)據(jù)，共66875條。本文使用該數(shù)據(jù)構(gòu)建專利引用網(wǎng)絡(luò)與發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，使用的字段包括專利號、專利公開日期、發(fā)明人、參考專利號、參考專利公開日期。選取該專利數(shù)據(jù)的原因有：①分類號435*的數(shù)據(jù)完整性較好，對應(yīng)學(xué)科的引用較為集中；②專利間引用較頻繁，在短時間內(nèi)能產(chǎn)生足量的引證關(guān)系，用于構(gòu)建專利引用網(wǎng)絡(luò)與計算CD指數(shù)；③分類號435*對應(yīng)學(xué)科具有較高的影響力，作為科研前沿領(lǐng)域的發(fā)展較快，具有較高的研究價值。

3.1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

（1）專利引用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

科技發(fā)明人創(chuàng)新類型的確定首先要計算發(fā)明人在一段時間內(nèi)公開專利的CD指數(shù)。根據(jù)專利間引用關(guān)系可以構(gòu)建專利引用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而可以計算出一件專利的CD指數(shù)。本文采取直接引用方式來構(gòu)造專利引用網(wǎng)絡(luò)，專利可以被視為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，而專利之間的引用和被引用關(guān)系可以作為節(jié)點之間的連邊。

本文選擇的數(shù)據(jù)集中，一件專利的部分參考專利可能并不在435*分類號下，屬于其他學(xué)科或更早期的專利，而這部分專利在一些發(fā)明人特征的計算中是必需的。因此，構(gòu)建的專利引用網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)要大于435*分類號及其子類下的所有專利數(shù)據(jù)。構(gòu)建的專利引用網(wǎng)絡(luò)需要使用1979—2014年的全量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)包含專利共354422件，引用1156504次。

（2）發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

合作網(wǎng)絡(luò)是以創(chuàng)新主體為節(jié)點，創(chuàng)新主體通過專利合作建立聯(lián)系，本文根據(jù)此關(guān)系和專利文獻(xiàn)題錄數(shù)據(jù)構(gòu)建發(fā)明人的合作網(wǎng)絡(luò)。

實驗中選取存在于該數(shù)據(jù)集的發(fā)明人作為研究對象。在構(gòu)建合作網(wǎng)絡(luò)時，一件專利的所有發(fā)明人間形成兩兩合作關(guān)系，在其之間添加連邊。許多發(fā)明人之間有過不止一次合作，該現(xiàn)象在全局發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)更顯著。因此，發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是一個無向有權(quán)網(wǎng)絡(luò)。首先，選取全量專利數(shù)據(jù)集，構(gòu)建1979—2014年的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括98075個節(jié)點和231919條邊。其中，有62362對作者（即合作網(wǎng)絡(luò)中的62362條邊）之間合作次數(shù)超過一次，占總邊數(shù)的26.9%。全局發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的平均度是4.73，一位發(fā)明人公開專利的平均數(shù)量為2.17。其次，構(gòu)建以5年為時間段的合作網(wǎng)絡(luò)，并計算網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征，結(jié)果如表1所示。考慮到部分發(fā)明人存在科研生涯終止的情況，在計算各合作網(wǎng)絡(luò)的平均度和平均聚類系數(shù)指標(biāo)時，發(fā)明人總數(shù)選擇的是該時間段公開了專利的發(fā)明人，即發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點數(shù)。合作網(wǎng)絡(luò)的平均度隨時間推移呈上升趨勢。網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)整體上也在增加，表明發(fā)明人之間的合作者之間互相合作的概率增加，但網(wǎng)絡(luò)的密度隨時間變化在降低，表明從整體上看網(wǎng)絡(luò)仍然是稀疏的。

表1 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)基本特征（以5年為時間段統(tǒng)計）

（3）發(fā)明人創(chuàng)新類型的計算

圖2統(tǒng)計了MaxCD度量方式下兩種創(chuàng)新類型發(fā)明人的數(shù)量情況。其中，CD指數(shù)的計算取5年為計算周期[30]，圖中D和C分別表示突破式創(chuàng)新發(fā)明人和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，節(jié)點對應(yīng)的橫坐標(biāo)，如1983，代表的是1979—1983年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。分類號435*（分子生物學(xué)與微生物學(xué)）領(lǐng)域突破式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量隨時間推移呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，在2009—2013年時間段要少于持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的數(shù)量。進(jìn)一步測量發(fā)現(xiàn)，在2003年之后出現(xiàn)了大量專利未被引用的發(fā)明人。

