基礎研究對中國上市公司技術創新的作用研究

劉 佳，鐘永恒，3，趙展一，王 輝，李貞貞，孫 源

1.中國科學院武漢文獻情報中心，湖北 武漢 430071；2.科技大數據湖北省重點實驗室，湖北 武漢 430071；3.中國科學院大學經濟管理學院信息資源管理系，北京 100190；4.中國科學院文獻情報中心，北京 100190)

0 引言

“圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈，促進創新鏈和產業鏈雙向融合、精準對接、相互促進、協同發展”已成為各地科技創新 “十四五”規劃中的重要任務。洪銀興[1]將產業鏈與創新鏈的融合過程分為以下3個步驟：①創新核心技術的創新鏈，從基礎研究開始，致力于產生處于國際前沿的原創性核心高新技術；②培育世界級的高科技企業，解決好從 “科學”到 “技術”的轉化；③在每個環節實現產學研深度融合，產學研各方共同介入創新。創新鏈與產業鏈融合的關鍵是加速從科學發現到技術創新的過程，推動科學、技術、工程和產業創新之間的資源整合[2]。習近平總書記在第二十次兩院院士大會上指出，創新鏈與產業鏈融合，關鍵是要確立企業創新主體地位，明確企業在雙鏈融合中的重要作用。因此，研究基礎研究對企業技術創新的作用，有助于理解企業參與基礎研究的重要性，掌握創新鏈與產業鏈的融合規律，制定有效的科技創新政策。

基礎研究與技術創新的相互作用已得到學界證實與關注。Bush[3]指出基礎研究是技術創新的源泉，基礎研究對技術創新具有推動作用。Carpenter[4]和Narin[5]認為科學-技術關聯即為基礎研究與技術創新成果之間的知識傳遞過程，并認可用論文、專利分別作為衡量基礎研究、技術創新水平的測度數據，以揭示科學與技術之間的知識流動。Debackere[6]、Bikard[7]等證實基礎研究與技術創新之間的正向關系。董坤等[8]梳理國內外學者關于科學與技術之間關聯關系的相關研究，進一步明確科學與技術之間具有復雜的知識關聯和相互作用關系。文獻計量學領域國內外學者從不同角度對二者關系的測度方法進行研究。一是從引文角度分析專利引用論文[9-12]、論文引用專利[13-14]、論文與專利互引用[15-17]的關系，測度科學與技術創新之間的關聯度；二是從學者-發明人角度[18-20]，建立論文作者與專利發明人的對應關系，研究基礎研究對技術研發效率的影響；三是從類目映射角度[21-22]，將論文的學科分類與專利的IPC類目進行類目映射，以此反映技術創新與科學研究之間的知識關聯與結構；四是利用文本主題關聯方法[23-24]，探索科學主題與技術主題之間的關聯程度。這些研究為基礎研究與技術創新關系研究提供了理論和方法基礎。

當前基礎研究與技術創新關系的研究視角和研究方法日趨多元，但是基于引文關系視角探討基礎研究與技術創新的關聯關系仍然是主流。從引文關系的數據來源與關聯方向看，多為來自Web of Science的論文及其引文數據[25-26]。從研究對象看，生物科學[27-28]、基因工程[29]、電動汽車[30]、太陽能電池[31]、石墨烯[32]、機器人[33]、3D打印[34]等高新技術領域技術發展與基礎研究的關系是關注重點。近年來，政府進一步重視企業參與基礎研究，也吸引學者從企業角度研究科學與技術的關聯關系[35-36]。

綜上所述，現有技術創新與基礎研究的關聯關系研究側重于單一領域的關聯關系研究，缺少對所有領域的總體研究；從關聯關系的節點看，較少以公司為主體的關聯關系研究。上市公司作為市場主體中最活躍、最具代表性和影響力的群體，其技術創新能力是高質量發展的重要組成部分。鑒于此，本文選擇上市公司的專利數據及其引文數據為數據源，構建 “專利-論文”引文關系網絡，從科學關聯度、專利引文時滯、科學循環周期、學科多樣性等角度分析基礎研究對技術創新的作用，并對不同領域之間的差異進行比較分析。

