傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域論文、專利的科學(xué)技術(shù)互動(dòng)研究

袁 潤(rùn) 錢 過(guò)

(江蘇大學(xué)科技信息研究所 鎮(zhèn)江 212013)

·情報(bào)分析·

傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域論文、專利的科學(xué)技術(shù)互動(dòng)研究

袁 潤(rùn) 錢 過(guò)

(江蘇大學(xué)科技信息研究所 鎮(zhèn)江 212013)

通過(guò)Thomson Innovation專利地圖、CiteSpaceⅡ知識(shí)圖譜對(duì)傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利研究熱點(diǎn)和科學(xué)文獻(xiàn)研究重點(diǎn)進(jìn)行比較分析，探討專利引用論文的科學(xué)規(guī)律，表明論文與專利存在互動(dòng)。

傳感網(wǎng) 專利地圖 知識(shí)圖譜

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，簡(jiǎn)稱IOT)的概念最早由麻省理工學(xué)院Auto-ID中心的Ashton教授于1999年在研究RFID時(shí)提出。所謂物聯(lián)網(wǎng)，即物物相連的網(wǎng)絡(luò)。國(guó)際電信聯(lián)盟對(duì)物聯(lián)網(wǎng)定義為：“物聯(lián)網(wǎng)是一種人和物之間、物和物之間的新通訊形式，實(shí)現(xiàn)了從短距離的移動(dòng)收發(fā)器擴(kuò)展到長(zhǎng)距離的器件和日常用品的通信”[1]。物聯(lián)網(wǎng)涉及的新技術(shù)很多，其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有射頻識(shí)別技術(shù)、傳感網(wǎng)技術(shù)、M2M技術(shù)和兩化融合技術(shù)。國(guó)家“十二五”規(guī)劃中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分已經(jīng)被列為國(guó)家重點(diǎn)培育的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，這標(biāo)志著物聯(lián)網(wǎng)已正式進(jìn)入中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略層面[2]。

據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織統(tǒng)計(jì)，每年科研成果的95%以上以專利文獻(xiàn)的形式公布于世。專利數(shù)量和發(fā)展變化趨勢(shì)可以反映一個(gè)國(guó)家(地區(qū))科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)。專利情報(bào)分析是對(duì)專利說(shuō)明書、專利公報(bào)中大量零碎的專利信息進(jìn)行加工、分析、組合，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和技巧使這些信息轉(zhuǎn)化為具有總攬全局及預(yù)測(cè)功能的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)，從而為企業(yè)的技術(shù)革新、產(chǎn)品研發(fā)與服務(wù)開(kāi)發(fā)中的決策提供參考[3-5]。

學(xué)者劉毅[6]等從專利分析角度介紹我國(guó)RFID技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，以專利地圖作為分析工具，在獲得該技術(shù)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，重點(diǎn)討論該項(xiàng)技術(shù)的專利分布情況；馬虎兆[7]用定量和定性的方法從生命周期、專利權(quán)人、技術(shù)領(lǐng)域、區(qū)域布局等角度對(duì)RFID技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠M(jìn)行計(jì)量分析；趙莉曉[8]應(yīng)用技術(shù)生命周期理論和Logistic模型，針對(duì)RFID技術(shù)開(kāi)展預(yù)測(cè)研究，結(jié)果表明全球RFID技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的萌芽期，目前處于成長(zhǎng)期；潘穎[9]等對(duì)中美兩國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)歷程、發(fā)展現(xiàn)狀以及變化趨勢(shì)進(jìn)行了分析、預(yù)測(cè)和對(duì)比研究；李彬[10]等對(duì)國(guó)內(nèi)RFID技術(shù)的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),分析和研究了RFID技術(shù)的集中度、技術(shù)發(fā)展方向、潛在技術(shù)發(fā)展點(diǎn)；李航[11]分析了射頻識(shí)別、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信和云計(jì)算等技術(shù)應(yīng)用前景；張運(yùn)鴻[12]等對(duì)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域MEMS技術(shù)的專利態(tài)勢(shì)進(jìn)行了分析。綜合上述文獻(xiàn)表明：現(xiàn)有研究集中在RFID技術(shù)領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)總體態(tài)勢(shì)的專利情報(bào)分析上，作為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一的傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利情報(bào)分析未見(jiàn)報(bào)道，并且從專利與科學(xué)文獻(xiàn)互動(dòng)的角度分析也未見(jiàn)報(bào)道。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源和研究方法

