全國(guó)港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征及演化

金嘉晨，殷明

(上海海事大學(xué)，上海國(guó)際航運(yùn)研究中心，上海 200080)

0 引言

科技正以越來越顯著的方式影響交通運(yùn)輸?shù)男始胺?wù)水平[1]。在科技進(jìn)步的影響下，港航業(yè)日益轉(zhuǎn)向數(shù)字化、智能化及綠色化，科技創(chuàng)新成為港航業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)中國(guó)航海學(xué)會(huì)2022 年發(fā)布的《中國(guó)智能航運(yùn)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展預(yù)測(cè)》，我國(guó)在多項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)上已接近國(guó)際先進(jìn)水平，但技術(shù)發(fā)展還受到政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)以及研發(fā)投入和基礎(chǔ)設(shè)施條件等因素的制約。根據(jù)資源觀理論[2]，組織可以通過合作創(chuàng)新從外部獲取互補(bǔ)性資源，從而降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。FREEMAN[3]據(jù)此首次提出創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)概念，認(rèn)為在合作創(chuàng)新的模式下，創(chuàng)新主體之間會(huì)形成相互依存的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。創(chuàng)新主體嵌入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的程度，將影響其創(chuàng)新能力和創(chuàng)新績(jī)效。因此，探究港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的特征及其演化規(guī)律，對(duì)港航主體更好獲取和利用資源，提高科技創(chuàng)新能力具有現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于港航創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在結(jié)構(gòu)特征、驅(qū)動(dòng)因素及協(xié)同效應(yīng)等方向。宓澤鋒等[4]分析海島地區(qū)海洋創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新主體的網(wǎng)絡(luò)地位，得出定海區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展實(shí)現(xiàn)了從高校和研究所推動(dòng)到以高校和大型企業(yè)為主要?jiǎng)?chuàng)新推動(dòng)力的轉(zhuǎn)變。張露予[5]研究海洋能產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新系統(tǒng)中主體要素間合作的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)系不強(qiáng)，由國(guó)家主導(dǎo)投資的科研機(jī)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)重要位置，高校次之，企業(yè)很少參與。HERMANN等[6]研究中介機(jī)構(gòu)在綠色海事技術(shù)項(xiàng)目中的參與者角色，證實(shí)中介機(jī)構(gòu)可以為早期網(wǎng)絡(luò)提供預(yù)見、協(xié)調(diào)、增加網(wǎng)絡(luò)連通性和掃描信息等功能，也可以在塑造新興創(chuàng)新途徑方面發(fā)揮積極作用。GARCIA等[7]對(duì)丹麥海運(yùn)業(yè)生態(tài)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的研究表明，企業(yè)的資源和知識(shí)投入對(duì)生態(tài)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值獲取至關(guān)重要。MONTEIRO等[8]研究西班牙、德國(guó)、荷蘭和挪威的海洋集群分化框架，提出集群的地理鄰近促進(jìn)了海洋知識(shí)網(wǎng)絡(luò)和創(chuàng)新。吳潔等[9]通過測(cè)度我國(guó)海洋創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)同度，提出創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與創(chuàng)新主體、創(chuàng)新資源、創(chuàng)新平臺(tái)及創(chuàng)新環(huán)境之間的協(xié)同水平有待提高，且存在區(qū)域異質(zhì)性。

目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究日益關(guān)注利用網(wǎng)絡(luò)分析法探究港航創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)問題。王崇鋒等[10]利用網(wǎng)絡(luò)聚集系數(shù)、平均路徑長(zhǎng)度、小世界熵?cái)?shù)、網(wǎng)絡(luò)密度及最大連通圖節(jié)點(diǎn)占比等指標(biāo)構(gòu)建創(chuàng)新者合作關(guān)系量化體系，證實(shí)創(chuàng)新者合作關(guān)系對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)出的影響。李穎等[11]引入平均度、平均加權(quán)度、平均聚類系數(shù)、平均路徑長(zhǎng)度、模塊化、網(wǎng)絡(luò)密度及網(wǎng)絡(luò)直徑等指標(biāo)分析中國(guó)沿海地區(qū)海洋產(chǎn)業(yè)合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)擴(kuò)張和小團(tuán)體，但整體網(wǎng)絡(luò)不連通且局部連通性低。BENTLAGE等[12]利用加權(quán)度中心性和模塊度分析德國(guó)北部以創(chuàng)新為導(dǎo)向的海洋知識(shí)網(wǎng)絡(luò)及其子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，評(píng)估知識(shí)轉(zhuǎn)移對(duì)海洋經(jīng)濟(jì)成功的作用和海洋活動(dòng)領(lǐng)域的相互依存性。