本文的創新點在于研究視角更廣，突破了已有研究常以特定領域或特定類型創新主體的范圍限制。選擇全部上市公司的所有專利申請數據及其引文數據為研究對象，同時從全域和分領域兩個維度研究基礎研究與技術創新的關系，既能了解基礎研究對整體上市公司支撐作用，又能發現領域差異。

1 研究設計

1.1 研究框架

論文是基礎研究成果的表現形式，專利是技術創新成果的表現形式，此觀點已得到業界認可[37]。論文和專利作為兩種不同形式的公開出版物，均可獲取。論文與專利之間的關系能夠揭示基礎研究與技術創新的關聯情況。本文采用當前主流的方法，從引用關系視角構建專利與論文的引文關系網絡，探究基礎研究對上市公司技術創新的支撐作用，分析框架如圖1所示，步驟如下：①檢索并采集全部上市公司的專利數據；②構建單篇專利與論文的引用關系網絡，分析整體科學和技術關聯的廣度和深度；③構建領域視角專利對論文的引用關系網絡。技術創新的產業領域以專利申請人所屬領域為依據，基礎研究的學科領域以論文來源期刊對應的學科分類為依據；④基于領域維度的引用關系網絡，計算科學關聯度、引用時滯、科學循環周期和學科多樣性。科學關聯度用于測度技術創新對基礎研究的依賴程度，引用時滯用于測度基礎研究成果向技術轉化的速度，科學循環周期用于測度知識在技術創新過程中的傳遞速度，學科多樣性用于測度技術創新知識來源的學科多樣性。

圖1 上市公司技術創新與基礎研究關聯關系分析框架

1.2 數據來源

上市公司名單以中國證券監督管理委員會發布的 《2020年3季度上市公司行業分類結果》涉及的4025家上市公司為初始來源，去掉15家B股上市公司，218家有退市風險的企業，得到3792家上市公司名單。

專利數據來源于incoPat數據庫，該數據庫由北京合享智慧科技有限公司開發，數據來自各國知識產權官方和商業機構[38]。該數據庫已將專利的引文信息區分為引證專利和引證科技文獻，為本文研究提供較好數據基礎。為了提高專利數據的檢準率，檢索詞為上市公司全稱及其曾用名。通過企查查查詢，發現共有1724家上市公司有名稱變更記錄，其中變更頻次最高的為金浦鈦業股份有限公司、潤建股份有限公司、吉峰三農科技服務股份有限公司、新湖中寶股份有限公司，均經歷了5次名稱變更。經檢索，截至2022年3月22日，中國上市公司申請國內專利196.67萬件，平均每家上市公司申請專利518.64件。

1.3 數據處理

專利數據引用關系處理是本文重點。首先，剔除沒有引用信息或者只引用專利的記錄。其次，對原始數據的引證科技文獻進行規范化處理。利用python補全原始引證科技文獻的出版時間、來源等信息，部分外文引用信息通過手工檢索補全；同時刪除部分無法獲取引證科技文獻出版時間的數據，最終得到38.02萬條專利含有引文信息，其中9.45萬件專利有引證科技文獻。

1.4 測度指標

在調研國內外相關指標基礎上，構建以下指標測度上市公司技術創新與基礎研究的關聯關系。

(1)科學關聯度 (Science Linkage，SL)。1998年Narin[39]提出利用專利所引用的科學論文或研究報告等的平均數測度技術創新對基礎研究的依賴度。據此設計本文的科學關聯度指標，公式為：

(1)

式中，i=1，2，3……n，Rti表示第i件專利所引用的論文數量，Pt代表專利的總數。

(2)引用時滯 (Citation Time Lag，CTL)。引用時滯可分為專利引用論文時滯、專利引用專利時滯、論文引用專利時滯和論文引用論文時滯[40]。參考Yoon等[41]、Park等[42]、Chen等[43]的方法構建專利引用論文時滯 (簡稱引用時滯)，利用基礎研究成果從出版到被專利引用經歷的時間長度測度。CTL值越小，說明專利引用論文時滯越短，基礎研究成果向技術轉化的速度越快。公式為：

