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中图分类号：F124.3 文献标识码：A 文章编号：1005—0892（2006）04—0014—04
迈克尔·波特在他的《国家的竞争优势》中提出了经济发展的四个阶段：“要素推动的发展阶段”，“投资推动的发展阶段”，“创新推动的发展阶段”，“财富推动的发展阶段”。[1] 在世界经济向知识经济过渡的历史阶段，越来越多的国家和区域已经或者将要进入创新推动的发展阶段。在这个过程中，知识的创造、传播和应用是经济活动的核心。在此基础上，利用发明专利数量作为国家创新能力的重要指标之一已经获得普遍认同，但是，对于专利区域分布的研究尚处于起步阶段。
从某种意义上说，发明专利是一个区域或者国家科技资源的核心和最富经济价值的部分，发明专利的发展状况既能反映区域或国家原始创新能力，又能折射出这些创新成果的市场应用潜能。所以，对于发明专利的区域分布研究更具有理论和实践意义。
一、相关问题的阐述
从美国1790年颁布第一部专利法开始，专利制度的发展迄今已有200 多年的历史。更为重要的是，美国是世界上公认的科技强国，其下辖的各个州都具有非常强的区域创新能力。所以，在专利区域分布研究刚刚起步、指标建设尚不完善的情况下，我们选取美国作为比较基准，是非常有意义的。
1.中美发明专利总量与增长率比较
在对中美两国发明专利区域分布比较之前，首先从整体上描述中美两国发明专利的总量变化，以对两国的发明专利发展趋势有一个直观的认识。文章中美国国内发明专利授权量运用了从1963年到2003年数据。由于我国1985年4月1日才开始实施《专利法》，专利制度的发展才短短20年的历史。根据测算，2000年我国专利法修订之后的保护水平才达到美国20世纪90年代的水平。[2] 因此，比较两国发明专利授予的绝对数量没有实质意义，两国专利制度发展的历史决定了没有可比性。文中对近年（1985～2002）两国在国内授权的发明专利量的增长率做了比较。
增长率的测算模型如下：
（1）
其中r表示发明专利授予增长率，Q[,t]表示t年发明专利授予量，Q[,T＋1]表示t＋1年发明专利授予量。
从表1中观察，由于1985年和1986年中国发明专利授予量较少，导致1987年专利授予增长率达到了671.1％。为了绘图时能够清晰反映两者增长率的变化关系，将1987年数据剔除，根据表1绘出增长率的曲线变化图，如图1所示。考察图1，总体上看，在特定时期中美两国的发明专利量都出现过负增长。专利数量变化的影响因素较多，且比较复杂，直接相关的因素主要有专利保护水平和经济发展水平。
从图1可以看出，美国增长率曲线比较平稳，除1989和1998年增长超过20％之外，其它年份变化幅度较小。在这段时间，美国专利制度没有出现重大的变动，发展比较稳定；同时美国经济发展已经进入后工业化时代，经济增长速度比较平稳。这说明美国的创新活动已经进入稳定期，发明专利增长进入平稳发展阶段。
中国增长率曲线上下起伏较大。1993年和2000年出现了两个高峰，1994年出现了最大的低谷。但是这段时间中国发明专利的平均增长率28.62％要远远高于美国的4.89％。中国发明专利增长变化幅度较大，主要原因是中国专利法分别于1992和2000年进行了修订，并分别于1993年和2001年正式实施，保护水平也由1985年的2.18分，变为1993年的3.19分和2001年的4.19分（满分5分）。[2] 同时20世纪90年代中国进入经济体制改革的关键时期，经济进入高速发展阶段，创新能力是经济的重要支撑。高速增长的发明专利是创新能力提升的直接产出指标。对于在某一特定时间（如2001年）增长率大幅度变化的原因还需要进一步的研究。
表1 中美发明专利国内授予总量与增长率情况
年份美国发明专利数美国增长率中国发明专利数中国增长率
1985 3955638
1986 38126 -3.62%5236.84%
1987 43520 14.15%401
671.10%
1988 40497 -6.95%617
53.87%
1989 50185 23.92%1083 75.53%
1990 47391 -5.57%1149 6.09%
1991 51177 7.99% 1311 14.10%
1992 52253 2.10% 1386 5.72%
