美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究

欒春娟 樊霞

摘 要：探索美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特征，有助于把握美國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展模式，對推動我國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，具有重要的借鑒意義。選擇美國能源部資助產(chǎn)出的SCI論文為數(shù)據(jù)樣本，通過綜合運用多種國際前沿科研軟件，對樣本數(shù)據(jù)進行了不同層次的分析與提煉，繪制了美國能源部資助產(chǎn)出論文的整體三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)（公司）的三螺旋創(chuàng)新子網(wǎng)絡(luò)。揭示了代表政府的國家實驗室在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的地位和作用；大學成為三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛的主體；產(chǎn)業(yè)與政府和大學之間形成了較好的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

關(guān)鍵詞：三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)；美國能源部；資助產(chǎn)出；美國國家實驗室

中圖分類號：G 302；G 306；N 18 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2016）03-0221-06

0 引 言

探索美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特征，有助于把握美國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展模式，對推動我國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，具有重要的借鑒意義。2008年全球金融危機之后，許多國家都開始注重新能源、新材料等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。奧巴馬政府實施的新能源計劃，擬通過改變能源利用方式為起點和契機，強化美國在世界上的絕對領(lǐng)先地位。其新能源戰(zhàn)略實施的目標，是可再生的新型能源取代傳統(tǒng)化石能源的主導地位，并由此催生經(jīng)濟增長模式的重大轉(zhuǎn)變。新能源戰(zhàn)略將給美國乃至世界能源和經(jīng)濟發(fā)展帶來深遠影響[1-2]。2009年美國的經(jīng)濟恢復(fù)與再投資計劃為新能源目標的實現(xiàn)提供了必要的資金保證，能源部門可以使用的資金達到了380多億美元。美國能源部在奧巴馬上任后，開展了一系列實質(zhì)性的工作。2010財經(jīng)年度，美國能源部用于支持新能源計劃的預(yù)算為264億美元[3-5]。美國能源部（Department of Energy，DOE）的能源政策一直受到關(guān)注。學者們主要研究了DOE的能源投資效率[6]、美國能源部長期R&D研發(fā)方式的轉(zhuǎn)變[7] 、美國的風能研發(fā)戰(zhàn)略部署[8]、美國與其他國家能源合作中的知識產(chǎn)權(quán)管理[9]、美國的能源創(chuàng)新政策等[10-12]，但尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的研究成果。文中要解決的主要問題：①美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特征；②美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對我國能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

研究數(shù)據(jù)來源于《科學引文索引》數(shù)據(jù)庫擴展版SCI-E （Science Citation Index-Expanded），檢索并統(tǒng)計了1945—2014年間美國能源部資助產(chǎn)出的全部論文（article）數(shù)據(jù)。檢索過程中，發(fā)現(xiàn)資助機構(gòu)（Funding Agency）中包含有“美國能源部”的有幾百種不同的標注方法，比如：U S Department of Energy，U S Department of Energy Office of Science Office of Basic Energy Sciences，Office of Science of the U S Department of Energy，United States Department of Energy，US Department of Energy Office of Science Office of Basic Energy Sciences，U S Department Of Energy By Lawrence Livermore National Laboratory，DOE，US DOE，U S DOE，US Department of Energy DOE，DOE USA等，經(jīng)過認真比對和甄別后，概括出資助機構(gòu)中包含“Department of Energy”或DOE的文獻，并以“國家/地區(qū)”中的USA精煉后，即是符合要求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)檢索時間為2015年3月26日。

1.2 研究方法

1.2.1 用CiteSpace提取研究的數(shù)據(jù)單元“機構(gòu)”的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件

在文中研究的數(shù)據(jù)樣本的基本單元是論文產(chǎn)出的機構(gòu)（institutions），比如國家實驗室、大學、政府部門等。但從Web of Science下載的數(shù)據(jù)所載內(nèi)容的欄目中，沒有機構(gòu)專欄，機構(gòu)信息包含于地址欄目中，如下列兩行英文所示，Los Alamos Natl Lab乃是我們要研究的數(shù)據(jù)單元。

C1[Heyes，Jane E.；Grady，Nathaniel K.；Chowdhury，Dibakar Roy；Azad，Abul K.；Chen，Hou-Tong]Los Alamos Natl Lab，Ctr Integrated Nanotechnol，Los Alamos，NM 87545 USA.

