尹 翀，丁青艳，崔颖新，李晓军，孙善美

（1.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省计算中心（国家超级计算济南中心），山东济南 250014；2.齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科技发展战略研究所，山东济南 250014；3.山东火炬生产力促进中心，山东济南 250101）

国家“十四五规划”明确指出，要优化提升京津冀、长三角、珠三角、成渝、长江中游等城市群发展水平，发展壮大山东半岛、粤闽浙沿海、中原、关中平原、北部湾等城市群，推动城市群一体化发展，全面形成“两横三纵”城镇化战略格局。其中，中原城市群包含河南、山西、河北、山东和安徽五省的30 个城市，位于京沪渝三角形的重心位置和晋冀鲁皖鄂陕六省交汇处，是我国“两横三纵”城镇化战略格局陆桥通道与京广通道交汇核心区域，区位优势显著，作为黄河经济带和促进中部崛起的战略支点，在中部崛起战略实施、黄河流域生态保护和高质量发展中发挥着极为重要的作用。中原城市群同周边的长三角、京津冀、成渝、关中、长江中游等城市群存在错位互补和融合发展的关系，在城市群整合过程中扮演着关键节点城市群的核心角色，统筹中原城市群内外协同发展，打造现代产业体系，对于构建联动效率更高的全国性城市群体系具有重要意义。

当前，中原城市群正处于强化产业链条、提质升级和加快跃升的关键阶段，但自主创新能力不强是中原地区传统优势产业发展的薄弱环节，整体产业技术创新能力同长三角、京津冀等城市群还存在显著差距。高效配置创新资源，培养发展战略性新兴产业是中原城市群构筑优势互补、协作紧密、联动发展的区域性现代产业体系的重要支撑。传统材料产业是中原地区重要的支柱产业，一直以来中原地区都极为重视材料产业的转型升级问题，不断强化政策供给，优化产业空间布局和推动创新能力提升，并力求以材料产业为示范和牵引带动本地区传统制造业向先进制造业整体跃进。先进材料产业是技术创新推动下的材料产业升级形态，中原城市群已经将先进材料作为依托传统产业培育发展战略性新兴产业的重要典型，规划为重点打造的六大战略性新兴产业集群之一和先进制造业重点领域。因此，本文以先进材料产业为例来剖析中原城市群战略新兴产业技术协同创新机制与优化路径，一是为中原城市群其他战略性新兴产业协同创新相关问题的研究和高质量协同创新体系的构建提供研究支撑；二是为中原城市群以及其他中西部地区提升产业技术协同创新能力，加快改造传统产业和壮大新兴产业提供一定借鉴。

专利是衡量技术创新水平和研发能力的关键指标，高价值专利对于增强城市群创新能力和竞争力具有重要意义［1］。从系统角度来看，协同创新的本质是创新主体间复杂的竞合关系，而复杂网络是描述关系结构及系统动力机制的有效工具，构建以专利为载体描述产业技术合作与转移转化关系的专利复杂网络，有利于刻画和解析城市群多层面的协同创新关系模式。本文在分析借鉴已有研究成果基础上，以专利合作与转让网络为核心建立城市群创新超网络，分析揭示中原城市群先进材料产业协同创新机制特征，为中原城市群高质量的战略性新兴产业协同创新体系构建及城市群提质升级提供研究支撑。

