ICT領域跨學科關聯度的塊段模型分析
——基于我國校企合作申請的專利

雷 滔，陳向東

(北京航空航天大學 經濟管理學院，北京100191)

ICT領域跨學科關聯度的塊段模型分析
——基于我國校企合作申請的專利

雷 滔，陳向東

(北京航空航天大學 經濟管理學院，北京100191)

校企合作申請的發明專利能很好地反映高校科研成果供應與企業核心技術需求的對接。嘗試以這類專利的主、次分類號為切入點，借助2009年OECD有關ICT領域的展望和政策，首次采用塊段模型，分析該領域四大技術主題內部及其與非ICT領域間跨學科的技術關聯，區別四大主題的技術路徑依賴，挖掘技術平臺，預測研發重點。助于我國ICT核心技術的把握和研發戰略的布局，助于企業開展競爭情報分析，也為跨學科研究及其產業化提供了借鑒。

技術關聯度;技術路徑依賴;塊段模型分析;關聯密度矩陣;知識圖譜

一、引言

和電力、內燃機等其它通用技術曾做過的一樣，ICT(Information＆ Communications Technologies)領域的應用正在使各經濟部門舊貌換新顏［1］。教育、汽車、金融及國防等越來越多的非ICT行業正使用全球化研發網絡、技術聯盟等方式進行ICT的合作研發。這些合作超越了地理疆界(Morgan，1997)［2］，也橫跨學科領域。2008 年，生物醫學領域具備世界頂尖水平的哈佛醫學院成立“哈佛催化劑”項目，要求法學院、商學院等哈佛大學的10個學院、18個醫療保健中和麻省理工等其他高校開展前所未有的合作，促進不同學科或機構的研究人員相互影響和作用，合作開發新的疾病診斷、預防或治療法［4］。作為知識、智慧和技能高度集中的跨學科合作研究無論對于傳統領域還是新興學科，都是科研發展的重要方向，相應的國家跨學科宏觀戰略的引導，跨學科組織的建立，強勢學科的交融，跨學科創新人才的培養，跨學科研究的產業化等成為包括ICT領域在內的各學科探討的焦點。

長期以來，由“產、學合作”引發的話題多為官產學三螺旋創新模式理論及算法(Triple Helix Algorithm，Etzkowitz，H ，1995，1998，2000)［4-6］、官產學研①“官”重點體現為產學研政策：1999年，中共中央、國務院提出加強技術創新發展高科技實現產業化的決定，鼓勵企業研發經費一定比例用于產學研;2000年，國經貿關于“實施技術創新工程形成以企業為中心的技術創新”中確定100個多種形式的產學研聯合示范點;2002年，科技部等關于發揮高校科技創新作用中，強調科技園、創新孵化器的建立，促進社會資金與高?？蒲薪Y合;2006年，科技部等六部委成立指導產學研小組。同年，國務院《國家中長期科技發展規劃綱要》(2006-2020)中提出建立以企業為主體、市場為導向、產學研相結合的技術創新體系;2007年，產業界等成立產學研合作促進會;2010年，全國“兩會”上，官產學研各代表(威海市委書記王培廷，上海汽車集團股份有限公司總裁陳虹，華中科技大學校長李培根等)就產學研發言，成為討論的熱點。(Giovanni，2009，)［7］、創業型大學②“自主創業型大學”之父伯頓·克拉克(美)的代表作《建立創業型大學：組織上轉型的途徑》，采用概念分析和校史描述相結合，圍繞作者提出的實行轉型的五要素，闡明創業型大學如何建成，被譽為歐洲大學革新的“圣經”。(Rory P，2007)［8］、大學驅動創業(Universityrun-Enterprises，2006［9］)、研發悖論③以“歐洲悖論(European paradox)”為代表的部分研究創新型、創業型大學歐洲學者(Giovanni Dosi，Patrick L lerena)重點關注歐洲國家中存在的高校科研成果與企業核心技術需求不協調問題。(R＆D paradox，Mark Lehrer，如：大學作為校辦企業股東的優勢，Jong Hak Eun，2009［10］)、知識商業化(Rudi Bekkers，2008)［11］等。針 對“研”的 探 討 (P.Craig，2008)［12］也集中于校企科研人員間知識的交流合作(C.Boardman，2007［13］)，學術研究者創業的獨特優勢及創業型大學的研發特點(Henning Kroll，2009)［14］，科研人員間知識交流和轉移的渠道(Joaqu?＇n M，2007)［15］，推動科研人員參加商業活動的內在因素(P.D’Este，2005)［16］，學術研究者以簽訂合同、咨詢、合作研發和實驗，合作專利等各種形式和企業建立關聯(R ejean，2006)［17］以及區域間的合作加速了顯性和隱性知識的交流和吸收(Hudson R，1999)［18］。但更細化的學科內部、跨學科多項技術的融合因其橫向比較缺少相應指標而無法提供定量而系統的借鑒。

