基于知識圖譜的區域科技資源分析*
——以福建省部分戰略新興產業為例

福建工程學院管理學院 邱　棟

基于知識圖譜的區域科技資源分析*
——以福建省部分戰略新興產業為例

福建工程學院管理學院 邱棟

區域科技資源分析是區域科技管理的一項基礎性工作，是科技資源整合、優化配置以及科技創新平臺建設的前提步驟。該文研究運用知識圖譜方法對福建省部分戰略新興產業進行專利分析，并以圖譜形式顯示相關產業的科技資源狀況，為區域科技發展與管理提供借鑒。

知識圖譜 科技資源分析 福建省 戰略新興產業

科技資源是開展科技創新活動的基本要素，包括人、財、物、信息等，其中創新人才是最核心的資源。區域科技資源分析是指分析區域內某一行業或技術領域的科技資源的類型、數量、質量、分布及其相互關聯，目的是為科技創新活動及其管理提供依據。

區域科技資源分析對于政府部門、科技服務機構、企業以及其他創新主體都具有重要意義。具體來說，政府部門只有通過科技資源分析，才能明確區域科技發展的優勢和劣勢，從而加強宏觀引導、頂層設計與管理干預，加快區域科技發展；科技服務機構通過科技資源分析，能夠更好地為創新主體提供信息和中介服務，充分發揮資源優化配置功能；企業、高校及科研院所等創新主體，如果能掌握區域科技資源狀態，便能更好地開展合作創新乃至協同創新，提升創新能力。

目前，科技資源分析在實踐中還存在很多不足，例如政府部門掌握著大量的科技數據，但是整理、挖掘數據的能力有限；科技中介服務機構的服務方式落后，較多地依賴工作人員的經驗以及人工查找資料，服務界面的實時互動能力較差；同時，企業等創新主體缺乏一種簡便有效的方式了解其他創新主體及資源的狀況。對此，本文引入知識圖譜方法，并以福建省部分戰略新興產業為例進行分析，為區域科技資源分析提供一種思路與實踐途徑。

1　知識圖譜概述

知識圖譜（mapping knowledge domain） 是近年來科學計量學中比較熱門的一種研究方法，它通過數據挖掘、分析和繪圖，顯示知識以及相互關系，目的是揭示知識的發展過程，發現相互關聯的科學群體以及他們的思想［1］。2005年，一篇名為《悄然興起的科學知識圖譜》［2］的文章使知識圖譜開始在國內得到關注，并迅速流行起來。近年來，知識圖譜在國內得到越來越廣泛的重視，應用也趨于成熟。

形成知識圖譜需要三個環節：

一是數據收集。知識圖譜的數據通常來源于論文、專利等科技文獻，并對文獻中的關鍵詞、作者、機構、引文等對象進行分析。現有各類文獻數據庫為知識圖譜的運用提供了極大的便利。

二是數據分析。這是知識圖譜的核心，常用的分析方法包括：（1）共現分析（co-occurrence analysis）。共現分析是通過分析兩個計量單元（如論文、專利）中共同出現的信息，來揭示兩者之間的聯系。根據分析對象的不同， 共現分析又可以分為詞頻共現、作者共現、機構共現等。而共詞分析（co-word analysis）是其中最為常見的一種方法，通過分析研究對象中的詞或短語共同出現的頻率，發現對象之間的潛在關系。（2）引文分析（citation analysis）。引文分析通過分析文獻及作者的引用與被引用情況，揭示文獻或學者之間的隱性聯系。通常，當一個學者引用了另一個學者的論文，他們的研究必然存在某種關聯性。共引分析（co-citation analysis）是分析兩個計量單元同時被同一對象引用的現象，從而發現更深層次的聯系。（3）多元統計分析。包括因子分析和聚類分析等，主要目的是當數據數量或類型太多時，用以降低維度，從而突出重點信息。（4）社會網絡分析（social network analysis）。社會網絡分析方法將人或組織看作是一個個節點，而他們之間的關系則是節點之間的連線，由此構成了一個網絡。通過分析網絡的緊密性、中心性、中介性等，可以掌握網絡的結構特征，并揭示占重要地位的人、組織以及群體。綜合運用上述幾種分析方法，知識圖譜便可以發現知識之間的聯系以及現存或潛在的科學群體。

