王 超，馬 銘 ，張偉然，許海云， 朱世偉，于俊鳳

(1.齊魯工業(yè)大學(山東省科學院) 情報研究所；2.齊魯工業(yè)大學(山東省科學院) 科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，山東 濟南250014；3.山東理工大學 管理學院，山東 淄博255000)

0 引言

圍繞中共中央十九屆五中全會精神和《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》的相關部署，我國積極開展顛覆性技術(shù)前瞻布局，搶先把握科技發(fā)展主動權(quán)。技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展擴散涉及各類機構(gòu)或組織，創(chuàng)新系統(tǒng)呈現(xiàn)主體多元化、動態(tài)集成性等復雜特征。在這一背景下，實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新離不開政府、產(chǎn)業(yè)、大學的共同努力。對顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向進行研究，分析社會關注度較高的顛覆性技術(shù)關注方向和變化特點，能夠有效引導國內(nèi)各創(chuàng)新主體有針對性地參與顛覆性技術(shù)前瞻布局與創(chuàng)新，對構(gòu)建顛覆性技術(shù)“發(fā)現(xiàn)—遴選—培養(yǎng)”機制及產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新具有重要意義。

本文利用三螺旋協(xié)同性測度模型和社會網(wǎng)絡分析法探討顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向演變歷程。三螺旋創(chuàng)新理論常用來描述政府—產(chǎn)業(yè)—大學三者之間的協(xié)同創(chuàng)新關系[1]，提供了一種分析創(chuàng)新過程中政府、產(chǎn)業(yè)、大學之間互動關系的研究范式[2]，可以從宏觀層面上分析政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界對顛覆性技術(shù)關注方向的演變特點；另外，行動者網(wǎng)絡(ANT)可以整合宏觀和微觀技術(shù)分析，將技術(shù)的社會建構(gòu)向科學、技術(shù)與社會關系建構(gòu)方向擴展。因此，構(gòu)建以顛覆性技術(shù)提出機構(gòu)為代表、人類要素與非人類要素相結(jié)合的綜合異質(zhì)性網(wǎng)絡，從微觀層面分析網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)下顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向演變，可為研究機構(gòu)或管理人員區(qū)分戰(zhàn)略性、前瞻性關鍵技術(shù)領域、培育顛覆性技術(shù)成果提供有效支撐。

1 研究綜述

1.1 顛覆性技術(shù)內(nèi)涵

“顛覆性技術(shù)(Disruptive Technology)”概念由美國哈佛大學商學院Christense等[3]提出，他們將顛覆性技術(shù)定義為具有一系列新功能，且能夠代替主流技術(shù)并對現(xiàn)有市場或產(chǎn)業(yè)格局產(chǎn)生顛覆性影響的一類技術(shù)。自此，社會各界對顛覆性技術(shù)展開了一系列研究。

(1)在學術(shù)界，Danneels[4]認為雖然顛覆性技術(shù)是一種能夠提升企業(yè)績效、改變競爭態(tài)勢的技術(shù)，但之前的內(nèi)涵卻沒有明確顛覆性技術(shù)識別標準；Ganguly認為顛覆性技術(shù)是一種能夠顛覆現(xiàn)有主流技術(shù)的新興技術(shù)，既可以是一種全新的技術(shù)，也可以是與已有技術(shù)的組合；孫永福等[5]認為，顛覆性技術(shù)具有重大突破性應用價值，是指通過科學原理創(chuàng)新應用或者技術(shù)集成創(chuàng)新而產(chǎn)生的一類技術(shù)。

(2)政府方面，科技部于2021年7月9日發(fā)布的《科技部關于舉辦全國顛覆性技術(shù)創(chuàng)新大賽的通知》將顛覆性技術(shù)定義為“可改變游戲規(guī)則”的創(chuàng)新技術(shù)，這類技術(shù)擁有創(chuàng)造性思維和新型技術(shù)發(fā)展模式，在一定階段會代替原有技術(shù)，同時也會改變技術(shù)發(fā)展演化軌跡，具有顛覆現(xiàn)狀的變革效果[6]；英國政府外交、聯(lián)邦和發(fā)展辦公室認為顛覆性技術(shù)是指那些超過臨界點后會變得非常廉價、傳播速度很快且能夠帶來革命性變革的技術(shù)[7]；美國國家情報委員會將顛覆性技術(shù)定義為有可能導致美國地緣政治、軍事、經(jīng)濟或社會凝聚力等國家實力指標顯著退化或增強的技術(shù)[8]。