1 文献综述

1.1 基于专利网络的协同创新研究综述

专利网络包括两大类，一是以专利为节点，围绕专利引证关系建立节点间的关联边，形成专利共引网络，用于技术发展逻辑结构描述、高价值专利识别及共性技术分析等；二是将专利发明人或专利权人视作网络中节点，围绕专利的权属建立节点间的关联边，形成专利合作、转让和许可等网络［2-3］。其中，专利合作网络描述了基于社会网络嵌入的知识流转和资源整合的主体交互创新过程［4］，专利转让与许可网络则能够揭示技术转移转化关系形态［5］，借助合作和转让等专利网络可对创新生态系统、技术转移转化、产学研组合创新、创新网络等区域协同创新热点问题进行分析。现有研究主要集中于两个方面：一是立足创新主体视角，研究专利网络类型［6］、结构洞［4］等对组织创新绩效的影响，如采用专利网络接近中心度对科技型中小企业（SMEs）的创新探索者和利用者角色的识别与分析［7］、对科创板企业技术转移特征的研究等［8］；二是立足国家、区域等视角，考察专利网络特征与演化路径，如对美国在华数字通信领域的专利转让网络基本特征与演化规律的研究［9］。国内成果整体聚焦于长三角、京津冀等发达城市群，文献表明东部地区跨区域专利转让活动较为频繁［8］，且各地区之间专利合作存在空间分布非均衡的特点［10］，如长江经济带城市群专利合作网络具有“单中心-无子群”特征［11］，专利转让网络存在“中心-边缘”特征［12］，京津冀专利转让网络则具有“核心-半核心-半边缘-边缘”结构［13］。从产业领域来看，生物技术［14］、新能源汽车［15-17］、智能电网［18］、芯片［19］、人工智能［20］、纳米发光材料［21］、智能手机［22］等高新技术或战略性新兴产业是专利网络研究的重点。鉴于单维度专利网络对城市间协同创新关系及城市创新情况的刻画较为薄弱，有成果开始从专利合作或转让网络出发构建产学研和城际（或省际）双维网络，采用中心度、凝聚性、中间人等指标，对中国服务业的创新合作网络［23］、中国高校的技术转移［24］、哈长城市群创新机制［25］等进行了研究探索。而王海花等［26］则构建了包含专利合作网络、知识网络和城市-知识元素隶属网络的多层网络，探究了长三角城市群协同创新网络的结构演化规律。

1.2 基于超网络的协同创新研究综述

超网络是由多个同质和异质子网络组成的网络，在解析协同创新的多主体、多层次和交互性等复杂特征方面具有优势，现有研究包括两个主线：一是基于超图技术的产学研超网络研究，侧重探究创新知识溢出、知识转移、知识发现与知识分享机制及团队协作网络的演化规律等［27-30］；二是基于多层超网的协同创新问题研究。相对超图，多层超网更有利于异质性节点的共现描述与异质性网络的隶属关系分析。多层协同创新超网研究的中心问题是子网和子网耦合关系定义。数字资源通过多种关联维度聚合，形成拥有不同性质结点和关系的数字资源超网络，不同性质的关联与链接是知识挖掘、发现与创新的脉络线［31］，通过集成耦合知识元（或知识基因）、知识主体和知识载体三种类型子网络可分别建立大学和社区的知识协同创新超网络［32-34］，分析知识元缺损及合作人变动对系统稳定性的影响作用。刘琳等［35］建立了包含知识、顾客和企业组织等子网的企业-顾客知识共享超网络模型，探究共享能力、创新能力和顾客忠诚度等因素对企业知识创造的影响，方哲等［36］建立了包含领域、专家和知识等子网的专家知识协作加权超网络，分析了专家的天然领域社区特征、知识协作特征和网络权重影响特征等。有研究成果已经开始通过隶属关系分析，将产学研专利网络同社会关系网络、发明人网络、人才网络、国家网络等集成，形成多元超网或混合共现图谱，研究社会资本对协同创新的影响作用、知识交流模式，以及自由发明、合作发明和职务发明等新兴技术研发模式的演化规律等［37-39］。

综上所述，已有的专利网络文献为本研究提供了很好的思路和基础，但基于专利网络的中西部城市群协同创新问题研究成果还不完善，特别是针对城市群战略新兴产业的协同创新多层超网络研究成果还较薄弱。针对于此，本文集成专利网络构建了城市群创新超网络，从多维度研究中原城市群的协同创新机制特征。由于协同创新是主体间的技术合作与技术转移关系，应排除使用以专利引证描述技术承接与演化关系的专利共引网络，初步选取专利合作、转让与许可网络。专利许可是专利技术使用权的转移，被许可方仅获得专利技术实施权利，与专利许可不同，专利转让是专利所有权的转移，使得受让方同时拥有专利技术的使用权和所有权，转让专利的有效性高于许可专利，相较于专利许可网络，专利转让网络能够更完整的勾勒技术转移全部过程；另一方面，专利许可存在独占、非独占、排他、交叉等复杂形态，考虑中原城市群技术市场整体发展尚不成熟、知识产权运营与保护能力不强，相对于专利转让网络，专利许可网络对技术转移关系的代表程度较低，因此，本文最终选择专利合作网络和专利转让网络作为城市群创新超网络建模基础。

