第三节　绿色核心技术的识别与分析

目前，绿色发展问题如提高生活质量、改善空气质量以及水资源管理等越来越受到人们的重视。全球绿色产业的市场规模在2017年突破了10000亿美元。而且，绿色产业的多数领域仅是处于市场初期阶段，其未来的产业发展潜力巨大。因此，世界上大多数国家开始实施环境友好型政策促进经济增长，特别是发达国家如美国、日本以及欧盟等均将绿色技术创新作为经济可持续增长的机会。尽管绿色技术创新非常艰难，但由于绿色技术创新可以有效减少人类生产和消费活动带来的环境影响而备受关注。

绿色技术创新是技术创新的一部分，其一方面影响外部环境问题的治理，减少对环境的危害；另一方面也影响到技术创新的发展方向，是企业绩效以及区域经济增长的关键影响因素，如绿色技术创新的发展能扩大绿色市场潜力等。所以，绿色技术创新一直受到学者们的关注。从宏观上看，厘清绿色技术创新领域的结构以及各种专利技术之间的关系，掌握绿色技术的发展趋势和规律变得至关重要。从微观上看，识别和评估技术的先进性对公司竞争能力的提升也非常关键。因此，本书试图识别绿色核心技术结构以及各专利技术领域之间的关系，为绿色经济发展提供参考。

一、绿色核心技术识别方法

绿色核心技术结构的识别可以通过绿色专利进行分析。专利包含了技术创新中80%以上的技术知识，同时专利数据也非常容易获取和通过各种类型的专利数据库进行分析。尽管专利分析中也存在着各种不足和限制，但其是唯一能够进行量化分析技术发展的数据来源，因而本书也采用中国的专利数据进行绿色技术分析。在分析中，最为常用的是利用专利引用数据进行的引用分析和利用分类号进行的共类分析。引用分析是建立在不同专利之间相互引用的基础上。在引用数据中，一项专利引用了另外一项专利就被认为存在着技术知识的溢出，因而也就建立了两项专利之间的连接。利用专利引用数据存在着一些缺点或者不足，例如引用数据的时间滞后，而且单个专利仅仅是从微观专利层面的分析，无法扩展到更为宏观层面。共类分析则是利用专利分类号将某项专利按照该项专利的功能特点划分到不同的几个专利类别中。因此，两个不同专利之间具有共同专利分类号可以作为一种知识联结或者溢出强度的表征。相对于引用分析，共类分析具有技术类别的层次。国际专利分类系统一般按照技术主题设立不同类目，把整个技术领域分为5个不同等级：部、大类、小类、大组、小组。那么，专利技术之间的关系分析也就可以根据研究目的在不同层次上展开。同时，由于专利技术在注册申请时就已经确定了其各个专利分类号，共类分析也不存在时间滞后问题。

绿色核心技术结构以及各项专利技术领域之间的关系分析即是利用共类分析的方法展开，分别从关联强度、关联密度和交互影响三个方面展开。关联强度是利用专利分类号共现的频次，两个类别共现的频次越高则两个类别之间关联强度就越大。关联密度则是体现某个类别的出现对另外一个类别出现的影响，从而体现出一种关联的形式。交互影响值则是一种交互影响的指标，测度在某个类别出现的情况下，另外一个专利类别出现的概率。已有文献利用以上相关指标展开了技术之间的关联性分析，但在某些方面还存在着不足。首先，已有文献仅是分析各个技术类别之间的关联性，并没有从宏观的角度分析各技术领域的整体效应。其次，在分析技术发展问题时，已有文献更多地关注直接效应，对间接效应等均未考虑。最后，在绿色技术的发展中，不少学者认为无法形成核心技术，对绿色核心技术创新关注度较低。

基于上述分析，本书利用专利类别共现的方法，构建一种识别绿色核心技术的方法，基本思路如下：首先，利用关联规则挖掘可以有效分析各绿色技术领域之间的关联性，并可以利用计算得到的支持度、提升度、置信度来构建绿色技术领域之间的关联矩阵，从而有助于从整体上分析绿色技术发展状况。其次，利用社会网络分析法对构建的关联矩阵进行分析，利用点度中心度指标对重要节点进行分析，评价各技术领域的重要性。最后，利用DEA的方法对绿色技术领域中各子技术领域进行效率评价，从而有效识别出哪些是绿色技术领域的核心技术。

