基于引文网络的颠覆性技术发展路径研究

来源：SCI期刊网 分类：文史论文 时间：2021-11-19 16:38 热度：

摘 要：摘要：技术的发展路径研究可以在一定程度上追溯、探明和发现技术的发展方向，为技术预测提供支持，颠覆性技术作为当前国家战略的关注焦点，从发展路径角度分析其特征，为探寻其规律

　　摘要：技术的发展路径研究可以在一定程度上追溯、探明和发现技术的发展方向，为技术预测提供支持，颠覆性技术作为当前国家战略的关注焦点，从发展路径角度分析其特征，为探寻其规律并最终服务颠覆性技术发展，具有重要意义。文章采用三方组结构模型的引文网络分析方法，结合三方组与网络遍历权值的关系，构建了基于网络论文重要性的技术颠覆性程度测度模型，实证研究了3D打印技术的三方组结构特征、网络特征及发展路径特征。研究表明：所构建的颠覆性技术发展路径测度方法能够动态测度较稳定的3D打印颠覆性程度，3D打印技术的颠覆性程度统计峰值出现在2003年，在2003年前稳步提升，2003年后保持稳定;通过三方组分析、网络分析和路径分析表明，在3D打印整体技术的一次颠覆过程中，伴随着其内部子技术的多次颠覆;在内部子技术方面，通过主路径分析发现3D打印技术的“选择性激光烧结”子技术经历了材料应用层面的多次颠覆。

　　关键词：颠覆性技术;3D打印;三方组结构模型;网络遍历权值;主路径分析

　　0引言

　　Christensen[1,2]对颠覆性技术的原始解释是针对新一批客户而设计的低端的新产品或新服务，通过开辟出新市场，改变原有行业规则并随着性能与功能的不断改进与完善，最终取代原有维持性技术，形成新的价值体系和全新的市场格局。随着研究的不断深入，颠覆性技术研究整体已有长足发展。Anderson等[3]认为非连续性(颠覆性)技术会打断原本技术生命周期，并形成新的技术轨道。Walsh[4]从不同市场类型下应对颠覆性技术的不同策略。Kassicieh[5]认为，通过对市场化小企业提供接触颠覆性技术的机会，会激发小企业开发基于颠覆性技术的新产业的动力，推动技术成果的转移转化。Danneels和Tellis对Christensen的颠覆性技术概念进行了发展和完善，指出颠覆性技术最初在主流市场上的需求较低，但具有稳步提升需求并超越现有主导技术需求的潜力[6,7]。Huang[8]认为一项颠覆性技术所提供的产品在初期性能比较低，但能够抢占主导持续性技术未覆盖的新兴市场，并不断蚕食主导技术的市场份额。Slavin[9]将颠覆性技术分为成功的颠覆性技术和不成功的颠覆性技术。Christensen[1]提出，技术新属性的产生会引起技术性能提升轨道的移动，从而产生颠覆性技术。美国国防部将颠覆性军事技术定义为“以快速打破对手间军力平衡的方式解决问题的技术或技术群”[10]。王安[11]基于颠覆性技术颠覆程度的划分为原始创新、集成创新与应用、成熟技术的转移与创新应用。

　　从相对性角度研究颠覆性技术不断受到重视。Christensen[2,12]认为互联网对一些公司而言是颠覆性技术的，但对其他公司来说却是持续性技术。2015年，Christensen[13]系统性地总结了20年里后人对颠覆性创新的发展，强调对颠覆性技术相对性的理解。颠覆性的相对性还体现在颠覆规模或颠覆层次上，颠覆性技术可以是基于创新的新技术，也可以是打破技术思维和技术路线的跨领域应用，或者基于原有技术的整合而产生的新成果[14-16]。2016年，栾春娟利[17]用专利组合分析方法从相对性角度对技术的颠覆潜力和技术成熟度进行组合研究并开发出颠覆潜力测度与预测模型。Wu[18]从创新群体的规模来研究对颠覆性技术的影响，通过构建了一套评估技术颠覆性程度的方法，得出“中小企业在颠覆性创新上要强于大企业，而大企业则在持续性创新上更具有优势”的研究结论。

