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基于知识图谱和专利地图的科技竞争态势分析方法研究

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2015年9月 现代情报 Journal of Modem Information Sep., 2Ol5 V01.35 No.9 第35卷第9期 ・信息计量学研究与应用・ 基于知识图谱和专利地图的 科技竞争态势分析方法研究 王兴旺 尚建翠 高卫卫 张 云 (上海工程技术大学图书馆,上海201620) [摘要]该文以科技竞争态势分析为目标,从科学与技术的关联性角度,通过充分挖掘、结合学术论文和专利数据所包 含的信息,将科学研究与技术研发两方面结合起来,设计研究出基于知识图谱和专利地图的科技竞争态势分析方法。通过多个 不同角度和纬度的分析,采用知识图谱和专利地图对分析结果进行可视化揭示,最终从科技竞争环境、科技创新环境、竞争机 构和人才三方面,对科技竞争现状和趋势进行揭示和描述,能有效协助、引导科技创新活动的开展。同时,以张力腿平台 (TLP)科技领域为例,对所设计的科技竞争态势分析方法的实用性进行实证分析。 [关键词]知识图谱;专利地图;科技竞争态势分析;科技创新 DoI:1O.3969/i_issn.1∞8一O821.2O15.09.02o [中图分类号]G250.252 (文献标识码]A [文章编号]1008—0821(2015)09—0105—06 Research on the Method of Sei.&Teeh.Competitive Situation Analysis Based on Knowledge Mapping and Patent Map Wang Xingwang Shang Jiancui Gao Weiwei Zhang Yun (Library,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China) [Abstract]This paper presented a me ̄od of science and technology competitive situation analysis based on knowledge map‘ pins and patentmapfromthe perspective oftherelevance of scienceandtechnology,which using academicpapers andpatentsin— formationtogether.The status and trends of science and technology competiiton could be disclosed and descried frbom three as peers.Sci.&Teeh.competitive environment,Sci.&Tech.innovation environment,competitive organizations and persons, throu#usig nknowledge mapping nd pataem map to reveal the analysis esrluts visually from diferent views.It could assist and guide the Sci.&Tech.innovaiton activity effectively.At the same time,the method of Sci.&Tech.competiitve situation analysis was demonstrated to be practical by hte example of Sci.&Tech.domain ofTension Leg Platform( rLP). [Keywords]knowledgemapping;patemmap;scienceandtechnology competiitve situation analysis;scienceandtechnol‘ ogy inovation 党的十做出了实施创新驱动发展战略的重大部署, 正确把握科技竞争的客观现状,有效协助、引导科技创新 活动的开展。 强调科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑, 必须摆在国家发展全局的核心位置。在开展科技创新活动 当中,十分有必要对当前的科技竞争态势有清醒的认识和 深刻的把握,否则科技创新活动就可能遭遇失败或者走弯 路。现今,国际竞争呈现出越来越激烈的态势,这就越发 1研究思路与方法 1.1研究思路 科技竞争是一个较宽泛的概念,本文所指科技竞争主 要是从竞争态势的角度来看待科学与技术的研究与发展状 要求采用科学的方法和手段来进行科技竞争态势的分析, 收稿日期:2015—07—02 基金项目:上海市软科学研究基地项目“上海海洋工程产业创新与竞争力地图研究”(项目编号:2014rkx04);上海工程技术大学教学 建设项目“以创新为导向的《信息分析与预测》课程改革与实践”(项目编号:k201426001)。 作者简介:王兴旺(1981一),男,信息部副主任,馆员,硕士,研究方向:信息检索、分析与预测,专利与技术情报。 ・--——105‘__—— 鬻 基于知识图谱和专利地图的科技竞争态势分析方法研究 V01.3.5, N201o5. 9 况。这种理解既不同于技术竞争,也不同于科技竞争力: 技术竞争仅指技术层面,并不包含科学研究方面;科技竞 争力重在对科学技术水平进行比较和评价。 是采用可视化方法对科技信息分析结果进行形象化揭示, 从静态理解是指形象化表示后的有关科技信息的各种图形 表格、分布图等,从动态理解是一种分析并形象化揭示科 进行科技竞争态势分析的方式方法多种多样,相关研 究也较多。本文主要从科学与技术的关联性角度,将科学 研究与技术研发两方面结合起来,进行科技竞争态势分析 研究。这主要是考虑到现代科学与技术之间的发展演变日 技信息的综合性方法。 本文结合利用知识图谱和专利地图,将学术论文和专 利信息分析结合在一起,实现对科技竞争态势进行全面分 析的目的,研究框架如图1所示,即基于知识图谱和专利 益加快,特别是在高新科技领域,产品的开发、产业的发 地图的科技竞争态势分析方法。 展不再只依赖于相关技术的研发,同样取决于相关基础理 论(科学)研究的水平和进展。因此,结合利用科学研究 与技术研发两方面的信息,进行科技竞争现状及趋势的分 析,迎合了当下科技时代的发展需要,具有一定的现实意 义。 科学知识一般包含在图书和学术论文当中,技术知识 一般包含在专利文献当中。因此,了解某一领域的科技状 况可以通过收集、整理、分析该领域的图书、学术论文、 专利等文献来实现。具体到进行科技竞争分析时,一般主 要从学术论文和专利两方面,获取相关科技文献并进行分 析,以达到掌握科技竞争状况的目的。 目前,结合利用学术论文和专利信息进行科技竞争分 析方面的研究尚较少。卞志昕(2009)提出在专利地图的 基础上增加学术论文相关信息,制作出技术情报地图…; 该研究的目标仍限于技术情报层面。陈韫春(;2010)提出 基于科研论文和专利的视角,分析我国科研现状和存在的 问题 2 ;该研究仅进行理论层面探讨,并未做进一步的深 入研究或实践。陶蕊等(2013)基于论文和专利数据进行 中美清洁煤技术研发实力与合作趋势分析 ;该研究仅针 对中美两国进行比较,比较的角度也仅限研发实力、研发 机构两方面。余敏杰等(2014)将论文引文分析与专利分 析相结合,分析微结构光纤技术及其产业的发展态势_4 ; 该研究以专利信息分析为主,对于论文信息仅进行引文分 析。王曼娜等(2014)基于博硕士论文与专利的分析,了 解我国再生水领域的研究和应用趋势_5 ;该研究重在通过 论文和专利信息来了解有关研究进展。 目前的相关研究,一方面没有充分挖掘学术论文或专 利数据所包含的信息,结合分析的角度不够全面;另一方 面,并未针对科技竞争态势进行专门的研究。针对目前已 有研究的不足,本文重点针对科技竞争态势,充分挖掘、 结合学术论文和专利数据所包含的信息,研究分析的方式 方法,实现较深入全面掌握科技竞争现状和趋势的目标。 1.2研究框架与方法 当前,最为有效的信息分析方式是借用先进的信息技 术手段,采用可视化方法对分析结果进行形象化揭示和展 示。对学术论文所包含的科学信息进行分析一般采用科学 知识图谱_6J,对专利所包含的技术信息进行分析一般采用 专利地图L7j。但无论是知识图谱还是专利地图,其本质均 一】06一 图1研究框架图 由图1可见,对于科技竞争态势的把握,主要从科技 竞争环境、科技创新环境、竞争机构和人才三方面进行分 析揭露。 (1)科技竞争环境分析。主要从时间和空间两个维度 进行分析揭示。时间维度的分析即从历史的角度来分析科 技发展的趋势,需要结合科学研究趋势图和技术研发趋势 图来进行,或将两者合二为一。空间维度的分析即从地域 分布的角度来分析科技研发的主要区域及其水平,需要结 合科学研究地域分布图和技术研发地域分布图来进行。 (2)科技创新环境分析。当前科技竞争的核心体现在 科技创新,因此科技创新环境已成为了解科技竞争态势的 重要方面。学术论文和专利分别属于知识创新和技术创新 的最主要成果,因而可以结合科学研究热点图和技术研发 重点及趋势图,来进行知识创新热点和技术创新重点及趋 势分析,从而实现对科技创新环境的掌握。 (3)竞争机构和人才分析。科技的竞争就是人才的竞 争,人才通常依靠机构(组织)的力量来开展科技研发和 创新活动;因此,掌握科技竞争水平较高的机构和人才队 伍情况,也是了解科技竞争态势的重要方面。竞争机构分 析是为了挖掘出科技研发水平和实力较高的一些科技研发 机构,需要结合科学研究机构实力图和技术研发机构实力 图来进行。竞争人才分析是为了挖掘出科技研发水平和实 力较高的一些科技研发团队,需要结合科学研究团队实力 图和技术研发团队实力图来进行。 2015年9月 第35卷第9期 现代情报 Journal ofModem Information Sep.,2015 V01.35 No.9 图7 TIP科学研究机构实力图 国家石油公司(Statoil AsA)等。 从图8可见,在张力腿平台技术研发方面,国际上研 ∞ ∞ 加 m O 发实力最强的机构是壳牌石油公司(SHELL OIL CO),其次 是美国石油公司(CONOCO INC)和美国海马装备有限 维特克灰色公司(VETCO GRAY INC)等。 2.3.2科技研发团队分析 统计有关张力腿平台的学术论文作者和专利发明人的 出现频次,选择出现频次较高的作者或发明人进行共现分 析,并分别制作共现图谱,如图9和图10所示,即具有竞 争力的张力腿平台科技研发团队。 A. etloW,J.H. 