三是數據及其分析的可視化。即以圖譜的形式將復雜的數據直觀地呈現在人們面前，這是知識圖譜最具特色的一部分。正是得益于信息可視化，才使知識圖譜不僅能夠服務于專家、學者，也可以為非專家所用。如企業、政府部門、科技中介服務機構等都可以通過知識圖譜來了解知識（或技術）的輪廓和脈絡，了解科學技術的前沿熱點和發展趨勢，發現科技創新合作網絡。

基于知識圖譜的上述特性，運用它來分析區域科技資源也是十分合適的。

2　區域科技資源分析實例

本研究選取福建省戰略新興產業中的幾個技術領域來演示知識圖譜的應用。在分析對象的選擇上，知識圖譜既可以分析論文，也可以分析專利。經過初步分析比較后，發現專利分析更貼近產業實際情況，因此選擇專利作為分析對象。在數據來源方面，本文通過中國知識產權網（CNIPR）對相關領域近三年的中文發明專利進行檢索。在分析工具方面，選取近年來在國內較流行的Citespace軟件進行分析。該軟件與傳統數據挖掘方法相比，一個優勢在于可以對機構、作者、關鍵詞以及引用等進行多要素綜合分析，從而更全面地發現要素的內在聯系。此外，Citespace的信息可視化功能也是其一大優勢。具體分析如下：

2.1福建省通訊技術領域圖譜分析

對2011～2013年福建省“通訊”及“通信”相關的發明專利進行檢索，共獲得專利164條。通過Citespace對專利關鍵詞、機構和發明人進行綜合分析，得到如圖1所示的圖譜，其中包含了一個主要集群：以星網銳捷網絡公司為首的多個企業在通訊設備和終端制造以及無線通信領域形成的集群。此外，圖譜中還包含了兩個主要分支，一個是廈門大學在光纜通訊和水聲通訊領域形成的團隊，另一個則是從無線通訊中延伸出的即時通訊技術領域。可以看出，福建省的通訊技術專利主要集中在通信（通訊）設備尤其是終端設備的制造方面，而且主要針對移動或無線通信。

圖1　福建省通訊技術專利圖譜

如果單獨對專利申請機構及發明人進行分析，則可以得到如圖2所示的創新主體圖譜。可以看出，福建星網銳捷公司在福建省通訊技術領域中占據最重要地位，此外，廈門大學、福建聯迪商用設備公司、福建星網視易、廈門雅迅網絡、聯想移動通信等組織成為該領域創新的主力軍。從合作網絡來看，不同企業及大學之間并沒有合作關系，廈門大學自身形成了比較突出的科研團隊。

綜合上述分析，廈門大學在通訊領域上具備較強的基礎科學研究能力，而眾多企業則擅長無線通信設備的研發與制造。如果要對區域科技資源進行整合，一方面可以考慮聯合多個企業來研發通訊設備共性技術，另一方面，如果廈門大學與上述通訊設備企業聯手，很可能在水聲通訊設備技術上形成突破，從而支持福建省海洋戰略。

圖2　福建省通訊技術專利的主要團隊及核心人員

2.2福建省物聯網技術領域圖譜分析

物聯網領域涉及的技術眾多，在參閱相關文獻資料后，本研究選取射頻識別（RFID）、無線傳感器、智能控制以及云計算技術作為搜索專利的關鍵詞，通過對2011～2013年福建省物聯網相關專利的搜索，共獲得專利97條。從專利數量上可以看出，福建省的物聯網技術還僅僅處于起步階段。通過分析，得到如圖3所示的圖譜，從整體上可以看出，福建省物聯網專利技術最主要集中在RIFD（射頻識別）領域，而福州大學的研發能力是最強的。

圖3　福建省物聯網技術專利圖譜

通過對專利申請人（單位）以及發明人的圖譜分析（如圖 4）可以看出，在物聯網技術領域，福州大學、福建師范大學、福建物聯天下信息科技公司以及廈門英諾爾（含電子科技和信息科技兩個公司）在省內處于相對領先地位。同時，幾個重量級的科研團隊以及核心人員也都是來自上述幾家高校或企業。而且，福州大學與福建師范大學、福建師范大學與廈門英諾爾之間有人員開展了專利合作。通過進一步的圖譜分析可以得出：盡管福州大學在省內的物聯網領域擁有較多的專利數量，但相關專利涉及射頻識別、無線傳感、智能控制等多個領域，比較分散；而福建物聯天下信息科技公司專門針對物聯網技術開展研發，專業性較強；廈門英諾爾公司也具有較強的技術實力，其專利主要集中在RFID領域。

