基于CiteSpace的突破性創(chuàng)新知識圖譜研究*
——以1991—2018年WoS和CSSCI數(shù)據(jù)為例

劉國巍 程圣潔

1 桂林航天工業(yè)學院 產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新與創(chuàng)業(yè)研究中心,廣西 桂林 541004; 2 電子科技大學 經(jīng)濟與管理學院,四川 成都 611731

“突破性創(chuàng)新”是根據(jù)熊·彼特的“創(chuàng)造性破壞”理論發(fā)展而來的，其概念由Chritensen于2003年在突破性技術(shù)的基礎(chǔ)上正式提出[1]，指技術(shù)、服務、商業(yè)模式經(jīng)過市場或技術(shù)、方法的不連續(xù)性變化而發(fā)生了生產(chǎn)效率的躍進式提升，并引起能夠顛覆主流市場印象的革命[2-7]。有學者認為，突破性創(chuàng)新對原有市場或技術(shù)的破壞引導著新市場的開辟，沖擊著原有行業(yè)的競爭態(tài)勢，機遇往往在此時隨之出現(xiàn)，故突破性創(chuàng)新能夠幫助發(fā)展中國家和部分企業(yè)從根本上撼動其他國家或企業(yè)的壟斷地位，從而實現(xiàn)經(jīng)濟的騰飛(付玉秀和張洪石，2004)[8]。因此，我國作為發(fā)展中國家，針對“突破性創(chuàng)新”這一新興領(lǐng)域的研究將具有重要價值及意義。

目前，對“突破性創(chuàng)新”相關(guān)文獻進行綜述撰寫的國內(nèi)學者，其研究焦點多匯聚于厘清突破性創(chuàng)新的概念，分析突破性創(chuàng)新的特征及演化路徑[9-11]。此外，還有一些研究者運用各種實證案例來剖析突破性創(chuàng)新的產(chǎn)生動因及作用機理[12-14]，或是從行業(yè)的角度分析突破性創(chuàng)新的必要性[15]，較少有學者通過科學計量的手段對未來的“突破性創(chuàng)新”熱點研究領(lǐng)域進行分析。

科學計量作為一種定量的文獻數(shù)據(jù)分析方法，較定性分析而言更不易受主觀意志的影響，具有更高的可信度。同時，陳傲和柳卸林(2011)認為被引科學知識結(jié)構(gòu)的變化是創(chuàng)新的一個重要指標[16]。因此，本文將通過科學計量的方式，即運用CiteSpace這一科學計量工具，從“突破性創(chuàng)新”相關(guān)文獻共被引網(wǎng)絡(luò)中挖掘出這些被引科學知識之間的聯(lián)系與規(guī)律，探究“突破性創(chuàng)新”的知識基礎(chǔ)、研究前沿、熱點及趨勢，為“突破性創(chuàng)新”領(lǐng)域的后續(xù)研究提供數(shù)據(jù)及理論方面的支持。

1 研究方法與數(shù)據(jù)獲取

1.1 研究方法

CiteSpace全稱為Citation Space，由美國德雷賽爾大學的陳超美教授研發(fā)，是一款主要用于分析共被引文獻之間的分布、關(guān)系與潛在信息的信息可視化科學計量軟件。CiteSpace可以將經(jīng)過計算分析后得到的數(shù)據(jù)信息用可視化的圖案進行呈現(xiàn)，以便讓使用者更快地在目標研究領(lǐng)域內(nèi)進行定量或定性的研究，獲知領(lǐng)域內(nèi)各知識之間的關(guān)系及規(guī)律[17]。它的主要運用范圍有：對文獻作者合作網(wǎng)絡(luò)、機構(gòu)合作關(guān)系、研究前沿、研究熱點和研究趨勢進行計算及共現(xiàn)分析工作。使用者可以使用中文文獻數(shù)據(jù)網(wǎng)站，如中國知網(wǎng)CNKI、CSSCI作為數(shù)據(jù)源，也可以使用外文文獻數(shù)據(jù)網(wǎng)站，如Web of Science(WoS)的文獻數(shù)據(jù)[18]，在此次研究中，本文選擇了1991年至2018年中CSSCI與WoS中的相關(guān)論文作為這次分析的數(shù)據(jù)來源。