(3)在產(chǎn)業(yè)界，麥肯錫公司認為顛覆性技術(shù)是指那些在價格或性能方面表現(xiàn)出快速變化且能夠?qū)崿F(xiàn)變化或非持續(xù)改進突破并具有巨大潛能的技術(shù)[9]；國際金融公司(IFC)認為顛覆性技術(shù)能夠?qū)ι鐣?jīng)濟產(chǎn)生變革性影響，在以其它技術(shù)為主導的新興市場中能夠快速發(fā)展和傳播[10];Investopedia公司認為顛覆性技術(shù)是一種顯著改變消費者、行業(yè)或企業(yè)運營方式的創(chuàng)新技術(shù)，它會取代已有系統(tǒng)或習慣[11]。

盡管學術(shù)界、政府、產(chǎn)業(yè)界對于顛覆性技術(shù)概念的解讀不同，在內(nèi)涵上也有一定差異，但政、產(chǎn)、學三方一致認同顛覆性技術(shù)內(nèi)涵包括“技術(shù)性能有別于主流技術(shù)、會替代現(xiàn)有主流技術(shù)且會產(chǎn)生變革性影響力”等特征。在此基礎上，本文將顛覆性技術(shù)界定為：具有區(qū)別于主流技術(shù)性能，能夠改變已有技術(shù)發(fā)展軌跡并對社會產(chǎn)生巨大影響力的一類變革性技術(shù)。同時，本文認為技術(shù)被確認為顛覆性技術(shù)的機構(gòu)類型越多，該技術(shù)作為顛覆性技術(shù)的公認程度也就越高。此外，與顛覆性技術(shù)相近的概念還涉及突破性技術(shù)、破壞性技術(shù)、突變性技術(shù)、變革性技術(shù)等，本文不再贅述。

1.2 三螺旋理論與技術(shù)創(chuàng)新

“三螺旋”(Triple helix)創(chuàng)新理論于1995年由Henry Etzkowitz & LoetLeydesdorff[12]提出，在該理論中，政府、產(chǎn)業(yè)、大學三者既存在邊界，又存在交叉融合關系，三者協(xié)同推動創(chuàng)新要素螺旋式上升,進而促進社會經(jīng)濟發(fā)展[13]。政、產(chǎn)、學之間的三螺旋結(jié)構(gòu)不同于三者之間的合作關系，它更強調(diào)三者關系的互動與協(xié)同演化[14]。

技術(shù)創(chuàng)新是將知識形態(tài)潛在生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的過程，表現(xiàn)為技術(shù)形態(tài)轉(zhuǎn)換過程，因此分析技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程具有一定的必要性[15]。在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展過程中，技術(shù)創(chuàng)新擴散涉及各類機構(gòu)或組織，創(chuàng)新系統(tǒng)呈現(xiàn)主體多元化、動態(tài)集成性等復雜特點。同時，組織機構(gòu)合作或協(xié)同成為創(chuàng)新活動的重要特征，創(chuàng)新活動的順利開展離不開政府、產(chǎn)業(yè)、大學三方的共同參與、協(xié)同創(chuàng)新[16]。三螺旋理論涵蓋了不同層次、不同類型創(chuàng)新主體間的復雜關系，能夠較好地適用于技術(shù)創(chuàng)新研究，諸多學者將其應用于產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新[15,17]、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)評價[18]、顛覆性技術(shù)保護空間主體互動關系[19]等領域。

顛覆性技術(shù)關注內(nèi)容以非線性、螺旋式方向演進，在這種螺旋式演進過程中技術(shù)內(nèi)容會出現(xiàn)交叉與融合，三螺旋理論為研究顛覆性技術(shù)創(chuàng)新演化提供了新視角。三螺旋理論的核心在于，具有不同價值或利益導向的政府、產(chǎn)業(yè)、高校在創(chuàng)新活動中具有統(tǒng)一性，可以在三方所代表的管理服務、生產(chǎn)制造、知識創(chuàng)造等領域形成合力，并為推動社會經(jīng)濟發(fā)展提供支撐[20]。

1.3 網(wǎng)絡理論與技術(shù)創(chuàng)新

行動者網(wǎng)絡理論也稱為異質(zhì)構(gòu)建理論，認為科學知識和技術(shù)構(gòu)建不僅由社會利益決定，還由人類要素與非人類(工具、物體、研究對象等)要素形成的異質(zhì)行為者網(wǎng)絡決定[21]，每個行動者網(wǎng)絡都是通過獨特、不可重復的事件定義的。從ANT理論看，行動者的本質(zhì)及形態(tài)是多變的，這種多變?nèi)Q于行動者彼此之間的聯(lián)系和互動。也即，ANT理論把技術(shù)創(chuàng)新活動視為一種通過人類要素與非人類要素互動而產(chǎn)生的多元聯(lián)系[22]，將人類因素和非人類因素視為獨立行動者，并通過知識轉(zhuǎn)化過程的相互作用形成異質(zhì)性網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，所有行動者被納入分析、演繹或討論，最終形成一個動態(tài)、有序、穩(wěn)定的模型，用于梳理與研究主題相關的關聯(lián)因素[23]。技術(shù)創(chuàng)新在一定程度上通過影響人類行為的方式發(fā)揮作用，人類因素和非人類因素關系轉(zhuǎn)變對于描述人類與技術(shù)的關系有很大影響[24]，顛覆性技術(shù)的出現(xiàn)必然會對人類生活產(chǎn)生重大影響。在這種背景下，人類對于顛覆性技術(shù)的關注也會發(fā)生一定改變，人類社會與顛覆性技術(shù)關系實質(zhì)上就是人類因素與非人類因素關系的轉(zhuǎn)變。

