基于專利分析的山東省信息技術對三次產業作用圖譜研究

梁洪艷 季小妹 聶智磊 陳 建

(齊魯工業大學(山東省科學院) 山東省科技發展戰略研究所， 山東 濟南 250014)

0 引言

我國信息領域關鍵核心技術取得一定的突破，基礎性、戰略性信息技術產業及配套產業建設不斷優化[1]。山東省信息技術發展速度也在飛速提升，《數字中國建設發展報告(2018)》對2018年各地區信息化發展情況進行評價，山東省排名第10，屬于信息化發展中高水平地區[2]。信息技術的快速發展帶動傳統產業改造升級，推動傳統產業快速發展。關于信息技術對產業的影響問題一直是學者研究的熱點，學者們從理論與實證兩方面進行探究：①理論層面。盧小賓、黃紅梅[3](2001)通過分析信息技術對傳統產業管理的影響，研究信息技術影響下的傳統產業管理模式的優化。李繼文[4](2001)、鄭英隆[5](2001)等從產業結構優化升級的角度證明了信息化的發展可以推動產業結構優化升級。劉虹濤、靖繼鵬[6](2002)認為信息技術在傳統產業改造中，能加快傳統產業的產品更新周期，提高資源利用效率。曹光偉[7](2020)通過探究信息技術對產業經濟的影響，提出更好發揮信息技術在產業發展中的作用。王棟[8](2020)通過分析信息技術對于波特的“鉆石模型”四種決定因素和兩種外部力量的影響，揭示了信息技術對于旅游產業競爭力的影響。②實證層面。張敏、馬澤昊[9](2013)利用1998-2010年我國31個省份的面板數據，討論了信息化對我國區域經濟增長以及產業結構的影響。張文婷[10](2016)基于系統矩估計法研究發現：不同區域信息化發展水平對三大產業的影響不同。昌忠澤、孟倩[11](2018)利用1995-2012年省級面板數據對信息技術促進產業結構優化升級的消費需求、創新驅動、勞動力稟賦、勞動生產率等效應進行了檢驗。

學者們大多采用Citespace、SPSS、UCINET等軟件對文獻進行可視化分析。信息技術圖譜研究方面有：李麗霞、任卓明、張子柯[12](2020)抽取1999—2018年SNSF數據庫的科研基金項目完整信息，分析了信息技術學科科研基金中的關鍵詞知識圖譜的演化情況。徐寬、高倩[13](2019)利用CiteSpace II對我國農業生產信息化相關的文獻進行可視化分析，揭示國內農業生產信息化領域的研究重點，探討該領域未來的研究趨勢。金雪濤、劉怡君[14](2020)利用 CiteSpace 軟件分析比較了中外文獻數據庫中，在數字經濟背景下文化創意產業研究的文獻數量、學科領域、關鍵詞共現、研究內容時區以及研究空間轉換。趙程程[15](2021)利用知識圖譜軟件 Citespace 繪制人工智能技術創新網絡圖譜，識別出 AI 創新關鍵路徑及重要節點企業/科研機構、中國人工智能領域最有發展潛力的創新主體和重要創新主體，并對其創新合作特征進行分析。

雖然關于信息技術對產業的影響方面的研究成果較為豐富，并且已有的研究也從理論研究與實證研究兩個方面進行了探討，但很少有學者從專利角度出發，對信息技術的投入進行分析，衡量信息技術在三次產業中的投入情況。并且，繪制信息技術投入的路徑圖譜方法也鮮有應用，這種方法可以直觀顯示信息技術在三次產業應用領域中的變化情況。因此，研究從專利視角出發，分析山東省2006-2020年信息技術在三次產業中的投入情況，并分析其路徑圖譜變化，有利于揭示信息技術投入對山東省各產業發展的作用，提出未來信息技術投入的發展策略。

1 基于IPC分類標準的信息專利劃分

基于《三次產業劃分規定(2012)》[16]，根據國際專利分類標準(International Patent Classification，IPC)將與信息技術、信息產業相關的發明申請專利對應到三次產業領域，從而對信息技術投入進行分析。

2018年3月，國家統計局根據《國民經濟行業分類》(GB/T 4754—2017)，對《三次產業劃分規定(2012)》中行業類別進行了對應調整，本研究根據調整后的三次產業劃分規定將IPC分類號中的部、大類與三次產業相互對應，如表1所示，具體各部與各大類名稱解釋可見IPC分類標準。

