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Therefore,this paper integrates the levels of technology,market and property right,puts forward the concept of technology lock-in ecosystem,and also summarizes the essential characteristics based on its conceptual connotations.Then,from the concept and characteristics of technology lock-in ecosystem,this paper constructs the element model of technology lock-in ecosystem from the elements of technology,market,and property,etc.,and establishes the evaluation index system of technology lock-in ecosystem from the aspects of system stability,system centrality and system heterogeneity.From the China High Technology Industry Statistics Database,Strategic Alliance Database and INNOJOY Patent Database,keywords ("5G Industry","5G Industry" and "Fifth Generation Mobile Communication Industry",etc.) and IPC classification numbers (H04,A61,C12,G01,H01,and A23,etc.) are selected,and 30 635 patent records of China,the United States,Japan,South Korea,and Germany that are valid and invention-granted in the 5G industry from 2012 to 2021 (it takes about eighteen months for patents to be granted from filing to granting) are screened.Finally,the coefficient of variation method is used to assign weights to the evaluation index system of the technology lock-in ecosystem,and then the index fluctuation of the technology lock-in ecosystem is further analyzed by the growth rate cycle index synthesis method.
The conclusions are drawn.First,the technology lock-in ecosystem refers to the ecosystem in which the technology subject,under the system constraints of patents and property rights,monopolizes the market by locking the key technologies,the technology path and the technology standards externally in order to obtain economic benefits,and it has five characteristics: intermittent equilibrium,environmental adaptability,life cycle,risk prevention,and synergistic evolution.Second,the technology lock-in ecosystem has elements of technology,market,property rights and other elements,which are interrelated and interact with each other through cooperative R&D patents,trading licensing behaviors,and property rights constraints to jointly promote the formation and development of the technology lock-in ecosystem; third,the technology lock-in ecosystem indices