基于共词网络的美国创新战略研究

张宏丽¹ ，袁 永²，李妃养¹

(1.广东省技术经济研究发展中心，广东广州 510070；2.广东省科技创新监测研究中心，广东广州 510033)

摘要： 采用共词网络分析方法，对美国2009年、2011年、2015年连续三次发布《美国创新战略》进行计量分析，通过绘制知识网络图，可视化的识别美国创新战略的研究热点和连通点，并结合我国科技创新存在的主要问题及差距，提出针对性的对策建议。

关键词： 科技创新；共词网络；研究结构

1研究背景

美国政府高度重视创新对社会经济发展所带来的作用，于2009年、2011年、2015年连续三次发布《美国创新战略》，系统部署创新战略和科技政策^[1]，以创新战略来推动美国可持续增长。三版《美国创新战略》的发布，反映了美国政府根据不同时期科技活动的特点和需求制定相应政策的探索性过程，同时也反映出各个阶段中美国科技政策目标、科技政策工具、科技政策资源的嬗变过程和规律。在国际竞争日趋激烈的今天，通过共词网络方法系统梳理美国科技创新政策变迁的脉络，发现美国科技创新政策的变化规律及发展方向，对于不断完善我国创新驱动发展政策体系具有重要意义。

自《美国创新战略》发布以来，便引起了国内学者的广泛关注和研究，相关研究主要集中在美国创新战略的形成机制、政策特点、创新布局、趋势分析等定性方面，但并没用从政策文献量化研究的视角出发，系统研究三版《美国创新战略》的研究热点和联通点。张绘^[2]着重分析了美国科技创新战略与研发经费投入对我国研发经费改革的启示，孙宁华^[3]从各国对高端人才争夺的视角出发分析美国科技创新战略不可持续的原因，董艳春等^[4]则是对奥巴马政府科技创新政策制定战略、政策战术选择、政策目标定位等方面的特点进行重点分析，张宏丽等^[1]、袁永等^[5]则是从创新过程、国家创新体系、政策供给面等多个视角对美国科技创新战略进行了深入研究和分析。本文采用共词分析和聚类分析的研究方法，系统研究了美国不同历史时期《科技创新战略》主题聚焦点的变化，并结合我国科技创新发展的实际，点穴式提出具体的对策建议。

2研究方法与数据处理

2.1 共词分析法

共词分析法是通过对所研究领域或学科专业在某特定时间段内颁布或发表的政策文件、期刊杂志、新闻报纸、研究报告、书籍等文献资料中共同出现的高频关键词进行分析，通过研究各高频关键词之间的相互关系来确定某一研究主题或研究方向的研究前沿和热点是什么、研究热点之间有怎样的相互关系、具体节点是什么。一般来说，共词分析法主要有三个步骤:一是确定研究主题，选定所选择文献的范围、时间节点，并且从选定的文献资料中按照统一标准抽取关键词，形成高频关键词汇总表；二是统计高频关键词两两同时出现的次数，形成共词矩阵，具体来说，不同的高频关键词在所选定的文献资料中同时出现的次数越多，则表明它们二者之间的关系越密切，反之，则说明二者之间的关系相对疏远；三是为了方便数据的处理和使用，将共词矩阵转换为相异矩阵，并通过社会网络分析，形成所研究主题的社会网络图谱，直观展示各高频关键词之间的相互关系^[6]。

四是与国外的集成电路企业相比，我国集成电路企业规模差距大。集成电路制造业具有很强的规模经济性。产业规模越大，产品的成本越低。尽管2106年以来我国集成电路产业的销售额大幅提升，但整个行业内企业规模小，单个企业的产值往往不及相同国际跨国公司产值的1/10。

2.2 数据来源与处理

本研究基于关键词共词分析方法，运用词频统计分析工具将美国2009年、2011年及2015年发布的三版《美国创新战略》中提取高频科技创新战略的关键词100个，进而选择总词频高于15次的38个高频关键词，将这些关键词按照总词频从高到低的顺序进行排列，进而形成关键词汇表(如表1)。

表 1三版美国创新战略高频关键词汇总

表1(续)

