观宇宙之博大 察万物之精微

反映世界科学发展态势的学术期刊

科学观察, 2017, 12(2): 1-21
doi: 10.15978/j.cnki.1673-5668.201702001
发展中国家生物技术竞争力分析报告
中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心, 科睿唯安(原汤森路透知识产权与科技事业部)


引 言

当世界在努力适应和应对人口增长、资源短缺和环境污染时,生物技术成为一个具有重大战略意义的领域,由于实际应用广泛,生物技术正在成为经济增长的主要驱动力和全球竞争的关键领域。

目前,生物技术的研究开发(R&D)和相关产业的发展方面的全球差距令人担忧。得益于人员技能和技术方面的优势,发达国家在这一领域处于领先地位,而发展中国家远远落后。这种差距源于资金和人力资本缺乏,以及政府和决策者关注不足。

发展中国家为抓住新兴生物经济的巨大机遇,需要提高意识,增加承诺,逐步在生物技术这一活跃领域积蓄自己的力量。只有这样才能充分发挥其潜力,推动经济增长和社会发展。

为了取得这样的进展,必须清楚地了解生物技术所有领域在科学研究和生产力方面的现状。

由中国科学院(CAS)和发展中国家科学院(TWAS)共同创立的中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心(CoEBio),通过提供有关生物技术现状和相关问题的有用信息,致力于支持科学研究和科学政策。该生物技术卓越中心特别致力于通过其生物技术咨询系统、广泛的培训计划以及通过开展多边研发合作和技术转让计划,为发展中国家的生物技术发展做出贡献。

《发展中国家生物技术竞争力分析报告》由中国科学院—发展中国家科学院生物技术卓越中心和科睿唯安(其前身为汤森路透的知识产权与科技事务部)联合发布,该报告基于2005年到2014年10年间发表的科学论文和专利文献,系统分析了发展中国家生物技术研究的状况和生产力。为了使分析全面,该报告将生物技术的三个主要领域,即医疗、农业和工业,分为32个专门的分支学科。

141个发展中国家的出版物和专利数据均检索自科睿唯安数据库,并经过全面的比较分析。该报告清楚展示了每个发展中国家在生物技术32个子方向中的地位和能力。

据我所知,这份报告是总结发展中国家在某一专门技术领域发展状况的第一份详尽文件,它以科学出版物和专利为衡量标准,对发展中国家的生物技术活动提供了强有力的、有价值的评估,它还可以作为对发展中国家科学院和联合国教科文组织了解发展中国家生物技术发展的当前状况和未来趋势的一个宏观参考。同时,通过数据分析,它向我们介绍了国际合作在这一进程中的作用和影响。

祝贺中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心圆满完成这项有意义的工作,希望在不久的将来,发展中国家科学院能够提供发展中国家技术发展的概况,这样的研究工作也可以帮助政府和政策制定者更好地了解本国的技术发展状况,反过来,将这些知识融入合理的决策中。

《发展中国家生物技术竞争力分析报告》对政府和决策者、相关研究和工业领域以及相关国际机构都极具价值。我们真诚希望,该报告有助于在所有发展中国家和区域培育一个蓬勃发展的生物技术领域。

——白春礼,中国科学院院长,发展中国家科学院院长

1 执行摘要

生物技术是利用生物系统和生物体开发或制造产品,或“使用生物系统、活生物体或其衍生物的任何技术应用,以制作或改进特定用途的产品或工艺过程”(联合国“生物多样性公约” 第二条1(1 https://www.cbd.int/convention/articles/default.shtml?a=cbd-02。))。生物技术与文化和社会伦理价值相联系,它有助于解决与人口压力、粮食不足、营养缺乏和环境退化有关的阻碍发展中国家发展的问题。

本报告对发展中国家在生物技术领域开展的研究和开发活动进行了定量分析。本报告中提出的分析侧重于2005年至2014年间发表的研究和专利文献,对研究和专利产出的评估在总体和区域层面上进行,并按32个生物技术子方向进行分类(见3.2.1节),这种评估也在中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心所定义的所有发展中国家层面上进行(见3.2.2节)。

研究结果摘要

(1)发展中国家在生物技术领域的研究出版物

◆ 发展中国家在生物技术领域的研究产出从2005年至2014年稳步增长,论文数量增加117%(第4.1节)。

◆ 总体而言,发展中国家生物技术研究产出的被引用率低于世界平均水平,10年间其归一化引文影响力(0.83)仍低于1.0, 此外,高被引论文比例大约为8%至9%,这也略低于10%的全球基准(第4.1节)。

◆ 东亚、东南亚和太平洋地区在所划分的6个区域中(拉丁美洲及加勒比地区,东亚、东南亚及太平洋地区,阿拉伯地区,中亚、南亚地区,非洲的撒哈拉以南地区,科技落后国家)处于领先地位,在生物技术领域论文产出量最多,增速最显著。撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家受益于较高的国际合作率,其研究论文产生了相当高的影响力。特别是科技落后国家,超过85%的生物技术论文是国际合作研究的成果(第4.1节)。

