基于文本挖掘的中美技術(shù)差距分析
——以空間技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槔?/h1>
2021-09-09 03:18:12郭世杰陳芳韓濤王學(xué)昭王燕鵬呂璐成董璐
情報(bào)學(xué)報(bào) 2021年8期
郭世杰，陳芳，韓濤，王學(xué)昭，王燕鵬，呂璐成，董璐
（1.中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院圖書情報(bào)與檔案管理系，北京 100049；2.中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心，北京 100190）
1 引言
“努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。”這是習(xí)近平總書記在2018年5月召開的兩院院士大會上向我國科技工作者提出的要求[1]。在中美貿(mào)易戰(zhàn)的背景下，我國由于技術(shù)發(fā)展不平衡而面臨的一系列外部技術(shù)威脅日漸凸顯，已對我國經(jīng)濟(jì)、軍事、政治等各領(lǐng)域產(chǎn)生了前所未有的影響和挑戰(zhàn)。一方面，美國等發(fā)達(dá)國家以立法形式限制關(guān)鍵核心技術(shù)向我國出口，并出臺了一系列規(guī)章文件[2-5]，其中包含了大量限制對中國出口的技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品；另一方面，中國某些高端技術(shù)產(chǎn)品市場嚴(yán)重依賴外國產(chǎn)品，甚至被外國壟斷，例如，截至2018年，中國約1800臺磁共振波譜儀中僅有50臺屬于國產(chǎn)產(chǎn)品，另有1400多臺全部來自一家國外供應(yīng)商[6]。因此，如何快速、準(zhǔn)確地把握我國目前亟待突破的關(guān)鍵核心技術(shù)種類布局、與國外技術(shù)的差距、研判可能對我國經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)生影響的技術(shù)威脅，是當(dāng)前從決策者到產(chǎn)業(yè)界和科研領(lǐng)域共同關(guān)心的問題。
外國對我國禁止出口的技術(shù)往往就是我國亟待突破、需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵核心技術(shù)，與我國所面臨的技術(shù)威脅擁有明顯的相關(guān)性，因此，各國相關(guān)政策、法規(guī)中包含大量值得分析和挖掘的信息，而且這類文獻(xiàn)具有非結(jié)構(gòu)化、文本數(shù)據(jù)量大、更新頻率高以及人工閱讀難度大的特點(diǎn)。針對上述政策、法規(guī)對我國的影響，王斌[7]從博弈論分析的角度，研究了軍品技術(shù)管制出口的國際環(huán)境和我國的出口戰(zhàn)略；鄒霞[8]研究了美國出口法律體系的域外效力和對國際貿(mào)易的影響；葛曉峰[9]對美國兩用物項(xiàng)出口管制法律制度的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行了定性介紹。但是，這些研究和很多其他已有研究均只采用了經(jīng)濟(jì)學(xué)或政治學(xué)的研究手段，沒有深入到被管制的技術(shù)細(xì)節(jié)上，無法判斷對我國而言相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的不可替代性如何、技術(shù)優(yōu)勢多大，我國在相關(guān)研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)怎樣、是否存在繞過出口封鎖的途徑（自研或?qū)ふ移渌M(jìn)口途徑），等等。此外，各國技術(shù)出口管制清單均屬于十分冗長的文檔，此類文件還經(jīng)常更新調(diào)整[10]，因此，如果想從中準(zhǔn)確、高效地識別受管制的技術(shù)產(chǎn)品的性能參數(shù)水平，并將其關(guān)聯(lián)到我國面臨的國內(nèi)外技術(shù)差距、技術(shù)布局差異上，就必須綜合自然語言處理、文獻(xiàn)計(jì)量和學(xué)科領(lǐng)域知識，設(shè)計(jì)出更加聚焦和有效的情報(bào)分析方法。
國內(nèi)已有許多學(xué)者應(yīng)用多種情報(bào)分析方法，針對美國相關(guān)政策和法規(guī)文本進(jìn)行了定量研究。陸天馳等[11]從競爭情報(bào)的視角出發(fā)，通過對關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)、高頻關(guān)鍵詞共詞網(wǎng)絡(luò)分析等方法，對相關(guān)文件中涉及人工智能領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行了分析，凝練出“設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)”等高頻關(guān)鍵詞，以及“集成電路、材料化學(xué)、組織加工方式”等關(guān)鍵詞詞群，揭示了美國對該技術(shù)領(lǐng)域的管制重點(diǎn)。2019年，魏簡康凱等[12]采用時間演變分析的視角，針對美國出口管制制度的歷史變化開展了競爭情報(bào)分析，識別出2018年美國出口管制法規(guī)中增設(shè)的“新興和基礎(chǔ)技術(shù)管制”“建立跨部門審查機(jī)制”等新內(nèi)容。楊宇田等[13]對受到美國出口管制限制的實(shí)體（包括企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、個人等）進(jìn)行了國別統(tǒng)計(jì)，并分析了中國受限實(shí)體的機(jī)構(gòu)類型、受限時間、行業(yè)分類等，揭示了美國對中國實(shí)體限制力度不斷加強(qiáng)的趨勢。祝捷頻等[14]首先根據(jù)美國出口管制法規(guī)中關(guān)于“數(shù)控系統(tǒng)”的文本內(nèi)容，歸納出該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和專利檢索詞，然后對比分析了中美兩國在該技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量、專利強(qiáng)度、專利引用情況等，對中國在該領(lǐng)域的技術(shù)競爭力進(jìn)行了討論。上述研究均從不同的分析維度（國別、時間等），在不同的文本層次（關(guān)鍵詞、章節(jié)、技術(shù)領(lǐng)域等）上針對相關(guān)政策和法規(guī)進(jìn)行了有意義的研究，但是并未針對此類文件中涉及的技術(shù)性能參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行定量分析。
2 分析方法
本文采用文獻(xiàn)檢索與歸納方法、基于自然語言處理的信息抽取方法等針對美國相關(guān)規(guī)章文件進(jìn)行挖掘分析。整體分析流程：首先，從文件中抽取目標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域的“技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”；其次，根據(jù)“技術(shù)名稱”構(gòu)建檢索策略，查詢中國相關(guān)技術(shù)水平進(jìn)展文獻(xiàn)，并結(jié)合中國現(xiàn)有技術(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)，針對中美兩國技術(shù)性能水平和布局情況進(jìn)行對比，如圖1所示。
圖1 基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)差距分析流程
2.1 中美技術(shù)對比判斷分類方法
技術(shù)差距體現(xiàn)在兩方面：①“人有我無”，即在某技術(shù)領(lǐng)域，競爭對手具備某一類技術(shù)裝備、器件、方法、工藝，而我國不具備，這體現(xiàn)為“技術(shù)空白”；②“人強(qiáng)我弱”，即競爭對手和我國都擁有某種技術(shù)裝備等，但是在裝備的性能水平上，我國落后于對手，這體現(xiàn)為“技術(shù)水平差距”。除此之外，若我國與競爭對手在某些技術(shù)領(lǐng)域采用了不同的技術(shù)路線，但實(shí)現(xiàn)了在相同應(yīng)用場景下同樣的性能，則可以理解為“技術(shù)布局差異”。因此，本文將基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)對比結(jié)果分為4種類型，如表1所示。