Job 1网格划分阶段。Job1的主要任务为对问题空间进行网格划分，然后采用改进算法提升网格划分质量，最后输出划分结果。其中每次计算都需要调用多个Map和Reduce函数，Map函数负责计算数据点所属网格的编号，将网格的编号和其中包含的数据点作为中间值输出；Reduce函数负责汇集各个网格中的数据点并计算各网格的网格密度，将网格密度与给定的密度阈值进行比较，若大于密度阈值则将网格标记为稠密网格，否则使用第2章所述方法进行调整，最后输出最终的网格划分结果。

Ochiia系数=A、B两词共同出现的频次/(A出现的频次×B出现的频次)^1/2

图1中节点的大小按照节点的度设置而成，节点的度表示与该节点直接相关联的节点的数目，也就是与节点处关键词共同出现的关键词的个数，该节点面积越大，说明此关键词与其他关键词共同出现的频率越高，出现频率最高的这些词就是美国创新战略研究和关注的热点。其中，“创新”一词位于整个社会网络图的中间位置且节点面积最大，这说明“创新”在美国创新战略中同时出现的其他关键词的影响力最大，进而控制其他关键词共现的能力最强。由此可见，发展、基础性研究领域、可持续、物质基础设施、风险投资、能源等关键词也是美国创新战略关注的重点和热点所在。

该算例因为系统并不复杂，经多次试验表明，使用本文混合GA-PSO时，设置N为20，权重因子w=l，c1=2，c2=2，初始交叉率Pc(1)=0.9，初始变异率Pm(1)=0.01，将变异率与交叉率实施本文提出的调整策略控制，最大迭代次数即70，进行20次试验，对14节点的收敛效果如图6所示。

表 2基于 Ochiia相似系数的共词矩阵(局部)

为了便于数据的进一步处理和使用，用“1”与共词矩阵相减，得到表示两关键词相异程度的相异矩阵，与共词矩阵相反，相异矩阵中的数值越大，则代表两词之间的相关程度越低，反之亦然^[7]。

表 3基于 Ochiia相似系数的共词相异矩阵(局部)

在进行社会网络分析之前，将共词相异矩阵生成高频关键词的二值矩阵(仅含有0、1的二值矩阵)。共词相异矩阵中所有元素的平均值为0.374 3，将矩阵中大于等于0.374 3的取值为1，小于0.374 3的取值为0，得到一个只有1和0的二值矩阵。二值矩阵是进行美国创新战略共词分析的数据基础。

3美国创新战略的共词社会网络图谱分析

3.1 美国创新战略关键词网络分析

本研究基于社会网络分析(SNA)，利用Ucinet6.0对美国创新战略关键词进行处理，得到美国创新战略研究社会网络如图1所示。图中关键词间的连线表示在美国创新战略中同时出现。该网络图通过计算网络的密度、一致性、中心性等指标，结合网络中各关键词节点的位置特征，进一步分析判断出美国创新战略的关注要点及主题。同时，该网络图将原本相对独立的美国创新战略关键词已网络形式综合为一个整体，刻画了政策结构内各关键词的分布情况，可视化地展示了三版美国创新战略中的核心词团与边缘词团^[8]。

图 1美国创新战略研究社会网络

在该矩阵中，Ochiia系数数值大小表示相应的两个关键词之间共现的概率越高，反之表明共现的概率越低。例如：在该矩阵中，政府和投资之间的系数为0.978 3，比较大，则表明政府与投资之间共现的概率较高，相关程度较高。

3.2 美国创新战略关键词中心性分析

社会网络分析根据共词强度与共词类别对美国创新战略研究中各关注要点进行量化分析，得到关键词网络的绝对中心度、相对中心度和网络中心势数值，如表4所示。

表 4美国创新战略关键词网络中心性数据(部分)

