基于核心信息技术的交叉创新

陈子凤，陈媛媛，贾卫峰

(西安邮电大学 经济与管理学院，陕西 西安 710121)

人类历史上的每一次工业革命、技术革命和经济长波均由典型的通用技术主导。这些通用技术具有广泛适用性、易于改进性和创新孵化性，在整个经济体中发挥着共性技术的重要作用[1-2]。在关键共性技术上的竞争力，对于一个国家能否成功抢占一个经济周期的发展机遇至关重要。目前正处在第四次工业革命时期。第四次工业革命的核心是智能化与信息化，核心信息技术自身的创新以及其与传统工业技术及生物、能源、材料和空间技术之间的加速交叉渗透，促进了生产力的重大飞跃和生产关系的深刻变革，将推动多个领域的强大组合和整个经济社会系统的创新。

演化经济学认为落后国家实现经济追赶存在两种机会窗口。第一种机会窗口是当某种技术体系在发达国家趋于成熟后，发展中国家由于具备了劳动力成本低廉的比较优势，被称为“第一种机会窗口”。美国和德国的发展经验证明了这种机会窗口的存在。不过，由于发达国家占据了技术创新的制高点，在这种情况下，有可能出现发展中国家无论怎样追赶，也难以缩小与发达国家的生产率和经济差距的情况，即“在成熟的技术上不可能存在追赶机会”。对发展中国家实现跨越式发展真正具有意义的是处于酝酿阶段的新技术革命提供的“第二种机会窗口”[3-4]。

目前在第四次工业革命进程中，核心信息技术的创新及其与其他技术的交叉创新尚处于早期阶段，科技知识大多处于实验室阶段，知识的意会性程度很低，这种特点将所有国家“拉回同一起跑线”。此外，发达国家往往受困于旧技术范式的锁定效应，相比而言，新兴发展中国家更适应新技术经济范式的要求，四次工业革命为我国提供了跳跃式发展的机会。

核心信息技术带来了科技发展的“奇点”，一方面新学科与新产业正以前所未有的速度诞生，另一方面新旧学科和新旧产业之间的融合渗透亦在不断加速[5]。学科交叉和产业融合不仅是学科和经济发展的规律和趋势，也是未来创新的重要源泉。回顾百余年来的诺贝尔奖，近半数获奖研究属于交叉学科[6]，可见学科交叉与融合是科学研究取得突破性进展的重要途径。

本文拟分别从交叉创新、学科交叉和融合创新3个方面对国、内外相关文献展开梳理和评述，并在此基础上，探讨基于核心信息技术的交叉创新现有研究的成就和不足，指出未来研究的方向。

1 交叉创新的相关研究

现有知识的重新组合与连接是创新的重要形式之一。随着对知识创新理论和开放式创新研究的深入，交叉创新和融合创新成为一种知识创新的重要思维方法。交叉创新的核心是知识在不同知识类别和技术领域之间的流动[7]。发明问题解决(теории решения изобрет-ательских задач,TRIZ)理论中的分割、抽取和部分改变等原理蕴含着交叉创新的思维[8]。未来的创新将是多学科的交叉创新，需要突破思维壁垒，发现组合、把握交叉点[9]。

现有国内外交叉创新研究主要集中在教学改革领域，致力于研究交叉创新型人才的培养模式。直接聚焦于交叉创新行为本身研究的文献目前还较少，代表性的研究主要有，文献[10]以欧盟交叉创新项目为背景，针对里斯本创意产业10个细分领域与18个其他产业的交叉创新展开的案例研究，从合作空间、中介、创新文化和有效激励4个方面设计了交叉创新机制。文献[11]运用定性分析方法，从学科交叉和产业融合发展出发，分析知识交叉创新的规律。文献[12]对逻辑学与语言学、逻辑学与计算机科学之间的交叉创新展开了研究，认为交叉创新的结果分别推动了范畴语法和计算机科学的创新发展。

目前直接针对“交叉创新”这一术语本身的研究较少，主要集中在各类交叉型人才培养相关研究领域，少量以技术和产业为对象的交叉创新研究基本为定性研究，且对交叉创新未做明确定义。

