基于主路径分析算法的中国数字技术扩散效率研究

第13卷㊀第10期Vol.13No.10㊀㊀
智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用
IntelligentComputerandApplications
㊀2023年10月㊀
Oct.2023
㊀㊀㊀㊀㊀㊀
文章编号:2095-2163(2023)10-0115-06中图分类号:TP391.1
文献标志码:A
基于主路径分析算法的中国数字技术扩散效率研究
周㊀勇,杨其锦
(西安建筑科技大学管理学院,西安710055)
摘㊀要:数字技术向传统行业扩散已成为中国经济迈向高质量发展阶段的重要任务,明确当前数字技术扩散效率是数字技术扩散研究的关键㊂数字技术扩散效率能够反映各行业领域数字技术扩散现状,为政策制定者指导数字技术深入㊁广泛㊁快速向各行业扩散提供依据㊂本文通过SPNP算法识别中国数字技术扩散主路径,用扩散速度㊁广度㊁深度表征数字技术扩散效率,对数字技术进行扩散效率及扩散主路径分析㊂研究发现,数字技术在各主路径中扩散深度不足,但扩散速度㊁广度值较高;液晶显示设备制造业数字技术扩散效果最好,主路径中涉及的其他制造业领域的数字技术扩散速度㊁广度也保持在较高水平㊂
关键词:主路径分析;SPNP算法;数字技术;扩散效率
ResearchondiffusionefficiencyofdigitaltechnologyinChina
basedonmainpathanalysisalgorithm
ZHOUYong,YANGQijin
(SchoolofManagement,XiᶄanUniversityofArchitec
tureandTechnology,Xiᶄan710055,China)
ʌAbstractɔThediffusionofdigitaltechnologytotraditionalindustrieshasbecomeanimportanttaskforChina'seconomytomoveintoastageofhigh-qualitydevelopment.Theclearunderstandingofthecurrentdiffusionefficiencyofdigitaltechnologyisthekeytotheresearchofdigitaltechnologydiffusion.Thediffusionefficiencyofdigitaltechnologycanreflectthecurrentsituationofdigitaltechnologydiffusioninvariousindustries,andprovideguidanceandbasisforpolicymakerstoguidethein-depth,extensiveandrapiddiffusionofdigitaltechnologytovariousindustries.Onthebasisofidentifyingthemaindiffusionpath,thediffusionspeed,breadthanddepthareusedtocharacterizethediffusionefficiencyofdigitaltechnology,andthediffusionefficiency
ofdigitaltechnologyisanalyzedindetail.Itisfoundthatthediffusiondepthofdigitaltechnologyisinsufficientineachmainpath,butthediffusionspeedandbreadtharehigh,indicatingthatdigitaltechnologyhasgreatpotentialinthetechnologicalfieldsinvolvedinthemainpath,whichisthecorefieldofdigitaltechnologydiffusioninthefuture.Amongthem,theliquidcrystaldisplayequipmentmanufacturingindustryhasthebestdiffusioneffectofdigitaltechnology,benefitingfromthepolicytopromotethehigh-qualitydevelopmentofmanufacturingindustry,andthediffusionspeedandbreadthofdigitaltechnologyinothermanufacturingfieldsinvolvedinthemainpatharealsomaintainedatahighlevel.