不同技術領域的專利之間的引用和被引反映不同學科的科研合作。近年，大量學者(S.Lee，2009;Y.Tseng，2007)［19-20］在討論跨學科合作等相關研究時，使用專利引文分析(patent citation analysis，Choi.C，2007)［21］或考察ICT領域專利引文及被引，分析專利間的關聯(Meyer.M，2003)［22］;或分析專利代表的技術和專利引文及非專利引文(如：期刊文章、技術報告等)代表的科學之間的關聯(Vanlooy，2006)［23］;或建立技術路線圖(Petrick，2004)［24］，預測公司 的 技術及商業機會 (S.Lee，2008［25］);或通過專利引文等情報確定某時期的平臺技術(R.Kostoff，2006)［26］。這些分析對ICT領域的跨學科合作研究，技術之間的關聯度，技術機會及技術預測等進行深度挖掘。而我國專利數據庫中沒有專利引文等系列統計，上述諸多引文分析無從研究。

考慮到國際專制分類號(International Patent Citation，IPC)能衡量我國專利數據庫中的不同領域的技術關聯性。本作者已有的工作表明，校企合作申請的專利反映高校科研成果供應與企業核心技術需求的對接，及潛在的校企間顯性和隱性知識的交流與轉移，也能反映我國前沿科技發展的重點。

鑒于此，本文首次以IPC為切入點，剖析我國ICT領域校企合作申請專利跨學科的技術關聯性，挖掘四大技術主題的合作信息，找出最近該領域的平臺技術和研發重點。本文嘗試性克服了專利數據庫中IPC沒有用易操作的Excel統計，且新技術的不斷更新客觀上使IPC范圍的頻繁修正等困難。

1.ICT領域IPC的界定范圍 IPC是世界知識產權組織(WIPO)制訂的便于查找和管理專利技術分類的系統。它由部、大/小類和大/小組五級構成(圖1)，且下一級繼承上一級(小組繼承“/”前的數)，一個IPC代表一種技術①1985年至今2009年01月，IPC進行了八次修訂。以2009年01月的版本為基準，微調ICT中修正過的IPC，統一標準，精確其代表的領域。。本章借助其繼承性和唯一性，分析2000年以來，ICT領域的技術關聯。為了限定到具體領域，分析至第三級(即小類，如“A01B”)。

圖1 完整IPC的構成例圖，如“A01B1/08”

