基于文献挖掘的颠覆性技术早期识别研究

作者简介:
石慧,通讯作者(1995- ),女,中国科学技术信息研究所硕士研究生,研究方向为科学计量学与科技评价;潘云涛(1967- ),女,硕士,中国科学技术信息研究所研究员、科学计量与评价研究中心主任、研究生导师,研究方向为科学计量学与科技评价;赵筱媛(1978- ),女,博士,中国科学技术信息研究所研究员、科学计量与评价研究中心副主任,研究方向为竞争情报与竞争战略;苏成(1973- ),男,博士,中国科学技术信息研究所研究员,研究方向为科学计量学与科技评价。北京 100038

原文出处:
中国科技资源导刊

内容提要:

利用论文和专利两种数据源进行了颠覆性技术的早期识别研究。首先提出论文主题词基于时序突变的3种情况,利用专利手工代码∑(Sigma)值判断技术创新性,根据主题词在突变情况种数以及所属创新性技术领域个数两个维度的数值作四分图,根据主题词在四分图中所处位置判断主题词所代表技术是否潜在颠覆性技术。在此基础上,通过电动汽车/混合动力汽车所用锂电池技术领域实证,证明本文所提出的方法是一种有效的颠覆性技术预见方法。


期刊代号:C31
分类名称:创新政策与管理
复印期号:2019 年 11 期

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      中图分类号:G301 文献标识码:A

      0 引言

      颠覆性技术最早是由美国学者C.Christensen教授[1]提出的,是指从低端或边缘市场切入,以简单、方便、便宜为初始特征,通过不断改进与完善性能,对已有技术造成颠覆性影响的技术。从字义上看,颠覆性技术就是指对行业主流产品造成一定程度颠覆的技术,不遵循传统技术的发展思路和技术路线,可产生巨大的效益。例如,数字技术在照相领域的应用颠覆了传统的胶片照相技术,导致柯达等主流企业的衰败,最终走向了没落[2]。

      颠覆性技术产生的内因是主流市场存在大量性能过剩:在位企业通过不断研究开发新技术来改进产品性能,以应对激烈的市场竞争,但是技术进步的速度往往超过消费者实际需求的性能改进速度,从而产生性能过剩,导致消费者被过度服务。部分消费者根本无法利用产品的更多功能,消费者的边际效用降为零,对便宜而性能简单的产品提出了新的需求。与在位企业维护自身现有利益相比,新兴的中小企业利用具有简单化、便捷性等特点的技术满足低端市场或非主流市场的需求来获得立足和发展。因此颠覆性技术是指从市场角度出发,初期服务对象为新客户/潜在客户,具有明确的取代对象且便宜、方便等特点,从低端市场或新市场开始发展,逐渐取代主流市场和在位企业的技术。

      实践已经并将继续证明,谁能及时发现并部署推动颠覆性技术,谁就可赢得当今全球化竞争的发展先机[3]。但是,由于技术发展的不确定性,任何一项技术在成为颠覆性技术之前很长一段时间内不被大众所关注,因此颠覆性技术的早期识别和预测一直是个难点。

      目前,潜在颠覆性技术识别的方法大致分为以下5大类:德尔菲法(专家意见法)、指标预测法、技术路线图法、情景分析法、文献计量法。其中,德尔菲法是典型的以专家意见为基础的识别和预测方法,预测结果的准确性主要依靠专家的知识基础和对新技术的敏感性,存在一定程度上的主观性,一般比较多地应用在国家层面的预测[4-7];技术路线图是一种灵活的方法,是一种结构化、图形化的技术规划管理工具[8-12],但该法主要关注技术、产品等要素,较少关注外部环境的变化,具有一定局限性;情景分析法的基本思想是认为影响某一事物发展的因素是众多的,较全面地考虑到未来发展的各个情景,考虑问题较全面[13-15],但该方法需要耗费较多的时间和精力掌握内外部环境信息;指标预测法就是要构建指标评估框架,易操作、简单有效[16-18],但评判指标的提出和确定很困难,对于不同技术领域指标的确定不尽相同,没有形成一套统一的评判指标体系,缺乏通用性;文献计量法就是利用专利、论文或网络数据等作为数据源,进行识别[19-23]。文献计量法中的网络数据存在很大的不真实性,数据的筛选有较大的困难,而专利和论文则蕴含丰富可挖掘的技术信息:创新思想和前沿技术往往会先通过学术论文(包括会议论文、期刊论文等)呈现出来,专利则是将科学研究成果和创新思想转化为实用型技术的结果体现。专利体现的创新能力与学术论文相辅相成[24],用来进行早期颠覆性识别,可以较客观地得出结论。因此,本文拟选用论文和专利两种数据源,进行整合,深度挖掘,对颠覆性技术的早期识别进行初步探讨。

      1 研究思路及数据准备

      本文从某一特定领域的论文和专利数据出发,通过对论文数据划分分析时间窗,分析主题词在时间窗内的突变情况,利用CiteSpace软件对专利进行突变监测,得到德温特专利手工代码的sigma值大小,在结果中综合某项技术对应主题词在时间窗内突变的情况和该技术领域手工代码的创新性进行综合分析,判断该项技术是否是潜在的颠覆性技术,具体流程如图1所示。

      按照特定的检索策略,从Derwent Innovations Index(DII)数据库中下载专利文献。在Web of Science(WoS)核心合集数据库中按照较优的检索策略下载同一研究领域的论文。

      德温特手工代码是德温特专利数据库的一大特色,由德温特的标记人员分配给专利,构成一个分类结构的等级体系,按等级排列,标记符号越多,代码越精确,所代表的技术范围越明确。每个专利对应一个以上的德温特手工代码,反映了专利的核心内容和创新之处[25]。因此本次专利分析是使用手工代码,但由于CiteSpace软件在处理德温特专利数据时,将德温特分类代码作为处理关键词的字段,因此在进行正式分析前,要对专利数据进行预处理,采取的方法是借助Excel软件将德温特手工代码替换成可处理的德温特分类代码。

      2 数据处理与分析

      2.1 专利数据处理与分析

      突变监测(Burst Detection)算法是Kleinberg于2002年提出的[26],通过词出现时的密度而不是时间的长短识别出频次相对增长率突然增加的词,即突变词。专利数据时间段的选取与论文的时间范围一致,用CiteSpace软件的突变监测算法对专利数据进行分析,在结果中基于sigma值来实现专利手工代码共现,得到基于sigma值的手工代码共现图谱,根据图谱进行技术领域创新性的总体分析。结合sigma值排名前十的手工代码进行具体分析,根据专利手工代码的sigma指数大小来识别具有创新性的技术研究领域。sigma指数是陈超美教授于2009年提出来的测度科学创新能力的一个计量指标,用于确定具有创新性的科学文献[27]。∑(Sigma)的公式可表示为:

      

      其中,Centrality为中介中心性值,表示一个主题词的影响力和重要程度;burstness为激增(Burst)指数的值,表示一个主题词自身的热点程度。若某技术领域手工代码的∑值越高,则表明其创新性越高,越有可能是研究的前沿和潜在的颠覆性技术。

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