基于專利生產(chǎn)力與影響力的全球生物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀研究

許露 劉志偉 江洪

〔摘要〕[目的/意義]生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為許多國家科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。研究生物技術(shù)專利，對(duì)于了解生物領(lǐng)域技術(shù)演變歷程、預(yù)測(cè)技術(shù)未來走向，促進(jìn)生物技術(shù)變革創(chuàng)新，推動(dòng)國家創(chuàng)新發(fā)展，有著十分重要的價(jià)值和意義。[方法/過程]本研究利用專利計(jì)量方法，對(duì)2005-2014年間產(chǎn)出的生物技術(shù)專利，面向研究者、機(jī)構(gòu)、國家等方面，通過利用DII專利數(shù)據(jù)庫、Excel、Fusion Tables等作為數(shù)據(jù)源與研究工具，從生產(chǎn)力、影響力這兩大維度進(jìn)行分析，窺探當(dāng)前生物技術(shù)專利發(fā)展現(xiàn)況，包括當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域之研發(fā)能力、研發(fā)動(dòng)態(tài)、研發(fā)趨勢(shì)等。[結(jié)果/結(jié)論]基于分析結(jié)果，總結(jié)當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r，指出其發(fā)展過程中存在一些問題及規(guī)律。

〔關(guān)鍵詞〕專利計(jì)量；生物技術(shù)；專利生產(chǎn)力；專利影響力

生物技術(shù)是利用生物程序、生物細(xì)胞或其代謝物質(zhì)來制造產(chǎn)品，改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)程序及提升人類生活素質(zhì)的科學(xué)技術(shù)[1]。近二十年來，以美、日、德、法、英等為首的先進(jìn)國家無不將生物技術(shù)列為國家級(jí)重點(diǎn)發(fā)展對(duì)象，并認(rèn)為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將成為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d產(chǎn)業(yè)[2]。也因此，生物技術(shù)成為許多國家，特別是發(fā)達(dá)國家研究發(fā)展的重點(diǎn)與科技創(chuàng)新的焦點(diǎn)[3]。

眾所周知，科技創(chuàng)新日益呈現(xiàn)出規(guī)模化、復(fù)雜化、高成本、高難度、跨學(xué)科、交叉化等特征，如何準(zhǔn)確地把握科技發(fā)展的趨勢(shì)，確定重點(diǎn)研究領(lǐng)域，預(yù)測(cè)未來研究方向，是所有科技研究者面臨的難題[4]。而專利作為科學(xué)研究產(chǎn)出中的重要表現(xiàn)形式，代表著科技研發(fā)過程中定義明確的產(chǎn)出成果，被廣泛地認(rèn)為是科技創(chuàng)新與進(jìn)步的一項(xiàng)有力指標(biāo)[5]。目前有關(guān)生物技術(shù)專利的研究大多集中在單獨(dú)區(qū)域，例如：?jiǎn)我坏貐^(qū)、單獨(dú)機(jī)構(gòu)、個(gè)別領(lǐng)域等，針對(duì)全球生物技術(shù)整體專利的生產(chǎn)力和影響力方面的研究尚有待豐富。本研究以專利計(jì)量方法為基礎(chǔ)，通過生物技術(shù)專利的計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析近十年以來全球生物技術(shù)專利方面的高生產(chǎn)力、高影響力的研究者、研究機(jī)構(gòu)、國家，以及研究主題等，據(jù)以窺探生物技術(shù)研究過去的發(fā)展歷程及近年來的發(fā)展重點(diǎn)，進(jìn)而了解其未來可能的發(fā)展走向。

本研究中所搜集的專利資料，以上述分類號(hào)內(nèi)涵蓋的專利數(shù)據(jù)為限，時(shí)間范圍選取為2005-2014年，共檢索出126 084條記錄，而這126 084條記錄共申請(qǐng)了675 067筆世界各國的專利。本研究即基于此數(shù)據(jù)展開分析。