ʌKeywordsɔmainpathanalysis;SPNPalgorithm;digitaltechnology;diffusionefficiency
基金项目:教育部人文社会科学研究规划基金项目(21YJA630011);陕西省社会科学基金项目(2021D046)㊂
作者简介:周㊀勇(1969-),女,博士,教授,博士生导师,主要研究方向:技术创新与管理;杨其锦(1996-),男,硕士研究生,主要研究方向:技
术创新与管理㊂
收稿日期:2022-11-03
0㊀引㊀言
数字经济以数字技术为核心驱动力,通过数字产业化及产业数字化推动着全球产业数字化转型与高质量发展㊂加快发展数字经济,推动互联网㊁大数据㊁人工智能等数字技术同实体经济深度融合是中国发挥数字技术赋能经济发展作用的重要举措㊂根据‘中国数字经济白皮书2021“,2020年中国数字经济规模
达到39.2万亿元,占GDP的比重达38.6%㊂数字经济对传统经济产生的技术溢出效应是推动中国整体产业结构升级的 新引擎 ㊂在此背景下,数字技术的应用已成为各行业未来发展的趋势,关乎行业的可持续发展,数字技术向传统产业的扩散更是中国经济迈向高质量发展阶段的重要任务[1]㊂
数字技术向传统产业扩散过程中,面对的技术㊁
市场环境更加多变且充满不确定性,使得政府㊁行业
决策者在促进数字技术扩散时面临着更大的投资决
策风险㊂同时,数字技术仍处在扩散的早期阶段,即
数字技术并未深度扩散到国民经济的各个行业,为
促进数字技术的进一步扩散,有效实现其对经济增
长的贡献,数字技术扩散的基本模式与效率是当前
研究的基础与关键[2]㊂数字技术的扩散效率对各传统行业的创新能力具有直接的影响作用,能有效
促进传统行业的创新产出与产业转型高质量发展,
明确数字技术扩散的基本模式与效率,对于决策者
制定加速数字技术扩散的公共政策具有十分重要的
意义㊂
目前关于数字技术扩散效率的研究较少,相关
的研究主要集中在扩散效率与创新能力的关系㊁扩
散效率的效应研究等方面,且多采用企业层面的技
术扩散指标,数据来源与角度单一[3]㊂对传统产业发挥颠覆性影响的往往是关键性数字技术,可能改变传统产业的原有布局,影响传统产业发展方向的选择[4]㊂因此,对关键数字技术扩散效率的研究更有现实的指导意义,对于政府和企业把握数字技术扩散影响范围及扩散阶段㊁选择具有重要价值的发展㊁投资方向具有决策支持作用[5]㊂
许多学者认为技术扩散主路径上的技术是该技
术领域的关键技术,既能反映技术发展的轨迹又对
技术进步具有决定性作用[6]㊂本文提出在识别数字技术扩散主路径的基础上,研究其扩散效率,实
现对数字技术跨领域扩散的基本模式的识别与趋势预测,又能真实反映当前数字技术扩散效率现状,对政府政策制定者㊁行业领导者促进数字技术扩散具有重要指导意义㊂
1㊀文献综述
1.1㊀数字技术扩散主路径
基于专利引文网络,Dosi[7]提出了 技术扩散主路径 这一概念㊂技术扩散主路径能详实的反映技术的发展脉络与发展趋势,以及该技术领域的关键技术,这为识别数字技术扩散的基本模式及趋势提供了工具,更是分析数字技术扩散效率的基础㊂Hummon与Doreain[8]最早提出了主路径分析的具体方法㊂本文以此为基础选择SPNP算法进行数字技术扩散主路径的分析㊂
技术扩散主路径的研究取得了丰硕成果,许多
技术的演化过程与过程中的核心技术得到清晰的呈
现,如激光显示技术的演化轨迹识别,富勒烯领域的
引文主路径及核心专利的识别,光伏电池板领域的技术轨道识别[9]㊂数字技术扩散主路径的研究与其他技术扩散主路径研究相似,往往只研究某一数字技术的扩散主路径,孙冰等[10]选择手机芯片
技术为研究对象,根据1990 2015年的专利数据构建了手机芯片技术专利引文网络,依据网络拓扑参数确定了专利引文网络的核心专利,识别了手机芯片专利的技术扩散主路径,并基于随机游走的中介中心度(BCRW)算法完成了对专利权人网络中核心企业的甄别研究;王丽丽等[6]以3D打印技术为例研究,绘制了技术发展的轨迹㊂不同数字技术间的作用是互补的,因此考虑全部类型的数字技术的扩散现状,能够更准确的识别数字技术的关键技术[11]㊂1.2㊀数字技术扩散效率