現(xiàn)有研究對(duì)港航創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有益探索，但研究視角主要從統(tǒng)計(jì)或計(jì)量的角度分析港航創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)特征和與外部的關(guān)聯(lián)性等，很少?gòu)南到y(tǒng)整體視角研究港航創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征及演化；研究對(duì)象集中在以專利和論文為代表的技術(shù)網(wǎng)絡(luò)和知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，或是針對(duì)特定技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目的合作網(wǎng)絡(luò)，缺乏能夠反映科技成果水平的科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)研究；研究?jī)?nèi)容側(cè)重基于主體間合作次數(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，極少考慮主體間的合作質(zhì)量，對(duì)個(gè)體特征、二元特征及其變化規(guī)律的討論較少。為此，本文采用2007—2021年港口和航海領(lǐng)域科技創(chuàng)新獲獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，根據(jù)獎(jiǎng)勵(lì)類別和獲獎(jiǎng)等級(jí)確定主體間合作關(guān)系的質(zhì)量權(quán)重，構(gòu)建基于合作質(zhì)量的全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新無向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析方法，從整體、個(gè)體及主體間這3部分研究科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征及演化趨勢(shì)，并對(duì)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較分析。

1 數(shù)據(jù)和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)集

本文從港口和航海兩方面分析全國(guó)港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，選取數(shù)據(jù)分別來自中國(guó)港口協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)和中國(guó)航海學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。中國(guó)港口協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)設(shè)立于2006 年，旨在表彰全國(guó)港口領(lǐng)域在科學(xué)研究、技術(shù)創(chuàng)新與開發(fā)、科技成果的推廣應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等方面取得成果或做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和組織。中國(guó)航海學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)設(shè)立于2002 年，旨在表彰全國(guó)航海領(lǐng)域在科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和建設(shè)工程、社會(huì)公益性航?？萍柬?xiàng)目、國(guó)家重大工程項(xiàng)目及軟科學(xué)研究項(xiàng)目等方面對(duì)航?？茖W(xué)技術(shù)進(jìn)步做出突出貢獻(xiàn)的組織和個(gè)人。這兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)是面向我國(guó)港口和航海領(lǐng)域的綜合性科技獎(jiǎng)項(xiàng)，均將技術(shù)創(chuàng)新性、先進(jìn)性、復(fù)雜性、成熟度及對(duì)相關(guān)領(lǐng)域科技進(jìn)步的推動(dòng)作用和綜合效益作為評(píng)獎(jiǎng)的重要指標(biāo)，能夠全面地反映我國(guó)港航領(lǐng)域的科技創(chuàng)新發(fā)展水平。

考慮到中國(guó)港口協(xié)會(huì)和中國(guó)航海學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)量較為有限，進(jìn)一步增加技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。中國(guó)港口協(xié)會(huì)和中國(guó)航海學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)是授予運(yùn)用科學(xué)技術(shù)知識(shí)在港口和航海領(lǐng)域產(chǎn)品、工藝、材料及其系統(tǒng)等重大技術(shù)發(fā)明的組織和個(gè)人，可以從具有先進(jìn)性、創(chuàng)造性及實(shí)用性的科技創(chuàng)新成果方面豐富數(shù)據(jù)集。但中國(guó)港口協(xié)會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)增設(shè)于2013 年，明確提出該獎(jiǎng)項(xiàng)授予個(gè)人而非組織，因而，缺乏完成單位的詳細(xì)信息。中國(guó)航海學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)增設(shè)于2020 年，同時(shí)授予組織和個(gè)人，具有完成單位的詳細(xì)信息，但設(shè)立時(shí)間較短，對(duì)數(shù)據(jù)擴(kuò)充的貢獻(xiàn)較為有限，因此，進(jìn)一步從其他來源擴(kuò)充數(shù)據(jù)集。綜合考慮獎(jiǎng)項(xiàng)的國(guó)內(nèi)影響力和行業(yè)代表性，選取國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)和中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。將“港”“灣”“碼”“集”“貨”“場(chǎng)”“吊”作為港口領(lǐng)域的關(guān)鍵詞，“航”“?！薄昂印薄八薄按薄安ā薄翱！弊鳛楹胶ｎI(lǐng)域的關(guān)鍵詞 搜索相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng)，并核實(shí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的歸類情況。