of various countries are quite different.China's technology lock-in ecosystem index shows fluctuating growth; the technology lock-in ecosystem index of the United States shows the development trend of "rising first,then falling and then slowly rising"; Japan's technology lock-in ecosystem index was stable in the first period,and fluctuated greatly from 2018 to 2020; there is a downward trend in South Korea and Germany's technology lock-in ecosystem indexes .The difference is that the technology lock-in ecosystem index of South Korea fluctuates greatly throughout the observation period,while the technology lock-in ecosystem index of Germany shows a steady decline in general.
The study makes some novelties in two aspects.In the mechanism research,it puts forward the conceptual connotation of technology lock-in ecosystem,summarizes its five essential features of intermittent equilibrium,environmental adaptability,life cycle,risk prevention and synergistic evolution,and constructs the elemental model of the technology lock-in ecosystem; in the measurement research,it establishes the index evaluation system of the technology lock-in ecosystem in the following aspects,i.e.,system stability,system centrality,and system heterogeneity,and the effective invention granted patents of China,the United States,Japan,Germany and South Korea in the 5G industry from 2012 to 2021 are selected to measure the index fluctuation of the technology lock-in ecosystem,providing a theoretical basis for China to transform from "passive locking" to "anti-locking" in the 5G industry.
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随着国际竞争不断升级,由西方发达国家主导的技术联盟或者利益联盟试图通过技术锁定战略,将中国的关键产业锁定于次优路径。相比以往的技术锁定战略主要针对某个关键技术节点或者关键技术路径,当前的技术锁定战略为了强化锁定效应,逐渐调整为将多个关键技术节点与多条技术路径融合,形成系统化与网络化的锁定,即技术锁定生态系统。
然而,现有文献并没有关于技术锁定生态系统的研究,而更多的是对技术锁定的解析,但二者在概念特征与要素测度方面差异较大。技术锁定是一种依赖技术路径,进而导致决策失灵的长期均衡状态(杨武等,2022),具有技术阻碍性与排他性等特征,而且要素组成主要以技术发展规律为基础,例如技术涌现、技术选择以及技术自我强化等[1,2],其测度指标偏重于专利技术自身属性[3-5]。与之相比,本文认为技术锁定生态系统是指技术主体在专利产权制度约束下,通过对外实施关键核心技术锁定、技术路径锁定以及技术标准锁定,垄断市场,进而获取经济利益的生态系统。其具有间断均衡性、环境适应性、生命周期性、风险防范性以及协同进化性等特征。技术锁定生态系统是更高层次的技术锁定进化,除包含技术要素外,还含有市场要素(利益联盟等)、产权要素(专利产权制度等)以及其它要素(周边生态环境与资源等)[6],因此其测度研究应围绕系统主体以及整个系统展开。然而,已有的测度研究仅关注专利技术自身属性,没有考虑技术锁定生态系统内部主体间的竞合关系以及系统的结构属性。而且,现有研究在采用社会网络分析方法时,并未厘清网络化指标与系统稳定性、中心性的对应关系,且对系统的异质性测度也未有深入涉及。