◆ 子方向分析表明,发展中国家的生物技术研究集中在医疗、临床和制药生物技术领域。在所有32个子方向中,感染性疾病在论文总产出中排名最高(47 602篇),其次是蛋白质组学和生物标记(38 251篇)(第5.1节)。

◆ 植物育种、生物燃料和化学品、生物传感器、干细胞技术和干细胞疗法是引文影响力达到世界平均水平以上的5个子领域,其高引用论文的百分比高于10%这一全球基准(第5.1节)。

◆ 按区域和国家/地区进一步细分,蛋白质组学和生物标记、感染性疾病、酶、慢性疾病以及植物转基因是所有5个区域和科技落后国家以及排名前10国家/地区所专注的顶级子方向。总之,所有区域和排名前10的国家/地区对生物技术子方向都有类似的兴趣(第5.1节)。

◆ 国家层面的分析表明,中国(78 263)、印度(24 081)和巴西(17 769)在所有发展中国家的生物技术研究论文产出方面处于领先地位。过去10年,发展中国家/地区的生物技术论文数量都有所增加,但委内瑞拉除外。按复合年增长率2(2 复合年增长率按公式[(结束年值/超始年值) 1 年值 -1]计算,起始年是最早的出版年份,结束年是截至2013年最近的出版年份。由于专利当局公布专利的滞后,我们在计算复合年增长率时没有考虑2014年的专利数据。)(CAGR)排名,论文增长最多的国家3(3 这些国家在2005年至2014年间发表了至少200篇论文。)依次是沙特阿拉伯、伊朗、巴基斯坦、马来西亚和阿尔及利亚。

◆ 在考虑每个国家的研究结果和单个文献计量指标时,应谨记第3.1节中提出的注意事项,特别是关于数据样本大小的注意事项,因为论文数量过低可能会影响指标的准确性。

(2)发展中国家在生物技术领域的专利申请

◆ 发展中国家在生物技术领域的专利族总数从2005年到2014年稳步增长,平均复合年增长率为7.2%(第4.2节)。

◆ 与研究出版物的活跃程度类似,在专利族数量方面,东亚、东南亚和太平洋地区在5个区域和科技落后国家中领先,具有最多的专利产出。专利产出最低的区域有阿拉伯地区、撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家。在所有5个区域和科技落后国家中,只有东亚、东南亚和太平洋地区在2005年至2013年间持续增长(复合年增长率为13%)(第4.2节)。

◆ 子领域层面分析表明,专利申请在工业、食品和环境生物技术领域最活跃。 特别值得提出的是,酶(79 694)在所有32个子方向中是数量最多的专利族,占所有生物技术专利出版物总数的40%以上(第5.2节)。

◆ 微生物发酵工程、生物循环利用和生物制品生产是复合年增长率最大的领域,表明这些子方向具有广泛的技术前景和商业发展机遇(第5.2节)。

◆ 按区域和国家/地区的进一步细分表明,酶、生物燃料和化学品、感染性疾病和慢性病是最重要的子方向,所有区域和排名前10的国家/地区在这些方面都有类似的重视程度。特别值得注意的是,中国对生物制品生产和食品质量安全的重视程度高于平均水平(第5.2节)。

◆ 国家层面的分析显示,中国在所有国家中处于领先地位,拥有149 339个专利族,其次是印度(15 420)和墨西哥(14 574)。此外,中国还是唯一在复合年增长率方面具有正增长(15%),并且具有最高的专利平均剩余年限(15.41年)的国家,这表明中国在生物技术研发方面取得了相当大的成就,10年间新技术不断出现。

◆ 在考虑每个国家的研究结果和专利指标时,如前所述,还应考虑数据样本的大小。此外,专利申请的提交与专利公布之间的时滞也是大多数国家/地区在后面几年专利活跃程度降低的重要原因之一4(4 专利申请的提交与其公布之间的滞后因专利当局而异。例如,在印度专利申请可能需要几年的时间才能公布,见http://www.worldipreview.com/contributed-article/patent-delays-dealing-with-delays。其他国家/地区可能也是如此,参见有关中国台湾专利公布延迟及其对增长影响的一项研究:http://www.scienpress.com/Upload/JAFB/Vol%203_5_9.pdf。)。

2 导论
2.1 概述

本报告受中国科学院(通过微生物研究所)委托对发展中国家过去10年的生物技术研究状况进行形势和基准分析,旨在确认发展中国家生物技术的研究和发展趋势,并为中国科学院制定发展中国家科学发展战略规划提供数据。

该委托项目研究内容包括:

◆ 对研究出版物和专利数据进行系统分析,以提供生物技术研究与开发的整体概况;

◆ 分析逐年数据,以了解研究绩效和专利活动的轨迹;

◆ 把生物技术作为一个总体以及按该领域的子方向进行评价;

◆ 分析整个发展中国家以及单个发展中国家的趋势。

2.2 中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心

2.2.1 中国科学院

中国科学院由研究开发网络、学术团体和高等教育体系组成。它与来自中国和世界各地的科学家和工程师合作,使用世界级的科学和管理方法解决理论和应用问题。截至2012年底,中国科学院共有124个直属机构,包括104个研究所、3所大学、6个学部以及12个管理机构(包括总部和分支机构,以及其他3个单位)。

