延續性和顛覆性創新專利在標題用詞上的差異性研究

摘 要：［目的/意義］顛覆性和延續性創新專利在標題用詞上有差異嗎？它們各自偏向使用哪些詞呢？這些詞在特征上有哪些不同？［方法/過程］針對這些問題，本文選取分子生物學與微生物學領域的專利，首先使用D指數將專利劃分為顛覆性創新和延續性創新兩類，然后通過詞頻比較、共現圖展示兩類專利在標題高頻用詞上的差異性，最后提出創新類型度量值來度量每個標題詞的創新性，并遴選區分性較大的研究主題詞和寫作風格詞。［結果/結論］研究表明，顛覆性和延續性創新專利在標題用詞上存在顯著的差異，延續性創新專利常用 “Detection”和“with”等具有逐步改進、進一步發現傾向的詞，并多將“Methods”和“Compositions”一起使用；顛覆性創新專利標題常用 “Human”等一些新興、新穎詞匯，并多將 “Methods”和“Producing”一起使用；此外，創新類型度量值能夠很好地遴選出兩類專利標題中創新性差異較大的研究主題詞和寫作風格詞。

關鍵詞：顛覆性創新；延續性創新；創新類型度量值；標題詞差異性

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2025.08.007

〔中圖分類號〕G250.2；G254 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2025）08-0085-11

Is There Any Difference in Title Terms Between Continuing and

Disruptive Innovation Patents？

Liu Xiang Liu Xiang

（School of Information Management，Central China Normal University，Wuhan 430079，China）

Abstract：［Purpose/Significance］Is there any difference in title terms between disruptive and continuing innovation patents？What words do they prefer？What are the differences about characteristics between these words？［Method/Process］To solve these problems，this paper selected patents in the field of molecular biology and microbiology.First，the study divided the patents into continuous and disruptive types by using D index，and then displayed two patents of the difference of high frequency words in the title by comparing word frequency，the co-occurrence graph，at last，put forward the innovation type measurement to measure each of the headings of innovative and selection process to distinguish the larger research subject and writing style.［Result/Conclusion］The research shows that there are significant differences between disruptive and continuous innovation patents in terms of title words.Continuous innovation patents often use words with the tendency of gradual improvement and further discovery，such as“Detection”and“with”，and often use“Methods”and“motivation”together.The title of disruptive innovation patent is commonly used with some emerging and novel words such as“Human”，and“Methods”and“Producing”are often used together.In addition，the innovation type metric can well select the research subject words and writing style words with great innovation difference between the two types of patent titles.

Key words：disruptive innovation;continuous innovation;Innovation type metric value;differences in title words

習近平總書記指出，創新是“民族進步的靈魂”，創新能力是支持一個國家發展和競爭力的關鍵因素。專利作為科技研究的重要成果，被認為是創新的主要載體［1］。據世界知識產權組織統計，世界上90%～95%的重要發明創造和科技成果最早在專利文獻進行發表［2］。當前，世界大國政治和科技競爭加劇，全球產業和供應鏈面臨深度調整。準確的識別發明創造的創新類型、評估其創新效能對于國家、企業都是一個重要的話題。顛覆性創新專利是那些與傳統的技術路線和方法截然不同的一類發明創造［3-5］，這類發明創造對于技術和產業的換代升級具有重要的作用，而要將這些重要的專利從浩繁的文獻之中識別出來卻并不容易。

2019年，Nature上的一項研究提到，顛覆性創新文獻的標題中常用“Change”“Technique”“Why”等詞，而延續性創新文獻標題中常使用“Endorse”“Theory”“Across”等詞［6］。然而，對顛覆性創新和延續性創新專利在標題用詞上的具體差異沒有深入探討。本文以專利標題詞為研究對象，采用詞頻統計、詞云圖、共現圖對標題高頻用詞的差異進行展示，試圖通過高頻詞的差異來區分顛覆性創新和延續性創新專利在標題用詞上的差異性，得出更加一般性的結論，并提出標題詞的創新類型度量指標來遴選區分度較大的標題詞，以發現顛覆性創新和延續性創新專利在標題用詞上的一般規律。