本文參考2005-2008年OECD專利統計公報(compendium ofpatentstatistics，Goto， A ，2008)［27］中關于ICT領域里IPC的界定范圍(如圖2，共52個)②便于統計，將細分到小組(如：H01S3/025)和粗略用大類記的IPC(如G06)均劃入小類計算：H01S3/(025，043，063，067，085，0933，094，103，133，18，19，25)和 H01S5 歸入 H01S;H01J(11/，13/，15/，17/，19/，21/，23/，25/，27/，29/，31/，33/，40/，41/，43/，45/)歸入H01J;G02B6歸入G02B;G06歸入G06F、G06K、G06Q和G06T;G07歸入G07C(G07中僅G07C有合作)。。藍框內的IPC代表有合作申請。白框內的代表沒有，這些是我國該領域校企合作研發的軟肋。2009年，全球電信業的兩個主要增長領域為移動和寬帶［1］。寬帶及互聯網等通用技術促成新型研究組織形態等結構性的變革，被視為國民經濟的催化劑。ICT里有關寬帶的IPC為H03F1/08和H03K5/02。這兩個分類號中，我國均無校企聯合申請，且所有申請人的申請量至2009年也只有23個。而日本于1994和1996年，就分別在香港和上海申請了相關專利。

圖2 ICT領域的分類號

2.實證方法的闡釋

2.1 塊段模型分析(Block Model Analysis)

對觀測指標進行關聯或聚類分析的方法包含相關分析、聚類分析等多元統計方法。然而，非常適合對網絡節點(Notes)間形成的關聯矩陣(Correlation Matrix)進行結構性分塊的當屬社會網絡分析(Social Network Analysis)方法中的塊段模型分析。它是由 Breiger、Boorman和 Arabie(1975)及White(1976)［28］提出的一種簡化數據的方法。塊段模型根據結構等價關系，對網絡中的節點進行分類，將系統內紛繁復雜的因子間關系簡化為不同類型的因子間關系，以此反映系統內的結構特征，揭示網絡中因子子群間的重要關系。該分析包括“分塊”與“建?！眱刹?。分塊是根據因子間關系結構的相似程度，將因子樣本空間分為離散的因子子群(subgroup)(即為“塊”，block)。屬于同一塊/組的因子，關系結構相似。建模是在分塊/組的基礎上，構建一個分屬不同塊的因子間關系模式的新矩陣，藉以解釋塊間關系的模式。塊段模型由兩種密度構成一個密度矩陣表，分別為塊內密度(矩陣對角線上的密度值)和塊間密度(非對角線上的值)。

i≠j，i，j∈βk。g 為 βk。為的節點數;

i∈βk，j∈βi、gk、gl為 βk、βl的節點數。

2.2 CONCOR 算法

用UCINET軟件中的CONCOR算法進行塊段模型分析。CONCOR使用每個因子間關系結構的相關系數，測度因子結構的等價程度。操作步驟為：首先計算矩陣的各行(或列)間的相關系數，得到系數矩陣C1。這些系數只是表征結構對等性的一種可能的測度，CONCOR以C1為輸入矩陣，計算其各行(或列)間的系數，得到“系數的系數”，形成新矩陣C2。再計算C2的系數…以此類推，細分網絡的各分組。分得越細，各組中的因子越少，則屬于同一更細分組的因子越接近結構等價。

3.數據的統計與處理

3.1 收集數據

從國家知識產權局專利統計入口檢索“%大學/學院/學校;%公司/企業/集團/廠”(“%”代表任何字符)，收集2000-2008年校企合作申請的專利，共5246條①刪除國外校企在我國申請的專利，研究院(所)等研究機構和公司合作申請的專利，及已經不存在的公司的專利;保留國外及港澳臺大學和國內公司聯合的及國內大學和國外及港澳臺公司的專利;分公司按它所在的區域歸類;合作的多學校和多公司均按其所在的區域歸類。。其中，ICT領域為1135條(占總比22%)。電信占ICT領域的31.4%;消費電子占11.2%;電腦、辦公設備占25.8%;其它領域占31.7%。2000年，ICT的合作申請僅12條。此后年均增長率超36%。

其中，2002、2005年高達62%和41%。北京(46%)、上海(15%)、浙江(11%)和江蘇(7%)最多(占總比79%)。其次為陜西、湖北和廣東。江西、廣西、海南等8個省、市沒有合作申請。清華(22%)、北大(15%)、浙大(8%)、上海交大(6%)和東南大學(4%)是聯合申請最多的高校(占比55%)。其次為上海大學、北郵、復旦、電子科技大及北航等。