二、绿色核心技术识别步骤

（一）识别步骤

1. 在国家知识产权局的专利数据库中收集专利数据，具体数据来源和选择依据在下文中有详细说明。

2. 利用ARM计算支持度、提升度、置信度，分别构建技术关联矩阵——强度矩阵、密度矩阵和交互影响矩阵。

3. 利用SNA分析技术关联矩阵，通过计算点度中心度评价各技术领域的相对重要性。

4. 利用DEA方法计算各技术领域技术效率值，以识别绿色核心技术。

（二）利用ARM构建技术关联矩阵

1．关联规则挖掘（ARM）简介

ARM是一种数据挖掘技术，在大型数据库中搜索数据项之间的关联。关联规则挖掘主要是应用于企业活动，特别是营销活动中。著名的啤酒与尿布相关联的案例就是通过关联规则挖掘实现。近年来，关联规则挖掘也被应用于分析专利数据，例如研究技术发展趋势、核心技术识别、互补技术的探索等。常用的评价关联规则指标是支持度、置信度、提升度。本书也是应用这些指标分别构建技术关联矩阵，并进一步进行数据分析。

2．技术关联矩阵构建

关联规则中三个重要的指标为支持度、置信度和提升度。支持度就是这两件商品同时出现的频率。在本书中，是指两个专利技术类别同时出现的概率。支持度的作用是用来衡量关联规则重要性的指标，简单来说就是我们所要挖掘的关系有多大的普遍性，普遍性越大这条关联规则越重要。置信度是指在一个专利中，当第一个专利分类号出现时，另外一个专利分类号同时出现的概率。置信度用来衡量关联规则的准确性。提升度用来衡量关联规则对于分类号出现频率的影响。只有提升度大于1的关联规则才有实际的应用意义。

（1）支持度

支持度是拥有相同的两个专利技术领域的专利数占总体专利数的比重。也就是找出所有频率最高的专利技术领域，关联规则支持度公式为：

支持度（X，Y）=包含X和Y的专利条数／总专利条数

（2）置信度

置信度是拥有相同的两个专利技术领域的专利数占包含某个专利技术领域的专利数的比重。置信度定义公式如下：

置信度（X，Y）=包含X和Y的专利条数/包含X的专利条数

（3）提升度

提升度表示在专利技术领域A中同时也属于技术领域B的比例与专利技术领域B的比例的比值。提升度定义公式如下：

提升度（X，Y）=置信度/支持度

以上三个指标均体现了两个专利技术类别之间的关联，而在绿色技术创新中所有的专利技术领域之间的关联就构成了关联网络，形成关联矩阵。这样，基于该三项指标的技术关联矩阵就构建完成。

（三）利用SNA评价技术领域相对重要性

1．社会网络方法简介

社会网络指的是社会行动者及其各行动者之间的关系的集合，是由多个点（行动者）和各点之间的连线（行动者之间的关系）组成的集合。社会网络分析法是一种社会学研究方法，社会学理论认为社会不是由个人而是由网络构成的，网络中包含结点及结点之间的关系，社会网络分析法通过对于网络中关系的分析探讨网络的结构及属性特征，包括网络中的个体属性及网络整体属性。本书的研究即是利用社会网络分析法分析绿色技术网络中的结构，主要分析其个体属性。在社会网络分析方法中，个体属性主要包括点度中心度，中介中心度、接近中心度等，是重点探索网络节点的相关指标。而整体属性则包括团体、凝聚子群、核心——边缘结构、小世界效应等。在本书后续的章节中，也利用到了核心——边缘结构、凝聚子群等方法探索不同绿色技术领域的结构。目前，该方法广泛应用于经济学、社会学、教育学等研究领域中，探索不同节点构成的网络特点以及动态演变，可以形成整体网络优化的意见和建议。