(2)

式中，i=1，2，3… n，j=1，2，3… s，Ypi表示專利i的申請年份，Ycij表示專利i引用的第j項基礎研究成果的出版年份；s表示專利i引用的基礎研究成果總數。

(3)科學循環周期。Breitzman等[44]提出專利的技術循環周期和論文的技術循環周期，在此基礎上，Verbeek等[45]提出論文包括專利的科學循環周期和論文的科學循環周期。借鑒前人研究成果，利用專利引用基礎研究成果的出版年齡構建專利的科學循環周期 (Science Cycle Time，SCT)。SCT值越小，說明科學循環周期越短，被引用的論文新穎性越強，知識在技術創新過程中的傳遞速度就越快。計算公式為：

(3)

式中，i=1，2，3… n；Ssi代表被專利i引用的論文年齡中位數，如果專利i引用的論文數量是奇數，則中位數為文獻年齡排序位于中間位置的科技文獻的年齡，如果引用的科技論文數量是偶數，則中位數為文獻年齡排序位于中間位置兩篇文獻年齡的平均數；Ps代表施引專利總數。

(4)學科多樣性 (Discipline Diversity Index，DDI)。布里淵指數于1956年提出，最初被用于測度一條消息中所包含的信息量，后來發展為測度學科多樣性的經典指標[46]。為了對引用的科技文獻的學科多樣性進行分析，借鑒布里淵指數測度方法從引文角度衡量各行業基礎研究知識來源的學科多樣性。DDI越大，說明跨學科引用的學科數目越多，多樣性越強，技術創新知識來源的學科領域越廣。計算公式為：

(4)

式中，DDIX表示行業x的學科多樣性指數，N表示行業x引用的所有學科的論文總頻次，ni是行業x引用學科i的論文頻次。DDI的數值范圍是0到正無窮。

2 研究結果與分析

2.1 整體情況

上市公司申請并公開發布的專利中，38.02萬件專利有引證信息，引證專利、論文數量分別為227.65萬件、19.31萬篇，平均每件專利引用專利文獻5.99篇、論文文獻0.51篇，見表1。上市公司引用的專利數量是論文數量的11.79倍，說明上市公司技術創新主要是基于已有技術創新成果進行改進型創新，突破性創新較少。

表1 上市公司專利申請總體情況

2.2 科學關聯度

對比分析各領域的科學關聯度，有利于識別對基礎研究依賴程度高的行業，為基礎研究投入資源配置提供參考。在上市公司分布的47個行業中，科學關聯度最高的行業依次是農、林、牧、漁業，衛生和社會工作業，酒、飲料和精制茶制造業，醫藥制造業，綜合，科學關聯度均大于1.5，見表1。

從以上領域中篩選出有引證科技文獻且申請專利數大于10、科學關聯度大于1.5的企業；若本領域內符合條件的企業超過5家則選取科學關聯度排名前5的企業，篩選結果見表2。其中，綜合領域廣西粵桂廣業控股股份有限公司 (簡稱 “粵桂股份”)有引證信息的專利數為9件，未列入表中。由篩選結果可以看出，表2中科學關聯度較高的上市公司均為本領域內龍頭企業，具有較高的創新能力。科學關聯度最高的企業為申聯生物醫藥 (上海)股份有限公司 (簡稱 “申聯生物”)、浙江康恩貝制藥股份有限公司 (簡稱 “康恩貝”)和溫氏食品集團股份有限公司 (簡稱 “溫氏股份”)。申聯生物是一家專業從事獸用生物制品研發、生產、銷售的高新技術企業，掌握了口蹄疫疫苗關鍵核心技術，是國內第一家實現口蹄疫合成肽疫苗產業化的企業，2016年參與申報的 “針對新傳入我國口蹄疫流行毒株的高效疫苗的研制及應用”項目獲國家科學技術進步獎二等獎[47]。康恩貝主要從事心腦血管藥、泌尿系統藥、鎮咳、祛痰藥等研制和銷售，擁有植物藥現代提取分離純化技術、膜控型制劑緩釋技術等核心技術，擁有鹽酸吡格列酮生產技術、甲磺酸多沙唑嗪生產技術等專有技術，多數產品擁有獨立知識產權。溫氏股份是國內農業產業化重點龍頭企業，于2008年成立廣東省溫氏研究院，承擔國家星火計劃、863計劃項目以及國家生物育種高技術產業化項目等重大項目[48]。

