基于專利耦合分析的技術(shù)會聚測度方法研究

欒春娟

摘要：探索技術(shù)會聚測度方法，有助于我們更好地理解和把握技術(shù)會聚的發(fā)展態(tài)勢和演化機理，為技術(shù)的會聚發(fā)展決策提供支撐。基于專利耦合分析和專利主題詞共現(xiàn)分析方法，以全球制藥技術(shù)會聚中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）專利技術(shù)為實證，探索了技術(shù)會聚測度方法，并進而探討中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響。實證分析結(jié)果表明，中醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響主要集中于中醫(yī)中藥領(lǐng)域和癌癥治療等其他一些領(lǐng)域，西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響更加多元化；受中醫(yī)影響的主要會聚主體都是中國的制藥研發(fā)機構(gòu)，受西醫(yī)影響的主要會聚主體涉及到多個國家的全球領(lǐng)先制藥機構(gòu)。研究中提出的技術(shù)會聚測度方法，可以被廣泛地應(yīng)用于類似的研究課題。

關(guān)鍵詞：技術(shù)會聚；測度方法；專利耦合分析；主題詞共現(xiàn)分析；中西醫(yī)；制藥技術(shù)

中圖分類號：G 306；N 18 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672—7312（2017）04—0366—08

0引言

探索技術(shù)會聚測度方法，有利于我們更好地理解技術(shù)會聚的發(fā)展態(tài)勢和演化機理。技術(shù)會聚是指技術(shù)發(fā)展過程中的借鑒、吸收與融合。技術(shù)會聚不僅包括不同技術(shù)主題與不同領(lǐng)域之間的會聚；而且包括不同層面技術(shù)創(chuàng)新主體之問的會聚，比如公司之問的會聚、大學(xué)之間的會聚、甚至國家之問的會聚等。自21世紀(jì)初“NBIC會聚技術(shù)”的概念被提出之后，國內(nèi)外學(xué)者對會聚技術(shù)的相關(guān)主題進行了廣泛的研究。在哲學(xué)層面，學(xué)者們對會聚技術(shù)發(fā)展的挑戰(zhàn)、公共政策和立法等相關(guān)倫理問題進行了論證；經(jīng)濟學(xué)視角，技術(shù)會聚被認(rèn)為是技術(shù)創(chuàng)新的驅(qū)動力和新范式、是促進技術(shù)變革和推進技術(shù)追趕、加強技術(shù)研發(fā)和提高生產(chǎn)力的重要途徑；管理學(xué)者研究了技術(shù)會聚發(fā)展背景下的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型等研究主題；情報學(xué)領(lǐng)域研究者對技術(shù)會聚進行了多方面的定量研究。關(guān)于技術(shù)會聚測度研究的方法，學(xué)者們主要運用了技術(shù)共類分析方法、專利共被引網(wǎng)絡(luò)分析方法和指標(biāo)、技術(shù)會聚主題詞共現(xiàn)可視化分析方法等。

從專利引文的發(fā)生時間角度，專利引文分析包括后向引證分析（backward citation analysis）和前向引證分析（forward citation analysis）。后向引證是指一項專利技術(shù)引用了哪些其他的專利技術(shù)，被引專利（cited patents）構(gòu)成了施引專利（citing patent）的知識基礎(chǔ)。前向引證是指一項專利技術(shù)被哪些后來的專利技術(shù)所引用，施引專利往往反映了某個特定時期的技術(shù)發(fā)展前沿。專利引文分析方法也相應(yīng)地應(yīng)該包括專利文獻共被引分析和專利文獻共引分析，后者即專利文獻耦合分析，簡稱專利耦合分析或耦合分析。學(xué)者認(rèn)為，如果2篇或多篇專利文獻，共同引用了某篇專利文獻，則它們的研究主題或研究領(lǐng)域具有某些共同性。在文獻研究中，如果多篇專利文獻共同引用了某個國家的專利文獻，則它們的研究主題或研究領(lǐng)域具有某些共同性。從一個視角看，施引專利會聚了被引專利的技術(shù)；從另一個視角看，被引專利技術(shù)對施引專利技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了一定的影響。