本文從專利與論文科學(xué)互動(dòng)的角度對(duì)傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利情報(bào)分析，了解傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利與科學(xué)文獻(xiàn)發(fā)展情況，挖掘傳感網(wǎng)的核心技術(shù)領(lǐng)域，為中國(guó)傳感網(wǎng)的研究和發(fā)展提供有價(jià)值的情報(bào)，特別是為傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利預(yù)警提供決策支持。

以Thomson Innovation(以下簡(jiǎn)稱TI)為檢索和分析工具，TI包含德溫特專利數(shù)據(jù)庫(kù)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、歐洲局等國(guó)家和地區(qū)的專利數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)EI敘詞表以及相關(guān)參考資料,最終確定“sensor”、“sensor network”、“sensor node”、“data transmission”、“wireless sensor network”、“sensor networks”等為檢索關(guān)鍵詞，檢索時(shí)間為2002年1月1日至2012年12月31日。經(jīng)同族專利合并，數(shù)據(jù)去重處理后，獲得4 550件專利。由于專利申請(qǐng)到專利公開(kāi)有18個(gè)月的滯后期，以及從公開(kāi)到收入數(shù)據(jù)庫(kù)也有一定的延遲，因此，2011年和2012年的數(shù)據(jù)可能不全，僅供參考。

3 論文與專利研究熱點(diǎn)分析

3.1 專利研究熱點(diǎn)分析

圖1是利用TI的ThemeScape文本挖掘技術(shù)繪制出的傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域主題分布圖，通過(guò)技術(shù)主題分布圖可以快速了解技術(shù)總體分布以及技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)，圖中每一個(gè)點(diǎn)代表1篇專利，點(diǎn)與點(diǎn)的距離表示專利主題的近似程度。從圖中可以看出，傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)重點(diǎn)集中在無(wú)線射頻識(shí)別、傳感器、數(shù)據(jù)傳輸、無(wú)線傳感網(wǎng)、同步傳輸、目標(biāo)位置跟蹤、站點(diǎn)監(jiān)控、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、用戶訪問(wèn)、距離測(cè)定、環(huán)境溫度監(jiān)控、傳感器節(jié)點(diǎn)的連接等。上述研究重點(diǎn)是傳感網(wǎng)的核心技術(shù)領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量較大，同時(shí)根據(jù)這些研究重點(diǎn)，本領(lǐng)域的專業(yè)人員可以挖掘出技術(shù)空白點(diǎn)，在空白區(qū)域有所創(chuàng)新。

圖1 傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域主題分布圖

3.2 中文論文研究熱點(diǎn)分析

以CNKI為檢索平臺(tái)，檢索到1 042篇傳感網(wǎng)相關(guān)學(xué)術(shù)論文，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，利用CiteSpaceII可視化軟件繪制知識(shí)圖譜，選取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型“keywords”，同時(shí)選擇關(guān)鍵路徑算法，繪制中文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜。如圖2所示，圖譜中共有201個(gè)節(jié)點(diǎn)，449個(gè)連接，除中心區(qū)域的核心聚類以外，周圍還分布著很多規(guī)模較小(關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)較少)、彼此聯(lián)系較少(聚類間的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)連接較少)的邊緣聚類，共詞網(wǎng)絡(luò)的密度僅為0.022 3，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)的凝聚程度較低，這反映出目前傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的研究正在向交叉性多學(xué)科研究方向發(fā)展，研究的面較廣。