2 研究原理与分析方法

2.1 城市群创新超网络原理分析

2.1.1 城市群创新生态系统

城市群创新生态系统（CIS）依托城市创新资源与创新能力的专业化分工，以城市群创新链、科技服务链与产业链的共生互促关系为支撑，通过产品、价值流动以及信息传递将创新主体、服务主体、产品生产者、创新产品消费者等进行关联，形成一个具有自组织与自我调节能力的复杂系统。其包含三层关键子系统，即宏观上由城市及城市间创新功能与创新资源耦合关系组成的城市创新系统，中观上由城市群主要产业及基于产业链的技术扩散关系组成的产业创新系统，微观上由多样化创新主体与服务主体及其之间的创新协作关系组成的主体创新系统。三个子系统的内部运动及子系统间的相互作用推动着CIS 不断发展演化。城市创新系统功能是在分工明确基础上，向产业创新系统和主体创新系统持续输入创新资源，孵化创新主体和支撑产业创新发展；主体创新系统功能是为产业创新系统提供可转化技术或产品；产业创新系统功能是将城市系统输入的创新基础资源和主体创新系统输入的技术资源进行匹配和转化，并不断扩散和再配置，推动产业技术进步和技术系统升级。

2.1.2 城市群创新超网络

CIS 本质是一个多主体交互的多层性复杂系统，城市群创新超网络（urban agglomeration innovation hyper network，UAI-HN）是对CIS 的抽象和网络建构。多层性、异质性UAI-HN 网络节点主要包括城市、产业业态、创新主体与科技服务主体等。创新主体主要由企业、高校、科研院所等组成，不同类型的创新主体相互作用，形成相对稳定的结构；科技服务主体主要是科技信息、科技设施、人才中介、科技投融资、决策咨询、科技评估、技术交易、知识产权、检验认证、创业孵化等服务机构。CIS 各成员之间的关系构成UAI-HN 边（分为有向边和超边）。城市间、产业间、创新主体间的创新协作链（包含城市协作链、产业链和创新链）为UAI-HN 有向边；城市、业态、创新主体等异质节点之间的外链构成UAI-HN 的超边。如图1 所示，在指定具体产业类别下，双元UAI-HN 主要包括创新主体协同网络（IS）和城市协同网络（CS）。

图1 城市-主体双元超网络原理

2.2 模型构建原理及方法分析

UAI-HN 的建模过程主要包括创新主体协同网络构建，主体与城市双模网构建与超边映射关系生成，以及城市协同创新网络建立。

2.2.1 创新主体协同网络构建

2.2.2 IC2 与城市协同创新网络构建

2.3 分析指标与方法设计

运用UAI-HN 模型构建指标，分析协同创新机制特征。

2.3.1 创新协同簇

采用图论的成分（弱成分）描述创新协同簇。成分是指建立在网络子群内外关系基础上的凝聚子群和连通性子网络，成分内部各个节点互相连通，成分之间相互独立。由于IS 是有向赋权图，成分内各节点的地位和作用具有差异性，可以将成分分别区分为以大学、以科研院所、以工业制造企业及以科技服务机构为核心的创新协同簇。创新协同簇承担着区域（城市群）内的行业关键与共性技术研发与转化，以及对区域（城市群）外瓶颈技术的引进和吸收等功能。

2.3.2 创新协同元关系与协同三元组

创新协同元关系是IS 中创新主体之间的关系形态，包括专利合作关系和专利转让关系。创新协同元包括同质性创新主体构成的协同元（如企业—企业、大学—大学等）和异质性创新主体构成的协同元（如大学—科研院所、科研院所—企业等）。创新协同元关系组合形成创新协同三元组，当三个元关系两两连接时，为闭合三元组（三角形）；三个节点存在i→j→k关系的三元组为传递三元组；三个节点存在i→j→k→i关系的三元组为循环三元组；节点分别为大学、科研院所和企业的三元组表示具体的产学研合作模式。