綜上，本文采用2007—2021 年中國(guó)港口科技進(jìn)步獎(jiǎng)、中國(guó)航海學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)和技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)及中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目數(shù)據(jù)。其中，港口領(lǐng)域有872個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，涉及479個(gè)創(chuàng)新主體；航海領(lǐng)域有941個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，涉及831個(gè)創(chuàng)新主體。

1.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

本文構(gòu)建的全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是無向加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是科技創(chuàng)新獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的合作單位，邊是合作單位之間的合作關(guān)系。邊的權(quán)重由合作項(xiàng)目的獎(jiǎng)勵(lì)類別和獲獎(jiǎng)等級(jí)共同確定，權(quán)重值越大，表示合作單位的合作質(zhì)量越高，科技創(chuàng)新產(chǎn)出的水平也越高。不同獎(jiǎng)勵(lì)類別和不同獲獎(jiǎng)等級(jí)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值如表1所示。其中，國(guó)家科技獎(jiǎng)的權(quán)重值整體高于社會(huì)科技獎(jiǎng)；特等獎(jiǎng)由于其稀缺性，被分配更高的權(quán)重值；一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)及三等獎(jiǎng)的權(quán)重值依次遞減。此外，通過適當(dāng)設(shè)置檢索條件，將合作單位分為企業(yè)、高校、科研機(jī)構(gòu)、政府和公共機(jī)構(gòu)這5種類型。對(duì)于企業(yè)而言，合作單位的名稱可以是公司、集團(tuán)及廠等，也可以是幾個(gè)名稱的組合。類似地，高校的名稱可以是大學(xué)和學(xué)院等，科研機(jī)構(gòu)的名稱可以是研究院、研究所、研究中心及技術(shù)中心等，政府的名稱可以是部、廳、局及委員會(huì)等，公共機(jī)構(gòu)的名稱可以是社、學(xué)會(huì)、協(xié)會(huì)及中心等。

表1 全國(guó)港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)權(quán)重賦值表Table 1 Weight assignment for national port and navigation technology innovation networks

1.3 研究方法

本文采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析法中的網(wǎng)絡(luò)密度、特征路徑長(zhǎng)度及聚集系數(shù)分析全國(guó)港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)特征，加權(quán)度數(shù)中心度和加權(quán)中介中心度分析全國(guó)港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的個(gè)體結(jié)構(gòu)特征。指標(biāo)計(jì)算通過Ucinet軟件實(shí)現(xiàn)。

(1)網(wǎng)絡(luò)密度

網(wǎng)絡(luò)密度為網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際存在的邊數(shù)與最大可能邊數(shù)的比值，反映港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的緊密度。

式中：D為網(wǎng)絡(luò)密度；E為網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際存在的邊數(shù)；n為網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

(2)特征路徑長(zhǎng)度

特征路徑長(zhǎng)度為任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)i和j之間最短路徑邊數(shù)的平均值，反映港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的連通性。

式中：L為特征路徑長(zhǎng)度；dij為節(jié)點(diǎn)i和j之間最短路徑的邊數(shù)。

(3)聚集系數(shù)

聚集系數(shù)為節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)之間實(shí)際存在的邊數(shù)與最大可能邊數(shù)的比值。

式中：Ci為節(jié)點(diǎn)i的聚集系數(shù)；Ei為節(jié)點(diǎn)i與鄰居節(jié)點(diǎn)之間實(shí)際存在的邊數(shù)；ki為節(jié)點(diǎn)i的鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)。網(wǎng)絡(luò)的聚集系數(shù)C定義為所有節(jié)點(diǎn)聚集系數(shù)的平均值，反映港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的凝聚力。

(4)加權(quán)度數(shù)中心度

加權(quán)度數(shù)中心度為節(jié)點(diǎn)與所有其他節(jié)點(diǎn)直接聯(lián)系的程度，反映港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的直接合作能力，揭示主體在網(wǎng)絡(luò)中的活躍度和影響力。

式中：Wi為節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)度數(shù)中心度；wij為節(jié)點(diǎn)i和j之間邊的權(quán)重。

