突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向

余博文，劉向

（華中師范大學(xué)信息管理學(xué)院，武漢 430079）

0 引 言

在科技經(jīng)濟(jì)全球化環(huán)境下，為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，越來(lái)越多的組織或個(gè)人在發(fā)明創(chuàng)新上選擇合作[1]，合作創(chuàng)新被實(shí)踐證明是提高創(chuàng)新效率的重要途徑之一[2]。一直以來(lái)，專(zhuān)利合作是科技創(chuàng)新與社會(huì)關(guān)系網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域關(guān)注的重要話題，尤其是產(chǎn)學(xué)研之間合作情況和創(chuàng)新績(jī)效的關(guān)系[3]、專(zhuān)利發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特征[4]等。大量研究表明，具有相同屬性的創(chuàng)新個(gè)體傾向于相互合作，合作網(wǎng)絡(luò)具有同配性[5-7]?，F(xiàn)有關(guān)于合作網(wǎng)絡(luò)的研究通常關(guān)注對(duì)特定網(wǎng)絡(luò)的特征進(jìn)行揭示，如網(wǎng)絡(luò)的同配性[8]、度相關(guān)性[9]等，結(jié)合創(chuàng)新個(gè)體自身的屬性的研究較少，如對(duì)突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向的研究。突破式創(chuàng)新發(fā)明人具有產(chǎn)出突破式科技成果的能力，培養(yǎng)突破式創(chuàng)新發(fā)明人是實(shí)施人才強(qiáng)國(guó)的全方位戰(zhàn)略[10]。對(duì)這一類(lèi)型發(fā)明人的合作傾向進(jìn)行研究，既有助于揭示這一群體的合作特點(diǎn)，也有助于突破式創(chuàng)新發(fā)明人的發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)。

基于上述原因，首先，本文基于專(zhuān)利數(shù)據(jù)，劃分科技發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型；其次，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)科學(xué)理論構(gòu)建科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，分析突破式創(chuàng)新發(fā)明人在科研過(guò)程中的合作傾向；最后，采用隨機(jī)圖理論構(gòu)建合作網(wǎng)絡(luò)的零模型，并對(duì)突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向進(jìn)行分析和檢驗(yàn)。

1 相關(guān)研究

“突破式技術(shù)創(chuàng)新”概念最早由Christensen[11]提出。突破式技術(shù)創(chuàng)新是指對(duì)原有技術(shù)的重大革新，產(chǎn)生了技術(shù)和發(fā)展路線的顛覆效應(yīng)[12-13]?！俺掷m(xù)式技術(shù)創(chuàng)新”是相對(duì)的概念，指的是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)漸進(jìn)式、增量式的改進(jìn)，是在現(xiàn)有需求的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù)進(jìn)行的微小改進(jìn)或過(guò)程創(chuàng)新[14-15]。對(duì)發(fā)明人類(lèi)型的研究主要是依據(jù)發(fā)明人影響力的不同將其分為不同的類(lèi)型，針對(duì)“明星發(fā)明人”（star in‐ventors）的定義與特征挖掘已有大量研究[16-17]。Schiffauerova等[18]綜合考慮發(fā)明人公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量和專(zhuān)利的平均權(quán)利要求數(shù)量，將發(fā)明人劃分為不同等級(jí)。劉向等[19]依據(jù)發(fā)明人的突破式與持續(xù)式創(chuàng)新值，將高被引發(fā)明人進(jìn)一步劃分為“復(fù)合型”“鞏固型”“突破型”和“發(fā)展型”四種類(lèi)型。

研發(fā)合作是創(chuàng)新的重要途徑，學(xué)者們對(duì)高影響力研究開(kāi)發(fā)群體的合作情況頗有研究。Almeida等[20]發(fā)現(xiàn)高影響力發(fā)明人在合作時(shí)研究領(lǐng)域上具有差異性，且高影響力發(fā)明人組成的團(tuán)隊(duì)存在更大的研究領(lǐng)域差異性，表明高影響力發(fā)明人傾向于研究多種學(xué)科領(lǐng)域。Beaudry等[21]研究了加拿大納米技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)明人合作對(duì)專(zhuān)利質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)擁有更多核心發(fā)明者的研究團(tuán)隊(duì)能夠生產(chǎn)更高質(zhì)量的專(zhuān)利。Wu等[22]研究發(fā)現(xiàn)，小規(guī)模團(tuán)隊(duì)傾向于產(chǎn)出突破式創(chuàng)新成果。