自1973年，Small首次提出了文獻共被引（co-citation）的概念和分析方法、并認(rèn)為該方法為研究學(xué)科結(jié)構(gòu)提供了新的途徑之后，共被引分析方法在科學(xué)計量學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并擴展為作者共被引、期刊共被引、學(xué)科共被引、機構(gòu)共被引等諸多方面。而此前10年，即1963年Kessler提出的文獻耦合（bibliographic coupling）方法卻沒有獲得如此長足的發(fā)展。已有的文獻耦合分析方法被應(yīng)用于優(yōu)化學(xué)科分類和探測研究前沿等領(lǐng)域。

文中擬主要運用專利耦合分析方法，結(jié)合主題詞共現(xiàn)分析方法，探索技術(shù)會聚的測度方法；并以全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚美國和中國的專利技術(shù)為例，進行實證研究，探索全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚中國和會聚美國的主要領(lǐng)域和主要會聚主體。從一個方向來看，是全球制藥技術(shù)會聚和吸收中國和美國制藥技術(shù)發(fā)展成果；從另一個方向來看，就是中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）制藥技術(shù)成果對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響，我們將其稱為中西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響。

1數(shù)據(jù)來源、測度內(nèi)容與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

文中實證研究的數(shù)據(jù)來源于世界專利數(shù)據(jù)庫《德溫特創(chuàng)新索引》（Derwent Innovation Index，縮寫為DII）。我們采用德溫特分類代碼（Derwent Class Code，DC）系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)檢索和下載。檢索并下載了全球制藥領(lǐng)域（Pharmaceuticals）、發(fā)表于2014—2015年、分別引用了美國和中國專利文獻的施引專利數(shù)據(jù)。這2年內(nèi)，引用美國專利的全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)為28075個記錄；引用中國專利的全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)為15 422個記錄。數(shù)據(jù)檢索和下載時間為2016年2月6日～10日。

1.2測度內(nèi)容設(shè)計

專利之問的引用反映了技術(shù)發(fā)展的軌跡。施引專利借鑒、吸收、融合和會聚了被引專利中的現(xiàn)有技術(shù)知識，代表著技術(shù)知識由被引專利流向施引專利的知識流動方向（如圖1所示）。運用專利耦合分析方法，可以測度施引專利所代表的會聚技術(shù)的主體、主要技術(shù)領(lǐng)域和主要學(xué)科分布等相關(guān)信息；對施引專利代表的會聚技術(shù)進行主題詞共現(xiàn)分析，可以探測技術(shù)會聚的主題詞網(wǎng)絡(luò)、技術(shù)領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)等不同技術(shù)聚類。

1.3主要研究方法

1.3.1專利耦合文獻的主題詞網(wǎng)絡(luò)繪制

經(jīng)過德溫特專業(yè)技術(shù)人員標(biāo)引的專利文獻題名，克服了原有專利文獻用詞晦澀的不足，專家標(biāo)引后的專利文獻篇名的字?jǐn)?shù)雖然不多，但卻是專利技術(shù)全部內(nèi)容的高度概括和凝練，準(zhǔn)確地反映了專利技術(shù)的本質(zhì)、特征與新穎性。我們首先采用陳超美開發(fā)的軟件CiteSpace，選擇共現(xiàn)分析中的“主題詞”（Term，來源于施引專利文獻的標(biāo)題），分析對象數(shù)據(jù)之問的連接強度選擇“夾角余弦距離”（Cosine）算法，見公式（1）。

z，y為任意2個節(jié)點；X，Y為主題詞共現(xiàn)關(guān)系向量；C_x為與x相連的節(jié)點所組成的向量，這里節(jié)點是指與x主題詞相連的其他主題詞（包括x本身），向量每一維度C_xi所表示的值為x與i結(jié)點共現(xiàn)的次數(shù)（即主題詞間的共現(xiàn)次數(shù)）。

