信息融合视角下科技文献的计量分析

信息融合视角下科技文献的计量分析

0国家产业升级的影响随着科学技术的快速发展，新兴技术不断出现，新兴技术对国家、社会和工业产生了越来越深远的影响。现在许多国家非常重视新兴技术的发展。在某种程度上，未来新兴技术将成为来自公司、行业乃至全国各地的主要竞争，尤其是新兴技术行业的数量、质量和速度。1技术成熟度评价的研究尽管新兴技术产业发展迅速，受到越来越多的关注，但有关新兴技术产业技术成熟度评价的研究十分稀少。在对于技术成熟度评价中，大多构建评价指标体系和评价模型，例如，雷磊利用德尔菲法和模糊层次分析法，建立了评价产业关键性成功因素模糊三角数模型2技术成熟度分析2.1基础研究2.1.1技术交付技术成熟度的研究起步较早，从20世纪80年代开始就已经有学者对此展开研究，Altshuller2.1.2个时间管理理论时间管理四象限法是由美国管理学家斯蒂芬·科维（Stephen.R.Covey）提出的一个时间管理理论。该法则将评价单元的两个属性进行分析后，分别放在四个象限方块中进行先后排序，将工作按两维变量（紧迫性和重要性）划分为四个象限：第一象限既紧急又重要，第二象限重要但不紧急，第三象限紧急但不重要，第四象限既不紧急也不重要2.2基于“四限法”的技术成熟度分析模型具体分析过程见图1:(1)数据采集；(2)技术分解；(3)建立评价分析模型；(4)结果与分析。主要过程如下。第一步，数据采集。根据不同的数据类型选择合适的数据库，例如，期刊论文可选择中国知网、WebofScience核心合集；专利数据可选择德温特专利数据库（DII）、IncoPat合享专利数据库。第二步，技术分解。根据产业的结构和特性，将产业进行技术分解，确定具体的检索关键词，并按照第一步进行相关数据的采集。第三步，建立评价分析模型。根据不同系统的技术类型，将采集到的数据按照类别进行可视化处理并分析。本文基于“四象限分析法”，分别从基础理论研究、科技成果产出以及市场前景这三个维度建立新兴技术的技术成熟度分析模型，技术成熟度分析原理图如图2所示。根据四象限法的原理划定技术成熟度的阶段性测度情况，将技术发展的阶段按照技术的基础理论研究水平和科技成果发展水平两个属性进行划分，总共得到四个象限方块：第一象限是高理论高应用区间（HTHA），第二象限是低理论高应用区间（LTHA），第三象限是低理论低应用区间（LTLA），第四象限是高理论低应用区间（HTLA）。为更加科学反映技术成熟度，本文在以上评价研究基础上加入一个新的测度维度：技术市场前景。王礼恒和屠海令本文综合技术的基础理论研究水平、科技成果发展水平以及技术的市场前景，最终形成一个“理论—应用—市场”的三维技术成熟度评价模型。该技术成熟度模型评价的关键因素是基础理论研究的水平高低，按照基础理论研究水平高优先划定的原则，高理论高应用区间（HTHA）属于技术成熟度阶段的第一梯队，高理论低应用区间（HTLA）属于技术成熟度阶段的第二梯队，低理论高应用区间（LTHA）属于技术成熟度阶段的第三梯队，低理论低应用区间（LTLA）属于技术成熟度阶段的第四梯队。在此基础上结合技术的市场前景对技术成熟度一同分析。第四步，结果与分析。根据上述相关图表，分析智能建筑产业领域不同技术分支的核心技术的技术演化趋势以及该技术领域的技术成熟度。3智能建筑领域的研究数据来源智能建筑作为信息时代的产物，带动和促进了与建筑领域相关新兴技术的飞速发展，加快了产业规模的不断壮大，成为国家科技和文化水平发展状况的重要评判依据，是建筑行业必然的发展趋势，是社会进步、增强生产力发展的必要手段，也是实现社会现代化建设的关键途径本文基于全球视角，选取智能建筑领域进行技术成熟度的评估，为保证分析结果的全面性和时效性，期刊论文的数据源采用WebofScience核心合集，专利数据的数据源为IncoPat合享专利数据库。在WebofScience核心合集中，以关键词“Intelligentbuilding”或“Smartbuilding”并结合核心技术名称进行主题检索，时间跨度设置为“2010—2020年”。在IncoPat合享专利数据库中，以“智能建筑”并结合核心技术名称为检索词，检索范围包括“标题，摘要，权利要求”，时间跨度设置为“2010—2020年”。检索日期为2020年11月15日。剔除与主题无关或者数据单元存空缺的数据，最终获得期刊论文5803条，专利数据2913条，相关企业数据1182条。