采用陳超美開發(fā)的軟件CiteSpace [13-14]，選擇共現(xiàn)分析功能中的“institution”，運用共現(xiàn)強度Jaccard算法[見公式（1）]，經(jīng)過反復(fù)測試，最后提取出網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)文件。

1.2.2 用VOSviewer繪制整體三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)圖譜

為了更好地展示三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的整體效果，我們反復(fù)比較了幾種可視化軟件，比如Ucinet軟件包中的網(wǎng)絡(luò)繪圖工具Netdraw[15]、SCI2[16-17] 、CiteSpace[18]和VOSviewer[19]等，最后決定采用荷蘭萊頓大學（Leiden University）科學技術(shù)研究中心（CWTS）開發(fā)的可視化軟件VOSviewer[19-20]進行。VOSviewer 只用以下關(guān)聯(lián)強度公式（2）來展現(xiàn)圖譜中項目彼此之間的關(guān)聯(lián)。

1.2.3 用Netdraw繪制產(chǎn)業(yè)（公司）三螺旋創(chuàng)新子網(wǎng)絡(luò)圖譜

本研究的樣本數(shù)據(jù)中，相對于國家實驗室或大學超過萬篇的論文產(chǎn)出，即使比較高產(chǎn)的公司，其論文也只有幾百篇。為了比較集中地揭示產(chǎn)業(yè)（公司）的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，選取論文產(chǎn)出較高的2個公司，并進一步選擇與公司合作比較多的主體，借助Netdraw繪圖工具，繪制產(chǎn)業(yè)的三螺旋創(chuàng)新子網(wǎng)絡(luò)，揭示其與政府和大學的合作關(guān)系。

2 分析結(jié)果

2.1 美國能源部資助產(chǎn)出論文的年度發(fā)展趨勢

在檢索的時間段1945—2014年間，美國能源部資助產(chǎn)出的論文分布于1979—2014年間（如圖1所示）。

圖1顯示，美國能源部資助產(chǎn)出的論文在1979—2007年間數(shù)量很少，其中最多的年份2007年也只有91篇，其余年份的論文產(chǎn)出都低于50篇。但在2008—2014年間，產(chǎn)出論文的數(shù)量陡峭上升。2008年論文4 979篇，接近5 000篇；2009年12 611篇；2010年超過15 000篇；2011年18 011篇；2012年19 607篇，接近2萬篇；2013年和2014年都超過了2萬篇。

2.2 美國能源部資助產(chǎn)出的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特征 依據(jù)1.2小節(jié)的方法，選取2013—2014年論文數(shù)據(jù)，繪制了美國能源部資助產(chǎn)出論文的主體三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)（如圖2所示）。為了保證網(wǎng)絡(luò)清晰的可視化效果，保留了網(wǎng)絡(luò)中的最大連通組部分，其中包括206個結(jié)點。圖2顯示，美國能源部資助產(chǎn)出論文的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，主要有以下特征。

2.2.1 代表政府的國家實驗室在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的地位和作用 美國聯(lián)邦政府在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的地位和作用是通過隸屬于政府的國家實驗室實現(xiàn)的。在美國能源部資助產(chǎn)出的論文中，能源部下屬的國家實驗室在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中占有重要的地位和作用。圖2顯示了下列國家實驗室在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的核心地位和作用。比如，布魯克海文國家實驗室（Bookhaen_Natl_Lab）、洛斯阿拉莫斯國家實驗室（Los_Alamos_Natl_Lab）、太平洋西北國家實驗室（Pacific_NW_Natl_Lab）、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（Lawrence_Livermore_Natl_Lab）、費米國家加速器實驗室（Fermilab_Natl_Accelorate_Lab）、國家可再生能源實驗室（Natl_Renewable_Energy_Lab）等，這些實驗室都是隸屬于美國能源部的國家實驗室，它們代表政府在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要作用。作為政府代表者的國家實驗室，它們的科研目標具有公益性、國家性、追求真理性和社會服務(wù)性等特征[24]，這些特征反映和代表了國家和政府的科學研究行為。