1993 53231 1.87% 2634 90.04%
1994 56066 5.33% 1659 -37.02%
1995 55739 -0.58%1530 -7.78%
1996 61104 9.63% 1383 -9.61%
1997 61708 0.99% 1532 10.77%
1998 80289 30.11%1655 8.03%
1999 83906 4.50% 3097 87.13%
2000 85068 1.38% 6177 99.45%
2001 87605 2.98% 5395 -12.66%
2002 86972 -0.72%5868 8.77%
资料来源：根据中国国家统计年鉴和美国知识产权局网站http://www.uspto.gov.整理。
图1 中美国内单位在国内发明专利授予增长率变化图
（1986年、1988～2002年）
2.中美发明专利区域分布基本数据状况如表2、表3所示。
表2 中国发明专利国内授予量区域分布及每万人拥有平均数（1985～2002年）
区域 发明专 每万人拥 区域发明专每万人拥区域发明专 每万人拥
利数量 有专利数 利数量有专利数利数量 有专利数
北京 7071 4.97 浙江13070.28
四川16840.19
天津 1115 1.11 安徽524 0.08
贵州292 0.08
河北 1222 0.18 福建505 0.15
云南710 0.16
山西 929 0.28 江西455 0.11
西藏12 0.04
内蒙 306 0.13 山东21170.23
陕西10990.30
辽宁 2699 0.64 河南10290.11
甘肃452 0.17
吉林 987 0.37 湖北13010.22
青海90 0.17
黑龙江1055 0.28 湖南12050.18
宁夏101 0.18
上海 2126 1.31 广东16060.2新疆338 0.18
江苏 1952 0.26 广西434 0.09
台湾18450.81
（1）数据来源：根据中国科技统计年鉴整理。（2）计算所用人口数据为2000年数据。（3）表中不包括海南、重庆、香港、澳门。海南、香港、 澳门统计数据不全。重庆为后设直辖市，没有历史数据。
表3 美国发明专利国内授予量区域分布及每万人拥有平均数（1963～2003年）
区域名称总量 均量 区域名称 总量均量
阿拉巴马州 Alabama 10600 24.26 蒙大纳州 Montana2830 32.05
阿拉斯加州 Alaska 1133 18.27 内布拉斯加州 5540 33.25
Nebraska
亚利桑那州 Arizona 27875 58.34 内华达州 Nevada 5055 27.94
阿肯色州 Arkansas 4099 16.07 新罕布什尔州 New Hampshire 1136794.65
加利福尼亚州 California333887100.74新泽西州 New Jersey 139872
171.77
科罗拉多州 Colorado31908 78.67 新墨西哥州 New Mexico
7103 40.82
康涅狄格州 Connecticut 60953 185.72纽约州 New York 191978
105.50
特拉华州 Delaware 17230 228.51北卡罗来纳州 North Carolina 3212241.98
佛罗里达州 Florida 56469 37.37 北达科他州 North akota 1920 30.28
佐治亚州 Georgia
23279 29.89 俄亥俄州 Ohio
114747
101.93
夏威夷州 Hawaii2004 16.91 俄克拉荷马州 Oklahoma
2577776.76
爱达荷州 Idaho 13429 107.26俄勒冈州 Oregon 2186165.93
伊利诺伊州 Illinois133686110.23宾夕法尼亚州 Pennsylvania
125289
104.46
印第安纳州 Indiana 44872 75.50 罗得岛州 Rhode Island
7652 77.21
爱荷华州 lowa 16765 58.43 南卡罗米纳州 South Carolina 1321234.00
堪萨斯州 Kansas11072 41.72 南达科他州 South Dakota 1690 23.06