(5)加權(quán)中介中心度

加權(quán)中介中心度為經(jīng)過節(jié)點(diǎn)i的最短路徑數(shù)與所有節(jié)點(diǎn)間的最短路徑數(shù)的比值，反映港航科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體影響其他主體的能力，揭示主體在網(wǎng)絡(luò)中的信息傳遞和控制能力。

式中：Bi為節(jié)點(diǎn)i的加權(quán)中介中心度；Njq(i)為節(jié)點(diǎn)j和q之間經(jīng)過節(jié)點(diǎn)i的最短路徑數(shù)；Njq為節(jié)點(diǎn)j和q之間的最短路徑數(shù)。在加權(quán)網(wǎng)絡(luò)中，最短路徑是指路徑上邊的權(quán)重和最小的路徑。

2 結(jié)果分析

2.1 網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)特征

全國(guó)港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的基本統(tǒng)計(jì)特征如表2所示。2007—2021年，港口和航海科技創(chuàng)新主體數(shù)分別由44 和69 個(gè)增加至92 和218 個(gè)，年均增長(zhǎng)分別為5.4%和8.6%。合作關(guān)系數(shù)分別由41條和174 條增加至123 條和492 條，年均增長(zhǎng)分別為8.2%和7.7%。創(chuàng)新主體的平均合作伙伴數(shù)分別由1.9 個(gè)增加至2.7 個(gè)和保持在5.0 個(gè)，平均合作強(qiáng)度分別由3.5和21.3增加至6.7和34.7，說明港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大，創(chuàng)新主體的合作伙伴增多，合作質(zhì)量提高。網(wǎng)絡(luò)密度分別介于0.029～0.077 和0.021～0.074，總體均呈現(xiàn)波動(dòng)減小的趨勢(shì)，說明港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)在擴(kuò)張過程中新增主體與新增合作保持異步變化，新增主體之間的合作多，新增主體與原有主體之間的合作少，兩兩合作較多，多主體合作較少，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的連通性弱和穩(wěn)定性差。

表2 2007—2021年全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征Table 2 Characteristics of national port and navigation technology innovation networks from 2007 to 2021

全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的小世界指標(biāo)如表3 所示。港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中主體之間的特征路徑長(zhǎng)度呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，由2.928 上升至3.563，聚集系數(shù)呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)，由0.656 上升至0.826，網(wǎng)絡(luò)更具有凝聚性，創(chuàng)新合作效率提高。與同規(guī)模的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的特征路徑長(zhǎng)度相對(duì)較短，聚集系數(shù)明顯更高，說明網(wǎng)絡(luò)存在明顯的合作團(tuán)體，同一團(tuán)體的創(chuàng)新主體之間的合作比不同團(tuán)體的創(chuàng)新主體之間的合作更加緊密。航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中主體之間的特征路徑長(zhǎng)度呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，由7.486 上升至8.066，聚集系數(shù)保持總體平穩(wěn)趨勢(shì)，介于0.786～0.915，創(chuàng)新合作的連通性下降。與同規(guī)模的隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的特征路徑長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，聚集系數(shù)明顯更高，說明航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的“小世界”效應(yīng)并不顯著。

表3 2007—2021年全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)小世界指標(biāo)Table 3 Measures of small-world of national port and navigation technology innovation networks from 2007 to 2021

總體來看，全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的全局特征表現(xiàn)一致，主要因?yàn)樵诩夹g(shù)進(jìn)步和高質(zhì)量發(fā)展的推動(dòng)下，港航業(yè)的科技創(chuàng)新需求日益釋放，促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增長(zhǎng)和合作質(zhì)量提高。但全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的局部特征存在差異，主要因?yàn)楦劭跇I(yè)具有很強(qiáng)的地方屬性，大型港口集團(tuán)通常具備自主研發(fā)能力，容易依賴自身或者腹地資源實(shí)現(xiàn)科技創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)的連通性更強(qiáng)，團(tuán)體式創(chuàng)新特征明顯。航海領(lǐng)域涵蓋的細(xì)分行業(yè)較多，科技創(chuàng)新項(xiàng)目往往具有覆蓋范圍廣和涉及主體多等特征，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)形成層次或模塊化結(jié)構(gòu)。其中，主體之間的局部連接很強(qiáng)，但全局連通性相對(duì)較弱。例如，圍繞通航和船舶等特定細(xì)分行業(yè)內(nèi)部存在緊密合作的團(tuán)體，但細(xì)分行業(yè)之間的聯(lián)系不夠緊密。

