发明的历史就是知识溢出的历史。不断有证据表明,知识从一个公司、工业、部门或区域流入另一个公司、工业、部门或区域,或偶然或有意,从而使其他发明得以发展。 信息技术一直是知识溢出的一个主要来源。 另一个被认为产生巨大溢出效应的技术部门是仪器技术。 在本文中,我们进行了这样的实证研究。虽然有许多关于特定技术(如宽带)的知识溢出的研究,例如Becchettiet等人。 为此,我们研究了新技术如何在行业间传播和采用,以描述技术变革来源的长期变化。通过专利引用分析,我们对跨部门知识流动进行了长期描述性分析。我们采用大数据的方法,考虑过去一个多世纪以来世界的整个技术进步。本文通过分析专利发明的技术领域及其现有技术引用来描述技术领域间知识流动的方向和数量。这允许我们描述技术领域之间的不断发展的关系,这些关系很难用一个简短的或特定于行业的样本来发现。我们的方法使我们能够准确地呈现经济中大规模技术趋势的图像。虽然具体的发明是不可能预测的,但这种方法可以用来确定具有特殊研发生产力和影响的新兴领域。因此,我们的研究首次提供了仪器和信息技术作为其他发明领域的关键知识来源的定量实证分析。
我们的研究结果强调,首先,正如科学历史学家所预期的那样,仪器技术的溢出效应是特殊的,并且可以持续很长一段时间。我们还发现,1970年之后,信息技术的溢出效应急剧加速,而且与工具密切相关。事实上,信息和仪器技术的交叉,也就是我们所说的“数字仪器”,在刺激其他领域的发明方面具有特别的生动性。
其次,由于它们在许多经济部门的发明过程中发挥着关键作用,我们将这些极具生成性的技术类别概念化为“发明机器”。我们建议,信息技术和仪器技术都应该被视为“图灵机的发明”:Per Rosenberg认为,信息技术使信息操纵成为可能,而仪器技术使物理物质(化学物质、人工制品、物理过程、生物有机体)的操纵成为可能。因此,它们不仅是可用于许多不同部门的通用技术,而且也是有助于发现其他技术的通用发明技术。自20世纪70年代初以来,作为数字仪器的仪器和信息技术被广泛用于自动化工业过程。它们构成了一种基本的组合,其在技术变革中的根本性质迄今未被注意。
最后,我们建议数字仪器构成工业系统和其他“智能”系统的核心,通常被称为物联网(IoT)。这些技术的发展始于几十年前,反映了工业仪表与数字通信技术的融合。近年来,此类系统的处理和传输能力成倍增长,但其核心思想和技术却早已存在。我们认为,仪器技术和信息技术的持续共同进化将在未来几十年产生非常强大的发明机器,刺激采用部门的潜在技术繁荣。我们现在描述我们分析专利数据库的方法,并主要通过可视化展示我们的实证结果。
考虑到衡量企业间知识流动的困难,专利引用长期以来一直被认为是知识从被引用发明者到被引用发明者之间流动的代理。许多经济学研究试图通过分析专利文件中对前人发明的引用来衡量和评估这种溢出效应的影响。为了验证这个测量策略,Jaffe等人。 我们的数据来源是PatStat,这是一个来自欧洲专利局的综合资源,涵盖了170多个出版机构(专利局),8800万项授予专利,1.6亿次引用,以及200多个控制变量,涵盖了1850年至2018年期间。在本文中,我们考虑了四个主要的PatStat技术部门(机械工程,化学,电气工程和仪器),导致32个领域(详细信息在线提供,参见附录1)<一个href="https://dl.acm.org/doi/10.1145/3377476">https://dl.acm.org/doi/10.1145/3377476一个>). C 鉴于我们对仪器和电气工程技术的分析兴趣,我们利用专利可以分为多个专利部门的事实。建立在20世纪70年代以后电气工程专利日益增长的影响(见<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/09a557be-fe6f-4438-94aa-7a712bbce617/f1.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1022,height=1474'); return false;">图1一个>而且<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/03f42f60-619b-4a97-a0c4-842b15f5fdd7/f2.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=1194'); return false;">2一个>和Koutroumpis等人。 在哪里 有几个因素可能会影响专利引用计数。首先,引用数量与监督申请和授予过程的出版主管部门(国家或地区专利局)遵循的程序有关。随着时间的推移,专利局内部的新流程会影响他们归类引用的方式,这种情况可能会发生变化。第二,现有技术引用近年来一直在上升,从而形成了一种长期趋势。因此,我们对年度和专利局的影响进行了控制,允许在不同的司法管辖区和时间范围内进行直接比较。第三,一项专利可能属于提交给多个专利局的一系列发明。这样的专利家族的规模会影响发明的可见性,从而增加专利被引用的可能性。我们计算和控制属于每个家族和每个“扩展”家族的专利数量。 所有这些控制都让我们确信,随着时间的推移,不同专利局和不同技术领域的比较是有效的。我们的假设是,在专利局提交的专利,在同一时间,同一领域,相同的家庭规模,将被当局平等对待。