冠状病毒防疫领域的专利技术合作网络特征研究

王崇锋 崔运周 王世杰 晁艺璇

摘要：通过对我国冠状病毒防疫领域发明人技术合作现状的研究，探索该领域中核心发明人技术合作特征，对于冠状病毒防疫领域可持续发展、提高科研成果产出具有一定的实践意义。本文使用新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共享平台3403条专利申请数据，运用社会网络分析方法，对该领域核心发明人技术合作网络度中心度、结构洞特征及关系网络演化特征进行深入分析。结果发现，我国冠状病毒防疫领域发明人技术合作力度较低，并存在区域化与阶段化现象。针对这些现象，进行讨论并提出相关建议。

关键词：冠状病毒；技术合作网络；社会网络分析；网络演化

中图分类号：G306文献标识码： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2021.01.001

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0引言

2020年伊始，新型冠状病毒肺炎（COVID-19，下文简称新冠肺炎）疫情蔓延全国[1]。为应对此次新冠肺炎疫情，国家自然科学基金启动专项项目开展相关科学研究，为新冠肺炎疫情防控提供技术支撑。自我国首次经历SARS冠状病毒疫情后，冠状病毒防疫领域的研究一直处于兴起与衰退的交替状态，每当疫情（如SARS、MERS）暴发，相关研究与经费状态都会进入高峰，而随着疫情的消散又会进入低谷，从SARS疫情暴发至今近20年，冠状病毒领域的研究力量依然薄弱，此种局面亟待扭转。而国内学者自新冠肺炎疫情暴发以来，从疫情防控[2]、经济影响[3]及企业发展[4]等角度展开了大量研究，但鮮有学者从科研合作网络的角度研究冠状病毒疫情防疫领域科研人员科研合作的现状与趋势。

科研合作网络是指某领域科研人员基于知识创新和技术创新进行相关研究成果突破的合作关系网络，其作为研究科研人员合作关系的重要形式[5-6]，又可以细分为以论文合著形式的知识合作网络以及以专利合作形式的技术合作网络。目前大部分学者借助科研合作网络对某一领域的发展现状及趋势的研究主要以论文数据为研究对象。例如，Newman[7]以计算机等领域的科研论文构建科研合作网络，探究网络统计特性及作者派系、聚集性等特征；谢伟伟等[8]以Web of Science核心收录长江区域校研高水平合作论文为对象，对该论文科研合作网络特征进行分析；李爱花等[9]采用文献计量方法，以新冠肺炎疫情论文为研究对象分析疫情期间科研热点；相较而言，对专利数据分析的研究相对较少[10]。其中，专利作为技术信息的重要载体以及研究科研网络演化的重要指标[11]，受到国内外学者的广泛关注，少数以专利技术合作网络进行研究的文献都以企业为网络中的创新主体。例如，许秀瑞等[12]对新能源汽车产业专利权人技术合作网络特征演化趋势进行了研究；王珊珊等[13]对华为公司专利技术合作网络演化与网络基本特征进行了探究等，而科研团队中核心科研人员在科研成果的产生与发展过程中往往具有重要且不可忽视的作用[14]。

基于此，如何更好地发挥核心科研人员引导带头作用，如何促进冠状病毒防疫领域可持续发展与提高该领域科研成果产出具有一定的研究价值。本文以新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共享平台2003年至2019年专利申请数据为研究对象构建发明人技术合作网络，研究冠状病毒技术合作网络中科研人员合作特征，旨在为冠状病毒防疫领域科研人员开展研发合作提供新思路，进而也希望为政府部门对加强冠状病毒防疫领域发展提供相关建议参考。

1研究设计

1.1研究方法

本文采用社会网络分析方法展开研究，“社会网络”是以行动者之间的各种互动关系为连接的集合[15]，行动者可以是个人，也可是企业、高校等。社会网络分析方法自19世纪70年代被正式提出并使用后，成为对复杂网络结构属性、内在关系研究的一种重要研究方法。社会网络分析不仅可以用在网络的地理空间特征研究[16]，同样也可以用在学术、技术合作关系之间的研究。目前，国内众多学者采用社会网络分析方法研究专利技术合作网络的演化过程。刘彤等[17]在纳米领域构建专利技术合作网络以探究其结构特征演化；刘雅琴等[18]和曹霞[19]采用社会网络分析方法分别对新能源汽车领域专利合作网络结构演化及空间特征进行了研究。鉴于此，本文拟使用社会网络分析方法，对冠状病毒防疫领域专利技术合作网络特征演化及核心发明人关系网络演化展开研究。

