专利引文分析法与共词分析法在揭示科学―技术知识关联方面的差异对比
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[摘要] 揭示基础研究学科与技术发明领域之间存在知识关联，预见二者间可能的相互推动或启示作用。科学计量学和文献计量学提供的途径是对科研论文和专利文献进行共词分析或引文分析。共词分析面临科学概念与技术术语部分不对应、专利技术核心特征词难以确定、语种差异引发部分术语缺失等问题。专利引文分析直接观察知识主体间发生的知识交流活动，跳出繁琐的语境细节，通过追踪专利对论文的引证线索将无形的知识关联显性化。
[关键词] 共词分析 专利引文分析 知识关联
[分类号] G255.53
1 科学―技术知识关联的概念
“科学―技术知识关联”是近年来专利计量学领域的重要研究内容之一，在Scientometrics、World PatentInformation等权威期刊的相关文献中通常被表述为Science Technology Linkage、Science Technology Interac-tion、Science Dependence of Technology。研究科学一技术知识关联的意义在于：通过揭示哪些基础研究学科与哪些技术发明领域之间存在知识关联，预见二者间可能的推动或启示作用，从而为国家创新体系的管理者提供科技资源配置方面的决策参考，以便目标明确地扶持更具产出能力的基础学科，发掘已具备基础储备的未来技术创新领域。
2 揭示科学一技术知识关联的各种途径和方法
目前，揭示科学一技术知识关联的途径多种多样，不同学科都在为此作出各自的贡献。
在科学社会学和技术社会学视野下，研究公共基础研究机构(公共科研院所、研究型大学、国家重点实验室)与企业的合作研发活动，是揭示科学一技术知识关联的有效途径。技术社会学认为，公共基础研究是技术变迁过程的基本要素，它通过提高社会整体创新水平间接推动企业的开发活动。科学社会学的双螺旋理论(Double Helix Model)认为，科学与技术是一对舞者(a pair of dancer)的关系，二者在相互推动下呈螺旋状上升发展。基础研究与技术开发之间的知识交互过程和合作活动是实现技术突破的能量储备过程，是实现技术跃迁的重要前提。文献[1―3]通过统计大学及公共基础研究机构与企业的合作研发活动，揭示了激光、分子生物学等领域的科学一技术知识关联、知识扩散和成果应用情况。
在技术经济学视野下，挖掘基础科研机构和技术开发机构(各类企业)在地理空间分布上所表现出的关联规则，是揭示科学一技术知识关联的又一途径。技术经济学认为，区域经济管理者在制定科技政策时，通常会从有利于本地经济和技术发展的角度出发，利用基础科研对本地技术创新的影响，在同一地域范围内统筹规划创新型企业和基础科研机构，从而构建起两者间知识关联和转移的通道。基于上述技术经济基础，基础科研机构和企业的地理邻近性与两者间的知识关联和转移强度之间通常会表现出明显的相关性。文献[4―6]分别通过研究美国、法国、东欧范围内基础科研机构和创新型企业的地理空间凝聚现象，揭示了对应的科学一技术知识关联和知识转移强度。
在科学计量学和文献计量学视野下，解析科研期刊论文与技术专利文献间的关联关系，也是揭示科学一技术知识关联的另一途径。科学计量学家Verbeek认为，企业创新人员对科研文献的理解、认同和利用是引发科学一技术知识关联和最终造就技术转化的关键环节。Garfield指出，发明不可能来源于魔术或真空，它是发明人对若干已有的概念进行重新组合的知识成果。Narin等认为，几乎所有的科技成果都是在前人工作的基础上发展起来的，知识的关联性在专利引文中有着明显的体现。科研期刊论文与技术专利文献之间的共词关系和引用关系是新知识向技术部门转移的显性表现。
共词分析法以某一(或一系列)主题检索词(科学概念或技术术语)为“关联点”，分析该词在科研论文和专利说明书中的“共现”情况，从而推理和判断基础科学学科与技术创新领域之间关联关系的方法。共词分析法直观、有效，但同时也存在着明显的问题和局限。
3.1 科学概念与技术术语之间存在部分不对应问题
