基于專利耦合分析的技術(shù)會聚測度方法研究

摘要：探索技術(shù)會聚測度方法，有助于我們更好地理解和把握技術(shù)會聚的發(fā)展態(tài)勢和演化機(jī)理，為技術(shù)的會聚發(fā)展決策提供支撐?；趯＠詈戏治龊蛯＠黝}詞共現(xiàn)分析方法，以全球制藥技術(shù)會聚中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）專利技術(shù)為實(shí)證，探索了技術(shù)會聚測度方法，并進(jìn)而探討中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響。實(shí)證分析結(jié)果表明，中醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響主要集中于中醫(yī)中藥領(lǐng)域和癌癥治療等其他一些領(lǐng)域，西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響更加多元化；受中醫(yī)影響的主要會聚主體都是中國的制藥研發(fā)機(jī)構(gòu)，受西醫(yī)影響的主要會聚主體涉及到多個(gè)國家的全球領(lǐng)先制藥機(jī)構(gòu)。研究中提出的技術(shù)會聚測度方法，可以被廣泛地應(yīng)用于類似的研究課題。關(guān)鍵詞：技術(shù)會聚；測度方法；專利耦合分析；主題詞共現(xiàn)分析；中西醫(yī)；制藥技術(shù)中圖分類號：G 306；N 18文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-7312（2017）04-0366-08

Abstract：Exploring the methods of measuring technology convergence via patent coupling analysis，will help us understand the developing trends and evolution mechanisms of technology convergence，and will further support our decision making.Based on patent coupling analysis and coword analysis，taking global pharmaceuticals as an empirical study，the paper explored the methods of measuring technology convergence，and discussed the influence of traditional Chinese medicine and western medicine on global pharmaceuticals.Results show that impact from Traditional Chinese Medicine focuses on Chinese，whereas influence from western medicine focuses on diversified areas；main converging institutions are Chinese institutions from Traditional Chinese Medicine，yet main converging institutions are from various countries from western medicine.The methodologies proposed in this study can be widely used in similar research issues.Key words：technology convergence；measuring methods；patent coupling analysis；coword analysis；traditional Chinese medicine and western medicine；pharmaceuticals