圖2 兩種創(chuàng)新類型發(fā)明人數(shù)量隨時間變化情況

對于發(fā)明人的創(chuàng)新類型，本文計算了max{CDij|j∈Ni}，記作CDmax，并統(tǒng)計了該值的分布情況，如圖3所示。結(jié)果表明，兩種創(chuàng)新發(fā)明人的CDmax分布類似，并且該結(jié)論與文獻(xiàn)[19] 中“明星發(fā)明人”的突破式和持續(xù)式指標(biāo)的分布情況吻合。

圖3 發(fā)明人所有專利CD指數(shù)的最大值分布

3.2 科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的度相關(guān)性和同配性

發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是不斷發(fā)展的，復(fù)雜的機制驅(qū)動著網(wǎng)絡(luò)的演變。在某一時期觀察到的網(wǎng)絡(luò)在長期內(nèi)可能表現(xiàn)出不同的度分布特征。一種簡潔的判斷度相關(guān)性的方法是計算度為k的節(jié)點的鄰居節(jié)點的平均度，即余平均度（excess average degree）[31]。假設(shè)節(jié)點i的ki個鄰居節(jié)點的度為kij，j=1,2,3,…,ki，計算節(jié)點i的ki個鄰居節(jié)點的平均度，即

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中度為k的節(jié)點為v1,v2,…,vik，則度為k的節(jié)點的余平均度為

圖4 歷年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)(k)和k的關(guān)系

同配系數(shù)是刻畫網(wǎng)絡(luò)是同配還是異配的指標(biāo)，計算方法為

其中，σ2為余度分布的方差；ejk表示在網(wǎng)絡(luò)中隨機選取的一條邊的兩個端點的度分別為j和k的概率，即聯(lián)合概率分布；qj表示網(wǎng)絡(luò)中度為k的節(jié)點數(shù)所占比例，即網(wǎng)絡(luò)的度分布；qk表示網(wǎng)絡(luò)中隨機選取的一個節(jié)點隨機選取的一個鄰居節(jié)點的度為k的概率，即余度分布。顯然，同配系數(shù)r∈[-1, 1] 。如果r＞0，那么網(wǎng)絡(luò)是同配的；如果r＜0，那么網(wǎng)絡(luò)是異配的。

為了進(jìn)一步驗證發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配性質(zhì)，本文計算了1979—2014年每年的同配系數(shù)及其變化情況，如圖5所示，橫坐標(biāo)是年份，縱坐標(biāo)是每年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)。結(jié)果顯示，1979—2014年每年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)均大于0，表明發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是同配的；并且同配系數(shù)的絕對值均大于0.5，反映了合作網(wǎng)絡(luò)較強的同配程度。網(wǎng)絡(luò)的同配性質(zhì)也反映了具有相同屬性的發(fā)明人傾向于相互連接。

圖5 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)同配系數(shù)

3.3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向分析

3.3.1 合作傾向測度

本節(jié)探究突破式創(chuàng)新發(fā)明人在合作時是否存在傾向性。Wu等[22]的研究表明，合作團體的規(guī)模會影響突破式創(chuàng)新成果。Gong等[32]對一個社會群體中的每個人進(jìn)行反應(yīng)力測試，指出評分高的個體會收到更多的合作邀請。因此，本節(jié)重點研究發(fā)明人參與合作的團體規(guī)模以及合作對象創(chuàng)新類型。其中，前者是指發(fā)明人參與科研工作的研究團隊規(guī)模，后者是指發(fā)明人在合作對象的選擇上的特點。

發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)圖譜如圖6所示，顯示了不同創(chuàng)新類型發(fā)明人的合作關(guān)系情況以及其隨時間的變化。兩種創(chuàng)新類型的發(fā)明人分別用不同的形狀表示，連邊的線型代表不同創(chuàng)新類型發(fā)明人之間的合作關(guān)系。在圖6中，D和C分別表示突破式和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，D_C表示突破式創(chuàng)新發(fā)明人與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作。隨著時間推移，突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比降低，這與圖2和圖3的結(jié)論吻合。圖6還表明，突破式創(chuàng)新發(fā)明人傾向于與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作。

