信息融合視角下科技文獻的計量分析

0國家產(chǎn)業(yè)升級的影響隨著科學技術的快速發(fā)展，新興技術不斷出現(xiàn)，新興技術對國家、社會和工業(yè)產(chǎn)生了越來越深遠的影響?，F(xiàn)在許多國家非常重視新興技術的發(fā)展。在某種程度上，未來新興技術將成為來自公司、行業(yè)乃至全國各地的主要競爭，尤其是新興技術行業(yè)的數(shù)量、質(zhì)量和速度。1技術成熟度評價的研究盡管新興技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，受到越來越多的關注，但有關新興技術產(chǎn)業(yè)技術成熟度評價的研究十分稀少。在對于技術成熟度評價中，大多構建評價指標體系和評價模型，例如，雷磊利用德爾菲法和模糊層次分析法，建立了評價產(chǎn)業(yè)關鍵性成功因素模糊三角數(shù)模型2技術成熟度分析2.1基礎研究2.1.1技術交付技術成熟度的研究起步較早，從20世紀80年代開始就已經(jīng)有學者對此展開研究，Altshuller2.1.2個時間管理理論時間管理四象限法是由美國管理學家斯蒂芬·科維（Stephen.R.Covey）提出的一個時間管理理論。該法則將評價單元的兩個屬性進行分析后，分別放在四個象限方塊中進行先后排序，將工作按兩維變量（緊迫性和重要性）劃分為四個象限：第一象限既緊急又重要，第二象限重要但不緊急，第三象限緊急但不重要，第四象限既不緊急也不重要2.2基于“四限法”的技術成熟度分析模型具體分析過程見圖1:(1)數(shù)據(jù)采集；(2)技術分解；(3)建立評價分析模型；(4)結果與分析。主要過程如下。第一步，數(shù)據(jù)采集。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型選擇合適的數(shù)據(jù)庫，例如，期刊論文可選擇中國知網(wǎng)、WebofScience核心合集；專利數(shù)據(jù)可選擇德溫特專利數(shù)據(jù)庫（DII）、IncoPat合享專利數(shù)據(jù)庫。第二步，技術分解。根據(jù)產(chǎn)業(yè)的結構和特性，將產(chǎn)業(yè)進行技術分解，確定具體的檢索關鍵詞，并按照第一步進行相關數(shù)據(jù)的采集。第三步，建立評價分析模型。根據(jù)不同系統(tǒng)的技術類型，將采集到的數(shù)據(jù)按照類別進行可視化處理并分析。本文基于“四象限分析法”，分別從基礎理論研究、科技成果產(chǎn)出以及市場前景這三個維度建立新興技術的技術成熟度分析模型，技術成熟度分析原理圖如圖2所示。根據(jù)四象限法的原理劃定技術成熟度的階段性測度情況，將技術發(fā)展的階段按照技術的基礎理論研究水平和科技成果發(fā)展水平兩個屬性進行劃分，總共得到四個象限方塊：第一象限是高理論高應用區(qū)間（HTHA），第二象限是低理論高應用區(qū)間（LTHA），第三象限是低理論低應用區(qū)間（LTLA），第四象限是高理論低應用區(qū)間（HTLA）。為更加科學反映技術成熟度，本文在以上評價研究基礎上加入一個新的測度維度：技術市場前景。王禮恒和屠海令本文綜合技術的基礎理論研究水平、科技成果發(fā)展水平以及技術的市場前景，最終形成一個“理論—應用—市場”的三維技術成熟度評價模型。該技術成熟度模型評價的關鍵因素是基礎理論研究的水平高低，按照基礎理論研究水平高優(yōu)先劃定的原則，高理論高應用區(qū)間（HTHA）屬于技術成熟度階段的第一梯隊，高理論低應用區(qū)間（HTLA）屬于技術成熟度階段的第二梯隊，低理論高應用區(qū)間（LTHA）屬于技術成熟度階段的第三梯隊，低理論低應用區(qū)間（LTLA）屬于技術成熟度階段的第四梯隊。在此基礎上結合技術的市場前景對技術成熟度一同分析。第四步，結果與分析。根據(jù)上述相關圖表，分析智能建筑產(chǎn)業(yè)領域不同技術分支的核心技術的技術演化趨勢以及該技術領域的技術成熟度。