2.2.2 中国科学院微生物研究所

中国科学院微生物研究所是中国最大的微生物研究机构,成立于1958年,由应用真菌学研究所和北京微生物学实验室合并而成,两者都隶属于中国科学院。目前,中国科学院微生物所已成为全国最大的微生物科学综合研究机构。

2.2.3 发展中国家科学院

发展中国家科学院通过研究、教育、政策以及外交等方式支持可持续发展和繁荣。发展中国家科学院是一个全球性组织,是在巴基斯坦物理学家、诺贝尔奖获得者Abdus Salam的领导下,于1983年由来自发展中国家的一批杰出科学家成立的。今天,发展中国家科学院有来自90多个国家的约1 200名当选院士,其中15人是诺贝尔奖得主。科学院设在位于意大利的里雅斯特的Abdus Salam国际理论物理中心(ICTP)。1983年以来,其任务重点是支持和促进发展中国家卓越科学研究,并应用科学和工程研究来应对全球挑战。发展中国家科学院的主要经费来自意大利政府,并接受瑞典国际发展合作署(Sida)提供的项目资金。联合国教育、科学及文化组织(教科文组织)在行政上管理发展中国家科学院的基金和人员(www.twas.org)。

2.2.4 中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心

中国科学院-发展中国家科学院生物技术卓越中心(CoEBio)是由中国科学院和发展中国家科学院为发展中国家科学进步提供支持的22个卓越中心之一。其主要目标是加强生物技术的发展,建立科学实力和推动发展中国家的创新。为达到此目标,它努力改进和加强生物技术教育、科学交流、项目合作和战略情报分析,目的是为发展中国家提供解决资源、能源、人口、健康和环境问题的生物技术方案。

2.3 科睿唯安

科睿唯安,前身为汤森路透知识产权与科技事务部,是为工商企业和专业人士服务的全球领先的情报信息来源,由世界上最受信任的新闻机构提供支持,结合行业专业知识和创新技术,为金融、法律、税务和会计、医疗保健、科学和媒体市场的主要决策者提供关键信息。

2.3.1 科睿唯安研究分析

科睿唯安研究分析是一系列可提供综合研究分析、评估和管理的产品、服务和工具。半个多世纪以来,开创了引文索引和分析的领域,将世界各地的科学和学术思想连接起来。今天,学术研究机构、政府、非营利组织、资助机构和所有其他与研究有关的人和团体需要可靠、客观的方法来管理和衡量绩效。

2.3.2 科睿唯安研究数据与评估团队

科睿唯安研究数据与评估团队在研究分析中提供报告和咨询服务,利用定制分析,将研究绩效的几个指标汇集在一起,使客户能够快速理解和解释各种数据点,以促进研究战略的决策。在研究投入、研究活动和研究产出的数据库方面拥有丰富的经验,并开发了创新的分析方法,用以对国际、国家和机构的研究影响力进行基准化、可解释和可视化研究。

咨询顾问在科研业绩的分析和解释方面拥有长达20年的经验。此外,科睿唯安的地区销售团队将提供有效的项目管理和现场支持,以最大限度地发挥项目的价值,满足中国科学院的期望。

2.3.3 科睿唯安知识产权服务

科睿唯安全球知识产权(IP)服务已经为客户提供了20多年的专业的知识产权服务,服务范围从寻找项目到项目的高价值咨询。团队还提供强有力的报告,以帮助世界各地成千上万的客户做出关键性的业务决策。我们的服务广泛支持知识产权生命周期,重点关注为客户提供可信赖的高质量结果。我们的足迹遍布世界各地,达到美国、英国、印度和日本的主要中心城市。科睿唯安在知识产权领域的经营始于1960年代,那时,德温特数据库(Derwent Information)开始创建增值数据库,即今天的科睿唯安德温特世界专利索引。我们的专利分析团队已经有10多年的工作经历,为120多个组织提供过服务,其中许多是老客户。我们为不同客户,包括全球性大企业、成功的小企业及个人、学术机构和政府机构提供形势分析和其他类型的项目服务。该小组负责本报告的知识产权分析。

3 数据来源、指标和解释

本节概述了主要概念和方法。

3.1 文献计量学和引文分析

研究评估越来越多地使用文献计量数据和分析。文献计量是对出版物及其引用情况的数据进行分析,研究成果的发表是研究过程的一个组成部分,是具有普遍性的行为。 因此,文献计量数据在主题、时间和地点之间具有通用性,这在与研究相关的其他数据源中很难找到。文献计量分析结合高水平专家的评审,增加了评价的客观性和可信性。

被后来的出版物引用越多就累积了越多的引用次数。在出版物中引用很普遍,它反映了前人的工作对后人的工作的价值。有些文章经常被引用,而许多文章始终未被引用。被高度引用的工作被认为具有更大的影响力,科睿唯安的研究结果也显示:高被引率与其他对研究绩效的定性评价(如同行评审)具有相关性[1]。这种关系在大多数科学和技术领域、某种程度上在社会科学甚至一些人文科学领域是成立的。

