科技創新國際合作研究的演進和前沿

冼蕾 謝科范 梁本部

摘 要：隨著國際合作的不斷發展，科技創新國際合作日趨活躍，有關科技創新國際合作的研究也成為當前學術熱點，有必要運用知識圖譜方法對國家間不同領域的科技創新國際合作的研究脈絡進行系統梳理。以2000—2018年Web of Science核心數據庫中5 156篇有關科技創新國際合作研究的文獻為數據樣本，運用CiteSpace文獻計量軟件繪制科技創新國際合作知識圖譜，探究該研究領域演進情況、研究熱點和前沿態勢。研究結果顯示：科技創新國際合作研究明顯呈現出階段性，可分為探索期、發展期和成熟期3個階段;作者合作網絡呈現4個板塊;通過對關鍵詞進行分析發現，新興科技領域的合作將成為各國參與科技創新國際合作的關注點。

關 鍵 詞：科技創新;國際合作;知識圖譜

DOI：10.16315/j.stm.2020.04.007

中圖分類號： G304

文獻標志碼： A

Evolution and frontier of international cooperation in science and

technology innovation：based on knowledge mapping

XIAN Lei， XIE Kefan， LIANG Benbu

（School of Management，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China）

Abstract：With the continuous development of international cooperation， international cooperation in science and technology innovation is becoming more and more active， and research on international cooperation in scientific and technological innovation has become a hotpot at present. It is necessary to use the knowledge map method to systematically sort out the research context of international cooperation in science and technology innovation in different fields between countries. This paper takes 5 156 papers on international cooperation in scientific and technological innovation from the core database of Web of Science from 2000 to 2018 as a data sample， and uses CiteSpace software to map the international cooperation knowledge of science and technology innovation， and explores the evolution， research hotspots and frontiers of this research field. The research results show that the international cooperation research on science and technology innovation is obviously staged and can be divided into three stages： exploration period， development period and maturity stage. Among them， the author cooperation network has four sections; through the analysis of keywords， it is emerging. Cooperation in the field of science and technology will become the focus of international cooperation in science and technology innovation.

Keywords：technological innovation; international cooperation; knowledge map

在大科學背景下，單個國家很難通過自身科技創新在某一領域出類拔萃，而不同國家通過自身領域優勢合作驅動科技創新成為當今常態。伴隨著學科交叉、研究問題復雜化、人工智能三大動力，國際合作成為戰略發展不可扭轉的趨勢。創新是引領發展的第一動力[1]，合作推動區域協同創新績效[2]，科技創新的發展依賴于機構、地區或國家的合作[3]。

近年來，國內外學者對科技創新國際合作的研究較為豐富，目前主要聚焦于國際合作的影響因素、模式、合作方式等3個方面。國際合作的影響因素層面，Cassi等[4]構建重力模型，驗證葡萄酒生產商和消費者之間的地理、文化、商業、技術、結構和體制差異，發現貿易方式相似性促進科技創新國際合作;Moreira等[5]通過國家出版物累積影響因子、合作程度、中心性和模塊化，研究耐火材料原材料生產商、制造商、用戶、研究機構和大學等參與者中誰是科技創新的引領者;Bai等[6]基于SHII、SHIA和SHAI 3個專利指標，發現人均國內生產總值、研發支出和全球出口貿易總值與國際合作呈現負相關，表明發展中國家現有國際合作模式不利于科技創新發展;Mayer等[7]從投資者將大型技術系統擺放在投資關系網絡中的位置，發現國際關系在全球動態關系網的作用;Yataganbaba等[8]發現工業界和學術界間有效知識轉化率對瓷磚干燥創新研究起了重要作用。國際合作的模式層面，如基于接近度概念的理論分析模式[9]，學術機構——工業——大學相結合的合作模式[10]，以及以美國為中心的放射狀合作模式。合作方式層面，主要有文獻合作和專利合作2種。Zheng等[11]根據納米技術國際專利合作情況分析不同國家在該領域影響力大小;Caviggioli[12]利用專利數據研究跨學科和跨行業科技創新融合情況;Zanotto等[13]使用ESI論文數據發現一些國家進行國際合作可能危害自身科技創新質量;Confraria等[14]整合合作論文被引數據分析南北半球某些學科領域專業化程度;Li等[15]采用論文和專利總結中國長江三角洲地區國際合作情況。