目前,国内数字技术处于扩散早期阶段,识别数字技术的扩散效率是研究数字技术扩散影响的基础[2]㊂数字技术扩散效率是检验其扩散结果与现状的重要衡量标准,能够反映数字技术扩散的有效性㊂数字技术扩散效率的提高对传统技术的创新发展具有直接影响,有效的扩散能使传统产业在较短的时间内实现数字化转型与高质量发展[12]㊂此外,对技术扩散效率的研究中,学者们多选择技术扩散速度㊁广度和深度3种指标进行测度[13]㊂
对技术扩散速度的定量研究主要有两类方法:一种是以投入-产出模型为基础,针对企业的技术扩散速度的研究,这种方法无法反映变量随时间变化的关系,且针对企业的研究存在明显的局限性[14];另一种方法是用 平均引用延时 或 平均扩散速度 指标测度技术向其他领域扩散的速度,这种方法是可行㊁有效的,但无法考虑部分技术因其重要性而被跨越较长时间引用的特殊情况,导致计算的扩散速度与实际情况存在差异,无法真实反映其扩散情况㊂在技术扩散广度㊁深度的定量研究中,通过专利的技术领域归属,将引用关系转化为技术领域间的关联,进而对其扩散广度㊁深度进行识别的方法得到了学者
们的广范使用,但由于在计算过程中默认涉及的专利的重要性均等,存在单一性测量的问题[15]㊂本文认为在识别数字技术扩散主路径的基础上,对技术扩散效率进行分析,有效避免扩散效率定量研究中存在的问题㊂从专利引文网络中提取的技术扩散主路径既能够反映技术扩散随时间发展的动态过程,又能够识别出关键专利技术,在此基础上进行数字技术扩散效率的分析能真实反映出数字技术跨领域扩散的现状,并且能够较好的预测传统技术领域中数字技术扩散的潜力㊂
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2㊀数据来源与方法
2.1㊀数据收集与处理
本文根据国家统计局2021年发布的‘数字经济及其核心产业统计分类(2021)“,将4大类数字经济核心行业所包含的125种技术定义为数字技术,非数字经济行业按国民经济行业代码前4位进行行业划分;收集了智慧芽专利数据库2000 2019年之间公开的专利数据㊂数字技术专利的检索式为:TI=数字技术国民行业经济代码,设置检索时间为:申请日2000-
2019且检索被引用次数ȡ1的数字技术专利,截止到2019年12月31日㊂非数字技术专利为2000-2019年公开的专利数据剔除数字技术专利后引用专利量和被引用专利量ȡ1的所有专利,经过过滤和剔除等数据清洗后,共收集到技术专利2006908条㊂2.2㊀扩散主路径分析
目前,最主要的扩散主路径分析算法有3种:SearchPathCount(SPC)㊁SearchPathNodePair
(SPNP)㊁SearchPathLinkCode(SPLC)㊂SPNP算法相较于另外两种算法更易于区分技术发展过程中的主要脉络,更适合本文对数字技术扩散主路径的识别[10]㊂因此,本文采取SPNP算法确定数字技术
扩散主路径,通过源节点出发的所有路径来计算相邻两节点之间的链接在所在路径上连接的所有的遍历次数,计算方法如式(1)所示:
SPNPu,v()=L-u()ˑL+v()
(1)
㊀㊀其中,(u,v)表示专利u指向专利v的有向链接;L-(u)表示专利u直接或间接引用的所有专利
节点数,包括专利u本身;L+(v)表示所有直接或间接引用专利v的专利节点数,包括专利v本身㊂2.3㊀扩散效率测量
随着技术扩散理论研究的不断深入,许多学者
构建了多种指标研究技术扩散效率,利用处理后的专利引文数据,基于数字技术扩散主路径,本文选择了以往学者广泛使用的3种指标测量数字技术扩散效率:数字技术扩散速度㊁广度和深度㊂
数字技术扩散速度:本文选择了贵淑婷[16]提出的基于主路径角度构建的扩散速度指标,结合主路径对数字技术的扩散速度进行分析,可以更准确的把握作为关键节点的数字技术的扩散规律㊂单位时间内经历的关键节点越多,说明主路径上的技术扩散速度越快㊂因此,将主路径上的技术扩散速度TDS_M用式(2)表示:
TDS_M=
Nd
Tmax-Tmin
(2)