在使用源于出版物和引文数据的指标时一定要慎重,因为有些领域的研究成果发表速度快,有些则慢,并且引用率也不同。引文数的统计必须做标准化处理,避免由于领域的不同而引起可比性问题。因为引文数随着时间的推移而自然增长,所以在统计引文数据时以年为基础也是很有必要的。通常根据论文所属领域和相关出版年的全球平均水平进行标准化处理。

研究发现,相比于应用研究、行业领域和社会科学,文献计量指标对于核心自然科学,特别是基础科学更有意义。在行业方面,处于领跑地位的研究人员使用的出版模式多种多样,因为他们面对的对象多种多样且不具备学术背景。社会科学领域的出版模式同样是多元化的,引用率通常比自然科学低得多。

专利数据的文献计量分析源于专利出版物及其引文。文献计量法和专利计量法非常相似,它们都适用于解决相类似的问题。对于专利,引文分析提供了该专利被最近提交的专利引用的信息。专利族的引用统计有助于评估该发明正在产生的影响力。此外,对以前发表的专利的引用是专利出版的正常部分,并且反映该专利对后续发明工作的价值。有些专利经常被引用,但许多专利可能从未被引用。高被引专利被认为具有更大的影响力,并且科睿唯安已经证明高引用率与专利绩效的其他定性评价相关。

文献计量法最适合大数据样本。数据分解时,它们之间的关系会被削弱。如果样本量小,平均指标值(例如引用影响力的平均值)有可能受单个离群值的影响而有所偏移。在更细分的基础上,例如对单个部门的特定成果进行分析,所得出的统计关系本身很少具有充分的指导意义。为此,文献计量法的最佳用途是为专家决策过程提供依据,而不是取而代之。有依据的分析可以更快、更有把握地得出结论,因此可以辅助管理者,并提高利益相关者的信心,但它们不能替代学识卓著、经验丰富的同行的评审。

3.2 出版物和专利数据来源

本评估的文献计量数据来源于科睿唯安Web of Science™所涵盖的数据库,该数据库允许用户访问并使用期刊以及会议论文集、专利、网站、化学结构、化合物和化学反应。它具有统一的结构,把所有数据和搜索术语连接在一起,因此使所有数据具有可比性,这在其他数据库中是没有的。它被广泛认为是世界领先的引文和文献计量数据来源。科睿唯安Web of Science™核心合集是Web of Science的一部分,重点收集科学、医学、艺术、人文和社会科学领域的期刊和会议论文。其权威性的多学科的收集内容涵盖了全球范围内影响力最大的1.2万多种期刊,其中包括开放获取期刊,以及超过15万个会议论文集。数据库收录了科学、社会科学,艺术和人文科学方面的现刊和过刊,有些过刊追溯到了1900年。在学术界,提到这些数据时仍然以 “ISI”指代。科睿唯安在研究投入、活动和产出的数据库方面拥有丰富的经验,并开发了创新的分析方法,用于基准化和解释国际、国家和机构的研究影响力。

专利数据来自于德温特世界专利索引以及国际专利文献中心(INPADOC)。德温特世界专利索引是世界上最全面的增强型专利文献数据库。科睿唯安的学科专家对每个专利记录进行校正、分析、书写摘要并手动编入索引,从而使使用者能够快速找到所需信息以作出有依据的决定。无论专利使用者的目的是参考其技术内容、用于业务规划和开发、用于保护特定领域的创新或其他,德温特世界专利都提供了最完整的信息。国际专利文献中心是由欧洲专利局建立和维护的国际专利集合,提供关于专利族的信息,即具有相同优先权的在不同国家申请的专利,这些专利具有相同的内容。国际专利文献中心的专利信息每周更新。

3.2.1 生物技术领域的定义

在对研究数据进行分析时经常遇到的一个问题是怎样定义学科领域。例如,一个资助机构为化学分配资金,但这些资金除了分给化学部门外还分给了生物学和工程学的研究人员;临床医生在数学和教育期刊上发表文章;发表在环境期刊上的论文来自各种不同的学科。当我们尝试定义“生物技术研究”时就产生了一个问题:这是由生物技术的资助项目来确定?还是由生物技术部门研究人员的工作单位作区分?亦或由发表生物技术论文的期刊来界定?文献计量法通常使用与某个主题相关联的预定义的一组期刊代为反映该领域研究主体。然而,这种方法并不总是合适的,有时现有的期刊分类无法恰当定义某个需要进行特定分析的主题。

本评估中,将使用检索术语的方法来收集并整理与生物技术有关的出版物数据,检索包括文章标题、摘要和关键词,以此来识别相关的研究出版物,该方法曾被科睿唯安用在以前的项目中。这个过程不是一个“精确的科学”,它依赖于解读和多重迭代来给出结果,这个结果就是一个“最适合”的数据集,它能恰当地描述一个研究领域,同时排除相关性不大的出版物。

