基于专利共被引方法的技术聚类分析_以***专利为例_王某某

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2014年第5期 /基于专利共被引方法的技术聚类分析/ 基于专利共被引方法的技术聚类分析 ——以***专利为例 王某某1,2 ,刘 趁1,2 ,毛某某1,2 (1. XX理工大学 公共管理与*** WISE实验室,XX 116085; 2. **_*,XX 116085) 摘要:***,专利作为企业技术能力的重要表征,同时也为人们提供了对企业技术研 究唯一的信息源。***在电子和通讯行业占据着重要地位,其专利技术代表着行业的研究前沿。 基于德温特专利数据库,本研究以***发表专利为研究对象,进行专利共被引网络分析,识别苹 果公司的主要技术聚类和关键性技术。 关键词:专利共被引;德温特;***;技术聚类;专利计量;技术挖掘 中图分类号:G353.1 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn1003-8256.2014.05.006 1 引言 专利作为技术能力的表征,其中包含企业的关 键性技术。由于市场竞争的激烈,企业必须以专利的 形式维护自身的利益,但是这些又是以公开企业的关 键技术为代价的。据世界知识产权组织的报告,专利 信息包含了全球R&D产出的90%以上,剩下的体现在 5%-10%的科学文献上[1]。因此,专利和文献就成为了 技术研究的重要数据来源。 国外关于专利的研究主要集中在:(1)通过专 利共被引关系研究技术的进化结构[2]。(2)专利评价 指标体系的构建[3]。主要是分析用于商业目的的专利 指标。(3)专利技术转化研究。主要包括高校间的技 术转化模式和国际技术转移及原因[4-5].(4)专利技术 预见研究。主要通过提出一些新的方法如应用文献计 量方法[6]、预测算法[7]、随机专利引文分析法[8]等。专 利的研究也不断受到国内科研工作者的重视,在CNKI 上,我们以关键词“专利”检索到13872条结果。以 “专利引用”为关键词检索,得到41条结果,这些研 究主要集中在:(1)专利引用过程中的知识的产生、 传播与流动[9-11]。(2)专利资源的引用与企业间的 关系[12-13]。(3)技术力量指标的构建[14]。(4)专利 引用在知识管理研究中的应用[15]。但是以“专利共被 引”为关键词检索,检索结果为4条。研究主要集中 在:专利权人共被引[1, 16-17]、某一领域内相关技术共被 引[18]。在专利计量的方法方面,主要还是以专利统计 分析为主,关于专利引用网络、专利共被引分析、专 利文本挖掘的研究并不多见。 本文选择在电子和通讯行业处于前沿地位的苹 果公司为研究对象,利用德温特专利数据库中专利数 据,构建被引专利间的共被引矩阵。利用社会网络分 析的方法,构建专利共被引网络。通过相应的德温特 基金项目:国家自然科学基金项目(***)、国家社会科学基金项目(14BTQ030) 作者简介:王某某(1982-),男,湖南XX人,副教授,研究方向:科学计量与科技管理;刘某某(1990-),女,XX XX人,硕士研究生,研究方向:科学计量与科技管理。 31 /科学学与科学计量学/ 手工代码分析,对***的主要技术构成、关键性 技术进行研究。 2 数据来源与分析方法 2.1 数据来源 2.1.1 数据检索 本研究的数据来源于德温特创新专利引文索引 数据库(Derwent Innovations IndexSM)。它收录了从 1963年以来42个专利机构授权的1460多万项基本发明 和3000多万条专利,每周更新,是全球最大的专利文 献数据库。该数据库为研究人员提供世界范围内电 子、电气及通讯等多个技术领域内综合全面的发明信 息,是检索全球专利的最权威的数据库。德温特数据 库不仅提供以专利权人、专利发明人、主题词为检索 的入口,还提供快速查找相关手工代码(MC)和分类 代码(DC)的检索框。德温特数据库对专利申请量较 多的专利权人都分配一个唯一的代码,如appy为苹果 公司专利权人代码。 本研究以“ae=apple inc or ae=apple computer inc or ae=appy”为检索词,检索从1963年至2014年*** 的专利,共检索到10519篇专利。其中Apple Inc.为苹 果公司现有名称,Apple Computer Inc.为2007年更名前 的公司名称。 2.1.2 数据处理 我们用perl语言将专利中的引用文献删除,然后 利用CiteSpace软件的数据转换功能[19],将专利数据转 换为web of science的数据格式,因为很多处理数据的 软件都是基于web of science数据格式的。