注：网络中心势=45.65%

美国高度重视创新创业，拥有世界上最发达的风险投资市场，已经形成了健全的风险资本市场体系。美国投资尤其是风险投资的发展离不开美国政府的促进和支持，在三版《美国创新战略》中均强调美国政府在投资创新基础要素方面的关键作用。美国政府通过积极布局优先突破的前沿技术领域，加大对新兴产业投资力度。同时，美国政府注重支持那些不仅当下可以创造大量就业机会，而且还能在未来加速创新和经济增长的基础设施投资。2016年，美国联邦政府预算2.15亿美元投资精准医疗，3亿美元投资大脑计划，12亿美元用于美国宇航局的商业航天计划，3 000多万美元用于投资智慧城市新研究和部署智慧城市设施。此外，美国作为全球风险投资发展最成熟的市场，虽然受金融危机影响，近年来美国每年完成风险投资仍达200亿～300亿美元，加速产品创新并产生巨大的经济社会效益。

创新和发展是美国领导全球的主要动力和支柱之一，是美国经济增长的源泉。三版《美国创新战略》突出强调创新和发展的重要性，主要体现在两个方面：一是政府主动支撑创新和发展，美国政府通过加大创新基础要素投入、强化企业创新主体地位、推动民众创新，来推动国家实现更高质量就业、优先发展领域突破、以及政府创新服务能力的增强；二是美国重视全民创新，通过加大对基础研究、STEM教育等领域的投入力度，加快创新人才的培养、创新文化氛围的打造，进而推进创新者国家建设。在三版《美国创新战略》中“创新(包含创新战略)”出现的频次分别达到107次、306次和307次，“发展”出现的频次分别达到39次、146次和161次，远高于其他高频关键词出现的频次，充分体现了美国政府对于创新与发展的重视。

4美国创新战略的热点主题

共词社会网络图直观的展现出当前美国创新战略研究的热点主题、各热点关键词之间的关系和重要程度。结合三版《美国创新战略》的主要内容，可以看到美国科技创新战略十分重视对创新基础从要素的投入、创新创业环境的营造以及优先发展领域的布局。具体来说，美国创新战略重点关注如下几个主题：

4.1 突出强调创新和发展

式中：为i粒级团聚体的平均直径，mm；ωi为i粒级团聚体所占的比例；Mi>0.25为>0.25 mm团聚体的重量。

4.2 高度重视基础研究

总的来讲，本文运用共词分析方法，以量化的形式对三版《美国创新战略》的内容进行分析，通过共词社会网络图谱可视化地展示了美国创新战略的关注热点以及各热点主题在美国科技创新中的重要性及位置。这对于充分了解美国创新战略主要脉络，进而结合我国科技创新存在的主要问题及差距，进行有针对性的改革具有重要的作用。结合前文分析及我国科技创新实情，提出如下对策建议：

4.3 注重可持续发展和物质基础设施建设

美国各地方、州和联邦政府都在努力推进可持续发展，一方面通过资助可持续的、能带来经济收益的示范项目，来推动本地区的能源安全、经济增长和环境保护；另一方面美国政府强调机构运行成本、生产力和效率的提升，推动机构可持续发展。基础设施建设产业关联度大、劳动密集度高，能够有效拉动区域经济增长。美国政府认为基础研究、人才和基础设施是创新的基础要素，政府应当在提供这些基础要素中发挥决定性作用。2009版《美国创新战略》中提出建立一流的物质基础设施，对美国公路、桥梁、运输管线、空中运输网络方面进行投资。2011版《美国创新战略》中提出加快基础设施建设，加快高铁等完善交通体系建设、发展新一代空中交通控制系统、创建国家基础设施建设银行。2015版《美国创新战略》中则在强调建设21世纪领先的物理基础设施和下一代数字基础设施。物质基础设施作为生产力要素的一种体现，是实现国家或区域经济效益、社会效益、环境效益的重要条件。在三版《美国创新战略》中“可持续”“物质基础设施”出现的频次分别达到18次和15次，相对点度中心度达到70.27。

4.4 强调投资和风险投资的作用

网络中心势反映三版美国创新战略中各关键词之间的紧密性与集中程度，数值越接近于100%，说明网络越具有集中趋势。该网络中心势为45.65%，表明该关键词网络有一定的集中趋势但并不是特别明显，仍有许多关键词没有关联或关联不大，所以三版本美国创新战略中涉及的内容相对较为分散。同时，由表4中可以看出，创新、发展、基础性研究领域、可持续、物质基础设施五个节点的点度中心度很高，处于前5位，这说明这5个方面是近年来三版美国创新战略关注的重点。