為了使主題詞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可視化效果更加清晰，我們在運行CiteSpace主題詞分析程序之后，輸出了得到的網(wǎng)絡(luò)文件（net文件），而后運用Ucinet網(wǎng)絡(luò)分析集成軟件包的繪圖工具NetDraw，繪制出主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜，并保留了最大的連通組作為全球制藥領(lǐng)域會聚中國、美國制藥技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)圖譜。

1.3.2基于Girvan-Newman算法的技術(shù)會聚子

網(wǎng)絡(luò)探測

得到耦合專利主題詞最大連通組網(wǎng)絡(luò)后，為了得到可視化效果更加清晰的技術(shù)子網(wǎng)絡(luò)，我們采用了Girvan-Newman提出的算法進行了進一步探測。Girvan和Newman強調(diào)該算法能夠?qū)⒕哂芯o密聯(lián)系的節(jié)點集聚到一些群組（子網(wǎng)絡(luò)）中，而這些群組之問的聯(lián)系卻相對較為稀疏。他們還運用該方法檢測了計算機生成的網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，得出該方法檢測的結(jié)果具有高度靈敏度和可靠性的結(jié)論。研究中將運用該算法探測中西醫(yī)分別在哪些主要領(lǐng)域?qū)κ澜缰扑幖夹g(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了影響。

2實證分析

2.1技術(shù)會聚主體和高頻主題詞測度

2.1.1技術(shù)會聚主體測度

這里的技術(shù)會聚主體，是指全球制藥領(lǐng)域會聚中國和美國專利技術(shù)的主要主體。通過技術(shù)會聚主體的測度與比較，可以了解和把握中美制藥技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)擴散情況，正確認(rèn)識中國和美國的制藥專利技術(shù)對全球哪些技術(shù)研發(fā)主要的主體產(chǎn)生了影響，以及影響的范圍和廣度等。

表1顯示出2014—2015年間，全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚中國專利技術(shù)的前10位技術(shù)會聚主體中，全部為中國的機構(gòu)：包括大學(xué)、研究院、制藥集團公司和醫(yī)院等，其中以大學(xué)為主。會聚的比例，即某個特定技術(shù)會聚主體所施引的中國制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量，占全球制藥領(lǐng)域技術(shù)會聚主體施引的全部中國專利數(shù)量的比例，均低于1%.全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚美國專利技術(shù)的前10位技術(shù)會聚主體中，包括來自于美國、法國、德國等多個國家的機構(gòu)；這些機構(gòu)有大學(xué)、專業(yè)研究院和跨國集團公司等。會聚的比例，最高的為霍夫曼醫(yī)療產(chǎn)品公司，為1.75%。

2.1.2技術(shù)會聚的高頻主題詞測度

這里的高頻主題詞，來源于代表技術(shù)會聚的施引專利的標(biāo)題（Title）。經(jīng)過德溫特技術(shù)專家標(biāo)引的標(biāo)題主題詞，比較確切地反映了專利技術(shù)的特征和新穎性。高頻主題詞往往反映了專利技術(shù)的前沿?zé)狳c領(lǐng)域。全球制藥領(lǐng)域會聚中國與美國制藥技術(shù)的前10位技術(shù)高頻主題詞見表2。

表2顯示，全球制藥領(lǐng)域會聚中國前10位高頻主題詞，有7個是與傳統(tǒng)中藥或具體的中藥成分相關(guān)的主題詞，說明中國制藥技術(shù)領(lǐng)域中的中醫(yī)中藥對全球制藥技術(shù)發(fā)展影響更大，或者說，全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚和吸收中國制藥技術(shù)更多的成果是中醫(yī)中藥方面的。全球制藥領(lǐng)域會聚美國前10位高頻主題詞，涉及處方組成、癌癥治療、生物標(biāo)本、類風(fēng)險性關(guān)節(jié)類、阿爾采默病、核酸、多發(fā)性硬化等多個方面。說明美國制藥技術(shù)在這些高頻主題詞的相關(guān)領(lǐng)域比較領(lǐng)先，對全球制藥技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了比較大的影響。