表1 基于IPC分類號的三次產業劃分情況

2 我國及山東省信息技術投入發展現狀

2.1 數據收集

利用incoPat專利數據庫中的專利數據和相關專利信息構建研究數據集，采用關鍵詞與國際專利分類號(IPC)共同檢索的檢索策略，以信息技術、信息產業為關鍵詞主題進行專利檢索，檢索日期為2006-2020年，共檢索出129863篇中國發明申請專利。其中，重點篩選了山東省近15年的發明專利申請，總共獲得5363篇專利。

2.2 信息技術投入的發展趨勢

從檢索結果中可以發現，全國的專利申請數逐年增加，近15年發明申請專利的平均值為8562.13篇，在2018年達到峰值，2019年有所下降，但2020年又呈現上升趨勢。圖1中虛線為2006-2020年中國專利申請數的趨勢線，呈二次函數趨勢增長，表明全國信息技術投入與產出不斷增多，信息技術水平不斷提高。

圖1 2006-2020年中國專利申請數趨勢

2006-2020年我國信息發明專利申請前10位的省市如表2所示，分別為北京、上海、河南、廣東、浙江、江蘇、安徽、四川、山東以及福建。其中，山東省發明專利申請數占全國發明申請數的4.12%，在全國排名第九位，表明山東省信息技術投入水平處于中高水平，信息技術發展水平位于全國前列，但與信息技術比較發達的北京、上海、河南、廣東以及浙江等地區相比仍然有比較大的差距，山東省的信息技術水平仍需進一步提高。

表2 2006-2020年我國信息領域發明專利申請累積數前十位的省市

2006-2020年，山東省發明專利申請數呈現先上升后下降再上升的趨勢(見圖2)。2013-2014年專利申請數上升幅度較大，增加了526篇，2014-2015年較為平穩，2015-2016年專利申請數又大幅下降，專利減少533篇。2016-2020年雖有所波動，但整體呈上升趨勢?？傮w而言，山東省發明專利申請數呈波動上升趨勢，發明專利申請數的平均值為356.47，近15年有6年超過了平均值。山東省信息技術從2014年開始飛速發展，信息技術也逐漸融入山東省各個產業中，帶動其他產業快速發展。

圖2 2006-2020年山東省信息領域發明專利申請數變化

3 山東省信息技術投入對三次產業發展的影響

3.1 信息技術投入對產業發展的影響

將與信息技術、信息產業相關的發明申請專利對應到三次產業領域，圖3-5分別為面向三次產業發明專利申請數，以各年份的信息技術專利申請數作為各產業信息技術投入，分析山東省面向三次產業領域的信息技術投入對其的作用。

由圖3可知，面向第一產業領域的信息技術專利申請數量較少，2006-2013年，面向第一產業領域的信息技術專利申請數為0，表明這一時期服務于第一產業的信息技術投入較少。從2014年開始，信息技術投入大幅上升，到2015年面向第一產業的專利申請數達到近15年的頂峰，2016年有所回落，從2017年開始呈現逐年下降的趨勢。

圖3 山東省面向第一產業領域的信息技術投入

從圖4中可以看出，山東省面向第二產業領域專利申請數的變化趨勢同第一產業大致相同，2006-2013年，信息技術投入相對較少，但逐年上升，2013-2014年信息技術投入也大幅上升，2015年達到峰值，之后又大幅下降，并呈現出逐年下降的趨勢。總體而言，近15年面向第二產業領域的信息技術投入大致分為兩個階段，第一階段為2006-2015年，該階段信息技術的投入逐年增加；第二階段為2015-2020年，該階段信息技術投入逐年下降。從圖4中可知，2014-2015年為信息技術專利申請高峰時期，這一時期，專利申請以A部(人類生活必需品)為主，A部專利申請數量達到全部申請數量的46.3%，尤其是在2015年，A部申請數量高達61.7%，這表明信息技術正在逐漸融入人們的日常生活中。

圖4 山東省面向第二產業領域的信息技術投入

由圖5可知，面向二、三產業交叉領域的信息技術投入呈波動上升的趨勢，同服務于一、二產業領域一樣在2014年信息技術投入大幅上升，2016年又有所回落。同一二產業相比，服務于交叉產業領域的信息技術投入較多，并且在2020年達到近15年的峰值。近年來，交叉產業領域專利申請以G部(物理)以及H部(電學)為主，在2019年G部與H部分別占全部專利申請的66.59%和23.65%，到2020年G部與H部的專利申請比例為71.27%和20.68%。