考虑到最近发表的专利的观察窗口较短,为了避免系统偏差,我们在分析中只考虑从2005年到2018年不等的截止年份的结果。(在在线附录中,<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/09a557be-fe6f-4438-94aa-7a712bbce617/f1.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1022,height=1474'); return false;">图1一个>列出所有专利发表后历年的平均被引次数;<一个href="https://dl.acm.org/doi/10.1145/3377476">https://dl.acm.org/doi/10.1145/3377476一个>).我们也只关注优先专利(具有第一个申请提交日期的专利),并将后续申请(跨专利局)的所有引用归因于它们。后一种选择,加上近年来不断增加的专利活动(我们明确地控制了这一活动),使我们的样本减少到大约5400万(总数从8800万)。 相对的影响 小组在<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/09a557be-fe6f-4438-94aa-7a712bbce617/f1.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1022,height=1474'); return false;">图1一个>介绍了各技术部门的专利总数,并说明了专利在过去一个世纪的增长。它清楚地表明,除了2000年代,最常见的专利授予是机械工程技术,从20世纪20年代的422504到2010年代的4623680。图中B组展示了各技术部门的总引用量,说明直到20世纪70年代,机械工程技术一直是被引用最多的专利,而电气工程技术成为主导。电气工程专利的引用数量从20世纪70年代的501,283项上升到21世纪头十年的8,138,699项。图中的C面板展示了按技术部门划分的总跨部门溢出(即不包括相同的部门引用),并表明,直到20世纪70年代,机械工程技术一直是部门溢出的主要来源,而仪表技术(2010年代从5365上升到24674)和电气工程技术(2000年代从10651上升到28856)成为跨部门溢出的主要来源。换句话说,<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/09a557be-fe6f-4438-94aa-7a712bbce617/f1.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1022,height=1474'); return false;">图1一个>强调自20世纪70年代以来,作为跨部门溢出的主要来源的机械和化学技术转向电气和仪器技术。
现在我们来看四个主要技术部门的相对影响,即仪器、电气工程、机械工程和化学(<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/03f42f60-619b-4a97-a0c4-842b15f5fdd7/f2.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=1194'); return false;">图2一个>).虽然这四个技术部门显示出不同的引文概况,但在20世纪70年代早期,它们的模式都发生了变化。 对于电气工程技术,我们观察到,在1970年之前,该技术行业遵循平均值,之后开始快速增长,在2000年之后达到顶峰。在电气工程领域,除了基本的通信过程外,大多数技术领域都高于1970年后的平均水平。值得注意的是计算机技术、数字通信、视听技术和电信领域,它们表现出显著的溢出效应。考虑到其他技术部门,虽然机械工程在1970年之前一直高于趋势,而化学技术部门紧跟大趋势,但在1970年之后不久,他们的影响力开始下降到低于趋势。
图3一个>介绍了从1950年代到2000年代所有专利技术的溢出效应。 中的模式综合在一起<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/09a557be-fe6f-4438-94aa-7a712bbce617/f1.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1022,height=1474'); return false;">图1一个>,<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/03f42f60-619b-4a97-a0c4-842b15f5fdd7/f2.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=1194'); return false;">2一个>,<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/448ae462-9a4a-4ef4-8f6d-1ae62a0d464a/f3.