基于此,在吸收借鉴现有研究成果的基础上,本文提出技术锁定生态系统概念,剖析其具体特征,探索性构建技术锁定生态系统要素模型,从系统稳定性、系统中心性以及系统异质性三方面,建立技术锁定生态系统评价指标体系,并以2012—2021年中美日德韩五国5G产业为例,进行实证分析,为我国5G产业发展提供建议。
在界定技术锁定生态系统定义之前,首先对技术锁定概念进行分析。现有研究认为,技术锁定是一种依赖现有技术发展路径,进而导致经济决策失灵的长期均衡状态(杨武等,2022)。其本质核心是技术路径依赖,即某项技术因偶然历史事件被市场选择后,不断得到强化,致使现行市场逐渐被锁定于此项技术中,并且对后续技术具有阻碍与排他作用。由此可知,技术锁定以技术本质特征为基础,因偶然历史事件具有不可逆特点,导致技术锁定方向具有不可逆性。此外,一旦某项技术将市场锁定,则该项技术会规避或者抵制其它潜在的更优技术,以保持该项技术的市场垄断性。
通过对技术锁定概念的分析可知,技术锁定是以技术本质特征为主要内容的。然而,技术锁定生态系统不仅包括技术本质特征,还涉及系统主体的市场利益关系、专利产权制度以及所处环境变化等。因此,本文将技术锁定生态系统定义为技术主体在专利产权制度约束下,通过对外实施关键核心技术锁定、技术路径锁定以及技术标准锁定以垄断市场,进而获取经济利益的生态系统。从该定义可知,其一,技术锁定生态系统以专利产权制度作为约束条件,其本质是为获得法律授予的专利产权而进行的竞争,专利产权具有产权独占性、产权时间性以及产权地域性等特征。其中,产权独占性诠释产权人依法享有的专利占有、使用、收益获取以及处理等权利,而产权时间性是指专利产权有效保护期(发明授权专利具有20年有效保护期),产权地域性则体现专利产权跨国家/地区的保护范围。其二,技术锁定生态系统的锁定方式包含关键核心技术锁定、技术路径锁定,以及由专利池/专利协议构成的技术标准锁定。从锁定范围来看,关键核心技术的锁定范围主要针对某项关键技术节点,锁定范围有限,锁定模式单一,但它是形成技术路径锁定与技术标准锁定的基础;技术路径锁定是对技术链上多项关键技术节点的锁定,它比关键核心技术锁定的范围更广;技术标准锁定则是对专利池/专利协议等的锁定,它的锁定范围不仅包含该产业中技术链的系列关键技术节点,还包括该产业中的某项技术工艺,甚至是整个产业。因此,关键核心技术锁定、技术路径锁定以及技术标准锁定共同组成技术锁定生态系统的对外锁定方式。其三,技术锁定生态系统以关键核心技术、技术路径以及技术标准作为技术载体,以专利产权制度作为法律保障,其经济目标是垄断市场,获取稳定且持续的经济利益。换而言之,技术锁定生态系统通过构建利益链(网),甚至是利益联盟(专利许可交易与股权结构占比等方式),获取经济利益。
从技术锁定生态系统的概念可知,其体现出3个本质内涵,分别是专利产权制度约束、追求经济利益以及3种锁定方式(关键核心技术锁定、技术路径锁定、技术标准锁定)。彭定洪与董婷婷 [7]认为,生态系统发展存在短期突变,但通过自维持、自调控等方式实现均衡发展,即具有间断均衡性。Tomas &Moreira [8]在构建生态系统时,指出其具有适应环境、生命周期、多元性、复杂性以及自组织性等特征。在专利产权制度约束下,技术锁定生态系统主体之间以及与所处环境的相互适应过程,体现了该系统的环境适应性与生命周期性。赵玉帛等 [9]和储节旺等[10]认为,风险冲击会对生态系统造成破坏。因此,技术锁定生态系统必须具备风险防范性才能实现可持续性发展,进而获取稳定的经济利益。Senyo、 Liu&Effah[11]指出,协同进化对生态系统发展具有非线性作用,技术锁定生态系统的协同进化不仅表现为内部主体之间及其与环境的协同发展,还体现出其具有从关键核心技术锁定到技术路径锁定,再到技术标准锁定的层次进化,它们的共同作用使得生态系统演化朝着可持续方向发展。基于技术锁定生态系统概念内涵,并借鉴上述研究,本文认为技术锁定生态系统具有以下特征,即间断均衡性、环境适应性、生命周期性、风险防范性以及协同进化性。
(1)间断均衡性。技术锁定生态系统发展阶段从长期来看是渐变且稳定的,但可能存在短期突变。例如当出现产业政策调整[12]、突破式创新技术、技术跳跃式发展以及市场需求改变等情况时,其发展进程也会随之突变。以芯片原材料为例,研究发现,碳基芯片突破了传统硅基芯片1nm的精度约束,而且碳基芯片的运行速度是硅基芯片的5～10倍。目前,我国除在现有光刻机产业技术链上突破关键技术节点(7nm节点)外,还在原材料上开展从硅基芯片换轨到碳基芯片的专利研发过程,力图从原材料上突破ASML联盟对我国的技术锁定,实现光刻产业领域的独立自立。因此,对于技术锁定生态系统而言,其间断均衡性不仅表现为渐进发展过程中的技术继承与发展,而且展现出短期突变的催化作用。
(2)环境适应性。技术锁定生态系统的环境适应性是指当外部环境发生变化时,系统通过采取某些具体行动,动态调整自身行为以适应所处外部环境。在技术锁定生态系统形成过程中,各主体要素规模、结构以及功能会随着外围环境变化而改变,而且它们之间的作用关系(合作、竞争以及相互博弈等)也会随之改变。这也说明技术锁定生态系统的主体要素并非是一成不变的,而是在动态变化中不断促进自身发展。技术锁定生态系统的发展过程具有复杂性,仅靠单个主体的关键核心技术难以成功对外实施锁定行为,必须通过与周边环境的互动,加强与其他主体合作研发 [13],才能不断完善整个系统的内部结构,以更好地适应外部环境,发挥技术锁定生态系统对外锁定作用。而且,外部环境的动态变化也会促使技术锁定生态系统向更稳定、更高层级方向进化。