肯塔基州 Kentucky 12594 31.80 田纳西州 Tennessee 1949735.55
路易斯安那州 Louisians 15161 34.68 得克萨斯州 Texas118882
59.31
缅因州 Maine
3532 28.19 犹他州 Utah 1281560.16
马里兰州 Maryland 39141 75.68 佛蒙特州 Vermont5637 94.90
马萨诸塞州 Massachusetts
89616 145.13弗吉尼亚州 Virgina 2941242.79
密歇根州 Michigan 112717114.27华盛顿州 Washington 3357558.33
明尼苏达州 Minnesota
54077 113.23西弗吉尼亚州 West Virginia 6419 35.52
密西西比州 Mississippi 3795 13.71 威斯康星州 Wisconsin4512885.96
密苏里州 Missour
27449 50.20 怀俄明州 Wyoming1478 30.79
哥伦比亚特区 Columbia 3424 65.97
（1）数据来源：根据美国知识产权局网站http://www.uspto.gov.和国际统计年鉴整理。（2）计算所用人口数为1999年数据。（3）表中由于历史数据原因，不包括关岛（GUAM）、波多黎各（PUERTO RICO）、美国和平岛（U.S.PACIFIC IS.）、处女岛（VIRGIN（U.S.）ISLANDS）、运河区（CANAL ZONE）等区域。
二、中美发明专利区域分布比较
在全球化和区域化并行推进的时代，像中美这样地域辽阔的大国，区域发展是国家发展的关键和支撑。在区域经济学中，区域发展战略模式主要有增长极扩散模式、点轴发展模式、网络发展模式等。[3] 无论哪种模式，区域差异都是国家发展需要解决的重要课题。同时，具体区域在国家中所处的等级以及等级之间的比较同样具有重要意义。通过中美区域差异和具体区域等级的比较，能够给中国的区域发展战略提供一定的借鉴。
1.中美发明专利区域分布差异比较
区域分布差异主要是区域分布的集聚或者均衡。发明专利的区域聚集或均衡一定程度上体现了创新能力的区域聚集或均衡。区域差异的测算具有多种模型，相同的区域运用不同的模型会从不同的侧面反映区域的差异情况，不同模型计算的结果不能简单的用来比较区域差异的程度。文中主要运用了分散度指数、标准差、基尼系数三种方法。分散度指数反映各区域总量的差异，标准差反映各区域均量的差异，基尼系数反映较好和较差区域均量的差异。[4] 三种方法从不同的侧面反映两国区域分布的差异程度。
（1）基于分散度指数的区域集聚度比较分析
分散度指数可用来研究国家专利数量发展是否均衡。有多种定义和计算方法，常用的是吉布斯—马丁（Gibbs-Martin）分散度指数：
G·M＝1－ΣX[2][,i]／（ΣX[,i]）[2] （i＝1，2，…N）9≤G·M≤1 （2）
式中X[,i]为i区域专利数。显然，G·M越大，国家专利分布越均衡，分散度提高；G·M越小，国家专利分布越集中于少数区域；G·M＝0，则完全集中在一个区域；G·M＝1，所有区域均衡发展。
运用模型（2）和表2和表3中总量数据进行测算。 结果如下：美国发明专利区域分散度指数G ·M＝0.939540283；中国发明专利区域分散度指数G ·M＝0.929954712。
从测算结果看，美国和中国的区域分散度指数都比较高，美国比中国高了0.01个百分点。也就是说，美国和中国发明专利区域分布集聚程度差距不大，都比较均衡。但是从具体数据上看，还是有明显的集聚。
分析其原因主要有以下两个方面：一是美国和中国都有一些区域由于数据原因，没有参加测算，而这些区域的发明专利总量都比较低。二是吉布斯—马丁分散度指数的灵敏度比较低，对于差距较小的数据不能有明显的反映。
（2）基于标准差的区域空间均衡度比较分析
标准差的计算式为：
（3）
式中S为标准差；Y[,i]为区域万人拥有发明专利数，i＝1，2，…n；
为各区域万人拥有发明专利数的平均；N为区域个数。标准差越大，区域绝对差异越大；反之则反。
根据表2和表3中的均量数据，运用模型（3）进行测算。 结果如下：中国区域的标准差S＝0.8882；美国区域的标准差S＝45.5114。