圖6 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

進(jìn)一步測量科技發(fā)明人選擇的合作對象類型。合作雙方的創(chuàng)新類型是由他們建立合作關(guān)系這一時間點之前的專利被引情況確定的。該測量方法避免將兩位發(fā)明人合作開發(fā)的專利納入其自身創(chuàng)新類型計算的范疇，消除了“內(nèi)生性”，也更符合現(xiàn)實中發(fā)明人選擇合作對象的流程。假設(shè)發(fā)明人A和B在2010年5月20日公開了一件專利，在測量二者創(chuàng)新類型時，將不包含這一件專利，而是分別選取A和B在這一時間點之前公開的專利來確定他們的創(chuàng)新類型。

由表1可以看出，以5年為時間段構(gòu)造發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的平均度比以1年為時間段的合作網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，且考慮到發(fā)明人的合作傾向可能會隨著時間演化而改變，因此，本節(jié)選取以5年為時間段來構(gòu)造發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計不同時間段的指標(biāo)。

探究突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作對象的類型時，考慮到一位發(fā)明人可能與其他突破式和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人均有合作關(guān)系，本文通過兩種指標(biāo)來測量發(fā)明人的合作對象選擇傾向，這兩種指標(biāo)分別記作Metric-1和Metric-2。

第一，測量不同創(chuàng)新類型的發(fā)明人產(chǎn)生了哪幾種合作關(guān)系，分別占比是多少，即測量發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的連邊的兩端點的創(chuàng)新類型。假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A與B在合作網(wǎng)絡(luò)中存在連邊（不考慮重復(fù)合作），則認(rèn)為A傾向于和B合作，B也傾向于和A合作，即計算了2次合作關(guān)系。

第二，考慮一位發(fā)明人所有合作對象的創(chuàng)新類型，統(tǒng)計不同選擇的發(fā)明人數(shù)量占比。以突破式創(chuàng)新發(fā)明人為例，假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A在某一時間段只公開了一件專利，其合作者B和C也是突破式創(chuàng)新發(fā)明人，則認(rèn)為發(fā)明人A在該時間段只與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作；如果合作者B和C分別為突破式和持續(xù)式發(fā)明人，則認(rèn)為發(fā)明人A在該時間段與兩種類型均合作過。

3.3.2 合作傾向分析

本節(jié)以5年為時間段計算Metric-1和Metric-2兩種指標(biāo)下的合作傾向，統(tǒng)計了該領(lǐng)域發(fā)明人在不同時間段的兩種指標(biāo)下的實際占比數(shù)值，結(jié)果如表2～表4所示。由3.1節(jié)可知，兩種創(chuàng)新類型發(fā)明人數(shù)量存在不均衡的情況，本文在統(tǒng)計Metric-1指標(biāo)時進(jìn)行了數(shù)據(jù)平衡，表中是平衡之后的相對值，可以直接比較數(shù)值的大小。在表2～表4中，D和C分別代表突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人；且存在合作關(guān)系數(shù)目隨時間變化減少的情況，其原因是有大量“新秀發(fā)明人”參與研發(fā)合作，表中并未展示。我們發(fā)現(xiàn)，對比不同時間段的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，相同創(chuàng)新類型的發(fā)明人之間合作更加頻繁。以2009—2013年為例，突破式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量是持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量的1.89倍，而突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間合作頻次是兩種創(chuàng)新類型發(fā)明人之間合作頻次的5.39倍。表3的結(jié)果表明，更多突破式創(chuàng)新發(fā)明人只選擇了與同類型發(fā)明人合作，極少數(shù)突破式創(chuàng)新發(fā)明人只與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作。上述現(xiàn)象進(jìn)一步說明，具有相同屬性的發(fā)明人之間會建立合作關(guān)系。但隨著時間推移，從絕對數(shù)據(jù)上看，這一現(xiàn)象逐漸減弱。因此，本文將通過構(gòu)建零模型來檢驗突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向。

