顛覆性創(chuàng)新識(shí)別研究

汪錦霞

(華中師范大學(xué) 信息管理學(xué)院，湖北 武漢 430079)

0 引言

知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代背景下，技術(shù)創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主要來(lái)源，也是企業(yè)提升績(jī)效、提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。隨著熊彼特提出創(chuàng)新理論，關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新的研究也在不斷地深化和拓展，有學(xué)者按照創(chuàng)新的程度進(jìn)行分類，將創(chuàng)新分為漸進(jìn)式創(chuàng)新和顛覆性創(chuàng)新，也有學(xué)者將漸進(jìn)式創(chuàng)新稱為連續(xù)性創(chuàng)新，將顛覆性創(chuàng)新成為突破式創(chuàng)新。漸進(jìn)式創(chuàng)新指對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行增量式改進(jìn)的創(chuàng)新，顛覆性創(chuàng)新是導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)生重大的技術(shù)變革、產(chǎn)品性能指標(biāo)發(fā)生巨大躍遷的一類創(chuàng)新[1]。顛覆性創(chuàng)新不僅包括對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的融合改進(jìn)，還包括在創(chuàng)新活動(dòng)中產(chǎn)生的重大范式轉(zhuǎn)換，為產(chǎn)品和服務(wù)帶來(lái)了全新的功能屬性、市場(chǎng)價(jià)值和競(jìng)爭(zhēng)地位。

由于技術(shù)發(fā)展的路徑依賴特性，顛覆性創(chuàng)新出現(xiàn)的成本是非常高的，漸進(jìn)式的創(chuàng)新活動(dòng)更符合發(fā)展規(guī)律，而顛覆性創(chuàng)新對(duì)于企業(yè)、行業(yè)甚至國(guó)家具有巨大的價(jià)值，這一類創(chuàng)新活動(dòng)的出現(xiàn)是尤為難得的。顛覆性創(chuàng)新的發(fā)展一般需要?dú)v經(jīng)幾個(gè)階段，剛出現(xiàn)有一段“潛伏期”，經(jīng)過(guò)與市場(chǎng)的磨合最終被市場(chǎng)接受甚至主導(dǎo)市場(chǎng)，例如：4G技術(shù)可以認(rèn)為是相對(duì)于傳統(tǒng)3G通信技術(shù)的一個(gè)顛覆性創(chuàng)新，即將進(jìn)入的萬(wàn)物互聯(lián)、萬(wàn)物智能的5G時(shí)代也是對(duì)4G的顛覆性創(chuàng)新；創(chuàng)新型企業(yè)大疆研發(fā)的無(wú)人機(jī)占全球民用小型無(wú)人機(jī)約70%的市場(chǎng)份額，大疆成為全球領(lǐng)先的無(wú)人飛行器控制系統(tǒng)及無(wú)人機(jī)解決方案的研發(fā)和生產(chǎn)商，多項(xiàng)顛覆性創(chuàng)新建立起高技術(shù)壁壘。

某種程度上說(shuō)，全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)可以歸因?yàn)榧夹g(shù)創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)，顛覆性創(chuàng)新能力與企業(yè)生存能力和長(zhǎng)期盈利密切相關(guān)[2]，企業(yè)需要把握行業(yè)市場(chǎng)動(dòng)向，提高自身創(chuàng)新能力的同時(shí)，也要準(zhǔn)確識(shí)別出技術(shù)領(lǐng)域的顛覆性創(chuàng)新和可能發(fā)生范式轉(zhuǎn)換的機(jī)會(huì)，對(duì)企業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)至為關(guān)鍵，對(duì)創(chuàng)新領(lǐng)域的研究也具有重大意義。

對(duì)于顛覆性創(chuàng)新的識(shí)別方法主要分為兩大類：基于主觀判斷，比如基于專家意見(jiàn)的德?tīng)柗品ɑ颉八綊呙琛闭{(diào)查方法，可以分析顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的技術(shù)或市場(chǎng)變化[3，4]；Kostoff采用文本挖掘結(jié)合專家意見(jiàn)的方法，識(shí)別具有顛覆性的技術(shù)創(chuàng)新[5]。從客觀性研究來(lái)說(shuō)，基于專利數(shù)據(jù)的技術(shù)創(chuàng)新研究早已被廣泛運(yùn)用在技術(shù)路徑發(fā)現(xiàn)、技術(shù)主題挖掘等方面。也有學(xué)者采用對(duì)專利文本信息的挖掘來(lái)發(fā)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展中的顛覆性創(chuàng)新，Shibata N等[6]運(yùn)用文獻(xiàn)引用網(wǎng)絡(luò)圖，以再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槔R(shí)別技術(shù)前沿。我國(guó)學(xué)者黃魯成[7]等基于專利分析的方法提出了一個(gè)識(shí)別顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的框架，借鑒物種入侵模型和集對(duì)分析方法，對(duì)其顛覆性強(qiáng)度進(jìn)行有效測(cè)度。