1.2数据来源及处理

本文中的专利技术合作网络专指专利发明人合作形式，不包括专利权人合作网络、专利引文网络和专利共现网络等技术合作网络。数据检索时间为2020年5月，由于2020年相关专利数据量极少，在此不做考虑；另一方面，我国冠状病毒研究主要从2003年SARS疫情之后，因此本文以新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共享平台2003年至2019年的合作申请专利数据为研究样本[20]，对其技术合作网络演化特征及其核心发明人演化特征进行研究。该专利平台由国家知识产权局专利局审查维护，整理提供精准专业的新冠疫情防疫的各领域专利数据信息，具有一定的权威性与代表性。本文选取国内专利板块，共提取4136条专利数据，从中选取2003年至2019年数据，并从中剔除国外的数据，最终得到3403条专利数据，共计8962名发明人。

对3403条专利数据进行统计（图1），2003年相关专利申请数值较高，随后专利申请总数与专利合作数量在2012年之前处于先下降后波动的趋势，而在2013后专利数量急剧上升，这种上升趋势在2018年后显著下降，这与前文冠状病毒领域整体发展状况相符，2003年与2012年暴发的冠状病毒疫情带来了专利申请的高峰期，体现出该领域专利申请数量随外界环境变化呈现阶段化的特点。因此，本文对冠状病毒相关领域专利合作网络划分为两个阶段：第一阶段为2003至2012年，这一阶段我国首次经历冠状疫情后，专利申请数量从疫情高峰急剧下降，总体数量较少且增长率波动幅度大；第二阶段为2013年到2019年，这一阶段受世界MERS疫情影响，专利申请数量开始逐年上升且专利增长率相比第一阶段更为稳定。

一项专利拥有一位或多位发明人，而一位发明人又可以参与发明多项专利，因此，如果多位发明人共同发明一项专利，那么认为他们之间具有技术合作关系。如图2所示，专利1对应a、b、c三位发明人，那么认为a、b、c之间具有合作关系，专利发明人与其之间的技术合作关系构成技术合作网络。

2整体网络特征分析

对冠状病毒防疫领域专利技术合作网络结构演化特征的相关指标进行量化，由表1中量化指标及可视化网络图（图3，图4）可知专利技术合作网络演化特征。

（1）冠状病毒防疫领域技术合作网络规模逐步扩大，但合作力度有待加强。网络规模代表网络中的节点个数，由表1可知，第一阶段网络中节点发明人是2775位，网络边数为18010条，而第二阶段网络的节点发明人增加到5967位，边数增加到34672条，这表明2012年后更多科研人员投入该领域，网络规模正逐步扩大。网络平均中心度表示发明人的平均合作者数量，也反映发明人间的关联程度及科研合作力度。第一阶段网络平均中心度为6.49，第二阶段下降到5.91，表明第一阶段虽然发明人数量总体较少，但发明人的合作者数量较多，科研合作力度较强。

（2）网络局部较为紧密，但是整体松散，两阶段网络均具有小世界特征。小世界特征如下：网络路径长度较短（一般在10以内），局部密集程度大[21]。首先，根据图3、图4的网络可视化图可见网络中非核心发明人主要围绕一个或多个核心发明人展开技术合作，非核心发明人之间合作交流较少，可以初步判断两阶段网络具有小世界特征；其次，由表1中量化指标可知，第一阶段技术合作网络平均聚集系数为0.952，平均距离为5.97；第二阶段网络平均聚集系数为0.955，平均距离为3.17，说明两阶段技术合作网络平均距离短且聚集程度高，因而均具有小世界特征。而网络密度代表网络中所有节点的连接数量在所有可能存在连接数量中的占比，一般来说，占比越大，网络密度越大，节点结互动性、连通性越好[22]。由表1可知，两阶段的网络密度分别为0.002和0.001，说明网络整体很松散，连通性较差，不利于信息的傳递与分享。

（3）网络中小团体数量呈上升趋势。由可视化网络图可见，冠状病毒防疫领域两阶段网络由大量子网络组成，这反映出网络中含有众多凝聚子群，也说明该领域具有很大的发展空间。一旦不同子网络中核心发明人开展合作，网络整体连通性将会增强，促进技术信息的传播。UCINET软件中K-core指数是对网络凝聚子群特征的量化指标，表示网络中所有节点都至少与K个图中的节点相连接。由表1可知，第一阶段最大K核数为25，第二阶段为42，这表示冠状病毒防疫领域内部发明人数量多且小团体规模还在进一步扩大。