ANT理論作為一種社會哲學方法，將科學實踐活動描述成由行動者構(gòu)成的動態(tài)異質(zhì)網(wǎng)絡，凡參與科學實踐活動的要素都被認為是行動者[25]。在網(wǎng)絡構(gòu)建過程中，已有網(wǎng)絡不斷改變，新網(wǎng)絡不斷涌現(xiàn)，以此展示科學實踐的整個過程[26]。ANT提供了一種由人類和非人類要素構(gòu)成的異質(zhì)網(wǎng)絡范式，而社會網(wǎng)絡分析(SNA)則是系統(tǒng)評估行動者網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要工具[27]，利用SNA可以更好地分析行動者特點及彼此之間的聯(lián)系[28]。ANT理論認為科學技術(shù)實踐是由多種異質(zhì)成分彼此聯(lián)系、相互建構(gòu)而形成的動態(tài)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[29]，主張通過整合宏觀和微觀技術(shù)分析，將技術(shù)社會建構(gòu)向科學、技術(shù)與社會關系建構(gòu)方向擴展。因此，構(gòu)建以顛覆性技術(shù)提出機構(gòu)為代表的人類要素與非人類要素組成的綜合異構(gòu)網(wǎng)絡，能夠反映不同社會背景下不同機構(gòu)聚焦顛覆性技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容的演化特點及趨勢。

綜上所述，本文利用三螺旋協(xié)同性模型測度政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界(大學和科研院所)3類主體對顛覆性技術(shù)關注方向的協(xié)同程度，構(gòu)建顛覆性技術(shù)與技術(shù)認可機構(gòu)之間的行動者網(wǎng)絡，利用社會網(wǎng)絡分析法探討網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)形式下各類主體顛覆性技術(shù)重疊或交叉關注內(nèi)容演化特點。

2 研究框架與研究方法

本文構(gòu)建顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注內(nèi)容演化框架，如圖1所示。

圖1 研究框架Fig.1 Research framework

2.1 數(shù)據(jù)收集與獲取

由于組織機構(gòu)自身性質(zhì)、利益和價值觀導向不同，不同類型組織機構(gòu)關注的顛覆性技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容也不同。被確認為顛覆性技術(shù)的機構(gòu)類型越多，該技術(shù)作為顛覆性技術(shù)的公認程度也就越高，如同時受到政府和產(chǎn)業(yè)界認定的顛覆技術(shù)比只受到學術(shù)界認定的顛覆性技術(shù)公認程度高，同時受到政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界三方共同認定的顛覆性技術(shù)則是社會公認的顛覆性技術(shù)。所以，根據(jù)顛覆性技術(shù)機構(gòu)公認程度，本文將顛覆性技術(shù)劃分為3類：I類顛覆性技術(shù)(受一類機構(gòu)公認的技術(shù))、II類顛覆性技術(shù)(受兩類機構(gòu)公認的技術(shù))、III類顛覆性技術(shù)(受3類機構(gòu)公認的技術(shù))。

本研究利用網(wǎng)絡調(diào)研方式，數(shù)據(jù)來源于政府官網(wǎng)、企業(yè)官網(wǎng)、科技報告、科技論文和學術(shù)專著等，對各國政府、產(chǎn)業(yè)界、學界提出的顛覆性技術(shù)名單進行梳理和結(jié)構(gòu)化處理，表1為具體數(shù)據(jù)格式。

表1 顛覆性技術(shù)名單數(shù)據(jù)格式Tab.1 Data format of the list of disruptive technologies

2.2 顛覆性技術(shù)協(xié)同性分析

與其它創(chuàng)新理論相比，三螺旋模型的最大優(yōu)勢在于能夠量化分析政府、產(chǎn)業(yè)、大學三者之間的協(xié)同創(chuàng)新程度，該方法來源于香農(nóng)信息論中的互信息測度[30]。在三螺旋協(xié)同性測度模型中，系統(tǒng)不確定性和自組織性可通過子系統(tǒng)之間的互信息表示[31]。本文具體分析過程如下：

(1)計算各顛覆性技術(shù)機構(gòu)關注度。香農(nóng)利用信息熵描述離散隨機事件i發(fā)生的不確定性，熵值越大，表示事件不確定性程度越高，本文中的事件是指顛覆性技術(shù)關注。其中，顛覆性技術(shù)i服從相對概率分布fi，這種概率分布可用pi表示[32]：