以上顛覆性創(chuàng)新識(shí)別方法多是基于專利文本信息，本文的研究從專利引用數(shù)據(jù)出發(fā)，加入時(shí)間序列并結(jié)合技術(shù)生命周期理論，利用動(dòng)態(tài)專利引用率更直觀地揭示出技術(shù)發(fā)展中的顛覆性創(chuàng)新，并為顛覆性技術(shù)創(chuàng)新的早期識(shí)別和預(yù)測(cè)提供一定的思路。

1 顛覆性創(chuàng)新對(duì)技術(shù)的顛覆性分析

相對(duì)于持續(xù)性創(chuàng)新而言，顛覆性創(chuàng)新是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)性能的一次大躍遷，形成階躍式的性能提升軌道。顛覆性創(chuàng)新隨著技術(shù)的不斷提升以及與市場(chǎng)的磨合，會(huì)以不斷增加的速率推動(dòng)新的技術(shù)屬性完善。因此，從技術(shù)生命周期生長(zhǎng)曲線來(lái)看，可以推斷當(dāng)顛覆性創(chuàng)新出現(xiàn)時(shí)，曲線會(huì)出現(xiàn)突變點(diǎn)，并進(jìn)入新一輪的生長(zhǎng)曲線，成為新S曲線的起點(diǎn)。

圖1 顛覆性創(chuàng)新技術(shù)生命周期曲線

當(dāng)顛覆性創(chuàng)新進(jìn)入現(xiàn)有的技術(shù)領(lǐng)域時(shí)，會(huì)改變當(dāng)前技術(shù)的性能衡量標(biāo)準(zhǔn)，呈現(xiàn)出階躍式的技術(shù)性能軌道。顛覆性創(chuàng)新的性能衡量標(biāo)準(zhǔn)與當(dāng)前技術(shù)的性能衡量標(biāo)準(zhǔn)不同，從當(dāng)前技術(shù)的技性能軌道出發(fā)，粗略的技術(shù)生命周期階段劃分導(dǎo)致整個(gè)生命周期曲線將是一個(gè)平滑的S曲線，無(wú)法展現(xiàn)出顛覆性創(chuàng)新的顛覆性作用。由于技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)性，時(shí)間序列的作用不可忽視，因此需要采用動(dòng)態(tài)分析方法，運(yùn)用LOGISTIC擬合劃分技術(shù)階段，重點(diǎn)關(guān)注不同階段的承接處是否存在顛覆性轉(zhuǎn)變，運(yùn)用專利引用數(shù)據(jù)構(gòu)建顛覆性創(chuàng)新的識(shí)別框架。

2 顛覆性創(chuàng)新的識(shí)別研究

2.1 LOGISTIC擬合與顛覆強(qiáng)度計(jì)算模型

S曲線又稱生命周期曲線，是以目標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域的資源為計(jì)算數(shù)據(jù)源，選擇最佳的線性回歸方法，模擬出成長(zhǎng)曲線，并推測(cè)未來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展會(huì)經(jīng)歷萌芽期、成長(zhǎng)期、成熟期以及飽和期4個(gè)階段，這些階段組成了該領(lǐng)域的技術(shù)生命周期，見(jiàn)圖2。

圖2 技術(shù)生命周期

LOGISTIC預(yù)測(cè)模型是1838年Verhulst為預(yù)測(cè)人口數(shù)量及控制人口增長(zhǎng)提出來(lái)的，后來(lái)不僅被用于動(dòng)植物生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖等研究，還應(yīng)用于社會(huì)現(xiàn)象研究。一個(gè)由此變化而來(lái)的方程式為：

(1)

在最初的生物類應(yīng)用場(chǎng)景中，式(1)中的N代表的3個(gè)指標(biāo)分別為：生物量(biomass)、生長(zhǎng)量(growth)和其他數(shù)量指標(biāo)(如發(fā)病數(shù)等)，t為時(shí)間(或溫度等)序列，r與k兩者都代表了常數(shù)，其中常數(shù)r為內(nèi)稟自然增長(zhǎng)率或瞬時(shí)增長(zhǎng)率(instantaneous growth rate)，k則代表了環(huán)境負(fù)載力或容納量(carrying capacity)，e為自然對(duì)數(shù)底，a為積分常數(shù)。公式即為S形LOGISTIC累計(jì)分布曲線方程。LOGISTIC分布的運(yùn)用范圍已經(jīng)從生物群體擴(kuò)展到了人口統(tǒng)計(jì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、化學(xué)等各個(gè)方面。很多學(xué)者研究了該模型的參數(shù)估計(jì)、估計(jì)的容許性、假設(shè)檢驗(yàn)和預(yù)測(cè)，結(jié)合LOGISTIC模型的增長(zhǎng)規(guī)律，對(duì)某一個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展生命周期進(jìn)行擬合分析。