關(guān)于發(fā)明人的合作傾向問(wèn)題。王宇開(kāi)等[23]對(duì)專(zhuān)利發(fā)明人合作中的性別偏好問(wèn)題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)明人團(tuán)隊(duì)中廣泛存在“同質(zhì)性”合作偏好的現(xiàn)象，即男性更愿意與男性合作，而女性則被動(dòng)地只能更多地與女性合作。Azagra-Caro[24]對(duì)科研人員與企業(yè)的特征分析，發(fā)現(xiàn)科研人員的工作經(jīng)驗(yàn)與學(xué)科背景會(huì)影響其參加科研工作的熱情。D'Este等[25]對(duì)英國(guó)企業(yè)進(jìn)行了實(shí)證研究，發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量大學(xué)更傾向于在應(yīng)用型研究上與企業(yè)進(jìn)行合作。Wang等[8]發(fā)現(xiàn)科研年齡較長(zhǎng)的科研人員傾向于有更多合作者，并且這一類(lèi)人群傾向于相互合作。

突破式創(chuàng)新發(fā)明人有沒(méi)有合作傾向呢？他們更愿意與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作，還是與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作？針對(duì)上述問(wèn)題，本文嘗試從技術(shù)創(chuàng)新類(lèi)型的度量方法出發(fā)，定義突破式創(chuàng)新發(fā)明人與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的度量方法，基于發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)分析和揭示突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向。

2 發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的劃分

2.1 專(zhuān)利創(chuàng)新類(lèi)型度量指標(biāo)

專(zhuān)利之間的引用關(guān)系既體現(xiàn)了知識(shí)的流動(dòng)方向，也體現(xiàn)了一項(xiàng)技術(shù)對(duì)更早的一項(xiàng)或多項(xiàng)技術(shù)的繼承和發(fā)展。專(zhuān)利的被引情況則能體現(xiàn)一項(xiàng)技術(shù)的重要性和創(chuàng)新程度。Funk等[26]提出CD指數(shù)用于測(cè)量一項(xiàng)技術(shù)的變革程度；Chen等[27]將該指數(shù)拆成D指數(shù)和C指數(shù)兩個(gè)指標(biāo)，分別用于度量一項(xiàng)技術(shù)的突破式與持續(xù)式創(chuàng)新性；Wu等[22]將CD指數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，計(jì)算方法為

圖1為一件專(zhuān)利v在專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)中的引用與被引情況，菱形表示目標(biāo)專(zhuān)利v，圓形表示專(zhuān)利v的參考專(zhuān)利q。一件專(zhuān)利引用專(zhuān)利v和q存在三種情況：第一，僅引用專(zhuān)利v，記作專(zhuān)利i；第二，僅引用專(zhuān)利q，記作專(zhuān)利k；第三，既引用專(zhuān)利v也引用專(zhuān)利q，記作專(zhuān)利j。將專(zhuān)利i、j、k的數(shù)目分別記為ni、nj、nk。

圖1 專(zhuān)利CD指數(shù)的計(jì)算方式

CD指數(shù)的思路：當(dāng)一件突破式技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)利P公開(kāi)后，后續(xù)專(zhuān)利對(duì)這件專(zhuān)利P的前代專(zhuān)利的引用會(huì)大幅減少，即專(zhuān)利P代表的技術(shù)相對(duì)于老技術(shù)具有完全替代性和突破性。由公式(1)可知，CD指數(shù)的范圍是-1～1。突破式技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)利的CD指數(shù)大于0，持續(xù)式技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)利的CD指數(shù)小于0[26]。CD指數(shù)的絕對(duì)值越大，表明專(zhuān)利具有越強(qiáng)的突破性或持續(xù)性。Wu等[22]通過(guò)CD指數(shù)來(lái)衡量科研團(tuán)隊(duì)產(chǎn)出成果的突破性，發(fā)現(xiàn)大團(tuán)隊(duì)與小團(tuán)隊(duì)在產(chǎn)出成果突破性上存在差異。Park等[28]通過(guò)CD指數(shù)探究了不同時(shí)段的專(zhuān)利的突破性，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間推移專(zhuān)利的突破性逐漸降低。