(1)

pi為顛覆性技術(shù)i受到的關注度，fi表示顛覆性技術(shù)i被某一類型機構(gòu)I(政府部門)提及的次數(shù)。

(2)分別計算政、產(chǎn)、學3類機構(gòu)對顛覆性技術(shù)關注的信息熵，對于i的信息熵計算公式如下：

Hi=-∑Ipilogpi

(2)

其中，Hi為某一類型機構(gòu)I關注顛覆性技術(shù)i的信息熵。本文以ln為對底數(shù)，信息熵以哈特為單位，兩類機構(gòu)共同關注某一顛覆性技術(shù)信息熵的計算公式為：

Hij=-∑I∑Jpijlogpij

(3)

其中，pij為兩類機構(gòu)IJ共同關注顛覆性技術(shù)的聯(lián)合分布概率，即某一顛覆性技術(shù)被兩類機構(gòu)共同關注的概率分布。

(3)計算政、產(chǎn)、學三方對顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向的協(xié)同度。通過互信息可以計算兩個隨機事件的相關性，二維互信息計算公式為：

TIJ=HI+HJ-HIJ

(4)

其中，TIJ表示兩類機構(gòu)IJ關注顛覆性技術(shù)內(nèi)容的一致性，其值為非負數(shù)。如果TIJ=0，則表示兩類機構(gòu)關注顛覆性技術(shù)的內(nèi)容完全不一致，由此推導3個維度的互信息：

Txyz=Hx+Hy+Hz-Hxy-Hxz-Hyz+Hxyz

(5)

其中，x、y、z分別表示政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界公開確認的顛覆性技術(shù)，Txyz用于衡量政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界三者關注顛覆性技術(shù)的一致程度。Txyz值為正，說明政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界對顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向較為一致；Txyz值為0，說明政、產(chǎn)、學三方提出的顛覆性技術(shù)內(nèi)容沒有任何交集，協(xié)同性為零。

2.3 顛覆性技術(shù)關注方向

不同類型組織機構(gòu)關注顛覆性技術(shù)創(chuàng)新本質(zhì)上是對于顛覆性技術(shù)的認知過程，通過這種認知連接，最終形成由機構(gòu)與其所關注的顛覆性技術(shù)組成的異質(zhì)網(wǎng)絡。在該網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中，組織機構(gòu)及其關注的顛覆性技術(shù)是主要行動者，也是本文分析或討論的主要對象，在此基礎上進一步分析網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)下各類主體關注顛覆性技術(shù)重疊或交叉的內(nèi)容，剖析公認度最高的顛覆性技術(shù)演化特點。

(1)顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡構(gòu)建。首先，構(gòu)建顛覆性技術(shù)異質(zhì)網(wǎng)絡需要合適的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)格式。本文在表1顛覆性技術(shù)名單數(shù)據(jù)格式的基礎上，構(gòu)建基于組織機構(gòu)—顛覆性技術(shù)異質(zhì)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)格式，如表2所示。其中，Source節(jié)點代表機構(gòu)，Target節(jié)點代表機構(gòu)關注的顛覆性技術(shù)，Weight代表關注次數(shù)，Time代表關注時間。其次，如果顛覆性技術(shù)受到兩類以上機構(gòu)的關注，則認為該技術(shù)為各類主體關注的耦合技術(shù)。本文在構(gòu)建組織機構(gòu)關注顛覆性技術(shù)網(wǎng)絡的基礎上，進一步生成由耦合技術(shù)與關注機構(gòu)組成的網(wǎng)絡。

表2 基于組織機構(gòu)-顛覆性技術(shù)的異質(zhì)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)格式Tab.2 Heterogeneous network data format based on organization-disruptive technology

(2)顛覆性技術(shù)耦合方向的時間特點。不同類型組織機構(gòu)在同一時期聚焦的顛覆性技術(shù)方向存在交叉或重合，這種對于顛覆性技術(shù)方向關注的時間分布可以反映各類機構(gòu)對顛覆性技術(shù)前瞻布局的特點。本文利用顛覆性技術(shù)最早關注時間T探究顛覆性技術(shù)耦合方向的時間特點，利用Tc計算各類機構(gòu)實現(xiàn)技術(shù)關注耦合的時間差，計算公式為：

(6)

(3)顛覆性技術(shù)耦合關注方向的機構(gòu)特點。如果顛覆性技術(shù)同時受到很多類型機構(gòu)的關注，說明各類機構(gòu)對顛覆性技術(shù)關注耦合度較高，技術(shù)顛覆性被政產(chǎn)學研利益相關方的認可度較高，更具有持續(xù)發(fā)展前景。因此，本文進一步對顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡機構(gòu)進行分析。

