粵港澳大灣區海洋技術創新動態網絡演化研究＊

■ 王方方 黃浩嵐 楊煥煥

1.廣東財經大學經濟學院 廣州 510320

2.上海財經大學城市與區域科學學院 上海 200433

0 引言

繼黨的十八大作出建設海洋強國重大戰略部署之后，黨的十九大報告進一步提出要加快建設海洋強國。海洋的復雜性、不確定性與高風險性決定了海洋經濟發展的高新技術特征，也決定了必須依賴于科技協同創新才能實現海洋的深度開發（陳明寶，2019）[1]。海洋技術創新能力與技術創新協同水平直接影響著海洋經濟的發展程度與海洋生態的可持續發展能力。隨著粵港澳大灣區建設的推進，企業、高校、科研機構、政府和中介機構開始走向聯結，廣東海洋創新聯盟、粵港澳海洋技術創新聯盟相繼成立，越來越多的涉海單位和個人通過創新網絡進行研發，大灣區海洋技術創新逐漸呈現網絡化的發展態勢。

在此背景下，本文嘗試以動態網絡的視角研究粵港澳大灣區海洋技術創新網絡的結構特征演化，將有助于推動大灣區海洋技術創新網絡優化升級，對解決大灣區海洋技術協同創新存在的問題、拓展藍色經濟空間、打造國際科技創新中心等，均具有重要的理論價值和實踐意義。

1 文獻回顧

創新網絡作為一個動態的復雜系統，它的規模與結構隨著時間變化而不斷改變，其演化的過程近年來逐漸成為學術研究的重點。劉曉燕等（2014）認為，技術創新網絡演化宏觀上表現為網絡的結構伴隨著外部環境和內部環境的變化而不斷調整，微觀上表現為網絡組織內部各個網絡節點間的連接關系的演化[2]。

關于創新網絡演化內容，已有研究主要從兩個層面進行分析：一是區域網絡層面，如呂國慶等（2014）利用長三角裝備制造業聯合申請發明專利數據，分析了1985～2010年長三角裝備制造業產學研創新網絡的結構及空間特征[3]。二是節點組織層面，如蔡寧和潘松挺（2008）通過對海正藥業公司創新網絡演化過程分析，認為網絡強弱關系與技術創新模式存在耦合性，關系強度的動態變化會影響技術創新模式[4]。

關于創新網絡演化研究方法，學者們借助社會網絡分析對技術創新網絡演化進行了許多研究，如劉國?。?015）基于生命周期和拓撲結構雙重視角，實證探究廣西產學研合作創新網絡的時空演化路徑[8]；葉琴等（2017）從多維鄰近的視角出發，采用社會網絡分析方法對東營石油裝備制造業集群創新網絡演化進行了分析[5]。

梳理上述文獻發現，學者們對技術創新網絡的研究維度較為單一，多集中于合作關系這一單模網絡的探討，較少把技術創新看作多模網絡來分析，或多或少忽視了創新主體與技術知識、區域間存在的聯系。本文以多模、動態的網絡視角分析粵港澳大灣區海洋技術創新網絡的演化，可能做出的貢獻主要體現在以下兩方面：一是以粵港澳大灣區海洋技術為研究對象，在社會網絡分析的基礎上引入動態網絡分析（Dynamic Network Analysis,DNA），拓展了技術創新演化分析的視角；二是不僅研究技術創新整體網絡的演化特征，而且對關鍵創新主體、創新領域、創新區域進行測度分析，綜合宏觀微觀兩個層次以全面揭示粵港澳海洋技術創新網絡的演化狀況，為有效推動創新協同、網絡升級提供參考。

2 技術創新動態網絡測度模型

動態網絡分析由卡內基梅隆大學教授Carley 及其團隊在社會網絡分析的基礎上，將元網絡模型、多智能體建模和機器學習等方法結合起來而形成。與傳統的社會網絡分析相比，動態網絡分析善于處理大型的、動態的（dynamic）、多模的（multi-mode）、多邊的（multilink）不確定性網絡[6]。近年來，姜春林（2019）、吳菲菲（2019）、翟東升（2018）等國內學者開始將動態網絡分析應用于技術創新網絡演化研究中，并取得了一定成果[7-13]。本文在此基礎上，通過進一步豐富動態網絡指標體系，建立技術創新動態網絡測度模型。