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=2055'); return false;">3.一个>对应从机械和化学技术到电气技术的转变。他们也与约瓦诺维奇和卢梭的发现一致 跨部门、跨领域的溢出效应 我们发现,在过去几十年里,无论潜在的技术基础是什么,仪器技术似乎都产生了大量和持续的知识溢出。总体而言,化学仪器(系数1.632)的影响最大,其次是机械仪器(系数1.394)和数字仪器(系数1.320)。当我们考虑1970年后(X Post)的引用模式时,更具体地考虑ICT革命,我们发现,1970年后,数字仪器的引用溢出增加了0.388次(第1列),而机械仪器(-0.034次)和化学仪器(-0.080次)的引用溢出在1970年后下降(第2和第3列)。这表明1970年后,仪器技术变得越来越数字化。
鉴于1970年是向基于数字技术的仪器过渡的重要拐点,我们现在专注于1970年后的溢出效应,并调查每个仪器领域如何与主要部门(即电气工程、化学和机械工程技术)相互作用。<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/234c47d8-057c-4600-ab04-9cd15af9cce8/t2.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=422'); return false;">表2一个>这些系数。
在这里,我们再次看到电气工程与仪器技术的融合,电气工程与光学(0.242)和测量(0.212)仪器(列1和2)强烈地并列在一起。这些结果表明数字传感器技术。然而,我们也发现在化学板块(0.306)共同上市的光学仪器(第1列),暗示激光技术,以及在化学板块(0.838)和机械工程板块(1.012)共同上市的医疗技术仪器(第5列)的积极影响。 鉴于1970年后电气工程对仪器的重要性(<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/234c47d8-057c-4600-ab04-9cd15af9cce8/t2.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=422'); return false;">表2一个>),我们对电气工程领域进行了类似的分析。<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/c1346d7e-367c-477f-9f62-33eed2622cd6/t3.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=702'); return false;">表3一个>报告1970年后电气工程领域与仪表领域的相互作用。值得注意的是光学仪器(第1列)与除基础通信和数字通信之外的所有电气工程领域的强相互作用。<一个href="https://dl.acm.org/cms/attachment/c1346d7e-367c-477f-9f62-33eed2622cd6/t3.jpg" onclick="window.open(this.href, '', 'resizable=yes,status=no,location=no,toolbar=no,menubar=no,fullscreen=no,scrollbars=no,dependent=no,width=1550,height=702'); return false;">表3一个>第二栏显示,测量仪器与半导体(0.246)、电机(0.245)、计算机技术(0.129)、基本通信(0.113)的相互作用也很强。两者都高度暗示了工业连接设备中典型的数字传感器所包含的技术。医疗器械数字化(第5栏)与电机(1.368)和计算机技术(0.512)交互作用强,控制系统数字化(第4栏)与IT管理方法(0.443)和计算机技术(0.157)交互作用强。
为研究仪器技术和信息技术溢出效应的假设, 数字仪器构成了工业连接设备的技术基础,如智能建筑(包括“智能”照明、加热、通风和空调和物理安全系统)、用于制造的过程传感器,以及用于医疗保健的实时位置和传感设备。数字仪器还包括标准智能手机的传感器——加速计、陀螺仪、磁力计、GPS、气压计、接近传感器和环境光传感器——没有这些,手机的许多功能都无法工作。 因此,我们认为数字技术和仪器技术的融合很可能带来下一代发明机器。先进的数字通信使人们能够在各种环境中同时并立即利用信息。因此,数字仪器将允许在广泛的环境中观察和操作连接工业活动中的物理、化学、生物和社会过程。我们可以将这些技术视为Brynjolfsson和McAfee未来“第二次机器时代”愿景的关键推动者。 数字仪器的日益普及和知识溢出可能会加速行业和公司内部的发明速度。由于网络自动化的冲击可能会继续创造工业价值,但也会通过创造性地破坏工作、职业和组织而产生社会动荡,有趣的是,从根本上实现这一点的一整套技术,即工具,在技术的经济和管理中相对不被注意。
尽管本研究分析了大量的数据,但仍受几个限制。首先,专利只是技术知识的一个子集,它也可能以其他形式和渠道出现,包括非专利文献、隐性或组织性知识、开放式创新和软件。抓住这些联系将加强对溢出效应的解释,还可能有助于解释甚至预测新发明和技术的推出。我们认为这与学术和开源软件的并行研究是未来有前途的研究领域。