3.1技术的年度发展趋势3.1.1种技术的专利统计智能化集成系统包含的三个核心技术：信息网络技术、系统集成与信息融合技术和控制网络技术，从图3中可以看出有关这三种核心技术的论文数量随着时间的推进也在不断地增长，这表明有关这三种技术的理论研究越来越多，技术的理论发展也日臻成熟。图4是三种技术的专利统计情况，2010—2014年，与三种技术有关的专利数量保持平稳状态，从2014年起，信息网络技术呈现爆发式的增长，其专利发表量在2018年达到了峰值，这个现象的产生和同年4G网络的迅速发展和应用有着密不可分的联系。而系统集成与信息融合技术和控制网络技术的专利发表数量与之相比仍然保持一个较为平缓的发展状态。3.1.2种核心技术的年度专利年度变化信息设施系统所需要的核心技术支撑包括综合布线系统技术、智能卡技术以及家庭智能化技术。从图5中可以看出，三种技术的理论发展历程尽管有所波折，但是总体都呈现出增长的态势，这说明相关基础研究也在稳步上升，其中家庭智能化技术自2010年以来发展很快，尤其是在2014年以后发展更为迅速，并在2018年前后其增长速度更是达到了一个新高。图6表征三种核心技术的专利年度变化情况，在三种技术中，家庭智能化技术的专利年度演化趋势起伏很大，该技术在2014年表现出“悬崖式”的增长趋势，后续发展势头逐渐减缓。但应关注专利数量短期内急速攀升的背后是否存在“盲目追从热点”“科技成果注水”等现象。相较而言，智能卡技术和综合布线技术在此期间产出的专利成果甚少，发展趋势甚至一度停滞不前。3.1.3信息化技术的发展信息化应用系统的理论技术支柱包括以太网技术以及无线局域网技术。在图7中可以看出，以太网作为现实世界中最普遍的一种计算机网络，其发展和主流的计算机技术、通信技术的发展密不可分。2010—2020年，论文发文量处于一种起伏增长的状态。此外，从图7还可以看出无线局域网技术的论文发表情况，该技术的论文趋势曾出现过一个短暂的“平台期”（2011—2014年），在此之后其2016年论文的发文量虽然达到了历史新高，但是总数依旧较少。从图8中可以看出，在智能建筑领域以太网技术和无线局域网技术的年度专利总和都只有个位数，和论文发文量的发展趋势有一定的相似度。3.1.4流动办公技术的专利问题建筑设备管理系统的核心技术囊括可视化技术、流动办公技术以及数字视频传输技术。在以上三种技术中，可视化技术的论文发文量居多，因此，有关该技术的理论研究规模较为可观。2010—2020年，智能建筑领域有关数字视频传输的论文几乎处于一个零产出的状态，理论研究滞缓不前。流动办公技术的论文发文量趋势与数字视频传输技术的趋势相似。这三种技术的专利发表情况和论文发表情况有所差异。尽管数字视频传输技术的论文发文量较少，但是与之相关的专利数量一直都在增长，实际应用发展情况良好，说明新技术并没有突破，市场需求潜力较大。可视化技术的专利数量相对于其论文发表量水平较为低下。流动办公技术的专利发表量在2010年至2020年这十年期间发展则处于停滞状态。3.1.5预警技术的研究现状公共安全系统所需要的核心技术支撑包括火灾自动报警技术以及防盗报警技术。从图11中可以看出，由于火灾自动报警技术发展周期较长，技术的发展已经相对其他系统包含的技术而言更为成熟，因此，在这十年期间此技术的理论研究水平陷入了瓶颈。有关防盗报警技术的论文发表量逐年增多，有越来越多的人关注这一方面的研究。有关火灾自动报警技术以及防盗报警技术的专利申请情况表现出“振动式”的发展态势，表明业界一直持续关注这一技术的发展情况。3.1.6通信网络技术机房工程主要依靠通信网络技术提供技术支持。在近十年的期间里，论文的趋势走向处于整体稳健爬升的状态。这说明与智能建筑领域相关的通信网络技术研发从2010年起进入快车道，相关基础研究也在稳步上升，支撑着智能建筑产业的技术发展。通信网络技术的专利申请情况在2010—2012年处于一个低迷期，在2014年迎来第一个飞速发展的时间节点，自此以后，通信网络技术专利发表数量都处于一个稳步上升的阶段。因检索时间截至2020年11月，2020年的统计数据并非属于一个整年份，且专利公开存在一定的滞后期，以上因素导致2020年呈现出“陡降”的趋势，因此，2020年的数据对于整体趋势分析没有较大的实际意义。3.2技术的市场前景某种技术领域企业专利权人数量随时间变化的趋势在一定程度上可以表征该技术的市场前景，预示技术的市场规模的变化情况。