1 相關研究

創新是社會經濟進步和機構競爭優勢的核心組成部分。1942年，Schumpeter J［7］首次提出了顛覆性創新（Creative Destruction）的概念，他認為一種理想的競爭環境是以顛覆性創新為主的，在這種競爭環境中，那些推動世界走向更大改變的技術掌握著主要優勢。而后，Dosi G等［8］在《技術范式與技術軌道》一書中開始對顛覆性創新的相關理論進行深入探索，建立了關于延續性和顛覆性技術創新的統一理論框架。Foster R N［9］也基于技術發展的視角，提出了與Dosi G等［8］類似的觀點，他認為不同技術發展軌跡之間存在間隙，代表了技術發展的不連續性，即原技術被替代的過程。基于此，以不延續性、變革性為核心的創新的二元分類模式——顛覆性創新與延續性創新受到了廣泛認同［10］。其中，顛覆性創新強調的是開發新技術的知識與能力［11］，其技術軌跡呈現出明顯偏離于現有技術軌跡的特點［9］。而延續性創新則是沿著原有的技術路線，對現有知識和技術的鞏固發展［12］。

對專利的延續性和顛覆性創新進行識別的研究主要集中在科學計量學領域，基于文獻計量學的相關指標進行判斷。Dahlin K B等［13］認為專利引用的新專利越多，專利的新穎性越高，越容易成為顛覆性創新。Lucio-Arias D等［14］從主路徑分析和知識流的視角對文獻引用網絡進行分析，從關鍵知識的轉變中來識別顛覆性創新。杜建等［15］提出，使用被專利引用和延遲承認指數兩個指標區分睡美人文獻的延續性創新與顛覆性創新。鑒于多數指標對顛覆性創新與延續性創新的區分度較弱，且無法描述一項發明對其技術前輩的后續使用或技術軌跡的演變可能產生的實質性的影響［16］。Funk R J等［17］提出了CD指數，該指數介于-1～1之間，用來衡量節點的鞏固能力或者破壞能力，基本思想是一項發明的重要性既源于它如何影響其他技術的使用，也源于它自己的直接使用，即若一項新成果的出現使得后續的技術都不再使用其前期成果，表明該成果的創新具有顛覆性；反之，若后繼研究持續引用前期成果，則說明新成果是在鞏固現有的知識體系，表明其更具延續性創新的特點。Wu L等［6］簡化了CD指數，并提出了D指數，在論文、軟件和專利等不同的數據集上進行了檢驗，證明了該指標在區分延續性創新和顛覆性創新方面的可行性和有效性。

詞匯是語言構成中最小的基本語義單元，詞匯功能識別是指從語用和語義的角度研究詞匯在文本中所承載的功能角色［18］。Mack C A［19］指出論文中的標題、摘要和關鍵詞包含了作者的主要研究內容、方法和主要結論，能直接地反映論文的框架結構和研究方向。Kondo T等［20］使用CRF（Conditional Random Field）模型對科技文獻標題中的詞匯進行“領域（head）”“目標（goal）”“方法（method）”及“其他（other）”4個類別的判定。肖悅珺等［21］在詞頻統計的基礎上，將句子向量與專有名詞向量進行融合，對專利文本類別進行識別。賈杉杉等［22］使用從專利申請書中提取的主題詞詞頻特征對專利的分類號進行了預測。楊雪梅等［23］從顛覆性文章中提取摘要的高頻詞作為顛覆性研究特征詞。可見，學者們已經開始將文本信息用于顛覆性創新的分類和識別，但對顛覆性創新和延續性創新在文本使用上的差異研究還較少。

Bertin M等［24］研究了4萬多篇文章的用詞習慣，發現動詞在不同段落中的使用存在明顯的差異，Lu C等［25］統計了10萬余篇發表在PLoS上的學術論文，在名詞、動詞和修飾詞方面比較了學者的寫作差異性，發現母語者比非母語者運用了更多的修飾詞。Wu L等［6］的研究說明了延續性創新專利和顛覆性創新專利的標題在動詞、名詞、副詞和介詞等上的使用都存在明顯的差異。

因此，本文以專利標題為研究對象，使用D指數將專利劃分為延續性創新和顛覆性創新專利兩類，比較兩者標題在動詞、名詞及其他寫作風格詞上使用的差異性，并通過一些高頻詞的使用來發現兩者在標題用詞上的一般規律性，同時也為顛覆性創新研究的辨識提供相關的理論支撐。