2.2 網(wǎng)絡(luò)個(gè)體結(jié)構(gòu)特征

按照2007—2011 年、2012—2016 年和2017—2021年，分階段展示全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中心性，如圖1 所示。采用加權(quán)度數(shù)中心度-加權(quán)中介中心度平面發(fā)現(xiàn)，港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中心性呈波動(dòng)分異趨勢(shì)，如圖1(a)所示，節(jié)點(diǎn)的主要分布區(qū)域從0.30×0.15 先擴(kuò)大到0.60×0.20，再縮小到0.25×0.10，最高加權(quán)度數(shù)中心度介于0.31～0.55，最高加權(quán)中介中心度介于0.12～0.19，呈現(xiàn)從相對(duì)平等和分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向有明確權(quán)力中心和更加集中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。其中，企業(yè)的加權(quán)度數(shù)中心度集中在0.4 以內(nèi)的中低值區(qū)域，大于0.4 的高值節(jié)點(diǎn)減少，加權(quán)中介中心度逐步下降到0.1 以內(nèi)的低值區(qū)域，說明企業(yè)在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)活躍，但參與項(xiàng)目的獎(jiǎng)勵(lì)類別或獲獎(jiǎng)等級(jí)下降，網(wǎng)絡(luò)影響力和信息控制能力有所減弱。高校的加權(quán)度數(shù)中心度和加權(quán)中介中心度均穩(wěn)定在0.4以內(nèi)的中低值區(qū)域，高值節(jié)點(diǎn)的中心度增加至(0.35,0.17)，說明部分高校參與了更多高類別和高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，資源獲取和信息控制能力逐漸增強(qiáng)?？蒲袡C(jī)構(gòu)呈現(xiàn)加權(quán)度數(shù)中心度降低和加權(quán)中介中心度增長(zhǎng)的變化，表現(xiàn)出逐步從核心參與者向關(guān)鍵協(xié)調(diào)者的角色轉(zhuǎn)變。就具體組織而言，如表4 所示，每個(gè)階段加權(quán)度數(shù)中心度均排名前10的組織是交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院，每個(gè)階段加權(quán)中介中心度均排名前10的組織是武漢理工大學(xué)和交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院。

圖1 2007—2021年全國(guó)港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)加權(quán)度數(shù)中心度-加權(quán)中介中心度平面Fig.1 Weighted degree centrality-weighted betweenness centrality planes of national port and navigation technology innovation networks from 2007 to 2021

表4 2007—2021年全國(guó)港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中心度指標(biāo)排名前10的創(chuàng)新主體Table 4 Top 10 actors in centrality of national port technology innovation networks from 2007 to 2021

航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)中心性呈“一邊倒”的趨勢(shì)，如圖1(b)所示，節(jié)點(diǎn)在每個(gè)階段均具有更高的加權(quán)度數(shù)中心度而不是更高的加權(quán)中介中心度，加權(quán)度數(shù)中心度大于0.5 的高值節(jié)點(diǎn)數(shù)量從2 個(gè)增加到5 個(gè)，說明網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間傾向于直接聯(lián)系，少數(shù)節(jié)點(diǎn)由于頻繁參與高類別和高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，在網(wǎng)絡(luò)中的重要性增加。其中，科研機(jī)構(gòu)、高校和公共機(jī)構(gòu)的加權(quán)度數(shù)中心度呈上升趨勢(shì)，有更多節(jié)點(diǎn)從0.25 以內(nèi)的低值區(qū)域進(jìn)入0.25 以上的中高值區(qū)域，高值節(jié)點(diǎn)從科研機(jī)構(gòu)擴(kuò)展到科研機(jī)構(gòu)、高校和企業(yè)，但加權(quán)中介中心度基本保持在0.15以內(nèi)的低值區(qū)域，說明這些節(jié)點(diǎn)參與了更多高類別和高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，科研機(jī)構(gòu)和高校的網(wǎng)絡(luò)地位更加重要，但充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)“橋梁”的角色均沒有明顯增加，合作的互動(dòng)模式?jīng)]有發(fā)生根本性變化。就具體組織而言，如表5 所示，交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院和交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院的加權(quán)度數(shù)中心度和加權(quán)中介中心度在每個(gè)階段均位居前列，是影響網(wǎng)絡(luò)形成與發(fā)展的關(guān)鍵組織。此外，每個(gè)階段加權(quán)度數(shù)中心度均排名前10的組織還有南京水利科學(xué)研究院，加權(quán)中介中心度均排名前10的組織還有大連海事大學(xué)。