其次,我们可以事后识别有影响力的专利,但没有创建一个稳健的方法来预测将出现的新专利。其中一种方法可以结合专利的可能应用范围,使用我们的基准规范和机器学习技术来分析非常细粒度的数据集。
第三,有大量文献将发明人的能力、网络、立法和资源配置与发明的后续成功联系起来。 致谢这项工作得到了EPSRC EP/K039504/1项目和EIT ICT实验室的支持。我们感谢Paul Romer, Shane Greenstein, Eric Brynjolfsson, Chris Forman, Kristina McElheran, Frank Nagle, Avi Goldfarb, Achim Luhn, NBER数字化研讨会(2016)参与者和管理学院大数据研讨会(2016)参与者的评论。
1.阿哈隆森,b.s.,鲍姆,J.A.C,和费尔德曼,议员拼命寻找溢出效应?收益增长、产业组织和新进入者在地理和技术空间的位置。 2.分析化学和“大”科学仪器革命。 3.Becchetti, L., Bedoya, D.A.L.和Paganetto, L. ICT投资、生产力和效率:使用随机前沿方法在企业层面的证据。 4.Becker, B.和Gerhart, B.人力资源管理对组织绩效的影响:进展和前景。 5.Bertschek, I., Cerquera, D.和Klein, G. J. 2013。更多的一点美元吗?衡量宽带互联网对公司业绩的影响。 6.Breschi, S.和Lissoni, F.知识溢出与本地创新系统:一个关键的调查。 7.Brynjolfsson, E.和McAfee, A。 8.Criscuolo, P.和Verspagen, B.专利引用来自哪里重要吗?欧洲专利的发明人vs审查员引用。 9.研究和发展对生产力增长的贡献评估问题。 10.真空管的时代:早期设备和无线电通信的兴起。 11.格思里,F。 12.Hall, b.h.和Trajtenberg, M.用专利数据揭示GPTS。国家经济研究局工作论文,2004年。
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15.约瓦诺维奇和卢梭 16.李文(r.c.)、纳尔逊(r.r.)、温特(S.G.)。产业间技术机会差异的来源及其意义。 17.Koutroumpis, P., Leiponen, A.和Thomas, L.D.W.“它”有多重要? 18.专利法如何影响创新?19世纪世界博览会的证据。 19.Nordrum, A.流行的物联网预测——到2020年将有500亿台设备——已经过时了。 20.组织内网络、组织间网络和中心发明人的影响:对制药公司的纵向研究。 21.科学技术关系,实验科学的工艺,以及提高高技术创新的政策。 d.专利分类方案偶尔会被修改,专利会改变其分类。在我们的分析中,我们使用最新的分类。我们认为过去的重新分类不会影响我们的分析,因为大多数的重新分类发生在非常细的(3或4位数)级别,而我们的分析是在相当粗糙的部门和领域级别。换句话说,一项专利不太可能在不同的技术部门之间重新分类。我们感谢Paola Criscuolo向我们指出这一点。
e.该更广泛的专利系列定义将国内申请号作为额外的连接元素,包括具有相同范围但缺乏共同优先级的专利(<一个href="http://www.epo.org">www.epo.org一个>).
h. 1970年,数据集中增加了许多出版机构(包括日本JPO和欧洲EPO)。这些专利局的加入增加了专利的名义数量,但不一定增加了它们的引用计数。我们认为这一变化不会影响我们的结果。
i. 1950年以前的结果与1950年相似;为简明起见,我们在此不作报道。如有需要,可从通信作者处获得。
j.这些是标准化的引用计数,当虚拟成为一个时,系数反映了具有这些特征的专利将获得的额外引用(即隐含影响)。
k。Gizmodo 23/07/17:<一个href="https://fieldguide.gizmodo.com/all-the-sensors-in-your-smartphone-and-howthey-work-1797121002">http://fieldguide.gizmodo.com/all-the-sensors-in-your-smartphone-and-howthey-work-1797121002一个>;26/10/17检索。
l。Gartner 17/02/17:<一个href="https://www.gartner.com/newsroom/id/3598917">https://www.gartner.com/newsroom/id/3598917一个>;26/10/17检索。
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关键的见解
方法
图1。各技术部门的专利总量、引文和溢出效应(1920-2010)。结果
表1。工具的溢出效应与其他专利部门在1970年之前和之后的交叉引用。
表2。1970年以后,仪器技术领域(子部门)的溢出效应与其他专利部门相互作用。
表3。1970年后,仪表技术领域的溢出效应与电气工程技术领域发生了交互作用。结论和局限性
参考文献
脚注