2.2 發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的度量方法

發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型與該發(fā)明人所持有專(zhuān)利的創(chuàng)新類(lèi)型有關(guān)。由于一位發(fā)明人公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量可能有多件，并且多件專(zhuān)利的技術(shù)創(chuàng)新類(lèi)型可能不同，因此，需要通過(guò)發(fā)明人的專(zhuān)利來(lái)定義發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型。例如，劉向等[19]取一位發(fā)明人所有專(zhuān)利創(chuàng)新值的中位數(shù)作為發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的評(píng)估指標(biāo)?？紤]到在不同領(lǐng)域內(nèi)突破式創(chuàng)新技術(shù)的占比不同，本文將一位發(fā)明人公開(kāi)的所有專(zhuān)利的CD指數(shù)的最大值的符號(hào)作為該發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的度量指標(biāo)，記作MaxCD，則第i位發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型計(jì)算過(guò)程為

其中，Ni表示第i位發(fā)明人公開(kāi)的專(zhuān)利數(shù)量；CDij表示第i位發(fā)明人公開(kāi)的第j件專(zhuān)利的CD值；sign(x)表示符號(hào)函數(shù)。該指標(biāo)值的正負(fù)分別將發(fā)明人劃分為突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人。

一件專(zhuān)利在公開(kāi)之后，其CD指數(shù)的符號(hào)一般不會(huì)發(fā)生改變。例如，1980年公開(kāi)的一件專(zhuān)利P1在5年內(nèi)表現(xiàn)為突破式技術(shù)創(chuàng)新，其CD指數(shù)為正。隨著時(shí)間推移，1990年公開(kāi)的專(zhuān)利P2在5年內(nèi)取代了P1成為新的突破式技術(shù)創(chuàng)新專(zhuān)利，此時(shí)P1的引用量減少，但對(duì)其CD指數(shù)的正負(fù)影響不大[29]。因此，用CD指數(shù)在1995年對(duì)比P1和P2的創(chuàng)新性的意義不大，甚至P1的技術(shù)創(chuàng)新類(lèi)型可能因太長(zhǎng)的統(tǒng)計(jì)周期而發(fā)生了變化。Yayavaram等[30]認(rèn)為，評(píng)價(jià)專(zhuān)利的創(chuàng)新性需要用該專(zhuān)利公開(kāi)后5年（或10年）的CD指數(shù)?？紤]這種情況，本文在后續(xù)度量發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型時(shí)，選取一段時(shí)間內(nèi)（如1年或5年）公開(kāi)的所有專(zhuān)利，計(jì)算每一件專(zhuān)利在相同時(shí)間（如5年或10年）內(nèi)的CD指數(shù)。

3 數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)

3.1 數(shù)據(jù)集與預(yù)處理

3.1.1 數(shù)據(jù)集選擇

研究數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)專(zhuān)利和商標(biāo)局（United States Patent and Trademark Office，USPTO），選自美國(guó)專(zhuān)利分類(lèi)號(hào)435*（分子生物學(xué)與微生物學(xué)，Chemistry: Molecular Biology and Microbiology）下1979—2014年的授權(quán)專(zhuān)利數(shù)據(jù)，共66875條。本文使用該數(shù)據(jù)構(gòu)建專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)與發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，使用的字段包括專(zhuān)利號(hào)、專(zhuān)利公開(kāi)日期、發(fā)明人、參考專(zhuān)利號(hào)、參考專(zhuān)利公開(kāi)日期。選取該專(zhuān)利數(shù)據(jù)的原因有：①分類(lèi)號(hào)435*的數(shù)據(jù)完整性較好，對(duì)應(yīng)學(xué)科的引用較為集中；②專(zhuān)利間引用較頻繁，在短時(shí)間內(nèi)能產(chǎn)生足量的引證關(guān)系，用于構(gòu)建專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算CD指數(shù)；③分類(lèi)號(hào)435*對(duì)應(yīng)學(xué)科具有較高的影響力，作為科研前沿領(lǐng)域的發(fā)展較快，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

3.1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

（1）專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

科技發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的確定首先要計(jì)算發(fā)明人在一段時(shí)間內(nèi)公開(kāi)專(zhuān)利的CD指數(shù)。根據(jù)專(zhuān)利間引用關(guān)系可以構(gòu)建專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而可以計(jì)算出一件專(zhuān)利的CD指數(shù)。本文采取直接引用方式來(lái)構(gòu)造專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)，專(zhuān)利可以被視為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，而專(zhuān)利之間的引用和被引用關(guān)系可以作為節(jié)點(diǎn)之間的連邊。

本文選擇的數(shù)據(jù)集中，一件專(zhuān)利的部分參考專(zhuān)利可能并不在435*分類(lèi)號(hào)下，屬于其他學(xué)科或更早期的專(zhuān)利，而這部分專(zhuān)利在一些發(fā)明人特征的計(jì)算中是必需的。因此，構(gòu)建的專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)要大于435*分類(lèi)號(hào)及其子類(lèi)下的所有專(zhuān)利數(shù)據(jù)。構(gòu)建的專(zhuān)利引用網(wǎng)絡(luò)需要使用1979—2014年的全量數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)包含專(zhuān)利共354422件，引用1156504次。

