深圳產學研專利合作網絡演化分析及啟示

游達明，劉 詩

(1.中南大學商學院；2.中南大學兩型社會與生態文明協同創新中心，湖南長沙 410083)

1 研究背景

我們進入了一個充滿變革的新世紀，創新已經成為社會發展的主題。創新能力是一個國家競爭力的重要體現，中國目前面臨著完成從低成本的制造業經濟轉型到創新驅動經濟的迫切課題［1］。除了提高創新成果產出能力之外，避免和解決科技與經濟“兩張皮”現象也極為重要。國家知識產權局發布的《2020 年中國專利調查報告》中指出，我國有效專利實施率為57.8%，其中企業62.7%，高校11.7%，科研院所30.0%；我國有效發明專利產業化率為34.7%，其中企業44.9%，高校3.8%，科研單位11.3%，專利實施率和產業化率處于較低水準。積極推動企業與大學及科研院所之間的產學研合作對企業以及區域的創新有著顯著的影響，可以有效提高創新成果的可行性和應用經濟性，從而形成科技生產力發展經濟，是中國實現自主創新的新思考。基于此，如何提高產學研合作效率需要更多探索。

2 相關研究現狀

產學研合作是指企業、大學、科研院所相結合，在政府的支持下共同進行技術開發的創新活動，是國家創新體系中重要的創新模式［2］。一般來說，產學研合作的模式分為委托研究、技術轉讓、聯合攻關、內部一體化、共建科研基地和類平臺模式等［3］。隨著國內產學研合作的不斷發展和深入，合作形態從點到鏈再到網絡［4］，基于社會網絡分析的網絡視角逐漸成為產學研合作的主流研究方向，現有研究主要分為3 個方面：（1）協同創新的理論基礎。Freeman［5］最早提出了“協同創新模式”的概念。協同創新強調各個創新要素的整合以及創新資源的無障礙流動［6］。產學研協同創新中，政府、科技服務中介機構、金融機構協同支持企業、大學、科研院所3 個基本主體共同進行技術開發創新活動［7］。何郁冰［8］認為產學研合作中創新戰略協同是基礎，知識協同是核心，組織協同是保證。（2）產學研合作創新網絡要素對創新績效的影響。根據創新協同理論，可以將創新網絡分為網絡大小、網絡異質性、網絡聯系強度和網絡結構4 個方面［9］。解學梅等［10］認為網絡規模、網絡異質性（產品）、網絡強度和網絡開放性與創新績效均呈正相關關系。而網絡參與者在地理位置上越接近，便于主體相互之間有效地交流，促進了知識和信息的流通，即網絡異質性（地理）與創新績效負相關［11-12］。網絡結構對創新的影響研究出現了兩種分歧，結構洞理論認為創新網絡中的結構洞能夠激勵網絡各方學習和信息交流意愿，從而提高創新效率［13］，有些學者則認為網絡結構越緊密交流就越有效，越能提高創新效率［14］。（3）產學研合作創新網絡的特征及演化。部分學者將河南省、粵港澳區域、江蘇省等不同地域作為研究對象［15-17］，探究了區域內產學研合作創新網絡的特征及演化，給區域的創新經濟發展提供了理論建議。另一部分學者從生物制藥行業、區域裝備制造行業等知識密集型行業的合作創新網絡的特征及演化出發［18-20］，揭示了不同行業創新發展規律和趨勢。

在產學研協同創新的理論基礎上，從合作創新網絡要素角度出發的研究著重相關個體之間的關系和相互作用，忽略了網絡整體的協調和趨勢，從合作創新網絡的特征及演化角度出發能夠彌補這一缺點，探究產學研創新合作網絡整體特征及發展趨勢，已經有不少學者對區域產學研專利合作網絡的整體特征和演化趨勢進行了研究。深圳在幾十年間從“科技沙漠”到“創新綠洲”，成為中國創新型城市建設的典范，其產學研發展也具有代表性。本研究立足于深圳，探究和解釋深圳產學研專利合作網絡的特征及其演化過程，為深圳以后的創新發展和政策制定提供理論依據和思路參考。