2研究方法與工具

本研究主要利用專利計(jì)量分析法，從專利生產(chǎn)力特性以及影響力特性兩個(gè)方面，對(duì)近十年全球生物技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)據(jù)進(jìn)行量化的統(tǒng)計(jì)與分析。本研究主要借助Excel、Fusion Tables軟件作為分析工具，即運(yùn)用Excel軟件對(duì)專利數(shù)量、屬性分布（國籍、機(jī)構(gòu)、研發(fā)者、地域）、涉及領(lǐng)域、引用與被引關(guān)系等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；而Fusion Tables軟件則主要用于探析專利申請(qǐng)國家間引用與被引用關(guān)系，幫助挖掘具有高影響力的專利申請(qǐng)國家之間的技術(shù)影響狀況。該軟件是Google公司于2009年新開發(fā)的一個(gè)用于社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析的Web應(yīng)用程序，其操作界面簡(jiǎn)單，兼具多樣性、個(gè)性化的動(dòng)態(tài)圖表輸出功能，所有數(shù)據(jù)處理過程，均在云端進(jìn)行，對(duì)硬設(shè)備要求低，且數(shù)據(jù)處理量大[7]，非常適用于對(duì)本文龐大的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析；此外該軟件還支持在線合作與共享，非常有助于加深國際科學(xué)研究合作。

2基于生產(chǎn)力與影響力的專利分析框架

目前使用最為廣泛的為CHI Research公司所采用的專利指標(biāo)，其中包括3種基礎(chǔ)指標(biāo)、以及6種進(jìn)階指標(biāo)[8]。本研究主要參照CHI Research專利指標(biāo)，并結(jié)合各領(lǐng)域?qū)＜宜岢龅奶厣笜?biāo)，構(gòu)建了基于生產(chǎn)力與影響力兩大指標(biāo)的專利分析框架（如圖1所示）。

圖1基于生產(chǎn)力與影響力的專利分析框架

本研究中所指的生產(chǎn)力，為研究者、機(jī)構(gòu)或國家在生物技術(shù)專利研發(fā)過程中的實(shí)際貢獻(xiàn)值，旨在厘清在合作研發(fā)的情形下，各個(gè)研究者、機(jī)構(gòu)、國家的貢獻(xiàn)。另一方面，通過計(jì)算各國專利被引次數(shù)、機(jī)構(gòu)專利被引次數(shù)、研究者專利被引次數(shù)等，從而得出影響生物技術(shù)發(fā)展的主要國家、機(jī)構(gòu)以及研究者[9]。此外，通過對(duì)高影響力專利技術(shù)領(lǐng)域的分布情況，了解當(dāng)前生物技術(shù)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。專利生產(chǎn)力與影響力指標(biāo)的計(jì)算方法詳見表1。

3生物技術(shù)專利的生產(chǎn)力特性分析

3生物技術(shù)專利研究者生產(chǎn)力分析

研究者生產(chǎn)力是研究者研究能力的一種體現(xiàn)，不僅能夠反應(yīng)研究人員的工作效果，亦可窺探其研究能量。本研究根據(jù)2005-2014年間生物技術(shù)專利數(shù)據(jù)，通過剔除數(shù)據(jù)雜項(xiàng)，整理合并，共統(tǒng)計(jì)出該期間全球從事生物技術(shù)領(lǐng)域之專利研究者191 245名，對(duì)研究者參與專利的數(shù)量統(tǒng)計(jì)整理后，按上述規(guī)則計(jì)算，得出每位研究者的生產(chǎn)力。

表1專利生產(chǎn)力與影響力指標(biāo)說明

指標(biāo)名稱計(jì)算方法注解專利生產(chǎn)力

（研究能力）本研究所采用的生產(chǎn)力計(jì)算方法，說明如下：

1.每件專利生產(chǎn)力設(shè)定為1點(diǎn)；

2.若專利A，其共同研究者數(shù)量為M（M≥1）人，則其中每位研究者之生產(chǎn)力計(jì)為1/M，每位研究者的生產(chǎn)力總量，為其所參與研究的每件專利中所獲得的生產(chǎn)力之和；

3.若專利A，其共同出版機(jī)構(gòu)數(shù)量為N（N≥1）家，則其中每家機(jī)構(gòu)之生產(chǎn)力計(jì)為1/N，每家機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)力總量，為其所參與出版的每件專利中所獲得的生產(chǎn)力之和；

國家生產(chǎn)力部分，則以機(jī)構(gòu)生產(chǎn)力為依據(jù)，通過對(duì)機(jī)構(gòu)所屬之國別進(jìn)行分類，合并計(jì)算得出。用于計(jì)算專利研究人員、機(jī)構(gòu)或國家，實(shí)際研究能力；專利影響力

（被引次數(shù)）本節(jié)中所采用之影響力計(jì)算方法，說明如下：

1.若專利A，被專利B引用，則認(rèn)為A專利獲得1個(gè)影響力；

2.若專利A，累計(jì)被n件專利引用，則專利A的影響力記為n；

3、專利的影響力在數(shù)值上等于其被引次數(shù)。用于判斷專利研究人員、機(jī)構(gòu)或國家，其影響力、技術(shù)實(shí)力，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)等；