表2 不同創(chuàng)新類型發(fā)明人之間合作情況（合作關(guān)系數(shù)占比，Metric-1）

表3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人的不同合作選擇（Metric-2）占比

表4 持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的不同合作選擇（Metric-2）占比

3.4 基于零模型的突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向檢驗

3.4.1 科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)零模型構(gòu)造

一個與實際網(wǎng)絡(luò)具有相同節(jié)點數(shù)和相同的某些性質(zhì)A的隨機網(wǎng)絡(luò)稱為該實際網(wǎng)絡(luò)的隨機化網(wǎng)絡(luò)（randomized network）。從統(tǒng)計學(xué)的角度看，“具有性質(zhì)A的網(wǎng)絡(luò)G也具有某一性質(zhì)P”是一個零假設(shè)（null hypothesis），要驗證這一假設(shè)，需要與原網(wǎng)絡(luò)G具有相同規(guī)模和相同性質(zhì)A的隨機化網(wǎng)絡(luò)作為參照系，以判別性質(zhì)P是否為這類隨機化網(wǎng)絡(luò)的典型特征。這一類隨機化網(wǎng)絡(luò)在統(tǒng)計學(xué)上稱為零模型（null model）[31]。

根據(jù)不同的“某種性質(zhì)A”對零模型的約束，可以將零模型劃分為不同的階數(shù)。按照約束條件從少到多，主要包括：零階零模型，只需要與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同的節(jié)點數(shù)和平均度；一階零模型，與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同的節(jié)點數(shù)N和度分布p(k)的隨機化網(wǎng)絡(luò)；二階零模型，與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同節(jié)點數(shù)N和二階度相關(guān)性特征（聯(lián)合度分布）p(k,k′)的隨機化網(wǎng)絡(luò)。

本文構(gòu)造的零模型針對的是發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)和發(fā)明人引用網(wǎng)絡(luò)，需要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的約束是發(fā)明人的合作次數(shù)，即保持零模型的度分布或度序列（一階特征）不變。因此，本文構(gòu)建的是一階零模型，構(gòu)造方法是使每個節(jié)點的度值保持不變，即度序列保持不變。一階零模型的構(gòu)造方法如圖7所示。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點A與B相連、節(jié)點C與D相連，且節(jié)點A與D不相連、節(jié)點B與C不相連，具體情況如圖7a所示；先將連邊AB和CD切斷，再使節(jié)點A與D相連、節(jié)點B與C相連，最終生成圖7b。

圖7 原始網(wǎng)絡(luò)和使用隨機斷邊重連方法構(gòu)造的一階零模型網(wǎng)絡(luò)

3.4.2 實際網(wǎng)絡(luò)與零模型

表5與表6選取了3.3.1節(jié)測度的發(fā)明人的合作關(guān)系與合作對象選擇情況，對比了這些指標(biāo)在實際網(wǎng)絡(luò)和零模型中的區(qū)別。在表5與表6中，D和C分別代表突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人。零模型統(tǒng)計的各項數(shù)據(jù)取自零模型的平均值。

表5 突破式創(chuàng)新發(fā)明人（D）合作情況（實際合作網(wǎng)絡(luò)與零模型）

表6 突破式創(chuàng)新發(fā)明人（D）合作對象選擇占比情況（實際合作網(wǎng)絡(luò)與零模型）

如表5所示，相比于零模型，在實際合作網(wǎng)絡(luò)中，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與同類型發(fā)明人的合作更多。在零模型中，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與二者合作的比例接近兩種創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量的比例。由表6可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人在合作對象的選擇上也表現(xiàn)出與零模型明顯的差異。

3.4.3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向檢驗

基于零模型研究網(wǎng)絡(luò)特征時，要把實際網(wǎng)絡(luò)特征與相應(yīng)零模型的特征做恰當(dāng)?shù)谋容^。本文參考文獻(xiàn)[33] ，選擇了統(tǒng)計學(xué)中的Z檢驗方法。Z檢驗方法（平均值差異檢驗方法）是用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的理論來推斷差異發(fā)生的概率，從而比較兩個平均數(shù)的差異是否明顯。具體來說，特征j的統(tǒng)計重要性可用Z值來刻畫，即

其中，N(j)表示某種特征在一個實際網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的次數(shù)，在相應(yīng)的隨機化網(wǎng)絡(luò)（零模型）中出現(xiàn)次數(shù)的平均值為σr(j)為隨機化網(wǎng)絡(luò)中特征j出現(xiàn)次數(shù)Nr(j)的標(biāo)準(zhǔn)差。Z值的絕對值越大，表示實際網(wǎng)絡(luò)和隨機化網(wǎng)絡(luò)的差異越顯著。