1.2 數(shù)據(jù)獲取

研究初始階段，本文以“突破性創(chuàng)新”為關(guān)鍵詞進行中文文獻部分的研究，在CSSCI數(shù)據(jù)庫獲取149篇相關(guān)論文，通過圖1可以發(fā)現(xiàn)1999年至2006年相關(guān)文獻數(shù)量在緩慢增長，2006年之后發(fā)文量出現(xiàn)較大波動(擬合指數(shù)R2=0.473 6)，說明突破性創(chuàng)新相關(guān)課題的研究仍在發(fā)展初期階段，故沒有趨于穩(wěn)定。外文文獻則來自WS核心數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)采集以breakthrough innovation(突破性創(chuàng)新)、radical innovation(突破性創(chuàng)新)、disruptive technology(顛覆性技術(shù))、radical technology(突破性技術(shù))、creative destruction(創(chuàng)造性破壞)、technological breakthrough(技術(shù)突破)、significant technological change(重大技術(shù)變革)、discontinuous innovation(不連續(xù)性創(chuàng)新)為關(guān)鍵詞，共收集6 776篇相關(guān)文獻(如圖2所示)。1991年至2004年期間，基于WoS的“突破性創(chuàng)新”文獻數(shù)量較為平穩(wěn)，2004年之后呈穩(wěn)定增長趨勢(擬合指數(shù)R2=0.782 7)。

圖1 CSSCI文獻數(shù)量

圖2 WoS文獻數(shù)量

2 結(jié)果分析

2.1 科學領(lǐng)域結(jié)構(gòu)

科學領(lǐng)域結(jié)構(gòu)包括了“突破性創(chuàng)新”相關(guān)課題的學科領(lǐng)域、研究者研究方向之間的聯(lián)系和各機構(gòu)間的合作關(guān)系，是“突破性創(chuàng)新”研究體系架構(gòu)的表現(xiàn)。通過對CSSCI和WoS核心數(shù)據(jù)庫中相關(guān)文獻數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，本文得出醫(yī)學和工程學以及自然科學(包括化學、物理學、生物學、數(shù)學)等理工類學科領(lǐng)域出現(xiàn)突破性創(chuàng)新次數(shù)較多(如圖3)。其中，醫(yī)學在所有學科領(lǐng)域結(jié)構(gòu)中占比最大，達到17%，說明該領(lǐng)域出現(xiàn)顛覆行業(yè)認知，推動社會發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)概率較大。

圖3 學科領(lǐng)域結(jié)構(gòu)

本文基于CSSCI中文數(shù)據(jù)庫，運用CiteSpace軟件中的Cited Author及Institution節(jié)點，生成了如圖4 (a)所示的科研人員合作網(wǎng)絡(luò)圖及如圖4 (b)所示的研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖。由圖可知國內(nèi)作者節(jié)點分布十分松散，各作者之間聯(lián)系并不緊密，合作次數(shù)較少，并不能形成較完整的合作網(wǎng)絡(luò)。各大研究機構(gòu)之間無連線，合作不緊密。

圖4 CSSCI合作網(wǎng)絡(luò)

同理對WoS核心數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行分析，獲取了WoS科研人員合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖5 (a))和WoS研究機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖(圖5 (b))，并經(jīng)整理得到前十位研究者的簡介及節(jié)點統(tǒng)計數(shù)據(jù)(如表1)及前十位機構(gòu)節(jié)點統(tǒng)計數(shù)據(jù)。WoS的網(wǎng)絡(luò)圖顯示作者多為中國籍或是華裔，節(jié)點較CSSCI而言緊密了很多，并明顯分為四個合作群，分別為：以ShiQing Zhou、NaiYun Gao為中心的合作群；以Hui Zhang、Yan Wang為中心的合作群；以Jun Ma為中心的合作群以及以Qian Sui、ZhaoFu Qiu、ShuGuang Lu為中心的合作群。其中ShiQing Zhou、NaiYun Gao與同濟大學環(huán)境科學與工程學院有密切聯(lián)系，Qian Sui、ZhaoFu Qiu、ShuGuang Lu則都來自華東理工大學資源與環(huán)境工程學院。通過表1，發(fā)現(xiàn)突破性創(chuàng)新相關(guān)研究學者多研究資源與環(huán)境方向(前10名作者中有8名來自資源與環(huán)境學院)，研究者所屬機構(gòu)主要分布在上海(華東理工大學、同濟大學)、南京(南京農(nóng)業(yè)大學)等華東地區(qū)。