圖5 山東省面向交叉領域的信息技術投入

在三次產業中，服務于二、三產業交叉領域的信息技術投入最高，其次是服務于第二產業領域的信息技術投入，服務于第一產業領域的信息技術投入最少。其中，服務于交叉產業領域的專利申請數是服務于第二產業的兩倍。2006-2013年面向第一產業領域的專利申請數為0，面向第二產業領域以及二、三產業交叉領域的專利申請數雖然也比較少，但卻在逐年上升。這一時期信息技術水平較低，發展較慢，信息技術還沒有滲透到第一產業，但已經逐漸滲透到二三產業中，主要側重在二、三產業的交叉領域。2014-2015年，服務于一、二產業的專利申請數達到近15年的頂峰，與2013年相比，增長幅度很大，二、三產業交叉領域較2013年也有較大增長。這一時期山東省信息技術水平提升較快，發展迅速，2013年開始國家發布了信息化發展規劃等一系列政策文件，信息產業、數字經濟逐步得到重視，促進了信息技術投入的發展。信息技術逐漸滲透到三次產業之中，與傳統產業相結合，促進產業結構優化升級。2016-2020年面向一二產業的專利申請數下降幅度較大，之后一直保持較為平穩的狀態，面向產業交叉領域的專利申請數雖然也有所下降，但之后一直保持上升的趨勢。這一時期信息技術投入相對而言較為穩定，信息技術已經成為影響三次產業發展的重要因素，成為三次產業發展不可或缺的部分。

3.2 山東省信息技術投入的構成

圖6為2006-2010年、2011-2015年、2016-2020年三個時期山東省專利申請技術構成前五位所占百分比情況。由圖6中可知，三個時期專利申請前五位所占百分比均超過50%，2016-2020年，專利申請前五位占比達到74%，表明山東省專利申請的技術領域比較集中。其次，三個時期關于信息技術方面的專利申請構成前五位中均有G06(計算；推算；計數)、H04 (電通信技術)以及A61(醫學或獸醫學；衛生學)，其中G06(計算；推算；計數)、H04 (電通信技術)占比雖有所波動，但始終是山東省專利申請中非常重要的部分,并且到2016-2020年這一時期二者已經成為占比最高的兩位，尤其是G06，占比達到43%，幾乎達到所有專利申請數的50%。而A61(醫學或獸醫學；衛生學)則從2006-2010年的8%上升到2011-2015年的24%，到2016-2020又下降到4%，這表明三個時期中，2011-2015年這一時期為山東省A61(醫學或獸醫學；衛生學)專利申請的快速發展時期，這一時期醫學或獸醫學、衛生學領域為山東省信息技術投入重點領域。另外，這三個時期中，除A23(其他類不包含的食品及食料及其處理)、B41(印刷;排版機；打字機；模印機(4))屬于第二產業領域外，其余均屬于二、三產業交叉領域，這也表明二、三產業交叉領域一直是山東省信息技術投入的重點。

圖6 2006-2010、2011-2015、2016-2020年山東省專利申請技術構成前五位百分比

圖7為山東省2006-2010年、2011-2015年、2016-2020年三個時期專利申請技術構成前五位的變化圖譜，從圖中可以看出，三個時期專利申請技術構成情況變動較大，排名第一位的分別為B41(印刷；排版機；打字機；模印機(4))、A61(醫學或獸醫學；衛生學)、G06(計算；推算；計數)，2006-2010年占比第一的B41到2011-2015年這一時期已經移出技術構成前五位，表明B41在這一時期已經不是山東省信息技術投入的重點領域。2006-2010年排名第五的A61到2011-2015年上升到第一位，到2016-2020年，又下降為第四位，表明山東省在2011-2015年這一時期對A61加大信息技術投入， A61為山東省信息技術投入的重點領域。2006-2010年排名第二的G06在2011-2015年排名有所下降，為第三名，但到2016-2020年，G06上升為第一位，且占比高達43%，表明G06一直為山東省信息技術投入的重點領域，且其重要程度不斷上升。

其次，從圖7中可以看出，B41(印刷；排版機；打字機；模印機(4))、G07(核算裝置)在2006-2010年為專利申請的重要組成部分，分別排名第一位和第四位，但到2011-2015年這一時期，二者均已掉出專利申請前五位，到2016-2020年G07又重新上升到第三位，成為專利申請的重點。2011-2015年A23(其他類不包含的食品或食料；及其處理)以及C09(染料；涂料；拋光劑；天然樹脂；黏合劑；其他類目不包含的組合物；其他類目不包含的材料的應用)發展成為專利申請的前五位，但二者僅在2011-2015年這一時期為重點研究領域。2016-2020年專利申請技術構成前五位中，G01(測量；測試)發展成為第五名，成為專利申請的重要組成部分。