（2）發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

合作網(wǎng)絡(luò)是以創(chuàng)新主體為節(jié)點(diǎn)，創(chuàng)新主體通過(guò)專(zhuān)利合作建立聯(lián)系，本文根據(jù)此關(guān)系和專(zhuān)利文獻(xiàn)題錄數(shù)據(jù)構(gòu)建發(fā)明人的合作網(wǎng)絡(luò)。

實(shí)驗(yàn)中選取存在于該數(shù)據(jù)集的發(fā)明人作為研究對(duì)象。在構(gòu)建合作網(wǎng)絡(luò)時(shí)，一件專(zhuān)利的所有發(fā)明人間形成兩兩合作關(guān)系，在其之間添加連邊。許多發(fā)明人之間有過(guò)不止一次合作，該現(xiàn)象在全局發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)更顯著。因此，發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)無(wú)向有權(quán)網(wǎng)絡(luò)。首先，選取全量專(zhuān)利數(shù)據(jù)集，構(gòu)建1979—2014年的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)包括98075個(gè)節(jié)點(diǎn)和231919條邊。其中，有62362對(duì)作者（即合作網(wǎng)絡(luò)中的62362條邊）之間合作次數(shù)超過(guò)一次，占總邊數(shù)的26.9%。全局發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的平均度是4.73，一位發(fā)明人公開(kāi)專(zhuān)利的平均數(shù)量為2.17。其次，構(gòu)建以5年為時(shí)間段的合作網(wǎng)絡(luò)，并計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特征，結(jié)果如表1所示?？紤]到部分發(fā)明人存在科研生涯終止的情況，在計(jì)算各合作網(wǎng)絡(luò)的平均度和平均聚類(lèi)系數(shù)指標(biāo)時(shí)，發(fā)明人總數(shù)選擇的是該時(shí)間段公開(kāi)了專(zhuān)利的發(fā)明人，即發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)。合作網(wǎng)絡(luò)的平均度隨時(shí)間推移呈上升趨勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)的平均聚類(lèi)系數(shù)整體上也在增加，表明發(fā)明人之間的合作者之間互相合作的概率增加，但網(wǎng)絡(luò)的密度隨時(shí)間變化在降低，表明從整體上看網(wǎng)絡(luò)仍然是稀疏的。

表1 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)基本特征（以5年為時(shí)間段統(tǒng)計(jì)）

（3）發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的計(jì)算

圖2統(tǒng)計(jì)了MaxCD度量方式下兩種創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人的數(shù)量情況。其中，CD指數(shù)的計(jì)算取5年為計(jì)算周期[30]，圖中D和C分別表示突破式創(chuàng)新發(fā)明人和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)，如1983，代表的是1979—1983年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。分類(lèi)號(hào)435*（分子生物學(xué)與微生物學(xué)）領(lǐng)域突破式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量隨時(shí)間推移呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，在2009—2013年時(shí)間段要少于持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的數(shù)量。進(jìn)一步測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在2003年之后出現(xiàn)了大量專(zhuān)利未被引用的發(fā)明人。

圖2 兩種創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人數(shù)量隨時(shí)間變化情況

對(duì)于發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型，本文計(jì)算了max{CDij|j∈Ni}，記作CDmax，并統(tǒng)計(jì)了該值的分布情況，如圖3所示。結(jié)果表明，兩種創(chuàng)新發(fā)明人的CDmax分布類(lèi)似，并且該結(jié)論與文獻(xiàn)[19] 中“明星發(fā)明人”的突破式和持續(xù)式指標(biāo)的分布情況吻合。

圖3 發(fā)明人所有專(zhuān)利CD指數(shù)的最大值分布

3.2 科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的度相關(guān)性和同配性

發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是不斷發(fā)展的，復(fù)雜的機(jī)制驅(qū)動(dòng)著網(wǎng)絡(luò)的演變。在某一時(shí)期觀察到的網(wǎng)絡(luò)在長(zhǎng)期內(nèi)可能表現(xiàn)出不同的度分布特征。一種簡(jiǎn)潔的判斷度相關(guān)性的方法是計(jì)算度為k的節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)的平均度，即余平均度（excess average degree）[31]。假設(shè)節(jié)點(diǎn)i的ki個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的度為kij，j=1,2,3,…,ki，計(jì)算節(jié)點(diǎn)i的ki個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的平均度，即

