信息融合視角下科技文獻(xiàn)的計(jì)量分析

信息融合視角下科技文獻(xiàn)的計(jì)量分析

0國家產(chǎn)業(yè)升級的影響隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，新興技術(shù)不斷出現(xiàn)，新興技術(shù)對國家、社會和工業(yè)產(chǎn)生了越來越深遠(yuǎn)的影響?，F(xiàn)在許多國家非常重視新興技術(shù)的發(fā)展。在某種程度上，未來新興技術(shù)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(shù)行業(yè)的數(shù)量、質(zhì)量和速度。1技術(shù)成熟度評價(jià)的研究盡管新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，受到越來越多的關(guān)注，但有關(guān)新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)成熟度評價(jià)的研究十分稀少。在對于技術(shù)成熟度評價(jià)中，大多構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系和評價(jià)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(jià)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵性成功因素模糊三角數(shù)模型2技術(shù)成熟度分析2.1基礎(chǔ)研究2.1.1技術(shù)交付技術(shù)成熟度的研究起步較早，從20世紀(jì)80年代開始就已經(jīng)有學(xué)者對此展開研究，Altshuller2.1.2個(gè)時(shí)間管理理論時(shí)間管理四象限法是由美國管理學(xué)家斯蒂芬·科維（Stephen.R.Covey）提出的一個(gè)時(shí)間管理理論。該法則將評價(jià)單元的兩個(gè)屬性進(jìn)行分析后，分別放在四個(gè)象限方塊中進(jìn)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(gè)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(shù)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(shù)分解；(3)建立評價(jià)分析模型；(4)結(jié)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(shù)分解。根據(jù)產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和特性，將產(chǎn)業(yè)進(jìn)行技術(shù)分解，確定具體的檢索關(guān)鍵詞，并按照第一步進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的采集。第三步，建立評價(jià)分析模型。根據(jù)不同系統(tǒng)的技術(shù)類型，將采集到的數(shù)據(jù)按照類別進(jìn)行可視化處理并分析。本文基于“四象限分析法”，分別從基礎(chǔ)理論研究、科技成果產(chǎn)出以及市場前景這三個(gè)維度建立新興技術(shù)的技術(shù)成熟度分析模型，技術(shù)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(shù)成熟度的階段性測度情況，將技術(shù)發(fā)展的階段按照技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究水平和科技成果發(fā)展水平兩個(gè)屬性進(jìn)行劃分，總共得到四個(gè)象限方塊：第一象限是高理論高應(yīng)用區(qū)間（HTHA），第二象限是低理論高應(yīng)用區(qū)間（LTHA），第三象限是低理論低應(yīng)用區(qū)間（LTLA），第四象限是高理論低應(yīng)用區(qū)間（HTLA）。為更加科學(xué)反映技術(shù)成熟度，本文在以上評價(jià)研究基礎(chǔ)上加入一個(gè)新的測度維度：技術(shù)市場前景。王禮恒和屠海令本文綜合技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究水平、科技成果發(fā)展水平以及技術(shù)的市場前景，最終形成一個(gè)“理論—應(yīng)用—市場”的三維技術(shù)成熟度評價(jià)模型。該技術(shù)成熟度模型評價(jià)的關(guān)鍵因素是基礎(chǔ)理論研究的水平高低，按照基礎(chǔ)理論研究水平高優(yōu)先劃定的原則，高理論高應(yīng)用區(qū)間（HTHA）屬于技術(shù)成熟度階段的第一梯隊(duì)，高理論低應(yīng)用區(qū)間（HTLA）屬于技術(shù)成熟度階段的第二梯隊(duì)，低理論高應(yīng)用區(qū)間（LTHA）屬于技術(shù)成熟度階段的第三梯隊(duì)，低理論低應(yīng)用區(qū)間（LTLA）屬于技術(shù)成熟度階段的第四梯隊(duì)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合技術(shù)的市場前景對技術(shù)成熟度一同分析。第四步，結(jié)果與分析。根據(jù)上述相關(guān)圖表，分析智能建筑產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域不同技術(shù)分支的核心技術(shù)的技術(shù)演化趨勢以及該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)成熟度。3智能建筑領(lǐng)域的研究數(shù)據(jù)來源智能建筑作為信息時(shí)代的產(chǎn)物，帶動和促進(jìn)了與建筑領(lǐng)域相關(guān)新興技術(shù)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?fàn)顩r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(jìn)步、增強(qiáng)生產(chǎn)力發(fā)展的必要手段，也是實(shí)現(xiàn)社會現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵途徑本文基于全球視角，選取智能建筑領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)成熟度的評估，為保證分析結(jié)果的全面性和時(shí)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(guān)鍵詞“Intelligentbuilding”或“Smartbuilding”并結(jié)合核心技術(shù)名稱進(jìn)行主題檢索，時(shí)間跨度設(shè)置為“2010—2020年”。在IncoPat合享專利數(shù)據(jù)庫中，以“智能建筑”并結(jié)合核心技術(shù)名稱為檢索詞，檢索范圍包括“標(biāo)題，摘要，權(quán)利要求”，時(shí)間跨度設(shè)置為“2010—2020年”。檢索日期為2020年11月15日。剔除與主題無關(guān)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(guān)企業(yè)數(shù)據(jù)1182條。3.1技術(shù)的年度發(fā)展趨勢3.1.1種技術(shù)的專利統(tǒng)計(jì)智能化集成系統(tǒng)包含的三個(gè)核心技術(shù)：信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)集成與信息融合技術(shù)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從圖3中可以看出有關(guān)這三種核心技術(shù)的論文數(shù)量隨著時(shí)間的推進(jìn)也在不斷地增長，這表明有關(guān)這三種技術(shù)的理論研究越來越多，技術(shù)的理論發(fā)展也日臻成熟。