2 研究設計

2.1 顛覆性與延續性創新專利的界定

一項科技發明的創新性取決于它如何影響其他技術的使用，Wu L等［6］通過焦點專利、現有專利與未來其他專利的聯系，提出一種新的度量指標——D指數，該值變化區間為-1～1，D值小于0表明該創新具有延續性，越趨向于-1，延續性越高；D值大于0表明該創新具有顛覆性，越趨向于1，顛覆性越高；D值等于0，則表明該創新處于“中立”狀態，具體計算公式如式（1）所示。本文根據D指數計算出領域內所有專利的D值，將D值大于0的專利歸類為顛覆性創新專利，將D值小于0的專利歸類為延續性創新專利。

D=ni-njni+nj+nk（1）

其中，ni計算引用焦點專利f但不引用其現有技術pi的專利，nj計算同時引用f和pi的專利，nk計算僅引用焦點專利f的現有技術pi的專利。

2.2 顛覆性與延續性創新專利標題詞差異性檢驗

考慮到本文所要檢驗的差異性是兩配對樣本之間的差異性，且標題詞詞頻分布不具有正態性［27］，因此，采用非參數Wilcoxon秩檢驗方法對兩樣本用詞上的差異進行檢驗。Wilcoxon符號秩檢驗（Wilcoxon Signed-rank Test），也稱符號秩和檢驗，其基本思想是假定配成對子的兩種處理效應相同，即其差值的總體分布應為對稱分布，且差值的總體中位數為0。

2.3 顛覆性與延續性創新專利標題詞差異性描述

分別對顛覆性創新專利和延續性創新專利的標題詞進行詞頻統計，在統計的過程中發現，像“with”“which”等連詞和代詞在兩類專利標題中出現的頻次也存在一定的差異性，因此本文將以一類詞劃分為“寫作風格詞”，其他詞劃分為“研究主題詞”。由于不同創新類型的專利在單復數和時態的使用上也存在一定的差異性，如“methods”就常出現在延續型創新專利中，因為這一類專利往往會提出多種方法，而這些方法中的大多數往往只會逐漸改進其領域［26］。因此，本文沒有對詞語的單復數形式以及時態進行還原。在此基礎上，比較兩類專利標題中的高頻詞語，對比分析兩類專利在用詞上的差異，再通過共現分析比較顛覆性創新專利和延續性創新專利中標題詞搭配上的差異。

2.4 創新類型度量值計算方法

通過詞頻統計對比和共現圖，可以清楚看到，兩類專利在高頻研究主題詞和寫作風格詞使用上的不同，但當某個標題詞在兩類專利中出現的頻次都較高時，無法判斷該詞到底是偏向于出現在延續性創新專利中，還是顛覆性創新專利中。因此，本文提出標題詞創新類型度量值CDi，通過對根據D指數劃分的顛覆性創新專利和延續性創新專利標題進行分詞，統計每個標題詞i在顛覆性創新專利中出現的頻次tfdi和在延續性創新專利中出現的頻次tfCi，并統計顛覆性創新專利的總數∑ni=1tfdi和延續性創新專利的總數∑ni=1tfCi，計算每個標題詞在兩類專利中出現的平均頻次tfdi∑ni=1tfdi和tfCi∑ni=1tfCi，如果一個標題詞i在顛覆性專利中出現的頻次明顯高于延續性專利，則該標題詞更傾向于描述顛覆性創新專利，當該標題詞出現在專利標題中時，可以大致判斷該專利是一個顛覆性創新專利；同理，如果一個標題詞i在延續性專利中出現的頻次明顯高于顛覆性專利，則該標題詞更傾向于描述顛覆性創新專利，當該標題詞出現在專利標題中時，則可以大致判斷該專利是一個延續性創新專利；如果一個標題詞i在顛覆性專利中出現的頻次和在延續性專利中出現的頻次差不多，則該標題詞沒有什么區分性。CDi的具體計算公式如式（2）所示，使用標