2.2技術(shù)會聚前沿領(lǐng)域測度

2.2.1全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚

依據(jù)1.3小節(jié)的方法，我們運行CiteSpace平臺，從引用中國制藥專利的、全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)中萃取出256個高頻主題詞；而后運用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜”（如圖2所示）；進一步運用Girvan-Newman算法，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點所代表的主題詞的詞義，對網(wǎng)絡(luò)圖譜進行了聚類、標(biāo)注了聚類標(biāo)簽。

圖2顯示，全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚主要包括4個中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域。其中最大的中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于圖譜左半部分的“傳統(tǒng)中藥成分和配方”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞有：黃芪提取物（radix scutellariae，中介度為20.008）、傳統(tǒng)中藥（traditional Chinese medicine，中介度為16.369）、虎杖（polygonum cuspidatum，中介度為15.373）、黃芪中草藥（radix astragali，中介度為13.068）、芍藥（common peony，中介度為13.915）、傳統(tǒng)中藥成分（traditional Chinese medicine composi-tion，中介度為13.69）、丹參（astragalus membrana-ceus，中介度為6.396）、川芎（rhizoma ligustici walli-chii，中介度為5.879）、山藥（chinese yam，中介度為5.055）等，這些主題詞絕大多數(shù)都是我們比較熟悉的中草藥名稱或成分。

全球制藥領(lǐng)域?qū)χ嗅t(yī)的會聚的第二個中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜右半部分的“癌癥治療”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞主要有：乳腺癌（breast cancer，中介度為18.438）、卵巢癌（ovarian cancer，中介度為10.841）、肝癌（liver cancer，中介度為9.699）、胰腺癌（pancreatic cancer，中介度為8.711）等。第三個會聚中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜中間部分的“處方組成與藥物成分”，該領(lǐng)域中起著最重要中介作用的主題詞就是處方組成（pharmaceutical composition，中介度為24.375），也是整個網(wǎng)絡(luò)中中介度最高的一個主題詞。第四個會聚中醫(yī)技術(shù)研究領(lǐng)域是位于主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜上半部分的“類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎”，該領(lǐng)域中起著重要中介作用的主題詞就是類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，中介度為4.641）。

2.2.2全球制藥領(lǐng)域?qū)ξ麽t(yī)的會聚

依據(jù)1.3小節(jié)的方法，我們運行CiteSpace平臺，從引用美國制藥專利的、全球制藥領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)據(jù)中萃取出274個高頻主題詞；而后運用Ucinet軟件包中的繪圖工具Netdraw，繪制了“全球制藥領(lǐng)域?qū)ξ麽t(yī)的會聚主題詞網(wǎng)絡(luò)圖譜”（如圖3所示）；進一步運用Girvan-Newman算法，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點所代表的主題詞的詞義，對網(wǎng)絡(luò)圖譜進行了聚類，標(biāo)注了聚類標(biāo)簽。

圖3顯示，西醫(yī)對全球制藥技術(shù)的發(fā)展影響，主要反映在9個方面。比較核心的一個領(lǐng)域是位于網(wǎng)絡(luò)中央部分的“癌癥治療”，該領(lǐng)域中介度比較高的一些主題詞有：卵巢癌（ovarian cancer，中介度為7.892）、肺癌（lung cancer，中介度為7.334）和藥物成分監(jiān)管（administering composition，中介度為6.836），癌癥治療的新抗體（new antibody）是該領(lǐng)域的一個新興研究主題。位于網(wǎng)絡(luò)右下方的“疾病治療器材一活性劑”是另一個比較大的研究領(lǐng)域，其中中介度較高的主題詞有：疾病治療（treating dis-ease，中介度為5.22）、局部組合物（topical composi-tion，中介度為1.791）、活性劑（Active agent，中介度為1.565）等。另一個比較接近中央位置的“處方組成”也是一個比較大的研究領(lǐng)域，其中中介度較高的主題詞有：處方組成（pharmaceutical composition，中介度為6.836）、化妝組合物（cosmetic composi-tion，中介度為1.565）、水溶液（Aqueous solution，中介度為1.056）等。位于右上角的核酸制藥也是一個西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展影響比較大的領(lǐng)域。此外，還有以下幾個主要領(lǐng)域也對全球制藥技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響：克羅恩病的治療、炎癥性疾病的治療、多發(fā)性硬化癥治療、免疫反應(yīng)和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的治療等。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論