與CSSCI相比，WoS科研機構(gòu)之間的合作聯(lián)系也加強了許多，主要分為兩個集群：以Univ Oxford 牛津大學、Univ Cambridge劍橋大學、Univ Manchester曼徹斯特大學等英國機構(gòu)為中心的國外機構(gòu)，和以中國科學院大學、清華大學、同濟大學等機構(gòu)為中心的國內(nèi)科研機構(gòu)。國外機構(gòu)節(jié)點更多，節(jié)點之間聯(lián)系更緊密，說明較多國外機構(gòu)進行突破性創(chuàng)新領(lǐng)域的研究，且各機構(gòu)間合作頻繁；而國內(nèi)機構(gòu)節(jié)點數(shù)量少，共現(xiàn)節(jié)點普遍偏大，說明突破性創(chuàng)新在國內(nèi)是新興研究領(lǐng)域，中國科學院大學、哈爾濱工業(yè)大學與清華大學等國內(nèi)機構(gòu)近年對突破性創(chuàng)新的關(guān)注度高。

圖5 WoS合作網(wǎng)絡(luò)

表1 WoS部分(前十)作者節(jié)點統(tǒng)計數(shù)據(jù)

2.2 知識基礎(chǔ)與研究前沿

“突破性創(chuàng)新”相關(guān)論文的文獻共被引網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了該領(lǐng)域的知識基礎(chǔ)。單個知識基礎(chǔ)點累積成知識面后則形成了研究領(lǐng)域，故對熱點知識基礎(chǔ)進一步聚類分析并命名，就得到“突破性創(chuàng)新”的研究前沿?；贑iteSpace的Cited Reference節(jié)點及聚類功能，本文對“突破性創(chuàng)新”相關(guān)的CSSCI及WoS文獻進行了共被引關(guān)系的深度挖掘，得到了如圖6所示的“突破性創(chuàng)新”知識基礎(chǔ)與研究前沿聚類網(wǎng)絡(luò)圖(由于版面受限，故過濾了連通度過低的聚類結(jié)果，并導致聚類結(jié)果不連續(xù))。

圖6 “突破性創(chuàng)新”知識基礎(chǔ)與研究前沿聚類網(wǎng)絡(luò)圖

通過CiteSpace軟件LLR算法的計算，得到聚類后的“突破性創(chuàng)新”知識基礎(chǔ)與研究前沿圖譜Modularity Q值等于0.786 1，大于0.3，展現(xiàn)出其較為顯著的網(wǎng)絡(luò)社團結(jié)構(gòu)及聚類結(jié)果的合理性；網(wǎng)絡(luò)密度為0.007 3，表明部分知識基礎(chǔ)節(jié)點分布離中心區(qū)域過遠，影響了整體密度；Mean Sihouette值等于0.372，小于0.5，說明網(wǎng)絡(luò)同質(zhì)性較低，通過進一步對Summary of Clusters進行分析，發(fā)現(xiàn)由于聚類數(shù)量過多(共計154個聚類)且有96個聚類內(nèi)部成員過少，使Sihouette值為0，從而影響了網(wǎng)絡(luò)整體的同質(zhì)性。