3.2 處理數據

用小類探討ICT領域，以主IPC為行，其依賴的次IPC為列，構成技術關聯矩陣的路線如圖3。數據庫中的IPC沒有用易操作的Excel統計，因而采用C語言編程處理數據，步驟：以每條專利為行統計單位，行首前四個字符(如：A01B)為行關鍵詞，后續至該行尾所有緊跟分號后面的四字符都為列關鍵詞(主IPC后面的次IPC號均由分號隔開)。行、列關鍵詞在同一行出現時，兩者的關系值為一;找出所有不重復的行(row.txt)/列(col.txt)關鍵詞;調整列的先后順序，使其盡量保持和行關鍵詞表的順序一致(new_col.txt)，最終生成的 res.txt文件為原始的“對稱”關系矩陣。顯然該矩陣的行列數目不對等，且行/列的分類號部分不同。而塊段模型分析要求矩陣為對稱方陣，因而通過補零的方式，(即行/列中沒有的IPC，補充該IPC到行/列，并設置它與所有列/行的值為“0”。)，將原始矩陣轉換成行列數對等的方陣，再通過UCINET轉換成對稱陣。

圖3 技術路線圖

4.實證分析結論

4.1 電信領域

用塊段模型分析關聯矩陣，網絡圖譜顯示分析的結果。主IPC(黑正體，如：H04L)為電信領域;次IPC(斜體，如：G06Q)為非電信領域②。關聯密度矩陣有兩層含義，一層是A-H橢圓內各因子間(分類號)的關聯度。橢圓越大，關聯密度越大，組內分類號的知識關聯越強;另一層是組間的關聯度，體現在鏈接兩橢圓的線條粗細。線越粗，組間的知識關聯越強。

組內，橢圓A面積最大，密度系數為2.78，內部聯系最強。即A組的H04B(信息信號的傳輸，監控和測試設備，及噪聲的抑制)、H04L(數字信息、信號的傳輸，如電報通信)、H04M(電話通信)、H04Q(通信系統中用導體或電磁波建立連接，選擇呼叫的電路設備)、H04J(多路復用通信)及G01S(無線電定向、導航)，在技術研發過程中，對電腦、辦公設備領域H04N(電視等圖像通信)對其它領域的G05B(控制或調節系統裝置)技術依賴較強。組間，均屬ICT領域的A、B連線最粗，知識關聯度最強(1.47)。其次為A、C。C內A61N(電療、磁療、放射療和超聲波療)屬非ICT領域，對A組有技術貢獻(連線粗)。涉及的非ICT領域還有：A61B(診斷/外科和人體鑒別的儀器/器械)、B23Q(機床的零、部件)、B32B(泡沫/蜂窩狀等薄層產品)等。整體上，均屬ICT的A、B組內及組間聯系最緊，電信領域的技術重點依賴于ICT領域內部。其它各組間網絡線稀疏，關聯度較弱;與非ICT領域的聯系較弱，對它們的技術依賴不強。

4.2 消費電子領域

該領域校企合作申請的專利少，分類號也少(6組)。組內，B組H04N(電視等圖像通信)與電腦辦公設備的 G06S、G06F及電信領域的H04B關聯度最緊;組間，B、C關聯最緊。C組電信領域的H04J和H04L與B組的H04N關聯較強。與電視緊密相關的是H04N。雖然電視是傳統的消費產品，但由于其本身家庭普及率的絕對優勢，近兩年已被DSL供應商納入具有盈利潛能的領域。部分供應商已成功利用DSL傳送電視增加了可觀的收入，成為電纜運營商重點的傳統收入流［1］。這些領域容易被研發者忽視申請專利保護。

