电子信息产业协同创新网络时空演化分析

索 琪，王梓豪，王文哲

(青岛科技大学经济与管理学院，山东 青岛 266061)

0 引言

电子信息产业是支撑经济社会发展的战略性、基础性和先导性产业，是当前最具发展前景的产业之一。2020年《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》等国家政策的出台，旨在打造以新一代电子信息技术为基础的全新产业结构。近年来中国电子信息产业发展增速明显，然而中美贸易摩擦使我们认识到中国电子信息产业还存在一些“卡脖子环节”。因此，深入剖析电子信息产业协同创新的发展路径，揭示其创新演化规律，有助于提升产业的整体创新能力。当前，在激烈的市场竞争下，产业链的不同组织已经突破传统单一主体的发展瓶颈，开展了形式各异的协同创新活动。其中，产学研协同创新已成为重要的创新模式之一。企业、高校和研究所这三类创新主体，运用具有优势互补的资源开展创新合作，通过异质性知识流动和资源共享实现知识与资源的创造与增值[1]，进而提升整个产业的创新绩效，并促进产业升级发展。

近年来相关学者从概念、模式、机制等视角对产学研协同创新系统进行了比较充分的探讨，并逐渐意识到它具有复杂系统和网络化特征。基于社会网络分析方法，有效抽象出创新主体之间的复杂合作关系[2]逐渐成为学者的研究热点之一。如高霞和陈凯华[3]揭示了中国电子信息领域的产学研合作模式及网络结构演化特征；常路等[4]探讨了高校与研究所的产学研协同创新绩效影响因素；LI等[5]结合农业领域的合作专利数据，基于三重螺旋理论探讨了合作创新网络的结构演化特征和影响因素。其中部分研究更是结合具体省份，围绕地区视角进行了细化研究。如王鹏和张淑贤[6]以广东省为例，从社会资本结构视角对合作创新网络中的创新主体获取能力进行了评价；唐恒等[7]运用社会网络方法对京津冀地区合作网络进行了时空演化分析，从资源配置视角提出了发展建议；PENG等[8]基于辽宁省电子信息产业的专利数据，对合作创新网络的结构、时空演化以及三重螺旋关系进行了研究。此外，还有学者以高校或企业特定创新主体为研究对象，探讨它在协同创新网络中的作用。如李雨浓等[9]基于“985高校”的数据构建校企专利合作网络，界定了高校和企业在创新网络中的地位。郭建杰等[10]以“双一流”高校为例，基于产学研专利数据，探讨了合作主体的特征和合作网络的动态演化过程。王海军等[11]以“华为”作为代表性企业，揭示了模块化视域下的产学研合作行为。

既有研究或从宏观视角、或从区域层面、或从特定创新主体视角对产业创新网络开展了卓有成效的研究，丰富了我们对于产学研协同创新网络的认识。然而，电子信息产业这一特定产业，缺少从整体产业过程性、空间性的视角进行的系统化考量。鉴于此，本文基于电子信息产业产学研专利数据，从时间和空间双重维度探究中国电子信息产业产学研协同创新网络的动态演化特征。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源与处理

联合申请专利有助于共享、溢出和转移技术知识，属于开放性创新模式，能够较好地反映创新主体之间的互动合作关系。本文数据来源于国家知识产权局专利信息服务平台。本文依据电子信息产业IPC分类号，获取发明专利数据。考虑到专利公布的滞后期，将时间范围限定截至2017年12月31日，共获取发明专利数据681 912条。剔除掉专利权人为自然人或单一主体的数据，经数据预处理后，共获得产学研联合发明专利28 836条，专利权人共计7 568家。基于专利权人的名称、性质和注册信息描述，结合人工核查校验，将专利权人归属为高校、企业、研究所3种不同类型的创新主体之一。基于专利权人的地址信息，判别创新主体所属省级行政区。

1.2 研究方法与指标

运用社会网络分析方法，将创新主体视为节点，根据专利合作关系构建连边，连边权重代表合作次数，构建产学研协同创新网络，该网络为无向加权网络。选取如下指标进行网络结构测度:网络规模对应于创新主体数量，用于刻画各阶段创新主体的增长情况；网络密度用于刻画创新主体的合作紧密程度；网络直径用于判断创新主体之间的信息交换传输延迟程度，直径越大则网络的信息传播效率越低；平均距离用于刻画网络传输效率，该值越小，则创新主体之间的知识和技术越容易转移；聚类系数用于测度创新主体与邻居的联系程度；平均度和平均强度分别用于衡量协同创新网络的平均合作广度和平均合作频次；此外，采用K核通过由内到外逐层解析网络来揭示网络的层次结构性质；同时，引入节点i的结构熵Hi用于表征节点i与不同类型节点连接的异质性，如式(1)所示。