與專利文獻(xiàn)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)上具有差異性，傳感網(wǎng)學(xué)術(shù)研究側(cè)重基礎(chǔ)方面，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定、介質(zhì)接入控制協(xié)議、幾何路由協(xié)議、mac層協(xié)議、配置模型、編碼模型、路由算法、聚類算法等等；同時(shí)對(duì)傳感網(wǎng)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用研究也較多，比如無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、無(wú)線射頻技術(shù)的使用、無(wú)線傳感網(wǎng)的應(yīng)用、電子標(biāo)簽、數(shù)據(jù)融合技術(shù)的使用等等；但專利和學(xué)術(shù)論文的研究點(diǎn)還是有交叉的，比如無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、傳感器、RFID技術(shù)等等，這說(shuō)明專利和學(xué)術(shù)論文的研究存在一定的互動(dòng)規(guī)律，專利研究的熱點(diǎn)在一定程度上是基于學(xué)術(shù)論文的研究的，學(xué)術(shù)論文的研究是為專利應(yīng)用服務(wù)的，在學(xué)術(shù)研究和專利研發(fā)活動(dòng)中應(yīng)注重兩者的結(jié)合。

圖2 中文論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖

3.3 外文論文研究熱點(diǎn)分析

檢索傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的外文學(xué)術(shù)論文，以ISI Web of Science為檢索平臺(tái)，檢索到18 095篇傳感網(wǎng)相關(guān)學(xué)術(shù)論文，利用CiteSpaceII可視化軟件繪制知識(shí)圖譜，選取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類型“keywords”，同時(shí)選擇關(guān)鍵路徑算法，繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)圖譜。如圖3所示，圖譜中共有102個(gè)節(jié)點(diǎn)，162個(gè)連接，除中心區(qū)域的核心聚類以外，周圍還分布著很多規(guī)模較小(關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)較少)、彼此聯(lián)系較少(聚類間的關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)連接較少)的邊緣聚類，共詞網(wǎng)絡(luò)的密度僅為0.031 5，說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)的凝聚程度較低。

和中文的關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖相比，外文文獻(xiàn)的研究和專利文獻(xiàn)的研究熱點(diǎn)相似，重在實(shí)際應(yīng)用，比如關(guān)鍵詞“l(fā)ocalization”、“channel”、“sensor network”、“wireless networks”、“energy”、“detection”、“connectivity”、“clustering”等是外文文獻(xiàn)的研究熱點(diǎn)，專利主題分布圖中也出現(xiàn)了上述一些關(guān)鍵詞，外文科學(xué)文獻(xiàn)與專利活動(dòng)存在一定的互動(dòng)性。

圖3 外文論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖

4 專利引用論文分析

專利引文包括科學(xué)文獻(xiàn)和專利文獻(xiàn)，科學(xué)文獻(xiàn)常用于判斷科學(xué)知識(shí)對(duì)技術(shù)發(fā)展的影響，即尋找專利技術(shù)誕生的科學(xué)基礎(chǔ)[14-15]，專利文獻(xiàn)則常用于跟蹤技術(shù)擴(kuò)散的路線，即尋找專利技術(shù)發(fā)展的技術(shù)軌跡。通過(guò)TI檢索傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠每茖W(xué)文獻(xiàn)的情況有助于挖掘傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠Q生的科學(xué)基礎(chǔ)，表1為引用論文數(shù)排名前20的專利，排名第一的專利引用科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)達(dá)到102篇，且前20位專利除了一個(gè)專利以外其余均來(lái)自美國(guó)申請(qǐng)，說(shuō)明美國(guó)注重科學(xué)知識(shí)與技術(shù)發(fā)展的互動(dòng)，專利申請(qǐng)文件引用大量的科學(xué)文獻(xiàn)。