3 數據收集與研究方法

專利數據來源于中國專利數據庫。為了可以準確獲得深圳2007—2021 年的產學研聯合申請專利的數據，首先查找申請日在2007—2021 年的專利，其次專利聯合申請人的名稱中要同時包含“公司”和學術機構（“大學”或“學院”或“研究所”或“研究院”）且申請人名稱中需要包含“深圳”作為限定詞。根據我國專利法，專利分為發明專利、實用新型和外觀設計3 類，其中發明專利要經過申請公布和授權公布兩次公開，因此檢索出的公布的專利可能會重復，所以需要對專利數據進行二次清洗，剔除屬于授權公布的發明專利。經過這些處理和整合過程后，得到了近2 萬條2007—2021 年間深圳產學研合作專利數據。

社會網絡分析法是基于圖論來研究社交結構的方法，理論基礎是將獨立的個體看成節點、個體之間的聯系看作節點之間的連邊構建網絡，整體上分析社交關系的形成和行為特點以及探究信息傳播的規律。根據社交網絡分析法，產學研合作所形成的合作網絡可以定義為一組節點，代表作為不同內容的知識庫的個人或集體，通過合作關系相互連接，成為搜索、傳遞和創造知識的代理人，制約或促進整個網絡間的知識流動和創造［21］。因此本研究利用深圳2007—2021 年的產學研聯合申請專利的數據，以專利申請單位為節點、專利合作申請關系為節點之間的連邊，構建深圳專利合作網絡，探究深圳產學研合作狀況。

4 深圳產學研合作專利整體發展特征

2007—2021 年深圳的專利申請量持續提升,專利申請總量達到了1 384 610 件，創新發展成效顯著。產學研合作申請專利占總申請專利的比率在2011 年有較大躍升，這與深圳政府創立虛擬大學園和啟動“深港創新圈”計劃有著密不可分的關系。此后雖然專利申請總量一直在不斷躍升，但是產學研合作比一直維持在0.10～0.20 間上下波動（見圖1）。雖然深圳創新發展已處于較高水平，但是產學研合作創新成果產出效率仍有較大提升空間，產學研合作的發展速度并沒有跟上創新發展的大步伐。

圖1 2007—2021 年深圳產學研專利合作比變化趨勢

從圖1 網絡指標來看，深圳產學研專利合作網絡中的總節點數和總聯系邊數基本處于同步上升趨勢，2021 年由于新冠肺炎疫情影響總節點數和總聯系邊數都有一定程度的下滑。深圳產學研專利合作網絡的網絡密度在2007—2008 年間有一次較大幅度的下降，從2007 年的0.024 下降到2008 年的0.015，之后網絡密度一直持續下降，到2021 年已經下降到0.003。平均路徑長度是連接所有兩點之間最短路徑的平均長度，從2013 年開始，深圳產學研專利合作網絡的平均路徑長度維持在較高水平，一個創新主體至少需要經過4～5 個創新主體才能與另一個創新主體產生信息和資源交換（見圖2）。由圖2 可見，從2007 年開始，大量創新主體加入到深圳的產學研合作浪潮中，隨著網絡規模的增大，網絡中的創新者之間的聯系不再緊密，并且合作者的數量增加時，合作的成本會增加，創新者往往不會冒著高成本的風險建立多個合作聯系。加入產學研合作的創新主體數量在持續增長，但是創新主體之間的聯系程度和合作密度持續降低且處于較低水平，說明各創新主體之間需要開展更廣泛、更緊密的合作。

圖2 深圳產學研專利合作網絡密度和平均路徑長度變化趨勢

5 深圳專利合作網絡分階段演化特征

因為創新合作往往持續時間比較長，因此為了真實有效地探究創新合作的發展趨勢，本研究將2007—2021 年劃分為5 個階段：第一階段為2007—2009 年，第二階段為2010—2012 年，第三階段為2013—2015 年，第四階段為2016—2018 年，第五階段為2019—2021 年，分階段探究深圳專利合作網絡的演化特征。