　　从相对性角度出发分析颠覆性技术的发展路径，本研究的重要性和现实意义主要体现在：

　　(1)研究通过构建特殊结构三方组引文网络，提出以论文为技术载体的分年份测度的技术颠覆性程度动态测度模型，丰富了社会网络分析中对网络结构分析的模型方法，而基于该结构的三方组引文网络模型，能从动态性角度较稳定测度以论文为代表的技术成果横向年份间的相对重要性，为在不同年份间使用相同模型动态测度技术的发展提供了可行方法。

　　(2)技术的发展路径可以通过技术载体(专利、论文、软件、报告等成果形式)的传递关系得以体现。本研究以论文网络为数据源，以数理统计方法和社会网络理论为基础，通过对技术发展主路径的挖掘，发现技术在历史发展中的规律，找寻技术发展中的速度、方向、阶段、主题，同时也可以发现技术流动的趋势、方向、地理关系、关键节点。

　　1研究设计

　　技术发展路径研究方法主要分三类：基于文献主题词演化分析、基于引文网络演化分析[19]和基于专家访谈问卷调查的定性分析。本研究对颠覆性技术发展路径的测度分析以引文网络分析为基础，从颠覆性程度、三方组分析、网络特征分析和路径特征分析四个方面展开，主要研究步骤如下：

　　(1)结合前人研究成果，从技术发展路径的角度，引入颠覆性程度的概念，对颠覆性技术在网络中的颠覆性程度进行测度，用以判断技术在相对性、历史性条件下的发展特点。

　　(2)构建包含时间分区文件及技术主题的整体论文参考网络，利用节点遍历权值算法和主路径分析，建立三方组网络和节点遍历权值算法的关系，分析动态条件下技术的三方组特征以及网络特征。

　　(3)依据主路径分析方法，从引用网络中提取子技术发展的主路径，并对该技术进行典型路径特征分析。

　　1.1计算原理

　　本研究从相对性角度出发对技术颠覆性程度的测度方法，主要运用网络三方组理论和主路径遍历权值算法，以及构建起二者之间的联系。

　　利用特殊引用结构数据测度颠覆性程度，可以归结到网络理论中的三方组理论(triadictheory)。本研究将会利用到一类特殊引用结构，这类引用关系包含3个节点，以及他们之间特殊的有向引用。根据戴维斯等人的设定，在三元简单有向网络中，共存在16种不同类型的三方组[20-22]。具体如图1所示，本研究将重点利用第9类三方组030T(以下简称9-030T)。

　　相关期刊推荐：《科研管理》杂志创刊于1980年，是国内外公开发行的学术性刊物。设有：管理理论与方法、技术创新研究、企业技术进步研究、知识产权研究、人才管理、项目管理、研究所管理、成果管理等栏目。

　　研究主要涉及网络遍历权值中的SPC遍历权值算法，SPC由Vladimir首先提出[23]。样本引文网络中每个链路的SPC值计算方法如图2所示，链路(B，D)的SPC值为5，五条路径分别为BDFHK，BDFIL，BDFIMN，BDIL和BDIMM。

　　研究建立了网络三方组结构与网络遍历权值存在的对应关系：在所构建的网络中，若相应年份9-030T类型的三方组实际频数与期望出现频数的相对正向差异较大，那么该年份节点的遍历权值也较高，该年份的论文其颠覆度也较高。显然，网络节点遍历权值的大小与特殊三角引用关系是有对应联系的，因为有向网络中遍历权值考察的是网络中节点不可替代的程度，相应地与16种三方组中的两类有直接对应关系，分别是9-030T和4-021D两类三方组，在研究构建的网络中，其中绝对值比例大的前者，即9-030T类三方组是导致网络节点遍历权值较高的原因，而这一结论在研究实证部分可以验证。

　　1.2计算模型

　　研究借鉴Wu依据引文网络结构特征计算技术的颠覆性程度思想，如图3所示[18]。

　　Figure3Schematicdiagramofcalculatingthedegreeofdisruptionusingthepapercitationdata三类文献包括原文献(中间菱形，用c表示)，被引文献(上部圆形)和引用文献(下部矩形)。箭头方向表示技术成果的引用方向，三类引用关系及其颠覆性程度计算准则如下：