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2 产学研协同创新网络时序演化特征

2.1 产学研协同创新模式

电子信息产业的产学研联合发明专利数量和创新主体的变化趋势分别如图1和图2所示，均呈指数形式快速增长。专利数量和创新主体年平均增长率分别为27.44%和21.37%，其中高校、企业和研究所3类创新主体的年平均增长率分别为15.27%,22.88%和17.18%。新进入的创新主体增速低于专利增速，表明大部分创新主体之间已经形成了较为稳定的合作关系，新进创新主体需要借助于原有创新主体的关系牵引才能提高合作成功率。随着电子信息产业全球化进程的加速和中国自主创新发展战略的确立，产学研协同创新力日渐提升。

图1 产学研联合发明专利数量Fig.1 Number of joint invention patents

图2 创新主体数量Fig.2 Number of innovation subjects

就联合发明专利的合作规模而言，目前协同创新模式仍以小规模合作为主，2～3个创新主体的共同合作依然是专利研发的主流。对创新主体参与申请的专利数量进行统计，高校、企业、研究所平均参与的专利数量分别为13.71,9.89,7.24，均呈现出明显的幂律分布态势，即大部分创新主体只参与完成了少量专利合作，处于网络的边缘；只有极少量创新主体研发能力突出，对于创新网络的协同发展具有核心带动作用。

2.2 整体网络结构特征

中国电子信息产业的发展历程具有明显的阶段性特征，参考高霞和陈凯华[4]的研究，并结合产业生命周期理论，将电子信息产业产学研合作分为3个演化阶段。第1阶段(1985—1994年)为萌芽阶段，1985年中国颁布了《中华人民共和国专利法》，开始鼓励研究、教育和生产单位相联合，创新主体开始尝试协同创新；第2阶段(1995—2005年)为起步阶段，1995年全国科技大会提出深化科技体制改革，推动产学研相结合，鼓励科研院所、高等学校的科技力量进入企业并参与到技术开发活动中。2000年，中国对专利法进行2次修订，相关政策的颁布推动了中国高技术行业的技术创新发展；第3阶段(2006—2017年)为快速发展阶段，2006年国务院颁布了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》，提出构建以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，协同创新进入紧密融合发展阶段。同时，国家出台了一系列促进高技术产业发展的政策，激发了中国电子信息产业的协同创新活力，专利数量呈跳跃式增长。基于3个阶段的划分，绘制整体网络拓扑结构演化图谱(见图3)，并计算网络结构测度指标如表1所示。

第1阶段的协同创新网络较为稀疏，整体连通性较差，产学研合作刚刚起步且较为零散，多集中于2～3个创新主体之间，合作沟通效率较低。随着网络规模的扩张，第2阶段的网络直径和平均距离均逐渐增大，合作难度有所提升。然而，创新主体的合作行为逐渐进入活跃期，开始呈现出明显的社团结构特征，最大连通子图包含93个节点，创新主体的合作频次和合作深度得以显著提升，孤立式合作占比不足30%，核心-边缘结构更为明显。从第2阶段到第3阶段，创新主体之间的协作和互动关系不断增强，最大连通子图覆盖了节点总量的52%，K核高达15，网络连通性大幅提升，逐渐形成了一个包含大部分节点的“巨片”。创新主体的合作范围和合作深度均在不断增强，稳定的合作关系有助于加速信息传递与知识交流，促进知识溢出。然而，随着协同网络规模的大幅度扩张，网络仍较为稀疏，且始终处于低密度状态，说明创新主体之间的合作交流仍有较大的提升空间，连通性可以进一步优化。

灰色圆形代表高校，白色三角形代表企业，黑色正方形代表研究所。图3 产学研协同创新整体网络拓扑结构演化图谱Fig.3 Network topology evolution of industry-university-research institution collaborative innovation

表1 协同创新整体网络结构测度指标Tab.1 Overall network topology indicators of collaborative innovation

2.3 局域网络结构特征

产学研协同创新对产学研合作模式的深化和升级起到了促进作用[12]。高校、企业和研究所具有不同的创新资源优势，在网状协同创新体系中通过多种路径的互动耦合可以实现优势互补。考虑到创新主体的差异性，以高校(U)、企业(I)、研究所(R)3类创新主体为对象，分别基于校-校(U-U)、企-企(I-I)、研-研(R-R)、校-企(U-I)、企-研(I-R)和校-研(U-R)这6类协同创新模式获得局域网络结构测度指标，如表2所示。

表2 不同协同创新模式下局域网络结构测度指标Tab.2 Local network topology indicators under different collaborative innovation modes