(3)生命周期性。按照系统内部主体规模与竞合关系,技术锁定生态系统的生命周期包含点状发展阶段、链状发展阶段、网状发展阶段以及系统发展阶段。在点状发展阶段,技术锁定生态系统主体较少,呈零星分布,主体间合作关系较疏松[14],且技术发展缓慢;在链状发展阶段,主体逐渐增多,主要以产业链形式分布,合作关系具有明显的链式效应;在网状发展阶段,以技术链与利益链为主的链式主体显著增多,而且研发合作呈现多点交叉态势,多条技术链与利益链相互交织,形成技术网络和利益网络;在系统发展阶段,多个技术网络与利益网络呈集聚式分布,形成“小世界”联盟效应,其间还分布着某些单点主体以及链式主体,在交叉融合下共同形成技术锁定生态系统。不同发展阶段之间的边界并不明显,但内部主体结构与功能发生较大变化。虽然技术锁定生态系统在发展过程中会出现衰退阶段,但从整体发展趋势来看,则是向更适应周边生态的阶段发展,以达到自身最大稳定性。
(4)风险防范性。由于有限理性与信息不对称,在系统主体的专利合作研发过程中广泛存在不确定性。不确定性会给技术锁定生态系统带来各种风险。例如,专利合作研发中的技术风险(跳跃性技术发展)与市场偏好改变风险等。一方面,在技术锁定生态系统形成过程中,采用多主体合作方式(技术合作或者利益合作)能够改善单个主体有限理性的弊端[15],降低系统风险系数。在技术锁定生态系统中,既有以单个技术主体出现的企业,也有由多个技术主体构成的产业链与产业网形式,它们之间的合作与联盟有助于降低整个技术锁定生态系统在关键核心技术研发过程中的风险。依靠系统内的多主体网络,各主体要素之间的信息交流渠道更加顺畅,降低了由信息不对称带来的市场机会主义风险。而且,系统内各主体要素基于技术链(网)、利益链(网),实现整个系统内主体间的协作联盟与资源互补等。
(5)协同进化性。对于技术锁定生态系统而言,内部主体为了应对环境变化或者外部刺激,通过采取一系列行动实现协同进化。协同进化性促使技术锁定生态系统以一种开放、非线性且非均衡方式生存与发展。在技术锁定生态系统中,协同进化表现为合作型协同进化与竞争型协同进化。最典型的合作型协同进化案例是5G产业发展。我国在1G、 2G时代处于技术落后状态, 关键核心技术全部垄断在欧美日韩等发达国家手中,在对我国形成关键核心技术锁定与技术路径锁定的同时,在专利池/专利协议等技术标准中也不断提升本国关键核心专利在国际技术标准中的比重,致使我国在该时期对国外5G具有较高技术依赖性。然而,目前我国已经建立以中国信息通信研究院等为主的研究机构、以中国移动为主的四大运营商以及以华为与中兴通讯为代表的几十家企业的5G产业联盟,联盟成员通过共同研发合作5G专利(章琰等,2021),实现了我国从3G跟随到4G并跑,再到5G领先的地位转变。而且,在5G标准的45项立项中,我国5G产业联盟拥有21项技术标准,强化了我国自身的5G产业技术标准,突破了国外经济体对我国5G产业的技术锁定,建立了我国自身的5G产业领域技术锁定生态系统。与之相对的是,在光刻机产业上,我国与ASML联盟则是一种竞争型协同进化关系。ASML联盟不仅锁定光刻机产业技术链7nm及以下的关键核心技术、技术路径以及技术标准等,而且通过许可交易行为与股权结构等方式,构筑并强化以关键技术链(网)为基础的利益链(网),甚至利用专利独占性、地域性以及时间性等产权约束,维护其在光刻机产业领域技术锁定生态系统的稳定性。为了打破ASML联盟对我国光刻机产业领域的技术锁定,我国一方面通过提高光刻机技术工艺(由上海微电子装备(集团)股份有限公司研发的SSA/800-10W型号ArF光刻机,实现28nm浸没式光刻机应用),实现光刻机技术创新;另一方面寻找可替代的芯片原材料(从硅基芯片转换到碳基芯片上[16],运算速度提高5～10倍),实现换道超车的目标。基于上述分析可知,无论是合作型协同进化,还是竞争型协同进化,均是以整个技术锁定生态系统的稳定发展为前提基础,即适度竞争有利于技术创新,反之,则使系统紊乱。随着技术环境变化,技术锁定生态系统规模、主体数量、结构及能力均会表现出与外部环境保持相对平衡的协同进化状态。
技术锁定生态系统是基于内部要素相互联系而形成的,内部要素完整程度决定技术锁定生态系统的整体作用。虽然,各要素目标存在差异性,但结合技术锁定生态系统整体目标,各要素目标具有相对一致性。而且,它们以一种网络化方式存在于系统中,形成的合力能够实现单个要素所不具备的效果[17]。因此,分析技术锁定生态系统时应该考虑组成要素关系,在要素模型中体现其作用机理。基于技术锁定生态系统概念与特征,本文探索性地构建技术锁定生态系统要素模型,如图1所示,用以分析技术锁定生态系统技术要素(技术主体、技术链与技术网等)、市场要素(交易许可行为、利益链与利益网等)、产权要素(专利产权制度等)以及其它要素(周边生态环境与技术成果转化等)间的相互作用。
图1 技术锁定生态系统要素模型
Fig.1 Element model of technology lock-in ecosystem