文章标题、摘要和关键词将使用字符串进行搜索,这些字符串由从这些定义中确定的文本词和文本字符串组合而成,这样做的目的是为了描述生物技术的子方向。这些子方向将被聚合在一起,从而把生物技术定义为一个完整的领域。本研究中要分析的子方向已按层级列出,参见图3.1


图3.1
本项目包括的32个生物技术子方向的层级结构

本研究涉及到的关键词在其他几个项目的研究过程中已被构建出来,并且在几个迭代中得以改进。相关出版物以及专利的确认使用相同的关键词集合(允许存在细微变化以应对索引的差异),以确保两类内容分析的一致性。

3.2.2 国家/地区分析

本研究的的分析对象为:

◆ 发展中国家——指发展中国家科学院所涵盖的141个国家;

◆ 按区域划分的发展中国家——指由5个发展中国家科学院区域办事处所涵盖的特定区域,以及由发展中国家科学院所确认的81个科技落后国家。

141个发展中国家/地区中,可获得出版物数据的只有128个。中国包括中国大陆、澳门及香港。表3.1中的11个国家没有在生物技术领域发表过任何论文。

表3.1
没有开展生物技术研究而未被列入出版物分析的国家/地区清单


表3.2中的30个发展中国家/地区具有可检索的专利数据。

表3
2 专利分析中包括的国家/地区清单


3.2.3 数据采集

在本报告中,所有出版物数据都是在2015年7月通过使用字符串检索而收集的,这些字符串由文本词和文本字符串组合而成,检索对象为出版物标题、摘要、作者关键词以及关键词扩展(Keywords Plus),收录于Web of Science™核心集的科学引文索引扩展版(SCI-EXPANDED)、社会科学引文索引(SSCI)以及艺术与人文引文索引(A&HCI)。

更具体地讲,分析对象只包括论文和综述,不包括社论、会议摘要或其他类型的文章。有关方法的更多细节可以在3.3节中找到。

此外,所有专利数据也是在2015年7月通过使用字符串检索而收集的,字符串由文本词、文本字符串和相关专利分类组合而产生,检索对象包括专利申请的专利标题、摘要和技术参数,专利申请来自于30个有可查专利出版物的国家/ 地区。

3.3 方法

3.3.1 出版物分析的文献计量指标

论文/出版物:科睿唯安除了摘录期刊论文外,还摘录社论、会议摘要和书评。术语“论文”和“出版物”通常可互换使用,以指代印刷版和电子版的许多类型的产出。本文中,术语“论文”专指实质性期刊文章、综述和一些会议论文,不包括社论、会议摘要或其他类型的出版物。论文是出版物的子集,论文的引用数据有重要参考价值并被用于计算引文影响力。此外,论文往往报道研究成果,并且要经过同行评审,而其他类型的出版物通常包括其他材料,且评审方式不同,这也就解释了为什么用论文评估研究是国际公认的最佳做法。

引文:引用计数是任何出版物自发表以来被引用次数的记录。并不是所有的引用都自然而然地被记录下来,因为并非所有出版物都被收录。然而,收录在科睿唯安的材料贡献了全球范围内约95%的引用记录。

引文影响力:“每篇论文的引文数”是学术或研究影响力的一个指数(与经济或社会影响力相比),它是通过引文次数总和除以任何特定数据集里的论文总数计算而得(因此,对于单篇论文,原始影响力与其引用计数相同)。可以针对特定研究领域(如临床神经病学)、特定机构或机构群或特定国家计算论文影响力。在所有时间周期里,近期发表论文的引用数低于早间发表论文的引文数,因为论文还没有足够的时间去积累引用记录(例如,2007年发表的论文通常比2010年发表的论文具有更多的引文计数)。

领域归一化的引文影响力(field-normalised citation impact, NCIF):引用率在不同的研究领域表现不同,并随着时间的变化而变化,因此,必须考虑研究领域和时间。另外,出版类型也会影响引用计数,所以在计算引用影响力时仅使用论文的引用计数(见前文定义)。标准归一化因子是指在论文出版年份和论文所属期刊类别里每篇论文所具有的世界平均引用数,这种规范化也被称为对引用计数进行“重定基准”。

平均归一化引文影响力(mean normalised citation impact, mNCI)对于任何特定数据集,平均归一化引文影响力指标是该数据集内所有论文的领域归一化引文影响力的平均值。

高被引论文百分比:为方便本报告的使用,高被引论文指那些被引用次数排名全球前10%的文章和综述,该百分比是基于发表在同一年度同一类别期刊的所有论文。位于前10%意味着表现高于平均水平。

3.3.2 专利指标

专利族数:总专利族数是源于国际专利文献中心(INPADOC)的专利族数。一个INPADOC专利族是指直接或间接(例如通过第三方文档)共享至少一个优先权的所有文档。既包括首次提交到专利局的一项专利申请而产生的专利文献,也包括在优先权年份内提交到其他国家专利局的同一专利申请而产生的所有专利文献5(5 http://worldwide.espacenet.com/help?topic=patentfamily&locale=en_EP&method=handleHelpTopic.)。