基于38个高频关键词在三版美国创新战略中两两共现的频率，进而构建38×38的关键词共词矩阵，然后通过Ochiia相似系数对所形成的关键词共词矩阵进行标准化、规范化处理，最终得到代表关键词间相似程度的共词矩阵，见表2。Ochiia相似系数是将矩阵中的每个数字都除以与之相关的两个词总频次开方的乘积。其计算公式为：

4.5 强调总统和政府的行政职能

美国联邦政府主要包括国会、总统、联邦法院三大机构，相互独立、互相制衡。总统作为美国国家元首、政府首脑与三军统帅，是国家的权力中心，有权处理国家事务和联邦政府的各种工作，对于美国行政、立法、司法、军事和外交等方面拥有极高的影响力。政府是国家创新体系的有机组成部分^[1]，美国政府从适应国家战略需求的角度出发，全面介入科技创新活动，成为推动美国科技发展的重要力量。2009年和2011年版的《美国创新战略》中提出“政府要主动作为”“政府是创新推动者”^[10]。2015年，《美国创新战略》中更是将美国政府定位为创新型政府，提出政府创新服务能力的具体措施，并将政府创新服务与促进国家优先发展领域、推动实现高质量就业并列。三版《美国创新战略》中总统、政府出现的总频次分别达到305次和223次，充分体现了总统和政府在美国科技创新战略的制定和发展过程中的重要作用。

5对我国科技创新的对策建议

基础研究的公共品属性决定了由政府承担主要投资职能^[9]，通过政府资助基础研究，来弥补市场失灵。美国政府高度重视基础研究，不断加大基础研究投入。2009版《美国创新战略》中提出设立183亿美元研发基金，这为改善人们生活和创造未来产业的新发现和新技术奠定基础。2011版《美国创新战略》中提出对国家科学基金会、能源部科学局和美国国家标准与技术研究院3个关键基础研究机构给予双倍资助，同时加大全社会研发投入，力争研发投入占国内生产总值的比重达3% 。2015版《美国创新战略》中则强调通过加大基础研究领域的投入维持美国经济竞争力和增长动力。在三版《美国创新战略》中“基础性研究领域”共出现17次，相对点度中心度达到70.27，是美国创新战略关注的主要要点之一。

5.1 出台科技创新战略

集合科技部及各省市科技主管部门针对各地实情每五年颁布一次《社会发展科技创新规划》，立足长远，建议出台区域性科技创新战略，面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求，掌握全球科技竞争先机，在全国布局前瞻性科技竞争重大项目。同时，针对我国各地区域经济和科技发展不均衡的事实，通过出台科技创新战略，寻找各地科技创新的突破口，抢占未来经济科技发展的先机。

体力活动量越大，峰值摄氧量越高，有显著性差异。体力活动大量、中等和不足峰值摄氧量分别是（32.1±7.3）ml/kg/min 、（24.5±5.6） ml/kg/min、（2 1.6±3 4.4） m l/k g/m i n，差异有统计学意义（P＜0.01）。见表5。

5.2 加大基础研究支持力度

加大财政经费对基础研究的投入，逐年提高财政科研经费中用于基础研究工作的比例。积极引导大型骨干企业、行业龙头企业、社会团体等加大基础研究投入，解决企业及行业发展中的重大关键问题。推进各地大科学装置开放共享，鼓励高校、企业、科研院所等创新群体充分利用大科学装置开展基础研究，提高大科学装置的使用效率。

5.3 推动风投创投市场建设

在实施创新驱动发展战略的过程中，风投创投在促进新产品研发、科技成果转化和高科技产业化等方面的作用至关重要。建议探索形成以政府引导、企业参与、市场运作为原则，共建科技创新发展引导基金，带动更多社会基金投入到科技创新和产业发展中来，重点支持培育发展高新技术企业、建设科技创新重大公共平台、支持科技人才创新创业等。协调各地现有创业投资基金、风险投资基金、股权投资基金，在一定范围内的创新产业投资领域实现自由配置、流动和共享。