2生物技術(shù)專利研究機(jī)構(gòu)生產(chǎn)力分析

通過對(duì)樣本數(shù)據(jù)的提取，統(tǒng)計(jì)出全部研發(fā)機(jī)構(gòu)101 284家，本研究在選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，為保證研究數(shù)據(jù)可控且惟一，根據(jù)DII專利數(shù)據(jù)庫對(duì)“標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)”的規(guī)定進(jìn)行篩選，在合并子機(jī)構(gòu)、控股機(jī)構(gòu)后，最終得到1 551家相互獨(dú)立的“標(biāo)準(zhǔn)母機(jī)構(gòu)”，并以此作為研究對(duì)象。

表4列出了生產(chǎn)力在300點(diǎn)以上的24家從事生物技術(shù)研究的“標(biāo)準(zhǔn)母機(jī)構(gòu)”。值得注意的是，最具生產(chǎn)力的前三家機(jī)構(gòu)均位于美國，且其生產(chǎn)力遙遙領(lǐng)先與其他機(jī)構(gòu)，可見美國在生物技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力突出。在這24家機(jī)構(gòu)中，企業(yè)則是生物技術(shù)專利研發(fā)的主力軍，共計(jì)15家，大學(xué)機(jī)構(gòu)和國家科研機(jī)構(gòu)是其中重要的組成部分，共計(jì)9家，而我國有兩所機(jī)構(gòu)進(jìn)入排名，分別是浙江大學(xué)以及復(fù)旦大學(xué)，并無企業(yè)性質(zhì)的機(jī)構(gòu)能夠進(jìn)入排名，這也從側(cè)面反映出我國企業(yè)在生物技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)能力還亟待加強(qiáng)。

3生物技術(shù)專利申請(qǐng)國家生產(chǎn)力分析

探討生物技術(shù)專利國家生產(chǎn)力分布，可以了解各國對(duì)生物技術(shù)研究發(fā)展的重視程度，并揭示各國在生物技術(shù)領(lǐng)域的地位。表5是對(duì)生產(chǎn)力在80點(diǎn)以上，排名前165位的機(jī)構(gòu)（生產(chǎn)力總量為33 35500點(diǎn)，占全部生產(chǎn)力6577%）的國別進(jìn)行整理，并計(jì)算得出的國家生產(chǎn)力排名。

4生物技術(shù)專利的影響力特性分析

通過對(duì)樣本數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其中有引用情形的記錄共79 793筆，涵蓋584 190件專利，其中有140 452件專利擁有引用記錄，且累計(jì)發(fā)生引用關(guān)系885 868次，平均每件專利發(fā)生引用關(guān)系7次。由于Derwent數(shù)據(jù)庫中對(duì)“被引專利”的記錄缺乏規(guī)范化整理，導(dǎo)出的數(shù)據(jù)缺乏有序性且無法結(jié)構(gòu)化處理，因此，本研究僅能以上述擁有引用記錄的140 452件專利中，每件專利所引用的第一筆專利數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象。通過數(shù)據(jù)整理、剔除雜項(xiàng)、匯總?cè)ブ睾?，最終獲得91 427件被引專利。

1生物技術(shù)專利申請(qǐng)國家影響力分布研究

本研究依照被引專利的申請(qǐng)國家（不含專利組織），共統(tǒng)計(jì)出被引專利61 289件，共被引91 824次，分布于46個(gè)國家，但專利被引次數(shù)仍然主要集中于排名前4位的美國、日本、中國大陸以及德國。該4國雖然僅占全部國家總數(shù)的870%，但其被引次數(shù)總量達(dá)到83 815次，占據(jù)了全部被引次數(shù)的9 28%。圖2是通過利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析工具Fusion Tables，繪制的生物技術(shù)專利申請(qǐng)國家間引用與被引用關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分布圖。從圖中可以看出，美國占據(jù)了引用關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的中心地位，是發(fā)生引用與引用關(guān)系最多的國家。中國大陸、日本、韓國、法國、加拿大等10國，均以美國為中心，環(huán)狀分布在其周邊?？梢?，美國與此十國相互間，存在著重要的技術(shù)影響。

