新兴交叉领域技术会聚对技术价值的影响研究

刘娜 荣雪云 毛荐其

摘 要：技术会聚是不同领域或来源技术知识的交叉与融合，产生兼具组合价值及协同价值的会聚技术。当前技术演变呈现会聚态势，尤其是新兴交叉领域，毋庸置疑创新主体的技术研发实践需要技术会聚。然而，技术知识会聚到何种程度及会聚何种类型的技术知识能产生高价值的技术成果？成为研发人员迫切关注和学者亟待解决的关键问题。本研究以纳米生物制药领域为例，收集该领域在美国专利商标局（USPTO）申请的专利数据，基于多个粗细粒度分别测度该领域技术会聚的程度，运用负二项模型检验理论假设。结果表明：技术会聚程度对技术价值产生显著的正向影响，被会聚的技术知识成熟度及重叠度均削弱此正向作用。研究结果有助于指导技术研发活动中研发人员的技术会聚实践。关键词：技术会聚;知识成熟度;知识重叠度;技术价值;新兴交叉领域中图分类号：F 204 文献标识码：A 文章编号：1672-7312（2019）06-0728-09

The Effect of Technological Convergence on Technological

Value in Emerging Cross-fields

——Taking Nano biopharmaceuticals as an Example

MAO Jian-qi1，2，RONG Xue-yun1，LIU Na1，2

（1.School of Business Administration，Shandong Technology and Business University，Yantai 264005，China;

2.Shandong Collaborative Innovation Center of Energy Economy，Yantai 264005，China）

Abstract：The evolution of technologies show a converging trend，especially for the field of the emerging cross-fields.There is no doubt that R&D practice of innovators needs to converge different technological knowledge.However，few scholars have explored the effect of technological convergence.That is，in order to create high-valued technologies，what extent and type of technological knowledge should be converged？ Solving this problem is helpful to innovation practice.This study took the field of nanobiopharmaceuticals as an example to collect patent data applied by the USPTO in the field，measured the degree of convergence of technology in this field based on multiple coarse and fine particle sizes，and used the negative binomial model to test the theoretical hypothesis.Empirical results show that the degree of convergence of technology has a significant positive impact on the value of technology，and the convergence of technical knowledge maturity and overlap weaken this positive effect，which will help guide the technical convergence of R&D personnel in technology R&D activities.

Key words：technology convergence;knowledge maturity;knowledge overlap;technology value;emerging cross-cutting

0 引 言

科技史上，科学和技术的很多重大突破得益于学科交叉或领域渗透。多学科相互交叉、多领域相互渗透已然成为当今科技创新的突出特征[1]。知识的跨学科、跨边界发展成常态化，其深层机制就是会聚。从学术研究和创新实践看，会聚发生在科学层面、技术层面、市场/应用层面、产业层面。有学者将4个层面的会聚视为并发过程，也有学者视为序列过程[2]。然而，无论是市场/应用会聚亦或是产业会聚，都根源于技术会聚。

技术会聚是不同学科技术知识的溢出和融合，即组合不同领域或来源的技术知识以实现技术上的创新[3]。技术会聚过程实际上是不同技術知识间有机组合的升级和转化过程，是技术间相互兼容、协同和整合的增效过程。当前，运用单一学科的知识已不足以解决日益复杂化的技术问题，也难以满足愈加多元化的消费者需求，不同技术间交叉融合势在必行。当不同技术知识因交叉融合而导致它们的边界模糊时，将涌现出会聚型新技术，技术会聚发生[4]。