圖4是三種技術(shù)的專利統(tǒng)計(jì)情況，2010—2014年，與三種技術(shù)有關(guān)的專利數(shù)量保持平穩(wěn)狀態(tài)，從2014年起，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)呈現(xiàn)爆發(fā)式的增長，其專利發(fā)表量在2018年達(dá)到了峰值，這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生和同年4G網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展和應(yīng)用有著密不可分的聯(lián)系。而系統(tǒng)集成與信息融合技術(shù)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的專利發(fā)表數(shù)量與之相比仍然保持一個(gè)較為平緩的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。3.1.2種核心技術(shù)的年度專利年度變化信息設(shè)施系統(tǒng)所需要的核心技術(shù)支撐包括綜合布線系統(tǒng)技術(shù)、智能卡技術(shù)以及家庭智能化技術(shù)。從圖5中可以看出，三種技術(shù)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(guān)基礎(chǔ)研究也在穩(wěn)步上升，其中家庭智能化技術(shù)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(dá)到了一個(gè)新高。圖6表征三種核心技術(shù)的專利年度變化情況，在三種技術(shù)中，家庭智能化技術(shù)的專利年度演化趨勢起伏很大，該技術(shù)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(yīng)關(guān)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(diǎn)”“科技成果注水”等現(xiàn)象。相較而言，智能卡技術(shù)和綜合布線技術(shù)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(shù)的發(fā)展信息化應(yīng)用系統(tǒng)的理論技術(shù)支柱包括以太網(wǎng)技術(shù)以及無線局域網(wǎng)技術(shù)。在圖7中可以看出，以太網(wǎng)作為現(xiàn)實(shí)世界中最普遍的一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展和主流的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)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(shù)的論文發(fā)表情況，該技術(shù)的論文趨勢曾出現(xiàn)過一個(gè)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(dá)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(lǐng)域以太網(wǎng)技術(shù)和無線局域網(wǎng)技術(shù)的年度專利總和都只有個(gè)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(shù)的專利問題建筑設(shè)備管理系統(tǒng)的核心技術(shù)囊括可視化技術(shù)、流動辦公技術(shù)以及數(shù)字視頻傳輸技術(shù)。在以上三種技術(shù)中，可視化技術(shù)的論文發(fā)文量居多，因此，有關(guān)該技術(shù)的理論研究規(guī)模較為可觀。2010—2020年，智能建筑領(lǐng)域有關(guān)數(shù)字視頻傳輸?shù)恼撐膸缀跆幱谝粋€(gè)零產(chǎn)出的狀態(tài)，理論研究滯緩不前。流動辦公技術(shù)的論文發(fā)文量趨勢與數(shù)字視頻傳輸技術(shù)的趨勢相似。這三種技術(shù)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(shù)的論文發(fā)文量較少，但是與之相關(guān)的專利數(shù)量一直都在增長，實(shí)際應(yīng)用發(fā)展情況良好，說明新技術(shù)并沒有突破，市場需求潛力較大?？梢暬夹g(shù)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(shù)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(yù)警技術(shù)的研究現(xiàn)狀公共安全系統(tǒng)所需要的核心技術(shù)支撐包括火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)以及防盜報(bào)警技術(shù)。從圖11中可以看出，由于火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)發(fā)展周期較長，技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相對其他系統(tǒng)包含的技術(shù)而言更為成熟，因此，在這十年期間此技術(shù)的理論研究水平陷入了瓶頸。有關(guān)防盜報(bào)警技術(shù)的論文發(fā)表量逐年增多，有越來越多的人關(guān)注這一方面的研究。有關(guān)火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)以及防盜報(bào)警技術(shù)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(guān)注這一技術(shù)的發(fā)展情況。3.1.6通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)機(jī)房工程主要依靠通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供技術(shù)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(lǐng)域相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研發(fā)從2010年起進(jìn)入快車道，相關(guān)基礎(chǔ)研究也在穩(wěn)步上升，支撐著智能建筑產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的專利申請情況在2010—2012年處于一個(gè)低迷期，在2014年迎來第一個(gè)飛速發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，自此以后，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專利發(fā)表數(shù)量都處于一個(gè)穩(wěn)步上升的階段。因檢索時(shí)間截至2020年11月，2020年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)并非屬于一個(gè)整年份，且專利公開存在一定的滯后期，以上因素導(dǎo)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(shí)際意義。