美國相關(guān)規(guī)章文件中包含了許多技術(shù)裝備、器件、工藝方法及其對應(yīng)的性能參數(shù)，如熱學(xué)性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能等。利用這些性能參數(shù)可以進(jìn)行定量對比，評估國內(nèi)技術(shù)是屬于“跟跑”“并跑”還是“領(lǐng)先”。為了進(jìn)行國內(nèi)外技術(shù)性能參數(shù)的對比，研究者必須收集我國的技術(shù)本底信息，可從兩個方面入手：一是針對需要進(jìn)行水平評價、成果鑒定的中國特定技術(shù)成果，通過檢索的方式獲得該技術(shù)的性能參數(shù)和要素信息；二是從公開的國家標(biāo)準(zhǔn)、制度、分類體系上，獲得我國的技術(shù)布局信息。我國有些公開規(guī)章制度、國家標(biāo)準(zhǔn)中，盡管沒有詳細(xì)的性能參數(shù)水平，但可以清晰地展示我國現(xiàn)有公開的技術(shù)產(chǎn)品框架。例如，我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《科技平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備分類與代碼》（GB/T 32847-2016）[15]中，規(guī)定了18類通用大型科學(xué)儀器設(shè)備、13類專用大型科學(xué)儀器設(shè)備的代碼，內(nèi)容涵蓋600余種科學(xué)裝備、儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
2.2 美國相關(guān)規(guī)章文件語義特征分析和信息抽取方法
從表1中可以看出，為了對中美兩國技術(shù)差距進(jìn)行識別，關(guān)鍵是要從美國相關(guān)規(guī)章文件中獲得“管制技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”兩類信息。為此，需要經(jīng)過對美國相關(guān)規(guī)章文件的語義特征分析、文本切分和編目、信息抽取以及抽取結(jié)果同步匹配等過程，如圖2所示。
圖2 對美國相關(guān)規(guī)章文件清單進(jìn)行語義特征分析、信息抽取和同步匹配的過程
表1 基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)對比4種類型
2.2.1 分析文件文本特征的方法
為了后續(xù)準(zhǔn)確、高效的信息抽取，首先，應(yīng)當(dāng)分析美國相關(guān)規(guī)章文件的整體結(jié)構(gòu)和技術(shù)學(xué)科分類特征。整體結(jié)構(gòu)特征包括標(biāo)題、目錄、摘要、分類、引言、縮略語表等；技術(shù)分類特征包括正文是否都由技術(shù)分類編碼引導(dǎo)，是否都包括核、生物、化學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、通信、信息安全、航空、激光、傳感器、軟件等分類，是否屬于多級樹狀結(jié)構(gòu)分類等。其次，分析管制技術(shù)的要素特征，包括每項(xiàng)技術(shù)的名稱、性能參數(shù)、成本金額、時間、化學(xué)成分（化學(xué)式）、判別標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)學(xué)公式）、禁運(yùn)國家、禁運(yùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體、管制原因、例外情況、技術(shù)體系層級等。在此基礎(chǔ)上，分析文件文本的特征指示詞和文本表達(dá)特征。根據(jù)齊普夫詞頻分布定律，綜合利用詞頻統(tǒng)計(jì)、TF-IDF（term frequency-inverse document frequency）等算法，對同一國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的文件進(jìn)行文本清洗、分詞、去除停用詞等步驟，得到對特定核心元素進(jìn)行揭示的、語義上獨(dú)立、不依賴學(xué)科領(lǐng)域或發(fā)布時間的特征指示詞，并提取其共性特點(diǎn)。文本表達(dá)特征包括：各項(xiàng)技術(shù)是否都有項(xiàng)目符號/編號引導(dǎo)、技術(shù)要素是否位于大小標(biāo)題、段首/段尾，字體是否加粗/傾斜，字號大小、數(shù)值、時間信息的特定格式，特定字體顏色和文本底色等。進(jìn)一步地，專門針對某種重要的技術(shù)要素總結(jié)文本表達(dá)/語義特征，例如，表示“技術(shù)性能參數(shù)指標(biāo)”的文本特征包括“數(shù)值+物理單位（+“×10”+上標(biāo)/下標(biāo)）+性能參數(shù)范圍特征指示詞”等。
最后，基于上述分析，構(gòu)建文件內(nèi)容要素和文本特征框架，如表2所示。
表2 文件內(nèi)容要素和文本特征框架
2.2.2 基于規(guī)則匹配和詞性分析抽取文件信息的方法
首先，針對文件中文本特征和語義規(guī)律性較強(qiáng)的內(nèi)容，包括時間詞、數(shù)值詞、性能參數(shù)范圍指示詞、物理單位、禁運(yùn)國家、禁運(yùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體等，可采用基于規(guī)則/信息匹配的信息抽取方法。利用詞性標(biāo)注工具、Python語言編寫爬蟲程序，根據(jù)前期構(gòu)建的特征指示詞列表、國家名稱列表、文本表達(dá)特征等，構(gòu)建抽取信息的規(guī)則，利用正則表達(dá)式進(jìn)行模式匹配，得到抽取內(nèi)容。
其次，在某些文件中，以技術(shù)編號引出的段落中的名詞短語就是技術(shù)關(guān)鍵詞，因此可采用基于詞性標(biāo)注的技術(shù)關(guān)鍵詞抽取方法。例如，美國某文件[2]中第6A001條技術(shù)編號引出的段落為“Acoustic systems,equipment and components,as follows(see List of Items Controlled)”，其中“Acoustic systems,equipment and components”是技術(shù)關(guān)鍵詞；該條目下斜體“a.”引出的段落文字“Depth sounders oper‐ating vertically below the apparatus,not including a scanning function exceeding±20°…”，則“Depth sounders”為技術(shù)關(guān)鍵詞。
2.2.3 對文件信息抽取結(jié)果進(jìn)行同步匹配的方法
在表1中，為了進(jìn)行有意義的對比分析，“技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”必須一一對應(yīng)，這需要將上一步抽取出的各類信息進(jìn)行有效的同步匹配。為了達(dá)到這一目的，首先將文件文本切分為不同層級，并對每個層級分別賦予唯一數(shù)字識別編碼（identity document，ID）。例如，可且分為“技術(shù)大類（按技術(shù)分類特征）、技術(shù)單項(xiàng)（按照文件中技術(shù)的末級編碼）、段落、句子”這4個層級。
類似地，利用模式匹配、LDA（latent Dirichlet allocation）主題模型等抽取得出的信息也應(yīng)按照“ID-時間”“ID-數(shù)值”“ID-機(jī)構(gòu)實(shí)體”等形式進(jìn)行命名。完成各種內(nèi)容的ID編制后，就可將ID作為信息同步匹配依據(jù)，對前面抽取出的信息進(jìn)行同步匹配。此外，由于同一句話中可能包含多個時間詞、多個數(shù)值詞、多種技術(shù)關(guān)鍵詞等，所以還需要基于位置信息、文本格式、詞頻等制定更加詳細(xì)和復(fù)雜的匹配規(guī)則。例如，制定數(shù)值詞和物理單位詞的“就近匹配”規(guī)則；制定在段首、句首的技術(shù)關(guān)鍵詞權(quán)重最高的“句首優(yōu)先”原則；制定某一“技術(shù)單項(xiàng)”的所有段落中詞頻最高的技術(shù)關(guān)鍵詞，作為該技術(shù)單項(xiàng)名稱的“詞頻優(yōu)先”原則等。具體采用哪一種原，則需要依照匹配效果進(jìn)行確定。
2.3 關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)對舉措分析方法