Citespace软件 可以将PubMed, arXiv, ADS等格式转换为Web of Science 的数据格式[20],我们用Bibexcel[21]和Ucinet[22]软件处理 转换后的数据,选取206条被引频次大于50的专利分 析。专利被引频次分布如表1所示。 表1 专利被引频次分布 Table 1 The distribution of patent cited frequency 序号 1 2 3 被引频次 279 258 205 专利号 US*** US***21 US***53 4 198 US***91 5 190 US*** 6 180 US*** 7 176 US*** 8 169 US*** 9 153 US*** …… …… …… 206 51 US*** 2.2 分析方法 2.2.1 专利共被引分析方法 作为文献计量学中的一种主要手段,Small提出 的共被引分析主要是通过构建共被引次数矩阵,对作 者、期刊等进行聚类分析和社会网络分析[1]。将共被 引分析的方法应用与专利分析中,主要体现共同被引 的专利之间的技术关系,即作为技术基础的某些参 考专利之间的技术联系。通过专利共被引相关群的分 析,表示专利共被引群体网络的结构,揭示技术的相 互关系、联系特征等。 2.2.2 专利共被引的Jaccard系数矩阵 我们将表1中206个被引专利频次表通过Bibexcel软 件转换为206*206的专利共被引矩阵如表2所示,矩阵 中值表示两篇专利共同被引用的频次,矩阵为对称矩 阵。 US***05 US***41 US***84 …… US***59 表2 专利共被引次数矩阵 Table 2 Patent co-cited number matrix US***05 US***41 US***84 0 48 52 48 52 …… 0 51 …… 51 0 …… 32 34 33 …… …… …… …… …… …… US***59 32 34 33 …… 0 32 2014年第5期 /基于专利共被引方法的技术聚类分析/ Leydesdorff认为,Jaccard系数比Salton余弦系数更 适合计算共被引强度或共现强度矩阵[23]。据此,我们 修正为专利共被引矩阵强度的Jaccard系数如式(1)所 示。 (1) S(i,j)表示专利i和专利j共同被引用的强度,coc(i,j) 表示专利i和专利j共被引的次数,cit(i)和cit(j)分别表示 专利i、j的被引频次。 我们用Jaccard系数公式(1)将表2的专利共被引 矩阵标准化处理后得到专利共被引强度矩阵,如表3所 示。Jaccard系数值的范围在(0,1)之间,值越大说明 i和j的共性越多,相似性越大。为了方便在网络中的 调节我们将Jaccard系数统一乘以10000得到专利共被引 Jaccard系数矩阵如表3所示。 US***05 US***41 US***84 …… US***59 表3 专利共被引Jaccard系数矩阵 Table 3 Patent co-cited Jaccard matrix US***05 US***41 US***84 0.00 6857.14 7878.79 6857.14 0.00 7611.94 7878.79 7611.94 0.00 …… …… …… 3764.71 4096.39 3928.57 …… …… …… …… …… …… US***59 3764.72 4096.39 3928.57 …… 0.00 2.2.3 共被引网络和Girvan-Newman算法的子网络 将表3的专利共被引的Jaccard系数矩阵导入 netdraw软件,通过调整阈值得到结构清晰的最XX通 网络。用Girvan-Newman算法得到专利共被引的子网 络,该算法能够将联系紧密的节点聚集到一个子网络 中,而子网络间的联系比较松散[24]。 2.2.4 中介中心度的应用 我们采用中介中心度(betweenness centrality)的 网络计量指标寻找网络中的关键技术。中介中心度是 指网络中的行动者作为中介者的能力[25]。Burt的结构 洞理论认为,中介中心度测量的是行动者对资源的 控制程度[25-26]。中介中心性高的节点连接不同的子网 络,在子网络之间起桥梁性作用。中介中心度高的节 点代表的技术往往具有集成、带动和辐射作用,能够 培育新的增长点[27]。因此,我们用中介中心度寻找苹 果公司的关键技术。 