目前國內外學者對科技創新國際合作的研究主要集中在某一特定領域，如航空、工業、農業等，或是集中研究某一國家科技創新國際合作情況，如中國、葡萄牙、韓國等。而科技創新國際合作的研究學科交融、問題復雜、研究數據來源困難，僅對某一方面或某一國家情況分析很難挖掘到全球特性與規律。本文利用知識圖譜分析方法，在檢索文獻的基礎上，利用CiteSpace對數據進行可視化處理分析科技創新國際合作研究熱點與未來發展趨勢，為學者研究方向和各國未來戰略發展提供借鑒。

1 研究方法和數據來源

1.1 研究方法

利用計算機可以將冗雜的數據圖形化處理，清晰表達所需信息，通過直觀的圖形特征可以挖掘數據背后隱藏的深層次信息。利用文獻分析和數據可視化方法，使用CiteSpace5.5軟件制作科技創新國際合作文獻知識圖譜。CiteSpace借助一系列單一網絡合成的網絡，以描述科學領域隨著時間推移的發展情況[16]。通過對引文分析結果的可視化展示，科學分析學科各時段現狀、研究前沿和該研究領域的熱點問題;同時，科研工作者通過解讀知識圖譜可以探索學科演化路徑，直觀了解學科發展的關鍵文獻。

1.2 數據來源

Web of Science（簡稱WoS）綜合性學術數據量大而且多樣化，這里使用WoS核心數據集（包括SCI、SSCI、A&HCI和ESCI 4個子數據庫）作為數據來源。通過主題檢索方法，獲取科技創新國際合作研究文獻數據，主題使用“TS=（international technical innovation collaboration）OR（international technology innovation collaboration）OR（international technological collaboration）OR（international scientific collaboration）”進行檢索，每條文獻包括作者、標題、摘要、文章類型、參考文獻和文獻領域等內容。時間選取1986—2018年，檢索時間為2019年12月，一共獲得6 395條記錄。剔除非經濟與管理領域、非學術性（會議綜述、訪談等）的文獻，最終納入5 099條有效文獻記錄構成本文數據來源。

2 文獻分布與科研網絡

2.1 時空分布

探究文獻時空分布，可以了解科技創新國際合作發展歷程及相關科研力量的國家分布概況，從而推測未來發展趨勢。文獻發表時間分布，如圖1所示。雖然在WoS數據庫中選取時間年份從1986年開始，但是關于科技創新國際合作的研究文獻從2000年才開始涌現。依據相關文獻數量并結合趨勢分析，將科技創新國際合作研究劃分為3個發展階段。探索期：2000—2006年，年均發文量為90篇;進入21世紀后，隨著計算機技術迅猛發展，學者開始使用計算機作為分析決策輔助工具，對科技創新國際合作網絡、行業標準等進行了探討，科技創新國際合作研究開始起步。發展期：2007—2013年，年均發文量間230篇;該階段研究聚焦于新能源、大數據、生物醫療等技術領域，國家層面利用自身優勢深入科技創新國際合作，相關研究文獻快速增長。成熟期：2014—2018年，年均發文量為430篇;這一階段文章數量增速放緩，國際間合作水平趨于穩定，國家間合作網絡已形成相對固定結構，互聯網新興技術步入新紀元;該階段主要研究智慧醫療、新材料等。

從空間分布來看，文獻發布的國家主要是美國、英國、德國、西班牙和中國。其中，美國發文量最多，占29%;發文量僅次于美國的是英國和德國，均占22%;西班牙和中國發文量分別占15%。這與國家經濟和科技水平基本相符，美國在科技創新處于領先地位，其他發達國家也緊隨其后。其中，中國作為發展中國家代表在發文量上名列前茅，也表明中國對科技創新領域的重視。

2.2 科研網絡

通過作者合作論文構成的科研網絡可以了解不同國家、不同機構學者在科技創新國際合作領域做出的重要貢獻和學者間的合作情況。CiteSpace中節點類型選擇Author，借助發文作者統計分析科技創新國際合作研究的科研網絡。主要合作者網絡，如圖2所示。由圖2可知，相關作者主要呈現4個主要科研網絡，其它則零星分布。一是以巴勒斯坦納迦赫大學SAED H ZYOUD為代表的研究團隊，其在網絡中雖然只與其他2位學者有合作，但是發文量最多，其主要研究方向為醫療領域數據分析和統計建模;二是以臺灣大學MUHSUAN HUANG為代表的研究團隊，其發文量達15篇，其主要研究圖書資訊、信息科學和圖書館科學方向，是科技創新國際合作的核心研究者;三是以印第安納大學ZAIDA CHINCHILLARODRIG為代表的研究團隊，其發文達到15篇，其主要研究公共醫療和生物等領域;四是以臺灣亞洲大學YUHSHAN HO為代表的研究團隊，其主要研究方向為特定核心領域的熱點和趨勢。雖然中國不是發文量最多的國家，但中國學者在科研網絡上有亮眼表現，積極與其他學者合作，具有豐富的科研合作網絡。