5.1 無標度網絡特征

深圳產學研專利分階段合作網絡的累積度分布如圖3 所示，其中，橫軸表示取對數后的節點度值（K），縱軸表示取對數后的節點度值占總累積度值比例（P(K)）。由圖3 可見，5 個階段的深圳專利合作網絡累積度分布均符合冪律分布，證明深圳產學研專利合作網絡屬于無標度網絡。無標度網絡的特征為除了少數核心節點外大部分都是連接較少的節點。深圳產學研合作發展的現實情況也呈現明顯的無標度網絡特征，不斷有新的創新者進入深圳的產學研合作創新網絡，這些剛進入的創新者處于觀望狀態，參與的合作較少，后期他們也往往偏向于選擇實力較強的創新主體進行合作。但由于與占優主體間的合作往往存在較高的門檻，真正處于網絡邊緣的弱勢主體，很難通過和優勢主體的合作獲取互補性資源，極大地影響了合作效率和合作多樣性，展現出強者愈強、弱者愈弱的馬太效應。

圖3 深圳產學研專利分階段合作網絡的累積度分布

5.2 核心子網絡演化

Borgatti 等［22］在總結網絡“邊緣-核心”概念時提到，可以通過某一個分類標準將網絡分成模塊0 和模塊1，其一是核心網絡，另一個則是邊緣網絡。本文將已形成規模較大的最大連通子圖定義為核心子網絡，對五個階段核心網絡演化特征進行研究。同時將各階段網絡中程度中心性排名前十的節點作為中心創新主體，進行個體網絡分析，計算節點點度中心性、接近中心性、中介中心性等（見表1）。點度中心性反映了節點與其他節點聯系的數量，接近中心性反映的是該節點到其他節點的距離，中介中心性反映了該節點作為橋梁控制其他節點的能力。

表1 2007—2021 年深圳產學研專利合作網絡中心節點個體網絡屬性

表1（續）

在第一階段，深圳內的產學研專利合作網絡處于初始形成階段，主要是圍繞幾個網絡發起者，相對離散的創新成員開始交往，并沒有形成明顯的大規模局部核心子網絡結構。深圳正積極引進國內外大學入深創新，不同地區實力較強的高等院校處于創新的核心位置。各個中心創新主體的接近中心性很高但中介中心性不高，說明創新合作以直接聯系為主，合作雙方的距離很小。清華大學深圳研究生院的PageRank 值最大，是影響力最大的創新主體。

第二階段仍然沒有形成一個密集的大規模子網絡，但相較于第一階段，各節點的程度中心性增加，圍繞一些中心創新主體的各中小網絡的成員逐漸增多、聯系也逐漸增多。中心創新主體仍是以大學為主，深圳虛擬大學園（例如清華大學深圳研究生院、深圳清華大學研究院、北京大學深圳研究生院）在此階段深圳的產學研合作中起到了很重要的作用。從PageRank 值可以發現清華大學深圳研究生院仍是影響力最大的創新主體。此外，深圳產學研開始出現規模較大的圍繞公司（例如華大基因科技有限公司）形成的合作創新子網絡。

在第三階段，深圳產學研專利合作網絡出現一個成員較多、聯系較密集的核心子網絡，中心創新主體基本都處于這個核心子網絡中。中心創新主體的中介中心性很大，成為網絡中影響力較大的中介人角色，能夠作為結構洞，大量吸收資源和信息，占據產學研合作的優勢地位。國家電網公司、騰訊科技有限公司、深圳供電局有限公司是深圳產學研創新合作舞臺中政府和市場的代表力量，占有重要地位。網絡中節點接近中心性的普遍下降說明隨著網絡規模的增加，創新成員之間的直接聯系變少，資源和信息的傳播受中心成員的控制。

第四階段的核心子網絡進一步擴大，圍繞清華大學深圳研究生院和國家電網公司出現大量密集合作。子網絡中各中心節點的中介中心性均繼續急劇增加，資源和信息的流動都緊緊圍繞在中心節點周圍，結構洞的優勢展現得越來越充分。此外，其他創新主體之間的交往也在一定程度上變得更加頻繁，網絡中的弱聯系朝著強聯系轉化，創新網絡進入成熟階段。