圖4 電信領域技術關聯圖

圖5 消費電子領域技術關聯圖

4.3 電腦、辦公設備領域

該領域在A、D、E、F和H組內均有分布。組內，F的G11C(靜態存儲器)和H01L(半導體器件)聯系最緊，密度為1.58。其次為 D組，G06F(電數字數據處理)、G01L(測量力、功率或壓力等)、G01S(無線電定向、導航)與H04M 、H04N和H02J(電路裝置或系統;電能存儲系統)的關聯也很大，密度為1.33。組間，網絡線稠密，關聯度大。關聯最緊的是 C、D，為2.49。

個別看，D組在電腦、辦公設備的技術關聯中最重要，它和其余6組關聯都很強(除F)。A組涵蓋的非ICT領域最廣，有A24B(吸煙的制造或制備)，B23K(釬焊或脫焊;焊接)，B29C(塑料的成型或連接;塑性狀態物質的一般成型)，F42C(彈藥引信)和G03H(全息攝影的工藝過程或設備)。這些非ICT領域除了對A組自身的技術貢獻外，對D組也有一定的技術支持(連線粗)。其次為H的A61B(診斷;外科;鑒定)，B65D(用于物件或物料貯存或運輸的容器)。此外，涉及的非ICT領域還有G01N(借助于測定材料的化學或物理性質來測試或分析材料);H02J(供電或配電的電路裝置或系統;電能存儲系統);G03B(攝影、放映或觀看用的裝置或設備);B25J(機械手;裝有操縱裝置的容器)，它們對該領域有較大的技術貢獻。

圖6 電腦、辦公設備領域技術關聯圖

總體上看，這一領域組內、組間關聯度強，涵蓋的非ICT領域廣。且部分非ICT為高新技術領域。它是一個科技含量高，知識間交叉度大的領域。這和我國最近幾年該領域的迅猛發展密不可分。除了B07C和H03L沒有聯合申請外，其余分類號均有合作申請。校企在這一領域比較傾向申請專利，是一個需要專利保護的領域。

4.4 ICT 其它領域

組內，C組關聯度最強，即G09B(教育或演示的通信用具、模擬技術)與 H04B、H04J、H04L、H04N、G08C、G06F(通信、傳輸、電數字數據處理領域)、G01S(無線電定向)、H03D(載頻對調制進行解調或變換)聯系最緊。其次為G組，H01L(半導體器件)與 C04B(石灰;氧化鎂;礦渣及組合物)G11C和H05B(電熱)間的知識交叉較多。

組間，網絡線非常密集，且涉及的非ICT領域的分類號最多，是ICT領域知識交流最頻繁、跨學科交叉最大的領域。涉及的非ICT領域包括：A組E21B(土層或巖石的鉆進)，B65G(物件重力裝置)，C23C(對金屬材料的鍍覆);B組A61F(支架，整形外科、護理裝置)，F15B(流體工作系統或機構，如伺服馬達);E組H05K(印刷電路;電設備的外殼或結構零部件;元件組件的制造)，H01F(磁體;電感;變壓器);F組：G03F(圖紋面的照相制版工藝);G組：C04B(石灰;氧化鎂;礦渣等)H組C07C(無環或碳環化合物)，C07D(雜環化合物)，C09K(部分化合材料)。

圖7 Other ICT的技術關聯圖

4.5 平臺技術、技術預測與展望

統計圖4-7中每個IPC的頻次發現：電信的G01S、H04L及H04J;消費電子的 H04N;及電腦、辦公的G06F，均對除自身所在領域之外的3個領域有著較強的技術貢獻。其它領域(other ICT)的G01D、G02B6、H01L;電腦、辦公領域的 H03K;及電信領域的H04B，各自對除自身所在領域之外的2個領域有著較強的技術貢獻。這些IPC代表的領域無疑是ICT強有力的技術支撐，是該領域的技術平臺，其研發能帶動整個ICT領域的發展。它們不僅需要專利政策的有效保護，也需要政府相關政策的大力扶持及科技戰略上重視。而四大技術主題共同依賴的非ICT領域相當少，只有A61B?？梢姡鼈円蕾嚨姆荌CT領域的差別很大。