㊀㊀其中,Nd是主路径上的节点数量;Tmax为主路径上各节点中的最大节点值;Tmin为主路径上各节点中的最小节点值㊂
数字技术扩散广度:Liu[17]提出对于一组论文,施引论文所属的ESI学科数量即为该组论文
的 学科扩散广度 ,专利文献的扩散广度即为施引专利所包含的类别㊂本文利用公开号区分引用专利,进行指标测度,主路径中的数字技术扩散广度为该路径包含节点的扩散广度的均值㊂
数字技术扩散深度:根据乔铮[18]的方法,扩散深度表示某一技术领域向其他技术领域释放知识的能力㊂本文将数字技术在某一条技术领域的主路径中的技术占比表示为其技术扩散深度㊂
3㊀结果分析
3.1㊀中国数字技术的发展趋势
本文将2000 2019年中国专利数据进行了整理,并绘制了中国数字技术及所有技术专利申请趋势如图1所示㊂
数字技术专利
所有专利
2000
2000000
16000001200000800000400000
专利申请数量
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
年份
图1㊀2000-2019年中国专利申请趋势
Fig.1㊀TrendofpatentapplicationsinChina,2000-2019
11第10期
周勇,等:基于主路径分析算法的中国数字技术扩散效率研究
㊀㊀从图1可见,数字技术同其他技术专利申请趋势相似:2000 2009年,数字技术相关专利申请量相对较少,曲线较为平缓,是中国数字技术的起步阶
段;2009 2015年,数字技术相关专利每年的申请数量均超过100000条,且以每年2 4万条速度平稳增长;2015年后,数字技术相关专利申请量以每年超过6万条的增长量高速发展,并在2018年达到巅峰值,是中国数字技术高速发展的重要阶段㊂3.2㊀数字技术扩散主路径分析
本文将2000 2019年筛选处理后的所有专利数据文件及引用关系导入Pajek软件中,构建专利引文网络并根据SPNP算法计算每个节点的SPNP值,通过关键路径法删除次要节点,最终提取出数字技术扩散主路径如图2所示㊂由图2可知,在众多
传统行业中,仅出现13条数字技术扩散主路径,涉及13个行业领域,说明中国的数字技术向传统行业扩散不均匀,有些行业数字技术扩散深度不足,未识别出相应的数字技术扩散主路径;同时,在数字技术扩散过程中也并未像其他技术仅在本技术所处领域内扩散,而更多的是向传统行业扩散,说明数字技术更多的是作为一种驱动要素,与传统技术进行融合扩散,驱动行业转型发展㊂在中国提出数字战略的当下,数字技术扩散不足的行业应根据13条主路径展现的特征,引导数字技术向本行业扩散㊁融合,促进该行业传统技术的创新发展,进而促进该行业高质量发展,释放行业经济活力㊂数字技术扩散主路径的识别为研究数字技术扩散效率奠定了基础㊂
主路径1
主路径2
主路径3
主路径6
主路径9主路径13
主路径11
主路径12
主路径10
主路径7主路径4主路径5主路径8
烟草制造业化学纤维制造业非金属矿物制品业
机动车、电子产品和日用产品修理业金属制品、机械和设备修理业金属制品业橡胶和塑料制品业
数字技术
通用设备制造业专用设备制造业仪器仪表制造业文、教、体用品制造业化学原料、制品制造业
图例:
图2㊀数字技术扩散主路径
Fig.2㊀Mainpathofdigitaltechnologydiffusion
3.3㊀数字技术扩散效率分析
基于主路径分析的数字技术扩散效率分析见表
1,数字技术扩散效率在不同领域达到了不同的效果㊂在数字技术各个扩散主路径中,数字技术扩散速度均已超过1.0,扩散广度也保持在较高水平,反
映出数字技术以其渗透性㊁协调性和替代性特征已快速㊁广泛地渗透到传统行业中㊂但数字技术扩散深度普遍较低,仅有4条主路径中的扩散深度超过0.5,也从侧面反映出中国虽已认识到数字技术扩散的必要性与紧迫性,但在各技术领域内的扩散仍处于早期阶段,扩散深度不足,需要行业决策者根据各行业发展特征促进数字技术在本行业深度扩散㊂