专利申请的地域广度:计量一项专利申请被提交到的不同地理区域或法律管辖区的数量。这种计量指标与专利成本增加密切相关,因此,该方法可以识别申请人在该专利主题是战略性申请还是普通的申请。

授权成功/授权义务/专利授权地点:根据同一专利族内获得专利授权的地点和数量对专利族进行计量并评分,例如专利的授权地点是美国、欧洲专利局还是日本。有些地点比其他地点更重要,特别是在评估执法潜力、许可机会或市场适用性时,这些信息都可以纳入模型。为了本研究的目的,参与分析的各个国家的专利族的授权成功数也被计量了。

下游专利申请的引用频率:根据国际专利文献中心,该计量可作为一个特定发明或专利族在其技术领域内所具有的影响力的指标。考虑到专利年限的差异,该测度使用的是频率而不是原始的引用次数。引用不一定是反映知识产权内在价值的指标,但与其他计量指标结合,可以识别潜在的高价值的知识产权。此外,当个别专利族或专利族组合被第三方高度引用但缺乏其他指标时,这可能意味着知识产权战略发生变化或者在开拓其他人的知识产权战略。

技术范围:计量与专利族或发明相关联的不同技术领域的数量。这是基于德温特世界专利索引(DWPI)分类法,该分类法是一种手工应用分类法,比其他分类方案涉及面更广泛并且更富有洞察力。在其他方面都相同的情况下,技术层面上更广泛的专利给专利拥有者提供了一个更加广阔的自主环境,因此会使其知识产权更有价值。

专利年龄:指专利剩余的有效执行时间。

4 发展中国家生物技术的总体趋势

本节分析了2005–2014年研究出版物和专利活动的趋势。汇聚分析出版物和专利是为了全面反映所有发展中国家以及区域组合的生物技术研究状况。 区域组合包括:

◆ 拉丁美洲和加勒比地区

◆ 东亚、东南亚和太平洋地区

◆ 阿拉伯地区

◆ 中亚和南亚地区

◆ 撒哈拉以南非洲地区

◆ 科技落后国家

4.1 研究出版物:总体情况及各区域情况

2005–2014年期间,生物技术领域的论文数量每年都在稳步增长,总体增加了117%。然而,同期,论文的归一化引文影响力却维持在0.80~0.85之间(见图4.1),这意味着其被引频次低于世界平均水平。总之,结果表明虽然论文数量逐步增长,但论文的影响力却保持不变。


图4.1
2005–2014年间生物技术论文的数量和归一化引文影响力

2005–2013年高被引论文百分比稳定在9%左右,略低于10%这一世界平均水平。由于引文的积累需要时间,所以最近两年(2013年和2014年)的高被引论文百分比较低是不足为奇的(见图4.2)。


图4.2
2005–2014年生物技术领域高被引论文百分比

如果一篇论文有多个作者且来自不同国家的研究机构,那么这篇论文就是国际合作论文。2005–2014年,所有发展中国家在生物技术领域的国际合作论文百分比基本上保持不变,约为30%(见图4.3)。这表明该领域约三分之一的论文来自国际合作。


图4.3
2005–2014年生物技术领域国际合作论文百分比

2005–2014年,东亚、东南亚和太平洋地区的论文数量最多,并且增长迅速。论文数量最少的地区有阿拉伯地区、撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家(见图4.4)。


图4.4
2005–2014年6个区域的生物技术论文数量


图4.5
2005–2014年6个区域的生物技术归一化引文影响力

2005–2008年,中亚和南亚地区的生物技术论文产出落后于拉丁美洲和加勒比地区,但之后开始取而代之, 2009–2014年排名第2,仅次于东亚、东南亚和太平洋地区。

2005–2014年,撒哈拉以南非洲地区的归一化引文影响力最高,科技落后国家的该指标多年排名第2。这可以作如下理解:两个区域都受益于高于平均水平的国际合作百分比(见图4.3图4.7),事实上,来自科技落后国家的非合作论文的平均归一化引文影响力只有0.35。


图4.7
2005–2014年6个区域生物技术国际合作论文百分比

同期,东亚、东南亚和太平洋地区的归一化引文影响力位居第3,但其生物技术论文产出最高(见图4.4),综合两个数据可以看出,东亚、东南亚和太平洋地区是发展中国家生物技术研究的区域领先者。

撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家的高被引论文百分比最高(见图4.6)。主要是由于这些区域具有较高的国际合作率,如图4.7所示。实际上,科技落后国家2005–2014年发表的非国际合作论文只贡献了1.28%的高被引用论文百分比。


图4.6
2005–2014年6个区域的生物技术高被引论文百分比

同期,东亚、东南亚和太平洋地区的高被引论文百分比排名第3,但论文产出位列第1(见图4.4)。鉴于其研究产出量巨大,东亚、东南亚和太平洋地区在生物技术领域的高被引研究方面表现出色。

国际研究合作是研究活动中增长很快的部分,因为通过国际合作不但能获取知识、人才和专业技能,还能获得设施和资源。

图4.7可以看出,科技落后国家具有最高的国际合作论文百分比(90%),排名第2的是撒哈拉以南非洲地区。虽然东亚、东南亚和太平洋地区以及中亚和南亚地区的论文数量最多,但在生物技术国际合作率方面分别排名第5和第6。