2 学科交叉的相关研究

在学科交叉的概念方面，1926年美国哥伦比亚大学著名心理学家Woodworth首次使用了跨学科概念，提出跨学科是指超越一个已知学科的边界而进行的涉及两个或两个以上学科的实践活动。在跨学科的基础上，研究者们提出了学科交叉的概念，如认为学科交叉是“学科际”或“跨学科”研究活动，其结果导致的知识体系构成了交叉科学[13]。学科交叉指跨出已有学科的边界，实现学科间的合作。科技史表明，科学上的重大突破、新的生长点乃至新学科的产生，常常在不同学科彼此交叉和相互渗透的过程中形成，学科交叉是创新的动力和源泉[14]。

在学科交叉的研究内容方面，2004年美国科学院发表了关于“促进学科交叉研究”的报告，给出了学科交叉的研究方法[15]。文献[16]从本体论基础、方法论依据及认识论意义3个方面阐述了学科交叉与创新的哲学关联。文献[17]将学科交叉研究分为宏观交叉趋势探测和微观交叉主题研究两个层面，主要研究内容包括学科交叉类型、测度和动力学机制[17]。

在学科交叉的影响因素方面，文献[18]以某高校跨学科研究中心为对象，研究学科边界如何扩张，跨学科研究中面临的认知和利益风险以及相应的政策机制。文献[19]利用文献计量分析方法研究了国际研发合作网络、知识流动和科学融合的关系，发现知识流动是科学融合最重要的推动力之一。文献[20]通过跨学科博士培养项目研究社会学习过程、社会资本、学习能力和能力构成等因素对学科交叉产出的影响，发现社会学习过程和社会资本对学科交叉最重要。文献[21]研究了学科交叉合作中的动因和障碍，认为除了知识整合本身，整合行为的持续性对学科交叉产出具有重大意义。文献[22]对斯坦福大学的研究表明，学科交叉研究中心的规模越大、学科多样性越强，越有利于诞生超级学术明星。

在学科交叉的研究方法方面，由于知识成果主要通过文献等形式展现，因而文献计量方法是学科交叉测度的常用、有效方法。在学科交叉的评价中最常用的文献计量学方法包括共现分析、引文分析和作者分析等。文献[23]认为跨学科性包含专业度和整合度两个方面，并提出通过研究工作的学科覆盖和文献的引文学科多样性测度学科交叉。文献[24]利用文献计量法分析认知科学的学科交叉性。文献[25]比较了层级狄利克雷过程概率主题模型、共词分析和共引分析方法3种科学计量学方法，结果表明使用层级狄利克雷过程概率主题模型方法得出的结果比传统的共词分析和共引分析方法更加精确和可靠。文献[26]提出可以通过文献的参考文献所属学科分类来分析学科交叉性，并对图书情报领域的学科交叉性进行了实证分析。文献[27]从学科交叉的构成要素出发，通过构建学科交叉模式的分析框架，揭示学科交叉模式的特征与规律。文献[28]借用生物多样化理论，利用期刊引文的多样性程度来测度期刊的学科交叉程度。文献[29]利用Scopus出版物研究了全球45个国家的学科结构和每个国家的学科交叉演化过程。

具有学科交叉特点的研究成果通常存在文献和期刊的互相引用，机构间和作者间的合作交流，研究主体的交叉重叠等关系。由于这些关系通常表现为引文网络、合作网络及共词网络等社会网络特点，因此，社会网络分析方法亦被广泛运用于学科交叉的研究中。文献[30]通过构建文献耦合网络进行学科交叉成果的社区发现。文献[31]构建了高被引论文的共引网络作为学科交叉分析基础。文献[32]选取交叉学科领域的论文作者来构建社交网络，分析网络的结构和演化模式。文献[33]针对学科交叉领域知识重叠的问题，以情报学和计算机科学为例，对这两个学科中的知识聚类和重叠社群网络进行可视化展示，并对两个学科之间的交叉研究主题进行了分析。文献[34]利用社会网络分析方法和Ucinet软件，对近10年国内情报学与计算机科学两个学科在核心期刊发表文献的学科交叉情况进行实证研究，构建了基于引用关系的作者网络与文献网络，并探讨了这两个学科研究的交叉关系。文献[35]从网络凝聚子群角度，利用整体网络研究工具，探索了更精确的学科交叉度的测度方法。