缺陷的尺寸大小和出现位置都是随机的，部分缺陷可能跨越了多个区域块，因此采用缺陷连通域标记的方法对跨块缺陷区域进行合并，该过程主要包括分块状态初判、初步标记、等价标号处理、共同连通域标号更新4个阶段，其处理流程如图3所示。

安全是人类的本能追求，也是国际关系的永恒主题。建立以合作共赢为纽带、最大限度地汇聚各国最大利益公约数的新型安全伙伴关系，是参会代表的一个热点话题。

5.4 明确科技创新战略中政府的作用

政府在科技创新中有两大重要作用，一是作为科技创新的主体，要不断推动自身变革，全面介入科技创新活动，持续健全政府科技创新治理机制，进一步明确政府在科技创新领域的定位，推动政府简政放权、放管结合、优化服务，营造有利于创新创业的市场和社会环境；二是作为科技创新制度供给的主体，要通过提供各种有利于科技创新的政策、规则、法律程序和行为规范，为科技创新发展提供了强大推力和制度保障^[11]。

参考文献：

[1]张宏丽,袁永,李妃养.基于国家创新体系的美国科技创新战略布局研究[J].科学管理研究,2016(5):98-102.

[2]张绘.美国科技创新战略与研发经费投入的启示[N].中国财经报,2017-06-08(007).

[3]孙宁华.美国科技创新战略为何不可持续[J].人民论坛,2017(21):126-127.

[4]董艳春,徐治立,霍宇同.从奥巴马到特朗普:美国科技创新政策特点和趋势分析[J].中国科技论坛,2017(8):168-174.

[5]袁永,李妃养,张宏丽.奥巴马政府供给面科技创新政策研究[J].科技管理研究,2017,37(5):48-54.

[6]王文博,程慧敏,王立婧.基于共词分析的我国战略性新兴产业研究态势评析[J].科技进步与对策，2013(11):57-60.

[7]张勤,马费成.国外知识管理研究范式：以共词分析为方法[J].管理科学学报,2007( 6):65-75.

[8]苏敬勤,许昕傲,李晓昂.基于共词分析的我国技术创新政策结构关系研究[J].科技进步与对策，2013(5):110-115.

[9]马名杰.美国地方政府支持基础研究的特点及启示[N]. 中国经济时报,2015-12-18(005).

[10]袁永,张宏丽,李妃养.奥巴马政府三版《美国创新战略》研究[J].决策咨询,2017(1):30-34.

[11]万钢.实施创新驱动发展战略强化科技创新引领作用[J].领导决策信息,2017(5):8.

Research on American Innovation Strategy Based on CO -word Network

Zhang Hongli¹, Yuan Yong², Li Feiyang¹

(1. Guangdong Techno-economy Research and Development Center , Guangzhou 510070, China; 2. Guangdong Science and Technology Innovation Monitoring and Research Center, Guangzhou 510033, China )

Abstract :Using CO-word network analysis method, the paper analyzes the American innovations strategies in 2009, 2011 and 2015, and then draws the knowledge network and visualizes the research hotspots and connectivity points of American innovation strategies. Combined with the main problems and gaps existing in China’s scientific and technological innovation, we propose targeted countermeasures.

Key words :scientific and technological innovation; CO-word network; research structure

收稿日期： 2018-06-25，修回日期： 208-09-11

基金项目： 广东省软科学重大研究项目“广东科技政策法规与体制机制改革智库建设”(2016B070702002)；广东省软科学重大研究项目“广东省全面深化科技体制改革配套政策制定研究”(2014B070701003)

doi： 10.3969/j.issn.1000-7695.2019.08.004

中图分类号： G323

文献标志码： A

文章编号： 1000-7695( 2019) 08-0020-06

作者简介： 张宏丽(1985—)，女，山东临沂人，副所长，助理研究员，主要研究方向为科技战略与政策、区域经济；袁永(1983—)，男，河南商丘人，所长，副研究员，主要研究方向为科技战略与政策、科技创新监测研究；李妃养(1986—)，男，广东湛江人，副所长，助理研究员，主要研究方向为科技战略与政策、产业经济。

标签：科技创新论文;  共词网络论文;  研究结构论文;  广东省技术经济研究发展中心论文;  广东省科技创新监测研究中心论文;