与前文集聚度分析相比，两国的标准差差距极大。可以认为，美国的区域绝对差异要比中国大，但是远没有标准差测算结果反映的这样悬殊。主要原因是标准差的测算与绝对量有关，美国区域的绝对量比中国大，所以美国各州之间差异的比例可能不大，但是绝对值会有一定的悬殊。
（3）基于基尼系数的区域空间均衡度比较分析
基尼系数是测度区域专利数量差异的一种重要方法，其计算公式如下所示：
G＝（b－1）／（b＋1） （4）
其中b为参数，通过式I＝R[b]求出（R为区域个数的累计数与全国区域总数的百分比；I为区域万人发明专利数由低到高排序的与R相对应的累计数与全国万人发明专利数总和的百分比）。基尼系数越大，区域发明专利数量差异越大；反之则反。这种比较可以用于中国与其他国家的比较，也可以用于国内不同区域之间的比较。
根据表2和表3中的均量数据，运用上述基尼系数测算方法进行测算。美国选择了万人拥有专利较少的25个区域为累计点，算出b＝2.22957，得到G＝0.3384。中国选择了万人拥有专利较少的15个区域为累计点，算出b＝2.74274，得到G＝0.4656。
这一结论表明中国发明专利区域分布的差异要比美国大。这种差异不是各个区域之间的差异，而是发明专利数较多的区域和发明专利数较少的区域之间的差距，也就是两极分化的程度。
2.基于系统聚类分析方法的中美发明专利区域分布等级比较
聚类分析是根据事物本身的特性研究个体分类的方法。这里主要通过SPSS软件进行聚类。由于需要聚类的指标单一，而且需要聚成的类别明确，文中选择了快速样本聚类的方法（K-Means cluster）。通过聚类，一方面可以反映发明专利区域等级的集聚情况，另一方面也可以将各等级进行比较。运用表2和表3中的总量数据，通过SPSS软件聚类成5个等级，结果如下。
（1）各类类中心比较
表4 美国各类类中心
Cluster 1Cluster 2
Cluster 3Cluster 4Cluster 5
AUP
124198.8310174.81191978.0045429.00 333887.00
表5 中国各类类中心
Cluster 1Cluster 2Cluster 3Cluster 4Cluster 5
CUP7071.00 1888.33 2699.00 1087.18 319.00
考察表4和表5，从绝对数量上看，中国最高等级的数量与美国最低等级还有一定差距。美国最高等级的数量是最低等级的32.8倍，中国最高等级的数量是最低的等级的22.2倍。可见美国发明专利数处在两极的区域差距较大。但是美国A等级和B等级之间的差距比中国小，其他等级之间的差距大体相似。
（2）各等级所占比例比较
从表6的数据可以看出，中美A、B等级都只有一个区域， 同时等级所占比重呈
现金字塔状。美国的E等级所占的比重最高，为60.78％，而中国的D、E等级共占73
.34％。表中数据说明美国绝大多数区域的发明专利数量处在D、E等级，相对而言
中国各等级的分布比较均衡。从另一个角度来说，美国的发明专利在A、B等级数量
上的聚集比较明显。
表6 中美各聚类类别的样本数和所占比重
等级美国中国
聚类类别 样本数 所占比例聚类类别样本数所占比例
A Cluster 5 1.0001.96% Cluster 11.0003.33%
B Cluster 3 1.0001.96% Cluster 31.0003.33%
C Cluster 1 6.00011.76% Cluster 26.00020.00%
D Cluster 4 12.000
23.53% Cluster 411.000
36.67%
E Cluster 2 31.000
60.78% Cluster 511.000
36.67%
样本总数51 30
（3）具体区域等级比较
表7和表8为中国和美国各区域具体聚类等级。中国的A等级是北京，B等级是辽宁。美国的A等级是加利福尼亚州，B等级是纽约州。
北京是中国的政治、经济、文化中心，高校和科研院所密集，科技资源丰富，原始创新能力强，处在A等级无可厚非。美国的情况和中国不太一样， 华盛顿州是美国的政治、文化中心，经济和科技相对不太发达，发明专利等级为D。 而加利福尼亚州是经济和科技资源最集中的区域。加州是美国第一经济中心，加州的主要城市包括旧金山、洛杉矶等，著名大学有斯坦福大学、加州大学、加州理工大学等，其中的硅谷是世界高新技术创新的聚集地。