在第五階段的深圳產學研專利合作網絡中，圍繞核心子網絡的各個中心節點均構建了密集的聯系與合作，形成大而密集的互通子網絡。騰訊科技有限公司中介中心度非常高，展現出強勢的勁頭，成為重要的橋梁連接多個不同的創新主體，掌握了大量信息和資源。深圳大學也大大增加了與其他創新主體的合作聯系，程度中心性躍居第一。形成過度緊密的關系可能會使網絡整體排斥外部新事物［23］，不利于創新的發展。節點接近中心性出現小幅回升，說明以深圳大學為代表的創新主體脫離現有的較為成熟的網絡并積極轉型，開始與其他主體再次建立一些直接的弱聯系，構建與外部進行信息溝通的通道。創新網絡進入二次進化階段。

5.3 網絡強關系演化

如果節點之間的關系是重復、相對固定、持續的，就屬于強關系，反之則是弱關系。建立弱關系的創新主體之間往往存在著較大的差異，有助于探索式的創新，強關系一般只發生在高度信任的主體之間，有利于應對市場環境中的各種不確定性的沖擊［23］。從深圳產學研專利合作網絡中權值超過100 的強關系（見表2）中可以發現，怡化金融智能研究院、光啟高等理工研究院、國華光電研究院等新型研究院是深圳的技術成果轉化和產學研合作的新活力。這些新型研究院是由企業注冊發起的民辦非企業新型科研機構，有新穎的運作模式和靈活的組織架構，具備前沿的科技知識和設備，與參與設立的企業具有十分穩定的合作關系，擁有多項專利技術，它們的興起打開了深圳產學研合作的新局面。

表2 2007—2021 年深圳產學研專利合作網絡強關系演化

表2（續）

5.4 網絡空間演化

使用ArcGIS 軟件，分析5 個階段里深圳產學研跨地域合作的空間格局（見圖5）。2007—2009 年間的合作強度普遍較低。在前期的產學研合作選擇中，人才、技術和經濟優勢是首要的影響因素，深圳內部的合作數占總專利合作數的68.376%，跨市合作集中在廣州和東莞以及北京。以鴻富錦精密工業有限公司為代表的一些少數市內企業與坐落在某些省會（首府）城市的知名大學進行了少數產學研合作。雖然合作還比較少，但這一時間的合作空間格局已涉及全國大部分省級區域。2010—2012 年間，深圳繼續與福建省、吉林省、新疆維吾爾自治區、廣西壯族自治區和甘肅省新建立了合作聯系。此外，與上一階段已經建立聯系的地區的合作也逐步加強。深圳內部的產學研合作數由2007—2009 年間的797次合作增加到3 386 次，市內合作占比77.933%，越來越多的本地公司參與到產學研合作中來，在虛擬大學園模式和“深港創新圈”發展計劃下，深圳的創新成果轉化能力越來越強。2013—2015 年間，深圳與江西省、寧夏回族自治區、山西省、內蒙古自治區和貴州省新建立了合作聯系，這一時間的合作空間格局已基本涵蓋全國所有的省級區域，跨省域合作也從省會（首府）城市擴散到各省內其他主要城市，合作聯系越來越廣泛，且合作強度進一步加深。深圳內部的產學研專利合作數量翻了一番，市內合作占比75.849%，略有下降。經過多年間產學研合作的嘗試與調整，2016—2018 年間深圳產學研合作網絡的空間格局已經基本成熟。深圳和北京、廣州、南京、東莞、常州、武漢和重慶的跨地域合作次數最高分別為1 156 次、731 次、450 次、203 次、175次、146 次和111 次。深圳內部的合作次數達到了14 596 次，占74.271%。2019—2021 年間，與深圳有產學研合作的城市的空間分布逐漸全面覆蓋廣東省及至國內東部、中部地區，山東省、江蘇省、浙江省、廣東省和湖南省的覆蓋率分別達到62.50%、76.92%、81.82%、71.43%和57.14%，深圳內的合作占比則下降到55.930%。