本文對(duì)技術(shù)專利數(shù)據(jù)利用LOGISTIC擬合，計(jì)算技術(shù)生命周期，并依據(jù)多波S曲線進(jìn)行技術(shù)階段劃分，認(rèn)為不同的技術(shù)階段的連接處極有可能存在顛覆性創(chuàng)新。專利數(shù)據(jù)通常被認(rèn)為可以直接反映該技術(shù)的發(fā)展情況，專利引用量、專利引用率隨時(shí)間分布的曲線可以分析的顛覆強(qiáng)度，考慮技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)性和時(shí)效性，將一項(xiàng)專利技術(shù)在其公開(kāi)當(dāng)年的引用量、第二年的引用量以及第三年的引用量之和與該技術(shù)在此年的專利量之比作為顛覆性強(qiáng)度，以此判斷當(dāng)前專利是否為顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文選取有機(jī)發(fā)光二極管(OLED，organic light-emitting diodes)領(lǐng)域的美國(guó)授權(quán)專利進(jìn)行分析。 采用“OLED”、“organic LED”、“organic light-emitting diodes”、“organic electroluminescent”、“organic electro-luminescence”、“polymer light-emitting diodes”和“polymer LED”檢索詞從美國(guó)授權(quán)專利數(shù)據(jù)庫(kù)(1976.1-2018.5)從“關(guān)鍵詞”、“標(biāo)題”中進(jìn)行檢索，得到7343條發(fā)明專利及其相關(guān)著錄信息，如專利號(hào)、題名、摘要、授權(quán)日、技術(shù)分類號(hào)(IPC)、權(quán)利要求項(xiàng)數(shù)量和參考文獻(xiàn)(僅限參考的專利文獻(xiàn))等信息。

首先將7343條專利數(shù)據(jù)按照專利授權(quán)時(shí)間先后順序排列，得到歷年OLED技術(shù)專利數(shù)量發(fā)展態(tài)勢(shì)，以專利累積件數(shù)為縱軸，年份為橫軸，使用Loglet Lab4軟件網(wǎng)頁(yè)版描繪出OLED技術(shù)專利數(shù)量發(fā)展趨勢(shì)圖以及增長(zhǎng)率趨勢(shì)圖。

由于OLED 專利首次出現(xiàn)在1976年，1976-1990年這一階段專利數(shù)據(jù)量極小，故累積到1991年，本文中研究1991-2018年OLED技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)軌道識(shí)別。圖3顯示了1991-2018年間OLED技術(shù)專利授權(quán)量的年度數(shù)量與累計(jì)數(shù)量的趨勢(shì)圖，從圖中可以看出，OLED技術(shù)相關(guān)專利數(shù)量呈現(xiàn)一種逐年上升的趨勢(shì)。

首先對(duì)OLED樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行了單波LOGISTIC擬合，置信區(qū)間設(shè)置為95%，結(jié)果如圖4所示，結(jié)合系統(tǒng)生成的指標(biāo)進(jìn)行解讀，從增長(zhǎng)率曲線可以發(fā)現(xiàn)OLED技術(shù)專利數(shù)量增長(zhǎng)呈現(xiàn)兩波增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，第一波出現(xiàn)在2004年左右，第二波2013年左右。由此可以對(duì)專利數(shù)據(jù)進(jìn)行兩波LOGISTIC擬合。

圖3 OLED技術(shù)專利授權(quán)年度數(shù)量與累積數(shù)量走勢(shì)

圖4 1991-2018年專利累積量單波LOGISTIC曲線與專利數(shù)量增長(zhǎng)率曲線

將樣本數(shù)據(jù)再次進(jìn)行兩波擬合，置信區(qū)間設(shè)置為95%，結(jié)果如圖5所示，結(jié)合系統(tǒng)生成的指標(biāo)進(jìn)行解讀，可以發(fā)現(xiàn)該樣本數(shù)據(jù)的兩波擬合程度較為理想。