3 研究脈絡與主題演進

3.1 作者共被引分析

發現學科領域中最具影響力作者，對于確定該領域奠基人和經典思想至關重要[17]。對文獻作者進行共被引分析，時間切片為1年，節點類型選擇Cited Author，閥值選擇top50，網絡連線強度使用Cosine算法，得到文獻共被引圖譜，如圖3所示。由圖2可知，來自匈牙利的作者GALANZEL以382次排在第1位，其中被引次數最高的文章是“National characteristics in international scientific coauthorship relations”，文章發表于2001年，主要研究國際科技合作者關系網絡中國家特征、網絡鏈接不對稱和集群分布特點，發現國際合作對不同國家影響差異很多，有些合作甚至對單方或雙方都無優勢[18];該文從國家的宏觀角度出發，探究了國際合作對國家科技、經濟和政治關系，并使用鏈接率和相關專業指數計算國家間公開出版物和論文合作情況，啟發了后來學者研究。WAGNER和LEYDESDORFF既是被引量較高也是發文量較高的作者，他們合作發表于2005年的文章“Network structure， selforganization， and the growth of international collaboration in science”被引次數達227次，其研究發現國際合作是自發組織的網絡，揭示了近年來國際合作快速增長的原因是國際合作對于組織關系網絡的偏好[19]。從圖中網絡連線可以看出，其余被引量排在前面的作者如KATZ和LUUKKONEN也與GALANZEL有很強的網絡關系。

3.2 期刊共被引

期刊共被引網絡，如圖4所示。由圖4可知，被引期刊最多的分別是SCIENTOMETRICS、SCIENCE、RES POLICY、NATURE和P NATL ACAD SCI USA，分別達到了938、760、745、721和506次。對科技創新國際合作的量化研究大多來自于科學計量學，多數學者從事資訊管理、情報學和企業情報方向研究，文獻計量是他們經常會使用的統計分析方法。CiteSpace中的中心性代表與其余節點聯系強度，較高的中心性代表網絡性更強。從被引中心性來看，RES POLICY、SCIENTOMETRICS和NATURE分別達到0.38、0.20、0.13，可以看出這3個期刊文章質量高、影響力強。同時，SCIENTOMETRICS（影響因子2.183）、RES POLICY（影響因子3.117）和NATURE（影響因子40.137）在網絡結構中被引和中心性兩方面均高，表明這3個期刊屬于科技創新國際合作的重要核心期刊，是學者重要研究思想和成果發布地。可以看出，這3個期刊對科技創新國際合作領域的影響力，在這些期刊上發表的文獻代表科技創新領域的主流思想。

在研究探索期（2000—2006年），SCIENTOMETRICS、SCIENCE、NATURE和LANCET被引頻次分別是84、77、65和61，中心性分別是0.13、0.27、0.08和0.12。這表明對科技創新國際合作的最初研究涵蓋不同學科，研究成果比較分散。在研究發展期（2007—2013年），RES POLICY從被引頻次和中心性都很突出，對該領域的研究開始大量刊登在專業化期刊，研究不僅局限于某一領域也向交叉學科發展。在研究成熟期（2014—2018年），SCIENTOMETRICS始終保持領先地位;SCIENTOMETRICS是科學計量學頂級期刊之一，隨著各學科科技創新研究增加，利用定量方法解釋獲取信息，解讀文獻規律，繪制研究歷程回顧和展望今后發展成為學者們主要工具。

3.3 主題共現

關鍵詞是文章高度凝練與概括的體現，能有效將文章的研究目的、研究對象、研究方法和主要結論等組織起來。CiteSpace節點類型選擇Keyword，其他屬性使用默認值，繪制科技創新國際合作主題共現圖譜，如表1所示。由表1可知，文獻的高頻熱點是合作（414）、科技（407）、國際合作（286）、影響（252）、創新（212）、技術（212）、科技合作（196）、網絡（194）、專利（175）。其中“合作”是文獻研究的關鍵點，中心度達到0.2，與其他關鍵詞關聯度較高。同樣，“科技”“國際合作”“創新”是未來學科學產業發展趨勢。值得注意的是，關鍵詞“中國”也在列表中，表明我國緊跟科技發展的步伐。