經(jīng)過分析整理，本文得到了連通度最高且同質(zhì)性合理的13個聚類結(jié)果，并以此作為“突破性創(chuàng)新”的研究前沿領(lǐng)域(如表2所示)，其中前11類，即#0 Radical innovation(激進創(chuàng)新)、#2 Sustainable development(可持續(xù)發(fā)展)、#3 Market-based breakthrough innovation(基于市場的突破性創(chuàng)新)、#4 Biotechnology industry(生物技術(shù)產(chǎn)業(yè))、#6 Open innovation(開放創(chuàng)新)、#7 Harnessing tacit knowledge(利用隱性知識)、#9 Strategic mapping(戰(zhàn)略映射)、#10 Private sector(私營部門)、#11 Kidney cancer(腎癌)、#12 Developing electric vehicle(開發(fā)電動汽車)、#15 Labour market relationship(勞動力市場關(guān)系)有突出的聚類特征，文獻規(guī)模大于10；后兩類，即#18 Integrated scenario analysis(集成情景分析)、#24 Startups attractiveness(初創(chuàng)企業(yè)的吸引力)聚類特征較不明顯。

表2 聚類總結(jié)表 (采用LLR算法，Show the Largest Connected Component Only)

經(jīng)過歸納總結(jié)，本文將上述13個聚類總結(jié)為以下概念模型(圖7)。

圖7 研究前沿概念模型

2.3 研究熱點與研究趨勢

2.3.1 研究熱點

學者們各自研究的領(lǐng)域出現(xiàn)高度重合的部分即為研究熱點。通過CiteSpace軟件中的Keywords節(jié)點，可以得到“突破性創(chuàng)新”相關(guān)文獻關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，并從關(guān)鍵詞聚類中反映出高度重合的研究領(lǐng)域，從而得出“突破性創(chuàng)新”的研究熱點。對CSSCI樣本數(shù)據(jù)與WoS數(shù)據(jù)共同進行分析，并通過LLR聚類算法，本文得到了如圖8所示的“突破性創(chuàng)新”主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聚類圖。

圖8 主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)

由圖7可知，“突破性創(chuàng)新”主題共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復雜，節(jié)點分布無顯著特征。所得主題聚類共有6個，分別是：#0 new product development(新產(chǎn)品開發(fā))、#1 kidney cancer(腎癌)、#2 aqueous solution(水溶液)、#3 antioxidant activity(抗氧化活性)、#4 political economy(政治經(jīng)濟)、#5 shared vision(共同愿景)、#6 human breast cancer cell(人類乳腺癌細胞)。結(jié)合CiteSpace中的Summary Table及聚類信息匯總表，本文得到了頻次最高的25個核心熱點并對它們進行歸納，如表3所示。

利用CiteSpace的“Timezone”功能可生成突破性創(chuàng)新相關(guān)文獻關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)視圖(見圖9)，通過時區(qū)圖可以清晰地看到“突破性創(chuàng)新”領(lǐng)域的知識演進過程，時區(qū)中的連線說明了研究的傳承情況。對節(jié)點大、共現(xiàn)度強的關(guān)鍵詞進行整理(見圖10(a)、(b))，本文得出突破性創(chuàng)新的研究熱點主要分為兩個階段：第一、以innovation(創(chuàng)新)、performance(性能)、technology(技術(shù))等關(guān)鍵詞為主的宏觀層面的突破性創(chuàng)新階段(1994年—2005年)；第二、以degradation(降解)、aqueous solution(水溶液)等關(guān)鍵詞為主的微觀層面的突破性創(chuàng)新階段(2005—至今)，印證了上文突破性研究熱點分類的合理性。

圖9 關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)

2.3.2 研究趨勢

基于研究熱點的結(jié)果對關(guān)鍵詞進行突變檢測，并結(jié)合突破性創(chuàng)新相關(guān)文獻關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖中的熱點關(guān)鍵詞的演變，得出“突破性創(chuàng)新”的最新研究趨勢。運用CiteSpace“Burstness”功能對相關(guān)關(guān)鍵詞進行突現(xiàn)性探測運算，當α1/α0=1.1、γ[0，1]=0.7，其他參數(shù)取默認值時，得到突現(xiàn)強度最大的25個關(guān)鍵詞信息表(表4)。為獲得最新的研究趨勢，本文對突現(xiàn)時間發(fā)生在“突破性創(chuàng)新”熱點演變第二階段(2005年—至今)的關(guān)鍵詞進行重點分析。