2.1 動態網絡元矩陣

動態網絡分析采用了元矩陣（meta-matrix）這一表示方法，元矩陣包括主體、知識、資源、位置、任務等要素及這些要素構成的網絡集。由于專利網絡是技術創新網絡的主要輸出，故本文根據專利數據的特點，以專利權人作為反映技術歸屬的主體（Agent），以IPC分類號作為表示技術領域的知識（Knowledge），以專利地址為區域（location），建立三維動態網絡分析元矩陣，如表1所示。

表1 動態網絡元矩陣

根據研究目的和問題情境，通過增加或減少節點類型、節點之間的交互關系網絡，可以對元矩陣進行拓展或收縮。本文利用上述三維動態網絡分析元矩陣構建出四層子網絡，即合作網絡（AA）、知識網絡（AK）、主體分布網絡（AL）和知識關聯網絡（KK），如表2所示。合作網絡以專利權利人為節點、合作關系為邊，可采用合作次數加權。知識網絡以專利權利人和IPC分類號為節點、技術擁有關系為邊，可通過權利人專利中技術出現頻率加權。主體分布網絡以專利權利人和區域為節點、隸屬關系為邊，如果專利權利人隸屬該區域，則權重為1，否則為0。知識關聯網絡以IPC 分類號為節點，技術共現關系為邊，可由IPC分類號共現頻率加權。

表2 動態網絡子網絡層

2.2 動態網絡相關指標及定義

動態網絡分析提出了許多指標，既包括網絡節點數、連接數、度中心性等傳統網絡分析的指標，也包含認知需求（Cognitive Demand）、知識排他性（Knowledge Exclusivity）等動態網絡專有的指標。本文將動態網絡分析中的相關指標映射到基于專利的粵港澳大灣區海洋技術創新網絡中，利用這些指標來測度海洋技術創新網絡，下面對相關指標進行定義說明。

2.2.1 網絡密度

網絡密度（Density）指網絡中實際存在的連接數與可能存在的最大連接數的比值。網絡密度越高，則網絡節點的聯系越豐富。設A 為m 行n 列的二進制網絡，網絡中實際存在的連接數為L，則A 的網絡密度計算公式是：

2.2.2 總度中心性

總度中心性（Total Degree Centrality）描述的是網絡中某個節點與其它所有節點的聯系程度，反映的是專利權人與其他成員合作的情況，分值越高，則與其他成員的合作越多，越容易接觸其他人的想法和理念。設網絡A 有n 個節點，其最大連接值為Ⅴ，則節點i 的總度中心性的計算公式是：

2.2.3 入度中心性

入度中心性（In Degree Centrality）描述的是某個節點被關注的程度，其值越高，則該節點的吸引力越強。在知識網絡和主體分布網絡中，入度中心性分別表示專利權人在某個知識領域、區域所的聚集程度。設m 行n列矩陣A，其最大的連接值為Ⅴ，第j 列的入度中心性計算公式為：

2.2.4 出度中心性

出度中心性（Out Degree Centrality）與入度中心性相對，描述的是某個節點對其他節點的關注程度，反映了專利權人節點與知識節點之間的連接情況，體現創新主體涉及技術領域的廣泛程度。設m 行n 列矩陣A，其最大的連接值為Ⅴ，第j列的入度中心性計算公式為：

2.2.5 完全排他性

完全排他性（Exclusivity Complete）指的是行的完全排他性，即某行節點與某些列節點有關聯，而這些關聯是其他行節點所不具備的，反映的是專利權人節點對知識節點的壟斷程度。設A 為二進制網絡，使其連接值為一個二進制變量：如果有其他節點鏈接到相同的目標節點，則其值為0，否則為1，則行完全排他性的計算公式為：

2.2.6 杰卡德相似系數

杰卡德相似系數（Jaccard Similarity Coefficient）指的是兩個節點之間相互的影響強度，可由兩個節點之間的重疊鄰居的數目來度量，重疊鄰居的數目越多，節點間的影響影響強度越大，相似性越高[14]。在知識關聯網絡中，杰卡德相似系數表現為技術的共現強度。網絡A第i行和第k行的共現強度計算公式為：