3.2技術(shù)的市場前景某種技術(shù)領(lǐng)域企業(yè)專利權(quán)人數(shù)量隨時(shí)間變化的趨勢在一定程度上可以表征該技術(shù)的市場前景，預(yù)示技術(shù)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(shù)的年度企業(yè)專利權(quán)人數(shù)量變化情況。3.2.1融合技術(shù)企業(yè)專利權(quán)人趨勢圖15表征的是智能化集成系統(tǒng)包含的三個(gè)核心技術(shù)（信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)集成與信息融合技術(shù)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)）企業(yè)專利權(quán)人數(shù)量的變化趨勢。從圖中可以看出，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的企業(yè)專利權(quán)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(shù)的企業(yè)專利權(quán)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(quán)人的數(shù)量發(fā)展圖16顯示家庭智能化技術(shù)在2010—2012年企業(yè)專利權(quán)人的數(shù)量發(fā)展達(dá)到了峰值，后期的數(shù)量則和其余兩種技術(shù)越來越接近。而綜合布線系統(tǒng)技術(shù)和智能卡技術(shù)的企業(yè)專利權(quán)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(luò)技術(shù)以支持為關(guān)注圖17信息應(yīng)用系統(tǒng)中的以太網(wǎng)技術(shù)的企業(yè)專利權(quán)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(shù)一直保持著關(guān)注，技術(shù)也在不斷發(fā)展。無線局域網(wǎng)技術(shù)企業(yè)專利權(quán)人數(shù)量變化很小，市場化進(jìn)展緩慢。3.2.4年企業(yè)專利權(quán)人數(shù)量陷入低，市場發(fā)展迫切需要圖18建筑設(shè)備管理系統(tǒng)中的可視化技術(shù)在2013—2016年企業(yè)專利權(quán)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(shù)的企業(yè)專利權(quán)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(quán)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(shù)（火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)和防盜報(bào)警技術(shù)）的企業(yè)專利權(quán)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(jī)房工程的核心技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)企業(yè)專利權(quán)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(yīng)用區(qū)間，具有市場的導(dǎo)向性，技術(shù)產(chǎn)業(yè)成熟度處于末游根據(jù)“四象限分析法”構(gòu)建智慧建筑產(chǎn)業(yè)的技術(shù)成熟度分析評價(jià)見圖21。圖中，水平橫軸表示基礎(chǔ)理論研究水平，垂直縱軸表示科學(xué)技術(shù)成果發(fā)展情況，氣泡表示技術(shù)的市場前景?？梢钥闯鲂畔⒕W(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)位于高理論高應(yīng)用發(fā)展階段（HTHA）區(qū)間，這兩者的基礎(chǔ)理論研究水平和科學(xué)技術(shù)成果產(chǎn)出都較高，表征這兩種技術(shù)的市場前景的氣泡大小也是技術(shù)群中最大的，可見，它們的市場前景也是這14種技術(shù)中發(fā)展最好的。因此，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(shù)、控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及防盜報(bào)警技術(shù)位于高理論低應(yīng)用區(qū)間（HTLA），目前處于基礎(chǔ)理論水平較高，相關(guān)的科學(xué)技術(shù)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(shù)具備豐富扎實(shí)的理論研究知識，可以快速地投入實(shí)際的應(yīng)用研究，未來的產(chǎn)業(yè)化潛力不容小覷?；馂?zāi)自動報(bào)警技術(shù)、數(shù)字視頻傳輸技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、無線局域網(wǎng)技術(shù)、綜合布線技術(shù)、可視化技術(shù)、智能卡技術(shù)、家庭智能化技術(shù)集中在低理論低應(yīng)用區(qū)間（LTLA），這些技術(shù)的基礎(chǔ)理論研究情況仍處于起步階段，科學(xué)技術(shù)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(shù)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(shù)，僅有火災(zāi)自動報(bào)警技術(shù)以及數(shù)字視頻傳輸技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的歷史相對悠久，具有一定的市場規(guī)模，其余技術(shù)的市場前景則相對較小。因此，以上智能建筑領(lǐng)域支撐技術(shù)的產(chǎn)業(yè)成熟度處于末游，基礎(chǔ)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(shí)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(shí)間，無法準(zhǔn)確獲取有關(guān)流動辦公技術(shù)準(zhǔn)確的市場數(shù)據(jù)，此項(xiàng)技術(shù)在圖中只能以二維的散點(diǎn)狀態(tài)顯示。流動辦公技術(shù)同樣位于低理論低應(yīng)用區(qū)間（LTLA），基礎(chǔ)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(yīng)用模塊（LTHA），本文所評價(jià)的14種技術(shù)沒有處于這個(gè)區(qū)間之中，表明這14種技術(shù)中，產(chǎn)業(yè)成熟度高的技術(shù)都有扎實(shí)的基礎(chǔ)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(shù)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(yùn)用“四象限分析法”，創(chuàng)新性地構(gòu)建了一個(gè)“理論—技術(shù)—市場”的三維技術(shù)成熟度評價(jià)模型，可以對新興技術(shù)的發(fā)展趨勢和成熟度進(jìn)行有效地分析，并對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行提取和歸納。技術(shù)成熟度的評價(jià)具有眾多的