在技术要素中,技术主体包括技术先行者、技术跟随者、技术竞争者以及技术桥接。技术先行者是指在众多的涌现技术中,由于偶然性事件被市场优先选择的某项技术拥有者。技术先行者的组成主体具有多样性,既包含掌握单项关键核心技术的某个企业,也包括拥有多项关键核心技术的企业链,甚至是多个企业与多条企业链构成的企业网。它们之间通过建立稳定的专利合作研发关系,共同研发某项关键核心技术与技术路径,进而阻碍和排斥技术跟随者、技术竞争者研发出新技术。技术跟随者是指系统中那些不具备研发关键核心技术的主体,他们只能依赖技术先行者,是技术锁定生态系统中的被锁定者。技术竞争者是相对于技术先行者而言的,他们虽然也具备一定技术研发能力,但进入市场较晚,此时的市场已被技术先行者锁定(俞荣建等,2023)。除非技术竞争者能够实现在原材料或者技术工艺上的突破式创新,否则难以替代技术先行者的市场地位。技术桥接一般分布在技术节点之间,其主要功能是增强技术主体之间的连接关系。虽然它不直接参与关键核心技术研发过程,但却影响技术扩散过程,是技术要素中必不可少的组成部分。
由于进入市场较早,技术先行者对技术跟随者与技术竞争者具有阻碍和排他作用,技术跟随者只能依赖于技术先行者。基于对原材料与技术工艺的自主研发,技术竞争者对技术先行者具有替代效应,这为破解技术锁定生态系统提供了技术选择。然而,在专利合作研发中,由于存在资源缺口效应,即专利研发所需要的技术资源无法来自初始集聚,而是分布在多个技术主体之间[18],各技术主体既拥有同质性的资源禀赋,又具有差异化的资源优势。由于技术发展过程中存在诸多不确定性因素(如从硅基芯片到碳基芯片的跳跃性发展),系统内单个技术主体难以完成关键核心技术的整个研发过程。为了解决技术资源受限问题,各技术主体通过技术桥接,构筑关键产业技术链,结成技术网,甚至集聚形成技术联盟,以提高技术锁定生态系统的技术资源利用效率,进一步推进关键核心技术研发过程。而关键核心技术突破正是基于技术锁定生态系统内多个主体在技术链、技术网以及技术联盟上的技术资源积累。例如,在光刻产业领域,ASML与英特尔、三星电子、台积电、海力士以及蔡司等企业,共同构成ASML技术联盟,锁定了光刻机产业的各个技术发展阶段。
市场要素中,经济利益是技术锁定生态系统的经济追求目标。技术锁定生态系统通过关键核心技术锁定、技术路径锁定以及技术标准锁定3种方式,锁定现行市场技术体系,而且锁定强度越大,其市场垄断水平越高,获得的经济利益也越多。为了获取更稳定的经济利益,系统主体通常采取以下方法:其一,通过股权结构占比方式,与其它主体构筑利益链(网)[19],甚至结成利益联盟,提高整个系统稳定性。例如,ASML联盟为了占据更大的光刻机产业市场份额,获取垄断性经济利益,不仅结成技术联盟,还构筑股东利益联盟。ASML最初的股东利益主体是荷兰飞利浦、英特尔、台积电以及三星电子,但后来增加了Capital Research and Management Company(美国资本国际集团)(占有ASML股份的15.81%)、 BlackRock Inc.(美国的黑岩集团)(占比7.95%)以及Baillie Gifford(英国柏基投资)(占比4.54%)等。由此可知,ASML联盟不仅包括专利合作研发的技术联盟,还包括股东利益联盟。其二,采用交易许可方式(技术购买、技术引进以及专利付费),将一般技术与设备(不涉及关键核心技术)倾销给技术跟随者与技术竞争者,除获取销售收入外[20],还能够将后者锁定在现有技术路径中,对于某些关键核心技术,国外经济体只会通过收取高额专利使用费的方式获取更多经济收益,而不会出售此类关键核心技术[21]。无论是股权结构占比,还是交易许可行为,它们均是以关键核心技术为基础。因此,技术锁定生态系统必须保持自身技术体系在市场中的垄断性地位,才可能获取更大规模的经济利益。
产权要素是技术锁定生态系统形成的制度性要素。无论是技术锁定生态系统的技术要素,还是市场要素,均以产权要素约束为根本制度。产权要素明确了专利产权关系,有助于将技术主体约束在专利产权制度下[22]。现有专利产权制度包含产权独占性、产权时间性以及产权地域性。其中,产权独占性涵盖专利权人占有、使用、获取收益以及处分专利的权利。它明确了系统内某项关键核心技术的产权归属问题,即产权拥有者通过拥有产权独占性,从而在法律层面对后续技术产生垄断与阻碍作用[23]。垄断作用主要基于专利产权的时间性与地域性要求。产权时间性是指依据《专利法》《专利实施细则》,专利产权拥有的法定有效保护期。关键核心专利通常也是某个产业的有效授权专利,根据《专利法》规定,发明授权专利的有效保护期为20年,这在时间跨度上保护了专利权人对专利产权的时间垄断性。产权地域性解释了专利产权在空间上的有效范围,即被授予的国家/地区[24]。因此,诸多跨国企业通过在不同国家/地区申请专利、获得法定授权构建专利家族。由于同族类的专利技术在不同国家/地区均受到该国/地区的法律保护,因而有效保证了关键核心技术在跨国/地区之间的产权地域性。
对于整个技术锁定生态系统而言,除上述要素外,还具备其它要素。例如周边生态环境、外部技术支持、技术成果转化以及市场服务、人才池等。周边生态环境中的主体与技术锁定生态系统内的主体既开展协同合作,又存在博弈竞争等复杂关系,双方主体之间形成技术与利益上的合作网络,为彼此发展提供资源保障[25]。技术成果转化与市场服务将技术要素和市场要素连接起来,贯通专利技术从研发合作到交易许可、再到利益联盟构筑的过程。在此过程中,专利产权制度保护专利权人的合法收益[26]。