Rosenberg（1963）在对机床制造技术的演化研究中，最早探索了技术会聚现象，并指出技术会聚通过技术互补和合作创新的模式促进了新兴技术的形成和发展[5]。近年来，技术间的交叉、融合已成为技术突破的突出特征，技术演变发展呈现出技术会聚态势，特别是新兴交叉领域。在科技创新体系里，技术会聚已然不只是趋势，而是成为了技术上创新的逻辑。技术会聚被视为行业和技术上创新的主要来源，有望成为未来技术创新的主要范式[6]。对日常生活和经济生产活动产生重要影响的很多新兴交叉领域都是技术会聚的结果，比如纳米生物制药、纳米新能源、印刷电子技术、量子信息技术及人工智能技术等。作为未来实现技术上创新的有效手段，技术会聚不仅存在于理论层面，更是研发领域必须面对的战略性挑战。技术会聚将深刻影响研发实体的核心竞争力甚至导致产业结构的重新布局。随着技术会聚重要性突显，国内外学者已从不同视角开展技术会聚研究，研究成果不断涌现，其内容涉及技术会聚的概念界定、测度、模式、驱动力、预测及前因研究等。

技术会聚的结果是产生会聚型技术发明，会聚型技术不仅具有被会聚知识的整合价值，更重要的是具有被会聚知识的协同价值。当前，已有学者研究技术发明的价值问题，也有学者研究技术发明的质量及影响问题[7-8]，以评估一项新技术发明对未来技术发展的重要性。例如，Su和Moaniba（2017）基于专利数据，分析了技术的跨学科性对技术价值的影响。Wang等（2017）的实证表明技术的探索程度与发明质量存在倒U型关系。然而，在技术会聚背景下，研发人员应将技术知识会聚到何种程度更有利于产生有价值的技术发明？

研发人员在研发活动中面临的另一抉择是会聚何种类型的技术知识？认为被会聚的技术知识成熟度及重叠度可能会影响技术会聚水平与技术价值二者间的关系。现有研究表明，知识成熟度影响技术的创新水平。有学者认为，成功的技术创新往往包含已在使用中被测试过的成熟知识，可以避免创新过程中代价高昂的错误[9];也有学者认为，与新颖的知识相比，成熟的知识已过时，限制其适应不断变化的需求[10]。知识重叠是相同或相似技术、技能或经验。知识重叠度越大，知识差异性就越小，知识转移效率就越低。

综上，研究致力于解决技术会聚水平如何影响技术价值，并引入情景因素技术知识成熟度和重叠度作为调节变量。以新兴交叉纳米生物制药这个典型的会聚领域为例，收集该领域在美国专利商标局（USPTO）申请的专利数据，基于多个粗细粒度分别测度该领域技术会聚的程度，并运用负二项模型检验理论假设。期望研究结果有利于指导技术研发活动中研发人员的技术会聚实践。

1 理论假设

1.1 技术会聚程度对技术价值的影响

技术会聚意味着不同领域的知识或能力有机整合在一起，以创造新的技术发明。认为不同程度的技术会聚会带来不同程度的新颖性和创新性。当只有少数技术知识被整合时，有限的知识元及有限的会聚关系仅能在一定程度上激发发明者的创新思维，由此产生的新发明将具有较低的新颖性和创新性，对未来技术发展的影响就越小。当多数技术知识被深度整合时，一方面增加了发明创造所需知识的多样性，另一方面有利于发明者拓展创新思维，产生新思想[11-12]，使得新发明具有更高的新颖性和创新性，更有可能成为未来创新发明的知识源，从而影响本领域或其他领域未来技术发展。新技术正是在不断的被借鉴、吸收和应用的过程中逐渐凸显出技术价值。因此，认为一项发明的技术会聚程度对其技术价值具有促进作用。综上，提出假设。

H1：技术会聚程度对技术价值有正向促进作用。

1.2 技術知识成熟度的调节效应

技术知识成熟度是从最初发现知识到将知识纳入到一项新技术发明间的时间间隔[13]。技术知识会聚虽然能够打破发明者固有的思维模式，产生新颖性和创新性的技术发明。但是，当发明者过多的会聚已被深入研究的成熟技术知识时，由于这些知识缺乏新颖性，虽然能够在短时间内被发明者重新测试、试验，但可被解锁的技术创新潜力较少[14]，从而阻碍了发明者的创新思维，使得发明者很难从会聚的广泛技术知识中受益。此外，任何技术知识的会聚潜力都是有上限的，在上限点上，有效会聚的潜力已被耗尽。与新知识元素相比，成熟的知识元素的会聚潜力更易受到限制。当达到上限时，与其它知识元素的进一步组合将不再具有成效，从而削弱了技术发明的新颖性和创新性，阻碍其作为未来新发明知识基础的可能性。因此，当发明者过多依赖成熟的技术知识作为其创新发明的知识基础时，反而会抑制技术会聚程度对技术价值的正向影响。综上，提出假设。