表5 2007—2021年全國(guó)航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中心度指標(biāo)排名前10的創(chuàng)新主體Table 5 Top 10 actors in centrality of national navigation technology innovation networks from 2007 to 2021

可以看出，港口和航?？萍紕?chuàng)新主體隨著時(shí)間發(fā)展傾向于直接參與更多高類別和高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目，并逐漸形成了網(wǎng)絡(luò)的權(quán)力中心，科研機(jī)構(gòu)和高校的網(wǎng)絡(luò)中心地位均十分突出且日益提高，表明突破關(guān)鍵共性技術(shù)和獲取前沿知識(shí)在當(dāng)前港航高水平科技創(chuàng)新中的重要性，但網(wǎng)絡(luò)的成員構(gòu)成和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)方面存在差異。在港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，“產(chǎn)”的主導(dǎo)地位比較突出，特別是一些大型港口集團(tuán)參與高類別和高等級(jí)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的能力較強(qiáng)；在航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，“公”“政”的參與度相對(duì)更高，例如，中國(guó)船級(jí)社和交通運(yùn)輸部海事局均進(jìn)入加權(quán)度數(shù)中心度和加權(quán)中介中心度的前10位。主要是因?yàn)楦劭谶\(yùn)營(yíng)商在港口業(yè)通常占據(jù)核心位置，容易在港口領(lǐng)域的高水平科技創(chuàng)新中扮演關(guān)鍵角色；航海領(lǐng)域的科技創(chuàng)新涉及較多有關(guān)防污染和救助等公益性項(xiàng)目，吸引公共機(jī)構(gòu)和政府部門的參與。

2.3 主體間合作時(shí)空分異特征

創(chuàng)新主體之間的合作與資源流動(dòng)有關(guān)，分析合作的分布結(jié)構(gòu)及其演化過程有助于加強(qiáng)對(duì)科技創(chuàng)新資源流動(dòng)及其變化規(guī)律的理解。從合作伙伴的數(shù)量分布來看，全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新的主體間合作呈現(xiàn)中心化，如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)的累積度分布在3 個(gè)階段均呈現(xiàn)雙對(duì)數(shù)直線關(guān)系，除第2 階段的港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)外，擬合優(yōu)度R2均在0.9 以上，表明網(wǎng)絡(luò)遵循冪律分布，少數(shù)創(chuàng)新主體擁有大量合作伙伴，大多數(shù)創(chuàng)新主體只有少量合作伙伴。港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)α從1.65增大到2.06，如圖2(a)所示，說明網(wǎng)絡(luò)中擁有大量合作伙伴的中心主體趨向相對(duì)減少，合作從中心化趨向分散化。航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的冪律指數(shù)α先升后降，在1.7～1.9 之間小幅波動(dòng)，如圖2(b)所示，表明網(wǎng)絡(luò)的中心化程度趨向增強(qiáng)，但創(chuàng)新主體之間的合作關(guān)系沒有發(fā)生根本性變化。

圖2 全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)累積度分布雙對(duì)數(shù)曲線Fig.2 Cumulative degree distribution curves of national port and navigation technology innovation networks(log-log)