如果發(fā)現(xiàn)我國存在技術(shù)差距和空白的關(guān)鍵領(lǐng)域，那么可以通過文獻(xiàn)計(jì)量的方法進(jìn)一步探索該技術(shù)領(lǐng)域的國際研究態(tài)勢，并探索縮小技術(shù)差距的線索。這需要利用從文件中抽取的技術(shù)關(guān)鍵詞構(gòu)建檢索式，得到相關(guān)研究論文、專利數(shù)據(jù)集后，可分析以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①論文和專利數(shù)據(jù)總數(shù)以及變化趨勢。主要觀察該技術(shù)的各國研究數(shù)量、增長/減少的趨勢，并進(jìn)行對比，從中大致了解國內(nèi)研究規(guī)模。②論文和專利數(shù)量最多的大學(xué)/研究所/公司。對國內(nèi)的機(jī)構(gòu)，建議考慮加強(qiáng)支持；對俄羅斯、日本和歐洲其他國家等地的機(jī)構(gòu)，建議考慮加強(qiáng)合作聯(lián)系；對美國的機(jī)構(gòu)，建議考慮關(guān)注其技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，進(jìn)行跟蹤學(xué)習(xí)。③各機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)詞分析。對于無法全面布局研發(fā)的技術(shù)，可以考慮利用我國機(jī)構(gòu)的特色技術(shù)，與外國進(jìn)行合作或“交換”。例如，在高溫陶瓷研究方面，中國國防科技大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞是“HAFNIUM（鉿）”，可能與高溫陶瓷的獨(dú)特配方有關(guān)；意大利Univ Naples Federico II的獨(dú)特技術(shù)主題詞是“EROSION（侵蝕）、NOZZLE（噴嘴）”，可能與高溫陶瓷的獨(dú)特技術(shù)有關(guān)；NASA（National Aeronautics and Space Administration）的獨(dú)特技術(shù)主題詞是“溫度”，有可能與NASA特別關(guān)注高溫陶瓷的溫度特性有關(guān)（詳見本文第4.2.5節(jié)）。
3 數(shù)據(jù)來源
本文分析的美國相關(guān)規(guī)章文件是由美國商務(wù)部工業(yè)和安全局發(fā)布，數(shù)據(jù)匯編入美國eCFR法律匯編數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站[16]。該網(wǎng)站由美國國家檔案和記錄管理局（National Archives and Records Administration，NARA）的聯(lián)邦紀(jì)事辦公室（Office of the Federal Register，OFR）以及美國政府出版局（U.S.Gov‐ernment Publishing Office，GPO）聯(lián)合管理。來自美國商務(wù)部工業(yè)和安全局的官方公告和變動，會發(fā)布在美國聯(lián)邦政府網(wǎng)站FederalRegister.gov上[17]，并通過匯編更新的方式進(jìn)入eCFR。分析利用的其他文獻(xiàn)和專利數(shù)據(jù)庫來自中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心采購的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，包括Web of Science（WoS）文獻(xiàn)數(shù)據(jù) 庫、CNKI（China National Knowledge Infrastruc‐ture）中文數(shù)據(jù)庫、Derwent Innovation專利數(shù)據(jù)庫、Incopat專利數(shù)據(jù)庫等。
4 中美技術(shù)差距分析——以空間領(lǐng)域?yàn)槔?/h2>
本節(jié)以空間領(lǐng)域?yàn)槔?，從美國新近發(fā)布的相關(guān)規(guī)章文件中挖掘空間科技領(lǐng)域產(chǎn)品，并將其作為線索，對中美技術(shù)差距進(jìn)行分析討論。
4.1 美國相關(guān)規(guī)章文件中的空間技術(shù)產(chǎn)品挖掘
根據(jù)美國2019年7月1日發(fā)布文件，限制出口的空間技術(shù)產(chǎn)品分布在多個技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)關(guān)鍵詞“衛(wèi)星、火箭、航天器”等挖掘出產(chǎn)品類型及相關(guān)參數(shù)、限制明細(xì)，建立受管控的空間技術(shù)產(chǎn)品目錄。根據(jù)該目錄并結(jié)合我國情況，分析得出我國面臨的4種技術(shù)對比情況：技術(shù)能力無明顯差距、技術(shù)空白、技術(shù)差距、技術(shù)布局差異，如表3所示。
表3 基于美國相關(guān)規(guī)章文件的中美技術(shù)差距和差異分析
4.1.1 火箭推進(jìn)和碳材料技術(shù)（無明顯差距）
美國管制的火箭“射程為300 km以上、載荷500 kg以上”，該限制標(biāo)準(zhǔn)非常寬泛。我國早已實(shí)現(xiàn)了能夠發(fā)射到深空的火箭技術(shù)，例如，發(fā)射嫦娥4號的火箭射程與地月平均距離（384000 km）同量級，而長征三號甲運(yùn)載火箭（CZ-3A）早已能夠發(fā)射超過噸級的衛(wèi)星。
美國管制的碳材料性能參數(shù)為“在15℃下測量的堆積密度為1.72 g/cm3或更大的細(xì)粒石墨，顆粒尺寸為100 μm或更小，可用于火箭噴嘴和再入飛行器機(jī)頭”，而根據(jù)“中國粉體網(wǎng)”2019年8月公布的情況，達(dá)到這一性能水平的石墨粉在我國都有公開銷售信息[18]。
4.1.2 3000℃高溫陶瓷材料（技術(shù)空白）
美國管制的高溫陶瓷材料性能參數(shù)，“熔點(diǎn)等于或高于3000℃，可用于導(dǎo)彈部件（如鼻尖），再入飛行器，飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片，控制面或火箭發(fā)動機(jī)喉部插入件”。經(jīng)過檢索，尚未見到公開發(fā)表的中國高溫陶瓷（熔點(diǎn)大于3000℃）報(bào)道。另外，據(jù)國內(nèi)多家媒體2016年報(bào)道，在可用于高超聲速飛行器的高溫陶瓷材料方面，“至少以2014年的專業(yè)論文中披露的情況看，國內(nèi)目前普遍測試極限只能做到2500（攝氏）度，2700度和以上尚處于空白、組織力量攻關(guān)的階段。換句話說，目前英美最新一代的超高溫陶瓷材料即使是進(jìn)入國內(nèi)，國內(nèi)都沒有足夠的能力手段對材料性能進(jìn)行摸底”[19]。因此，高溫陶瓷可能是從文件中可以分析出的一項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)。
4.1.3 陀螺儀技術(shù)（技術(shù)差距）
美國管制的陀螺儀范圍是，“所有可用于火箭、導(dǎo)彈或無人機(jī)的陀螺儀”，性能參數(shù)為“每小時額定漂移率或穩(wěn)定性小于0.5度（1西格瑪或有效值），在1 g環(huán)境中”[2]。有國內(nèi)媒體稱，“美國80年代研制的MX（和平保衛(wèi)者）導(dǎo)彈上搭載的機(jī)電陀螺儀是世界上精度最高的機(jī)械式陀螺儀，每小時僅偏離1.5×10-5度”[20]。
綜合國內(nèi)媒體報(bào)道，我國于2015年已實(shí)現(xiàn)0.0001度/小時以下的漂移量的激光陀螺儀，“精度媲美國際水平”[21]。在常規(guī)尺寸振動陀螺儀方面，2018年我國科學(xué)家研制成功的振動陀螺儀達(dá)到了1度/小時的漂移，“逼近精度排在前兩位的美國、法國的陀螺儀，名列世界第三”[22]。由此可見，我國的激光陀螺儀技術(shù)水平與美國差距不甚明顯，但是振動陀螺儀可能尚有約0.5度/小時的技術(shù)差距。
4.1.4 液體火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑和航天器遙感波段（技術(shù)布局差異）
美國管制的火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑/氧化劑包括：三氧化二氮、二氧化氮/四氧化二氮、五氧化二氮、混合氮氧化物、三氟化氯，這些化合物與我國所用種類不同。中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院網(wǎng)站發(fā)文指出，“在我國現(xiàn)役中型運(yùn)載火箭中，除長征三號甲系列火箭的三子級外，均采用四氧化二氮、偏二甲肼作為推進(jìn)劑”[23]。在三氟化氯方面，中國科學(xué)院在紀(jì)念兩彈一星的網(wǎng)站上提到，“原子彈所需的純鈾產(chǎn)品，是由最初的鈾礦石經(jīng)過粗選、浮選、精選提煉得到氧化鈾產(chǎn)品……有的工藝中還有三氟化氯……”[24]，這顯示我國已掌握三氟化氯制備技術(shù)。