0引言探索技術(shù)會聚測度方法，有利于我們更好地理解技術(shù)會聚的發(fā)展態(tài)勢和演化機(jī)理。技術(shù)會聚是指技術(shù)發(fā)展過程中的借鑒、吸收與融合[1-2]。技術(shù)會聚不僅包括不同技術(shù)主題與不同領(lǐng)域之間的會聚；而且包括不同層面技術(shù)創(chuàng)新主體之間的會聚，比如公司之間的會聚、大學(xué)之間的會聚、甚至國家之間的會聚等。自21世紀(jì)初“NBIC會聚技術(shù)”的概念被提出之后[3]，國內(nèi)外學(xué)者對會聚技術(shù)的相關(guān)主題進(jìn)行了廣泛的研究。在哲學(xué)層面，學(xué)者們對會聚技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)、公共政策和立法等相關(guān)倫理問題進(jìn)行了論證[4-6]；經(jīng)濟(jì)學(xué)視角，技術(shù)會聚被認(rèn)為是技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動力和新范式[7-8]、是促進(jìn)技術(shù)變革和推進(jìn)技術(shù)追趕[9]、加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和提高生產(chǎn)力的重要途徑[10]；管理學(xué)者研究了技術(shù)會聚發(fā)展背景下的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型等研究主題[11-13]；情報(bào)學(xué)領(lǐng)域研究者對技術(shù)會聚進(jìn)行了多方面的定量研究[14-16]。關(guān)于技術(shù)會聚測度研究的方法，學(xué)者們主要運(yùn)用了技術(shù)共類分析方法[17]、專利共被引網(wǎng)絡(luò)分析方法和指標(biāo)[15]、技術(shù)會聚主題詞共現(xiàn)可視化分析方法[18]等。從專利引文的發(fā)生時(shí)間角度，專利引文分析包括后向引證分析（backward citation analysis）和前向引證分析（forward citation analysis）。后向引證是指一項(xiàng)專利技術(shù)引用了哪些其他的專利技術(shù)，被引專利（cited patents）構(gòu)成了施引專利（citing patent）的知識基礎(chǔ)[15]。前向引證是指一項(xiàng)專利技術(shù)被哪些后來的專利技術(shù)所引用，施引專利往往反映了某個(gè)特定時(shí)期的技術(shù)發(fā)展前沿[19-20]。專利引文分析方法也相應(yīng)地應(yīng)該包括專利文獻(xiàn)共被引分析和專利文獻(xiàn)共引分析，后者即專利文獻(xiàn)耦合分析，簡稱專利耦合分析或耦合分析。學(xué)者認(rèn)為，如果2篇或多篇專利文獻(xiàn)，共同引用了某篇專利文獻(xiàn)，則它們的研究主題或研究領(lǐng)域具有某些共同性[20-21]。在文獻(xiàn)研究中，如果多篇專利文獻(xiàn)共同引用了某個(gè)國家的專利文獻(xiàn)，則它們的研究主題或研究領(lǐng)域具有某些共同性。從一個(gè)視角看，施引專利會聚了被引專利的技術(shù)；從另一個(gè)視角看，被引專利技術(shù)對施引專利技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響。自1973年，Small[22]首次提出了文獻(xiàn)共被引（cocitation）的概念和分析方法、并認(rèn)為該方法為研究學(xué)科結(jié)構(gòu)提供了新的途徑之后，共被引分析方法在科學(xué)計(jì)量學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并擴(kuò)展為作者共被引[23]、期刊共被引[24]、學(xué)科共被引[25]、機(jī)構(gòu)共被引[26]等諸多方面。而此前10年，即1963年Kessler提出的文獻(xiàn)耦合（bibliographic coupling）方法卻沒有獲得如此長足的發(fā)展。已有的文獻(xiàn)耦合分析方法被應(yīng)用于優(yōu)化學(xué)科分類[27]和探測研究前沿等領(lǐng)域。文中擬主要運(yùn)用專利耦合分析方法，結(jié)合主題詞共現(xiàn)分析方法[28-29]，探索技術(shù)會聚的測度方法；并以全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚美國和中國的專利技術(shù)為例，進(jìn)行實(shí)證研究，探索全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚中國和會聚美國的主要領(lǐng)域和主要會聚主體。從一個(gè)方向來看，是全球制藥技術(shù)會聚和吸收中國和美國制藥技術(shù)發(fā)展成果；從另一個(gè)方向來看，就是中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）制藥技術(shù)成果對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響，我們將其稱為中西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響。

1數(shù)據(jù)來源、測度內(nèi)容與方法

1.1數(shù)據(jù)來源文中實(shí)證研究的數(shù)據(jù)來源于世界專利數(shù)據(jù)庫《德溫特創(chuàng)新索引》（Derwent Innovation Index，縮寫為DII）。我們采用德溫特分類代碼（Derwent Class Code，DC）系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)檢索和下載[30]。檢索并下載了全球制藥領(lǐng)域（Pharmaceuticals）、發(fā)表于2014—2015年、分別引用了美國和中國專利文獻(xiàn)的施引專利數(shù)據(jù)。這2年內(nèi)，引用美國專利的全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)為28 075個(gè)記錄；引用中國專利的全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)為15 422個(gè)記錄。數(shù)據(jù)檢索和下載時(shí)間為2016年2月6日～10日。

1.2測度內(nèi)容設(shè)計(jì)專利之間的引用反映了技術(shù)發(fā)展的軌跡[31-32]。施引專利借鑒、吸收、融合和會聚了被引專利中的現(xiàn)有技術(shù)知識，代表著技術(shù)知識由被引專利流向施引專利的知識流動方向（如圖1所示）。運(yùn)用專利耦合分析方法，可以測度施引專利所代表的會聚技術(shù)的主體、主要技術(shù)領(lǐng)域和主要學(xué)科分布等相關(guān)信息；對施引專利代表的會聚技術(shù)進(jìn)行主題詞共現(xiàn)分析，可以探測技術(shù)會聚的主題詞網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)等不同技術(shù)聚類。