表2 科學關聯度較高的重點企業

2.3 引用時滯

全部143327篇科技文獻引文中，除去發表時間不詳的引文，共得到108256篇科技文獻引文的發表 (出版)年數據，計算每一篇科技文獻引文的引用時滯，并統計不同引用時滯下科技文獻被引頻次，統計結果如圖2所示。上市公司專利的科技文獻引文最早發表于1931年，最晚發表于2021年，時間跨度達90年。科技文獻引用時滯為1年的引用行為，有13939次引用，占引用次數的12.88%。科技文獻引用時滯在1～10年的引用行為占引用次數的比重為79.67%。

圖2 專利引用科技文獻時滯分布

對比各行業上市公司申請專利的科技文獻被引時滯可以看出，引用時滯最長的5個行業依次為綜合 (10.93)，農、林、牧、漁業 (5.41)，石油加工、煉焦及核燃料加工業 (5.25)，酒、飲料和精制茶制造業 (4.93)，醫藥制造業 (4.70)，且科學關聯度均大于1。引用時滯最短的5個行業依次為教育 (0.52)，計算機、通信和其他電子設備制造業 (0.82)，電氣機械及器材制造業 (0.89)，家具制造業 (0.86)，汽車制造業 (0.95)，且科學關聯度均小于1。對科學關聯度和引用時滯兩組數據的相關性進行統計，可以發現二者相關性系數為0.76，這進一步說明科學關聯度越高的產業領域，引用時滯會越大。

2.4 科學循環周期

按照科學循環周期的計算公式可得全部上市公司的科學循環周期為12.75年。科學循環周期從2007年的19年逐漸降至10年以下，說明科學理論向技術創新傳遞知識的速度加快，如圖3所示。

圖3 專利引用科技文獻的科學循環周期

分別計算各行業上市公司的科學循環周期，科學循環周期最長的行業依次為綜合 (14.22)，石油加工、煉焦及核燃料加工業 (9.82)，農、林、牧、漁業 (9.61)，醫藥制造業 (8.92)，酒、飲料和精制茶制造業 (8.42)。科學循環周期最短的行業依次為教育 (1.14)，家具制造業 (1.36)，電氣機械及器材制造業 (1.50)，計算機、通信和其他電子設備制造業 (1.62)，其他制造業 (1.73)。也就是說，這些領域的知識從基礎研究向技術創新傳遞的速度快于其他領域。

2.5 學科多樣性分析

篩選和整理143327篇科技文獻引文，發現有期刊文章107214篇、會議文章4050篇、其他類型的引文32063篇。進一步，107214篇期刊引文中有10209篇為SCI論文，分布在1834種期刊上，有63110篇為中文期刊論文，分布在3817種期刊上，部分論文所屬期刊不屬于SCI或中國知網收錄期刊范圍。

論文的學科分類依據期刊所屬學科劃分。考慮到中文期刊和Web of Science期刊的學科名稱不一致，需要對兩種學科分類體系進行融合，融合步驟分兩步。第1步：合并名稱相同的學科，如地質學、海洋學、力學、林業、農業工程、生物學、生物醫學工程、心理學、園藝等中文期刊的學科分類均有對應的web of science期刊學科分類；第2步：合并名稱不相同但經專家確認后實質為相同學科的學科。例如，航空航天工程與航空航天科學與工程合并為航空航天工程，機械工程與機械工業合并為機械工程。經整理發現，上市公司專利申請引用的科技文獻來自283個學科，環境科學與資源利用、基礎科學綜合、輕工業手工業、無機化工、有機化工、綜合科技等學科被多個產業領域的專利引用，涉及產業領域均在30個以上。