2．技术类别重要性评价

在社会网络中，点度中心度是指与某结点相关联的线条数目。在本书中，专利技术领域的点度中心度表示与该技术领域相连的其他技术领域的数目。点度中心度是根据绝对数计算的中心度，本文为便于利用点度中心度进行比较，分析不同网络中点度中心度差异则必须利用相对点度中心度。

点度中心度计算公式：

（四）利用DEA识别绿色核心技术

1．DEA简介

数据包络分析（Data Envelopment Analysis，DEA）是由著名的运筹学家A.Charnes，W.W.Cooper和E.Rhodes在1978年提出的一种评价决策单元相对有效性的方法。起初，他们构建了CCR模型，从生产函数角度看，具有多输入、多输出的“生产部门”。CCR模型具有规模不变的约束性，因而在1984年R.D.Banker，A.Charnes和W.W.Cooper构建了BCC模型，具有规模可变的特点。之后，学者们在此基础上构建了各种不同的数据包络模型，如CCW模型、CCWH模型等。目前，这些模型以及新的模型正在被不断地进行完善和发展。以上这些模型均可看作多输入、多输出的多目标决策方法。数据包络分析可以看作是一种统计分析的方法，是根据一组关于输入——输出的观察值来估计有效生产前沿面。由于DEA具有多输入、多输出的特点，同时还可提供多种不同的管理信息，因而被广泛应用。

2．绿色核心技术识别

本书将上文计算得到的技术重要性的值作为输出数据，将常数值作为输入数据，利用DEA来进行各个单元（专利技术领域）的评价。在整个评价中，分别从技术关联的三个方面综合考虑技术重要性，得到效率评价值。最后的DEA评价效率值是从0到100%。由于选择的指标是三个输出指标而没有投入指标，因此，本书选择产出导向的BCC模型进行评价。

三、实证结果分析

（一）数据搜集

本书以中国绿色技术创新作为研究对象，实证研究其核心技术的识别与发展变化。在OECD公布的对照表中，环境技术领域的专利分类号分别是A62D、B09、C02、F01N、F23G、F23J。其中，A62D是指灭火用化学装置；通过产生化学变化使有害的化学物质无害或减少害处的方法；用于防护有害化学试剂的覆盖物或衣罩的材料组合物；用于防毒面具、呼吸器、呼吸袋或头盔的透明部件的材料组合物；用于呼吸装置中的化学材料组合物。B09是指固体废物的处理；被污染土壤的再生。C02是指水、废水、污水或污泥的处理。F01N是指一般机器或发动机的气流消音器或排气装置；内燃机的气流消音器或排气装置。F23G是指焚化炉；废物或低品位燃料的焚毁。F23J是指燃烧生成物或燃烧余渣的清除或处理；烟道。确定了IPC分类号之后，在中国知识产权局专利数据库（SIPO）中查询专利数据。作者于2018年5月28日在SIPO专利信息数据库中进行检索，分别检索了A62D、B09、C02、F01N、F23G、F23J专利技术领域，共得到154699条专利。

（二）技术关联矩阵

利用ARM方法对所有的绿色技术专利进行分析，充分利用其分类号的相关信息，重点探索专利中小类的技术发展趋势。在选取最小支持度为0.005的条件下，最后构建了技术关联矩阵。通过利用ARM计算出了绿色技术各项指标值，如表3-1所示。

依据表3-1中所示可知，在数据挖掘过程中，共有21条关联规则产生，并形成了21个关键的绿色技术领域。本书将对这21个技术领域展开探索。从总体上看，重点技术领域集中在C02F领域，表明国内的绿色技术创新集中在废水的处理方面。A62D和F01N两大专利技术领域并未有重要的绿色专利技术领域入选，也说明国内的绿色创新还不够全面，在化学处理、废气处理等方面关注度不够。分项来看，支持度最高的是B09B的两个技术领域，达到了0.059，但两者技术领域过于接近，对B09B以外的技术领域影响力还不够。同样，其他技术领域也存在该类问题。置信度最高的是B09B5/00、F23G5/04、C02F1/56，在三个技术领域中都存在，表明这几个专利技术领域更易于和其他技术领域产生密切的关联。提升度最高的是B09B领域内的两个技术小类，也更加支持了B09B技术领域的影响力。置信度是对关联规则的准确度的衡量，支持度是对关联规则重要性的衡量。支持度说明了这条规则在所有事务中有多大的代表性，显然支持度越大，关联规则越重要。有些关联规则可信度虽然很高，但支持度却很低，说明该关联规则实用的机会很小，因此也不重要。而提升度是可信度与期望可信度的比值。一般情况，有用的关联规则的作用度都应该大于1，只有关联规则的可信度大于期望可信度，才说明A的出现对B的出现有促进作用，也说明了它们之间某种程度的相关性；如果作用度没有大于1，则此关联规则也就没有意义了。从提升度来看，绿色技术创新的各个技术领域的提升度计算结果均大于1，表明关联规则的有效性。