3专利技术合作网络核心发明人演化特征分析

3.1核心发明人确定

首先，由于冠状病毒疫情防疫领域专利合作发明人数量较多，构成的整体网络极为复杂，不便于对所有发明人进行分析；其次，核心发明人在成果产出方面具有主要引导与带头作用[10]。因此，为了对冠状病毒防疫领域专利发明人进行更直观的观察与分析，需要对8962名发明人进行进一步的限定，以确定更为核心的发明人。为限定研究样本中的核心发明人，本文根据赖普斯定律进行计算（公式1）。新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共享平台2003—2019年发明人总数为8962人，经计算得出核心发明人95位，申请专利数量为7～8个。因此，本文选取申请专利数量7个以上的发明人为研究对象，共计97位核心发明人，从中剔除2位非合作发明人，最后得出95位符合条件的发明人。

其中，i表示发明人申请专利数量的最大值，m为核心发明人申请专利数量的最低值，n（x）表示申请x个专利数量的发明人数量，N为发明人总数[23]。

3.2度中心度与结构洞测度

为精确衡量冠状病毒防疫领域技术合作网络核心成员的影响力变化，本文对两阶段度中心度、结构洞排名前10的核心发明人分别进行统计（如表2所示）。度中心度高的发明人意味着拥有更多的直接合作者，在网络中占据更高的地位[24-25]。结构洞衡量发明人合作者之间的合作程度，用来衡量发明人对资源及信息的控制优势[26]。限制程度反映了发明人在网络中受到的约束力度，限制程度越小，说明发明人占据的结构洞越多，而且限制程度是测量结构洞最常用、更精确的指标。因此，本文选取限制度作为结构洞的衡量指标。中心度与结构洞计算如公式2、公式3。表2所示，一方面，在两阶段中，中心度与结构洞排名前十的核心发明人均不相同，这可能说明在冠状病毒防疫领域，随着科研人员研究热情的降低与国家在该领域科研投入的减少，极少有发明人能够长时间保持较高的地位与学术影响力。另一方面，在第一阶段中，中心度与结构洞排名前十的核心发明人中有七人相同，说明中心地位的核心发明人同时在网络占据结构洞的位置，控制网络种信息资源的流动，掌握核心信息与资源；而到第二阶段，中心核心发明人更替，更具中心地位的核心发明人形成紧密小团体，在网络中受到的限制更大，不在占据结构洞位置，对信息资源的控制力下降。

3.3核心发明人团体演化分析

对95位核心发明人构建合作关系网络（图5，图6）。通过网络整体特征演化分析，发现网络中已存在大量小团体。为了更直观的分析网络中小团体中核心发明人的构成情况，本文使用UCINET软件中N-clique功能对小团体进行分析，设定参数距离n小于2，最小节点数为3[27]，得出各阶段小团体核心发明人构成情况（表3，本文只简述其中3个特点较鲜明的团队）。

通过对专利核心发明人小团体分析，我国冠状病毒防疫领域核心发明人技术合作存在以下特征：（1）核心发明人与其小团体存在阶段性特征，第一阶段团体少有能维持到第二阶段，同时第一阶段核心发明人在第二阶段也少有专利申请；（2）专利技术合作依然以同一区域或同一机构内发明人合作为主流。虽然存在跨区域合作团体，但合作频率低，比例小，体现出一定的区域化、封闭化特征；（3）同一团体中的核心发明人发展不平衡，同一团体内极大比例专利第一发明人为同一人；（4）核心发明人所属机构的合作多以产研或校研专利合作为主，类似于团队2的产学研联盟合作极少。

4讨论与建议

（1）我国冠状病毒防疫领域技术合作规模较大，但整体合作力度、合作持续性有待加强。在此次统计中，专利合作状况分析体现该领域专利申请数量受外界疫情影响具有阶段性；另一方面，由表1可知，该领域技术合作网络第二阶段平均度中心度由6.49下降到5.91，加上发明人中心度、结构洞两阶段指标测量对比发现，发明人合作力度较低，难以维持长久、深入合作，核心发明人难以保持长久的影响力与资源控制能力。有研究表明，科研经费的投入对科研人员研究创新具有不可替代的重要作用[28-29]，能够提升科研人员效率，促进技术成果的产生。因此，本文有理由相信新冠肺炎的出现会带动该领域专利申请数量大幅上升，而能否持续高水平进行专利创新很大程度上取决于科研经费的投入。基于此，为促进冠状病毒防疫领域持续高水平发展，相关部门不妨考虑加大该领域科技计划（基金、专项）投入，当前以应急为主，先解决眼前的风险[30]，然后在后续发展中结合相关政策，根据冠状病毒防疫领域各方面侧重不同加大科研投入，并保持长时间稳定，进而完善、提高相关设备配套水平，促进科研人员形成长久、深入的合作模式。