3智能建筑領域的研究數(shù)據(jù)來源智能建筑作為信息時代的產(chǎn)物，帶動和促進了與建筑領域相關新興技術的飛速發(fā)展，加快了產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷壯大，成為國家科技和文化水平發(fā)展狀況的重要評判依據(jù)，是建筑行業(yè)必然的發(fā)展趨勢，是社會進步、增強生產(chǎn)力發(fā)展的必要手段，也是實現(xiàn)社會現(xiàn)代化建設的關鍵途徑本文基于全球視角，選取智能建筑領域進行技術成熟度的評估，為保證分析結果的全面性和時效性，期刊論文的數(shù)據(jù)源采用WebofScience核心合集，專利數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源為IncoPat合享專利數(shù)據(jù)庫。在WebofScience核心合集中，以關鍵詞“Intelligentbuilding”或“Smartbuilding”并結合核心技術名稱進行主題檢索，時間跨度設置為“2010—2020年”。在IncoPat合享專利數(shù)據(jù)庫中，以“智能建筑”并結合核心技術名稱為檢索詞，檢索范圍包括“標題，摘要，權利要求”，時間跨度設置為“2010—2020年”。檢索日期為2020年11月15日。剔除與主題無關或者數(shù)據(jù)單元存空缺的數(shù)據(jù)，最終獲得期刊論文5803條，專利數(shù)據(jù)2913條，相關企業(yè)數(shù)據(jù)1182條。3.1技術的年度發(fā)展趨勢3.1.1種技術的專利統(tǒng)計智能化集成系統(tǒng)包含的三個核心技術：信息網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)集成與信息融合技術和控制網(wǎng)絡技術，從圖3中可以看出有關這三種核心技術的論文數(shù)量隨著時間的推進也在不斷地增長，這表明有關這三種技術的理論研究越來越多，技術的理論發(fā)展也日臻成熟。圖4是三種技術的專利統(tǒng)計情況，2010—2014年，與三種技術有關的專利數(shù)量保持平穩(wěn)狀態(tài)，從2014年起，信息網(wǎng)絡技術呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，其專利發(fā)表量在2018年達到了峰值，這個現(xiàn)象的產(chǎn)生和同年4G網(wǎng)絡的迅速發(fā)展和應用有著密不可分的聯(lián)系。而系統(tǒng)集成與信息融合技術和控制網(wǎng)絡技術的專利發(fā)表數(shù)量與之相比仍然保持一個較為平緩的發(fā)展狀態(tài)。3.1.2種核心技術的年度專利年度變化信息設施系統(tǒng)所需要的核心技術支撐包括綜合布線系統(tǒng)技術、智能卡技術以及家庭智能化技術。從圖5中可以看出，三種技術的理論發(fā)展歷程盡管有所波折，但是總體都呈現(xiàn)出增長的態(tài)勢，這說明相關基礎研究也在穩(wěn)步上升，其中家庭智能化技術自2010年以來發(fā)展很快，尤其是在2014年以后發(fā)展更為迅速，并在2018年前后其增長速度更是達到了一個新高。圖6表征三種核心技術的專利年度變化情況，在三種技術中，家庭智能化技術的專利年度演化趨勢起伏很大，該技術在2014年表現(xiàn)出“懸崖式”的增長趨勢，后續(xù)發(fā)展勢頭逐漸減緩。但應關注專利數(shù)量短期內(nèi)急速攀升的背后是否存在“盲目追從熱點”“科技成果注水”等現(xiàn)象。相較而言，智能卡技術和綜合布線技術在此期間產(chǎn)出的專利成果甚少，發(fā)展趨勢甚至一度停滯不前。3.1.3信息化技術的發(fā)展信息化應用系統(tǒng)的理論技術支柱包括以太網(wǎng)技術以及無線局域網(wǎng)技術。在圖7中可以看出，以太網(wǎng)作為現(xiàn)實世界中最普遍的一種計算機網(wǎng)絡，其發(fā)展和主流的計算機技術、通信技術的發(fā)展密不可分。2010—2020年，論文發(fā)文量處于一種起伏增長的狀態(tài)。此外，從圖7還可以看出無線局域網(wǎng)技術的論文發(fā)表情況，該技術的論文趨勢曾出現(xiàn)過一個短暫的“平臺期”（2011—2014年），在此之后其2016年論文的發(fā)文量雖然達到了歷史新高，但是總數(shù)依舊較少。從圖8中可以看出，在智能建筑領域以太網(wǎng)技術和無線局域網(wǎng)技術的年度專利總和都只有個位數(shù)，和論文發(fā)文量的發(fā)展趨勢有一定的相似度。3.1.4流動辦公技術的專利問題建筑設備管理系統(tǒng)的核心技術囊括可視化技術、流動辦公技術以及數(shù)字視頻傳輸技術。