随着数据挖掘和大数据相关技术的发展，数据挖掘、文本挖掘、自然语言处理和数据可视化等相关技术和方法为海量文献的定量分析提供了支撑，亦被用于分析新兴交叉学科的出现和发展。文献[36]采用机器学习方法对文献全文进行文本挖掘，使用词频-逆向文件频率(term frequency-inverse document frequency,TF-IDF)、词根提取、去停用词和支持向量机等方法分析学科的演变。文献[37]运用新兴技术聚类模型分析了多个专利系统，以识别新交叉技术领域的产生和发展。文献[38]开发了可视化工具CiteSpace用于呈现学科领域的共引网络，并利用界标、枢轴和中心焦点等指标来识别新兴领域和交叉领域。文献[39]对国内外科学知识图谱以及可视化领域的研究工作进行了系统总结。

现有学科交叉研究主要在期刊和文献层面展开，早期的研究方法主要以文献计量学方法为主，近年来开始借助社会网络、复杂网络、数据挖掘和大数据等新兴领域的方法和技术。在实证研究方面，部分文献选择特定期刊研究其学科交叉程度，另一部分文献针对特定学科展开研究。

3 融合创新的相关研究

融合一词在不同历史时期被赋予不同的内涵。1970年代，融合的概念开始多次出现在通信、计算机和广播产业中。文献[40]认为融合主要是指技术融合，并提出了替代性和补充式两种技术融合方式。文献[41]认为融合的含义比较广泛，涉及技术、产业、文化和社会等多个领域。

就融合创新的含义而言，文献[42]通过观察行动者在融合环境下所做出的协同演化行为，将融合创新过程分为知识融合、技术融合、应用融合和行业融合4个方面。文献[43]认为融合创新的核心理念在于综合技术创新、制度创新、金融创新及商业模式创新等创新的子领域，其本质是要打破科研、社会、经济等领域的藩篱，以同时促进环境保护、公共健康、社会公平和财富增长为目的，是一个对创新增长模式的再思考、再设计和再创新过程。目前学术界对融合创新的内涵尚无统一界定，具体研究主要从企业技术融合和产业融合两个层面展开。

在企业技术融合层面，文献[44]将融合创新定义为企业以市场为导向，通过多种技术的相互融合，开发新技术、新产品及新系统的过程，并将技术融合创新分为复制式融合、改良式融合和嫁接式融合等3种模式。文献[45]将企业融合创新行为模式定义为企业基于内部技术和外部技术融合的组合创新模式，属于一种开放式创新模式。文献[46]以矿用潜水电泵的创新为例，研究了专利地图和TRIZ方法有机结合在企业技术融合创新中的运用。

在产业技术融合层面，文献[47]认为技术融合主要发生在通信、广播、信息技术和娱乐产业。文献[48]以全球生物芯片产业为例，研究跨产业间的技术融合如何通过产业渗透、产业交叉和产业重组等机制诱发新兴产业的形成。

国内学者对产业层面融合的研究主要集中在两化融合、军民融合、产教融合、科技文化融合以及科技与金融的融合等领域。如文献[49]研究了我国省份两化融合对产业结构变迁和优化升级的影响。文献[50]借鉴古代劳武结合军事制度，对我国军民深度融合的动力机制和作用机制展开了研究。文献[51]从构建创新驱动系统，鼓励开放式协同创新合作，完善运行机制和营造环境氛围等方面对军民融合创新驱动机制进行了研究。文献[52]对广东省在科技、产业与金融融合发展方面的举措进行了梳理和分析，并对比了广东省在产业融合方面与发达国家和地区之间的差别。

在技术融合的测度方面，文献计量和专利计量方法是较为常见的测度方法。共专利权网络、申请者网络、发明网络、专利分类、专利引文网络、论文合作、引用和共引分析等数据和方法均被用于技术融合测度中。文献[53]利用德国专利数据中的专利代码，使用交叉影响评估方法测度技术融合的程度和趋势。文献[54]以保健品、纳米技术和可穿戴设备为例，利用专利分类代码和基于专利的知识流动方法识别技术融合发生的微弱信号。文献[55]利用开源大数据技术、关联规则分析、连接预测方法和三方专利数据识别和预测技术融合的主要领域和趋势。文献[56]利用专利引文数据构建依赖结构矩阵，结合神经网络分析方法，预测多技术的融合趋势。文献[57]利用学术论文的合作、引用和共引分析方法研究科学领域的融合，并通过专利引用网络监测产业领域的融合现状及趋势。除了广泛使用专利和文献数据，其他领域的指标、方法和数据逐渐被应用于学科交叉和技术融合研究中，如网络指标、基尼系数、熵值、交叉熵更新、Rao-Stirling指数和赫芬达尔指数等方法[53,58]。文献[59]等利用中国投入产出表数据和交叉熵技术来测度产业融合。