第1阶段，研究所在初期占据主导作用，这主要源于其核心职能就是从事研发活动，专业知识和专有设备等得天独厚的优势助力它们成为核心创新主体。这一阶段高校之间尚未建立合作联系，同类型之间的知识交换渠道较少，而企业则以大批量制造生产、提高效率为主，尚未开展系统性的研发活动。第2阶段，科技体制改革促使大量企业开始注重提升自身研发创新能力。企业创新活动不再局限于内部的独立研发，以市场需求为导向，通过和同行企业或与学研机构形成协同创新组织，实现了集成市场与技术的新型创新模式[13]，激发了创新潜力。企业逐渐成为协同创新网络中的核心创新主体，且合作关系稳定性提升，而研究所、高校的地位逐渐弱化。第3阶段，企业的地位进一步提升，目前中国电子信息产业逐渐确立了以企业为主导，以市场应用型需求为导向的协同创新模式。高校和研究作为重要的知识伙伴，合作具有较强的扩张力和融合力，凝聚力不断增强且高于整体网络，从简单合作向协同发展迈进。值得关注的是，高校创新参与力度加大，成为当前协同创新最主要的合作模式。

网络结构熵能够反映创新主体协同合作的异质性程度。纵观3个阶段，不同类型创新主体的平均结构熵均有不同幅度的上升，表明中国电子信息产业产学研跨领域合作有所增强。其中，高校的协同合作相对突出，高校具有较好的研发能力和技术人才，有推动创新产品市场化的迫切愿望；而企业的协同合作水平低于平均水平，合作创新主体类型相对单一。跨领域的资源共享、合作互补有助于产业创新，然而目前产学研合作积极性尚未充分调度。

2.4 核心创新主体

基于合作强度进行统计，创新活跃程度排名前十位的创新主体如表3所示。对比3个阶段，核心节点中，研究所、高校的比例明显下降，企业越来越占据中国电子信息产业技术创新的核心位置。国家电网公司参与的创新合作次数远远高于其他创新主体，明星效应突出，对于知识、资源等创新要素的流动具有至关重要的协调和控制能力。综合性电子信息企业，如鸿海精密工业股份有限公司和鸿富锦精密工业(深圳)有限公司，北京奇虎科技有限公司和奇智软件(北京)有限公司，企业之间有意识地增强合作深度，致使合作强度快速上升，形成了长期、稳定的合作模式。京信通集团与其旗下的分公司开展了较为密集的合作，形成了集团内部的协同创新模式。专业性研究机构如信息产业部电信传输研究所、中国电力科学研究院则具备知识资源优势，参与了大量的研发合作。

表3 基于合作强度的创新主体排序Tab.3 Rank of innovation subjects based on collaborative strength

目前，中国电子信息产业的协同创新合作呈现出由分散到聚集的趋势，协同创新体系也朝着规模更大的方向迈进。创新主体的合作也愈加呈现出不均匀态势，知名高校如清华大学、北京邮电大学等，专业性研究机构如中国电力科学研究院等，具有资源禀赋优势，这些机构通过知识输出、人才培养等方式成为其他创新主体重要的合作对象。大型国有企业占据重要地位，国家电网公司无论合作强度还是合作广度均处于首位，处于网络中知识扩散的中心，合作伙伴最多，信息资源丰富，凝聚现象显著。

在合作总强度排名前10%的创新主体中，结构熵排名靠前的创新主体在协同合作和桥接方面发挥着重要作用。相较于其他，协同性排名靠前的大学、研究所数量更多，它们处于协同创新网络中的“桥梁”和“枢纽”位置。合作类型的均衡化，能够有效协调技术研发与产品化需求，加强主体间资源优势互补。这些创新主体在合作中起到连接沟通的作用，是合作交流的桥梁，可以控制网络资源流动，在网络中发挥着不可或缺的作用。

3 产学研协同创新网络空间格局演化特征

3.1 创新主体空间分布演化态势

按照创新主体所属区域，以省级行政区作为空间分析单元，统计各省份所含创新主体数量，探究电子信息产业产学研协同创新主体的空间演化态势。第1阶段，创新主体有100家，数量较少且零星分布于22个省份，其中北京、湖北、辽宁、浙江、安徽的创新主体相对活跃，占总量一半以上，尤其是北京的研究所数量占比高达18%，在电子信息领域起步较早，为北京的后继发展奠定了良好的研究基础。第2阶段，创新主体增长至443家，地域分布扩散至27个省份，北京依旧保持领先地位，上海、广东呈快速增长态势，这3个区域的创新主体占总量一半以上，呈现出空间集聚效应，但尚未形成规模较大的电子信息产业聚集区，东北三省的创新地位急剧下滑。从第1阶段到第2阶段，空间布局具有明显的自北至南的迁移特征。第3阶段，创新主体的规模快速增长，7 568家创新主体覆盖了全部省级行政区，然而各区域专利创新差距不断增大。北京、广东仍处于领先地位；同时，随着江苏和浙江地区创新主体数量的快速增长，第2阶段到第3阶段的空间布局呈现重心朝东部强化态势。