综上所述,技术锁定生态系统要素包含4个方面,分别是技术要素、市场要素、产权要素以及其它要素。在技术要素上,技术先行者对技术跟随者与技术竞争者具有阻碍排他效应,而技术跟随者依赖于技术先行者,技术竞争者与技术先行者具有技术竞争关系,并且三者均通过技术桥接构成产业技术链,多条技术链又结成产业技术网,多个产业技术网集聚形成技术联盟;在市场要素上,技术跟随者与技术竞争者虽然可以通过3种交易许可方式获取关键核心技术,但也可能陷入被动锁定的困局,同时技术先行者为了占据市场、获取更多经济利益,还会通过股权结构等方式,构筑利益链与利益网,甚至是利益联盟,以提高整个技术锁定生态系统的稳定性;在产权要素上,技术先行者、技术跟随者以及技术竞争者通过产权约束,建立明晰的专利产权制度,而专利产权制度基于三要素(产权独占性、产权时间性以及产权地域性)明确产权归属以及时间与地域上的产权限制。此外,3类要素还会与其它要素(周边生态环境等)相互作用,共同构成技术锁定生态系统的要素模型,如图1所示。
本文测度的是技术锁定生态系统指数,数据来源于《中国高技术产业统计数据库》《战略联盟数据库》以及《INNOJOY专利数据库》等。在上述数据库中,利用关键词(“5G产业”、“5G Industry”以及“Fifth Generation Mobile Communication Industry”等)与IPC分类号(H04,A61,C12,G01,H01以及A23等)组合的检索方法,筛选5G产业的有效发明专利,授权期限为2012—2021年(专利从申请到授权需要18个月左右)。以专利授权量排名前五的国家(中国、美国、日本、韩国以及德国)为例,共计30 635条专利记录,符合本研究数据要求。
由于目前没有关于技术锁定生态系统测度的研究,因此在选取测度指标时,梳理有关技术锁定的测度指标,发现其大多从专利技术属性进行测度[3-5,27,28]。上述测度方法反映了技术锁定特征,但不能有效测度技术锁定生态系统。
基于技术锁定生态系统概念、特征以及要素等可知,其内部主体多以链式结构或者网式结构分布,主体间竞合关系对整个系统具有网络效应。依据现有研究,社会网络分析(SNA)是测度网络系统的有效方法[29,30]。技术锁定生态系统主体具有一般生态系统主体间的复杂竞合关系,这种竞合关系呈现出一定的网络化形态。而且,社会网络分析的是网络系统节点属性与系统整体属性。其中,节点属性包括节点间合作关系强度、竞争程度以及连接紧密性等,而系统整体属性则是关于整个系统稳定性与中心性等的测度。技术锁定生态系统属于生态系统中的一种,其不仅具有一般系统主体(节点)间的竞合关系等,还呈现出系统整体结构属性。因此,社会网络分析也适用于对技术锁定生态系统的测度。
然而,现有的测度研究尚存在一些不足,主要包括:①现有指标体系仅关注专利技术本身属性[3-5,27,28],没有考虑技术锁定生态系统内部主体间的竞合关系以及系统结构属性;②社会网络分析方法测度主要集中在专利引用关系(于超等,2021)、专利合作网络[31]、网络时空演化[32,33]等方面。此类研究虽然包含以网络密度、聚类系数以及中心性等为主的测度指标,但未厘清这些网络化指标与系统稳定性、中心性的对应关系,而且上述研究并未深入涉及系统异质性测度。
基于上述分析,在现有测度基础上,本文采用社会网络分析方法,将现有网络化指标归类为系统稳定性和中心性,并且增加核心—边缘结构指标、结构洞指标,以对系统异质性进行测度,弥补现有测度研究的不足。具体测度指标体系如表1所示,其中,技术锁定生态系统为一级指标,反映技术锁定生态系统发展趋势;二级指标为系统稳定性、系统中心性以及系统异质性,测度整个系统结构与属性。将二级指标细分为8个三级指标,测度系统节点(主体)结构与属性,包含合作关系强度、竞争程度、资源整合效率以及非重复性关系等,具有一定合理性与科学性。
表1 技术锁定生态系统测度指标体系
Table 1 Indicator system for measuring technology lock-in ecosystems
一级指标二级指标三级指标与具体含义技术锁定权重技术锁定生态系统系统稳定性(0.377 2)网络密度,测度系统内主体间共同研发专利的关系强度0.140 0平均路径长度,反映系统内主体对专利资源的整合效率0.116 9聚类系数,度量系统内相邻主体间的紧密程度0.119 0系统中心性(0.346 2)点度中心性,确定系统内主体对相邻主体的布局重要性0.112 9接近中心性,衡量系统内主体与相邻主体的竞争程度0.129 4中介中心性,测量系统内主体对该产业的控制程度0.118 6系统异质性(0.276 6)核心-边缘结构指标,表征系统内主体的核心/边缘地位0.140 0结构洞,分析系统内主体间的非重复性关系0.123 2
采用变异系数法,赋权二级与三级指标。首先,计算第i个三级指标的变异系数CVi,Xi为第i个三级指标的初始数值,μ1为该指标的平均值,n为所有三级指标数,计算公式如下:
(1)
(2)
其次,计算第i个三级指标的权重ωi,如式(3)所示。
(3)
同理,计算第j个二级指标的变异系数CVj,Xj为第j个二级指标的原始值,μ2为其平均值,m为二级指标数,计算第j个二级指标的权重ωj,具体如下:
(4)
(5)
(6)
最终,二级指标与三级指标赋权结果如表1所示。
由于年度数据具有增长趋势,为全面分析技术锁定生态系统发展状况,选取增长率循环指数合成方法,具体步骤为:
(1)计算每个三级指标的同比增长百分比rij,Yij(t)为第j项二级指标中第i项三级指标的第t年原始数值,计算公式如式(7)。
rij=Yij(t)-Yij(t-1),t=1,2,…,n