從引用方向來看，美國與加拿大以及澳大利亞之間，存在較多的相互引用關(guān)系，表明美國與這兩個(gè)國家之前，存在明顯的技術(shù)互補(bǔ)關(guān)系。另外，還可看出，除受到美國的技術(shù)影響外，中國大陸還主要受日本、俄羅斯的技術(shù)影響；澳大利亞受英國、法國影響較多；而俄羅斯則受韓國、日本的影響較為明顯。從箭頭的指向數(shù)量來看，除美國外，日本、韓國、加拿大、德國也是技術(shù)影響范圍較大的國家。再就國家地理位置來看，不難發(fā)現(xiàn)地理位置較為接近的國家，也較易存在技術(shù)影響。

42高影響力生物技術(shù)專利領(lǐng)域分布

本研究通過統(tǒng)計(jì)整理、去重，共發(fā)現(xiàn)被引次數(shù)超過10次的生物技術(shù)專利記錄293件，各領(lǐng)域共涉及被引專利891件次，被引次數(shù)41 012次，平均每件專利被引4603次。

對(duì)293件高影響力生物技術(shù)專利的領(lǐng)域分布情況統(tǒng)計(jì)注：圖中每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)國家，點(diǎn)越大表示該國發(fā)生引用與被引用關(guān)系越多；點(diǎn)與點(diǎn)之間的聯(lián)機(jī)，表示兩國之間存在引用與被引用關(guān)系；兩點(diǎn)間線越粗表示，兩國間發(fā)生的引用與被引用次數(shù)越多；兩點(diǎn)之間的聯(lián)機(jī)具有方向，起點(diǎn)為引用國家，種點(diǎn)為被引用國家。圖2生物技術(shù)專利申請(qǐng)國家引用關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖

后，列出了排名前10位的領(lǐng)域（表6）。影響力最高的幾個(gè)領(lǐng)域分別是“微生物技術(shù)領(lǐng)域”、“生物光學(xué)分離技術(shù)領(lǐng)域”、“微生物測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域”、“生物技術(shù)測(cè)定方法領(lǐng)域”、“改良基因型過程”等領(lǐng)域。此外，在統(tǒng)計(jì)過程中筆者發(fā)現(xiàn)有5個(gè)領(lǐng)域在此次計(jì)算中未出現(xiàn)任何引用關(guān)系，分別是“抗菌素領(lǐng)域”、“維生素領(lǐng)域”、“激素領(lǐng)域”、“甲狀線激素領(lǐng)域”以及“前列腺素研究領(lǐng)域”等。這一結(jié)果也與上文中對(duì)高生產(chǎn)力研究者的研究領(lǐng)域分析結(jié)果相呼應(yīng)。

圖3列出了被引次數(shù)超過200次的高影響力生物技術(shù)專利研究機(jī)構(gòu)的分布情況。在高影響力前16位的研究機(jī)構(gòu)中，排名第一的依然是美國杜邦公司，其生產(chǎn)力也位居2005-2014年世界生物技術(shù)領(lǐng)域之冠，是生物技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)之無愧的龍頭企業(yè)。另外，圖2也表明有7所大學(xué)和國家性質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)入排名，占據(jù)了高影響力研究機(jī)構(gòu)的半壁江山，可見高校及國家性質(zhì)的研究機(jī)構(gòu)是高質(zhì)量生物技術(shù)研發(fā)的主要陣地。此外，通過梳理這16家機(jī)構(gòu)的國別，亦可發(fā)現(xiàn)這些高被引專利的發(fā)布機(jī)構(gòu)均來自美國、日本、瑞士、英國以及德國等國，從中也足以看出這五國在生物科技領(lǐng)域的研發(fā)能力以及影響力。

44高影響力生物技術(shù)專利研究者分析

通過對(duì)293件高影響力專利的篩選，共獲得具有研究者記錄的可用專利274件，涵蓋1 453名研究者，累計(jì)發(fā)生引用關(guān)系34 065次，涉及被引專利1 620件次，平均每件專利被引2103次。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，被引次數(shù)超過200次的高影響力生物技術(shù)專利的研究者共計(jì)6名?？偨Y(jié)這6位高影響力研究者所產(chǎn)出的高被引專利情況（表8），可以看出，BEVERSDORF、ERICKSON L R以及GRANT I，3位研究者的高影響力專利主要涉及農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，且他們均來自GUELPH大學(xué)；CHEN X是獨(dú)立研究者，其高影響力專利主要涉及的是DNA以及抗體研究等領(lǐng)域；而EBY W H與SEGEBART R L，則分別來自STINE SEED FARM公司以及杜邦公司，但兩位高影響力專利均集中在農(nóng)業(yè)生物雜交技術(shù)領(lǐng)域。這也反映出當(dāng)前生物技術(shù)專利高影響力研究者的主要致力于農(nóng)業(yè)以及醫(yī)藥領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)。