通過運用專利耦合分析和主題詞共現(xiàn)分析方法，以全球制藥技術(shù)領(lǐng)域會聚中國（中醫(yī)）和美國（西醫(yī)）專利技術(shù)為實證，探索了全球制藥技術(shù)發(fā)展會聚中醫(yī)和西醫(yī)的主要會聚主體、高頻主題詞和主要領(lǐng)域，并兼而比較了中西醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響。主要得到以下結(jié)論。

中醫(yī)影響的前10位主體，全部是中國制藥領(lǐng)域的機構(gòu)；西醫(yī)影響的前10位主體，來自于多個國家的全球領(lǐng)先制藥機構(gòu)。從會聚比例的指標(biāo)看，中醫(yī)對主要會聚主體的影響程度相對較低；西醫(yī)的影響程度相對較高。

中醫(yī)影響全球制藥技術(shù)的高頻主題詞主要涉及中醫(yī)中藥技術(shù)；西醫(yī)影響世界制藥技術(shù)的高頻主題詞更加多元化，涉及到多個相應(yīng)的制藥技術(shù)領(lǐng)域。從高頻主題詞頻次指標(biāo)看，中醫(yī)對全球制藥技術(shù)發(fā)展的影響范圍相對較小一些；西醫(yī)的影響范圍更廣泛一些。

從技術(shù)會聚前沿技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)圖譜看，中醫(yī)對全球制藥技術(shù)領(lǐng)域的影響領(lǐng)域相對比較少，對全球中醫(yī)中藥的技術(shù)發(fā)展影響最大，幾乎占了半壁江山；西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響領(lǐng)域更廣泛一些。

3.2討論

研究的創(chuàng)新之處在于，基于專利引文分析中的耦合分析方法，結(jié)合專利主題詞共現(xiàn)分析方法，探索了技術(shù)會聚的測度方法。近些年，代表著全球科學(xué)技術(shù)發(fā)展方向和趨勢的會聚技術(shù)引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，但對會聚技術(shù)的測度方法研究，目前還主要集中于共現(xiàn)分析方法和共被引分析方法。嘗試運用專利文獻耦合分析方法，以全球制藥技術(shù)會聚中國和美國專利技術(shù)為實證，探索會聚技術(shù)測度方法，并進而探討中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展的影響，是本研究重要特色和大膽嘗試。

文中提出的研究方法，可以被應(yīng)用于類似的研究課題。該方法還可以被擴展到中觀和微觀層面的研究，比如不同研究機構(gòu)對某個主題或領(lǐng)域發(fā)展影響的比較，不同研究者對某個主題或領(lǐng)域發(fā)展的不同影響分析等。中西醫(yī)對世界制藥技術(shù)發(fā)展影響的分析結(jié)果，揭示了中醫(yī)不僅在中醫(yī)中藥領(lǐng)域產(chǎn)生了影響，在癌癥治療、炎癥治療等領(lǐng)域，也產(chǎn)生了一定的影響。中醫(yī)的一些理論和某些組合治療方法，一定程度上彌補了西醫(yī)的不足，給世界制藥技術(shù)的發(fā)展帶來了新的活力，中西醫(yī)有效結(jié)合將為全球人類的健康做出巨大貢獻。