從合作伙伴的強(qiáng)度分布來看，港口科技創(chuàng)新主體間合作呈現(xiàn)同配向混合特征的轉(zhuǎn)變，如圖3(a)所示，2007—2011 年，節(jié)點(diǎn)在合作強(qiáng)度低至中等的區(qū)域較為密集，表明參與合作的主體傾向于與獎(jiǎng)勵(lì)類別和獲獎(jiǎng)等級(jí)相對(duì)較低的伙伴進(jìn)行合作；2012—2016年，節(jié)點(diǎn)在合作強(qiáng)度較高的區(qū)域有輕微的聚集趨勢(shì)，表明獲得高類別和高等級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)的主體之間傾向于相互合作，合作關(guān)系具有同配性，呈現(xiàn)由高水平科技創(chuàng)新參與者組成的“富人俱樂部”現(xiàn)象；2017—2021 年，受到網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張的影響，合作關(guān)系變得分散，合作伙伴選擇呈現(xiàn)多樣化。航海科技創(chuàng)新主體間合作表現(xiàn)為同配向異配特征的轉(zhuǎn)變，如圖3(b)所示，2007—2011 年和2012—2016 年，節(jié)點(diǎn)分布相對(duì)分散，但在合作強(qiáng)度中等的區(qū)域呈現(xiàn)聚集趨勢(shì)，并且聚集趨勢(shì)隨時(shí)間有所加強(qiáng)，表明合作關(guān)系開始集中化，獲得較高類別和較高等級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)的主體之間傾向于相互合作；2017—2021 年，隨著合作強(qiáng)度的提高，節(jié)點(diǎn)合作伙伴的平均合作強(qiáng)度出現(xiàn)明顯下降，表明獲得高類別和高等級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)的主體更傾向于與獎(jiǎng)勵(lì)類別和獲獎(jiǎng)等級(jí)相對(duì)較低的主體合作，合作關(guān)系呈現(xiàn)異配性?？梢钥闯?，港口科技創(chuàng)新主體間合作表現(xiàn)出強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和強(qiáng)弱互動(dòng)的齊頭并進(jìn)局面，航海科技創(chuàng)新主體間合作在核心組織的帶領(lǐng)下，例如，交通運(yùn)輸部水運(yùn)科學(xué)研究院和交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究院等，有助于新興主體更加容易地融入科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

圖3 2007—2021年全國(guó)港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作強(qiáng)度與合作伙伴平均合作強(qiáng)度的關(guān)系Fig.3 Relationship between strength and average neighbor strength of national port and navigation technology innovation networks(log-log)from 2007 to 2021

從合作伙伴的空間分布來看，全國(guó)港口科技創(chuàng)新主體間合作呈現(xiàn)同城化和跨城化異步變化。如圖4(a)所示，港口科技創(chuàng)新主體的同城合作強(qiáng)度穩(wěn)步增長(zhǎng)，跨城合作強(qiáng)度先升后降，同城合作強(qiáng)度在3 個(gè)階段均遠(yuǎn)高于跨城合作強(qiáng)度。上海和大連的創(chuàng)新主體同城合作強(qiáng)度最高，其中，上海創(chuàng)新主體的同城合作強(qiáng)度變化不大，3 個(gè)階段均保持在120 以上，大連創(chuàng)新主體的同城合作強(qiáng)度呈大幅提升趨勢(shì)，從第1階段的56增加到第3階段的102；跨城合作從與上海創(chuàng)新主體的跨區(qū)域合作為主向與北京、上海、武漢、天津及深圳創(chuàng)新主體的跨區(qū)域合作，以及環(huán)渤海、長(zhǎng)三角及珠三角地區(qū)創(chuàng)新主體的區(qū)域內(nèi)合作擴(kuò)散。例如，2017—2021 年，跨城合作強(qiáng)度最高的情況出現(xiàn)在北京與深圳和深圳與珠海的創(chuàng)新主體之間，合作強(qiáng)度分別為31 和25。全國(guó)航?？萍紕?chuàng)新主體間合作呈現(xiàn)同城化和跨城化同步發(fā)展。如圖4(b)所示，航海科技創(chuàng)新主體的同城和跨城合作強(qiáng)度隨時(shí)間同步增強(qiáng)，跨城合作強(qiáng)度總體上高于同城合作強(qiáng)度。以同城合作強(qiáng)度最高的上海、武漢及北京為例，創(chuàng)新主體間的合作強(qiáng)度分別從267、31、94 增加到449、278、273。天津、廣州及南京的創(chuàng)新主體的同城合作強(qiáng)度在第3 階段也進(jìn)入第一梯隊(duì)，均達(dá)到110 以上?？绯呛献鲝谋辈?、東部及中部地區(qū)的創(chuàng)新主體間高強(qiáng)度合作向北部、東部、中部及南部地區(qū)的創(chuàng)新主體間高強(qiáng)度合作擴(kuò)散，2017—2021 年，合作強(qiáng)度超過110 的城市對(duì)達(dá)到13 個(gè)，初步形成覆蓋沿海和長(zhǎng)江沿線主要城市的跨區(qū)域合作骨架?？梢钥闯觯珖?guó)港口科技創(chuàng)新主體的同城合作質(zhì)量更高，區(qū)域內(nèi)和跨區(qū)域合作質(zhì)量齊頭并進(jìn)，航?？萍紕?chuàng)新主體的同城和跨城合作質(zhì)量協(xié)同提高，跨區(qū)域合作質(zhì)量強(qiáng)于區(qū)域內(nèi)合作質(zhì)量。北部、東部和中部地區(qū)的創(chuàng)新主體更容易通過合作形成高水平的科技創(chuàng)新產(chǎn)出，這些高水平科技創(chuàng)新的參與者主要來自行政等級(jí)高、港航業(yè)發(fā)達(dá)及科教資源豐富的城市。