深圳是一個快速發展起來的新興城市，高教科研資源先天不足，缺乏一流高校和科研院所［24］。1999 年，深圳政府建立深圳虛擬大學園，吸引國內外名校及科研院所來深圳轉化和產業化科技成果、孵化企業和培養人才。目前已經吸引了53 所知名院校在深圳建立研究院和研究生院。2019—2021 年，直接參與到深圳產學研合作的虛擬大學園成員院校就達到了18 所，包括清華大學、北京大學、中山大學、廣東海洋大學、南京大學、湖南大學、廈門大學、山東大學、西安交通大學、華中科技大學、南開大學、大連理工大學、西北工業大學和香港城市大學等，成為了深圳產學研合作創新的堅實科研基礎力量。深圳虛擬大學園突破了地域限制，大學園內國內外多所著名院校設立的深圳研究院成為了各地與深圳的橋梁，源源不斷地向深圳轉移人才和知識等資源。

6 研究結論與政策啟示

6.1 研究結論和研究展望

2007—2021 年間，深圳的自主創新能力飛速提升達到先進水平，但是產學研合作成果產出能力發展速度沒有跟上城市整體創新產出能力的發展速度，還有很大的進步空間，主要體現為合作網絡密度小、平均路徑長度大，創新主體之間的合作和聯系不夠緊密。從深圳產學研專利合作網絡核心子網絡的演變來看，合作網絡具有明顯的進化特征，且以清華大學深圳研究生院為代表的高校占據著歷年合作網絡大多數的核心位置，創辦虛擬大學園和推進“深港創新圈”計劃都取得了較大的成效，成為了深圳堅實的科研基礎力量。企業中僅有國有大型能源企業（如國家電網公司、深圳供電局有限公司）和個別影響力較大的私有企業（如騰訊科技有限公司、華大基因科技有限公司）成為網絡中的中心節點，中小企業獲得有效信息和資源的難度較高。總體來看企業在深圳產學研合作網絡中的創新主體性沒有發揮。深圳產學研合作創新網絡的空間聯系以北京、江浙滬和深圳為核心向周圍輻射，深圳首先與國內各省份省會城市中的優秀大學合作，然后漸漸擴展到主要地級市內的以某些專業領域為優勢的大學，最后延伸到省會城市及主要地級市內的少部分企業，深圳市內合作的占比呈現倒“U”型變化，表明深圳的產學研合作在源源不斷地從全國各地吸收信息和資源用于自身的創新發展，不僅能夠帶動本市市內的創新產出，還能帶動全國的產學研合作，具有十分重要的意義。

本研究分析了深圳的產學研專利合作網絡的特征，并探究了2007—2021 年間合作網絡的演化趨勢。在未來研究中，除了專利合作可以加入其他產學研合作形式，構建更深層次的、完善的深圳產學研創新合作網絡，基于網絡視角，全方面、多角度地對深圳的產學研合作創新進行探索。

6.2 政策啟示

（1）大力鼓勵產學研合作，積極搭建合作平臺。深圳產學研合作率還處于較低水平，且創新主體間合作不夠緊密。政府應該進一步加大人才引進和科研投入，支持企業與高校、科研院所深度合作，積極搭建合作平臺。特別地，“深港創新圈”影響力還不夠突出，政府可以多引入內地和香港之間的科研合作項目，構建多個內地和香港的合作平臺。

（2）優化產學研合作機制，降低合作門檻。深圳中小公司與實力較強的公司和科研院校合作的難度很高，超過半數的中小公司處于合作網絡邊緣。降低創新成本，優化產學研合作網絡結構布局，可以讓更多的中小企業有機會獲取優勢資源，增強中小企業的創新能力，加強企業參與產學研合作創新的主導性作用。同時降低合作門檻能夠吸引不同創新主體參與到核心的產學研合作中來，有助于深圳產學研合作網絡的轉型和進化。

（3）重視高教科研資源，加強與市場資源的融合。深圳通過和知名大學的合作與創立虛擬大學園的舉措，引入了許多高教科研資源，奠定了產學研合作堅實的基礎。其中深圳清華大學研究院與公司企業展開了廣泛的產學研合作，作為虛擬大學園的明星研究院，作出了許多驕人的成績。但是招生和培訓活動仍是大多數院校深圳研究院的核心，暫時還沒有實現有效的產學研合作成果轉化。目前引入產學研合作的高校也以具有理工科優勢的為主。下一步可以引入更多綜合性的大學，并發揮深圳清華大學研究院模范帶頭作用，引導院校、研究院效仿深圳清華大學研究院的產學研合作模式，展開更加全面和廣泛的產學研合作。