公司(sEAH0RsE EQUIP CORP),其他技术研发实力较强的 机构还包括埃克森美孚(EXXON PRODN RES CO)、深水海 洋科技有限公司(DEEPWATER MARINE TECI-tNOIDGY I.LC)、 1 ̄Ellis,N. ●sala眦.肌耻 /.M…,T. achynski,E.E. II}№rthinsen,T. ●Lerei啦J. 图9 TLP科学研究团队实力图 从图9可见,最大的张力腿平台基础理论(科学)研 究团队是一个组合,主要成员包括美国德州农工大学 (Texas A and M University)的Kim,M.H.、Kim,C.H.、 发明人LEVEREI'IE S J(专利发明最多)、RIJKEN O R、 KIBBEE S E,以及壳牌石油公司的HUEIE D A和KIPP R M 等人组成。其次是以AT],EN D W、HENNING D L、MCMIL. LAN D W为核心的壳牌石油公司团队。其他较大的研发团 队还包括韩国RES INsT IND SCI&TECHNOIDGY团队等。 Niedzwee ̄,J.M.、Natvig,B.J.,挪威科技大学(Norwegian University of Science and Technology)的Naess,A.,挪威Sta. t0il公司的Teigen,P.S.等人。其次是美国德克萨斯大学奥 斯汀分校(Univ ofTexas at Austin)的研究团队,主要包括 Kim,S.B.、Powers,E.J.、Fischer,F.J.、Hong,J.Y.等 3结语 本文以支撑科技创新活动为导向,以全面深刻把握科 人。其他较大的研究团队包括以Chandrasekaran,S.(论文 发文量最多)为核心的印度理工学院(Indian Institute of Technology)团队,以Kareem,A.为核心的美国圣母玛利亚 技竞争态势为目标,从科学与技术的关联性角度,通过充 分挖掘、结合学术论文和专利数据所包含的信息,将科学 研究与技术研发两方面结合起来,设计研究出基于知识图 谱和专利地图的科技竞争态势分析方法。通过多个不同角 度和纬度的分析,采用知识图谱和专利地图对分析结果的 一大学(Umv.ofNotreDame)团队等。 从图10可见,最大的张力腿平台技术研发团队,是由 】09一 2015年9月 第35卷第9期 基于知识图谱和专利地图的科技竞争态势分析方法研究 2015 Sep., Vo1.35 No.9 )P{ ve o P c 队V B .fTRENT D RIFFITH B ’B0RsETH K E^To c L ●SHIVERS R M●埘AsTERs R H ̄BORSETH K E  ̄ROODENBURG 可视化揭示,最终从科技竞争环境、科技创新环境、竞争 机构和人才三方面,对科技竞争现状和趋势进行揭示和描 述。同时,以张力腿平台(耵JP)科技领域为例,实证了所 设计的科技竞争态势分析方法的实用性。 由于本文所做的研究是一种方法及应用的探讨,在短 时间内总结出来难免有所疏忽,其中的一些观点和表述仍 值得商榷。同时,仍有一些问题需要做进一步的探讨和研 究,如基础理论(科学)研究(学术论文)与技术开发 [J].科技与经济,2014,20(4):66—70. [5]王曼娜,陈晨,陈晓芬,等.我国再生水领域的研究和应用趋 势——基于博硕士论文与专利的分析[C].2014中国环境科 学学会学术年会论文集(第五章).成都:中国环境科学学会、 四川大学,2014:1167—1174. [6]陈悦,刘则渊.悄然兴起的科学知识图谱[J].科学学研究, 2005,23(2):149—154. [7]王兴旺,孙济庆.国内外专利地图技术应用比较研究[J].情 报杂志,2OO7,26(8):113—115,119. (专利)之间的关联性、互动性问题等。这些研究中的不足 和问题,需要在今后的研究中做进一步的改进和完善。 [8]马延德.海洋工程装备[M].北京:清华大学出版社,2013. [9]国家发展改革委,科技部,工业和信息化部,国家能源局.海 洋工程装备产,_lk44新发展战略(2011—2020)[EB].http:∥ 参考文献 www.gov.cn/gzdt/att/att/sitel/20110916/001e3741a2cc0fdd4fdl01. 眦 m [1]卞志昕.技术情报地图——专利地图与学术情报的结合[J]. 科技情报开发与经济,2009,19(16):111—113,124. [2]陈韫春.基于论文和专利的我国科研现状分析[J].科技管理 研究,2010,30(1O):14—15,19. pdf.2015一o3—23. [10]OllePersson.BibExcel[CP/OL].http:∥www8.unlu.se/inforsk/ Bibexcel,2015—03—23. [11]Vladimir Batagelj,Andrej Mrgar.Pajek[CP/OL].http:∥pajek. imfm. ̄/doku.php.2015一o3—23. [3]陶蕊,武思宏,闫冬.基于论文和专利数据的中美清洁煤技术 研发实力与合作趋势分析[J].世界科技研究与发展,2013, 35(2):298—302. [12]NeesJanvanEck,LudoWahman.VOSviewer[CP/OL].http:∥ ww.vosviewer.tom.2015—03—23. 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