摘要：高校合作网络与合作技术研发领域的持续互动和演变对实现资源共享和技术持续创新有重要意义。以江苏省 “211 工程”高校为研究对象，利用其专利合作数据和复杂网络分析方法研究高校技术研发领域和专利合作网络的共同演化问题。研究结果表明：高校专利合作网络的演化带动了其技术研发领域的发展;技术研发领域的发展也促进了高校专利合作网络结构的演化，且技术研发领域的差异使得不同类型高校的专利合作网络演化过程不同;高校产学研专利合作的技术领域变化受到国家政策调整的影响;高校技术研发领域的发展在高校优势学科的形成过程中具有牵引作用。
关键词：专利合作网络;技术研发领域;共同演化;网络结构;“211 工程”高校
1 研究背景
知识经济时代，企业单纯依靠内部资源的传统创新模式已难以适应技术快速变革的市场环境，国家实施“211 工程”以来，以高校牵头的产学研合作创新逐渐成为激烈市场竞争的有效创新模式[1]。大量实证研究表明，这种产学研合作创新对高校专利合作网络及技术研发领域演化都产生了重要的影响[2-3]。进而，产学研合作创新的结构及模式的相关研究不仅在科学计量、管理科学、计算机科学、社会学等领域引起了广泛关注，也成为复杂性科学特别是复杂网络领域的研究热点[4-11]。
从复杂网络视角对专利合作网络展开研究是探查产学研合作创新模式的有效手段，专利合作数据记录了两个或多个创新主体之间的合作关系;同时，专利号也是当前学界公认的知识或技术的表征元素[12]。现有关于专利合作网络的研究主要从合作网络结构演化和技术研发领域演化两个方面展开。合作网络方面，Choe 等[13]利用专利数据对韩国产学研合作网络进行了网络拓扑结构、节点中心性和模块度分析，分析发现高校逐渐代替了政府资助的研究机构的中心位置;刘凤朝等[14]基于中国“985 工程”高校的专利合作数据对产学研合作网络结构进行了分析，发现产学研合作网络演化具有阶段性特征，且不同高校的跨地域合作具有差异;Liu 等[15]从网络增长和网络多样性两个维度对我国纳米能量领域的产学研合作知识创造网络结构进行了分析，结果表明网络的增长和多样性是由协同能力、网络中心位置和凝聚力共同决定的;高霞等[16]基于我国信息通信技术领域的国家知识产权局授权专利数据，从合作的广度、深度和效率等方面对我国信息通信技术领域的产学研合作模式和网络进行了研究，研究发现该领域的创新主体已经由高校转变为企业;韩大平等[17]分析了食品科学与工程学科高校的 2001—2012 年的产学研专利合作网络的演化机理和演化路径，发现高校和高校以及高校和企业的演化路径不同。技术研发演化方面，Guan 等[18]基于专利数据研究了纳米能源领域知识网络和技术合作网络的颠覆式创新和渐进式创新，研究发现纳米能源领域的知识网络和技术合作网络是分离的，两种网络的结构特征对组织颠覆式创新和渐进式创新的影响是不同的;刘凤朝等[19]通过分析纳米技术的演化路径，表明纳米技术起步于纳米化学、纳米材料和纳米制造，演化路径为技术领域交叉、新技术领域形成和新技术领域相对独立发展并走向成熟 3 个阶段;张昕等[20]对生物产业的专利共现网络进行了分析，发现制药、基本化学、测量仪器和医疗设备是目前生物产业的共性技术。
综上不难看出，现有研究着重从技术研发领域和合作网络本身两个独立的视角对专利合作网络展开研究。然而，产学研合作创新是合作网络结构变化与技术演进共同作用的结果，一方面，合作关系的调整导致宏观网络结构变化的同时促成了技术研发领域的发展;另一方面，技术研发领域的发展促使创新主体为寻求新的技术突破不断调整合作关系，继而引起网络结构的演化。因而，有必要将上述两个视角结合起来对技术研发领域和专利合作网络结构的共同演化展开进一步的分析。因此，本文利用复杂网络分析方法，综合考虑技术研发领域和网络结构两方面，分析综合类高校、工科类高校等多类创新主体在产学研合作创新活动中的合作演化过程，以江苏省“211 工程”高校专利合作数据为研究样本，从全省高校专利合作网络、不同类型高校专利合作网络和各高校专利合作网络 3 个层面，对不同发展阶段高校技术研发领域和合作网络的共同演化进行实证研究。
2 样本选择与数据来源
高校作为新技术创造的活跃群体，其创新优势决定其在产学研合作中处于主体地位。我国也通过实施以高校牵头、广泛协同企业进行合作创新的 “2011 工程”提升合作创新能力。因此，研究高校技术研发领域和专利合作网络结构之间的关系具有现实意义。本文选择江苏省 11 所“211 工程”高校作为研究样本(以下简称样本高校)，11 所高校的名称及类别如表 1 所示。这 11 所高校涵盖了综合类、工科类、农业类、医药类、师范类五大类别，涵盖范围比较全面，且专利合作数目相对较多，具有代表性。本文将农业类、医药类和师范类统一规定为其他类。