在對地光電及雷達(dá)遙感技術(shù)方面，美國管制的性能參數(shù)包括“具有光電遙感功能，口徑大于0.35 m，但小于或等于0.50 m”“具有中心頻率等于或大于1.0 GHz但小于10.0 GHz，并且?guī)挼扔诨虼笥?00 MHz但小于300 MHz的雷達(dá)遙感能力（如AE‐SA、SAR或ISAR）”[2]。而2016年我國的《國土資源遙感》期刊上發(fā)表的文獻(xiàn)[25]中提到，“國產(chǎn)衛(wèi)星微波波段的設(shè)置明顯落后于國外水平，覆蓋度只達(dá)到8.76%，而國外衛(wèi)星微波波段覆蓋度達(dá)到了24.52%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國”；“國產(chǎn)民用衛(wèi)星在波段設(shè)置方面有優(yōu)勢，具有獨(dú)有波段，能夠填補(bǔ)國際遙感衛(wèi)星波段設(shè)置方面的空白，例如紫外波段的0.16~0.25 μm，熱紅外波段的6.3~6.535 μm，微波波段的25~30 mm”。
從上述分析看出，中美兩國在火箭推進(jìn)劑種類、空間遙感波段的設(shè)置上存在差異，并不能直接看出技術(shù)優(yōu)劣，因此，這里將其歸為“技術(shù)布局差異”。
4.2 美國管制空間技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析
根據(jù)第4.1節(jié)的分析情況，構(gòu)建專門面向航天用高溫陶瓷技術(shù)、陀螺儀的檢索策略，在WoS平臺、IncoPat平臺上檢索得出研究論文和專利，以分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。檢索策略如下：①航天用高溫陶瓷基礎(chǔ)研究論文：TS=("ceramic"and"High temper‐ature"and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；②專利：tiabc=("ceram‐ic"and"High temperature"and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；③航天用陀螺儀基礎(chǔ)研究論文：TS=(("Gyro"or"gyroscope")and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；④專利：tiabc=(("Gyro"or"gyro‐scope")and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))。
4.2.1 高溫陶瓷基礎(chǔ)研究能力分析
1988—2019 年，高溫陶瓷論文數(shù)量整體呈上升趨勢，世界前10位研究機(jī)構(gòu)如表4所示，其中，意大利Univ Naples Federico II、俄羅斯Natl Res Univ是推薦合作機(jī)構(gòu)。
表4 高溫陶瓷論文世界Top10研究機(jī)構(gòu)
1988—2019 年排名前10位的國家發(fā)文情況如圖3所示，與美國相比，中國近幾年研究數(shù)量增速較快。
圖3 1988—2019年高溫陶瓷論文世界Top10研究機(jī)構(gòu)分布情況
4.2.2 高溫陶瓷知識產(chǎn)權(quán)分析
從圖4可以看出，2000—2019年高溫陶瓷領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量整體呈現(xiàn)上升趨勢。由于專利公開有18個月的滯后期，因此2018—2019年專利數(shù)量略有下降。
圖4 2000—2019年高溫陶瓷專利數(shù)量分布情況
從表5可以看出，專利申請最多的是北京航空航天大學(xué)（中國）、波音公司（美國）、通用電氣公司（美國）、中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、空中客車公司（歐洲）、航天特種材料及工藝技術(shù)研究所（中國）、KIDDE技術(shù)公司（俄羅斯）等。
表5 高溫陶瓷專利世界Top 15申請人
4.2.3 陀螺儀基礎(chǔ)研究能力分析
從各國歷年論文數(shù)量（圖5）看，2010年以前，美國在陀螺儀研究論文數(shù)量方面長期處于領(lǐng)先地位；中國的論文數(shù)量在2011年之后逐漸趕上和超過美國。
圖5 1963—2018年陀螺儀論文世界Top 10國家分布情況
從陀螺儀論文數(shù)量世界Top 10研究機(jī)構(gòu)來看，全球領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)全部來自中國和美國（表6）。
表6 陀螺儀論文世界Top 10研究機(jī)構(gòu)
4.2.4 陀螺儀知識產(chǎn)權(quán)分析
2000—2019 年，航天用陀螺儀的專利數(shù)量明顯呈現(xiàn)上升趨勢，如圖6所示。
圖6 2000—2019年陀螺儀專利分布情況
專利數(shù)量世界Top 15研究機(jī)構(gòu)如表7所示，可見中國的北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京控制工程研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海航天控制技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)在航天用陀螺儀領(lǐng)域具有較好的研究基礎(chǔ)。
表7 陀螺儀專利世界Top 15申請人
4.2.5 航天用高溫陶瓷和陀螺儀研究機(jī)構(gòu)的技術(shù)主題詞分析
表8和表9分別列出了航天用高溫陶瓷和航天用陀螺儀領(lǐng)域世界排名靠前的研究機(jī)構(gòu)，以及其高頻技術(shù)主題詞、獨(dú)有技術(shù)主題詞。從這些主題詞中可以看出，各機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)與特色，下文給出兩種示例。
從表8的分析結(jié)果可以看出，中國國防科技大學(xué)在航天用高溫陶瓷方面，具有獨(dú)有技術(shù)主題詞“HAFNIUM（鉿）”，高頻技術(shù)主題詞包括“OXI‐DATION（氧化）”“ZIRCONIUM（鋯）”“CAR‐BIDE（碳化物）”“COATINGS（涂層）”等；而重慶大學(xué)具有獨(dú)有技術(shù)主題詞“CARBIDE CERAM‐ICS（碳化物陶瓷）”。這可能反映了我國部分高校在研究高溫陶瓷時，采用了比較獨(dú)特的技術(shù)路線或配方、工藝等。
表8 航天用高溫陶瓷排名靠前機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)主題詞
從表9的分析結(jié)果可以看出，中國北京航空航天大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞包括“UNBALANCE COMPENSATION（失 衡 補(bǔ) 償）”“MANEUVER（機(jī)動）”“LOCAL-CONTROLLABILITY（局部可控性）”“UNDER ACTUATED SPACE CRAFT（欠驅(qū)動航天器）”等；而美國斯坦福大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞包括“NOISE（噪音）”“SENSITIVITY（靈敏性）”等。這可能反映出北京航空航天大學(xué)的研究更關(guān)注利用陀螺儀對航天器的（機(jī)動）控制，而斯坦福大學(xué)則更關(guān)注陀螺儀本身的靈敏性能。
表9 航天用陀螺儀排名靠前機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)主題詞
5 討論與總結(jié)
從空間領(lǐng)域的對比分析情況可以看出，美國相關(guān)規(guī)章文件中包含的技術(shù)產(chǎn)品范圍很大，有的技術(shù)性能參數(shù)限制非常寬泛，我國已經(jīng)掌握相關(guān)技術(shù)，因此，不存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)；有的技術(shù)產(chǎn)品水平較我國略微領(lǐng)先，我國尚處在追趕階段；有的技術(shù)產(chǎn)品我國尚待突破，屬于值得我國特別關(guān)注的“技術(shù)空白”領(lǐng)域。從分析方法上看，以美國相關(guān)規(guī)章文件作為挖掘?qū)ο?，分析國?nèi)外技術(shù)水平差距、對國內(nèi)受到關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警的分析路線是可行的，能夠識別出一些關(guān)鍵技術(shù)/產(chǎn)品；但調(diào)查我國的技術(shù)水平現(xiàn)狀時，需要仔細(xì)的檢索分析工作，未來應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究如何借助自動化/智能化工具完成相關(guān)目標(biāo)。本文僅分析了空間領(lǐng)域的技術(shù)出口管制情況，未來還可以繼續(xù)分析其他領(lǐng)域情況，如能源、海洋、納米、量子、半導(dǎo)體器件等。