(4)高度耦合顛覆性技術(shù)關注方向演化特點。本文認為，同時受到政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界三方共同認定的顛覆性技術(shù)具有高度耦合性?？紤]到論文和專利是表征基礎研究活動及技術(shù)應用創(chuàng)新活動成果的常用知識載體，因此本文以高度耦合的顛覆性技術(shù)為研究對象，以相關論文和專利數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)來源，利用S生長曲線分析這類高度耦合顛覆性技術(shù)關注方向的演化特點。

3 結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)獲取

本文采用網(wǎng)絡調(diào)研方式，利用科技文獻數(shù)據(jù)計量分析和網(wǎng)絡搜索獲取顛覆性技術(shù)名單，數(shù)據(jù)來源于政府官網(wǎng)、企業(yè)官網(wǎng)、科技報告、科技論文和學術(shù)專著，最終總共獲得372項顛覆性技術(shù)，時間分布于2003-2020年。這些技術(shù)來自全球范圍內(nèi)的115個機構(gòu)，其中包括中國、美國、英國、德國、俄羅斯、日本、韓國、印度等國26個政府機構(gòu)提出的125項顛覆性技術(shù)，中國科學院、新美國安全中心、美國伍斯特理工學院等72個學術(shù)機構(gòu)提出的141項顛覆性技術(shù)，高德納公司、洛克希德馬丁公司、西門子公司等17家公司提出的154項顛覆性技術(shù)，檢索時間截至2020年12月。

3.2 技術(shù)關注方向協(xié)同性分析

本文通過分析企業(yè)、政府、學術(shù)界公開確認的顛覆性技術(shù)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)(見圖2)，2003-2020年政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界三者關注的顛覆性技術(shù)內(nèi)容呈現(xiàn)較為明顯的增長態(tài)勢，基本可認定為螺旋式上升。2002-2012年，顛覆性技術(shù)關注以政府為主導，2013年、2014年分別以產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界為主導，但在2016年、2017年、2018年又分別以政府、產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界為主導，且關注的顛覆性技術(shù)數(shù)量逐漸增多。從現(xiàn)有數(shù)據(jù)看，對顛覆性技術(shù)的關注呈現(xiàn)政府→產(chǎn)業(yè)界→學術(shù)界螺旋式交替主導、非線性漸進式特征。在開始較長一段時間內(nèi)，政府機構(gòu)對顛覆性技術(shù)關注更多，主要集中在政策引導上，產(chǎn)業(yè)界對于顛覆性技術(shù)的關注更傾向于市場化潛力較大的技術(shù)。之后，隨著顛覆性技術(shù)關注方向細分領域或技術(shù)瓶頸的出現(xiàn)，學術(shù)界才增加對顛覆性技術(shù)的關注。

圖2 企業(yè)、政府、學術(shù)界公開確認的顛覆性技術(shù)數(shù)量年度分布Fig.2 Annual distribution of the number of disruptive technologies publicly identified by businesses, governments, and academia

本文在計算政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界三方機構(gòu)關注顛覆性技術(shù)內(nèi)容兩兩互信息的基礎上，進一步計算政、產(chǎn)、學三方對顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向的協(xié)同度，具體結(jié)果見圖3?？傮w來看，政、產(chǎn)、學三方顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度呈上升趨勢，2011年以前顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度較低，2012-2014年顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度發(fā)生一定程度的波動。自2015年以來，政、產(chǎn)、學三方顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度逐年上升，部分顛覆性技術(shù)逐漸成為政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界公認的顛覆性技術(shù)。對于這部分公認程度較高的顛覆性技術(shù)，本文進一步利用社會網(wǎng)絡分析法進行深入剖析。

圖3 政、產(chǎn)、學三方顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度Fig.3 Coordination in the direction of focus on disruptive technological innovation among government, industry, and academia

3.3 顛覆性技術(shù)關注內(nèi)容耦合分析

3.3.1 顛覆性技術(shù)關注方向耦合網(wǎng)絡構(gòu)建

在耦合技術(shù)及其關注機構(gòu)所組成的耦合網(wǎng)絡中，被兩類以上機構(gòu)共同關注的顛覆性技術(shù)共有35項，其中產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界共同關注的顛覆性技術(shù)涉及定向能源、傳感器等10項。從國家重點支持的高新技術(shù)領域看[33]，這些技術(shù)大多涉及電子信息、生物與新醫(yī)藥、航空航天、新材料、新能源與節(jié)能、先進制造與自動化6個領域。產(chǎn)業(yè)界和政府共同關注的顛覆性技術(shù)有神經(jīng)技術(shù)、先進材料等7項，大多涉及新材料、先進制造與自動化、生物與新醫(yī)藥、電子信息4個領域。政府和學術(shù)界共同關注的顛覆性技術(shù)有納米技術(shù)、量子信息、基因編輯等6項，涉及新材料、先進制造與自動化、生物與新醫(yī)藥、電子信息4個領域。