最近，全球電信業的兩個主要增長領域是移動和寬帶業務。OECD部分政府正注巨資提升高速接入網，借此刺激經濟。他們綜合了傳統目標(如在線政務、信通技術研究與發展)和數字內容、公共部門信息等新領域，應對比技術提升更大的挑戰，包括：研發規劃、促進創新、提高政務效益的在線政策、彌合地理和社會鴻溝的寬帶政策。但針對一般性信通技術商業環境的政策有所減少［24］。部分傳統但再次被發掘商業潛能的技術，也備受運營商的關注。

5.結論

首次以我國校企合作申請專利的主、次IPC為切入點，嘗試性使用塊段模型，以ICT領域四大技術主題為例，試圖從專利合作的角度對跨學科研究的量化分析進行探索。得出學科內部及跨學科的技術關聯等系列結論如下：

共性：ICT領域內部的知識交叉較強，關聯度較大。四大主題均和高新技術非ICT領域的分類號或多或少有關聯，但其各自依賴的非ICT領域差別大。

特性：電信和消費電子領域校企知識交流與合作重點依賴于ICT領域內部的技術支持;與非ICT領域存在的組聯系較弱，對它們的技術依賴度不強。我國這兩個領域的科研知識交叉度不強，跨學科多領域合作研發相對少。但電信領域包含的平臺技術最多，對剩余3個主題的技術貢獻最大;目前，根據部分OECD國家運營商的經驗表明，消費電子領域的部分傳統技術仍具盈利潛能，我國研發成果申請專利保護不容忽視;電腦、辦公設備領域和“其它領域”的組內、組間聯系緊，涵蓋的非ICT領域廣，且部分為非ICT的高新領域。它們是科技含量高，知識交流頻繁，學科交叉度大的領域。這和我國最近幾年該領域的迅猛發展密不可分。后兩個技術主題的研發成果傾向于申請專利，需要專利保護較強。它們的技術融合機械、化學、生物、新材料等多學科。這些研發任務已不能靠單兵作戰，需具有跨學科人員組成的研發團隊才能勝任。

文章只使用了合作專利的指標對跨學科研究進行分析，其量化指標尚待全面探索。具體針對合作專利的指標，也未對ICT領域沒有校企合作的IPC追究其根源。此外，ICT領域的合作是否壟斷于少數校企還是分散于多數，及典型校企的技術拓寬路線等均有待深入研究。

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(責任編輯：辛 城)

Block Model Analysis on the Cross-subject Correlation in ICT——Based on University-Firm Co-application for Patents

LEI Tao，CHEN Xiang-dong
(School of Economics and Management，Beijing University of Aeronautics and Astronautics，Beijing 100191，China)

The patents co-applied by universities and companies can reflect the relative access for the achievements of universities＇research and the needs of companies＇core technologies.Trying to take the major ＆ minor IPC as entry point，using the relative policy and outlook from OECD and applying the Block Model，the paper aims to investigate the relationship among the inner ICT＆ external non-ICT sector，distinguish the technical path dependence in the four different technology themes，mining the platforms technology and predicting the priority research.Such research findings provide numerous implications for policy-making and strategic planning for ICT development.It helps the enterprises with competitive intelligence analysis，it is aslo use the multidisciplinary studies and industrialization for reference.

technical correlation;technical path dependence;Block Model analysis;correlation density matrix;knowledge map

F062.3

A

1002-9753(2011)01-0067-08

2010-07-29

2010-11-26

感謝國家留學基金委中德合作項目資助(PPP)及國家自然科學基金項目資助(70772011/G020801)。

雷 滔(1981-)女，湖北荊州人，土家族，北京航空航天大學經管學院博士研究生，研究方向：官產學聯盟。