關鍵詞戰略矩陣圖可以直觀反映研究趨勢，如圖1、圖5所示。以表1中排名前20關鍵詞為點，以關鍵詞頻次為橫軸，以關鍵詞中心度為縱軸，以（270，0.05）為交叉點，制作了關鍵詞戰略坐標圖，如圖5所示。第一象限：熱點區域。“合作”“國際合作”等關鍵詞位于第一象限（圖5右上角），該象限具有高頻次、高中心度的特點。這些關鍵詞不僅代表科技創新核心問題，也是學科交融、研究復雜化的今天各國對科技創新領域發展的態度。例如：Li等[20]研究中國和中亞各國在建設新“絲綢之路”經濟帶問題上，通過加強沿線各國間合作，確保可持續化建設。

第二象限：前沿區域。“網絡”“創新”“科技合作”“指標”“專利”等位于第二象限（圖5左上角），該區域具有高中心度、低頻次的特點。這些關鍵詞發展尚未成熟，但是在高新技術背景下是研究的潛在熱點，今后有向第一象限移動的潛力。例如：Caviggioli[12]將持續時間模型用于專利融合研究中，結果表明設計技術越復雜融合可能性越小。

第三象限：零散區域。“文獻計量學”“管理”“文獻計量分析”“偏好”“教育”“系統”等關鍵詞位于第三象限（圖5左下角），該象限具有低頻次、低中心度的特點。從圖中可以看出，這是4個象限中點分布最多的區域，可以看出科技創新國際合作研究是多領域議題，而多數學者也是從某一具體領域出發探究發展規律。這些主題研究尚未成熟，而且未形成較強關聯網絡，但也反映出科技創新國際合作領域的多樣性，可能是未來研究需要突破的方向。例如Lariviere等[21]首次利用作者、地址和國家/地區的數量對科技合作進行分析，討論了影響合作的潛在因素，這也是文獻計量學研究的先驅研究。

第四象限：邊緣區域。“科學”等關鍵詞位于第四象限（圖5右下角），該象限具有高頻次、低中心度的特點。這些主題發展比較成熟，但是尚未形成網絡，與其它主題關聯性差，可能會逐漸被邊緣化，但也可能會逐漸和其他主題結合重新向第一象限移動。例如Michie等[22]利用行為科學推動技術進步，利用一定干預措施促進國際跨學科合作。

4 研究熱點與前沿態勢

4.1 關鍵詞突現

研究關鍵詞突現問題可以探究某一時間區間內研究突然增加的關鍵詞，通過對不同時期關鍵詞的梳理有助于掌握該領域研究熱點和發展趨勢。研究前沿是科學文獻引用和共引用軌跡，是不斷發展的科學出版物的網絡[23]。通過節點選擇“Keyword”，控制面板選擇“Burstness”，通過“View”選擇排名前12的突現詞，如表2所示。

2000—2006年探索期，突現關鍵詞最明顯的是互聯網、發展中國家，尤其是互聯網突現強度達到7.173，表明在萌芽階段主要研究科技創新國際合作渠道。設計師和工程師可以與分布在全球的合作伙伴、客戶、供應商通過互聯網及時溝通[24]。利用互聯網優化信息獲取，對全球航天航空領域資源調配至關重要[25]。20世紀末蘇聯解體后，全球呈現“一超多強”的格局，各國經濟與政治關系復雜多變，發展中國家更是艱難前行。發展中國家與工業化發達國家相比，公民基本素養不夠，計算機素養缺乏，科技創新發展滯后[26]。

2007—2013年發展期，突現關鍵詞是信息技術、指標、合作關系。其中，突現程度最大的是信息技術（5.014 9），表明科技創新國際合作從互聯網簡單應用延伸到信息技術的融合。信息技術的突現開始于2008年，該年金融海嘯爆發，將傳統行業與信息技術相結合受到學者們的重視，例如供應鏈管理[27]、機械材料[28]等行業的應用。國際科技合作有助于提升各國信息技術研發潛力，得以將潛力最大化[29]。