(7)
(2)计算加权的系统稳定性、系统中心性以及系统异质性的合成指数Ij(t)。
(8)
(3)对系统稳定性、系统中心性以及系统异质性进行平滑处理,计算加权的技术锁定生态系统指数I(t)。
(9)
式中,ωj是二级指标权重,j=1,2,3分别代表系统稳定性、系统中心性以及系统异质性。
(4)计算平滑后的技术锁定生态系统指数,基期为I(2012),赋值100,然后进行三项移动平均,求出各年度技术锁定生态系统指数,I′(t)为平滑后的初始指数。
(10)
具体结果见表2。
表2 技术锁定生态系统指数计算结果
Table 2 Calculation results of the technology lock-in ecosystem index
国家2012201320142015201620172018201920202021中国100.00 101.43 110.60 94.06 111.23 96.84 97.23 105.40 108.16 113.89 美国100.00 106.27 99.69 122.79 99.62 89.01 101.89 103.58 107.85 107.42 日本100.00 108.61 103.99 106.41 95.85 98.49 111.55 80.03 110.36 102.72 德国100.00 99.56 110.86 108.30 95.63 101.92 103.91 89.71 97.08 93.91 韩国100.00 100.49 114.04 87.95 119.78 92.77 113.37 89.29 92.61 97.40
由图2可知,2012-2017年我国技术锁定生态系统指数呈现波浪式发展,2018—2021年则是稳步上升阶段。2011年,中国即时通信市场拥有30多万家注册用户,同比增长近46%。2013年实行“宽带中国”战略并推出基于TD-LTE制式的4G运营许可证,推动5G产业快速发展,使其在2014年达到一个波峰点。在该阶段,我国5G主体依靠现有技术知识体系,研发出许多新兴技术,如LTE-Advanced技术(长期演进技术升级版)。它是由我国主导研制且具有自主知识产权的新一代通讯技术。经过技术竞争后,该技术优势逐渐被市场认可,并不断通过技术强化,发展为具有锁定效应的关键核心技术。2014年后中国5G产业与国外合作研发专利以及国际专利布局显著受到国外市场影响,技术锁定生态系统指数显现出较大波动性。自2017年开始,随着中国在5G专利研发方面的巨额投入与各项帮扶政策的落实,我国研发出以光纤技术与C-RAN架构等为主的5G通讯技术, 2018年的“提速降费”活动进一步刺激5G产业发展。在多种因素的作用下,中国5G技术锁定生态系统指数逐年稳步提升,且在2021年达到113.89,比同期的美国高5.68%。目前,我国5G标准必要专利数占全球的40%,而且我国5G产业联盟(四大运营商以及华为等几十家企业)通过采用多项关键核心技术(Long Term Evolution等技术),打破该产业领域被其它跨国企业(如T-Mobile、Samsung以及VerizonWireless等)锁定的状态。随着5G关键核心技术的不断发展,中国5G技术对国外5G技术逐渐展现出一定的反锁定效果。
图2 技术锁定生态系统指数波动情况
Fig.2 Index fluctuations in the technology lock-in eosystem
美国的技术锁定生态系统指数呈现出先升后降再缓慢上升的发展趋势。2015年出现一个相对波峰点,之后一直下降至2017年,下降幅度为27.51%。这是因为中国5G技术领域的突破式创新带动5G产业快速发展,削弱了美国对5G技术的锁定效果。2017年,美国LTE-LMR技术实现从LMR窄带语音到LTE宽带频率的转变。同年,美国联邦通信委员会将GMRS许可期限延长至十年,该举措促使美国的技术锁定生态系统指数开始缓慢上升,并在2020年达到一个相对波峰点,之后稳定发展。
与美国不同的是,日本的技术锁定生态系统指数前期平稳,后期波动较大。2014年,日本虽然采用了IPV6网络技术以及通信虚拟技术,但受国际环境影响较大。从2018年开始,其指数迅速下降,直至2019年,日本的技术锁定生态系统指数下降幅度达到28.26%,与2017年的美国下降幅度基本相似,这是因为我国5G产业迅速发展对日本5G产业也造成一定冲击。然而, 2019年后日本的5G技术实现电波数据在空间叠加的传输目标,并且其加强与跨国企业在5G技术领域的合作研发,技术锁定生态系统指数得到缓慢提高。
韩国与德国的技术锁定生态系统指数均呈现下降态势。不同的是,韩国的技术锁定生态系统指数在整个观察期内波动幅度较大,出现3个相对波峰点,分别在2014年、2016年以及2018年。虽然,韩国力主推行6G核心技术(Tbps无线通信与太赫兹RF频段模型)自主化进程,但全球信息通信技术(ICT)100强企业中韩国只有三星电子(第9位)以及SK海力士(第56位)两家,而且韩国企业的研发投资(R&D)与销售占比相对较低,致使其关键核心技术研发水平不高。相比而言,德国的技术锁定生态系统指数整体上出现稳步下降态势。虽然2013年德国采用CeBIT pro的移动通信设备等新型技术,且在2015年提出“数字德国2015”战略,但与其它国家相比,在建立5G产业技术链,甚至是技术联盟方面仍有不足,致使其5G产业技术体系发展不完善,难以占据一定的国际市场份额,进而制约5G产业发展。