假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中度為k的節(jié)點(diǎn)為v1,v2,…,vik，則度為k的節(jié)點(diǎn)的余平均度為

圖4 歷年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)(k)和k的關(guān)系

同配系數(shù)是刻畫(huà)網(wǎng)絡(luò)是同配還是異配的指標(biāo)，計(jì)算方法為

其中，σ2為余度分布的方差；ejk表示在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取的一條邊的兩個(gè)端點(diǎn)的度分別為j和k的概率，即聯(lián)合概率分布；qj表示網(wǎng)絡(luò)中度為k的節(jié)點(diǎn)數(shù)所占比例，即網(wǎng)絡(luò)的度分布；qk表示網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取的一個(gè)節(jié)點(diǎn)隨機(jī)選取的一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)的度為k的概率，即余度分布。顯然，同配系數(shù)r∈[-1, 1] 。如果r＞0，那么網(wǎng)絡(luò)是同配的；如果r＜0，那么網(wǎng)絡(luò)是異配的。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配性質(zhì)，本文計(jì)算了1979—2014年每年的同配系數(shù)及其變化情況，如圖5所示，橫坐標(biāo)是年份，縱坐標(biāo)是每年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)。結(jié)果顯示，1979—2014年每年發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)均大于0，表明發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)是同配的；并且同配系數(shù)的絕對(duì)值均大于0.5，反映了合作網(wǎng)絡(luò)較強(qiáng)的同配程度。網(wǎng)絡(luò)的同配性質(zhì)也反映了具有相同屬性的發(fā)明人傾向于相互連接。

圖5 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)同配系數(shù)

3.3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向分析

3.3.1 合作傾向測(cè)度

本節(jié)探究突破式創(chuàng)新發(fā)明人在合作時(shí)是否存在傾向性。Wu等[22]的研究表明，合作團(tuán)體的規(guī)模會(huì)影響突破式創(chuàng)新成果。Gong等[32]對(duì)一個(gè)社會(huì)群體中的每個(gè)人進(jìn)行反應(yīng)力測(cè)試，指出評(píng)分高的個(gè)體會(huì)收到更多的合作邀請(qǐng)。因此，本節(jié)重點(diǎn)研究發(fā)明人參與合作的團(tuán)體規(guī)模以及合作對(duì)象創(chuàng)新類(lèi)型。其中，前者是指發(fā)明人參與科研工作的研究團(tuán)隊(duì)規(guī)模，后者是指發(fā)明人在合作對(duì)象的選擇上的特點(diǎn)。

發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)圖譜如圖6所示，顯示了不同創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人的合作關(guān)系情況以及其隨時(shí)間的變化。兩種創(chuàng)新類(lèi)型的發(fā)明人分別用不同的形狀表示，連邊的線型代表不同創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人之間的合作關(guān)系。在圖6中，D和C分別表示突破式和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，D_C表示突破式創(chuàng)新發(fā)明人與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作。隨著時(shí)間推移，突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比降低，這與圖2和圖3的結(jié)論吻合。圖6還表明，突破式創(chuàng)新發(fā)明人傾向于與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作。

圖6 發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

進(jìn)一步測(cè)量科技發(fā)明人選擇的合作對(duì)象類(lèi)型。合作雙方的創(chuàng)新類(lèi)型是由他們建立合作關(guān)系這一時(shí)間點(diǎn)之前的專(zhuān)利被引情況確定的。該測(cè)量方法避免將兩位發(fā)明人合作開(kāi)發(fā)的專(zhuān)利納入其自身創(chuàng)新類(lèi)型計(jì)算的范疇，消除了“內(nèi)生性”，也更符合現(xiàn)實(shí)中發(fā)明人選擇合作對(duì)象的流程。假設(shè)發(fā)明人A和B在2010年5月20日公開(kāi)了一件專(zhuān)利，在測(cè)量二者創(chuàng)新類(lèi)型時(shí)，將不包含這一件專(zhuān)利，而是分別選取A和B在這一時(shí)間點(diǎn)之前公開(kāi)的專(zhuān)利來(lái)確定他們的創(chuàng)新類(lèi)型。

由表1可以看出，以5年為時(shí)間段構(gòu)造發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的平均度比以1年為時(shí)間段的合作網(wǎng)絡(luò)更穩(wěn)定，且考慮到發(fā)明人的合作傾向可能會(huì)隨著時(shí)間演化而改變，因此，本節(jié)選取以5年為時(shí)間段來(lái)構(gòu)造發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)計(jì)不同時(shí)間段的指標(biāo)。