本文专利数据来源于 PatSnap 全球专利数据库，该数据库涵盖欧洲专利局、世界知识产权组织以及美国、中国等 7 个组织和地区的全文数据，以及 90 多个国家和地区的摘要数据。由于一开始高校的专利合作数据非常少，为此选择了 2007—2016 年近 10 年数据作为研究区间，数据查询结果为 11 所高校的 10 年发明专利申请数据。在数据筛选的过程中，保留含有多个申请权利人且含有 11 所高校中某一所的专利数据，并在此基础上剔除 11 所高校所建立的研究所和公司的专利合作数据。
图 1 描述了样本高校在 2007—2016 年每年的发明专利合作数据的变化趋势，可以看出其发明专利合作数量基本处于增长的态势，虽然在 2015 年后有所下降，但下降幅度不大;2009 年到 2010 年与 2012 年到 2013 年的专利合作增长速率相对较高，速率达到 40% 以上，可以作为两个分割点。为此，本文将样本高校专利合作网络的演化分析分为3个阶段进行研究：第一个阶段为 2007—2009 年，这段时间发明专利数据从 123 件增加到 211 件;第二个阶段为 2010—2012 年，这段时间发明专利数据从 307 件增加到 374 件;第三个阶段为 2013—2016 年，这段时间发明专利数据保持在 500 多件，最高达到 576 件。
3 基于网络结构演化对高校技术研发领域分析
将样本高校及其专利合作涉及到的所有协同创新主体作为网络中的各个节点，将其合作关系作为网络中的边，两个节点之间专利的合作数量作为边的 权 重， 利 用 Gephi 软 件 绘 制 出 2007—2009 年、 2010—2012 年和 2013—2016 年 3 个阶段的专利合作网络图谱，分别如图 2 至图 4 所示。图中各个节点的大小代表了该节点与其他节点的联系数量，边的粗细代表了各个节点间的专利合作次数，不同的黑白深浅程度代表了每一个网络形成的不同社区。
从图 2 可以看出，2007—2009 年，整个专利合作网络看起来比较分散，共被划分为 9 个社区，社区之间的联系比较稀疏，每个社区具有不同的网络规模，其中东南大学、中国矿业大学和南京农业大学为孤立的社区，协同创新主体之间的联系相对分散。这时企业技术需求比较分散，大多数企业只是以高校的优势学科为基础来选择与高校合作，高校学科的差异性使得以高校为中心形成的社区还处于孤立状态，高校专利合作网络比较分散，高校技术研发领域比较单一。
从图 3 可以看出，2010—2012 年，整个专利合作网络被划分为 11 个社区，每个社区都分别以 11 所高校自身为中心点展开。相比第一阶段，整个网络中社区之间的联系程度有所提高，且未出现孤立的社区，整个网络连通，这说明各个协同创新主体之间的凝聚力有所提升，与各自合作的节点之间的联系变得紧密。这时龙头企业的技术需求作用明显，例如国家电网公司为落实《国家知识产权战略纲要》提出的总体要求，对智能电网、高压等技术领域进行了专利分析和布局，与高校开展广泛的专利合作，促进高校专利合作网络之间的连通，演化为工科类高校专利合作网络的核心节点，为高校技术研发领域发展提供了支撑。
从图 4 可以看出，2013—2016 年，整个专利合作网络被划分为 12 个社区，11 所高校分别以自身为中心各自独立形成一个社区，剩下一个社区包含中国水利水电第三工程局有限公司、武汉大学以及位于浙江省的一些公司，该社区与河海大学和东南大学都有合作，主要与河海大学联系紧密。对比前两个阶段，网络节点数和网络边数都变多，网络之间的联系也变得更加紧密。这时“211 工程”的顺利实施使得与高校专利合作的企业数增多，此时技术的高度复杂性促使高校与高校、高校与企业之间强强联手，此时以高校为中心形成的各个社区之间的联系变得紧密，小世界特征显著，高校技术研发领域也随着市场需求发展，优势学科更加明显。
总之，江苏省“211 工程”高校专利合作网络整体呈现出从分散到逐步连通的演化过程，小世界特征逐渐明显，有助于推动协同创新主体之间的专利合作;且高校专利合作网络结构的演化带动了高校技术研发领域的演化，各高校的优势逐渐显现。
4 基于技术研发领域对高校网络结构演化分析
4.1 技术研发领域演化分析
通过以上分析发现，江苏省“211 工程”高校专利合作网络的规模在不断扩大，那么，在网络规模扩大的同时，各个高校的专利合作技术领域在发生怎样的变化?为此，本文将通过专利数据对各个高校的专利合作技术领域进行了分析。国际专利分类按照部、大类、小类、大组、小组的形式进行专利技术领域的划分，本文以小类进行分析，如表 2 所示。
从表 4 中可以看出，首先，各个高校的优势专利合作技术研发领域存在差异，综合类高校所涉及的专利技术合作领域的范围较广，其次是工科类高校，最后是其他类高校。这与现实情况是相符的，综合类高校包含的学科范围比较广，工科类高校是以解决生产等产业需求为基础的应用型学科，其他类高校学科比较单一，更加具有学科特色。
