基于專利共被引方法的技術聚類分析

王賢文　劉趁　毛文莉

摘要：在激烈的市場競爭中，專利作為企業(yè)技術能力的重要表征，同時也為人們提供了對企業(yè)技術研究唯一的信息源。蘋果公司在電子和通訊行業(yè)占據著重要地位，其專利技術代表著行業(yè)的研究前沿。基于德溫特專利數據庫，本研究以蘋果公司發(fā)表專利為研究對象，進行專利共被引網絡分析，識別蘋果公司的主要技術聚類和關鍵性技術。

關鍵詞：專利共被引；德溫特；蘋果公司；技術聚類；專利計量；技術挖掘

中圖分類號：G353.1 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn1003-8256.2014.05.006

1 引言

專利作為技術能力的表征，其中包含企業(yè)的關鍵性技術。由于市場競爭的激烈，企業(yè)必須以專利的形式維護自身的利益，但是這些又是以公開企業(yè)的關鍵技術為代價的。據世界知識產權組織的報告，專利信息包含了全球R&D產出的90%以上，剩下的體現(xiàn)在5%-10%的科學文獻上[1]。因此，專利和文獻就成為了技術研究的重要數據來源。

國外關于專利的研究主要集中在：（1）通過專利共被引關系研究技術的進化結構[2]。（2）專利評價指標體系的構建[3]。主要是分析用于商業(yè)目的的專利指標。（3）專利技術轉化研究。主要包括高校間的技術轉化模式和國際技術轉移及原因[4-5].（4）專利技術預見研究。主要通過提出一些新的方法如應用文獻計量方法[6]、預測算法[7]、隨機專利引文分析法[8]等。專利的研究也不斷受到國內科研工作者的重視，在CNKI上，我們以關鍵詞“專利”檢索到13872條結果。以“專利引用”為關鍵詞檢索，得到41條結果，這些研究主要集中在：（1）專利引用過程中的知識的產生、傳播與流動[9-11]。（2）專利資源的引用與企業(yè)間的關系[12-13]。（3）技術力量指標的構建[14]。（4）專利引用在知識管理研究中的應用[15]。但是以“專利共被引”為關鍵詞檢索，檢索結果為4條。研究主要集中在：專利權人共被引[1， 16-17]、某一領域內相關技術共被引[18]。在專利計量的方法方面，主要還是以專利統(tǒng)計分析為主，關于專利引用網絡、專利共被引分析、專利文本挖掘的研究并不多見。

本文選擇在電子和通訊行業(yè)處于前沿地位的蘋果公司為研究對象，利用德溫特專利數據庫中專利數據，構建被引專利間的共被引矩陣。利用社會網絡分析的方法，構建專利共被引網絡。通過相應的德溫特手工代碼分析，對蘋果公司的主要技術構成、關鍵性技術進行研究。

2 數據來源與分析方法

2.1 數據來源

2.1.1 數據檢索

本研究的數據來源于德溫特創(chuàng)新專利引文索引數據庫（Derwent Innovations IndexSM）。它收錄了從1963年以來42個專利機構授權的1460多萬項基本發(fā)明和3000多萬條專利，每周更新，是全球最大的專利文獻數據庫。該數據庫為研究人員提供世界范圍內電子、電氣及通訊等多個技術領域內綜合全面的發(fā)明信息，是檢索全球專利的最權威的數據庫。德溫特數據庫不僅提供以專利權人、專利發(fā)明人、主題詞為檢索的入口，還提供快速查找相關手工代碼（MC）和分類代碼（DC）的檢索框。德溫特數據庫對專利申請量較多的專利權人都分配一個唯一的代碼，如appy為蘋果公司專利權人代碼。

本研究以“ae=apple inc or ae=apple computer inc or ae=appy”為檢索詞，檢索從1963年至2014年蘋果公司的專利，共檢索到10519篇專利。其中Apple Inc.為蘋果公司現(xiàn)有名稱，Apple Computer Inc.為2007年更名前的公司名稱。

2.1.2 數據處理

我們用perl語言將專利中的引用文獻刪除，然后利用CiteSpace軟件的數據轉換功能[19]，將專利數據轉換為web of science的數據格式，因為很多處理數據的軟件都是基于web of science數據格式的。Citespace軟件可以將PubMed， arXiv， ADS等格式轉換為Web of Science的數據格式[20]，我們用Bibexcel[21]和Ucinet[22]軟件處理轉換后的數據，選取206條被引頻次大于50的專利分析。專利被引頻次分布如表1所示。

2.2.3 共被引網絡和Girvan-Newman算法的子網絡

將表3的專利共被引的Jaccard系數矩陣導入netdraw軟件，通過調整閾值得到結構清晰的最大連通網絡。用Girvan-Newman算法得到專利共被引的子網絡，該算法能夠將聯(lián)系緊密的節(jié)點聚集到一個子網絡中，而子網絡間的聯(lián)系比較松散[24]。

2.2.4 中介中心度的應用

我們采用中介中心度（betweenness centrality）的網絡計量指標尋找網絡中的關鍵技術。中介中心度是指網絡中的行動者作為中介者的能力[25]。Burt的結構洞理論認為，中介中心度測量的是行動者對資源的控制程度[25-26]。中介中心性高的節(jié)點連接不同的子網絡，在子網絡之間起橋梁性作用。中介中心度高的節(jié)點代表的技術往往具有集成、帶動和輻射作用，能夠培育新的增長點[27]。因此，我們用中介中心度尋找蘋果公司的關鍵技術。