H2：技术知识成熟度负向调节技术会聚程度对技术价值的正向影响。

1.3 技术知识重叠度的调节效应

有学者认为知识重叠是知识传播者与知识接受者所共有的最大知识基。借鉴此概念，本研究中知识重叠定义为某一领域新技术发明引用的已有技术发明间所共有的最大知识元素或知识基础。技术会聚程度的增加可以提高知识的多样化程度，发明者通过接触多样化的知识有助于激发新思维，产生创新性的发明。然而，技术间知识元素的高度重叠，使得可借鉴、吸收的异质知识资源相对较少，抑制发明者的思维扩散，使得技术发明的新颖性和创新性不足。另外，技术间知识的高度重叠也降低了知识传播的效率，阻碍异质知识资源的流动，弱化发明者对新知识、新思想的探索，抑制发明者的创新水平。因此，当一项新发明融合多个不同的知识元素时，

如果新发明所引用的已有发明间的知识元素重叠度较高，反而会抑制技术会聚程度对技术价值的正向影响。综上，提出假设。

H3：技术知识重叠度负向调节技术会聚程度对技术价值的正向影响。

文中构建的理论模型如图1所示。

2 研究方法

2.1 数据 纳米生物制药技术是20世纪90年代出现的会聚纳米、生物和制药技术的重大新兴交叉技术领域。该领域以多技术的紧密交互为特征，能够观测到大量的会聚型技术发明。因此，本研究以该领域专利数据为样本，检验前述理论假设。借鉴Guan和Zhao（2013）、Lenoir和Herron（2009）对纳米生物制

药技术专利检索策略[15-16]，采用主题词搜索，从美

国专利商标局（USPTO）提取该领域专利数据，时间跨度为1997—2007年。经数据清洗，最终获得纳米生物制药领域9 733项专利。具体检索主题词见表1.

2.2 变量

专利IPC技术代码常被学者用来表征技术知识元素或知识领域。IPC分类体系采取部、大类、小类、主组和小组五级层次结构，每一层级都是对上一层级的进一步细分。某专利的后向引用信息揭示了该专利会聚以往哪些专利的技术知识及每一技术知识被会聚的程度。每项专利发布后，可能被随后的专利所引用，从专利的前向引用频次，可以判断它的价值大小。专利的引用数据具有时效性，如果不能控制引用时期的话，可能会导致偏差。为解决此问题，在确保能够获得焦点技术发明大部分引用信息的条件下，借鉴已有研究，对每一焦点技术发明专利的后向引用和前向引用数据都做了10年时间窗的限制，如图2所示。

因变量是专利的技术价值。学者认为技术发明专利的前向引用计数是衡量技术价值的有效指标。一项专利获得的前向引用计数越多，表明其对未来技术创新的影响就越大，也就意味着它的技术价值就越大。本研究使用专利的前向引用计数度量其技术价值。

自变量是技术会聚程度。已有学者基于专利引文信息度量技术会聚。焦点专利对已有专利的引用作为该专利的知识源，揭示了以往哪些技术知识被不同程度的重新整合。使用香农熵测度专利技术的会聚程度，该指标不仅体现了会聚技术知识的广度，而且体现了会聚的深度。不同层级的IPC分类是不同程度的技术细分，为了全面反映一项专利的技术会聚程度，从该向专利的被引专利的IPC部、大类、小类、主组和小组5个层级分别计算它的技术会聚程度指标，如图2所示。计算公式为：