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郭世杰，陳芳，韓濤，王學(xué)昭，王燕鵬，呂璐成，董璐
（1.中國科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院圖書情報(bào)與檔案管理系，北京 100049；2.中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心，北京 100190）
1 引言
“努力實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中。”這是習(xí)近平總書記在2018年5月召開的兩院院士大會上向我國科技工作者提出的要求[1]。在中美貿(mào)易戰(zhàn)的背景下，我國由于技術(shù)發(fā)展不平衡而面臨的一系列外部技術(shù)威脅日漸凸顯，已對我國經(jīng)濟(jì)、軍事、政治等各領(lǐng)域產(chǎn)生了前所未有的影響和挑戰(zhàn)。一方面，美國等發(fā)達(dá)國家以立法形式限制關(guān)鍵核心技術(shù)向我國出口，并出臺了一系列規(guī)章文件[2-5]，其中包含了大量限制對中國出口的技術(shù)、設(shè)備和產(chǎn)品；另一方面，中國某些高端技術(shù)產(chǎn)品市場嚴(yán)重依賴外國產(chǎn)品，甚至被外國壟斷，例如，截至2018年，中國約1800臺磁共振波譜儀中僅有50臺屬于國產(chǎn)產(chǎn)品，另有1400多臺全部來自一家國外供應(yīng)商[6]。因此，如何快速、準(zhǔn)確地把握我國目前亟待突破的關(guān)鍵核心技術(shù)種類布局、與國外技術(shù)的差距、研判可能對我國經(jīng)濟(jì)社會產(chǎn)生影響的技術(shù)威脅，是當(dāng)前從決策者到產(chǎn)業(yè)界和科研領(lǐng)域共同關(guān)心的問題。
外國對我國禁止出口的技術(shù)往往就是我國亟待突破、需要重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵核心技術(shù)，與我國所面臨的技術(shù)威脅擁有明顯的相關(guān)性，因此，各國相關(guān)政策、法規(guī)中包含大量值得分析和挖掘的信息，而且這類文獻(xiàn)具有非結(jié)構(gòu)化、文本數(shù)據(jù)量大、更新頻率高以及人工閱讀難度大的特點(diǎn)。針對上述政策、法規(guī)對我國的影響，王斌[7]從博弈論分析的角度，研究了軍品技術(shù)管制出口的國際環(huán)境和我國的出口戰(zhàn)略；鄒霞[8]研究了美國出口法律體系的域外效力和對國際貿(mào)易的影響；葛曉峰[9]對美國兩用物項(xiàng)出口管制法律制度的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容進(jìn)行了定性介紹。但是，這些研究和很多其他已有研究均只采用了經(jīng)濟(jì)學(xué)或政治學(xué)的研究手段，沒有深入到被管制的技術(shù)細(xì)節(jié)上，無法判斷對我國而言相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品的不可替代性如何、技術(shù)優(yōu)勢多大，我國在相關(guān)研究領(lǐng)域的基礎(chǔ)怎樣、是否存在繞過出口封鎖的途徑（自研或?qū)ふ移渌M(jìn)口途徑），等等。此外，各國技術(shù)出口管制清單均屬于十分冗長的文檔，此類文件還經(jīng)常更新調(diào)整[10]，因此，如果想從中準(zhǔn)確、高效地識別受管制的技術(shù)產(chǎn)品的性能參數(shù)水平，并將其關(guān)聯(lián)到我國面臨的國內(nèi)外技術(shù)差距、技術(shù)布局差異上，就必須綜合自然語言處理、文獻(xiàn)計(jì)量和學(xué)科領(lǐng)域知識，設(shè)計(jì)出更加聚焦和有效的情報(bào)分析方法。
國內(nèi)已有許多學(xué)者應(yīng)用多種情報(bào)分析方法，針對美國相關(guān)政策和法規(guī)文本進(jìn)行了定量研究。陸天馳等[11]從競爭情報(bào)的視角出發(fā)，通過對關(guān)鍵詞詞頻統(tǒng)計(jì)、高頻關(guān)鍵詞共詞網(wǎng)絡(luò)分析等方法，對相關(guān)文件中涉及人工智能領(lǐng)域的內(nèi)容進(jìn)行了分析，凝練出“設(shè)備、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)”等高頻關(guān)鍵詞，以及“集成電路、材料化學(xué)、組織加工方式”等關(guān)鍵詞詞群，揭示了美國對該技術(shù)領(lǐng)域的管制重點(diǎn)。2019年，魏簡康凱等[12]采用時間演變分析的視角，針對美國出口管制制度的歷史變化開展了競爭情報(bào)分析，識別出2018年美國出口管制法規(guī)中增設(shè)的“新興和基礎(chǔ)技術(shù)管制”“建立跨部門審查機(jī)制”等新內(nèi)容。楊宇田等[13]對受到美國出口管制限制的實(shí)體（包括企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、個人等）進(jìn)行了國別統(tǒng)計(jì)，并分析了中國受限實(shí)體的機(jī)構(gòu)類型、受限時間、行業(yè)分類等，揭示了美國對中國實(shí)體限制力度不斷加強(qiáng)的趨勢。祝捷頻等[14]首先根據(jù)美國出口管制法規(guī)中關(guān)于“數(shù)控系統(tǒng)”的文本內(nèi)容，歸納出該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和專利檢索詞，然后對比分析了中美兩國在該技術(shù)領(lǐng)域的專利數(shù)量、專利強(qiáng)度、專利引用情況等，對中國在該領(lǐng)域的技術(shù)競爭力進(jìn)行了討論。上述研究均從不同的分析維度（國別、時間等），在不同的文本層次（關(guān)鍵詞、章節(jié)、技術(shù)領(lǐng)域等）上針對相關(guān)政策和法規(guī)進(jìn)行了有意義的研究，但是并未針對此類文件中涉及的技術(shù)性能參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行定量分析。
2 分析方法
本文采用文獻(xiàn)檢索與歸納方法、基于自然語言處理的信息抽取方法等針對美國相關(guān)規(guī)章文件進(jìn)行挖掘分析。整體分析流程：首先，從文件中抽取目標(biāo)技術(shù)領(lǐng)域的“技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”；其次，根據(jù)“技術(shù)名稱”構(gòu)建檢索策略，查詢中國相關(guān)技術(shù)水平進(jìn)展文獻(xiàn)，并結(jié)合中國現(xiàn)有技術(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)，針對中美兩國技術(shù)性能水平和布局情況進(jìn)行對比，如圖1所示。
圖1 基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)差距分析流程
2.1 中美技術(shù)對比判斷分類方法
技術(shù)差距體現(xiàn)在兩方面：①“人有我無”，即在某技術(shù)領(lǐng)域，競爭對手具備某一類技術(shù)裝備、器件、方法、工藝，而我國不具備，這體現(xiàn)為“技術(shù)空白”；②“人強(qiáng)我弱”，即競爭對手和我國都擁有某種技術(shù)裝備等，但是在裝備的性能水平上，我國落后于對手，這體現(xiàn)為“技術(shù)水平差距”。除此之外，若我國與競爭對手在某些技術(shù)領(lǐng)域采用了不同的技術(shù)路線，但實(shí)現(xiàn)了在相同應(yīng)用場景下同樣的性能，則可以理解為“技術(shù)布局差異”。因此，本文將基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)對比結(jié)果分為4種類型，如表1所示。