探究突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作對(duì)象的類(lèi)型時(shí)，考慮到一位發(fā)明人可能與其他突破式和持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人均有合作關(guān)系，本文通過(guò)兩種指標(biāo)來(lái)測(cè)量發(fā)明人的合作對(duì)象選擇傾向，這兩種指標(biāo)分別記作Metric-1和Metric-2。

第一，測(cè)量不同創(chuàng)新類(lèi)型的發(fā)明人產(chǎn)生了哪幾種合作關(guān)系，分別占比是多少，即測(cè)量發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的連邊的兩端點(diǎn)的創(chuàng)新類(lèi)型。假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A與B在合作網(wǎng)絡(luò)中存在連邊（不考慮重復(fù)合作），則認(rèn)為A傾向于和B合作，B也傾向于和A合作，即計(jì)算了2次合作關(guān)系。

第二，考慮一位發(fā)明人所有合作對(duì)象的創(chuàng)新類(lèi)型，統(tǒng)計(jì)不同選擇的發(fā)明人數(shù)量占比。以突破式創(chuàng)新發(fā)明人為例，假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A在某一時(shí)間段只公開(kāi)了一件專(zhuān)利，其合作者B和C也是突破式創(chuàng)新發(fā)明人，則認(rèn)為發(fā)明人A在該時(shí)間段只與突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作；如果合作者B和C分別為突破式和持續(xù)式發(fā)明人，則認(rèn)為發(fā)明人A在該時(shí)間段與兩種類(lèi)型均合作過(guò)。

3.3.2 合作傾向分析

本節(jié)以5年為時(shí)間段計(jì)算Metric-1和Metric-2兩種指標(biāo)下的合作傾向，統(tǒng)計(jì)了該領(lǐng)域發(fā)明人在不同時(shí)間段的兩種指標(biāo)下的實(shí)際占比數(shù)值，結(jié)果如表2～表4所示。由3.1節(jié)可知，兩種創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人數(shù)量存在不均衡的情況，本文在統(tǒng)計(jì)Metric-1指標(biāo)時(shí)進(jìn)行了數(shù)據(jù)平衡，表中是平衡之后的相對(duì)值，可以直接比較數(shù)值的大小。在表2～表4中，D和C分別代表突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人；且存在合作關(guān)系數(shù)目隨時(shí)間變化減少的情況，其原因是有大量“新秀發(fā)明人”參與研發(fā)合作，表中并未展示。我們發(fā)現(xiàn)，對(duì)比不同時(shí)間段的發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)，相同創(chuàng)新類(lèi)型的發(fā)明人之間合作更加頻繁。以2009—2013年為例，突破式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量是持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量的1.89倍，而突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間合作頻次是兩種創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人之間合作頻次的5.39倍。表3的結(jié)果表明，更多突破式創(chuàng)新發(fā)明人只選擇了與同類(lèi)型發(fā)明人合作，極少數(shù)突破式創(chuàng)新發(fā)明人只與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人合作。上述現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)明，具有相同屬性的發(fā)明人之間會(huì)建立合作關(guān)系。但隨著時(shí)間推移，從絕對(duì)數(shù)據(jù)上看，這一現(xiàn)象逐漸減弱。因此，本文將通過(guò)構(gòu)建零模型來(lái)檢驗(yàn)突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向。

表2 不同創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人之間合作情況（合作關(guān)系數(shù)占比，Metric-1）

表3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人的不同合作選擇（Metric-2）占比

表4 持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的不同合作選擇（Metric-2）占比

3.4 基于零模型的突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向檢驗(yàn)

3.4.1 科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)零模型構(gòu)造

一個(gè)與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)具有相同節(jié)點(diǎn)數(shù)和相同的某些性質(zhì)A的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為該實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)（randomized network）。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度看，“具有性質(zhì)A的網(wǎng)絡(luò)G也具有某一性質(zhì)P”是一個(gè)零假設(shè)（null hypothesis），要驗(yàn)證這一假設(shè)，需要與原網(wǎng)絡(luò)G具有相同規(guī)模和相同性質(zhì)A的隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)作為參照系，以判別性質(zhì)P是否為這類(lèi)隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)的典型特征。這一類(lèi)隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)在統(tǒng)計(jì)學(xué)上稱(chēng)為零模型（null model）[31]。