（2）我国冠状病毒防疫领域专利技术合作呈封闭化，较少进行跨机构、跨区域甚至国际化技术合作。这可能会对该领域发展与成果信息分享造成负面影响，不利于其持续高水平发展。开放式创新作为当今知识时代背景下新趋势，有利于專利技术质量的提升，而进一步开展国际化合作对该领域技术发展进步与全球危机治理能力提升具有十分重要的意义[31-32]。针对此情况，本文建议在向团队1学习的基础上，进一步加强该领域跨区域和国际化合作[33]，鼓励核心科研人员发挥自身影响力，开展线下学术会议交流，或充分利用互联网技术，组织科研人员通过视频会议、网络数据共享等方式，促进先进技术信息资源的传递与交流；相关部门也可考虑通过相关政策引导科研人员组建并完善技术信息与数据共享平台等。

（3）我国冠状病毒防疫领域技术合作网络符合小世界特征，网络呈现从分散到多核心发明人主导的演化路径。不少理论研究证明，小世界网络结构有利于创新扩散[34]。Newman[7]发现科研合作网络中知识合作网络具有小世界特性；高霞等[35]发现专利技术合作网络同样具有小世界特征。然而，小世界特征虽促进了创新扩散及信息传播，但冠状病毒防疫领域核心科研人员更迭较快，以其为核心的网络结构不稳定性较大。因此，核心科研人员应该充分发挥网络中纽带作用，聚集分散的科研人员，主导科研工作发展方向，同时与不同团队的核心科研人员开展合作，增强网络整体连通性与互动性；各科研机构也可考虑注重培养各科研团队内科研人员的整体创造能力，均衡发展，提升网络稳定性。

（4）本文通过对核心发明人小团体分析，发现我国冠状病毒防疫领域产学研专利申请合作模式暂未形成，少数产学研合作团体缺乏持续性与稳定性。一方面，产学研合作作为我国技术创新的重要形式，备受国家重视。另一方面，企业在产学研合作中为高校、研究所可提供较大比例科研投入[36]，与科技计划投入共同促进相关领域发展。因此，本文建议，相关部门加强对冠状病毒防疫领域产学研合作政策引导，鼓励企业加大自身研发投入，促进区域化、国际化产学研合作，促进理论与实践相结合，重视维持产学研合作中旧关系的稳定性与持续性关系的形成，从而使科研人员拥有长久、稳定科研氛围与合作环境，进而更加热情地从事于该领域技术研究。另一方面，科研人员之间形成的密切合作关系反过来有助于双向产学研合作关系长期进行[37]，而信任是长期合作的重要条件[38]，科研人员可考虑通过共同申请项目，加强数据共享、信息沟通等方式建立长期相互信任、密切的合作关系。

5结论

本文选取新型冠状病毒感染肺炎防疫专利信息共享平台2003—2019年专利申请数据，构建发明人技术合作网络，弥补了我国冠状病毒疫情防疫领域科研人员合作关系的研究空白。通过对该领域技术合作网络两阶段演化特征分析，一方面，揭示了新冠肺炎疫情防疫领域发明人合作演化路径及现状，为该领域的新老科研人员开展合作提供借鉴；另一方面，为政府加强该领域可持续发展提供了建议参考。存在的不足：首先，本文专利申请数据截至2019年底，日后可将新冠肺炎后的数据纳入研究；其次，本文仅以专利数据发明人为研究对象，以论文作者进行考察是否情况相同还需要进一步研究；最后，科研人员合作关系分为通过作品合作的外在合作关系与基于分类号、关键词的潜在合作关系，本文仅针对外在合作关系进行了研究，之后可进行潜在合作关系的研究。

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Research on the Characteristics of Patent Technology Cooperation Network in Coronavirus Epidemic Prevention

WANG Chongfeng，CUI Yunzhou，WANG Shijie，CHAO Yixuan（School of Business， Qingdao University， Qingdao 266000， China）

Abstract： Through the research on the status of inventors technical cooperation in the field of coronavirus prevention in China， exploring the characteristics of core inventors technical cooperation in this field has certain practical significance for the sustainable development of the field of coronavirus prevention and improving the output of scientific research results. This paper uses 3403 patent application data of the new coronavirus infection pneumonia patent information sharing platform， and uses social network analysis methods to make an in-depth analysis of the core inventors technical cooperation network degree centrality， structural hole characteristics and relationship network evolution characteristics in the field. It was found that inventors in the field of coronavirus prevention in China have low technical cooperation and cooperation， and there are regionalization and staged phenomena. In response to these phenomena， discuss and make recommendations.

Keywords： coronavirus；technical cooperation network；social network analysis；network evolution