政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界三方共同關注的顛覆性技術(shù)共有12項，具體包括區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、增材制造、石墨烯、云計算、合成生物、再生醫(yī)學(干細胞)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛、人工智能、超材料，涉及電子信息、生物與新醫(yī)藥、新材料、先進制造與自動化4個領域。

3.3.2 顛覆性技術(shù)關注方向耦合的時間特點

在35項耦合技術(shù)中，有13項技術(shù)最早受到政府關注，其中有54%主要集中在2003-2012年；有9項技術(shù)最早受到產(chǎn)業(yè)關注，其中有67%集中在2013年；有10項技術(shù)最早受到學術(shù)界關注，其中有70%集中在2014-2016年；有2項技術(shù)最早同時受到產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界關注，1項技術(shù)最早同時受到政府和學術(shù)界關注(見圖4)。

圖4 35項耦合技術(shù)最早關注時間演進Fig.4 35 Time evolution of coupling disruptive technologies first focused

政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界共同關注的12項顛覆性技術(shù)時間集中在2013-2016年，其中增材制造同時受到產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界的最早關注，具體見圖4A區(qū)域。政府、學術(shù)界共同關注的技術(shù)領域有18項(見圖4A、4B區(qū)域)，政府與學術(shù)界技術(shù)關注重合時間間隔為0～12年，其中有14項技術(shù)時間間隔在3年以下。政府與學術(shù)界顛覆性技術(shù)關注重合時間最早為2013年，該技術(shù)分布于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領域，同時也是政府、產(chǎn)業(yè)、學術(shù)界最先關注的重合技術(shù)領域，重合時間為2013年。政府、學術(shù)界共同關注時間間隔最短的領域為石墨烯技術(shù)，2016年該領域同時受到關注。政府、產(chǎn)業(yè)界共同關注的技術(shù)領域有19項(見圖4A、4C區(qū)域)，重合時間間隔為0～10年，其中有15項技術(shù)時間間隔在3年以下。政府與產(chǎn)業(yè)界對顛覆性技術(shù)關注最早的重合時間為2013年，重合方向為高通量育種和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。政府—產(chǎn)業(yè)界共同關注時間間隔最短的技術(shù)分布在人工智能技術(shù)領域，2016年該領域同時受到政府、產(chǎn)業(yè)界的共同關注。學術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界共同關注的技術(shù)領域有22項(見圖4A、4D區(qū)域)，技術(shù)關注重合時間間隔為0～7年，其中有14項技術(shù)時間間隔在3年以下。學術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界對顛覆性技術(shù)關注的最早重合時間為2013年，重合方向為云計算技術(shù)。學術(shù)—產(chǎn)業(yè)界共同關注時間間隔最短的為物聯(lián)網(wǎng)、增材制造和虛擬/增強現(xiàn)實(VR/AR)技術(shù)領域，2013年、2016年該領域受到政府、產(chǎn)業(yè)界的共同關注。

進一步對12項三方共同關注的顛覆性技術(shù)進行分析發(fā)現(xiàn)，三方共同關注的時間間隔為1～8年，其中有6項技術(shù)時間間隔為3年以下，有9項技術(shù)時間間隔為4年以下。

3.3.3 顛覆性技術(shù)耦合方向的機構(gòu)特點

(1)II類顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡分析。本文構(gòu)建兩類機構(gòu)共同關注的顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡，結(jié)果見圖5。圖中圓形節(jié)點表示具體技術(shù)，方框形節(jié)點表示機構(gòu)。從中可見，納米技術(shù)、量子計算技術(shù)、虛擬/增強現(xiàn)實技術(shù)(VR/AR)是關注度排名前三的顛覆性技術(shù)。

圖5 II類顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡Fig.5 Disruptive technology coupling network(Class II)

從顛覆性技術(shù)關注機構(gòu)看，政府類機構(gòu)最關注納米技術(shù)和先進材料、機器人和自動化系統(tǒng)，產(chǎn)業(yè)界機構(gòu)最關注虛擬/增強現(xiàn)實(VR/AR)和量子計算，學術(shù)界機構(gòu)最關注無人機和納米技術(shù)。從機構(gòu)所屬國家看，中、美、英等國家關注的顛覆性技術(shù)創(chuàng)新方向存在一定差異，如量子信息被5個機構(gòu)確認為顛覆性技術(shù)。其它機構(gòu)大部分來自西方國家，如機器人和自動化系統(tǒng)確認機構(gòu)均來自美國、日本、英國。其中，美國比較關注先進材料、量子計算、無人機、納米技術(shù)，且政府、產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界關注度較高。