美國相關(guān)規(guī)章文件中包含了許多技術(shù)裝備、器件、工藝方法及其對應(yīng)的性能參數(shù)，如熱學(xué)性能、力學(xué)性能、光學(xué)性能、聲學(xué)性能、電學(xué)性能等。利用這些性能參數(shù)可以進(jìn)行定量對比，評估國內(nèi)技術(shù)是屬于“跟跑”“并跑”還是“領(lǐng)先”。為了進(jìn)行國內(nèi)外技術(shù)性能參數(shù)的對比，研究者必須收集我國的技術(shù)本底信息，可從兩個方面入手：一是針對需要進(jìn)行水平評價、成果鑒定的中國特定技術(shù)成果，通過檢索的方式獲得該技術(shù)的性能參數(shù)和要素信息；二是從公開的國家標(biāo)準(zhǔn)、制度、分類體系上，獲得我國的技術(shù)布局信息。我國有些公開規(guī)章制度、國家標(biāo)準(zhǔn)中，盡管沒有詳細(xì)的性能參數(shù)水平，但可以清晰地展示我國現(xiàn)有公開的技術(shù)產(chǎn)品框架。例如，我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《科技平臺大型科學(xué)儀器設(shè)備分類與代碼》（GB/T 32847-2016）[15]中，規(guī)定了18類通用大型科學(xué)儀器設(shè)備、13類專用大型科學(xué)儀器設(shè)備的代碼，內(nèi)容涵蓋600余種科學(xué)裝備、儀器和實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
2.2 美國相關(guān)規(guī)章文件語義特征分析和信息抽取方法
從表1中可以看出，為了對中美兩國技術(shù)差距進(jìn)行識別，關(guān)鍵是要從美國相關(guān)規(guī)章文件中獲得“管制技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”兩類信息。為此，需要經(jīng)過對美國相關(guān)規(guī)章文件的語義特征分析、文本切分和編目、信息抽取以及抽取結(jié)果同步匹配等過程，如圖2所示。
圖2 對美國相關(guān)規(guī)章文件清單進(jìn)行語義特征分析、信息抽取和同步匹配的過程
表1 基于美國相關(guān)規(guī)章文件挖掘的中美技術(shù)對比4種類型
2.2.1 分析文件文本特征的方法
為了后續(xù)準(zhǔn)確、高效的信息抽取，首先，應(yīng)當(dāng)分析美國相關(guān)規(guī)章文件的整體結(jié)構(gòu)和技術(shù)學(xué)科分類特征。整體結(jié)構(gòu)特征包括標(biāo)題、目錄、摘要、分類、引言、縮略語表等；技術(shù)分類特征包括正文是否都由技術(shù)分類編碼引導(dǎo)，是否都包括核、生物、化學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)、通信、信息安全、航空、激光、傳感器、軟件等分類，是否屬于多級樹狀結(jié)構(gòu)分類等。其次，分析管制技術(shù)的要素特征，包括每項(xiàng)技術(shù)的名稱、性能參數(shù)、成本金額、時間、化學(xué)成分（化學(xué)式）、判別標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)學(xué)公式）、禁運(yùn)國家、禁運(yùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體、管制原因、例外情況、技術(shù)體系層級等。在此基礎(chǔ)上，分析文件文本的特征指示詞和文本表達(dá)特征。根據(jù)齊普夫詞頻分布定律，綜合利用詞頻統(tǒng)計(jì)、TF-IDF（term frequency-inverse document frequency）等算法，對同一國家和機(jī)構(gòu)發(fā)布的文件進(jìn)行文本清洗、分詞、去除停用詞等步驟，得到對特定核心元素進(jìn)行揭示的、語義上獨(dú)立、不依賴學(xué)科領(lǐng)域或發(fā)布時間的特征指示詞，并提取其共性特點(diǎn)。文本表達(dá)特征包括：各項(xiàng)技術(shù)是否都有項(xiàng)目符號/編號引導(dǎo)、技術(shù)要素是否位于大小標(biāo)題、段首/段尾，字體是否加粗/傾斜，字號大小、數(shù)值、時間信息的特定格式，特定字體顏色和文本底色等。進(jìn)一步地，專門針對某種重要的技術(shù)要素總結(jié)文本表達(dá)/語義特征，例如，表示“技術(shù)性能參數(shù)指標(biāo)”的文本特征包括“數(shù)值+物理單位（+“×10”+上標(biāo)/下標(biāo)）+性能參數(shù)范圍特征指示詞”等。
最后，基于上述分析，構(gòu)建文件內(nèi)容要素和文本特征框架，如表2所示。
表2 文件內(nèi)容要素和文本特征框架
2.2.2 基于規(guī)則匹配和詞性分析抽取文件信息的方法
首先，針對文件中文本特征和語義規(guī)律性較強(qiáng)的內(nèi)容，包括時間詞、數(shù)值詞、性能參數(shù)范圍指示詞、物理單位、禁運(yùn)國家、禁運(yùn)機(jī)構(gòu)實(shí)體等，可采用基于規(guī)則/信息匹配的信息抽取方法。利用詞性標(biāo)注工具、Python語言編寫爬蟲程序，根據(jù)前期構(gòu)建的特征指示詞列表、國家名稱列表、文本表達(dá)特征等，構(gòu)建抽取信息的規(guī)則，利用正則表達(dá)式進(jìn)行模式匹配，得到抽取內(nèi)容。
其次，在某些文件中，以技術(shù)編號引出的段落中的名詞短語就是技術(shù)關(guān)鍵詞，因此可采用基于詞性標(biāo)注的技術(shù)關(guān)鍵詞抽取方法。例如，美國某文件[2]中第6A001條技術(shù)編號引出的段落為“Acoustic systems,equipment and components,as follows(see List of Items Controlled)”，其中“Acoustic systems,equipment and components”是技術(shù)關(guān)鍵詞；該條目下斜體“a.”引出的段落文字“Depth sounders oper‐ating vertically below the apparatus,not including a scanning function exceeding±20°…”，則“Depth sounders”為技術(shù)關(guān)鍵詞。
2.2.3 對文件信息抽取結(jié)果進(jìn)行同步匹配的方法
在表1中，為了進(jìn)行有意義的對比分析，“技術(shù)名稱”和“技術(shù)性能參數(shù)”必須一一對應(yīng)，這需要將上一步抽取出的各類信息進(jìn)行有效的同步匹配。為了達(dá)到這一目的，首先將文件文本切分為不同層級，并對每個層級分別賦予唯一數(shù)字識別編碼（identity document，ID）。例如，可且分為“技術(shù)大類（按技術(shù)分類特征）、技術(shù)單項(xiàng)（按照文件中技術(shù)的末級編碼）、段落、句子”這4個層級。
類似地，利用模式匹配、LDA（latent Dirichlet allocation）主題模型等抽取得出的信息也應(yīng)按照“ID-時間”“ID-數(shù)值”“ID-機(jī)構(gòu)實(shí)體”等形式進(jìn)行命名。完成各種內(nèi)容的ID編制后，就可將ID作為信息同步匹配依據(jù)，對前面抽取出的信息進(jìn)行同步匹配。此外，由于同一句話中可能包含多個時間詞、多個數(shù)值詞、多種技術(shù)關(guān)鍵詞等，所以還需要基于位置信息、文本格式、詞頻等制定更加詳細(xì)和復(fù)雜的匹配規(guī)則。例如，制定數(shù)值詞和物理單位詞的“就近匹配”規(guī)則；制定在段首、句首的技術(shù)關(guān)鍵詞權(quán)重最高的“句首優(yōu)先”原則；制定某一“技術(shù)單項(xiàng)”的所有段落中詞頻最高的技術(shù)關(guān)鍵詞，作為該技術(shù)單項(xiàng)名稱的“詞頻優(yōu)先”原則等。具體采用哪一種原，則需要依照匹配效果進(jìn)行確定。
2.3 關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀和應(yīng)對舉措分析方法