基于以上分析,上述国家的技术锁定生态系统指数变化趋势存在差异性。其中,中国的技术锁定生态系统指数呈现波动性增长态势;美国的技术锁定生态系统指数呈现先升后降再缓慢上升的发展态势;日本的技术锁定生态系统指数前期平稳,后期波动较大,且发生在2018-2020年;韩国与德国的技术锁定生态系统指数均具有下降态势,不同的是,韩国的技术锁定生态系统指数在整个观察期内波动幅度较大,德国的技术锁定生态系统指数总体上出现稳步下降的发展态势。
在借鉴现有研究成果基础上,提出技术锁定生态系统概念,对其内涵与特征进行解析,进一步构建技术锁定生态系统要素模型,从系统稳定性、系统中心性以及系统异质性3个方面,建立技术锁定生态系统评价指标体系,并以中美日韩德五国5G产业为例,进行测度研究,得到以下结论:
(1)技术锁定生态系统是技术主体在专利产权制度约束下,通过对外实施关键核心技术锁定、技术路径锁定以及技术标准锁定,垄断市场,进而获取经济利益的生态系统,其具有间断均衡性、环境适应性、生命周期性、风险防范性以及协同进化性5个特征。
(2)技术锁定生态系统拥有技术要素、市场要素、产权要素以及其它要素,各要素之间基于合作研发专利、交易许可行为以及产权制度约束等相互关联,相互作用,共同推动技术锁定生态系统形成与发展。
(3)各国的技术锁定生态系统指数具有较大差异。其中,中国的技术锁定生态系统指数呈现波动性增长态势;美国的技术锁定生态系统指数呈现先升后降再缓慢上升的发展趋势;日本的技术锁定生态系统指数前期平稳,在2018—2020年间波动较大;韩国与德国的技术锁定生态系统指数均具有下降趋势,不同的是,韩国的技术锁定生态系统指数在整个观察期内波动较大,德国的技术锁定生态系统指数总体上出现稳步下降的发展态势。
本文贡献主要体现在,提出技术锁定生态系统概念,指出其具有间断均衡性、环境适应性、生命周期性、风险防范性以及协同进化性5个特征;在技术要素、市场要素、产权要素以及其它要素的基础上,构建出技术锁定生态系统要素模型;从系统稳定性、系统中心性以及系统异质性三方面,建立技术锁定生态系统评价指标体系,选取2012-2021年中美日德韩5G产业的有效发明授权专利,测度各国技术锁定生态系统指数,为我国在5G产业实现从“被动锁定”到“反锁定”的转变提供理论依据。
(1)政府层面。第一,完善并落实5G产业相关政策,强化以华为、中兴通讯等企业为主的核心作用,鼓励与其它5G产业企业深化专利研发合作,充分发挥5G产业在关键核心技术、技术路径以及技术标准的融合效应,进而形成“以点带链,以链结网,以网成态”的5G产业发展体系。第二,加强5G领域专利产权制度建设。一方面,加大税收优惠、财政支持等方面对5G产业的奖励力度,促使其实现5G专利高质量发展;另一方面,严惩5G专利侵权行为,必要时可以采取行政查处以及专利起诉等方式,维护良好的5G产业市场环境。第三,加快5G技术产权预警与发布机制建设,动态监测5G产业专利布局。建立5G专利实时监测数据库,密切关注跨国企业专利申请情况与布局动态,进而引导各级专利局与相关研究机构,加强对国外关键性5G专利的审查研究,以提前规避可能存在的技术壁垒,维护我国5G产业的技术安全。
(2)产业层面。第一,强化各类5G产业联盟的协同发展作用,建立5G产业技术联盟中心,通过定期组织与开展5G技术发展论坛,合力解决5G产业的关键共性技术,重点攻克硅基芯片在7nm及以下制程的技术难关并解决从硅基芯片换轨到碳基芯片的原材料问题。第二,建立并完善5G产业资信机制,成立5G产业联盟基金会。一方面,增强5G产业资金增值能力与偿债能力,为5G产业技术链投入提供资金支持,保障5G产业技术链开发与应用;另一方面,优化5G产业基金配置结构,针对5G产业联盟中的关键核心技术与关键共性技术,分别按不同比例进行资助,促进5G产业基金的可持续运作。第三,加速培育5G产业技术锁定生态系统,构建5G核心专利从共同研发到市场转化的全产业链,逐步提高我国5G专利在国际标准专利池/专利协议中的比重,不断积累5G产业的国际竞争优势,并实现我国5G产业由“被动锁定”到“反锁定”转变的目标。
(3)企业层面。第一,加强5G关键核心技术研发进程,在应用以及融合现有尖端技术的基础上,寻求5G关键核心技术的新突破点,提升我国5G产业技术自主循环性与技术安全性,努力实现5G技术的国产化自主可控。第二,转变5G企业技术发展模式,从“外向引进”的技术创新模式转为“内向开放”的技术互助模式,在企业内部培育共克共享的5G技术小组,逐步降低5G技术的对外依赖性,推动5G关键核心技术环节回流。第三,提高5G技术的关键链与核心网能力,促进5G技术与其它技术融合(5G-AI融合),培育高价值的5G关键核心专利,并在5G专利信息服务平台上采取专利集中运营、加强专利许可等方式,提高企业的5G专利管理能力和实施水平。
本文的研究不足主要有:①对技术锁定生态系统概念、特征与要素进行分析,但是并未探究技术锁定生态系统内部各主体之间以及与环境的互动关系,未来可以5G产业为例,着重剖析技术锁定生态系统主体之间及其与环境的作用机制;②仅构建了技术锁定生态系统要素模型,未对技术锁定生态系统的构建过程进行研究,未来可重点研究5G产业技术锁定生态系统构建过程,并探明其在不同构建阶段的发展状况。
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