5結(jié)論

通過對(duì)生物技術(shù)專利的生產(chǎn)力和影響力特性進(jìn)行分析，揭示了生物技術(shù)領(lǐng)域高生產(chǎn)力以及影響力的國家、機(jī)構(gòu)、研究者的分布情況，并且反映了當(dāng)前的重點(diǎn)研究領(lǐng)域，在此將進(jìn)一步說明研究結(jié)果及可能影響的原因。

（1）一方面，生物技術(shù)專利生產(chǎn)力和影響力最高的國家皆為美國，說明其在全球生物技術(shù)領(lǐng)域中，具有絕對(duì)的技術(shù)影響力、優(yōu)秀的技術(shù)質(zhì)量以及巨大的市場(chǎng)占有率。而以中日韓三國為代表的亞洲地區(qū)在生物技術(shù)專利領(lǐng)域的成就也非常矚目，這也反映了亞洲生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的崛起。

（2）生物技術(shù)專利研發(fā)機(jī)構(gòu)，無論從產(chǎn)量還是影響力方面來看，歐美機(jī)構(gòu)占據(jù)絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)地位，“杜邦公司”、“基因泰克公司”、“諾華公司”、“羅氏集團(tuán)”等大型生物技術(shù)機(jī)構(gòu)，在全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)界發(fā)揮著巨大技術(shù)影響力。這些機(jī)構(gòu)的研究領(lǐng)域共同集中在“微生物技術(shù)”、“微生物測(cè)定技術(shù)”以及“生物光學(xué)分離技術(shù)”等3個(gè)領(lǐng)域，但各自亦有側(cè)重。

（3）就生物技術(shù)專利生產(chǎn)力方面而言，華人研究者研究能力突出，而在生物技術(shù)高影響力研究者中，歐美研究者優(yōu)勢(shì)明顯。相較亞洲研究者，歐美研究者的研發(fā)質(zhì)量普遍更高。

（4）生物技術(shù)專利相互間技術(shù)依賴性不強(qiáng)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)生物技術(shù)專利數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在全部126 084筆專利記錄中，擁有引用記錄的僅有79 793筆，約只占一半。另外，僅有約026%專利被引次數(shù)超過10次。由此可見，生物技術(shù)專利間相互技術(shù)依賴度不高，也從側(cè)面反映了技術(shù)原創(chuàng)性占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，技術(shù)創(chuàng)新能力較強(qiáng)。

（5）生物技術(shù)專利以“微生物技術(shù)”以及“生物測(cè)定技術(shù)”等為主要專利產(chǎn)出領(lǐng)域，而生物技術(shù)領(lǐng)域中產(chǎn)生重要影響的，分別是“微生物技術(shù)”、“生物光學(xué)技術(shù)分離”、“微生物測(cè)定”以及“生物技術(shù)測(cè)定方法”等4個(gè)領(lǐng)域。而且從統(tǒng)計(jì)結(jié)果中也可以看出，此4個(gè)領(lǐng)域所代表的“微生物技術(shù)”、“光學(xué)分離技術(shù)”以及“測(cè)定技術(shù)”是目前生物技術(shù)研發(fā)過程中，起到的基礎(chǔ)技術(shù)支撐作用。相反“激素相關(guān)者”、“人絨毛膜促性腺激素”以及“甲狀腺激素”等領(lǐng)域，則是較為冷門但頗具發(fā)展?jié)摿Φ难芯糠较颉?/p>

綜上所述，當(dāng)前生物技術(shù)研究領(lǐng)域重點(diǎn)有逐漸轉(zhuǎn)移的跡象?；A(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域的研究仍是研究重點(diǎn)，但新的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域開始逐步成長。對(duì)于一些大型的生物技術(shù)機(jī)構(gòu)，亟需轉(zhuǎn)型，調(diào)整研發(fā)重點(diǎn)。另外，領(lǐng)域間應(yīng)加強(qiáng)合作，特別是與具有發(fā)展?jié)摿Φ囊恍╊I(lǐng)域，可以初步嘗試涉獵，占據(jù)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。

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（本文責(zé)任編輯：郭沫含）

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