題詞i在顛覆性和延續性創新專利中出現的平均頻次總和（tfdi∑ni=1tfdi+tfCi∑ni=1tfCi）進行歸一化處理，處理后該指標的取值范圍在-1～1，越趨向于-1說明該詞偏向描述延續性，即延續性創新專利更傾向于使用該詞語；越趨向于1說明該詞偏向描述顛覆性，即顛覆性創新專利更傾向于使用該詞語。

CDi=tfdi∑ni=1tfdi-tfCi∑ni=1tfCitfdi∑ni=1tfdi+tfdi∑ni=1tfdi（2）

3 數據分析與結果

3.1 數據來源及預處理

3.1.1 數據集

本文的實驗數據來源于美國專利數據庫（1976.01—2020.12）Chemistry：Molecular Biology and Microbiology（分子生物學與微生物學）分類號435類及其子類的所有專利，從美國專利分類號欄中采用“435*”進行檢索，共計得到78 426條發明專利的文獻題錄信息，包括專利申請號、IPC分類號、發明人、題目、摘要、參考文獻專利號等相關內容。選取該數據集的原因主要有：①分子生物學與微生物學學科的引用較為集中，多是針對數據子集內部的引用，相較具有大量外部引用的數據集，該數據集有更好的完整性；②該數據集中高影響力專利較多［26］，用于專利創新性具有更好的代表性；③435類別數據集下累計了大量的專利，是美國授權專利數據庫中專利數最多的類目數據子集之一。

3.1.2 數據預處理

首先，對分子生物學與微生物學領域的數據進行清洗，進行去重和缺失值等處理；然后，對清洗后數據構建專利引用網絡，得到專利的被引量、ni值、nj值和nk值，去除沒有被引用和沒有標題信息的專利，最終得到40 274條發明專利的文獻題錄信息；接著，根據ni值、nj值和nk值計算出每個專利的創新度量值，并以0值為分界線，將專利劃分為顛覆性創新專利和延續性創新專利兩類，共計得到26 302個顛覆性創新專利和13 972個延續性創新專利；最后，對兩類專利的標題進行分詞、去停用詞處理，統計標題詞在兩類專利中出現的頻次。

3.2 顛覆性與延續性創新專利標題詞差異性檢驗結果

為了消除由于專利樣本數量的差異造成的專利在用詞上的差異，本文對分子生物學與微生物學領域的專利進行隨機抽樣，獲得顛覆性創新專利和延續性創新專利各10 000條，對20 000條專利標題進行分詞處理后，共得到標題詞11 942個，統計標題詞在兩類專利中出現的頻次，如表1所示；再采用非參數檢驗中的威爾科克森符號秩檢驗，關于數據的描述統計和檢驗結果如表2和表3所示。

由表2的描述統計可知，樣本中共包含11 942個標題詞，在顛覆性創新專利和延續性創新專利中出現頻次的平均值接近，為5.3；在顛覆性創新專利中的標準偏差為34.84，在延續性創新專利中的標準偏差為36.28。從表3的檢驗結果可知，p值為0.000，說明顛覆性創新專利和延續性創新專利在用詞上存在明顯的差異性。

3.3 顛覆性與延續性創新專利標題詞差異性分析

3.3.1 高頻標題詞詞頻對比分析

對整個領域內的詞頻進行統計，由于極低詞頻的詞可能為某些極小領域的特有名詞，無法代表整個領域用詞的偏好，因此本文選取了排名前100的高頻詞進行可視化展示，試圖得到更加一般化的結論。由于“Method（s）”“Use（s/ing）”“Acid（s）”等詞為該領域的常用詞，刪除了該部分詞語，對部分高頻詞進行了展示，如表4所示。

通過表4可知，兩類專利標題在用詞上存在著明顯差異。延續性創新專利常用“Detection”“Compositions”和“Apparatus”等詞，顛覆性創新專利標題常用“Human”“Protein”和“Gene”等詞。以上述詞為例，分析它們所在的標題，展示所在的部分高被引專利的標題，如表5、表6所示。

通過表5可知，從“Detection”所在的標題可以看出，延續性創新專利偏向于研究利用現有技術去檢測該領域下的一些物質；從“Compositions”所在的標題可以發現，延續性創新專利偏向于研究物質的組成成分及一些組合方法的應用；從“Apparatus”所在的標題可以發現，延續性創新專利偏向于基礎裝置的研究。總體來說，延續性創新專利偏向于研究利用現有技術在原有發現的基礎上獲得一些新發現或新的改進技術。