在技术融合的驱动力方面，现有的研究主要针对不同的国家和地区展开。如文献[60]研究了韩国政府研发项目数据和专利数据，结果发现，处于技术生命周期的早期阶段，具备较低的技术就绪度、较长的研发周期和较少的研发预算有利于技术融合。文献[61]对欧洲专利数据的研究发现，不同的技术特征会影响融合，复杂技术产生融合的概率相对较低，更广的技术范围和合作倾向对融合有利。文献[62]以韩国100个成功的产业融合案例为对象，研究跨产业的创新与产业融合的关系，将产业融合分为技术推动型、政策环境增强型、服务整合商业驱动型和技术驱动新价值型。文献[58]针对德国专利数据的研究发现，对标准的吸收能力对技术融合有中度正向影响作用。

在信息技术融合创新的相关研究方面，文献[2]研究了信息通信技术在国家创新系统中的作用，认为其作用主要通过基础设施和通用技术体现，并利用投入产出表数据测度了信息通信部门对其他部门的广泛技术溢出。文献[63]认为信息通信技术是整个经济网络中信息和知识流动的桥梁，并利用结构洞方法和投入产出法研究信息通信技术在欧洲技术流动和创新中的推进作用。文献[58]发现很多技术融合都与信息通信技术相关，其利用专利分类数据，结合熵、引力值、社会网络和关联规则分析等方法，识别与关键信息通信技术融合度较高的技术领域。文献[59]发现信息通信部门的供给方融合主要体现在制造部门，需求方融合主要体现在服务部门。文献[64]利用专利引文和专利类别分析方法研究生物技术和信息技术的融合。文献[65]利用关联规则方法分析专利共分类数据，研究信息通信技术的供给方技术融合轨迹。

相对于学科交叉，融合创新更偏向应用、更宏观、涉及范围更广，包括技术、产业、文化和社会等。相关实证研究主要在技术融合和产业融合层面展开。技术融合测度主要利用专利数据，产业融合测度主要利用产业间投入—产出数据进行研究。国内产业融合主要围绕两化融合、军民融合、产教融合、科技文化融合和科技金融融合等类型展开，且相当一部分为定性研究。专门针对核心信息技术与其他技术及其他产业的交叉渗透融合研究较少。

4 结语

分别从交叉创新、学科交叉和融合创新三个方面对基于核心信息技术的交叉创新研究现状展开综述，分析现有研究取得的成果和不足，梳理现有研究之间的联系和差距，主要得到如下结论。

首先，目前关于跨知识领域、跨技术领域和跨行业的交叉创新研究分别从学科交叉、技术融合和产业融合等角度展开，侧重于交叉创新的局部环节，不利于形成对交叉创新更系统更完整的理解。从系统性、全局性视角构建交叉创新的研究范式应该是未来研究的主要方向之一。

其次，现有交叉创新思想主要分散在学科交叉、技术融合和产业融合等相关研究中，直接使用“交叉创新”这一术语的研究较少，尚未形成完整的理论体系。在文献综述的基础上，本文认为交叉创新是来自多个知识和技术领域的创新主体通过连接、组合和融合不同领域的知识和技术进行创新的过程。在此基础上，进一步完善清晰界定交叉创新的概念和范畴值得今后进一步研究。

最后，现有学科交叉、技术融合和产业融合对应的实证研究主要借助相关文献、专利和产业数据开展。文献、专利和产业分别代表了基础科学的产生、科学到技术的突破和技术到产业的应用。学科交叉、技术融合和产业融合体现了交叉创新从微观到宏观的全过程。产业融合过程中对交叉性基础科学的新需求反过来进一步推动学科交叉的新发展，如此循环往复，生生不息。本文认为学科交叉和融合创新分别是交叉创新的微观和宏观表现。将微观层面的学科交叉、中观层面的技术融合和宏观层面的产业融合统一到交叉创新的框架中，是今后交叉创新研究的重要方向。