值得關(guān)注的是，前20位的專利權(quán)利要求數(shù)均較高，被引頻次和同族專利數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)較低。從專利申請(qǐng)的角度來(lái)分析，作為專利最重要的部分，權(quán)利要求書所反映的是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，一篇專利大量引用科學(xué)文獻(xiàn)，說(shuō)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)較大，那么相應(yīng)的權(quán)利要求保護(hù)的范圍也較大，權(quán)利要求數(shù)也較多；但這些專利被引頻次和同族專利數(shù)均較低，說(shuō)明這些專利還沒(méi)有引起同一領(lǐng)域更多專利的關(guān)注，且專利權(quán)人沒(méi)有尋求更多國(guó)家的保護(hù)，專利的價(jià)值還不夠高，說(shuō)明傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)文獻(xiàn)對(duì)專利技術(shù)的發(fā)展有一定的影響，但影響不大。

再?gòu)膶＠灰l次的角度分析，表2為被引頻次前10的專利，同樣他們的權(quán)利要求數(shù)較高，而引用的科學(xué)文獻(xiàn)卻不高。如果一個(gè)專利被另外一個(gè)專利所引用次數(shù)越多，說(shuō)明這個(gè)專利本身存在一定的技術(shù)缺陷，可以改進(jìn)的空間很大；而一個(gè)專利如果引用的科學(xué)文獻(xiàn)較多，說(shuō)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷做了很大改進(jìn)。因此專利文獻(xiàn)和科學(xué)文獻(xiàn)之間要存在一定的互動(dòng)，在專利研發(fā)活動(dòng)過(guò)程中應(yīng)注重科學(xué)文獻(xiàn)的閱讀，這樣有利用科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。

表1 引用論文數(shù)前20的專利

表2 專利被引頻次前10的專利

5 結(jié)論

本文從專利與論文研究熱點(diǎn)分析和專利引用論文分析兩個(gè)角度對(duì)傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利、論文科學(xué)互動(dòng)性研究，得出以下結(jié)論：①中文文獻(xiàn)與專利文獻(xiàn)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)上具有差異性，傳感網(wǎng)學(xué)術(shù)方面?zhèn)戎鼗A(chǔ)研究，在技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用上與專利文獻(xiàn)存在交叉，外文文獻(xiàn)與專利文獻(xiàn)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)較相似，另外外文文獻(xiàn)也注重基礎(chǔ)性的研究；②引用科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)較多的專利，權(quán)利要求數(shù)較多，被引頻次較多的專利，權(quán)利要求數(shù)也較多，但同族專利數(shù)不高，傳感網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的專利和論文的互動(dòng)性不夠，科學(xué)文獻(xiàn)對(duì)專利的影響不大。

專利與科學(xué)文獻(xiàn)應(yīng)相輔相成，相互促進(jìn)，科學(xué)文獻(xiàn)為專利研發(fā)提供基礎(chǔ)技術(shù)支持，在專利研發(fā)中要注重科學(xué)文獻(xiàn)的研讀，結(jié)合科學(xué)文獻(xiàn)研發(fā)的專利才更有價(jià)值。對(duì)基于論文、專利的科學(xué)技術(shù)互動(dòng)發(fā)展趨勢(shì)的研究還可做進(jìn)一步探討，如將專利技術(shù)熱點(diǎn)和論文熱點(diǎn)在一張圖中可視化、專利和論文之間的互引關(guān)系可視化等。

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(責(zé)任編校 駱雪松)

Technology-relatedInteractionbetweenthePatentsandtheAcademicPapersintheFieldofSensorNetworkTechnology

Yuan Run, Qian Guo

Institute of Science and Technology of Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China

Based on a comparative analysis of the foci of patent researches and those of the literature in the field of sensor network technology by means of the Thomson Innovation patent map and CiteSpaceⅡ, the present article explores the law of citation of the papers on patents and shows the interaction between the papers and the patents.

sensor network; patent map; CiteSpaceⅡ

G353 G306

袁 潤(rùn)，男，1965年生，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，江蘇大學(xué)圖書館黨總支書記、副館長(zhǎng)，研究方向?yàn)閿?shù)字圖書館、專利情報(bào)分析，發(fā)表論文40余篇；錢 過(guò)，男，1988年生，2011級(jí)情報(bào)學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)閷＠閳?bào)分析，發(fā)表論文7篇。