基于专利生产力与影响力的全球生物技术发展现状研究

许露 刘志伟 江洪

〔摘要〕[目的/意义]生物技术产业作为21世纪最具发展潜力的新兴产业，已经成为许多国家科技竞争的焦点。研究生物技术专利，对于了解生物领域技术演变历程、预测技术未来走向，促进生物技术变革创新，推动国家创新发展，有着十分重要的价值和意义。[方法/过程]本研究利用专利计量方法，对2005-2014年间产出的生物技术专利，面向研究者、机构、国家等方面，通过利用DII专利数据库、Excel、Fusion Tables等作为数据源与研究工具，从生产力、影响力这两大维度进行分析，窥探当前生物技术专利发展现况，包括当前生物技术领域之研发能力、研发动态、研发趋势等。[结果/结论]基于分析结果，总结当前生物技术领域发展状况，指出其发展过程中存在一些问题及规律。

〔关键词〕专利计量；生物技术；专利生产力；专利影响力

生物技术是利用生物程序、生物细胞或其代谢物质来制造产品，改进传统生产程序及提升人类生活素质的科学技术[1]。近二十年来，以美、日、德、法、英等为首的先进国家无不将生物技术列为国家级重点发展对象，并认为生物技术产业将成为21世纪最具发展潜力的新兴产业[2]。也因此，生物技术成为许多国家，特别是发达国家研究发展的重点与科技创新的焦点[3]。

众所周知，科技创新日益呈现出规模化、复杂化、高成本、高难度、跨学科、交叉化等特征，如何准确地把握科技发展的趋势，确定重点研究领域，预测未来研究方向，是所有科技研究者面临的难题[4]。而专利作为科学研究产出中的重要表现形式，代表着科技研发过程中定义明确的产出成果，被广泛地认为是科技创新与进步的一项有力指标[5]。目前有关生物技术专利的研究大多集中在单独区域，例如：单一地区、单独机构、个别领域等，针对全球生物技术整体专利的生产力和影响力方面的研究尚有待丰富。本研究以专利计量方法为基础，通过生物技术专利的计量统计数据，分析近十年以来全球生物技术专利方面的高生产力、高影响力的研究者、研究机构、国家，以及研究主题等，据以窥探生物技术研究过去的发展历程及近年来的发展重点，进而了解其未来可能的发展走向。

本研究中所搜集的专利资料，以上述分类号内涵盖的专利数据为限，时间范围选取为2005-2014年，共检索出126 084条记录，而这126 084条记录共申请了675 067笔世界各国的专利。本研究即基于此数据展开分析。

2研究方法与工具

本研究主要利用专利计量分析法，从专利生产力特性以及影响力特性两个方面，对近十年全球生物技术领域的专利数据进行量化的统计与分析。本研究主要借助Excel、Fusion Tables软件作为分析工具，即运用Excel软件对专利数量、属性分布（国籍、机构、研发者、地域）、涉及领域、引用与被引关系等数据进行统计分析；而Fusion Tables软件则主要用于探析专利申请国家间引用与被引用关系，帮助挖掘具有高影响力的专利申请国家之间的技术影响状况。该软件是Google公司于2009年新开发的一个用于社会网络分析的Web应用程序，其操作界面简单，兼具多样性、个性化的动态图表输出功能，所有数据处理过程，均在云端进行，对硬设备要求低，且数据处理量大[7]，非常适用于对本文庞大的样本数据进行处理分析；此外该软件还支持在线合作与共享，非常有助于加深国际科学研究合作。

2基于生产力与影响力的专利分析框架

目前使用最为广泛的为CHI Research公司所采用的专利指标，其中包括3种基础指标、以及6种进阶指标[8]。本研究主要参照CHI Research专利指标，并结合各领域专家所提出的特色指标，构建了基于生产力与影响力两大指标的专利分析框架（如图1所示）。

图1基于生产力与影响力的专利分析框架

本研究中所指的生产力，为研究者、机构或国家在生物技术专利研发过程中的实际贡献值，旨在厘清在合作研发的情形下，各个研究者、机构、国家的贡献。另一方面，通过计算各国专利被引次数、机构专利被引次数、研究者专利被引次数等，从而得出影响生物技术发展的主要国家、机构以及研究者[9]。此外，通过对高影响力专利技术领域的分布情况，了解当前生物技术领域的研究重点。专利生产力与影响力指标的计算方法详见表1。

3生物技术专利的生产力特性分析

3生物技术专利研究者生产力分析

研究者生产力是研究者研究能力的一种体现，不仅能够反应研究人员的工作效果，亦可窥探其研究能量。本研究根据2005-2014年间生物技术专利数据，通过剔除数据杂项，整理合并，共统计出该期间全球从事生物技术领域之专利研究者191 245名，对研究者参与专利的数量统计整理后，按上述规则计算，得出每位研究者的生产力。