　　(1)若引用文献仅仅引用原文献(图中i部分)，我们认定此处原文献具有完全的颠覆性，每一条引用计算颠覆性程度的值为1;

　　(2)引用文献同时引用原文献及原文献的被引文献(图中j部分)，那么原文献的颠覆性程度由两类计算组合而成，一类为引用文献引用原文献，每条引用计算颠覆性程度的值为1，另一类为引用文献引用原文献的被引文献，每条引用计算颠覆性程度的值为-1，二者求和再除以所有的引用条数，得到该原文献的颠覆性程度;

　　(3)引用文献仅仅引用原文献的引用文献但没有引用原文献(图中k部分)，此类引用关系下，原文献的颠覆性程度为0。基于以上三类引用关系，若计算某一特定时期的所有原文献的颠覆性程度D，则由i型和j型文献的比例之差ijpp-决定，它等于观察到的这些文献的数量之间的差值ijnn-除以所有文献的数量之和ijknnn++。由此计算结果判定该文献所代表的技术属于颠覆性(D=1)，中性(D=0)或持续性(D=-1)。

　　1.3数据库构建与处理流程

　　数据库从构建到应用的步骤主要分以下几步：

　　(1)选定要分析的颠覆性技术并构建其论文检索式，检索并下载论文的所有参考信息、论文发表年份以及数字对象唯一标识符(DOI号);

　　(2)依据下载的信息构建包含数字对象唯一标识符以及论文发表年份的全部论文参考关系的两两对应数据库，并依据如图5的数据处理流程从论文参考关系数据库中提取9-030T三方组类型的所有子参考关系数据库，用于最终计算颠覆性程度的引用数据库;

　　(3)从用于最终计算颠覆性程度的引用数据库中对从1980年到2018年每个年份的论文类别依据颠覆性程度计算法则进行分类，并利用颠覆性程度计算模型计算特定年份的颠覆性程度;

　　(4)利用论文引用网络中的时间分区文件提取基于时间划分的子网络，并依据9-030T三方组与网络遍历权值算法的关系分析技术的颠覆性程度;

　　(5)依据主路径分析方法，从引用网络中提取子技术发展的主路径，并对该路径进行分析。研究所需要的数据库构建及具体计算流程如图5所示。

　　2实证研究

　　2.1数据下载与处理

　　选择3D打印技术作为案例研究对象。3D打印技术的论文数据从WOS的SCI和SSCI论文数据库中下载。共检索到原始论文数量24089条，时间跨度选择1980年—2018年，经配对后，能够形成网络(同属原文献和参考文献，或去除孤独引用对)的参考数据共248296条，节点论文19135篇。结合图5的计算流程，统计得到数据库的基本信息情况如表1所示：

　　2.2研究结果

　　需要明确依据计算模型，技术的颠覆性程度是一个动态变化的值。从整体和细部两个角度从颠覆性程度、三方组分析、网络特征、路径特征四个角度做具体动态分析。

　　2.2.1颠覆性程度

　　论文的引用网络随着时间发展不断变化，新论文的出现会伴随着新参考关系的确立，进而增加网络成分。研究从两个角度来分析技术的动态颠覆性程度，一类是从不同的时间点分析过去固定时点的特定技术的颠覆性程度，另一类是从固定时间点分析过去不同的时间点的特定技术的颠覆性程度。

　　首先整体上，从完整的时间段(1980—2018年)计算3D打印技术的论文颠覆性程度。2019年所得颠覆性程度随时间变化如图6所示。

　　其次细部上，选择部分内部时间段为研究对象，计算3D打印技术的论文颠覆性程度。分别截取2015年1月1日，2012年1月1日和2009年1月1日三个时间节点，计算这三个时间节点视角下3D打印技术的颠覆性程度随时间变化分别如图7、图8和图9所示。——论文作者：刘云1,3，桂秉修2,3，王小黎3

文章名称：基于引文网络的颠覆性技术发展路径研究

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