(2)III類顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡分析。本文通過構(gòu)建政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界共同關注的顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡(見圖6)，發(fā)現(xiàn)人工智能和物聯(lián)網(wǎng)是機構(gòu)關注數(shù)量最多的顛覆性技術(shù)領域，分別受到27個機構(gòu)的關注；其次是增材制造和區(qū)塊鏈，機構(gòu)關注數(shù)量分別為26個和19個。無人駕駛、移動互聯(lián)網(wǎng)、再生醫(yī)學(干細胞)、石墨烯、超材料機構(gòu)關注數(shù)量不足10個。從顛覆性技術(shù)關注機構(gòu)看，政府最關注人工智能和合成生物技術(shù)，產(chǎn)業(yè)界最關注人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，學術(shù)界最關注增材制造和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。從機構(gòu)所屬國家看，中國和美國機構(gòu)重點關注12項III顛覆技術(shù)，說明中美對于顛覆性技術(shù)的關注較為充分、全面，且在前瞻性技術(shù)布局上存在耦合。中國多為政府及學術(shù)機構(gòu)，美國多為政府及產(chǎn)業(yè)機構(gòu)，說明政府是前瞻性技術(shù)布局的主導者，但是美國產(chǎn)業(yè)界對顛覆性技術(shù)方向更加靈敏。

圖6 III類顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡Fig.6 Disruptive technology coupling network(Class III)

3.3.4 高度耦合技術(shù)方向的演化特點

圖7是根據(jù)政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界共同關注的12項顛覆性技術(shù)領域相關論文和專利產(chǎn)出數(shù)量擬合的S型曲線。從時間上看，這些技術(shù)主要分為兩類：論文產(chǎn)出時間早于專利的技術(shù)領域、專利和論文最早產(chǎn)出時間相同的技術(shù)領域。

(1)論文產(chǎn)出時間早于專利的技術(shù)領域。從時間上看，人工智能、合成生物、再生醫(yī)學(干細胞)、無人駕駛、增材制造5個領域論文產(chǎn)出時間早于專利，反映出這些技術(shù)領域起初圍繞科學問題展開基礎研究創(chuàng)新活動，然后在基礎研究成果的基礎上開展解決科學問題方法的應用研究，說明這些技術(shù)領域需要以基礎研究作為支撐。

從論文與專利數(shù)量差距看，人工智能、合成生物、再生醫(yī)學(干細胞)、無人駕駛4個領域論文數(shù)量累計值逐年高于專利，且這種差距持續(xù)拉大。而增材制造技術(shù)領域恰好相反，但論文數(shù)量累計值遠超專利。從發(fā)展階段看，增材制造專利數(shù)量峰值有望在2021年達到90%，說明增材制造專利申請可能在該時間節(jié)點進入衰退期。除此之外，其它4個技術(shù)領域?qū)＠驼撐臄?shù)量及增材制造論文數(shù)量則處于快速發(fā)展階段。從發(fā)展速度看，人工智能、合成生物、無人駕駛技術(shù)領域?qū)＠暾垟?shù)量發(fā)展速度超過論文，但逐漸進入衰退期；再生醫(yī)學(干細胞)論文發(fā)表速度一直高于專利；增材制造專利申請速度處于衰退期，但其論文數(shù)量發(fā)展速度處于增長階段。

(2)專利和論文最早產(chǎn)出時間相同的技術(shù)領域。從時間上看，超材料、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、石墨烯、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算領域?qū)＠驼撐淖钤绠a(chǎn)出時間相同，且基礎研究和應用研究同步進行，反映出這些技術(shù)領域基礎研究和應用研究相互支撐、共同進步。從論文與專利數(shù)量差距看，移動互聯(lián)網(wǎng)、超材料、石墨烯3個技術(shù)領域論文數(shù)量累計值逐年高于專利數(shù)量累計值，這一差距還在持續(xù)拉大。云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈專利數(shù)量累計值逐年高于論文，其中大數(shù)據(jù)和區(qū)塊鏈技術(shù)領域差距繼續(xù)拉大，但是云計算領域中的論文和專利數(shù)量可能會重合。物聯(lián)網(wǎng)論文數(shù)量逐漸超過專利，未來這種差距還會繼續(xù)拉大。從發(fā)展階段看，區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)、云計算領域論文數(shù)量處于快速發(fā)展階段，而這些領域?qū)＠暾堃严鄬Ψ€(wěn)定。除此之外，其它領域論文和專利申請數(shù)量均已進入穩(wěn)定狀態(tài)。從發(fā)展速度看，移動互聯(lián)網(wǎng)、超材料、石墨烯論文數(shù)量發(fā)展速度一直高于專利，而大數(shù)據(jù)專利申請數(shù)量增長速度一直高于論文。云計算和區(qū)塊鏈專利申請發(fā)展速度快于論文，但未來有可能被專利申請速度反超。物聯(lián)網(wǎng)專利申請速度一直處于平穩(wěn)發(fā)展狀態(tài)，而論文發(fā)表速度逐漸超過專利申請，且未來呈不斷擴大趨勢。