依據學科多樣性計算公式得到每個行業技術創新來源的學科多樣性，見表3。其中，學科多樣性最高的領域依次為計算機、通信和其他電子設備制造業，專用設備制造業，醫藥制造業，儀器儀表制造業，科學研究和技術服務業，各行業技術創新來源的學科領域數量均大于80個。

表3 主要產業領域技術創新來源學科分布

3 結論

(1)上市公司對基礎研究成果吸收能力有限。當前上市公司申請專利引用的專利數量是論文數量的11.79倍，全部上市公司申請專利的科學關聯度平均值僅0.79，科學關聯度大于1.5的行業僅有5個。上市公司對基礎研究成果吸收較少的原因主要是基礎研究與技術創新脫節，產業鏈與創新鏈不能有效融合。

(2)領域內龍頭企業技術創新能力強，基礎研究的支撐作用顯著。領域內龍頭企業專利申請數量較多，且申請專利的科學關聯度也較高，說明這類企業具備較強的基礎研究成果轉化能力。申聯生物、康恩貝、溫氏股份等企業的科學關聯度均高于4，擁有本領域的關鍵核心技術，具有獨立知識產權，在行業內具有較強的競爭力。這進一步說明，企業在技術創新、攻克和掌握關鍵核心技術過程中離不開基礎研究成果的支撐。

(3)科學關聯度越高的產業領域，基礎研究成果向技術轉化的速度越慢。基礎研究成果向技術轉化的速度一般為1～10年。綜合，農、林、牧、漁業，石油加工、煉焦及核燃料加工業，酒、飲料和精制茶制造業，醫藥制造業等領域引用時滯較長，專利引文時效性均較低，說明這些領域的基礎研究成果向技術轉化的速度較慢。

(4)基礎研究向技術創新傳遞知識的速度逐漸加快，從15年前的逾19年縮短至不到7年，縮短了近三分之二。并且，知識傳遞速度存在領域差異，傳統產業領域基礎研究的知識轉化時間較長，如綜合，石油加工、煉焦及核燃料加工業，農、林、牧、漁業，醫藥制造業，酒、飲料和精制茶制造業等領域科學循環周期均大于8年。

(5)高新技術產業領域的學科多樣性高于其他傳統產業領域。計算機、通信和其他電子設備制造業，專用設備制造業，醫藥制造業，儀器儀表制造業，科學研究和技術服務業等領域的學科多樣性高，技術創新知識來源的學科領域均高于80個。環境科學與資源利用、基礎科學綜合、輕工業手工業、無機化工、有機化工、綜合科技是多個產業領域技術創新的知識來源學科，需要重點關注。

本研究能夠為科技創新管理提供以下啟示：第一，引導企業投入基礎研究。企業作為創新主體在橋接科學發現到技術創新之間的鴻溝有重要作用，企業特別是領域內龍頭企業加大基礎研究經費投入占比，并保持投入的穩定性，有利于縮小科學發現到技術創新之間的鴻溝，提高基礎研究經費投入對技術創新貢獻率。第二，科學關聯度較高的產業領域，探索建立長周期評價體系，項目資助方式以長周期項目為主。第三，鼓勵高技術產業領域企業開展跨領域的合作研究。

本文也存在一些不足。首先，本文對于科技文獻引文的學科對應關系是基于期刊建立，粒度較粗，易造成部分科技文獻引文的學科分類不準確。其次，本文僅以專利和論文分別代表技術創新與基礎研究，通過定量方法測度二者之間的關系，對于影響技術創新發展的政策因素、市場經濟因素等未考慮。再次，僅從領域維度研究基礎研究對上市公司技術創新的作用，暫未考慮地域、單位屬性、上市類別等維度。因此，在下一步研究中將針對上述問題開展更多的探討。