圖4 2007—2021年全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體間合作時(shí)空分異Fig.4 Spatial distribution of national port and navigation technology innovation networks from 2007 to 2021

3 結(jié)論

本文采用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析法研究2007—2021 年全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新合作特征及其變化規(guī)律，建立基于合作質(zhì)量的全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，選取平均度、平均加權(quán)度、網(wǎng)絡(luò)密度、特征路徑長(zhǎng)度及聚集系數(shù)分析網(wǎng)絡(luò)整體結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建加權(quán)度數(shù)中心度-加權(quán)中介中心度平面識(shí)別網(wǎng)絡(luò)個(gè)體結(jié)構(gòu)特征，并從合作伙伴的數(shù)量、強(qiáng)度和空間分布揭示主體間合作的時(shí)空分異特征。主要結(jié)論如下：

(1)全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模擴(kuò)大、網(wǎng)絡(luò)密度減小、合作伙伴增多及合作質(zhì)量提高的趨勢(shì)，新增主體在科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的嵌入程度還不夠，網(wǎng)絡(luò)的連通性弱，穩(wěn)定性差。港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)具有“小世界”效應(yīng)，航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)層次結(jié)構(gòu)特征。

(2)少數(shù)節(jié)點(diǎn)在全國(guó)港口和航海科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的相對(duì)地位呈上升趨勢(shì)，多數(shù)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)地位呈下降趨勢(shì)，節(jié)點(diǎn)的加權(quán)度數(shù)中心度普遍高于加權(quán)中介中心度，說明網(wǎng)絡(luò)逐步形成權(quán)力中心，創(chuàng)新主體傾向于直接合作，缺乏對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的控制和橋接能力，鼓勵(lì)創(chuàng)新主體建立合作共同體，加強(qiáng)多方合作，有助于提高創(chuàng)新主體的網(wǎng)絡(luò)地位和中介能力。

(3)科研機(jī)構(gòu)和高校在全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的中心地位相對(duì)較高，企業(yè)在港口科技創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的中心地位更加顯著，公共機(jī)構(gòu)和政府部門在航?？萍紕?chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的中心地位更加凸顯，部委直屬或國(guó)有背景的組織在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)核心位置，說明不同組織類型和不同組織形式的創(chuàng)新主體的網(wǎng)絡(luò)角色具有異質(zhì)性，推動(dòng)政產(chǎn)學(xué)研深度融合，有助于創(chuàng)新主體發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，聚集資源強(qiáng)化高水平科技創(chuàng)新。

(4)全國(guó)港口和航?？萍紕?chuàng)新主體的伙伴數(shù)遵循冪律分布，港口科技創(chuàng)新合作的中心化程度趨向降低，呈現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合和強(qiáng)弱互動(dòng)的合作局面，航?？萍紕?chuàng)新合作的中心化程度趨向增強(qiáng)，創(chuàng)新主體傾向于異配合作，說明港口和航?？萍紕?chuàng)新合作模式有所不同，在制定政策時(shí)需要充分考慮創(chuàng)新主體合作偏好的差異性。

(5)全國(guó)港口科技創(chuàng)新主體的同城合作質(zhì)量更高，航?？萍紕?chuàng)新主體的同城和跨城合作質(zhì)量協(xié)同提高，高水平科技創(chuàng)新的參與者主要來自行政等級(jí)高、港航業(yè)發(fā)達(dá)及科教資源豐富的城市，說明地理鄰近、經(jīng)濟(jì)水平、產(chǎn)業(yè)環(huán)境、科技投入及人力資本是促進(jìn)高質(zhì)量科技創(chuàng)新合作的重要因素，優(yōu)先推動(dòng)港口群協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)行政中心城市和航運(yùn)中心城市開放合作，有助于港口和航?？萍紕?chuàng)新主體在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，爭(zhēng)取更高水平的科技創(chuàng)新產(chǎn)出。