3 結果分析

將Jaccard系數矩陣導入netdraw生成專利共被引網絡，因為只要兩個專利之間存在共被引關系，共被引強度就大于0，兩節(jié)點之間就會存在連線，這些導致網絡的結構不夠清晰。因此，我們調節(jié)閾值，閾值越大，進入網絡的節(jié)點間的關系強度越大，網絡中節(jié)點和連線數越少，網絡結構越清晰。但是閾值過大，會導致有效信息的缺省，因此在保證最大連通網絡的基礎上，我們將從大到小調節(jié)閾值。為了使大部分節(jié)點進入網絡，我們調節(jié)閾值為14%，即如果兩個專利共被引的Jaccard系數大于14%，我們就認為這兩個專利間存在較強的共被引關系，兩結點間就存在連線。否則，就不存在連線。在Netdraw中我們用網絡連線的粗細表示共被引強度的強弱，節(jié)點大小表示中介中心度大小。最后用Girvan-Newman算法對大型網絡聚類得到專利共被引網絡如圖1所示。

這個網絡可以明顯的分為幾個主要的技術聚類。因為德溫特手工代碼表示的技術領域更為詳細，因此，我們隨機抽取每個聚類中的10個專利，對其德溫特手工代碼分析，得出每個聚類主要代表的技術為：

（1）音頻、視頻傳輸與同步技術

（2）觸屏技術

（3）用戶界面管理和視覺效果技術

（4）處理器與存儲器相關技術

（5）通信技術

在圖1中，我們設置了較大的閾值，只有專利間共被引強度很大時才能產生連線，這時網絡中連接的只有第一類（音頻視頻傳輸與同步技術）和第二類（觸屏技術）兩個大類。我們可以發(fā)現(xiàn)第三類（用戶管理界面與視覺效果）和第四類（處理、存儲器）沒有和其他類發(fā)生聯(lián)系。由大到小調節(jié)閾值，更多節(jié)點和連線進入網絡，當閾值為10%時，第三類（用戶管理和視覺效果技術）通過屏幕技術節(jié)點與觸屏技術產生了聯(lián)系（如圖2所示）。進一步調小閾值，當閾值為9%時，第四類（存儲器和處理器技術）通過同步技術與處理、存儲技術節(jié)點與第一類（音頻、視頻傳輸與同步技術）間出現(xiàn)連線（如圖3）。繼續(xù)減小閾值，直到閾值為0，第五類（通信技術）未與網絡中其他類發(fā)生聯(lián)系。

產生以上現(xiàn)象的原因，可以從以下幾個方面解釋：

（1）第一類（音頻視頻傳輸與同步技術）和第二類（觸屏技術）屬于蘋果公司的基本技術構成，蘋果公司的產品，如：ipod（音樂播放器）和iTunes（數字媒體播放應用程序））基本都是以這兩項技術為基礎的，因此，這兩類在整個網絡中結構比較穩(wěn)定。

（2）隨著基礎技術的發(fā)展，人們對用戶界面的友好性和視覺效果要求不斷增加，因此，蘋果公司在觸屏技術的基礎上不斷完善第三類（用戶界面和視覺效果技術）。

（3）在同步技術和音頻、視頻傳輸發(fā)展的同時，對處理器和存儲器的要求也在提高，為了實現(xiàn)第一類（同步技術和音頻、視頻傳輸）的發(fā)展，必須以更強大的處理器和存儲器（第四類）為支撐。因此，第三類和第四類專利作為主要技術的擴展和支撐連接強度不大。

（4）第五類（通信技術）作為蘋果公司的主要技術構成，并未與其他技術類產生聯(lián)系。

4 結論

本文以在科技領域處于創(chuàng)新先驅地位的蘋果公司為研究對象，通過專利共被引分析，分析共被引專利類所屬的技術領域，從而探測蘋果公司的主要技術構成以及關鍵性技術，主要得到以下結論：專利共被引網絡可以表示公司的基礎技術構成。從蘋果公司專利共被引的網絡中可以發(fā)現(xiàn)，蘋果公司主要由：音頻、視頻傳輸與同步技術、觸屏技術、用戶界面和視覺效果技術、處理器和存儲器、通信技術這五項基礎技術組成。通過專利共被引網絡中節(jié)點的中介中心性可以反映公司的關鍵技術。根據Burt的結構洞理論，我們探測到蘋果公司的關鍵性技術，即中介中心度大的節(jié)點所屬的技術領域為：音頻、視頻播放與傳輸技術，其次為觸屏技術和同步技術。未來，我們將在本研究的基礎上，開發(fā)出專門化的專利計量研究工具，從而可以方便地實現(xiàn)對一個企業(yè)或者領域的專利計量研究。

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（責任編輯：張 萌）

Abstract： As the symbol of technological abilities of company， patents offer the unique information resource for studying the corporate technologies in the fierce market competition. Apple inc plays an important role in electronic and communications industries， patens of Apple company are the research front of the electronic industry. We detect the major technology and significant clusters from the co-citation networks using the Derwent database.

Keywords：Patents co-citation；Derwent；Apple inc；Technology clustering；Patentometrics；Technology mining

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