4 結(jié)語

4.1 研究結(jié)論

本文通過構(gòu)建大規(guī)模顛覆性技術(shù)耦合網(wǎng)絡，從政府網(wǎng)站、企業(yè)網(wǎng)站、科技報告、科技論文等公開信息渠道獲取政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界關注的顛覆性技術(shù)名單，利用三螺旋協(xié)同性測度模型探究政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界對于顛覆性技術(shù)關注方向的協(xié)同程度，分析不同類型機構(gòu)關注顛覆性技術(shù)的耦合方向及特點，得出如下結(jié)論：

(1)技術(shù)關注方向協(xié)同性。2003-2020年，機構(gòu)對于顛覆性技術(shù)的關注呈現(xiàn)政府→產(chǎn)業(yè)界→學術(shù)界螺旋式交替主導、漸進式上升的特點。政、產(chǎn)、學三方顛覆性技術(shù)創(chuàng)新關注方向協(xié)同度逐年提升，重點關注方向趨于一致。高度耦合點是未來重大顛覆性技術(shù)挖掘的主要對象，也是重點培育對象和扶持方向。

(2)技術(shù)關注耦合方向特點。新材料、先進制造與自動化、生物與新醫(yī)藥、電子信息是政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界三類機構(gòu)顛覆性技術(shù)關注重合領域，政府和學術(shù)界、政府和產(chǎn)業(yè)界共同關注的顛覆性技術(shù)均屬于這些領域，尤其是產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界共同關注的顛覆性技術(shù)涉及領域較多。因此，未來顛覆性技術(shù)供給要以新材料、先進制造與自動化、生物與新醫(yī)藥、電子信息領域4個技術(shù)領域為主，同時也不能忽略其它潛在顛覆性技術(shù)，如產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界共同關注的領域。

(3)技術(shù)關注方向耦合時間特點。早期，各類機構(gòu)對于顛覆性技術(shù)關注方向的耦合度較低，自2013年以后三者開始在技術(shù)關注方向上出現(xiàn)重合。在顛覆性技術(shù)方向演化過程中，顛覆性技術(shù)關注重合并非同步進行，各類機構(gòu)實現(xiàn)技術(shù)內(nèi)容重合往往需要0～10年，但有64%的技術(shù)在3年內(nèi)就已實現(xiàn)重合。因此，未來顛覆性技術(shù)方向發(fā)現(xiàn)或培育應側(cè)重短期內(nèi)各機構(gòu)都共同關注的技術(shù)，這類技術(shù)潛在影響力較大。

(4)技術(shù)關注方向耦合機構(gòu)特點。在35項耦合技術(shù)中，政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界側(cè)重的技術(shù)領域有所不同。人工智能不僅受到確認的機構(gòu)數(shù)量最多，而且歸屬于政府、產(chǎn)業(yè)界、學術(shù)界的機構(gòu)數(shù)量相同，說明人工智能作為顛覆性技術(shù)得到社會各界的普遍認可，如物聯(lián)網(wǎng)、增材制造、區(qū)塊鏈等技術(shù)。因此，未來顛覆性技術(shù)方向發(fā)現(xiàn)或培育不僅要側(cè)重關注度最高的技術(shù)方向，同時也要考慮政產(chǎn)學研各方關注度的平衡。

(5)高度耦合技術(shù)方向的演化特點。在論文產(chǎn)出早于專利的技術(shù)領域主要以基礎研究引領技術(shù)發(fā)展，基礎研究和應用研究處于快速發(fā)展期，但未來應用研究發(fā)展速度衰落較快。在專利和論文最早產(chǎn)出時間相同的技術(shù)領域，云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈主要以應用研究引領技術(shù)發(fā)展，且應用研究早于基礎研究進入穩(wěn)定發(fā)展階段。當前，云計算和區(qū)塊鏈應用研究發(fā)展速度逐漸落后于基礎研究，但是大數(shù)據(jù)應用研究發(fā)展速度一直高于基礎研究。因此，潛在顛覆性技術(shù)基礎研究依然處于快速發(fā)展階段，且未來顛覆性技術(shù)方向培育不能忽視基礎研究的作用。

4.2 不足與展望

本文存在一些不足：①采用網(wǎng)絡調(diào)研方式獲取顛覆性技術(shù)名單，受檢索方式、條件和檢索數(shù)據(jù)庫的限制，難以保證所獲取的技術(shù)名單全面；②利用論文和專利數(shù)量探究高耦合技術(shù)方向發(fā)展特點，側(cè)重于相關技術(shù)外部數(shù)量特征，未來需要從具體技術(shù)內(nèi)容或技術(shù)主題方面探究高關注耦合技術(shù)的發(fā)展特點。