其次，样本高校的专利合作技术领域呈现出明显的阶段特征，随着专利合作网络规模逐渐扩大，专利合作越来越多，使高校自身的学科优势更加明显，多所高校在教育部、财政部、国家发展改革委 2017 年 9 月公布的世界一流大学和一流学科(简称 “双一流”)建设高校名单中。如：南京大学专利合作技术领域在前两个阶段主要涉及生物医药技术领域(B01J、A61K、A61P)、加工工程技术领域(C02F)和仪器仪表技术领域(G01N)等，在第三个阶段还涉及到新材料技术领域(C07F)和电子信息技术领域(C02F)，使得物理学、化学、化学工程与技术、环境科学与工程等学科成为南京大学的一流学科;中国矿业大学最初的专利合作技术领域主要集中于建筑和采矿(E21F、E21D)、运输(B30B)等，但单纯地进行采矿方面的研究已跟不上技术的发展，更多的企业需要新的技术突破，比如采矿中需要的新型测量技术和设备，使得中国矿业大学研究的技术领域发生改变，优势学科的巩固、新学科的快速发展使得矿业工程和安全科学与工程学科发展为该校的一流学科;其他类高校由于高校的性质，使得其专利合作的技术领域一直比较集中，主要集中于农业和食品(A23、A01)、生物技术(C12、C07)等技术领域，如中国药科大学的医药学、南京农业大学的作物学都发展为一流学科。
最后从整体看，2007—2009 年，专利合作多集中于传统技术领域，如农业、食品和基础化学等，由于高校合作领域的受限，企业在寻求高校合作时优先考虑学科优势明显的高校，使得许多高校缺乏合作资源，专利合作网络规模小，节点之间的联系不紧密，且高校学科也得不到更好地发展;2010— 2012 年，专利合作技术领域发生变化，除了一些传统技术领域外，还涉及较多生物技术、精细有机化学等技术领域，电子信息技术领域的专利也开始变多，此时企业的技术需求变得多样化，开始与不同的高校进行合作，使得专利合作网络规模变大，节点数、节点强度等都有所增加，节点之间的合作更加紧密;2013—2016 年，节能环保、信息技术、新材料和高端设备制造业等高新技术成为重点发展方向，此时专利合作的技术领域主要集中于化学、电子信息技术、生物技术等，技术的复杂性使得企业、高校等主体之间的联系变得更加紧密，主体之间开始相互合作，网络规模进一步扩大，专利合作网络联通。
4.2 技术研发领域演化对高校网络结构的作用
4.2.1 综合类高校专利合作网络结构演化
从图 5 可以看出，样本综合类高校专利合作网络经历了从分散结构到星形结构、再到闭合结构的演化过程。
2007—2009 年，4 所综合类高校分别以自身为中心各自独立形成一个社区，各个社区比较分散，只有南京大学和苏州大学在新材料(C07C)领域出现技术领域交叉，两个社区有连接，且通过中华人民共和国苏州出入境检验检疫局作为桥梁进行连接，且这两个领域分别为两所高校的优势领域。说明此时企业在寻求与高校专利合作时，更多是以高校的优势学科为考量，使得此时综合类高校的专利合作网络比较分散。
2010—2012 年，以南京大学作为连通整个综合类高校专利合作网络的中心节点，分布类似于一个星形网络结构。分析发现，每个社区的专利合作技术领域的差异性相对较大，以南京大学为中心形成的社区与其他社区均出现技术领域交叉，如中国电子科技集团公司第十四研究所是连接东南大学和南京大学的中间点，专利合作的领域为通信技术领域(H04L)。说明高校技术领域的变化使得协同创新主体开始与不同的主体进行合作。
2013—2016 年，4 所综合类高校形成一个闭合子网络，南京大学不再作为连接它们的中心，东南大学和江南大学成为连接整个网络的关键，连接不同社区之间的节点数也在不断变多。华为技术有限公司与东南大学一直有专利合作，合作专利领域主要集中于通信技术，从 2014 年南京大学加入。说明随着企业技术需求复杂度的增加，专利合作倾向于多个高校共同合作。
4.2.2 工科类高校专利合作网络结构演化
从图 6 可以看出，样本工科类高校专利合作网络经历了从分散结构到链式结构、再到星形结构的演化过程。
2007—2009 年，4 所工科类高校中，中国矿业大学和南京理工大学分别以自身为中心各自独立形成一个社区，河海大学和南京航天航空大学被划分为一个社区。分析发现，河海大学和南京航空航天大学在第一阶段内的主要专利合作技术领域比较相似，涉及分析及测量控制技术和和电子信息技术，二者的合作主要集中于电子信息技术领域。工科类高校专利合作子网络除中国矿业大学所属的社区外，形成了一个链式网络，链式网络的构成也是由其他单位为桥梁和枢纽将各个社区连接而成，如宝山钢铁股份有限公司是连接南京航天航空大学和河海大学的中间点，且也选择了这两所高校的优势学科进行了合作。
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