通過表6可知，“Human”能成為顛覆性創新專利的高頻研究主題詞的一個原因，可能是“人造干細胞”的發現，它為醫學領域打開了大門，讓科學家們可以尋找再生、修復或替換受損或患病細胞的方法，使用治療性干細胞，甚至制造人造器官；從“Protein”和“Gene”所在的標題可以發現，顛覆性創新專利偏向于研究蛋白質和基因等一類的物質，尋找該領域下新的物質。總體來說，顛覆性創新專利偏向于研究如何發現新的物質或者尋找一些新的方法來研究某些物質。

通過表7可知，兩類專利標題詞常用寫作風格詞有“with”“or”“therefor”“non”和“which”等，從詞頻對比上，具有明顯使用傾向的是“which”，即如果一篇專利的標題詞中使用“which”，則它大概率是一項顛覆性的研究。

3.3.2 標題詞共現分析

此外，本文也對延續性創新專利和顛覆性創新專利的標題詞的共現關系進行了可視化分析，這里僅展示了詞頻位于前100的標題詞，如圖1、圖2所示。網絡圖節點的大小代表節點的度，這里將100個節點按照度值劃分為3類，3類節點依次增大；邊的粗細代表邊的權重，根據整個網絡的邊權分布，也將邊劃分為3類，3類邊依次加粗。通過比較圖1和圖2，發現延續性創新和顛覆性創新專利都將“Nucleic”和“Acid”一起使用，可見“核酸”是該領域的主要研究方向和研究熱點。

從圖1可知，延續性創新專利通常將“Methods”和“Compositions”一起使用，分析它們所在的標題，如專利“6251639”的標題為“Methods and Compositions for Linear Isothermal Amplification of Polynucleotide Sequences，Using a RNA-DNA Composite Primer（使用RNA-DNA復合引物線性等溫擴增多核苷酸序列的方法和組成）”，專利“6312893”的標題為“Methods and Compositions for Determining the Sequence of Nucleic Acid Molecules（測定核酸分子序列的方法和組成）”，可見延續性創新專利標題中“Methods”和“Compositions”是十分常見的組合，這可能意味著延續性創新專利往往會提出多種方法，而這些方法中的大多數往往只是在進行逐步、累進式的改進。

從圖2可知，顛覆性創新專利通常將“Methods”和“Producing”一起使用，分析它們所在的標題，如專利“4196265”的標題為“Method of Producing Antibodies（產生抗體的方法）”，專利“4745051”的標題為“Method for Producing a Recombinant Baculovirus Expression Vector（重組桿狀病毒表達載體的制備方法）”，顛覆性創新專利偏向于發現新的方法，研究制備、產生該領域下的一些物質的基礎方法。

3.4 標題詞創新類型度量分析

3.4.1 創新類型度量值總體分布

本文計算了40 274個專利的標題創新性，總體差異分布如圖3所示，從圖3可以看出，創新值存在較多的-1值和1值，這可能是一些不常用詞導致的，他們在延續性創新專利或顛覆性創新專利中只出現一兩次。不考慮-1值和1值的出現，可以發現創新類型度量值主要集中在-0.5和0.5之間，分布近似呈中間高兩頭低、較為對稱的形態。

3.4.2 排名前100高頻詞創新類型度量值分布

由于一些低頻生僻詞的使用，可能會導致該類詞語的創新類型度量值較大，但這些詞在標題中并不是很常用，無法得出顛覆性創新專利和延續性創新專利在標題用詞上的一般規律性。因此，本文選取了詞頻位于前100的詞語進行展示，試圖遴選出區分度較大的常用詞，以總結顛覆性創新專利和延續性創新專利在標題用詞上的一般規律。表8和表9分別展示了創新類型度量值最高和最低的20個研究主題詞，表10展示了區分性較大的寫作風格詞。