表1专利生产力与影响力指标说明

指标名称计算方法注解专利生产力

（研究能力）本研究所采用的生产力计算方法，说明如下：

1.每件专利生产力设定为1点；

2.若专利A，其共同研究者数量为M（M≥1）人，则其中每位研究者之生产力计为1/M，每位研究者的生产力总量，为其所参与研究的每件专利中所获得的生产力之和；

3.若专利A，其共同出版机构数量为N（N≥1）家，则其中每家机构之生产力计为1/N，每家机构的生产力总量，为其所参与出版的每件专利中所获得的生产力之和；

国家生产力部分，则以机构生产力为依据，通过对机构所属之国别进行分类，合并计算得出。用于计算专利研究人员、机构或国家，实际研究能力；专利影响力

（被引次数）本节中所采用之影响力计算方法，说明如下：

1.若专利A，被专利B引用，则认为A专利获得1个影响力；

2.若专利A，累计被n件专利引用，则专利A的影响力记为n；

3、专利的影响力在数值上等于其被引次数。用于判断专利研究人员、机构或国家，其影响力、技术实力，竞争优势等；

2生物技术专利研究机构生产力分析

通过对样本数据的提取，统计出全部研发机构101 284家，本研究在选择机构时，为保证研究数据可控且惟一，根据DII专利数据库对“标准机构”的规定进行筛选，在合并子机构、控股机构后，最终得到1 551家相互独立的“标准母机构”，并以此作为研究对象。

表4列出了生产力在300点以上的24家从事生物技术研究的“标准母机构”。值得注意的是，最具生产力的前三家机构均位于美国，且其生产力遥遥领先与其他机构，可见美国在生物技术领域的研发能力突出。在这24家机构中，企业则是生物技术专利研发的主力军，共计15家，大学机构和国家科研机构是其中重要的组成部分，共计9家，而我国有两所机构进入排名，分别是浙江大学以及复旦大学，并无企业性质的机构能够进入排名，这也从侧面反映出我国企业在生物技术领域的研发能力还亟待加强。

3生物技术专利申请国家生产力分析

探讨生物技术专利国家生产力分布，可以了解各国对生物技术研究发展的重视程度，并揭示各国在生物技术领域的地位。表5是对生产力在80点以上，排名前165位的机构（生产力总量为33 35500点，占全部生产力6577%）的国别进行整理，并计算得出的国家生产力排名。

4生物技术专利的影响力特性分析

通过对样本数据的统计分析，发现其中有引用情形的记录共79 793笔，涵盖584 190件专利，其中有140 452件专利拥有引用记录，且累计发生引用关系885 868次，平均每件专利发生引用关系7次。由于Derwent数据库中对“被引专利”的记录缺乏规范化整理，导出的数据缺乏有序性且无法结构化处理，因此，本研究仅能以上述拥有引用记录的140 452件专利中，每件专利所引用的第一笔专利数据作为研究对象。通过数据整理、剔除杂项、汇总去重后，最终获得91 427件被引专利。

1生物技术专利申请国家影响力分布研究

本研究依照被引专利的申请国家（不含专利组织），共统计出被引专利61 289件，共被引91 824次，分布于46个国家，但专利被引次数仍然主要集中于排名前4位的美国、日本、中国大陆以及德国。该4国虽然仅占全部国家总数的870%，但其被引次数总量达到83 815次，占据了全部被引次数的9 28%。图2是通过利用社会网络分析工具Fusion Tables，绘制的生物技术专利申请国家间引用与被引用关系网络分布图。从图中可以看出，美国占据了引用关系网络的中心地位，是发生引用与引用关系最多的国家。中国大陆、日本、韩国、法国、加拿大等10国，均以美国为中心，环状分布在其周边。可见，美国与此十国相互间，存在着重要的技术影响。

从引用方向来看，美国与加拿大以及澳大利亚之间，存在较多的相互引用关系，表明美国与这两个国家之前，存在明显的技术互补关系。另外，还可看出，除受到美国的技术影响外，中国大陆还主要受日本、俄罗斯的技术影响；澳大利亚受英国、法国影响较多；而俄罗斯则受韩国、日本的影响较为明显。从箭头的指向数量来看，除美国外，日本、韩国、加拿大、德国也是技术影响范围较大的国家。再就国家地理位置来看，不难发现地理位置较为接近的国家，也较易存在技术影响。

42高影响力生物技术专利领域分布

本研究通过统计整理、去重，共发现被引次数超过10次的生物技术专利记录293件，各领域共涉及被引专利891件次，被引次数41 012次，平均每件专利被引4603次。

对293件高影响力生物技术专利的领域分布情况统计注：图中每个点代表一个国家，点越大表示该国发生引用与被引用关系越多；点与点之间的联机，表示两国之间存在引用与被引用关系；两点间线越粗表示，两国间发生的引用与被引用次数越多；两点之间的联机具有方向，起点为引用国家，种点为被引用国家。图2生物技术专利申请国家引用关系网络图