2.2.2 大學成為三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛的主體

在美國能源部資助產(chǎn)出的論文中，大學成為三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛的主體。圖2顯示了學術(shù)機構(gòu)在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的重要地位和作用。比如，加州理工學院（CALTECH）、斯坦福大學（Stanford_Univ）、加州大學圣地亞哥分校（Univ_Calif_San_Diego）、杜克大學（Duke_Univ）、耶魯大學（Yale_Univ）、馬里蘭大學（Univ_Maryland）、賓夕法尼亞州立大學（Penn_State_Univ）、中國科學院（Chinese_Acad_Sci）等，網(wǎng)絡(luò)中無處不在的大學，成為美國能源部資助產(chǎn)出論文三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛、最普遍的主體。大學與國家實驗室形成了諸多能源研究的創(chuàng)新中心。由于美國許多國家實驗室由大學代管，因此，該類實驗室既是國家的又是大學的，兼具有政府和大學雙重身份，這種雙重身份為促進大學與政府的合作創(chuàng)造了更多的機會。

2.2.3 三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)業(yè)

圖2的底部顯示了“通用汽車研發(fā)中心”（Gen_Motors_Res_&_Dev）、“計算機輔助設(shè)計工程優(yōu)化公司”（Optimal_CAE）與加拿大的“麥克馬斯特大學”（McMaster Univ）、“佐治亞理工大學”（Georgia_Inst_Technol）和“中國科學院”（Chinese_Acad_Sci）之間的“大學—產(chǎn)業(yè)”創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)；圖2的左分支中間部位顯示了“西門子公司研究中心”（Siemens_Corp_Res）與“美國羅格斯州立大學”（Rutgers_State_Univ）之間的“大學—產(chǎn)業(yè)”合作網(wǎng)絡(luò)。為了更清晰地顯示三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的產(chǎn)業(yè)（公司），依據(jù)1.2小節(jié)的方法，繪制了美國能源部資助產(chǎn)出論文數(shù)量最多的企業(yè)（2008—2014年）“美國通用原子能及其附屬公司”（General Atomics Affilated Companies，圖3）的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)圖。

圖3顯示了美國通用原子能及其附屬公司的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)圖。該圖形象地揭示了產(chǎn)業(yè)—政府—大學的創(chuàng)新關(guān)系。該公司與美國能源部（United States Department of Energy，DOE）存在著很強的合作關(guān)系，在2008—2014年間，雙方共合作了406次。網(wǎng)絡(luò)中還顯示了該公司與國家實驗室和一些大學的合作關(guān)系與合作頻次。

3 結(jié)論與啟示

3.1 主要結(jié)論

文中選擇美國能源部資助產(chǎn)出的SCI論文為數(shù)據(jù)樣本，通過綜合運用國際前沿科研軟件CiteSpace、Ucinet、Netdraw和VOSviewer等，對樣本數(shù)據(jù)進行了不同層次的分析和提煉，繪制了美國能源部資助產(chǎn)出論文的整體三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)（公司）的三螺旋創(chuàng)新子網(wǎng)絡(luò)。主要得到如下結(jié)論：