1.3主要研究方法

1.3.1專利耦合文獻(xiàn)的主題詞網(wǎng)絡(luò)繪制經(jīng)過德溫特專業(yè)技術(shù)人員標(biāo)引的專利文獻(xiàn)題名，克服了原有專利文獻(xiàn)用詞晦澀的不足，專家標(biāo)引后的專利文獻(xiàn)篇名的字?jǐn)?shù)雖然不多，但卻是專利技術(shù)全部內(nèi)容的高度概括和凝練，準(zhǔn)確地反映了專利技術(shù)的本質(zhì)、特征與新穎性[33-34]。我們首先采用陳超美開發(fā)的軟件CiteSpace[35-36]，選擇共現(xiàn)分析中的“主題詞”（Term，來源于施引專利文獻(xiàn)的標(biāo)題），分析對象數(shù)據(jù)之間的連接強(qiáng)度選擇“夾角余弦距離”（Cosine）算法，見公式（1）。

（1）x，y為任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)；X，Y為主題詞共現(xiàn)關(guān)系向量；Cx為與x相連的節(jié)點(diǎn)所組成的向量，這里節(jié)點(diǎn)是指與x主題詞相連的其他主題詞（包括x本身），向量每一維度Cxi所表示的值為x與i結(jié)點(diǎn)共現(xiàn)的次數(shù)（即主題詞間的共現(xiàn)次數(shù)）。為了使主題詞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可視化效果更加清晰，我們在運(yùn)行CiteSpace主題詞分析程序之后，輸出了

得到的網(wǎng)絡(luò)文件（net文件），而后運(yùn)用Ucinet網(wǎng)絡(luò)

分析集成軟件包的繪圖工具NetDraw[37-38]，繪制出主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜，并保留了最大的連通組作為全球制藥領(lǐng)域會聚中國、美國制藥技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)圖譜。

1.3.2基于Girvan–Newman算法的技術(shù)會聚子網(wǎng)絡(luò)探測

得到耦合專利主題詞最大連通組網(wǎng)絡(luò)后，為了得到可視化效果更加清晰的技術(shù)子網(wǎng)絡(luò)，我們采用了Girvan–Newman [39-40]提出的算法進(jìn)行了進(jìn)一步探測。Girvan和Newman強(qiáng)調(diào)該算法能夠?qū)⒕哂芯o密聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)集聚到一些群組（子網(wǎng)絡(luò)）中，而這些群組之間的聯(lián)系卻相對較為稀疏。他們還運(yùn)用該方法檢測了計(jì)算機(jī)生成的網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得出該方法檢測的結(jié)果具有高度靈敏度和可靠性的結(jié)論[41-42]。研究中將運(yùn)用該算法探測中西醫(yī)分別在哪些主要領(lǐng)域?qū)κ澜缰扑幖夹g(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了影響。

2實(shí)證分析

2.1技術(shù)會聚主體和高頻主題詞測度

2.1.1技術(shù)會聚主體測度這里的技術(shù)會聚主體，是指全球制藥領(lǐng)域會聚中國和美國專利技術(shù)的主要主體。通過技術(shù)會聚主體的測度與比較，可以了解和把握中美制藥技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)擴(kuò)散情況，正確認(rèn)識中國和美國的制藥專利技術(shù)對全球哪些技術(shù)研發(fā)主要的主體產(chǎn)生了影響，以及影響的范圍和廣度等。

表1顯示出2014—2015年間，全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚中國專利技術(shù)的前10位技術(shù)會聚主體中，全部為中國的機(jī)構(gòu)：包括大學(xué)、研究院、制藥集團(tuán)公司和醫(yī)院等，其中以大學(xué)為主。會聚的比例，即某個(gè)特定技術(shù)會聚主體所施引的中國制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量，占全球制藥領(lǐng)域技術(shù)會聚主體施引的全部中國專利數(shù)量的比例，均低于1%.全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚美國專利技術(shù)的前10位技術(shù)會聚主體中，包括來自于美國、法國、德國等多個(gè)國家的機(jī)構(gòu)；這些機(jī)構(gòu)有大學(xué)、專業(yè)研究院和跨國集團(tuán)公司等。會聚的比例，最高的為霍夫曼醫(yī)療產(chǎn)品公司，為1.75%.