在此再次强调,国际合作与论文被引次数的增加有关。所以,对于东亚、东南亚和太平洋地区以及中亚和南亚地区,加强国际合作可能是提高其研究影响力的很好途径,如归一化引文影响力以及高引用论文百分比所展示的那样。

4.2 专利活动:总体情况及各区域情况

图4.8显示了2005–2014年基于专利族优先权日的专利申请趋势。


图4.8
2005–2014年生物技术领域专利族数

发展中国家生物技术的专利申请总数已从2005年的13 058件增加到2014年的21 263件,2014年略有下降,可能是由于在专利提交和专利公布之间有18个月的时滞。总体而言,2005–2013年专利申请复合年增长率(CAGR)达到了7.2%。

图4.9图4.10所示,在6个区域中,2005–2014年东亚、东南亚和太平洋地区拥有最多的专利族数,2014年略有下降,是由于在专利的提交和公布之间有18个月的时滞。专利申请数量最低的地区是阿拉伯地区、撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家。


图4.9
2005–2014年6个区域的生物技术专利族数


图4.10
2005–2014年6个区域的生物技术专利族数

图4.11给出了2005年至2013年期间各区域的专利申请复合年增长率,计算复合年增长率是为了显示这些年来专利申请的增长率。然而,如前所述,由于专利当局公布专利的滞后,在计算复合年增长率时我们没有考虑2014年的数据。


图4.11
2005–2013年6个区域生物技术专利申请的复合年增长率

图4.11可以看出,东亚、东南亚和太平洋地区是唯一呈现正增长的地区,相比之下,其他区域这些年来的专利申请均呈现下降趋势,撒哈拉以南非洲地区的增长率下降幅度最大。

4.3 研究出版物对比专利活动:总体情况及各区域情况

通过对研究出版物和专利活动的整体对比分析,可以得出以下几点结论。

◆ 发展中国家在生物技术领域的研究产出和专利申请从2005年到2014年稳步增长。

◆ 东亚、东南亚和太平洋地区在6个区域中处于领先地位,论文数量和专利族数量都位列第1。

◆ 5个区域和科技落后国家在生物技术论文产出方面都持续增长,而只有东亚、东南亚和太平洋地区的专利申请量呈正增长。

◆ 尽管撒哈拉以南非洲地区和科技落后国家的论文产出最低,但受益于较高的国际合作率,其研究影响力相当高。

◆ 过去10年,中亚和南亚地区比拉丁美洲和加勒比地区拥有更高的生物技术论文产出,而后者在生物技术领域提交了更多的专利申请。

5 生物技术的子方向

本章节将生物技术分为3个子领域和32个子方向,分别对10年间的研究出版物和专利进行分析。

针对每个方向,对128个发展中国家/地区的研究出版物就论文产出、归一化引文影响力、高被引论文百分比、国际合作论文百分比以及国际合作论文的归一化引文影响力进行重点分析。同时,对30个国家/地区的专利活动就专利申请数、复合年增长率、专利剩余年限、时间加权的专利引用、授权成功率以及专利申请的地理范围进行重点分析。

5.1 按子方向分类的研究出版物

表5.1列出了128个发展中国家/地区全部生物技术出版物的文献计量指标。

表5
1 2005–2014年整个生物技术领域的文献计量分析


2005–201410年间,发展中国家共发表了187 692篇生物技术论文,其平均归一化引文影响力为0.83,表明这些论文的被引次数低于世界平均水平,有8.3%的论文可以在该期刊类别和该发表年度跻身世界前10%。总体而言,近三分之一的论文是国际合作论文,国际合作与引文影响力增长的相关性已被证明,因为国际合作论文的被引次数超过世界平均水平。

表5.2列出了生物技术32个子方向的文献计量指标。

表5.2
2005–2014年生物技术32个子方向的出版物文献计量指标6


表5.3
2005–2014年6区域32个生物技术子方向的论文总数7


表5.4
2005–2014年排名前10的国家/地区在32个生物技术子方向的论文总数8


图5.1可以看出,医疗、临床和制药生物技术的论文量占生物技术论文总量三分之二以上,并且在过去10年中呈指数增长。


图5.1
2005–2014年生物技术3个子领域的出版物发展趋势

在所有32个子方向中,传染性疾病(47 602)在论文产出方面排名最高,其次是蛋白质组学和生物标记(38 251)。植物转基因(11 344)占农业生物技术领域论文总产出的34%,在该子领域排名最高。在工业、食品和环境生物技术领域,酶类的论文产出占该子领域论文产出总量的三分之一强。

32个子方向中有5个的归一化引文影响力高于1,表明发展中国家在这些子方向的论文被引次数超过世界平均水平。

高被引论文百分比与归一化引文影响力密切相关,5个子方向具有高于10%的高被引论文百分比,分别是植物育种、生物基燃料和化学品、生物传感器、干细胞技术和干细胞治疗。

整体而言,近三分之一的生物技术论文是国际合作论文。动物繁殖的国际合作率最高(40.9%),其次是传染性疾病(39.5%)。生物循环在国际合作率(23.2%)以及论文总产出(138)方面均排名最低。