（三）绿色技术领域重要性分析

在上文构建的技术关联矩阵的基础上，本书应用UCINET软件对技术关联矩阵形成的技术网络进行网络分析，分别对支持度、置信度、提升度进行点度中心度计算，从而区分各个不同绿色技术领域的重要性。

1．基于支持度的绿色技术领域重要性评价

从表3-2中可以看出，B09B是支持度最高的技术领域，其点度中心度为0.059，表明这两个技术领域对外的联系最强。在支持度前十名的专利技术领域中，多数都集中在了C02F技术领域，是绿色技术创新中的关键技术领域，说明废水处理技术之间相互关联，共现频率高。F23G5/44是支持度唯一进入前十名的专利技术领域，也说明国内的绿色技术创新对废物的处理也较为关注。

2．基于置信度的绿色技术领域重要性评价

从表3-3中可以看出，点度中心度较高的是C02F1/52和F23G5/44，说明这两个技术领域是相关其他重要技术领域的基础。从整体上看，21个专利技术领域中，多数都在0.5以上，表明技术领域的连接密切，集中度较高。

3．基于提升度的绿色技术领域重要性评价

根据表3-4，从基于提升度的绿色技术各个技术领域的计算结果来看，点度中心度最高的是F23G5/44，为41.275，表明同等概率条件下F23G5/44的出现概率较高。整体来看，F23G、C02F两个技术大类的专利技术领域的点度中心度较高，占据了整个技术领域的前十名。

（四）绿色核心技术识别

本书通过产出导向的BCC—DEA模型识别绿色核心技术。该模型利用上文计算得到的技术重要性三个评价值作为产出指标和常数值作为投入数据，计算结果如表3-5所示。在各个专利技术领域中，B09B的两个技术领域B09B3/00（固体废物的破坏或将固体废物转变为有用或无害的东西）和B09B5/00（不包含在固体废物处理技术领域其他单独一个小类中或本小类中的其他单独一个组中的作业）、C02F技术领域的C02F1/52（悬浮杂质的絮凝或沉淀）、F23G技术领域的F23G5/44（燃烧设备如焚化炉的零部件；附件）的效率值均为1。很明显，这些技术领域显著地影响了其他技术领域，因而也就被认为是绿色技术领域中的核心技术。另外，C02F11/12（脱水法、干燥法或浓缩法）技术领域的效率值得分为0.805，紧紧地跟随着前几个重要的技术领域，因而也可以认为其是核心技术领域。当然，效率值低于0.8的所有专利技术领域可以认为其重要性不高，可以认为目前来讲并不是核心技术领域。

从最终的结果来看，中国绿色核心技术集中在了固体废物处理方面，无论是方法还是设备均为核心技术领域。但绿色技术的其他技术领域发展并不理想，在C02F、F23G等的多数技术领域效率值得分并不高，均低于0.6，大多数都在0.5以下，这表明，中国的绿色技术发展还存在着明显的不足，需要进一步加大绿色技术研发力度。无论是在污染气体治理、废水的处理等方面均应该有突破性的进展才能够跟上国际绿色发展的步伐。而从国际上来看，A62D、B09等多数技术领域效率值都比较高。因此，国内的绿色技术研发与国际上的绿色创新发展的差异性迫使我们必须展开研究绿色技术发展规律，探索绿色技术创新的驱动力等。