2014—2018年成熟期：突現關鍵詞是知識、患病率。表明科技創新國際合作不僅停留在產業層面，更成為人們生活中的縮影，例如移動醫療[30]、公共衛生[31]、區域發展[32]等。在新興傳染病快速傳播的今天，公共醫療成為科技創新國際合作研究的熱點，移動醫療成為全球數字健康的重要部分[30]。知識經濟時代，知識產業成為新的態勢。學習能力和知識轉讓有助于各國有效適應全球政治、經濟、文化的變化[33]。

4.2 施引文獻關鍵詞聚類分析

高被引文獻是學科發展中的經典代表，可以從中提取創新點，有助于梳理某一領域發展歷程。而高被引文獻的關鍵詞聚類可以認為是該領域前沿趨勢。在CiteSpace中，節點選擇Referance，其他屬性選擇默認值，利用timeline view得到施引文獻時間軸，利用keyword作為另一個排列選項得出施引文獻關鍵詞聚類圖，如圖6所示。根據時間軸順序可知科技創新國際合作研究的6個集中領域：bibliometric（#0）、international collaboration（#1）、scientific publishing（#2）、collaboration experience（#3）、public health（#4）、scientific productivity（#5）。可以發現，國際合作對科技創新起到了舉足輕重的作用，是研究前沿和熱點。其中被引量最高的是“Developing a quality criteria framework for patient decision aids： online international Delphi consensus process”使用在線國際合作系統優化醫療診斷[34]。科學出版物是學科思想的高度凝練，對科學傳播發揮巨大作用，提供學科今后研究方向[35]。合作經驗是科技創新研究中接觸到的人或物不斷累積和概括，是合作環節不可或缺的一部分。公共衛生、非洲醫療發展[36]、區域發展也成科技創新國際合作研究前沿。科學生產率是指通過靈活、合理、科學規劃，提高生產率水平，研發資金的投入對科學生產率提高有顯著影響[37]。

5 結論

基于WoS核心數據庫中有關科技創新國際合作研究文獻，借助CiteSpace和戰略坐標圖，通過對數據的時空網絡、科研網絡、作者與期刊共被引、研究熱點和前沿態勢知識圖譜分析，得到如下結論：

1）通過對文獻時空分布和科研網絡合作情況，發現科技創新國際合作得到了全世界學者的關注，特別是美國和英國，中國也緊跟全球趨勢。根據發文數量，將研究分為探索期（2000—2006年）、發展期（2007—2013年）和成熟期（2014—2018年）。在現今時期，對該領域的研究與高新技術緊密結合，如人工智能、生物醫療和新材料等。根據作者科研網絡情況，發現主要有4個合作網絡，其中ZAIDA科研合作網絡最大，該團隊主要利用文獻計量法根據不同領域數據建模分析，得出學科發展規律。

2）通過研究脈絡和主題演進分析，總結了科技創新國際合作領域的重要學者和主要期刊，為該領域研究提供重要思想和交流平臺;根據關鍵詞網絡整理了學科主題研究情況，明晰了學者們對該領域的趨勢理解。從作者共被引角度，GALANZEL是該領域奠基人物;從期刊共被引角度，SCIENTOMETRICS是重要期刊，表明越來越多學者利用文獻計量方法對某一學科領域進行趨勢研究;從關鍵詞戰略坐標圖角度，零散區域分布關鍵詞最多，這些關鍵詞中心度低，但很有可能成為今后研究網絡中的中心節點。

3）通過關鍵詞突現和施引文獻關鍵詞突現情況研究熱點與趨勢，根據不同時期將研究前沿分類，科技創新國際合作成為更多學科研究熱點。互聯網、信息技術和合作網絡是今后科技創新國際合作發展的基礎，高質量和國際化的創新成果一定是未來國際合作追求的目標。隨著多學科交融，國際合作會應用到公共醫療、社會保障和居民健康等生活的方方面面，科技創新不再是“縹緲”的東西，將成果落到實處，是各國政府科技創新戰略的價值所在。

本文只對WoS核心數據庫中的文獻進行了梳理和分析，存在一定的局限性，如在面對科技創新國際合作的問題上，各國態度的一致性和積極性問題等，都是值得未來繼續探索的課題。

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[編輯：厲艷飛]

收稿日期： 2020-03-11

基金項目： 湖北省技術創新專項軟科學研究類項目（2019ADC012）

作者簡介： 冼 蕾（1995—），女，碩士研究生;

謝科范（1963—），男，教授，博士;

梁本部（1992—），男，博士研究生.