網絡結構下生物技術知識的時空演變分析

韓志

【摘 要】生物技術產業展現了許多以科技為支撐的產業特征，同時又具有圍繞知識源地區集聚的特點。本文通過網絡結構下生物技術知識的時空演變和成長過程的分析研究，以復雜網絡方法和GIS為研究手段，試圖揭示我國城際生物技術知識網絡結構的演變特征。

【關鍵詞】生物技術；時空演變；創新網絡

隨著知識經濟時代的到來，知識網絡在知識交流、創新等方面的作用越來越受到西方國家政府和學術界的關注。復雜網絡模型能較好地分析和模擬知識網絡的發展演變，近年來，基于復雜網絡方法對知識網絡的研究已成為國際經濟地理學、創新經濟學關注的熱點。目前，使用復雜網絡方法分析我國知識網絡的研究還較少。由于語言文化上的障礙，國外學者對我國知識網絡的研究通常重視國際上的合作，鮮有涉及到國內層面的合作。盡管國內也有學者嘗試從社會網絡分析的角度進行研究，但缺乏基于長時間序列數據對我國知識網絡結構演變規律的系統分析。生物技術的發展對大型儀器設備、高端實驗室、高級科研人員等的需求較高，較多的成果需要兩個以上單位協作完成，因此科研合作程度高。

1生物技術創新特點分析

在知識經濟時代，技術創新呈現出投入高、知識交叉性強、知識結構復雜、市場要求反應速度快等特點，這些特征在生物這一類和科學聯系緊密的產業表現尤為明顯。生物技術產業高度依賴于高校的科學知識、市場上的風險投資、國際醫藥企業的生產能力和大量小而靈活的初創企業，網絡對其至關重要。生物行業具有較強的雙重市場結構，即該領域由少數非常大的醫藥企業和數量龐大的規模小、專業化的小生物企業構成。這些生物企業處于基礎科學到商業運用這一產業鏈的中間位置，在上游與高校合作獲取生物產品研發所需的科學知識，在下游與制造企業合作，獲取產品商業化所需的資金、生產能力和市場資源，在中游則與其他生物企業合作，共享技術，并分擔風險。生物技術的知識溢出受距離的影響，但隨著時間的推移，距離對溢出的影響在逐漸減弱，因為大部分生物技術知識為非默會知識，溢出受距離影響較弱，且生物技術大部分產生于通信發達時期，遠距離交流方便、成本低。

2生物技術知識網絡整體結構

生物技術知識網絡具備了小世界網絡的兩個基本特征：較小的平均路徑和較大的集聚系數，因而呈現出小世界性。網絡的度分布滿足冪律分布，表現出一定的“無標度”性，大多數城市的度數很小，少數城市具有高連接度，處于網絡的中心地位，這部分城市對于網絡的形成發展起到重要作用。通過對網絡度度相關性、集聚系數一度相關性以及網絡空間結構的分析可知，知識網絡的頂層結構已經形成，雖然也形成了一定的區域次級中心，但新形成的節點都傾向于同最高級節點聯系，忽略了區域樞紐節點，致使網絡的次級層次結構得不到很好的發展。構建層次分明的網絡結構，促進知識在全國知識網絡中的快速流通，充分發揮區域次級中心的作用是關鍵。優先連接機制無疑是知識網絡演化的驅動力之一，節點傾向于同網絡中高連接度的節點進行合作，該機制可解釋冪律分布、度度相關性等。對集聚系數一度相關性的動態分析和特質性城市的分析則發現：促使節點之間聯系的因素呈現多元化，地理、社會、組織上的鄰近以及政府政策都是促使節點聯系進而驅動網絡演化的動力。

3生物技術知識網絡演進分析

自2000年以來，參與生物技術知識合作的城市越來越多，網絡變得稠密化，生物技術知識網絡演進呈現出4個顯著特征。相比于其規模，網絡平均路徑較小，平均兩個城市聯系僅需2.2～2.6個路徑長度；另一方面，網絡的集聚系數明顯大于隨機網絡。知識網絡具備了小世界網絡的兩個基本特征，即較小的平均路徑和較大的集聚系數。數據顯示，2014年網絡的線數比2005年增加了將近32倍，平均度數是2005年的9.5倍多，反映出城市間的合作次數在不斷增多。2014年網絡的平均路徑比2005年縮短了5.79%，集聚系數增加了6.66%，不僅反映了各城市可以用較短距離聯系那些曾經遙遠的城市，知識聯系得到加強，而且揭示出知識網絡呈稠密化趨勢。由于2014年以前網絡規模較小，為了保證良好的擬合度，僅對2010—2014年網絡的度分布進行冪律擬合。說明知識網絡中大多數城市的度數很小，處于網絡的邊緣地位，少數城市的度數很大，處于網絡的中心地位，該現象可用優先連接機制解釋，節點在選擇合作對象時，優先選擇高連接度的節點，從而導致此類節點的度越來越高，形成冪律分布。動態來看，冪指數呈下降的趨勢，即度數k每變化一個單位，對P（k）值所引起的變化越來越小，說明雖然度數依然集中于少數節點中，但這種不均勻性在減弱。如果以節點度數為橫坐標，鄰節點的平均度數為縱坐標，同樣只做出2006～2014年的度度相關性圖?？芍W絡的度度相關性為負，即各節點的度與其鄰節點的平均度之間負相關，對生命科學產業的研究也發現了同樣的現象，度值越高的節點，其鄰節點的平均度越低。在優先連接作用下，這些節點傾向于連接核心節點，故其鄰節點的平均度高。因此，核心城市的形成，不僅因其度值較大，更因它們高等級的城市功能具有很強的吸引力。可知度數和集聚系數之間負相關，即低度節點比高度節點更容易集聚成團。例如，在2014年集聚系數為l的節點共有32個，占總數的22%，而這些節點的度在2—6之間，均為低度節點。這些城市的度數較小，其鄰節點連接成網更容易；這些節點基本上都直接與知識網絡中的樞紐節點連接，其中有34%連接了北京，25%連接了上海，25%連接了廣州，而這些樞紐之間是相互連接的。高度節點均具有較小的集聚系數，這源于它們所連接的城市中相當一部分為低度節點，而這些節點之間相互關聯較少。由此分析可知集聚系數較大的節點，度數普遍偏低，且均具有與頂層節點直接聯系的特點，這在一定程度上導致了知識網絡除頂層結構外的其他層級結構不明顯。

4結束語

研究結果發現我國生物技術知識網絡具有較小的平均路徑和較大的集聚系數，度分布滿足冪律分布，呈現小世界性和無標度性；除頂層以外的其他層次結構不明顯；優先連接、組織鄰近、地理鄰近、社會鄰近等共同促進知識網絡結構演化，演化動力多元化。

參考文獻：

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