扩散速度最快的是主路径12,该主路径的扩散深度也最大,数字技术在该主路径中扩散效果最好㊂主路径12涉及领域为液晶显示设备制造业,具体应用场景如手机㊁电视㊁电脑㊁车载仪表盘等,数字技术的扩散使得该技术领域取得了重大技术突破,满足人民对高质量显示面板的需求㊂同时,数字技术的扩散使得液晶显示设备制造实现了数字化转型,数字化研发设计普及率已远超全国各行业整体水平㊂
11智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第13卷㊀
主路径10的扩散广度值最高,但其扩散深度值处于最低水平,仅为0.07,该主路径涉及定位㊁导航仪器仪表专用设备制造业,具体应用场景如无人驾驶汽车㊁无人机等先进设备的定位系统,较低的扩
散深度与较高的扩散广度,说明了数字技术在该技术领域初步扩散,但未来在该领域影响范围较大,是有潜力的数字技术应用领域㊂主路径3㊁6㊁11㊁13的数字技术扩散深度值较低,但扩散速度㊁广度值均处于较高水平,未来化学纤维制造业㊁通用设备制造业㊁医学康复㊁检测器材制造业将迎来数字技术快速㊁大范围扩散的契机㊂主路径二反映出仍有部分数字技术处于本领域内扩散的阶段,需要技术研发者寻其跨领域扩散的 引爆点 ㊂
表1㊀数字技术扩散效率分析
Tab.1㊀Diffusionefficiencyanalysisofdigitaltechnology名称涉及技术领域节点数量扩散速度扩散广度扩散深度主路径1化学原料㊁制品制造业211.3112.350.57主路径2数字技术领域23---
主路径3化学纤维制造业222.7525.830.09主路径4变化检测㊁遥感等通用设备制造业151.6715.810.33主路径5机动车㊁电子和日用产品修理业141.0738.500.64主路径6分类㊁云服务通用设备制造业172.1329.540.24主路径7仪器仪表制造业121.3324.450.42主路径8烟草制品业及其专用设备制造业161.079.640.06主路径9机器检测优化设备制造业181.8034.060.78主路径10定位㊁导航仪器仪表制造业141.7541.740.07主路径11康复机器人制品业202.5031.87
0.25主路径12液晶显示专用设备制造业684.8632.430.88主路径13医学检查设备制造业1117.428.300.38
4㊀结束语
本文在扩散主路径的基础上分析了数字技术在不同技术领域的扩散效率情况,更加细化地描述数字技术的扩散现状,为技术研发者与企业决策者更有针对性的制定企业数字化转型方案提供了指导㊂随着技术的发展,数字技术在各技术领域的扩散效率呈现多样化并有很强的相似性,即多数技术领域数字技术扩散深度有待提高,但由于保持着较高的扩散速度与广度,数字技术相比其他技术的扩散,可以有效缩短技术的扩散周期,能以较短的时间实现与各传统产业部门的深度融合,使传统产业形成新的技术范式与经济活动㊂此外,从各主路径涉及技术领域可知制造业是目前数字技术扩散的核心行业,受益于国家对制造业高质量发展的推动,数字技术能够在制造业广泛且深度扩散㊂其他数字技术扩散不充分的传统行业应积极借鉴制造业数字化发展的经验,助推本行业数字化转型,以期迎来新的行业发展机遇㊂
数字技术正以其独特的渗透性㊁协调性和替代性经济-技术特征改变着传统行业技术发展格局与方向,探索数字技术向传统行业扩散的效率特征是当前数字技术研究的重点与关键,反映各行业数字技术扩散的现状与规律,明确数字技术在各行业扩散所处的阶段,对于政府制定加速数字技术扩散的公共政策具有重要意义㊂各行业应把握数字技术扩散的发展契机,建立良好的行业环境㊁培养专业的技术人才,以
通过行业数字化转型实现高质量发展㊂本文通过引文网络进行了路径识别,在此基础上,结合网络特征理论与技术扩散理论深入剖析数字技术扩散效率的影响机制,构建相应的理论模型,更有利于推进数字技术的扩散㊂
参考文献
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911
第10期周勇,等:基于主路径分析算法的中国数字技术扩散效率研究

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