后，列出了排名前10位的领域（表6）。影响力最高的几个领域分别是“微生物技术领域”、“生物光学分离技术领域”、“微生物测定技术领域”、“生物技术测定方法领域”、“改良基因型过程”等领域。此外，在统计过程中笔者发现有5个领域在此次计算中未出现任何引用关系，分别是“抗菌素领域”、“维生素领域”、“激素领域”、“甲状线激素领域”以及“前列腺素研究领域”等。这一结果也与上文中对高生产力研究者的研究领域分析结果相呼应。

图3列出了被引次数超过200次的高影响力生物技术专利研究机构的分布情况。在高影响力前16位的研究机构中，排名第一的依然是美国杜邦公司，其生产力也位居2005-2014年世界生物技术领域之冠，是生物技术领域当之无愧的龙头企业。另外，图2也表明有7所大学和国家性质的机构进入排名，占据了高影响力研究机构的半壁江山，可见高校及国家性质的研究机构是高质量生物技术研发的主要阵地。此外，通过梳理这16家机构的国别，亦可发现这些高被引专利的发布机构均来自美国、日本、瑞士、英国以及德国等国，从中也足以看出这五国在生物科技领域的研发能力以及影响力。

44高影响力生物技术专利研究者分析

通过对293件高影响力专利的筛选，共获得具有研究者记录的可用专利274件，涵盖1 453名研究者，累计发生引用关系34 065次，涉及被引专利1 620件次，平均每件专利被引2103次。

经统计，被引次数超过200次的高影响力生物技术专利的研究者共计6名。总结这6位高影响力研究者所产出的高被引专利情况（表8），可以看出，BEVERSDORF、ERICKSON L R以及GRANT I，3位研究者的高影响力专利主要涉及农业生物技术领域，且他们均来自GUELPH大学；CHEN X是独立研究者，其高影响力专利主要涉及的是DNA以及抗体研究等领域；而EBY W H与SEGEBART R L，则分别来自STINE SEED FARM公司以及杜邦公司，但两位高影响力专利均集中在农业生物杂交技术领域。这也反映出当前生物技术专利高影响力研究者的主要致力于农业以及医药领域的技术研发。

5结论

通过对生物技术专利的生产力和影响力特性进行分析，揭示了生物技术领域高生产力以及影响力的国家、机构、研究者的分布情况，并且反映了当前的重点研究领域，在此将进一步说明研究结果及可能影响的原因。

（1）一方面，生物技术专利生产力和影响力最高的国家皆为美国，说明其在全球生物技术领域中，具有绝对的技术影响力、优秀的技术质量以及巨大的市场占有率。而以中日韩三国为代表的亚洲地区在生物技术专利领域的成就也非常瞩目，这也反映了亚洲生物技术产业的崛起。

（2）生物技术专利研发机构，无论从产量还是影响力方面来看，欧美机构占据绝对的优势地位，“杜邦公司”、“基因泰克公司”、“诺华公司”、“罗氏集团”等大型生物技术机构，在全球生物技术产业界发挥着巨大技术影响力。这些机构的研究领域共同集中在“微生物技术”、“微生物测定技术”以及“生物光学分离技术”等3个领域，但各自亦有侧重。

（3）就生物技术专利生产力方面而言，华人研究者研究能力突出，而在生物技术高影响力研究者中，欧美研究者优势明显。相较亚洲研究者，欧美研究者的研发质量普遍更高。

（4）生物技术专利相互间技术依赖性不强。根据统计生物技术专利数据，发现在全部126 084笔专利记录中，拥有引用记录的仅有79 793笔，约只占一半。另外，仅有约026%专利被引次数超过10次。由此可见，生物技术专利间相互技术依赖度不高，也从侧面反映了技术原创性占据领导地位，技术创新能力较强。

（5）生物技术专利以“微生物技术”以及“生物测定技术”等为主要专利产出领域，而生物技术领域中产生重要影响的，分别是“微生物技术”、“生物光学技术分离”、“微生物测定”以及“生物技术测定方法”等4个领域。而且从统计结果中也可以看出，此4个领域所代表的“微生物技术”、“光学分离技术”以及“测定技术”是目前生物技术研发过程中，起到的基础技术支撑作用。相反“激素相关者”、“人绒毛膜促性腺激素”以及“甲状腺激素”等领域，则是较为冷门但颇具发展潜力的研究方向。

综上所述，当前生物技术研究领域重点有逐渐转移的迹象。基础技术领域的研究仍是研究重点，但新的热点研究领域开始逐步成长。对于一些大型的生物技术机构，亟需转型，调整研发重点。另外，领域间应加强合作，特别是与具有发展潜力的一些领域，可以初步尝试涉猎，占据技术竞争的制高点。

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（本文责任编辑：郭沫含）

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