在以上三種技術中，可視化技術的論文發(fā)文量居多，因此，有關該技術的理論研究規(guī)模較為可觀。2010—2020年，智能建筑領域有關數(shù)字視頻傳輸?shù)恼撐膸缀跆幱谝粋€零產(chǎn)出的狀態(tài)，理論研究滯緩不前。流動辦公技術的論文發(fā)文量趨勢與數(shù)字視頻傳輸技術的趨勢相似。這三種技術的專利發(fā)表情況和論文發(fā)表情況有所差異。盡管數(shù)字視頻傳輸技術的論文發(fā)文量較少，但是與之相關的專利數(shù)量一直都在增長，實際應用發(fā)展情況良好，說明新技術并沒有突破，市場需求潛力較大?？梢暬夹g的專利數(shù)量相對于其論文發(fā)表量水平較為低下。流動辦公技術的專利發(fā)表量在2010年至2020年這十年期間發(fā)展則處于停滯狀態(tài)。3.1.5預警技術的研究現(xiàn)狀公共安全系統(tǒng)所需要的核心技術支撐包括火災自動報警技術以及防盜報警技術。從圖11中可以看出，由于火災自動報警技術發(fā)展周期較長，技術的發(fā)展已經(jīng)相對其他系統(tǒng)包含的技術而言更為成熟，因此，在這十年期間此技術的理論研究水平陷入了瓶頸。有關防盜報警技術的論文發(fā)表量逐年增多，有越來越多的人關注這一方面的研究。有關火災自動報警技術以及防盜報警技術的專利申請情況表現(xiàn)出“振動式”的發(fā)展態(tài)勢，表明業(yè)界一直持續(xù)關注這一技術的發(fā)展情況。3.1.6通信網(wǎng)絡技術機房工程主要依靠通信網(wǎng)絡技術提供技術支持。在近十年的期間里，論文的趨勢走向處于整體穩(wěn)健爬升的狀態(tài)。這說明與智能建筑領域相關的通信網(wǎng)絡技術研發(fā)從2010年起進入快車道，相關基礎研究也在穩(wěn)步上升，支撐著智能建筑產(chǎn)業(yè)的技術發(fā)展。通信網(wǎng)絡技術的專利申請情況在2010—2012年處于一個低迷期，在2014年迎來第一個飛速發(fā)展的時間節(jié)點，自此以后，通信網(wǎng)絡技術專利發(fā)表數(shù)量都處于一個穩(wěn)步上升的階段。因檢索時間截至2020年11月，2020年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)并非屬于一個整年份，且專利公開存在一定的滯后期，以上因素導致2020年呈現(xiàn)出“陡降”的趨勢，因此，2020年的數(shù)據(jù)對于整體趨勢分析沒有較大的實際意義。3.2技術的市場前景某種技術領域企業(yè)專利權人數(shù)量隨時間變化的趨勢在一定程度上可以表征該技術的市場前景，預示技術的市場規(guī)模的變化情況。下面分別是六大系統(tǒng)核心技術的年度企業(yè)專利權人數(shù)量變化情況。3.2.1融合技術企業(yè)專利權人趨勢圖15表征的是智能化集成系統(tǒng)包含的三個核心技術（信息網(wǎng)絡技術、系統(tǒng)集成與信息融合技術和控制網(wǎng)絡技術）企業(yè)專利權人數(shù)量的變化趨勢。從圖中可以看出，信息網(wǎng)絡技術和控制網(wǎng)絡技術的企業(yè)專利權人數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升的態(tài)勢，市場前景良好。系統(tǒng)集成與信息融合技術的企業(yè)專利權人數(shù)量每年保持平穩(wěn)，變化較小，有較大的市場開發(fā)空間。3.2.2專利權人的數(shù)量發(fā)展圖16顯示家庭智能化技術在2010—2012年企業(yè)專利權人的數(shù)量發(fā)展達到了峰值，后期的數(shù)量則和其余兩種技術越來越接近。而綜合布線系統(tǒng)技術和智能卡技術的企業(yè)專利權人數(shù)量基本持平，發(fā)展勢頭平緩，市場仍有待開發(fā)。3.2.3年內(nèi)網(wǎng)絡技術以支持為關注圖17信息應用系統(tǒng)中的以太網(wǎng)技術的企業(yè)專利權人數(shù)量在十年期間有一定的波動，說明業(yè)界對以太網(wǎng)技術一直保持著關注，技術也在不斷發(fā)展。無線局域網(wǎng)技術企業(yè)專利權人數(shù)量變化很小，市場化進展緩慢。