為了探討突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向，本文測量了突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作對象中突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比，記作fd。假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A在某一時間段只公開了一件專利，其合作者B和C均是突破式創(chuàng)新發(fā)明人，則認(rèn)為fd=1；若B和C分別為突破式和持續(xù)式發(fā)明人，則fd=0.5。類似地，將持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的合作對象中持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的占比記作fc。

在檢驗突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向時，將合作網(wǎng)絡(luò)中fd與fc兩個特征的均值作為N(j)，并且將由零模型計算得到的Z值分別記作Zfd和Zfc。表7展示了不同時間段的Z值。可以發(fā)現(xiàn)，不論是突破式創(chuàng)新發(fā)明人還是持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，Z值均是隨時間演化越來越大，表明實際網(wǎng)絡(luò)在合作對象選擇這一特征上相比于零模型是顯著的，且差異性隨時間變化越來越強。上述現(xiàn)象進(jìn)一步說明，從絕對數(shù)據(jù)上來看，隨著時間推移，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與同類型發(fā)明人合作次數(shù)的占比降低，這可能是因為持續(xù)創(chuàng)新發(fā)明人逐漸增多，越來越多的發(fā)明人從事科研工作，也表明合作對象選擇對專利的技術(shù)創(chuàng)新性有著非常重要的作用。

表7 發(fā)明人特征fd與fc的差異性統(tǒng)計量

4 結(jié)論與展望

總結(jié)全文的分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

（1）科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性與同配性。從發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的度值和對應(yīng)余平均度的關(guān)系來看，發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性，表明度大的節(jié)點之間傾向于相互連接。在合作網(wǎng)絡(luò)中，度大的節(jié)點一般是專利公開數(shù)量較多的發(fā)明人，這說明高產(chǎn)發(fā)明人之間傾向于相互合作。同時，合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)為正，進(jìn)一步證明了合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性，也表明相互合作的發(fā)明人之間具有相同的屬性。

（2）突破式創(chuàng)新發(fā)明人傾向于和突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作。僅從發(fā)明人的合作關(guān)系來看（合作網(wǎng)絡(luò)中的連邊），突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間相互合作的占比明顯高于不同創(chuàng)新類型的發(fā)明人合作。從發(fā)明人合作對象的選擇情況來看，與兩種創(chuàng)新類型發(fā)明人均合作過的突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比較少，更多發(fā)明人的合作對象只有同類型發(fā)明人。通過構(gòu)建零模型計算得到Z值，結(jié)果表明，實際網(wǎng)絡(luò)在合作對象選擇這一特征上相比于零模型是顯著的，并且隨著時間推移差異性越來越強。

（3）持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量逐漸增多，但突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間合作趨勢更加明顯。雖然不同類型發(fā)明人在合作對象選擇上具有傾向性，導(dǎo)致兩個群體產(chǎn)出的科研成果具有創(chuàng)新類型上的差異，但不能否認(rèn)持續(xù)式創(chuàng)新成果的價值與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人在復(fù)合型團隊中的作用。隨著時間推移，持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人占比逐漸增多，但是基于零模型的檢驗結(jié)果表明突破式創(chuàng)新發(fā)明人在研究對象選擇上越來越專一。

本文的創(chuàng)新和貢獻(xiàn)體現(xiàn)為兩點：其一，本文為發(fā)明人創(chuàng)新類型的劃分提供了一種新的度量方法，且該方法不局限于研究高產(chǎn)、高影響力發(fā)明人；其二，本文通過數(shù)據(jù)描述與基于零模型的檢驗方法，分析和驗證了突破式創(chuàng)新發(fā)明人在研發(fā)合作時傾向于選擇突破式創(chuàng)新發(fā)明人。

此外，本文還存在一些不足：在探究發(fā)明人合作對象的選擇問題時，需要度量發(fā)明人的創(chuàng)新類型，這是由他們在當(dāng)前時間點之前的研究成果而確定的；在統(tǒng)計過程中出現(xiàn)了“零被引發(fā)明人”與“新秀發(fā)明人”，這兩類發(fā)明人的特征較少，對突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向可能有影響，后續(xù)將對這兩類發(fā)明人的科研特征做進(jìn)一步研究。