2.1.2技術(shù)會聚的高頻主題詞測度這里的高頻主題詞，來源于代表技術(shù)會聚的施引專利的標(biāo)題（Title）。經(jīng)過德溫特技術(shù)專家標(biāo)引的標(biāo)題主題詞，比較確切地反映了專利技術(shù)的特征和新穎性[43]。高頻主題詞往往反映了專利技術(shù)的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。全球制藥領(lǐng)域會聚中國與美國制藥技術(shù)的前10位技術(shù)高頻主題詞見表2.

表2顯示，全球制藥領(lǐng)域會聚中國前10位高頻主題詞，有7個(gè)是與傳統(tǒng)中藥或具體的中藥成分相關(guān)的主題詞，說明中國制藥技術(shù)領(lǐng)域中的中醫(yī)中藥對全球制藥技術(shù)發(fā)展影響更大，或者說，全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚和吸收中國制藥技術(shù)更多的成果是中醫(yī)中藥方面的。全球制藥領(lǐng)域會聚美國前10位高頻主題詞，涉及處方組成、癌癥治療、生物標(biāo)本、類風(fēng)險(xiǎn)性關(guān)節(jié)類、阿爾采默病、核酸、多發(fā)性硬化等多個(gè)方面。說明美國制藥技術(shù)在這些高頻主題詞的相關(guān)領(lǐng)域比較領(lǐng)先，對全球制藥技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了比較大的影響。

2.2技術(shù)會聚前沿領(lǐng)域測度

2.2.1全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚依據(jù)1.3小節(jié)的方法，我們運(yùn)行CiteSpace平臺，從引用中國制藥專利的、全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)中萃取出256個(gè)高頻主題詞；而后運(yùn)用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜”（如圖2所示）；進(jìn)一步運(yùn)用GirvanNewman算法，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)所代表的主題詞的詞義，對網(wǎng)絡(luò)圖譜進(jìn)行了聚類、標(biāo)注了聚類標(biāo)簽。

圖2顯示，全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚主要包括4個(gè)中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域。其中最大的中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于圖譜左半部分的“傳統(tǒng)中藥成分和配方”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞有：黃芪提取物（radix scutellariae，中介度為20.008）、傳統(tǒng)中藥（traditional Chinese medicine，中介度為16369）、虎杖（polygonum cuspidatum，中介度為15373）、黃芪中草藥（radix astragali，中介度為13068）、芍藥（common peony，中介度為13.915）、傳統(tǒng)中藥成分（traditional Chinese medicine composition，中介度為13.69）、丹參（astragalus membranaceus，中介度為6.396）、川芎（rhizoma ligustici wallichii，中介度為5.879）、山藥（chinese yam，中介度為5.055）等，這些主題詞絕大多數(shù)都是我們比較熟悉的中草藥名稱或成分。全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚的第二個(gè)中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜右半部分的“癌癥治療”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞主要有：乳腺癌（breast cancer，中介度為18.438）、卵巢癌（ovarian cancer，中介度為10.841）、肝癌（liver cancer，中介度為9.699）、胰腺癌（pancreatic cancer，中介度為8.711）等。第三個(gè)會聚中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜中間部分的“處方組成與藥物成分”，該領(lǐng)域中起著最重要中介作用的主題詞就是處方組成（pharmaceutical composition，中介度為24.375），也是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中中介度最高的一個(gè)主題詞。第四個(gè)會聚中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜上半部分的“類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞就是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，中介度為4.641）。

2.2.2全球制藥領(lǐng)域?qū)ξ麽t(yī)的會聚依據(jù)1.3小節(jié)的方法，我們運(yùn)行CiteSpace平臺，從引用美國制藥專利的、全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)中萃取出274個(gè)高頻主題詞；而后運(yùn)用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領(lǐng)域?qū)ξ麽t(yī)的會聚主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜”（如圖3所示）；進(jìn)一步運(yùn)用GirvanNewman算法，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)所代表的主題詞的詞義，對網(wǎng)絡(luò)圖譜進(jìn)行了聚類，標(biāo)注了聚類標(biāo)簽。

