網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下生物技術(shù)知識(shí)的時(shí)空演變分析

韓志

【摘 要】生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)展現(xiàn)了許多以科技為支撐的產(chǎn)業(yè)特征，同時(shí)又具有圍繞知識(shí)源地區(qū)集聚的特點(diǎn)。本文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下生物技術(shù)知識(shí)的時(shí)空演變和成長(zhǎng)過(guò)程的分析研究，以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法和GIS為研究手段，試圖揭示我國(guó)城際生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的演變特征。

【關(guān)鍵詞】生物技術(shù)；時(shí)空演變；創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)

隨著知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)在知識(shí)交流、創(chuàng)新等方面的作用越來(lái)越受到西方國(guó)家政府和學(xué)術(shù)界的關(guān)注。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型能較好地分析和模擬知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展演變，近年來(lái)，基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法對(duì)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究已成為國(guó)際經(jīng)濟(jì)地理學(xué)、創(chuàng)新經(jīng)濟(jì)學(xué)關(guān)注的熱點(diǎn)。目前，使用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法分析我國(guó)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究還較少。由于語(yǔ)言文化上的障礙，國(guó)外學(xué)者對(duì)我國(guó)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的研究通常重視國(guó)際上的合作，鮮有涉及到國(guó)內(nèi)層面的合作。盡管國(guó)內(nèi)也有學(xué)者嘗試從社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的角度進(jìn)行研究，但缺乏基于長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)對(duì)我國(guó)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演變規(guī)律的系統(tǒng)分析。生物技術(shù)的發(fā)展對(duì)大型儀器設(shè)備、高端實(shí)驗(yàn)室、高級(jí)科研人員等的需求較高，較多的成果需要兩個(gè)以上單位協(xié)作完成，因此科研合作程度高。

1生物技術(shù)創(chuàng)新特點(diǎn)分析

在知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，技術(shù)創(chuàng)新呈現(xiàn)出投入高、知識(shí)交叉性強(qiáng)、知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、市場(chǎng)要求反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，這些特征在生物這一類和科學(xué)聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)表現(xiàn)尤為明顯。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)高度依賴于高校的科學(xué)知識(shí)、市場(chǎng)上的風(fēng)險(xiǎn)投資、國(guó)際醫(yī)藥企業(yè)的生產(chǎn)能力和大量小而靈活的初創(chuàng)企業(yè)，網(wǎng)絡(luò)對(duì)其至關(guān)重要。生物行業(yè)具有較強(qiáng)的雙重市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，即該領(lǐng)域由少數(shù)非常大的醫(yī)藥企業(yè)和數(shù)量龐大的規(guī)模小、專業(yè)化的小生物企業(yè)構(gòu)成。這些生物企業(yè)處于基礎(chǔ)科學(xué)到商業(yè)運(yùn)用這一產(chǎn)業(yè)鏈的中間位置，在上游與高校合作獲取生物產(chǎn)品研發(fā)所需的科學(xué)知識(shí)，在下游與制造企業(yè)合作，獲取產(chǎn)品商業(yè)化所需的資金、生產(chǎn)能力和市場(chǎng)資源，在中游則與其他生物企業(yè)合作，共享技術(shù)，并分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。生物技術(shù)的知識(shí)溢出受距離的影響，但隨著時(shí)間的推移，距離對(duì)溢出的影響在逐漸減弱，因?yàn)榇蟛糠稚锛夹g(shù)知識(shí)為非默會(huì)知識(shí)，溢出受距離影響較弱，且生物技術(shù)大部分產(chǎn)生于通信發(fā)達(dá)時(shí)期，遠(yuǎn)距離交流方便、成本低。

2生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)

生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)具備了小世界網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)基本特征：較小的平均路徑和較大的集聚系數(shù)，因而呈現(xiàn)出小世界性。網(wǎng)絡(luò)的度分布滿足冪律分布，表現(xiàn)出一定的“無(wú)標(biāo)度”性，大多數(shù)城市的度數(shù)很小，少數(shù)城市具有高連接度，處于網(wǎng)絡(luò)的中心地位，這部分城市對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的形成發(fā)展起到重要作用。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)度度相關(guān)性、集聚系數(shù)一度相關(guān)性以及網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的分析可知，知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的頂層結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成，雖然也形成了一定的區(qū)域次級(jí)中心，但新形成的節(jié)點(diǎn)都傾向于同最高級(jí)節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，忽略了區(qū)域樞紐節(jié)點(diǎn)，致使網(wǎng)絡(luò)的次級(jí)層次結(jié)構(gòu)得不到很好的發(fā)展。構(gòu)建層次分明的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)知識(shí)在全國(guó)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的快速流通，充分發(fā)揮區(qū)域次級(jí)中心的作用是關(guān)鍵。優(yōu)先連接機(jī)制無(wú)疑是知識(shí)網(wǎng)絡(luò)演化的驅(qū)動(dòng)力之一，節(jié)點(diǎn)傾向于同網(wǎng)絡(luò)中高連接度的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合作，該機(jī)制可解釋冪律分布、度度相關(guān)性等。對(duì)集聚系數(shù)一度相關(guān)性的動(dòng)態(tài)分析和特質(zhì)性城市的分析則發(fā)現(xiàn)：促使節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的因素呈現(xiàn)多元化，地理、社會(huì)、組織上的鄰近以及政府政策都是促使節(jié)點(diǎn)聯(lián)系進(jìn)而驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)演化的動(dòng)力。