Entropyi=-jpjlnpj，式中：pj为各层级技术代码j被分类到焦点专利i的后向引用专利数占其所有后向引用专利数的比例。

调节变量是技术知识成熟度和技术知识重叠度。技术知识成熟度度量一项专利发明技术知识来源的成熟性。借鉴Lee（2016）有关科学知识成熟性的算法，计算焦点专利发明申请时间与其所引用的专利间平均时间间隔，公式为：

Ci=nj=1（X-Yj）/n，式中：n为焦点专利i在10年时间窗内引用的专利数量;X为焦点专利i的申请时间;Yj为被引专利j的申请时间。

技术知识重叠度度量焦点专利发明所引用的已有技术在知识结构、知识多样性等方面的相似程度，反映了焦点专利在多大程度上利用已有技术知识。文中将每一焦点专利技术知识重叠度的计算公式定义为

OSi=mj=1Pj/n

，式中：n为焦点专利i在10年时间窗引用的专利数;m为焦点专利i引用的技术知识元素数;Pj为技术知识元素j被分类到焦点专利i的后向引用专利数占其所有后向引用专利数的比例。将IPC技术代码作为技术知识元素的表征，分别在5个层级测度了焦点专利i的技术知识重叠度。专利在每个层级含有的技术知识不同，因此，焦点专利在IPC每一层级的技术知识重叠度存在差异。

控制变量。为了避免其他因素的影响，引入了一些专利发明的特征变量进行控制。具体包括，后向引用专利数量、发明者的数量和权利要求数量。

2.3 模型设定

因变量专利的技术价值是计数型变量且只取非负值。因此，应采用泊松模型或负二项模型。由于因变量的均值不等于方差，故此采用负二项回归模型，对5个层级的技术会聚程度分别进行回归验证。此外，为了确定使用标准的负二项模型还是零膨胀的负二项模型，进行了Vuong检验，结果表明每个模型的Vuong值|V|远小于1.96，故此选择标准的负二项模型。

3 研究结果

3.1 描述性统计

表2报告了各变量的描述性统计与相关系数。由技术价值的均值和最大值可知，不同专利发明的技术价值存在较大差异。从各层级技术会聚程度与技术价值的相关系数可看出，技术会聚程度与技术价值间存在正相关。为了识别各变量间是否存在自相关问题，计算了各变量的方差膨胀因子（VIF），其结果都低于10，表明变量间不存在严重的多重共线性问题。

3.2 回归结果

为了避免基于IPC单一层级测度数据而导致研究结果的偶然性，以部、大类、小类、主组和小组5个层级分别计算变量技术会聚程度及技术知识重叠度，并将构成的截面样本数据分别进行负二项回归，回归结果见表3和表4.

假设1提出技术会聚程度对技术价值具有正向影响。表3及表4中的模型2a，1b，1c，1d和1e的系數符号与预期一致，并且都在p<0.01的显著性水平下支持假设。故，在IPC部、大类、小类、主组和小组各层级样本数据中，技术会聚程度对技术价值的正向影响均得到证实。因此，当同一技术发明会聚不同层级的知识元素时，其会聚程度均以相同的方式影响技术价值。可见，一项新发明对现有知识元素的整合程度越高，该发明作为未来新技术发明知识基础的可能性就越大。也就是说，技术发明的会聚程度对其技术价值的提升具有促进作用。

假设2预测技术知识成熟度负向调节技术会聚程度与技术价值间的正相关关系。表3和表4中，模型3a，2b，2c，2d及2e中的技术会聚程度×技术知识成熟度的系数具有期望的负向符号，并且都在p<0.01的显著性水平下提供了统计上的支持。因此，基于IPC部、大类、小类、主组和小组各层级的样本数据，假设2均得到验证。即当技术发明会聚的知识元素越成熟时，由于其缺乏新颖性，技术人员可解锁的创新潜力较少，从而会削弱技术会聚程度对技术价值的正向影响。