表3 研究熱點匯總表

表4 突現(xiàn)強度最大的25個關(guān)鍵詞信息表

由表4可以得出自2005年開始，突現(xiàn)性較強的關(guān)鍵詞有LLR算法下屬于aqueous solution(水溶液)聚類的technological change(技術(shù)變革)、屬于antioxidant activity(抗氧化活性)聚類的antioxidant activity(抗氧化活性)、屬于political economy(政治經(jīng)濟)聚類的technology(技術(shù))及LSI算法下屬于impact(影響)聚類的climate change(氣候變化)。在25個高突現(xiàn)值的關(guān)鍵詞中，同屬于antioxidant activity(抗氧化活性)聚類的capacity(能力)和antioxidant activity(抗氧化活性)的突現(xiàn)時段均為2010年至2018年，說明這兩個主題的突現(xiàn)可能仍在發(fā)生，研究者們將重點研究抗氧化活性等醫(yī)學領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)課題。此外，通過對“水溶液”聚類的進一步研究，我們發(fā)現(xiàn)該聚類下還包含了photocatalytic degradation(光催化降解)、organic contaminant(有機污染物)等聚類中心度較高，且與環(huán)保密切相關(guān)的詞匯。同時，“政治經(jīng)濟”聚類下，除技術(shù)外還存在著economic growth(經(jīng)濟增長)、south Korea(韓國)、financial liberalization(金融自由化)等聚類中心關(guān)鍵詞。因此，本文綜合上述聚類數(shù)據(jù)，總結(jié)得出突破性創(chuàng)新領(lǐng)域未來研究趨勢如下：①生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的突破性創(chuàng)新研究；②醫(yī)藥領(lǐng)域中抗氧化活性相關(guān)的突破性技術(shù)或應用創(chuàng)新研究；③金融自由化等政治經(jīng)濟因素對韓國企業(yè)產(chǎn)生突破性創(chuàng)新的影響；④氣候變化對能源環(huán)境等領(lǐng)域內(nèi)突破性創(chuàng)新的出現(xiàn)頻率的影響。

3 結(jié)論

為完善“突破性創(chuàng)新”這一新興研究領(lǐng)域的研究體系，本文運用CiteSpace軟件，對中外共計6 925篇相關(guān)文獻進行了計量分析，梳理并總結(jié)了“突破性創(chuàng)新”的研究領(lǐng)域結(jié)構(gòu)、研究前沿、熱點及研究趨勢，得出以下結(jié)論：

(1)科學領(lǐng)域結(jié)構(gòu)方面，突破性創(chuàng)新在醫(yī)學和工程學以及自然科學等理工類學科領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)次數(shù)較多。國外在“突破性創(chuàng)新”領(lǐng)域內(nèi)的研究對比尚未形成較完整的合作研究網(wǎng)絡(luò)的國內(nèi)而言更為成熟，且相關(guān)課題學者多為研究資源與環(huán)境方向的中國籍或華裔人士。

(2)知識基礎(chǔ)與研究前沿方面，“突破性創(chuàng)新”的研究模型為金字塔狀，主要包括基礎(chǔ)、方法、技術(shù)、應用這四個層面。在基礎(chǔ)層面的支持下，企業(yè)可以通過方法創(chuàng)新技術(shù)，并將技術(shù)投入最終的應用層面，其中可持續(xù)發(fā)展思想貫穿了整個突破性創(chuàng)新過程。

(3)研究熱點與研究趨勢方面，突破性創(chuàng)新的研究熱點主要分為宏、微觀兩個階段，其未來的新興研究趨勢主要集中在能源環(huán)境、醫(yī)藥等需要生化技術(shù)的領(lǐng)域，具體為生物技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的突破性創(chuàng)新研究；醫(yī)藥領(lǐng)域中抗氧化活性相關(guān)的突破性技術(shù)或應用創(chuàng)新研究；氣候變化對能源環(huán)境等領(lǐng)域內(nèi)突破性創(chuàng)新的出現(xiàn)頻率的影響以及金融自由化等政治經(jīng)濟因素對韓國企業(yè)產(chǎn)生突破性創(chuàng)新的影響。