3.2.4年企業(yè)專利權人數(shù)量陷入低，市場發(fā)展迫切需要圖18建筑設備管理系統(tǒng)中的可視化技術在2013—2016年企業(yè)專利權人數(shù)量陷入低谷，市場發(fā)展低迷，近年來數(shù)量有所上升，呈上升發(fā)展的趨勢。數(shù)字視頻傳輸技術的企業(yè)專利權人數(shù)量經(jīng)歷了“上升—下降—再上升”的階段，市場前景可觀。3.2.5專利權人發(fā)展現(xiàn)狀圖19的公共安全系統(tǒng)中包含的兩種技術（火災自動報警技術和防盜報警技術）的企業(yè)專利權人數(shù)量發(fā)展勢頭皆略有波動，但總數(shù)不高，市場可發(fā)展空間較小。3.2.6年度變化情況圖20表征機房工程的核心技術通信網(wǎng)絡技術企業(yè)專利權人數(shù)量的年度變化情況。在2010—2012年呈上升發(fā)展態(tài)勢，2012—2014年數(shù)量有所下降，后續(xù)階段一直呈上升發(fā)展趨勢，市場規(guī)模越來越大，市場前景十分光明。3.3高理論低應用區(qū)間，具有市場的導向性，技術產(chǎn)業(yè)成熟度處于末游根據(jù)“四象限分析法”構建智慧建筑產(chǎn)業(yè)的技術成熟度分析評價見圖21。圖中，水平橫軸表示基礎理論研究水平，垂直縱軸表示科學技術成果發(fā)展情況，氣泡表示技術的市場前景?？梢钥闯鲂畔⒕W(wǎng)絡技術和通信網(wǎng)絡技術位于高理論高應用發(fā)展階段（HTHA）區(qū)間，這兩者的基礎理論研究水平和科學技術成果產(chǎn)出都較高，表征這兩種技術的市場前景的氣泡大小也是技術群中最大的，可見，它們的市場前景也是這14種技術中發(fā)展最好的。因此，信息網(wǎng)絡技術和通信網(wǎng)絡技術處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較為成熟和完善的階段，并且具備可觀的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展和升級的能力。系統(tǒng)集成與信息融合技術、控制網(wǎng)絡技術以及防盜報警技術位于高理論低應用區(qū)間（HTLA），目前處于基礎理論水平較高，相關的科學技術成果的產(chǎn)出卻鮮少的階段，市場化的規(guī)模處于普通水平。雖然目前產(chǎn)業(yè)成熟度水平較低，但是由于這些技術具備豐富扎實的理論研究知識，可以快速地投入實際的應用研究，未來的產(chǎn)業(yè)化潛力不容小覷。火災自動報警技術、數(shù)字視頻傳輸技術、以太網(wǎng)技術、無線局域網(wǎng)技術、綜合布線技術、可視化技術、智能卡技術、家庭智能化技術集中在低理論低應用區(qū)間（LTLA），這些技術的基礎理論研究情況仍處于起步階段，科學技術成果的數(shù)量也寥寥無幾。從圖中可以看出，僅有家庭智能化技術的理論研究水平和科技成果產(chǎn)出情況較為顯著。從市場前景的維度剖析這些技術，僅有火災自動報警技術以及數(shù)字視頻傳輸技術研發(fā)應用的歷史相對悠久，具有一定的市場規(guī)模，其余技術的市場前景則相對較小。因此，以上智能建筑領域支撐技術的產(chǎn)業(yè)成熟度處于末游，基礎理論研究水平和科技成果產(chǎn)出水平亟待大力發(fā)展，距離實現(xiàn)大規(guī)模的市場化和產(chǎn)業(yè)化還有很長的一段路要走。此外，由于截至檢索時間，無法準確獲取有關流動辦公技術準確的市場數(shù)據(jù)，此項技術在圖中只能以二維的散點狀態(tài)顯示。流動辦公技術同樣位于低理論低應用區(qū)間（LTLA），基礎理論研究和科技成果產(chǎn)出情況仍都處于初級發(fā)展階段。圖中的第二象限表征低理論高應用模塊（LTHA），本文所評價的14種技術沒有處于這個區(qū)間之中，表明這14種技術中，產(chǎn)業(yè)成熟度高的技術都有扎實的基礎理論研究作為研究支撐，不會出現(xiàn)“空中樓閣”的現(xiàn)象。4技術成熟度分析本文基于對論文、專利數(shù)據(jù)和行業(yè)信息深度挖掘，運用“四象限分析法”，創(chuàng)新性地構建了一個“理論—技術—市場”的三維技術成熟度評價模型，可以對新興技術的發(fā)展趨勢和成熟度進行有效地分析，并對其中的關鍵技術進行提取和歸納。技術成熟度的評價具有眾多的