圖3顯示，西醫(yī)對全球制藥技術(shù)的發(fā)展影響，主要反映在9個(gè)方面。比較核心的一個(gè)領(lǐng)域是位于網(wǎng)絡(luò)中央部分的“癌癥治療”，該領(lǐng)域中介度比較高的一些主題詞有：卵巢癌（ovarian cancer，中介度為7892）、肺癌（lung cancer，中介度為7334）和藥物成分監(jiān)管（administering composition，中介度為6836），癌癥治療的新抗體（new antibody）是該領(lǐng)域的一個(gè)新興研究主題。位于網(wǎng)絡(luò)右下方的“疾病治療器材-活性劑”是另一個(gè)比較大的研究領(lǐng)域，其中中介度較高的主題詞有：疾病治療（treating disease，中介度為5.22）、局部組合物（topical composition，中介度為1.791）、活性劑（Active agent，中介度為1.565）等。另一個(gè)比較接近中央位置的“處方組成”也是一個(gè)比較大的研究領(lǐng)域，其中中介度較高的主題詞有：處方組成（pharmaceutical composition，中介度為6.836）、化妝組合物（cosmetic composition，中介度為1.565）、水溶液（Aqueous solution，中介度為1.056）等。位于右上角的核酸制藥也是一個(gè)西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展影響比較大的領(lǐng)域。此外，還有以下幾個(gè)主要領(lǐng)域也對全球制藥技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響：克羅恩病的治療、炎癥性疾病的治療、多發(fā)性硬化癥治療、免疫反應(yīng)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療等。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論通過運(yùn)用專利耦合分析和主題詞共現(xiàn)分析方法，以全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）專利技術(shù)為實(shí)證，探索了全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚中醫(yī)和西醫(yī)的主要會聚主體、高頻主題詞和主要領(lǐng)域，并兼而比較了中西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響。主要得到以下結(jié)論。中醫(yī)影響的前10位主體，全部是中國制藥領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)；西醫(yī)影響的前10位主體，來自于多個(gè)國家的全球領(lǐng)先制藥機(jī)構(gòu)。從會聚比例的指標(biāo)看，中醫(yī)對主要會聚主體的影響程度相對較低；西醫(yī)的影響程度相對較高。中醫(yī)影響全球制藥技術(shù)的高頻主題詞主要涉及中醫(yī)中藥技術(shù)；西醫(yī)影響世界制藥技術(shù)的高頻主題詞更加多元化，涉及到多個(gè)相應(yīng)的制藥技術(shù)領(lǐng)域。從高頻主題詞頻次指標(biāo)看，中醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響范圍相對較小一些；西醫(yī)的影響范圍更廣泛一些。從技術(shù)會聚前沿技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)圖譜看，中醫(yī)對全球制藥技術(shù)領(lǐng)域的影響領(lǐng)域相對比較少，對全球中醫(yī)中藥的技術(shù)發(fā)展影響最大，幾乎占了半壁江山；西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響領(lǐng)域更廣泛一些。

3.2討論研究的創(chuàng)新之處在于，基于專利引文分析中的耦合分析方法，結(jié)合專利主題詞共現(xiàn)分析方法，探索了技術(shù)會聚的測度方法。近些年，代表著全球科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向和趨勢的會聚技術(shù)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，但對會聚技術(shù)的測度方法研究，目前還主要集中于共現(xiàn)分析方法[44]和共被引分析方法[45-46]。嘗試運(yùn)用專利文獻(xiàn)耦合分析方法，以全球制藥技術(shù)會聚中國和美國專利技術(shù)為實(shí)證，探索會聚技術(shù)測度方法，并進(jìn)而探討中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響，是本研究重要特色和大膽嘗試。文中提出的研究方法，可以被應(yīng)用于類似的研究課題。該方法還可以被擴(kuò)展到中觀和微觀層面的研究，比如不同研究機(jī)構(gòu)對某個(gè)主題或領(lǐng)域發(fā)展影響的比較，不同研究者對某個(gè)主題或領(lǐng)域發(fā)展的不同影響分析等。中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展影響的分析結(jié)果，揭示了中醫(yī)不僅在中醫(yī)中藥領(lǐng)域產(chǎn)生了影響，在癌癥治療、炎癥治療等領(lǐng)域，也產(chǎn)生了一定的影響[47]。中醫(yī)的一些理論和某些組合治療方法，一定程度上彌補(bǔ)了西醫(yī)的不足，給世界制藥技術(shù)的發(fā)展帶來了新的活力[48]，中西醫(yī)有效結(jié)合將為全球人類的健康做出巨大貢獻(xiàn)。

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