根據（6）式，顯然，JSCii= 1。為了便于全面比較，本文采用的是杰卡德相似系數的平均數，其計算公式如下：

其中，m為行網絡矩陣A的行數，且i≠k。

2.3 技術創新動態網絡測度模型

基于上述三維元矩陣和相關指標，構建粵港澳大灣區海洋技術創新動態網絡測度模型（如表3），通過該模型，可對海洋技術領域關鍵實體進行挖掘，分析整體網絡和關鍵實體在時間序列上的演變情況。

表3 粵港澳大灣區海洋技術創新動態網絡測度模型

3 粵港澳大灣區海洋技術創新網絡演化分析

3.1 數據選擇及來源

本文的粵港澳海洋技術專利數據通過廣東知識產權公共信息綜合服務平臺收集。數據檢索范圍包括中國發明專利、中國實用新型專利及中國香港專利，檢索時間截止2018年12月31日，檢索表達式為：名稱=（海洋）and 地址=（廣州or深圳or佛山or東莞or珠海or惠州or中山or江門or肇慶or香港or澳門）。經數據整理和清洗發現，1986年開始出現粵港澳地區申請的海洋技術專利，但相當長一段時間內，相關的海洋技術專利數量都停留于個位數，因此，綜合考慮結果的可比性，按申請時間將專利數據劃分為3 個階段，即2009年以前，2009～2013年，2014～2018年。在剔除域外地區（如“山東省青島市香港中路”）、無關主題（如“海洋主題玩具手表”）等不符合要求的數據后，共得從1986年到2018年粵港澳地區申請的有效專利數據957條。

3.2 粵港澳大灣區海洋技術創新整體網絡演化分析

表4為3 個階段粵港澳大灣區海洋技術創新網絡整體結構特征演化情況，從中可知，海洋技術創新網絡的規模不斷擴大，節點數和連結數都在上升，這表明從事海洋技術研發的單位和個人數量在不斷增加，產出專利涉及的領域也不斷擴大。但大量新增的節點并沒有帶來大量新的連結關系，反而稀釋了網絡的聯系程度，使網絡密度不斷降低，節點數量擴張程度與節點間的聯系程度不相匹配，網絡呈現出整體松散，局部緊密的特點。

表4 網絡整體結構特征演化情況

3.3 粵港澳大灣區海洋技術創新關鍵實體演化分析

3.3.1 關鍵創新主體

通過合作網絡的總度中性、知識網絡出度中心性以及知識網絡完全排他性可以挖掘出粵港澳大灣區海洋技術創新網絡的主要合作者，測度主體創新的廣度和深度。

通過表5可以看出專利權利人的合作情況及其變化。在2009年以前，總度數中心性排名前五中除了中山大學和珠海福德隆生物技術有限公司外，均為個人，此時的創新網絡正處于探索階段，合作規模較小。到了2009～2018年，佛山市安安美容保健品有限公司、中國科學院南海海洋研究所等單位開始崛起并保持中心地位，單位間的合作逐漸壯大。

表5 合作網絡總度中心性

通過表6可以看出專利權利人的創新廣度，即海洋技術研發涉獵的范圍。中國科學院南海海洋研究所、中山大學在3 個階段穩居知識網絡出度中心性排行的前二，海洋技術創新領域廣泛。此外，中國水產科學研究院南海水產研究所的創新廣度也一直保持前列，佛山科學技術學院在2009年以來發展迅猛，知識網絡出度中心性排名與分值均有上升。

表6 知識網絡出度中心性

通過表7可以看出專利權利人的創新深度，即海洋技術專業化程度。在3 個階段中，中國科學院南海海洋研究所、中國水產科學研究院南海水產研究所均保持較高的技術壟斷性和知識獨占性，不過，由于創新主體的增加，中國科學院南海海洋研究所的知識獨占優勢有被削弱的趨勢。值得注意的是，清華大學深圳研究生院、哈爾濱工業大學深圳研究生院在2009年至2018年中表現出色，這一定程度上也反映出合作辦學對海洋技術創新的促進作用。