通過表8可知，顛覆性創新專利往往集中在領域內的新發現、新研究方向，如“Monoclonal”“Human”“Novel”等詞通常出現在顛覆性創新的專利標題中。單克隆技術和人造干細胞的發現對生物學、醫學來說都有著重大的變革意義，是生物學和醫學史上的重大新發現，如專利“4486530”的標題為“Immunometric Assays Using Monoclonal Antibodies（單克隆抗體免疫測定）”和專利“5061620”的標題為“Human Hematopoietic Stem Cell（人類造血干細胞）”，這兩個專利發現了單克隆抗體技術和人類造血干細胞，也就是說，專利標題中出現“Monoclonal”“Human”等詞的大概率會是一個顛覆性創新的專利。

通過表9可知，延續性創新專利通常關注具有良好研究基礎的、系統的、具有分析性質的研究，如“Based”“Systems”“Analysis”等詞普遍出現在延續性創新的專利標題中。同時，通過“Modified”也包含了改進與延續性創新的含義，如專利“5645985”的標題為“Enhanced Triple-Helix and Double-Helix Formation with Oligomers Containing Modified Pyrimidines（與含有修飾嘧啶的低聚物形成增強的三螺旋和雙螺旋結構）”、專利“5614365”的標題為“DNA Polymerase Having Modified Nucleotide Binding Site for DNA Sequencing（用于DNA測序的修改了核苷酸結合位點的DNA聚合酶）”等，延續性創新專利也偏向于做一些逐步改進其領域的研究。

由表10可知，顛覆性創新專利在標題的寫作風格上會使用類似于“Which”的疑問代詞，如標題為“Nucleic Acid Hybridization and Amplification Method for Detection of Specific Sequences in Which a Complementary Labeled Nucleic Acid Probe is Cleaved（核雜交和擴增法，用于檢測互補標記的核酸探針被切割的特定序列）”的專利“5403711”、標題為“Method of Detection of Methylated Nucleic Acid Using Agents Which Modify Unmethylated Cytosine and Distinguishing Modified Methylated and Non-methylated Nucleic Acids（用修飾未甲基化胞嘧啶和區分修飾甲基化和非甲基化核酸的試劑檢測甲基化核酸的方法）”的專利“5786146”等都是具有較高顛覆性創新能力的專利。延續性創新專利在標題的寫作風格上則會使用類似于“with”“or”等連詞和介詞，標題為“Nucleic Acid Amplification Oligonucleotides with Molecular Energy Transfer Labels and Methods Based Thereon（具有分子能量轉移標記的核酸擴增寡核苷酸及其方法）”的專利“5866336”、標題為“Process for Amplifying，Detecting，and/or Cloning Nucleic Acid Sequences Using a Thermostable Enzyme（用耐熱酶擴增、檢測和/或克隆核酸序列的過程）”的專利“4965188”都是具有較高延續性創新的專利。

4 討 論

4.1 主要貢獻

本文從“延續性創新”和“顛覆性創新”兩個維度，將專利劃分為“延續性創新專利”和“顛覆性創新專利”兩類，采用詞云圖、共現圖和創新類型度量值等方式展示了兩者在標題高頻詞使用上的差異。研究標題在使用一些通用詞而不是專有名詞上的差異的優勢體現為：①通過研究標題在一些通用詞、常用詞使用上的差異，可以得出更加一般化的結論，如一個專利標題中使用“Which”“Human”這一類的詞語或者將“Methods”和“Producing”搭配使用，則可以判斷這個專利更大可能性是一個偏向顛覆性的研究；同理，一個專利標題中使用“with”“Based”這一類的詞語或者將“Methods”和“Compositions”搭配使用，則可以判斷這個專利更大可能性是一個偏向延續性的研究；②文中所使用的方法也可以應用于探索其他領域或者其他類別之間在文本使用上的差異性，具有一定的通用性；③本文所得出來的結論為一些使用機器學習等方法進行文本分類任務的研究補充了理論依據。

4.2 局 限

使用標題詞研究專利用詞的差異性的不足主要有以下兩點：①本文僅以標題作為主要文本信息來探索延續性創新和顛覆性創新專利在文本使用上的差異，雖然標題是文獻最關鍵的內容集中展示，但是由于標題非常簡短，會出現代表不足的問題，可以進一步使用摘要信息進行分析；②本文對寫作風格詞的特征挖掘還比較少。因此，今后將基于以上不足，進一步進行深入研究。

參考文獻

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（責任編輯：郭沫含）