如果發(fā)現(xiàn)我國存在技術(shù)差距和空白的關(guān)鍵領(lǐng)域，那么可以通過文獻(xiàn)計(jì)量的方法進(jìn)一步探索該技術(shù)領(lǐng)域的國際研究態(tài)勢，并探索縮小技術(shù)差距的線索。這需要利用從文件中抽取的技術(shù)關(guān)鍵詞構(gòu)建檢索式，得到相關(guān)研究論文、專利數(shù)據(jù)集后，可分析以下幾點(diǎn)內(nèi)容：①論文和專利數(shù)據(jù)總數(shù)以及變化趨勢。主要觀察該技術(shù)的各國研究數(shù)量、增長/減少的趨勢，并進(jìn)行對比，從中大致了解國內(nèi)研究規(guī)模。②論文和專利數(shù)量最多的大學(xué)/研究所/公司。對國內(nèi)的機(jī)構(gòu)，建議考慮加強(qiáng)支持；對俄羅斯、日本和歐洲其他國家等地的機(jī)構(gòu)，建議考慮加強(qiáng)合作聯(lián)系；對美國的機(jī)構(gòu)，建議考慮關(guān)注其技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，進(jìn)行跟蹤學(xué)習(xí)。③各機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)詞分析。對于無法全面布局研發(fā)的技術(shù)，可以考慮利用我國機(jī)構(gòu)的特色技術(shù)，與外國進(jìn)行合作或“交換”。例如，在高溫陶瓷研究方面，中國國防科技大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞是“HAFNIUM（鉿）”，可能與高溫陶瓷的獨(dú)特配方有關(guān)；意大利Univ Naples Federico II的獨(dú)特技術(shù)主題詞是“EROSION（侵蝕）、NOZZLE（噴嘴）”，可能與高溫陶瓷的獨(dú)特技術(shù)有關(guān)；NASA（National Aeronautics and Space Administration）的獨(dú)特技術(shù)主題詞是“溫度”，有可能與NASA特別關(guān)注高溫陶瓷的溫度特性有關(guān)（詳見本文第4.2.5節(jié)）。
3 數(shù)據(jù)來源
本文分析的美國相關(guān)規(guī)章文件是由美國商務(wù)部工業(yè)和安全局發(fā)布，數(shù)據(jù)匯編入美國eCFR法律匯編數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站[16]。該網(wǎng)站由美國國家檔案和記錄管理局（National Archives and Records Administration，NARA）的聯(lián)邦紀(jì)事辦公室（Office of the Federal Register，OFR）以及美國政府出版局（U.S.Gov‐ernment Publishing Office，GPO）聯(lián)合管理。來自美國商務(wù)部工業(yè)和安全局的官方公告和變動，會發(fā)布在美國聯(lián)邦政府網(wǎng)站FederalRegister.gov上[17]，并通過匯編更新的方式進(jìn)入eCFR。分析利用的其他文獻(xiàn)和專利數(shù)據(jù)庫來自中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心采購的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，包括Web of Science（WoS）文獻(xiàn)數(shù)據(jù) 庫、CNKI（China National Knowledge Infrastruc‐ture）中文數(shù)據(jù)庫、Derwent Innovation專利數(shù)據(jù)庫、Incopat專利數(shù)據(jù)庫等。
4 中美技術(shù)差距分析——以空間領(lǐng)域?yàn)槔?/h2>
本節(jié)以空間領(lǐng)域?yàn)槔?，從美國新近發(fā)布的相關(guān)規(guī)章文件中挖掘空間科技領(lǐng)域產(chǎn)品，并將其作為線索，對中美技術(shù)差距進(jìn)行分析討論。
4.1 美國相關(guān)規(guī)章文件中的空間技術(shù)產(chǎn)品挖掘
根據(jù)美國2019年7月1日發(fā)布文件，限制出口的空間技術(shù)產(chǎn)品分布在多個技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)關(guān)鍵詞“衛(wèi)星、火箭、航天器”等挖掘出產(chǎn)品類型及相關(guān)參數(shù)、限制明細(xì)，建立受管控的空間技術(shù)產(chǎn)品目錄。根據(jù)該目錄并結(jié)合我國情況，分析得出我國面臨的4種技術(shù)對比情況：技術(shù)能力無明顯差距、技術(shù)空白、技術(shù)差距、技術(shù)布局差異，如表3所示。
表3 基于美國相關(guān)規(guī)章文件的中美技術(shù)差距和差異分析
4.1.1 火箭推進(jìn)和碳材料技術(shù)（無明顯差距）
美國管制的火箭“射程為300 km以上、載荷500 kg以上”，該限制標(biāo)準(zhǔn)非常寬泛。我國早已實(shí)現(xiàn)了能夠發(fā)射到深空的火箭技術(shù)，例如，發(fā)射嫦娥4號的火箭射程與地月平均距離（384000 km）同量級，而長征三號甲運(yùn)載火箭（CZ-3A）早已能夠發(fā)射超過噸級的衛(wèi)星。
美國管制的碳材料性能參數(shù)為“在15℃下測量的堆積密度為1.72 g/cm3或更大的細(xì)粒石墨，顆粒尺寸為100 μm或更小，可用于火箭噴嘴和再入飛行器機(jī)頭”，而根據(jù)“中國粉體網(wǎng)”2019年8月公布的情況，達(dá)到這一性能水平的石墨粉在我國都有公開銷售信息[18]。
4.1.2 3000℃高溫陶瓷材料（技術(shù)空白）
美國管制的高溫陶瓷材料性能參數(shù)，“熔點(diǎn)等于或高于3000℃，可用于導(dǎo)彈部件（如鼻尖），再入飛行器，飛機(jī)發(fā)動機(jī)葉片，控制面或火箭發(fā)動機(jī)喉部插入件”。經(jīng)過檢索，尚未見到公開發(fā)表的中國高溫陶瓷（熔點(diǎn)大于3000℃）報(bào)道。另外，據(jù)國內(nèi)多家媒體2016年報(bào)道，在可用于高超聲速飛行器的高溫陶瓷材料方面，“至少以2014年的專業(yè)論文中披露的情況看，國內(nèi)目前普遍測試極限只能做到2500（攝氏）度，2700度和以上尚處于空白、組織力量攻關(guān)的階段。換句話說，目前英美最新一代的超高溫陶瓷材料即使是進(jìn)入國內(nèi)，國內(nèi)都沒有足夠的能力手段對材料性能進(jìn)行摸底”[19]。因此，高溫陶瓷可能是從文件中可以分析出的一項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)。
4.1.3 陀螺儀技術(shù)（技術(shù)差距）
美國管制的陀螺儀范圍是，“所有可用于火箭、導(dǎo)彈或無人機(jī)的陀螺儀”，性能參數(shù)為“每小時額定漂移率或穩(wěn)定性小于0.5度（1西格瑪或有效值），在1 g環(huán)境中”[2]。有國內(nèi)媒體稱，“美國80年代研制的MX（和平保衛(wèi)者）導(dǎo)彈上搭載的機(jī)電陀螺儀是世界上精度最高的機(jī)械式陀螺儀，每小時僅偏離1.5×10-5度”[20]。
綜合國內(nèi)媒體報(bào)道，我國于2015年已實(shí)現(xiàn)0.0001度/小時以下的漂移量的激光陀螺儀，“精度媲美國際水平”[21]。在常規(guī)尺寸振動陀螺儀方面，2018年我國科學(xué)家研制成功的振動陀螺儀達(dá)到了1度/小時的漂移，“逼近精度排在前兩位的美國、法國的陀螺儀，名列世界第三”[22]。由此可見，我國的激光陀螺儀技術(shù)水平與美國差距不甚明顯，但是振動陀螺儀可能尚有約0.5度/小時的技術(shù)差距。
4.1.4 液體火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑和航天器遙感波段（技術(shù)布局差異）
美國管制的火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)劑/氧化劑包括：三氧化二氮、二氧化氮/四氧化二氮、五氧化二氮、混合氮氧化物、三氟化氯，這些化合物與我國所用種類不同。中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院網(wǎng)站發(fā)文指出，“在我國現(xiàn)役中型運(yùn)載火箭中，除長征三號甲系列火箭的三子級外，均采用四氧化二氮、偏二甲肼作為推進(jìn)劑”[23]。在三氟化氯方面，中國科學(xué)院在紀(jì)念兩彈一星的網(wǎng)站上提到，“原子彈所需的純鈾產(chǎn)品，是由最初的鈾礦石經(jīng)過粗選、浮選、精選提煉得到氧化鈾產(chǎn)品……有的工藝中還有三氟化氯……”[24]，這顯示我國已掌握三氟化氯制備技術(shù)。