圖4　福建省物聯網專利的主要團隊及核心人員

2.3福建省太陽能電池技術領域圖譜分析

搜索2011～2013年福建省太陽能電池相關發明專利，共獲得專利103條。通過知識圖譜分析，如圖 5所示，福建省太陽能電池技術主要集中在太陽能電池的制造方法上，偏重于生產、工藝等應用層面。同時，主要針對薄膜太陽能電池和銅銦鎵硒太陽能電池，這與太陽能電池發展的主流趨勢基本吻合。在創新主體方面，廈門大學占據最主要地位，廈門三安光電科技公司緊隨其后，在企業中領跑。

圖5　福建省太陽能電池技術專利圖譜

通過進一步的專利申請機構及發明人分析，如圖6所示，除了廈門大學和廈門三安光電科技有限公司，福州大學、福建鉑陽精工設備有限公司、南安三晶陽光電力公司、福建鈞石能源有限公司等共同構成了該領域的創新主力軍。此外，特別值得留意的是，在太陽能電池領域，科研人員構成的網絡在知識圖譜中十分突出，占據了圖譜的很大比例以及很重要的位置，因此在產業發展、資源整合以及構建平臺時應特別注重吸納相關人才或聽取他們的建議。

圖6　福建省太陽能電池專利的主要團隊及核心人員

3　結論與展望

通過上述實例分析可以看出，運用知識圖譜方法可以直觀地展示區域內某一行業或技術領域的科技創新狀況，包括：該區域已有的技術領域、核心創新主體以及合作創新網絡等。同時，還可以進一步提煉產業發展狀況及趨勢，如：產業創新趨向、企業需求取向、提煉企業的共性需求等。這些信息對科技創新活動具有重要的參考價值：（1）幫助創新主體更有效地尋找合作伙伴，包括：研究機構之間、企業之間的橫向合作，以及研究機構與企業之間的縱向合作。甚至可以幫助投資公司以及大學生來選擇發展前景較好的企業或研究機構。（2）幫助政府部門掌握區域創新體系的狀況，包括：創新主體的能力和水平、創新主體之間的聯系、區域創新熱點等，為政府部門的科技發展決策提供依據。（3）如果在科技服務機構（平臺）中引入知識圖譜技術，將是對科技服務的重要改革。以知識圖譜取代人工查詢和咨詢，能夠幫助科技服務機構降低成本、提高工作效率。同時，具有良好交互界面的知識圖譜將極大地提升用戶獲取科技信息的效率和樂趣。總之，知識圖譜思想與方法在科技創新活動以及管理、服務中的應用將非常廣泛。

同時，本文對知識圖譜的應用只是拋磚引玉，還可以在以下方面進行研究的深化和擴展：

（1）本文只分析了專利，因為更貼合產業和企業，但如果將論文分析與專利分析結合起來，也許不僅能掌握產業創新的實際情況，還能更好地結合區域知識創造狀況來引導產業發展。（2）本文只分析了近三年的專利狀況，如果分析更長時間跨度的數據，還能掌握區域科技資源的演化歷程與發展趨勢。（3）如果將省內專利圖譜分析與全國專利圖譜分析進行比較，就能掌握福建省產業與科技發展的特色與優勢、劣勢。但全國范圍的數據量過于龐大，以筆者目前掌握的工具和方法還難以實現，需要更高級的工具和方法的支持。

［1］ Boyack. K.W. Mapping knowledge domains∶Characterizing PNAS［J］.PNAS，2004， 101（l）∶5192-5199.

［2］ 陳悅，劉則淵.悄然興起的科學知識圖譜［J］.科學學研究，2005（2）∶149-154.

福建省教育廳一般課題“基于知識圖譜分析的福建省科技創新平臺建設及協同創新研究”（項目編號：JBS14115）。