2.3.3 创新主体协同力与空间辐射度

创新主体协同力是创新主体提出创新合作需求或者响应其他主体创新合作需求的能力，以及对其他主体间创新合作关系的介入与影响控制能力等，采用IS 创新主体节点的度数中心度和中介中心度两个指标描述。创新主体度数中心度是网络节点直接连接的其他节点数目；创新主体中介中心度是节点处于其他主体节点间捷径的数目占其他节点间全部捷径数目的比重。创新主体空间辐射度是创新主体协作对象所处的空间范围，描述了创新主体对接、吸纳或扩散创新资源的空间能力，采用IC2 中创新主体节点所关联超边的容量表示（超边容量为超边关联的城市节点数量）。主体度数中心度、中介中心度与关联超边容量的数值越高，创新主体协同力与空间辐射度相应越强。

2.3.4 城市创新协同力与主体承载度

城市创新协同力是城市对创新资源和其他城市间创新合作关系的影响作用程度，采用CS 的中间人角色和核度值描述。设A、B、C 为不同城市，M 为中间人角色城市。在A →M →A（M=A），A →M →B（M=B），A →M →B（M=A），B →M →B（M ≠B），B →M →C（M ≠B&M ≠C）五种情形中，M 的中间人角色分别称为协调人、守门人、代表、顾问和联络员［40］，以CS 节点的角色参与频度考察城市创新协同力；根据CS 的边密集度进行网络分层，核心层城市节点之间的创新协作关系密集，掌控着区域技术转移转化的关键通路，支配着非核心层的创新协作关系，采用社会网络分析中的核度描述城市节点对创新协作资源与路径的影响作用能力。城市节点承担的中间人角色数量越大，角色越丰富，核度数值越高，则其创新协同力越强。城市创新主体承载度描述城市支撑创新主体活动的能力，以其所辖创新主体数量和关联主体数量（即IC2 中城市节点关联的创新主体节点数量）表示，相应数值越高，城市主体承载度越高。

3 实证研究

3.1 数据来源、数据处理方法与描述分析

依据中原城市群产业规划，对先进材料专利技术采用“先进材料、电子功能材料、生物基材料、新能源电池材料、超硬材料、特种材料、石墨烯、纳米材料、超材料、前沿性材料、特色新材料”等关键词在Incopat 专利数据库进行联合搜索，专利申请日区间上限设定为2021 年3 月9 日，下限为数据库默认的最早时间，专利申请人或受让人地址设置为中原城市群30 个城市。按专利申请人搜索，共获得专利数量9224 项，按专利受让人搜索，共获得专利815 项。

提取包含至少两个专利申请人的联合申请专利信息构建PC，提取参与至少一次专利权转移的专利转让人与受让人信息构建PT。分别利用文献计量与知识图谱分析软件COOC、Excel 数据透视表和社会网络分析软件Gephi 等对基础专利数据进行文本提取和矩阵数据转化，将专利合作数据和转让数据转换和生成为创新主体横向协同与纵向协同网络邻接矩阵、IS 邻接矩阵、城市与主体隶属关系矩阵和CS邻接矩阵。以Gephi 进行网络构图的初步分析，进一步以Netdraw 较细致绘制PC、PT、IS、IC2 和CS的网络图，并分析创新协同元关系与协同三元组、创新协作簇、中心度、中间人等指标，中心度都以相对数值列示。

对全部专利进行分类统计，获得专利申请情况（见表1）和专利受让情况（见表2）。由表1，中原城市群内先进材料专利申请机构较为分散，呈现较为明显的长尾效应。专利申请前七位的单位为郑州大学（312）、西峡龙成特种材料有限公司（275）、富耐克超硬材料股份有限公司（244）、河南四方达超硬材料股份有限公司（236）、河南师范大学（230）、郑州峰泰纳米材料有限公司（228）以及河南大学（212），合计1737 件，占专利总数的22.14%，其他单位的申请数量都不足200 件。由表2，技术转移较为均衡的发生在城市群内部与外部，且受让城市分布较为集中。中原城市群共发生专利转让810 次，中原城市群内部为373 次，占比达到46.05%，外部主要技术来源包括59 个地市，镇江、北京和佛山专利转让均超过30 次，为城市群外的主要技术来源城市，城市群内的主要技术来源城市为郑州，专利转让为144 次。