在對地光電及雷達(dá)遙感技術(shù)方面，美國管制的性能參數(shù)包括“具有光電遙感功能，口徑大于0.35 m，但小于或等于0.50 m”“具有中心頻率等于或大于1.0 GHz但小于10.0 GHz，并且?guī)挼扔诨虼笥?00 MHz但小于300 MHz的雷達(dá)遙感能力（如AE‐SA、SAR或ISAR）”[2]。而2016年我國的《國土資源遙感》期刊上發(fā)表的文獻(xiàn)[25]中提到，“國產(chǎn)衛(wèi)星微波波段的設(shè)置明顯落后于國外水平，覆蓋度只達(dá)到8.76%，而國外衛(wèi)星微波波段覆蓋度達(dá)到了24.52%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國”；“國產(chǎn)民用衛(wèi)星在波段設(shè)置方面有優(yōu)勢，具有獨(dú)有波段，能夠填補(bǔ)國際遙感衛(wèi)星波段設(shè)置方面的空白，例如紫外波段的0.16~0.25 μm，熱紅外波段的6.3~6.535 μm，微波波段的25~30 mm”。
從上述分析看出，中美兩國在火箭推進(jìn)劑種類、空間遙感波段的設(shè)置上存在差異，并不能直接看出技術(shù)優(yōu)劣，因此，這里將其歸為“技術(shù)布局差異”。
4.2 美國管制空間技術(shù)的研究現(xiàn)狀分析
根據(jù)第4.1節(jié)的分析情況，構(gòu)建專門面向航天用高溫陶瓷技術(shù)、陀螺儀的檢索策略，在WoS平臺、IncoPat平臺上檢索得出研究論文和專利，以分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。檢索策略如下：①航天用高溫陶瓷基礎(chǔ)研究論文：TS=("ceramic"and"High temper‐ature"and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；②專利：tiabc=("ceram‐ic"and"High temperature"and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；③航天用陀螺儀基礎(chǔ)研究論文：TS=(("Gyro"or"gyroscope")and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))；④專利：tiabc=(("Gyro"or"gyro‐scope")and("satellite"or"rocket"or"Spacecraft"or"Aircraft"or"Hypersonic"))。
4.2.1 高溫陶瓷基礎(chǔ)研究能力分析
1988—2019 年，高溫陶瓷論文數(shù)量整體呈上升趨勢，世界前10位研究機(jī)構(gòu)如表4所示，其中，意大利Univ Naples Federico II、俄羅斯Natl Res Univ是推薦合作機(jī)構(gòu)。
表4 高溫陶瓷論文世界Top10研究機(jī)構(gòu)
1988—2019 年排名前10位的國家發(fā)文情況如圖3所示，與美國相比，中國近幾年研究數(shù)量增速較快。
圖3 1988—2019年高溫陶瓷論文世界Top10研究機(jī)構(gòu)分布情況
4.2.2 高溫陶瓷知識產(chǎn)權(quán)分析
從圖4可以看出，2000—2019年高溫陶瓷領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量整體呈現(xiàn)上升趨勢。由于專利公開有18個月的滯后期，因此2018—2019年專利數(shù)量略有下降。
圖4 2000—2019年高溫陶瓷專利數(shù)量分布情況
從表5可以看出，專利申請最多的是北京航空航天大學(xué)（中國）、波音公司（美國）、通用電氣公司（美國）、中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院、空中客車公司（歐洲）、航天特種材料及工藝技術(shù)研究所（中國）、KIDDE技術(shù)公司（俄羅斯）等。
表5 高溫陶瓷專利世界Top 15申請人
4.2.3 陀螺儀基礎(chǔ)研究能力分析
從各國歷年論文數(shù)量（圖5）看，2010年以前，美國在陀螺儀研究論文數(shù)量方面長期處于領(lǐng)先地位；中國的論文數(shù)量在2011年之后逐漸趕上和超過美國。
圖5 1963—2018年陀螺儀論文世界Top 10國家分布情況
從陀螺儀論文數(shù)量世界Top 10研究機(jī)構(gòu)來看，全球領(lǐng)先的研究機(jī)構(gòu)全部來自中國和美國（表6）。
表6 陀螺儀論文世界Top 10研究機(jī)構(gòu)
4.2.4 陀螺儀知識產(chǎn)權(quán)分析
2000—2019 年，航天用陀螺儀的專利數(shù)量明顯呈現(xiàn)上升趨勢，如圖6所示。
圖6 2000—2019年陀螺儀專利分布情況
專利數(shù)量世界Top 15研究機(jī)構(gòu)如表7所示，可見中國的北京航空航天大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京控制工程研究所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海航天控制技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)在航天用陀螺儀領(lǐng)域具有較好的研究基礎(chǔ)。
表7 陀螺儀專利世界Top 15申請人
4.2.5 航天用高溫陶瓷和陀螺儀研究機(jī)構(gòu)的技術(shù)主題詞分析
表8和表9分別列出了航天用高溫陶瓷和航天用陀螺儀領(lǐng)域世界排名靠前的研究機(jī)構(gòu)，以及其高頻技術(shù)主題詞、獨(dú)有技術(shù)主題詞。從這些主題詞中可以看出，各機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)與特色，下文給出兩種示例。
從表8的分析結(jié)果可以看出，中國國防科技大學(xué)在航天用高溫陶瓷方面，具有獨(dú)有技術(shù)主題詞“HAFNIUM（鉿）”，高頻技術(shù)主題詞包括“OXI‐DATION（氧化）”“ZIRCONIUM（鋯）”“CAR‐BIDE（碳化物）”“COATINGS（涂層）”等；而重慶大學(xué)具有獨(dú)有技術(shù)主題詞“CARBIDE CERAM‐ICS（碳化物陶瓷）”。這可能反映了我國部分高校在研究高溫陶瓷時，采用了比較獨(dú)特的技術(shù)路線或配方、工藝等。
表8 航天用高溫陶瓷排名靠前機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)主題詞
從表9的分析結(jié)果可以看出，中國北京航空航天大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞包括“UNBALANCE COMPENSATION（失 衡 補(bǔ) 償）”“MANEUVER（機(jī)動）”“LOCAL-CONTROLLABILITY（局部可控性）”“UNDER ACTUATED SPACE CRAFT（欠驅(qū)動航天器）”等；而美國斯坦福大學(xué)的獨(dú)有技術(shù)主題詞包括“NOISE（噪音）”“SENSITIVITY（靈敏性）”等。這可能反映出北京航空航天大學(xué)的研究更關(guān)注利用陀螺儀對航天器的（機(jī)動）控制，而斯坦福大學(xué)則更關(guān)注陀螺儀本身的靈敏性能。
表9 航天用陀螺儀排名靠前機(jī)構(gòu)的獨(dú)有技術(shù)主題詞
5 討論與總結(jié)
從空間領(lǐng)域的對比分析情況可以看出，美國相關(guān)規(guī)章文件中包含的技術(shù)產(chǎn)品范圍很大，有的技術(shù)性能參數(shù)限制非常寬泛，我國已經(jīng)掌握相關(guān)技術(shù)，因此，不存在被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)；有的技術(shù)產(chǎn)品水平較我國略微領(lǐng)先，我國尚處在追趕階段；有的技術(shù)產(chǎn)品我國尚待突破，屬于值得我國特別關(guān)注的“技術(shù)空白”領(lǐng)域。從分析方法上看，以美國相關(guān)規(guī)章文件作為挖掘?qū)ο?，分析國?nèi)外技術(shù)水平差距、對國內(nèi)受到關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行預(yù)警的分析路線是可行的，能夠識別出一些關(guān)鍵技術(shù)/產(chǎn)品；但調(diào)查我國的技術(shù)水平現(xiàn)狀時，需要仔細(xì)的檢索分析工作，未來應(yīng)當(dāng)繼續(xù)研究如何借助自動化/智能化工具完成相關(guān)目標(biāo)。本文僅分析了空間領(lǐng)域的技術(shù)出口管制情況，未來還可以繼續(xù)分析其他領(lǐng)域情況，如能源、海洋、納米、量子、半導(dǎo)體器件等。
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