表7 知識網絡完全排他性

3.3.2 關鍵創新領域

通過表8中知識關聯網絡的杰卡德相似系數可知高頻共現技術領域的演變情況。在前兩個階段，A部（人類生活必需）和C 部（化學；冶金）兩大技術領域占據排名前五。具體來說，在2009年以前，A23J、C12R、A61K 等領域的技術共現強度較高，到了2009～2013年，上述幾個小類的技術共現強度相對下降，而A01N、C07C 等領域的影響力則后來居上。在第三階段，高頻共現技術領域發生較大變化，E 部（固定建筑物）、G 部（物理）、F 部（機械工程；照明；加熱；武器；爆破）的影響力迅速上升，C部（化學；冶金）繼續保持優勢地位，E03F、C07D、C07H、C07K、E04B等是此階段共現強度較高的技術。

表8 知識關聯網絡平均杰卡德相似系數

通過表9中知識網絡的入度中心性可知不同時期創新主體集中研究的技術領域，即熱點技術領域的演變情況。在2009年以前，研究熱度最高的技術領域是A23L，其次是A61K，再次是A61P 和F03B，這個時期，A 部（人類生活必需）與C 部（化學；冶金）都是研究的熱點，但A部的熱度比C 部高。在2009～2013年，C 部的研究熱度開始超過A 部，C12N、C12P等領域的研究熱度均有不同程度提升。到了2014～2018年，以A61P、A61K 等技術為代表的A 部和以C12P、C12N 等技術為代表的C 部仍保持較高研究熱度，但排名前三的熱點技術已經被B63B、E02B、G01N所取代。

表9 知識網絡入度中心性

3.3.3 關鍵創新區域

由表10可知，在3 個階段中，海洋技術創新主體集中分布在廣州與深圳，其中，廣州的密集程度領先于深圳，但深圳發展勢頭強勁，兩地差距正不斷縮小。在2009年以前，除了廣深外，涉及海洋技術研發的地區還有香港、中山、珠海，這個階段香港與深圳水平相當。在2009～2013年，佛山、澳門也開始有海洋技術方面的成果產生，海洋技術創新最密集區域是廣州，其次是深圳，再次是中山，再再次是珠海、佛山，最后是香港、澳門。在2014～2018年，佛山在海洋技術領域發展迅猛，區域創新密集程度超過珠海、中山，僅次于廣深。這一階段，除了香港、澳門相對退步外，惠州、東莞、江門、肇慶等地也均有海洋技術成果涌現，總體而言，粵港澳大灣區海洋技術在不斷擴散，創新主體在越來越多區域分布。

表10 主體分布網絡入度中心性

4 結論與建議

本文利用粵港澳大灣區11個城市1986年至2018年的專利數據，通過構建技術創新動態網絡測度模型，分析了粵港澳大灣區海洋技術創新網絡在3個不同階段的演化狀況。研究發現：（1）粵港澳大灣區海洋技術創新網絡的規模正不斷擴大，但結構的改善相對滯后，網絡呈現出整體松散，局部緊密的特點。（2）科研院所是海洋技術創新的主力軍，尤其是在創新的深度廣度，均領先于企業與個人。（3）隨著創新網絡的發展，A部（人類生活必需）和C 部（化學、冶金）兩大海洋技術創新領域的重要性出現不同程度的下降，海洋技術創新領域多元化趨勢明顯加強。（4）海洋技術創新主體集中分布在廣州、深圳兩地，深圳、佛山等城市在海洋技術創新上發展迅猛，香港、澳門則出現了相對停滯的情況。

為了促進粵港澳大灣區海洋技術創新網絡進一步升級發展，首先要搭建合作平臺，打造創新市場，調動網絡中原本相對孤立的節點走向連結，使新增的節點帶來新的連結，從存量和增量上優化網絡結構，推動整體網絡升級發展。其次，要以點帶面，支持、培育關鍵創新主體，尤其是要加快培育與發展關鍵創新企業，將經濟形式的合作引入創新網絡，推動創新網絡從基于社會關系的連結轉向市場關系的連結，加快海洋技術成果的轉化應用。最后，要鼓勵創新主體進行跨領域研發，優化區域創新布局，培育各具特色的優勢產業，強化創新鏈分工，打造以深圳為核心、廣深港澳科技創新走廊為骨架的大灣區海洋技術創新生態體系，形成長期、高效的區域海洋技術創新網絡。