圖7 2006-2010、2011-2015、2016-2020年山東省專利申請技術構成前五位的變化圖譜

圖8顯示的是2015-2020年信息技術快速發展5年中山東省專利申請數排名前五位的構成。由圖8-9可知，2015年占比最高的為A61(醫學或獸醫學；衛生學)，2016年開始專利申請中占比最高的為G06(計算；推算；計數)，并且所占比例逐年增加，由2015年的9%增加到2020年的60%，穩居山東省專利申請的第一位，成為專利申請中的主要組成部分。其次，僅2015年中的A23(其他類不包含的食品及食料；及其處理)、C11(動物或植物油；脂、脂肪物質或蠟；由此制取的脂肪酸；洗滌劑；蠟燭)服務于第二產業領域，其余5年專利申請前五位的均為服務于二、三產業交叉領域，表明信息技術投入始終側重于交叉領域，其次為第二產業領域，最后為第一產業領域。

圖8 2015-2020年山東省技術專利申請技術構成前五位

圖9為2015-2020年山東省專利申請技術構成前五位的路徑變化圖譜，直觀顯示出2015-2020年技術構成前五位的變化路徑。其中，G06從2015年的第三位上升到2016年的第一位后，一直保持在第一；H04則呈現波動上升的趨勢，由第四位上升到第二位，之后又回落到第三位，在2019年上升到第二位；G07、G01也呈現波動上升趨勢，且除2015年外，一直位于前五位中。從圖9中可以看出，自2016年以來，G06、H04、G01、G07一直是保持在技術構成前五位中，是信息技術投入的重點領域。

圖9 2015-2020年山東省專利申請技術構成前五位的變化圖譜

4 結論與討論

近幾年來，山東省信息技術水平快速提高，信息技術投入對三次產業的作用逐漸加大。研究基于專利分析探討山東省信息技術投入對三次產業的作用，并根據IPC分類標準將與信息技術、信息產業相關的發明申請專利對應到三次產業領域，分析山東省2006-2020年信息技術投入對三次產業的變化及影響，得到以下結論：

(1)2006-2020年全國專利申請呈二次函數趨勢增長，山東省發明專利申請數位于全國第九位，占全國發明專利申請數的4.12%，但與信息技術高水平地區仍有一定的差距，信息技術水平還需提升。

(2)2006-2020年山東省發明專利申請數整體上可分為三個階段，第一階段為2006-2015年，信息技術水平呈上升趨勢，2013-2014年上升幅度加大；第二階段為2015-2016年，信息技術投入水平呈下降趨勢，屬于調整期；第三階段為2016-2020年，信息技術投入水平呈上升趨勢。

(3)2006-2020年面向三次產業領域的信息技術投入密集程度依次為二三產業交叉領域、第二產業領域、第一產業領域。服務于一、二產業領域的信息技術投入在2014-2015年間達到頂峰，而交叉領域的信息技術投入一直呈上升趨勢。

(4)通過分析得到：在2006-2010年、2011-2015年、2016-2020年山東省的信息技術專利申請前五位所占百分比均超過50%，且在這三個時期，G06(計算；推算；計數)、H04(電通信技術)、A61(醫學或獸醫學；衛生學)一直位于前五位，雖然占比有所波動，但一直是信息技術投入的重點領域。

(5)2015-2020年山東省專利申請中G06與H04一直保持在前五，且除A23(其他類不包含的食品及食料；及其處理)、C11(動物或植物油；脂、脂肪物質或蠟；由此制取的脂肪酸；洗滌劑；蠟燭)外，其余技術均服務于二、三產業交叉領域，山東省信息技術的投入側重于交叉領域。對山東省近6年的專利申請構成進行分析，G06逐漸發展成為占比最高的領域，第二產業的信息技術投入趨于弱化。

本文通過路徑圖譜分析直觀地顯示出服務于三次產業的信息技術專利申請的技術構成以及其演變路徑，更直觀地反應信息技術在三次產業中的應用，發現了信息技術應用的領域不再局限于單一的產業，而是逐漸從第一產業、第二產業領域向交叉產業領域轉變。同北京、上海、廣東、浙江等信息產業發展中高水平地區相比，山東省仍然有一定的差距，仍然需要加強信息技術的投入，促進信息技術與產業的深度融合，積極地開展技術創新，推動信息水平快速提升。