表1 中原城市群先进材料申请专利分布情况 单位：件

表2 中原城市群先进材料受让专利分布情况 单位：件

3.2 创新主体协同网络构建及分析

3.2.1 整体结构特征分析

按照以上建模方法构建中原城市群创新主体协同网络（见图2），图中显示度数超过2 的节点的名称（度数为节点邻接的其他节点数目），根据节点度数中心度强弱，显示节点名称大小（为在网络图上直观展现全部节点的相对重要性程度，且考虑网络的非连通性，采用基于网络局部信息的度数中心度测量）。直观上，网络的分离性较明显，既包括较大型子网络，也包括大量独立边，处于中心位置的是以郑州大学为核心的一个大型创新集群（簇）。先进材料创新网络包含的主体较为丰富，有大学（中原城市群的郑州大学、河南大学等，外部的浙江理工大学）、科研院所（中国烟草总公司郑州烟草研究院、国网河南省电力公司电力科学研究院等）、工业或生产服务型企业（安徽鹰龙工业设计有限公司、国家电网有限公司等）、科技服务型企业（蚌埠傲创知识产权运营有限公司）、个人和社会团体等。

图2 中原城市群先进材产业创新主体协同网络

参照已有理论［41］，选择节点数、密度、中心化指数、聚类系数（加权）、成分数、总三元组、闭合三元组、传递三元组等指标，分析网络整体结构特征。密度为网络实际边数占网络最大可能边数的比重，其数值越高，表明边的分布越密集；中心化指数为节点i度数中心度，n为网络节点数，为最大的节点度数中心度，中心化指数越高，表明网络的整体向心程度越高；节点聚类系数是节点关联的三角形数量同三元组数量的比值，网络聚类系数是指网络全部节点聚类系数的平均值，其数值越高，表明网络边的整体聚集性强；成分数为网络图的全部连通子网络数量，数量越多，表明网络子群越多；将各类协同三元组分别进行加总，得到网络的总三元组、闭合三元组、传递三元组数量，相关三元组数量越多，表明网络局部节点间的互动能力更强，互动模式更丰富。

依次调用UCINET 中“Network＞Cohesion＞Old De nsity”“Network＞Centrality＞Degree”“Network＞Cohe sion＞Clustering Coefficient”“Network＞Regions＞Comp onents＞Simple Graphs”“Networks＞Cohesion＞Transiti vity”等模块，分别输入创新主体横向协同与纵向协同网络邻接矩阵、IS 邻接矩阵，计算密度、聚类系数、成分数和三元组数（包括总三元组、闭合三元组和传递三元组）等指标。PC、PT 和IS 三个网络的总体结构特征如表3 所示。三个网络都是稀疏网络，整体联通水平较低，但专利合作网络的节点规模和密度分别达到转让网络的2～3 倍，整体中心性也较高于专利转让网络，表明专利合作网络包含主体的范围更为广泛，专利合作活动较为集中，而专利转让网络所描述的技术转移关系则较为分散。由于有59 个主体节点自身同时发生专利合作关系和专利转让关系，合并后的IS 网络的成分数量相对减少（减少34 个），但总三元组数量和传递三元组数量均超过专利合作网络与专利转让网络的加和，表明IS 网络的结构演化形态与技术创新协作模式更为复杂。

表3 中原城市群先进材产业创新主体协同网络总体结构特征

3.2.2 创新协同簇分析

按照创新协同簇定义，调用UCIENT 的“Network＞Regions＞ Components＞Simple Graphs” 模块将IS 中节点数量超过20 个的两个成分提取出来，在Netdraw 中输入IS 邻接矩阵，绘制得到网络图，分别构成以大学为中心的创新协同簇（见图3）和以科技服务机构为中心的创新协同簇（见图4）。