根據(jù)不同的“某種性質(zhì)A”對(duì)零模型的約束，可以將零模型劃分為不同的階數(shù)。按照約束條件從少到多，主要包括：零階零模型，只需要與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同的節(jié)點(diǎn)數(shù)和平均度；一階零模型，與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同的節(jié)點(diǎn)數(shù)N和度分布p(k)的隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)；二階零模型，與原始網(wǎng)絡(luò)具有相同節(jié)點(diǎn)數(shù)N和二階度相關(guān)性特征（聯(lián)合度分布）p(k,k′)的隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)。

本文構(gòu)造的零模型針對(duì)的是發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)和發(fā)明人引用網(wǎng)絡(luò)，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的約束是發(fā)明人的合作次數(shù)，即保持零模型的度分布或度序列（一階特征）不變。因此，本文構(gòu)建的是一階零模型，構(gòu)造方法是使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的度值保持不變，即度序列保持不變。一階零模型的構(gòu)造方法如圖7所示。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有節(jié)點(diǎn)A與B相連、節(jié)點(diǎn)C與D相連，且節(jié)點(diǎn)A與D不相連、節(jié)點(diǎn)B與C不相連，具體情況如圖7a所示；先將連邊AB和CD切斷，再使節(jié)點(diǎn)A與D相連、節(jié)點(diǎn)B與C相連，最終生成圖7b。

圖7 原始網(wǎng)絡(luò)和使用隨機(jī)斷邊重連方法構(gòu)造的一階零模型網(wǎng)絡(luò)

3.4.2 實(shí)際網(wǎng)絡(luò)與零模型

表5與表6選取了3.3.1節(jié)測(cè)度的發(fā)明人的合作關(guān)系與合作對(duì)象選擇情況，對(duì)比了這些指標(biāo)在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)和零模型中的區(qū)別。在表5與表6中，D和C分別代表突破式與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人。零模型統(tǒng)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)取自零模型的平均值。

表5 突破式創(chuàng)新發(fā)明人（D）合作情況（實(shí)際合作網(wǎng)絡(luò)與零模型）

表6 突破式創(chuàng)新發(fā)明人（D）合作對(duì)象選擇占比情況（實(shí)際合作網(wǎng)絡(luò)與零模型）

如表5所示，相比于零模型，在實(shí)際合作網(wǎng)絡(luò)中，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與同類(lèi)型發(fā)明人的合作更多。在零模型中，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與二者合作的比例接近兩種創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量的比例。由表6可以發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人在合作對(duì)象的選擇上也表現(xiàn)出與零模型明顯的差異。

3.4.3 突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向檢驗(yàn)

基于零模型研究網(wǎng)絡(luò)特征時(shí)，要把實(shí)際網(wǎng)絡(luò)特征與相應(yīng)零模型的特征做恰當(dāng)?shù)谋容^。本文參考文獻(xiàn)[33] ，選擇了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的Z檢驗(yàn)方法。Z檢驗(yàn)方法（平均值差異檢驗(yàn)方法）是用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的理論來(lái)推斷差異發(fā)生的概率，從而比較兩個(gè)平均數(shù)的差異是否明顯。具體來(lái)說(shuō)，特征j的統(tǒng)計(jì)重要性可用Z值來(lái)刻畫(huà)，即

其中，N(j)表示某種特征在一個(gè)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的次數(shù)，在相應(yīng)的隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)（零模型）中出現(xiàn)次數(shù)的平均值為σr(j)為隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)中特征j出現(xiàn)次數(shù)Nr(j)的標(biāo)準(zhǔn)差。Z值的絕對(duì)值越大，表示實(shí)際網(wǎng)絡(luò)和隨機(jī)化網(wǎng)絡(luò)的差異越顯著。

為了探討突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向，本文測(cè)量了突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作對(duì)象中突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比，記作fd。假設(shè)突破式創(chuàng)新發(fā)明人A在某一時(shí)間段只公開(kāi)了一件專(zhuān)利，其合作者B和C均是突破式創(chuàng)新發(fā)明人，則認(rèn)為fd=1；若B和C分別為突破式和持續(xù)式發(fā)明人，則fd=0.5。類(lèi)似地，將持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的合作對(duì)象中持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人的占比記作fc。