目前，电子信息产业的核心创新主体集中在中东部地区，北京、广东、江苏、上海、浙江这5个区域的创新主体占总量60%以上，这些区域基础设施建设完善、科技发达，汇集了大量优秀的大学、研究所以及电子信息企业，依托于创新主体的聚集和便捷的交通沿线，逐渐形成了聚集程度高的电子信息产业科技创新中心。而边缘地区如内蒙古、海南、宁夏等由于受到网络关系路径较远、知识传递效率较差等因素影响，增速缓慢且长期处于创新链低端。省际、区域发展不均衡现象在一段时间内仍将持续。

3.2 主体间协同创新空间分布演化态势

根据创新主体之间的协同合作关系探究空间演化态势。第1阶段受到地域和交通限制，协同创新网络相对封闭，且主体之间合作密度较低。中部、东北部和东部沿海地区的16个省份基于地理优势开展合作，平均合作强度为4.44次。创新合作聚集区包括湖北、辽宁、北京等，而西部和南部沿海地区的创新合作起步较晚，省际合作极为稀疏，主要集中在邻近区域的小范围合作，且创新联系较弱，平均合作强度仅为1.62次。这一阶段，空间合作方式以省份内部和邻近省际小区域协同合作为主。第2阶段，22个省份发挥区域效应开展省域合作，尤其以广东、山东、上海、北京、江苏最为明显，内部平均合作强度为161.60次，总合作强度占总量的88%，形成了频繁、稳定的合作关系。区域内部的创新合作大大推进了本地知识溢出。同时，省际合作的范围和强度也不断增大，空间跨度加大，平均合作强度为11.08次。其中广东-江苏、北京-上海、北京-广东、北京-江苏、江苏-上海的合作强度占总量的54%，协同创新聚焦于核心省份之间，呈现以广东、北京、上海、江苏为关键合作中心的空间格局。第3阶段，空间合作联系大幅度提升，31个省份内部平均合作强度高达762.35次，合作广泛。同时，长距离、大范围空间尺度的创新联系日益密切，省际合作也形成了空前绝后的热潮，平均强度为69.35次。网络规模不断扩大，涌现出北京、广东、江苏、上海等稳定的核心区域，形成以北京-江苏、北京-浙江、北京-广东、广东-天津为核心的放射状星型拓扑结构，合作逐渐向东部与东南部沿海地区扩散，网络覆盖范围越来越大，知识跨区域流动初具规模。省份内部和省际合作两种互动渠道体现了技术创新的辐射力和影响力，带动了区域经济的快速发展，协同创新效益明显。然而，纵观空间格局发展态势，区域间差距呈扩大趋势，西部和东北地区合作创新联系缺乏，始终处于创新网络的边缘位置。这说明中国电子信息产业的产学研空间布局受到经济、科技发展水平等多方面因素影响。

4 结论

基于电子信息产业联合发明专利数据，运用社会网络分析方法和空间分析方法，立足“时间-空间”视角探究中国电子信息产业产学研协同创新网络的时空演变特征。研究结论如下：1)协同创新网络结构呈现出阶段性演化特征。表现为网络密度逐渐增加、社团结构不断显现、创新主体的参与活跃度呈现出幂律分布态势，核心-边缘结构明显。说明中国电子信息产业的技术创新能力正在不断增强，创新成果和创新主体数量保持指数形式高速增长，同时发现中国电子信息产业的产学研专利研发具有以小规模合作为主的特征。2)协同创新网络规模快速扩张，集聚程度明显提升，创新主体之间的合作深度和广度均不断增强。核心创新主体从以研究所为主导逐渐转变为以企业为核心，产学研融合凝聚力不断增强。大型国有企业、综合性电子信息企业间已建立了长期、稳定的合作模式；知名高校、专业性研究机构处于知识扩散的中心；高校的协同合作相对突出，其“桥梁”作用有助于跨领域的资源共享和优势互补。3)协同创新网络的空间分布从早期的零散分布发展形成规模较大的电子信息产业聚集区，且呈现出自北至南、东部强化的空间分布态势。合作空间尺度不断扩展，网络覆盖范围越来越大，知识跨区域流动初具规模，由邻近区域的小范围合作扩展成为以核心区域为中心的创新网络密集合作带，各省份创新能力发展呈非均衡发展，且差距呈增大态势。本文的研究有助于系统认知电子信息产业协同创新的时空发展路径，未来研究可以深入探究网络演化机理，以期为产业技术创新融合发展提供参考和借鉴。