尽管INSPEC和INPADOCDB等词表能够提供某一科学概念和技术术语的多种词汇表达，但它们不能解决“部分科学概念与技术术语不对应”的基本矛盾。例如：专利说明书中的技术术语thin film(纳米绝缘薄膜)及其同义术语ion sol-gel(离子溶胶凝胶)、polyerys-talline film(硅多晶薄膜)等在科研论文中并没有绝对对应的概念，通常只能被近似地映射为chemical vapordeposition(化学气相沉积)、carbon nanotubes(纳米碳管)、amorphous nitride(无定形氮化膜)等词汇形式。
3.2 同一概念术语在科研论文和技术专利中的表达方式各不相同
科研论文中的化合物名称在专利说明书中往往以分子式、化学键结构式或马库什结构式(Mm-kush strue-ture)表示，例如，pantoprazole作为一种常用的抗溃疡药物的化学名称常出现在科研论文中，但在专利说明书中这一词汇很少出现，取而代之的是其马库什结构式，如图1所示：
3.3 专利技术的核心特征词难以被确定
科研论文由作者给出关键词，指明论文的核心知识概念，但专利说明书中没有“关键词”，发明人没有归结出专利的核心技术特征。目前的共词分析主要依据“词频”和词出现在专利说明书中的“位置”来间接推断某术语是否表达了技术的核心特征。但核心特征词的“词频”的分布阈值和词出现在专利说明书中的什么“位置”能否代表技术的核心特征也还是一个争论性话题，如有人重视“标题”、“摘要”位置，也有人重视“权利要求条款”位置。
3.4 语种差异有时会引发技术术语缺失
例如，中国专利中的中医治疗方法专利和中药配方专利所涉及的人体穴位和草药名称等都没有对应的英语词汇。
目前，上述问题都还没有有效的解决方案，这就局限着共词分析法在揭示科学一技术知识关联方面的效度和信度。
4 利用专利引文揭示科学一技术知识关联的优势
本文所讨论的专利引文主要是指专利说明书所引证的相关科研期刊论文。Jaffe等将“专利引文分析法”(patent citation analysis)定义为：利用各种数学与统计学的方法，对专利引文进行分析并揭示其中存在的数量特征和内在规律的方法。1994年Narin首创了“专利计量学”(Patentbibliometric)并构建了专利计量指标(Science Linkage，sL)，用以度量技术发明与基础研究之间的关联强度。利用专利引文揭示科学一技术知识关联的方法，以专利引文为纽带，通过专利说明书对科研期刊论文的引证映射，揭示对应的基础研究学科与技术创新领域之间的知识关联，其基本原理如图2所示：
近年来，众多科学计量学和文献计量学学者利用专利引文分析法成功地揭示了各种层面和领域的科学一技术知识关联。Allen研究了美国和加拿大两国专利所引证的学术论文的交叠部分，并据此阐述了两国技术发明创新所依赖的共同的科学基础。Hirschey计算出美国和日本高技术领域专利的平均科学关联指标(SL)分别为9，56和3，45，从而得出美国的技术发明创新与基础研究的关联程度高于日本的结论。Tijssen统计了美国专利对荷兰籍作者科研论文引证情况，据此说明了荷兰的基础科学研究对本国和外国技术发明创新的贡献。Verbeek计量了生物技术和信息技术领域的美、日、欧专利引文，揭示了基础科学研究成果在上述地区间的知识流动规律。Henderson等、Acosta等、Albert等则在美国、西班牙、韩国和台湾地区进行了基于专利引文的知识流动和溢出研究。Dosi和Geuna研究了欧洲范围内基础科学研究与技术研发活动之间的关联。Mancusi等利用欧洲专利的引证数据分析了美、英、日、韩等14国在若干领域(化工、制药、塑胶、非金属材料、基础金属、冶金机械、办公设备、电子电器、无线广播与通信、医用设备、汽车制造、飞机制造、家俱制造)内的科学一技术知识关联关系。
专利引文提供的视角可以直接观察知识主体间发生的知识交流活动，跳出了共词分析方法所面对的微小知识单元和繁琐语境细节，回避了其中不可调和的基本矛盾。基于专利引文的分析方法从专利与论文之间的主体行为关联――引证关系中寻找线索，通过追踪专利对论文的引证关系，将无形的知识流动过程显性化，正成为揭示科学一技术知识关联的有效途径。