除了食品生物技术、心血管疾病、酶和生物循环,其他子方向的国际合作论文的被引次数都超过世界平均水平。

5.2 按子方向分类的专利活动

表5.5列出了生物技术领域的所有相关专利指标9(9 “技术覆盖范围”的参数不适用于技术类别,因为它将导致循环分析。),与前文相同,在计算2005–2013年之间的复合年增长率时,考虑到了专利出版物滞后的现象。

表5.5
2005–2014年整个生物技术领域的专利活动


在本研究所覆盖的年份里,生物技术领域的专利族总数为184 957,复合年增长率为7.2%,这表明整个生物技术领域多年来一直在不断增长。专利的平均剩余寿命大约为15年,这说明大多数专利族离期满还有很长的有效期。平均时间加权的引用次数为0.47。生物技术领域的总授权成功率为41.1%,再次表明了授权成功率偏低,然而,考虑到专利申请和授权之间存在时滞,一旦近年来的申请获得授权,这一比率可能会增加。

表5.6列出了32个子方向的专利族数量以及各种参数。

表5.6
2005–2014年32个生物技术子方向的专利活动指标10概览


表5.7
2005–2014年各区域32个生物技术子方向的专利族总数11


表5.8
2005–2014年排名前10国家/地区32个生物技术子方向的专利族总数12


图5.2显示,发展中国家三分之二的生物技术专利来自工业、食品和环境生物技术,该子领域在过去10年间持续快速增长。而医疗、临床和制药生物技术则在近年出现下滑,想由此得出任何结论,尚需进一步的调查。


图5.
2 2005–2014年间生物技术3个子领域的专利活动趋势

表5.6可以看出,32个子方向中,酶的专利族数量最高(79 694),其次是生物基燃料和化学品(24 284)和传染性疾病(24 278)。在医疗、临床和制药生物技术子领域,传染性疾病拥有最多的专利数量。在农业生物技术子领域,生物制品生产拥有最高的专利族数量,居领先地位。在工业、食品和环境生物技术子领域,酶是热点领域,也是所有32个子方向中排名最高者。

许多子方向的复合年增长率是负的,这意味着这些子方向这些年来的专利申请呈下降趋势。然而,也有不少子方向表现出了相当大的正增长。微生物增产具有最高的复合年增长率25%;生物制品生产和生物循环紧随其后,复合年增长率均为24%;排在第3位的是发酵和生物反应器,复合年增长率为19%。

所有子方向的平均专利剩余年限在13至15年之间,意味着生物技术领域的大多数专利都已经过了5至7年。生物制品生产、微生物生物多样性、食品质量和安全、发酵和生物反应器以及生物循环在平均专利年限指数上均获得16分。

平均时间加权专利引文是用来计量特定发明或专利族在其技术领域内所产生的影响力,毒理学的这一指标最高,紧随其后的是心血管疾病、基因疗法和干细胞疗法,它们的平均时间加权专利引文指标分别为2.40、2.15和2.14,大多数其他子方向的引用影响力参数指数均小于1。

生物燃料和化学品的平均授权成功率最高,超过50%。紧随其后的是生物循环、生物修复、发酵和生物反应器、食品安全评估以及食品质量和安全,它们的授权成功率都超过45%,授权成功率最低的是生物制品生产,仅为29%。

专利申请的平均地理覆盖区域指标值最高的是毒理学、干细胞疗法、免疫学和免疫疗法、生长和老年疾病、糖尿病、慢性疾病、心血管疾病和癌症。显然,地理覆盖区域大的都是与疾病有关的子方向。平均地理覆盖区域指标值最低的子方向包括生物制品生产、食品质量和安全、发酵和生物反应器以及生物循环。

5.3 基于子方向的出版物与专利活动对比

基于子方向对比分析研究出版物和专利活动,可以得出如下结论。

◆ 学术研究更侧重于医学、临床和制药生物技术,而工业技术在工业、食品和环境生物技术中最活跃。

◆ 在科学论文产出方面,感染性疾病、蛋白质组学和生物标记以及慢性疾病是排名前3的子方向,其中感染性疾病的论文产出占生物技术领域总产出的四分之一以上。

◆ 酶、生物燃料和化学品以及感染性疾病是专利申请活跃度排名前3的子方向, 而且,生物技术领域超过一半的专利属于酶方向,表明生物技术的发展在很大程度上集中在该领域。

◆ 从专利申请的复合年增长率可以看出,微生物发酵过程、生物循环以及生物制品生产是增长率最高的3个领域,表明这些子方向具有巨大的技术前景和商业发展机会。

翻译:王吉泉 谢菡 审校:马建华

The authors have declared that no competing interests exist.

References

[1]
Evidence Ltd. (2002) Maintaining Research Excellence and Volume: A report by Evidence Ltd to the Higher Education Funding Councils for England, Scotland and Wales and to Universities UK. (Adams J, et al.) 48pp.
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