圖5 1991-2018年專利累積量?jī)刹↙OGISTIC曲線與專利數(shù)量增長(zhǎng)率曲線

通過(guò)對(duì)OLED專利數(shù)據(jù)量的分析可以發(fā)現(xiàn)，OLED領(lǐng)域從首個(gè)專利出現(xiàn)到進(jìn)入專利數(shù)量飽和，大約經(jīng)過(guò)了30年。在這30年左右的時(shí)間里，OLED技術(shù)會(huì)經(jīng)歷從萌芽到迅速發(fā)展的階段式增長(zhǎng)形勢(shì)。在第一波發(fā)展到2004年左右開(kāi)始進(jìn)入技術(shù)瓶頸，專利累計(jì)申請(qǐng)量不再上升，但是另一個(gè)分支領(lǐng)域的專利的出現(xiàn)會(huì)將技術(shù)的發(fā)展引入一個(gè)新的快速成長(zhǎng)時(shí)期，說(shuō)明OLED領(lǐng)域的發(fā)展確實(shí)伴隨著技術(shù)的更替，這就有必要對(duì)技術(shù)軌道進(jìn)行劃分，找出導(dǎo)致軌道躍遷的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

通過(guò)比較最終將1991-2018年的專利累積數(shù)量確定為兩波LOGISTIC擬合，第一波大致為1991-2013年，第二波為2004-2018年，可以發(fā)現(xiàn)這兩波出現(xiàn)了重合，重合部分為2004-2013年。一般而言，技術(shù)的發(fā)展始終伴隨著技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改進(jìn)，甚至?xí)x原先的發(fā)展軌道而出現(xiàn)技術(shù)替代，因此2004-2013年出現(xiàn)的技術(shù)專利很難將其劃分開(kāi)。根據(jù)本研究要解決的問(wèn)題，將OLED技術(shù)發(fā)展劃分為3個(gè)階段，即1976-2004年、2005-2012年、2013-2018年，故可以認(rèn)為OLED技術(shù)發(fā)展的三個(gè)重要躍遷時(shí)刻發(fā)生在2004-2005年、2012-2013年這兩個(gè)階段。通過(guò)對(duì)提取到的年份數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪制出三年引用率(顛覆性強(qiáng)度)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)圖。

圖6 1991-2018年專利三年引用率隨時(shí)間變化的曲線圖

從圖6中可以看到，OLED技術(shù)三年引用率在早期表現(xiàn)較差，但是在2002年達(dá)到第一次新高，這段時(shí)間對(duì)應(yīng)的是圖5中OLED技術(shù)的第一次顛覆性創(chuàng)新。特別是在2004年， OLED技術(shù)專利的三年引用率超過(guò)3.5，說(shuō)明此時(shí)OLED技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重要的創(chuàng)新突破，并引起了廣泛關(guān)注。第二次發(fā)生在2011-2013年期間，專利三年引用率接近4，這個(gè)時(shí)期對(duì)應(yīng)于圖5中OLED 技術(shù)第三個(gè)階段的起始，可以認(rèn)為是OLED技術(shù)的第二次顛覆性創(chuàng)新。通過(guò)對(duì)OLED技術(shù)的技術(shù)發(fā)展階段的分析，利用專利引用數(shù)據(jù)構(gòu)建的新指標(biāo)顛覆性強(qiáng)度得到OLED技術(shù)的顛覆性強(qiáng)度曲線，識(shí)別出2002-2004年以及2011-2013年兩個(gè)階段的技術(shù)專利為顛覆性創(chuàng)新。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)美國(guó)專利數(shù)據(jù)庫(kù)中OLED技術(shù)的專利進(jìn)行深入分析，考慮技術(shù)發(fā)展的動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，加入時(shí)間序列，結(jié)合技術(shù)生命周期理論對(duì)OLED技術(shù)劃分技術(shù)階段，認(rèn)為處在不同技術(shù)階段的連接處的專利可能是顛覆性創(chuàng)新，利用專利的引用數(shù)據(jù)計(jì)算顛覆性強(qiáng)度——專利前三年引用率，實(shí)現(xiàn)了對(duì)顛覆性創(chuàng)新階段的驗(yàn)證，結(jié)果與技術(shù)生命周期的分析結(jié)果相符，識(shí)別出OLED技術(shù)的顛覆性創(chuàng)新階段為2002-2004年以及2011-2013年。

本文還存在一些不足，技術(shù)躍遷的發(fā)生需要一段時(shí)間的“潛伏”，經(jīng)過(guò)多次技術(shù)突破，通常在實(shí)現(xiàn)第二次技術(shù)突破時(shí)才會(huì)引起廣泛的關(guān)注，使用本文提出的模型暫時(shí)無(wú)法預(yù)測(cè)那些即將成為顛覆性創(chuàng)新的專利，可能需要加入隨時(shí)間變化的專利被引率——即專利總被引量除以全年專利申請(qǐng)量，可以更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)某些潛在的顛覆性創(chuàng)新的早期識(shí)別，這也是今后的工作重點(diǎn)之一。