3 结果分析 将Jaccard系数矩阵导入netdraw生成专利共被引网 络,因为只要两个专利之间存在共被引关系,共被引 强度就大于0,两节点之间就会存在连线,这些导致 网络的结构不够清晰。因此,我们调节阈值,阈值越 大,进入网络的节点间的关系强度越大,网络中节点 和连线数越少,网络结构越清晰。但是阈值过大,会 导致有效信息的缺省,因此在保证最XX通网络的基 础上,我们将从大到小调节阈值。为了使大部分节点 进入网络,我们调节阈值为14%,即如果两个专利共 被引的Jaccard系数大于14%,我们就认为这两个专利 间存在较强的共被引关系,两结点间就存在连线。否 则,就不存在连线。在Netdraw中我们用网络连线的粗 细表示共被引强度的强弱,节点大小表示中介中心度 大小。最后用Girvan-Newman算法对大型网络聚类得 到专利共被引网络如图1所示。 这个网络可以明显的分为几个主要的技术聚类。 因为德温特手工代码表示的技术领域更为详细,因 此,我们随机抽取每个聚类中的10个专利,对其德温 特手工代码分析,得出每个聚类主要代表的技术为: (1)音频、视频传输与同步技术 (2)触屏技术 33 /科学学与科学计量学/ (3)用户界面管理和视觉效果技术 (4)处理器与存储器相关技术 (5)通信技术 在图1中,我们设置了较大的阈值,只有专利间 共被引强度很大时才能产生连线,这时网络中连接的 只有第一类(音频视频传输与同步技术)和第二类 (触屏技术)两个大类。我们可以发现第三类(用户 管理界面与视觉效果)和第四类(处理、存储器)没 有和其他类发生联系。由大到小调节阈值,更多节点 和连线进入网络,当阈值为10%时,第三类(用户管 理和视觉效果技术)通过屏幕技术节点与触屏技术产 生了联系(如图2所示)。进一步调小阈值,当阈值为 9%时,第四类(存储器和处理器技术)通过同步技术 与处理、存储技术节点与第一类(音频、视频传输与 同步技术)间出现连线(如图3)。继续减小阈值,直 到阈值为0,第五类(通信技术)未与网络中其他类发 生联系。 图1 专利共被引网络图(阈值为14%) Figure 1 Patent co-cited network(cutoff is 14%) 34 2014年第5期 /基于专利共被引方法的技术聚类分析/ 图2 专利共被引网络(阈值为10%) Figure 2 Patent co-cited network(cutoff is 10%) 图3 专利共被引网络(阈值为9%) Figure 3 Patent co-cited network(cutoff is 9%) 35 /科学学与科学计量学/ 产生以上现象的原因,可以从以下几个方面解 释: (1)第一类(音频视频传输与同步技术)和第 二类(触屏技术)属于***的基本技术构成,苹 果公司的产品,如:ipod(音乐播放器)和iTunes(数 字媒体播放应用程序))基本都是以这两项技术为基础 的,因此,这两类在整个网络中结构比较稳定。 (2)随着基础技术的发展,人们对用户界面的 友好性和视觉效果要求不断增加,因此,***在 触屏技术的基础上不断完善第三类(用户界面和视觉 效果技术)。 (3)在同步技术和音频、视频传输发展的同 时,对处理器和存储器的要求也在提高,为了实现第 一类(同步技术和音频、视频传输)的发展,必须以 更强大的处理器和存储器(第四类)为支撑。因此, 第三类和第四类专利作为主要技术的扩展和支撑连接 强度不大。 (4)第五类(通信技术)作为***的主要 技术构成,并未与其他技术类产生联系。 4 结论 本文以在科技领域处于创新先驱地位的*** 为研究对象,通过专利共被引分析,分析共被引专利 类所属的技术领域,从而探测***的主要技术构 成以及关键性技术,主要得到以下结论:专利共被引 网络可以***的基础技术构成。从***专利 共被引的网络中可以发现,***主要由:音频、 视频传输与同步技术、触屏技术、用户界面和视觉效 果技术、处理器和存储器、通信技术这五项基础技术 组成。通过专利共被引网络中节点的中介中心性可以 ***的关键技术。根据Burt的结构洞理论,我们 探测到***的关键性技术,即中介中心度大的节 点所属的技术领域为:音频、视频播放与传输技术, 其次为触屏技术和同步技术。未来,我们将在本研究 的基础上,开发出专门化的专利计量研究工具,从而 可以方便地实现对一个企业或者领域的专利计量研 究。 参考文献: [1]王某某,刘某某,侯海燕.基于专利共被引的企业技术发展与 技术竞争分析:以世界500强中的工业企业为例[J].科研管 理,2010,(4):127-138. 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