表7 中国区域聚类等级
区域 等级 省市名称
等级省市名称等级
利数量有专利数利数量 C
北京 A
浙江 D 四川
E
天津 D
安徽 E 贵州
D
河北 D
福建 E 云南
E
山西 D
江西 E 西藏
D
内蒙 E
山东 C 陕西
E
辽宁 B
河南 D 甘肃
E
吉林 D
湖北 D 青海
E
黑龙江D
湖南 D 宁夏
E
上海 C
广东 C 新疆
E
江苏 D
广西 E 台湾
C
表8 美国区域聚类等级
区域名称聚类 区域名称聚类
等级 等级
阿拉巴马州 AlabamaE 蒙大纳州 Montana
E
阿拉斯加州 Alaska E 内布拉斯加州 Nebraska
E
亚利桑那州 ArizonaD 内华达州 NevadaE
阿肯色州 Arkansas E新罕布什尔州 New Hampshire E
加利福尼亚州 California
A 新泽西州 New JerseyC
科罗拉多州 Colorado
D 新墨西哥州 New Mexico E
康涅狄格州 ConnecticutD 纽约州 New YorkB
特拉华州 Delaware E 北卡罗来纳州 North CarolinaD
佛罗里达州 FloridaD 北达科他州 North akota E
佐治亚州 Georgia E 俄亥俄州 Ohio C
夏威夷州 Hawaii
E 俄克拉荷马州 Oklahoma E
爱达荷州 IdahoE 俄勒冈州 OregonE
伊利诺伊州 Illinois
C 宾西法尼亚州 Pennsyivania C
印弟安纳州 IndianaD 罗得岛州 Rhode Island E
爱荷华州 lowa E 南卡罗米纳州 South CarolinaE
堪萨斯州 Kansas
E 南达科他州 South DakotaE
肯塔基州 Kentucky E 田纳西州 Tennessee E
路易斯安那州 LouisiansE 得克萨斯州 Texas
C
缅因州 Maine E 犹他州 UtahE
马里兰州 Maryland D 佛蒙特州 Vermont
E
马萨诸塞州 Massachusetts D 弗吉尼亚州 Virgina D
密歇根州 Michigan C 华盛顿州 WashingtonD
明尼苏达州 Minnesota D 西弗吉尼亚州 West Virginia E
密西西比州 MississippiE 威斯康星州 Wisconsin
D
密苏里州 Missour E 怀俄明州 Wyoming
E
哥伦比亚特区 Columbia E
辽宁能够成为唯一处于B等级的区域，主要因为辽宁是国家的老工业基地，大型国企较多，高校和科研院所较多、实力较强，科技资源积累程度较高，和其他区域相比发明专利累计较多。美国的纽约州经济和科技资源也比较集中，其主要城市有纽约、水牛城、洛彻斯特、亚柏尼等，著名大学有纽约州立大学、哥伦比亚大学等。
美国的创新以企业为主，各州的发明专利除了和高校和科研机构有关之外，还与产业有很大关联。比如加州的工业以电子元件、计算机和计算机软件、航天设备为主，这些产业是近十几年世界经济增长的重要推动力量。纽约州主要工业以科学器械、电子设备、机械、化工为主。这些产业都需要技术创新能力支撑。而中国的北京和辽宁，区域科技产业优势不明显，原始创新成果当地转化程度较低。
中国其他经济发展水平较高的区域，如上海、江苏、广东、四川、台湾、山东处在C等级。其中四川包括了重庆设立直辖市前的发明专利量， 科技力量以军工产业为主。浙江虽然经济发展水平较高，但是高校和科研院所较少，且以民营中小企业为主，科技力量较弱。美国的其他区域大多集中在D和E等级。
三、结论
通过上文中国和美国发明专利区域分布状况的比较大体可以得到以下结论：
（1）区域差异比较。从发明专利总量的区域集聚度来看，中国和美国的差距较小，相似性较强。从发明专利均量的区域均衡度来看，美国各区域间的差异要大于中国，中国发明专利较多区域和较少区域间的差异要大于美国。
（2）区域等级比较。从绝对数量上看， 美国最低等级比中国最高等级的数量要多。美国的区域分布集中在D和E等级，中国的区域等级分布比较均衡。具体区域的比较，中美有相似的特点，但是美国高等级区域的科技和产业关联比较强。
收稿日期：2005—12—25
基金项目：国家软科学研究计划指令性项目（2004DGS1D005）