美國能源部資助產(chǎn)出的論文數(shù)量，在2008年全球金融危機之后，出現(xiàn)迅猛上升的發(fā)展勢頭；代表政府的國家實驗室在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著重要的地位和作用：布魯克海文國家實驗室、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、太平洋西北國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、費米國家加速器實驗室和國家可再生能源實驗室等，在三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著核心的紐帶作用；大學成為三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛的主體：加州理工學院、斯坦福大學、加州大學圣地亞哥分校、杜克大學、耶魯大學、馬里蘭大學、賓夕法尼亞州立大學、中國科學院等，成為美國能源部資助產(chǎn)出論文三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中最廣泛、最普遍的主體；作為產(chǎn)業(yè)代表的美國通用原子能及其附屬公司和福特汽車公司，與政府和大學之間形成了較好的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

3.2 啟示

1）試圖探索美國能源部資助產(chǎn)出論文的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特征，以期為我國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供定量的支撐；

2）綜合運用了多種國際前沿信息可視化軟件和方法，形象地揭示了美國能源部資助產(chǎn)出論文的整體三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)三螺旋創(chuàng)新子網(wǎng)絡(luò)。研究中的主要結(jié)論和發(fā)現(xiàn)，對我國能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展，具有重要啟示。

如何在能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮政府的作用，是一個值得深入探討的課題。美國能源部資助產(chǎn)出論文的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)揭示了政府不僅是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要資金資助者，并且以代表政府和國家利益的大批國家實驗室身份投入到能源產(chǎn)業(yè)的科學技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程中。國家實驗室一方面代表國家利益，另一方面又由一些大學代管；一方面進行著自由探索的學術(shù)研究，另一方面，國家實驗室設(shè)置的“研究與技術(shù)應(yīng)用辦公室”又大大促進了實驗室與企業(yè)的技術(shù)轉(zhuǎn)讓活動[24-25]。在這種機制下，政府—大學—產(chǎn)業(yè)的三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)便有效地形成。

大學存在著比較廣泛的國際科學技術(shù)合作關(guān)系。美國能源部資助產(chǎn)出的大學與國外的大學，比如中國科學院、清華大學、蘭州大學等存在著合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系；又與國外的企業(yè)，比如西門子公司等存在著合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。當然，美國能源部資助產(chǎn)出主體的大學，與美國的大學和企業(yè)存在著更為廣泛的合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。美國大學在代管國家實驗室的同時，也創(chuàng)造了更多的大學與政府所屬的國家實驗室的合作機會，形成大學與美國國家實驗室的非常密切的合作關(guān)系。

產(chǎn)業(yè)作為美國能源部資助產(chǎn)出的主體，其產(chǎn)出雖然沒有國家實驗室和大學的產(chǎn)出多，但是從微觀層面的子網(wǎng)絡(luò)看，如圖3所示，仍然揭示了特定公司與政府所屬的諸多國家實驗室和更多數(shù)量的大學之間的合作網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。大學和國家實驗室在與產(chǎn)業(yè)合作過程中，不僅大大促進了其科研成果的轉(zhuǎn)化，并且產(chǎn)業(yè)的實踐和需求也為大學和國家實驗室提出了應(yīng)用導向型的新課題[26-28]，為新一輪的大學—產(chǎn)業(yè)提供了新的契機。

作為新一輪國際競爭戰(zhàn)略制高點的新能源產(chǎn)業(yè)，日益成為衡量一個國家和地區(qū)高新技術(shù)發(fā)展水平的重要依據(jù)。美國能源部資助產(chǎn)出主體創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)所揭示的美國新能源科學技術(shù)的創(chuàng)新模式，非常值得我國政府、大學和產(chǎn)業(yè)在營造三螺旋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)時學習和借鑒。一方面，政府的大力投入和資助，是新能源科學技術(shù)活動得到蓬勃發(fā)展的重要保障；同時政府和大學要大力促進新能源科技成果的轉(zhuǎn)化；另一方面，產(chǎn)業(yè)應(yīng)積極吸收和引進大學和國家實驗室的新能源科技成果，并不斷地將實踐中遇到的難題作為新課題向大學和國家實驗室提出并尋求解決思路。只有政府、大學和產(chǎn)業(yè)三方積極互動，才能形成良好的三螺旋合作創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，推動我國新能源產(chǎn)業(yè)不斷向前發(fā)展。

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