假设3认为技术知识重叠度负向调节技术会聚程度与技术价值间的正相关关系。表3及表4中基于IPC部、大类、小类和小组层级的模型3a，3b，3c和4e中技术会聚程度×技术知识重叠度系数符号符合预期，且统计上显著。然而，表4中基于IPC主组层级的模型3d中技术会聚程度×技术知识重叠度的系数符合和预期一致，但不显著，因此，基于IPC主组层级的样本数据不支持假设3.知识元素间的高度重叠，使得知识趋于同质化，发明者可获得的异质性知识资源较少，从而会削弱技术会聚程度对技术价值的正向影响。

关于控制变量，发明者数量、权利要求数和后向引用专利数，在估计的所有模型中均对技术价值具有正向影响。其中，权利要求数和后向引用专利数均在统计上显著，但发明者数在基于IPC主组和小组层级的回归结果中部分不显著。

3.3 调节效应

为更直观的表述各层级乘积项对技术会聚程度与技术价值间关系的影响，根据各层级技术会聚程度均值，将样本分为高、低2组，分别画出各层级的调节效应图。图2和图3分别给出了各层级技术知识成熟度和技术知识重叠度的调节效应图。由图2和图3可知，基于IPC部、大类、小类、主组和小组层级的技术会聚程度与技术价值间均呈正相关关系。

图2中的1a～1e依次表示基于IPC部、大类、小类、主组和小组层级的技术知识成熟度的调节效应。可看出，当技术知识成熟度较高时，各层级技术会聚程度对技术价值的正向作用会减弱，表现为各层级技术会聚程度和技术价值的直线斜率较低，直线越平缓。

图3中的2a～2e依次表示基于IPC部、大类、小类、主组和小组层级的技术知识重叠度的调节效应。可知，当技术知识重叠度较高时，技术会聚程度对技术价值的的正向作用会减弱，表现为各层级技术会聚程度与技术价值的直线斜率比低程度知识重叠的直线斜率小。

4 结 语

本研究探讨了技术发明会聚知识元素的程度如何影响其技术价值，以及技术知识成熟度和技术知识重叠度对技术会聚程度与技术价值关系的调节作用，并从多个维度对技术会聚程度进行测量。以纳米生物制药技术领域的专利数据为样本，检验结果表明：各层级技术会聚程度对技术价值均具有正向影响。也就是说，一项技术发明对不同知识元素整合的程度越高，越有利于发明者开展新颖的、独特的创新活动，从而提升其技术创新价值，进一步促进该技术的未来发展。

通过技术发明会聚知识元素的成熟度对技术会聚程度与技术价值关系的调节作用研究，得出：技术知识成熟度削弱技术会聚程度对技术价值的促进作用。当一项技术发明会聚更多的成熟知识元素时，虽然成熟的知识元素更易被发明者学习和验证，但由于其缺乏足够的新颖性和创新性，反而会抑制发明者在技术研发过程中的创新思维和潜力，使得技术发明的新颖性和创新性不足，从而降低技术发明的价值。

通过技术发明本身包含的知识元素与其引用技术发明包含的知识元素的重叠度对技术会聚程度與技术价值关系的调节作用研究，得出：技术知识重叠度削弱技术会聚程度对技术价值的促进作用。如果一项技术发明大量引用了先前已有技术发明的知识元素，知识元素间的高度重叠，使得发明者间的知识资源趋于同质化，促使冗余知识的产生，并固化发明者的创新思维，使其很难创造出新颖、独特的技术发明，进而影响技术发明的价值。

本研究结论有助于指导技术研发人员在创新发明过程中应最大程度的进行知识整合，且避免会聚成熟度和重叠度较高的技术知识。首先，技术会聚程度与技术价值间的正向关系表明，深度融合不同来源的知识元素在一项重要技术发明的发展中起着至关重要的作用。这意味着发明者应尽可能多的借鉴和吸收不同领域的技术知识，以提高创新水平及创新价值。其次，发明者在开发新技术时，应尽可能避免融合成熟度较高的知识元素，同时也要避免过度依赖已有技术发明的知识元素，因为会聚知识的成熟度和重叠度较高，会使得创新发明缺乏新颖性和创新性，阻碍其未来发展。

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（责任编辑：许建礼）