在檢驗(yàn)突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作傾向時(shí)，將合作網(wǎng)絡(luò)中fd與fc兩個(gè)特征的均值作為N(j)，并且將由零模型計(jì)算得到的Z值分別記作Zfd和Zfc。表7展示了不同時(shí)間段的Z值?？梢园l(fā)現(xiàn)，不論是突破式創(chuàng)新發(fā)明人還是持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人，Z值均是隨時(shí)間演化越來(lái)越大，表明實(shí)際網(wǎng)絡(luò)在合作對(duì)象選擇這一特征上相比于零模型是顯著的，且差異性隨時(shí)間變化越來(lái)越強(qiáng)。上述現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)明，從絕對(duì)數(shù)據(jù)上來(lái)看，隨著時(shí)間推移，突破式創(chuàng)新發(fā)明人與同類(lèi)型發(fā)明人合作次數(shù)的占比降低，這可能是因?yàn)槌掷m(xù)創(chuàng)新發(fā)明人逐漸增多，越來(lái)越多的發(fā)明人從事科研工作，也表明合作對(duì)象選擇對(duì)專(zhuān)利的技術(shù)創(chuàng)新性有著非常重要的作用。

表7 發(fā)明人特征fd與fc的差異性統(tǒng)計(jì)量

4 結(jié)論與展望

總結(jié)全文的分析結(jié)果，可以得出以下結(jié)論。

（1）科技發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性與同配性。從發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)的度值和對(duì)應(yīng)余平均度的關(guān)系來(lái)看，發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性，表明度大的節(jié)點(diǎn)之間傾向于相互連接。在合作網(wǎng)絡(luò)中，度大的節(jié)點(diǎn)一般是專(zhuān)利公開(kāi)數(shù)量較多的發(fā)明人，這說(shuō)明高產(chǎn)發(fā)明人之間傾向于相互合作。同時(shí)，合作網(wǎng)絡(luò)的同配系數(shù)為正，進(jìn)一步證明了合作網(wǎng)絡(luò)具有度相關(guān)性，也表明相互合作的發(fā)明人之間具有相同的屬性。

（2）突破式創(chuàng)新發(fā)明人傾向于和突破式創(chuàng)新發(fā)明人合作。僅從發(fā)明人的合作關(guān)系來(lái)看（合作網(wǎng)絡(luò)中的連邊），突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間相互合作的占比明顯高于不同創(chuàng)新類(lèi)型的發(fā)明人合作。從發(fā)明人合作對(duì)象的選擇情況來(lái)看，與兩種創(chuàng)新類(lèi)型發(fā)明人均合作過(guò)的突破式創(chuàng)新發(fā)明人占比較少，更多發(fā)明人的合作對(duì)象只有同類(lèi)型發(fā)明人。通過(guò)構(gòu)建零模型計(jì)算得到Z值，結(jié)果表明，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)在合作對(duì)象選擇這一特征上相比于零模型是顯著的，并且隨著時(shí)間推移差異性越來(lái)越強(qiáng)。

（3）持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人數(shù)量逐漸增多，但突破式創(chuàng)新發(fā)明人之間合作趨勢(shì)更加明顯。雖然不同類(lèi)型發(fā)明人在合作對(duì)象選擇上具有傾向性，導(dǎo)致兩個(gè)群體產(chǎn)出的科研成果具有創(chuàng)新類(lèi)型上的差異，但不能否認(rèn)持續(xù)式創(chuàng)新成果的價(jià)值與持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人在復(fù)合型團(tuán)隊(duì)中的作用。隨著時(shí)間推移，持續(xù)式創(chuàng)新發(fā)明人占比逐漸增多，但是基于零模型的檢驗(yàn)結(jié)果表明突破式創(chuàng)新發(fā)明人在研究對(duì)象選擇上越來(lái)越專(zhuān)一。

本文的創(chuàng)新和貢獻(xiàn)體現(xiàn)為兩點(diǎn)：其一，本文為發(fā)明人創(chuàng)新類(lèi)型的劃分提供了一種新的度量方法，且該方法不局限于研究高產(chǎn)、高影響力發(fā)明人；其二，本文通過(guò)數(shù)據(jù)描述與基于零模型的檢驗(yàn)方法，分析和驗(yàn)證了突破式創(chuàng)新發(fā)明人在研發(fā)合作時(shí)傾向于選擇突破式創(chuàng)新發(fā)明人。

此外，本文還存在一些不足：在探究發(fā)明人合作對(duì)象的選擇問(wèn)題時(shí)，需要度量發(fā)明人的創(chuàng)新類(lèi)型，這是由他們?cè)诋?dāng)前時(shí)間點(diǎn)之前的研究成果而確定的；在統(tǒng)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了“零被引發(fā)明人”與“新秀發(fā)明人”，這兩類(lèi)發(fā)明人的特征較少，對(duì)突破式創(chuàng)新發(fā)明人的合作傾向可能有影響，后續(xù)將對(duì)這兩類(lèi)發(fā)明人的科研特征做進(jìn)一步研究。