3生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)分析

自2000年以來(lái)，參與生物技術(shù)知識(shí)合作的城市越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)變得稠密化，生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)呈現(xiàn)出4個(gè)顯著特征。相比于其規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)平均路徑較小，平均兩個(gè)城市聯(lián)系僅需2.2～2.6個(gè)路徑長(zhǎng)度；另一方面，網(wǎng)絡(luò)的集聚系數(shù)明顯大于隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)具備了小世界網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)基本特征，即較小的平均路徑和較大的集聚系數(shù)。數(shù)據(jù)顯示，2014年網(wǎng)絡(luò)的線數(shù)比2005年增加了將近32倍，平均度數(shù)是2005年的9.5倍多，反映出城市間的合作次數(shù)在不斷增多。2014年網(wǎng)絡(luò)的平均路徑比2005年縮短了5.79%，集聚系數(shù)增加了6.66%，不僅反映了各城市可以用較短距離聯(lián)系那些曾經(jīng)遙遠(yuǎn)的城市，知識(shí)聯(lián)系得到加強(qiáng)，而且揭示出知識(shí)網(wǎng)絡(luò)呈稠密化趨勢(shì)。由于2014年以前網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，為了保證良好的擬合度，僅對(duì)2010—2014年網(wǎng)絡(luò)的度分布進(jìn)行冪律擬合。說(shuō)明知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中大多數(shù)城市的度數(shù)很小，處于網(wǎng)絡(luò)的邊緣地位，少數(shù)城市的度數(shù)很大，處于網(wǎng)絡(luò)的中心地位，該現(xiàn)象可用優(yōu)先連接機(jī)制解釋，節(jié)點(diǎn)在選擇合作對(duì)象時(shí)，優(yōu)先選擇高連接度的節(jié)點(diǎn)，從而導(dǎo)致此類節(jié)點(diǎn)的度越來(lái)越高，形成冪律分布。動(dòng)態(tài)來(lái)看，冪指數(shù)呈下降的趨勢(shì)，即度數(shù)k每變化一個(gè)單位，對(duì)P（k）值所引起的變化越來(lái)越小，說(shuō)明雖然度數(shù)依然集中于少數(shù)節(jié)點(diǎn)中，但這種不均勻性在減弱。如果以節(jié)點(diǎn)度數(shù)為橫坐標(biāo)，鄰節(jié)點(diǎn)的平均度數(shù)為縱坐標(biāo)，同樣只做出2006～2014年的度度相關(guān)性圖。可知網(wǎng)絡(luò)的度度相關(guān)性為負(fù)，即各節(jié)點(diǎn)的度與其鄰節(jié)點(diǎn)的平均度之間負(fù)相關(guān)，對(duì)生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)的研究也發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象，度值越高的節(jié)點(diǎn)，其鄰節(jié)點(diǎn)的平均度越低。在優(yōu)先連接作用下，這些節(jié)點(diǎn)傾向于連接核心節(jié)點(diǎn)，故其鄰節(jié)點(diǎn)的平均度高。因此，核心城市的形成，不僅因其度值較大，更因它們高等級(jí)的城市功能具有很強(qiáng)的吸引力?？芍葦?shù)和集聚系數(shù)之間負(fù)相關(guān)，即低度節(jié)點(diǎn)比高度節(jié)點(diǎn)更容易集聚成團(tuán)。例如，在2014年集聚系數(shù)為l的節(jié)點(diǎn)共有32個(gè)，占總數(shù)的22%，而這些節(jié)點(diǎn)的度在2—6之間，均為低度節(jié)點(diǎn)。這些城市的度數(shù)較小，其鄰節(jié)點(diǎn)連接成網(wǎng)更容易；這些節(jié)點(diǎn)基本上都直接與知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的樞紐節(jié)點(diǎn)連接，其中有34%連接了北京，25%連接了上海，25%連接了廣州，而這些樞紐之間是相互連接的。高度節(jié)點(diǎn)均具有較小的集聚系數(shù)，這源于它們所連接的城市中相當(dāng)一部分為低度節(jié)點(diǎn)，而這些節(jié)點(diǎn)之間相互關(guān)聯(lián)較少。由此分析可知集聚系數(shù)較大的節(jié)點(diǎn)，度數(shù)普遍偏低，且均具有與頂層節(jié)點(diǎn)直接聯(lián)系的特點(diǎn)，這在一定程度上導(dǎo)致了知識(shí)網(wǎng)絡(luò)除頂層結(jié)構(gòu)外的其他層級(jí)結(jié)構(gòu)不明顯。

4結(jié)束語(yǔ)

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)我國(guó)生物技術(shù)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)具有較小的平均路徑和較大的集聚系數(shù)，度分布滿足冪律分布，呈現(xiàn)小世界性和無(wú)標(biāo)度性；除頂層以外的其他層次結(jié)構(gòu)不明顯；優(yōu)先連接、組織鄰近、地理鄰近、社會(huì)鄰近等共同促進(jìn)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)演化，演化動(dòng)力多元化。

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