下面分别是六大系统核心技术的年度企业专利权人数量变化情况。3.2.1融合技术企业专利权人趋势图15表征的是智能化集成系统包含的三个核心技术（信息网络技术、系统集成与信息融合技术和控制网络技术）企业专利权人数量的变化趋势。从图中可以看出，信息网络技术和控制网络技术的企业专利权人数量呈现逐年上升的态势，市场前景良好。系统集成与信息融合技术的企业专利权人数量每年保持平稳，变化较小，有较大的市场开发空间。3.2.2专利权人的数量发展图16显示家庭智能化技术在2010—2012年企业专利权人的数量发展达到了峰值，后期的数量则和其余两种技术越来越接近。而综合布线系统技术和智能卡技术的企业专利权人数量基本持平，发展势头平缓，市场仍有待开发。3.2.3年内网络技术以支持为关注图17信息应用系统中的以太网技术的企业专利权人数量在十年期间有一定的波动，说明业界对以太网技术一直保持着关注，技术也在不断发展。无线局域网技术企业专利权人数量变化很小，市场化进展缓慢。3.2.4年企业专利权人数量陷入低，市场发展迫切需要图18建筑设备管理系统中的可视化技术在2013—2016年企业专利权人数量陷入低谷，市场发展低迷，近年来数量有所上升，呈上升发展的趋势。数字视频传输技术的企业专利权人数量经历了“上升—下降—再上升”的阶段，市场前景可观。3.2.5专利权人发展现状图19的公共安全系统中包含的两种技术（火灾自动报警技术和防盗报警技术）的企业专利权人数量发展势头皆略有波动，但总数不高，市场可发展空间较小。3.2.6年度变化情况图20表征机房工程的核心技术通信网络技术企业专利权人数量的年度变化情况。在2010—2012年呈上升发展态势，2012—2014年数量有所下降，后续阶段一直呈上升发展趋势，市场规模越来越大，市场前景十分光明。3.3高理论低应用区间，具有市场的导向性，技术产业成熟度处于末游根据“四象限分析法”构建智慧建筑产业的技术成熟度分析评价见图21。图中，水平横轴表示基础理论研究水平，垂直纵轴表示科学技术成果发展情况，气泡表示技术的市场前景。可以看出信息网络技术和通信网络技术位于高理论高应用发展阶段（HTHA）区间，这两者的基础理论研究水平和科学技术成果产出都较高，表征这两种技术的市场前景的气泡大小也是技术群中最大的，可见，它们的市场前景也是这14种技术中发展最好的。因此，信息网络技术和通信网络技术处于产业化发展较为成熟和完善的阶段，并且具备可观的产业化发展和升级的能力。系统集成与信息融合技术、控制网络技术以及防盗报警技术位于高理论低应用区间（HTLA），目前处于基础理论水平较高，相关的科学技术成果的产出却鲜少的阶段，市场化的规模处于普通水平。虽然目前产业成熟度水平较低，但是由于这些技术具备丰富扎实的理论研究知识，可以快速地投入实际的应用研究，未来的产业化潜力不容小觑。火灾自动报警技术、数字视频传输技术、以太网技术、无线局域网技术、综合布线技术、可视化技术、智能卡技术、家庭智能化技术集中在低理论低应用区间（LTLA），这些技术的基础理论研究情况仍处于起步阶段，科学技术成果的数量也寥寥无几。从图中可以看出，仅有家庭智能化技术的理论研究水平和科技成果产出情况较为显著。从市场前景的维度剖析这些技术，仅有火灾自动报警技术以及数字视频传输技术研发应用的历史相对悠久，具有一定的市场规模，其余技术的市场前景则相对较小。因此，以上智能建筑领域支撑技术的产业成熟度处于末游，基础理论研究水平和科技成果产出水平亟待大力发展，距离实现大规模的市场化和产业化还有很长的一段路要走。此外，由于截至检索时间，无法准确获取有关流动办公技术准确的市场数据，此项技术在图中只能以二维的散点状态显示。流动办公技术同样位于低理论低应用区间（LTLA），基础理论研究和科技成果产出情况仍都处于初级发展阶段。图中的第二象限表征低理论高应用模块（LTHA），本文所评价的14种技术没有处于这个区间之中，表明这14种技术中，产业成熟度高的技术都有扎实的基础理论研究作为研究支撑，不会出现“空中楼阁”的现象。4技术成熟度分析本文基于对论文、专利数据和行业信息深度挖掘，运用“四象限分析法”，创新性地构建了一个“理论—技术—市场”的三维技术成熟度评价模型，可以对新兴技术的发展趋势和成熟度进行有效地分析，并对其中的关键技术进行提取和归纳。技术成熟度的评价具有众多的