由图3 可见，郑州大学创新协同簇层次清晰，发挥着基础性和支撑性作用，是一个内部协作推动型创新协同簇。郑州大学的直接创新协作主体包括河南工业大学、郑州师范学院、郑州航空工业管理学院、郑州工程技术学院等城市群内部大学和外部的中山大学，郑州大学能源研究院、中国烟草总公司郑州烟草研究院（以下简称“郑州烟草研究院”）、郑州磨料磨具磨削研究所等群内科研院所，河南富耐克超硬材料股份有限公司（以下简称“河南富耐克”）、河南省建筑科学研究院有限公司等群内企业创新平台，相关协作单位共同推动协作链条不断延伸。重要的创新协同元关系与创新协同三元组包括：中国烟草总公司烟草研究院同中国科学院山西煤炭化学研究所、中国科学院过程工程研究所的三角创新协作，河南四方达超硬材料股份有限公司同中南大学的校企创新协作，河南富耐克同四川大学的校企创新协作、同北京阿尔玛斯科技有限公司的外部企企创新协作，河南工业大学同北京国电富通科技发展有限责任公司、国网山西省电力公司阳城县供电公司的校企创新协作等。

图3 中原城市群先进材料产业以大学为中心的创新协同簇

由图4 可见，不同于郑州大学簇，蚌埠傲创知识产权运营有限公司主导的创新协同簇内部链长极为不均衡，大部分为短链，直接合作单位以城市群外主体为主，是一个外部协作拉动型创新协同簇。创新协作对象包括佛山市高明区诚睿基科技有限公司（以下简称“佛山诚睿基”）、佛山市高明区尚润盈科技有限公司（以下简称“佛山尚润盈”）、深圳市美思美科智能科技股份有限公司（以下简称“深圳美思美科”）、江苏创元特种装备有限公司（以下简称“江苏创元”）、常友环保科技承德有限公司（以下简称“常友环保”）、芜湖桑乐金电子科技有限公司（以下简称“芜湖桑乐”）等城市群外部先进材料技术研发实力较强的创新主体。这些外部创新协同元关系成为连接中原城市群和外部优质创新资源的强力纽带。

图4 中原城市群先进材料产业以科技服务机构为中心的创新协同簇

比较来看，两个创新协同簇的结构差异是由簇核心主体的性质、承担任务和创新链所处位置的差异所决定的。郑州大学簇具有的多层次、高延伸和协作关系多样性的特征同郑州大学强大的综合创新能力和在创新链上游的优势位置密切相关。郑州大学在先进材料领域的基础研究、应用研究和重大关键技术开发上都具有较强实力，能够对创新链中下游的应用技术开发与转化等多环节产生强推动作用，促使以郑州大学为起始方的创新协作链条不断延伸。同时，郑州大学的先进材料技术专利多为本行业高质量的关键性技术和共性技术专利，是先进材料众多细分领域进行深度技术开发的基础和支撑，郑州大学能够通过较密集的专利合作和转让活动，建立覆盖多技术领域的多样性创新协作关系。不同于郑州大学，蚌埠傲创知识产权运营有限公司（以下简称“蚌埠傲创”）作为综合型科技服务企业，侧重为创新链下游或终端的应用技术开发与转化等环节，及技术产权交易转让活动提供专业服务，其服务领域涉及的多为先进材料的细分技术、可转化与实用性技术等，其服务对象也多倾向对所引进技术直接进行产品转化，而较少进行技术的再开发和再转让，因此蚌埠傲创簇在城市群内的协作链条整体相对较短。同时，蚌埠傲创也具有引进区域外先进技术的作用，深圳美思美科、芜湖桑乐等同蚌埠傲创存在强协作关系的城市群外主体将他们的自有协作链条带入创新簇，引起整个簇的协作链长具有非均衡性。

3.2.3 创新协同元关系与三元组分析

采用Gephi 提取网络边，结合COOC 和Excel 进行网络关系频次统计，获得各类别关系的数量、边权重总和与权重倍数（权重倍数=权重总和/关系数量），分析具体协作关系的广度和深度。IS 中创新协同元关系的类型分布情况如表4 所示。从机构间的专利合作关系看，企企合作处于主导位置，之间合作频次最高，校企合作较为活跃，校校合作也有一定活跃度，而所企、所校合作关系都较少。从机构间专利转让关系看，企企转让的广度和深度都为最强，校企转让居于次位，所企技术转移关系少，科研机构的协作主体范围较狭窄，但是科研单位-企业具有最高的权重倍数，表明科研院所的研发与服务专业领域较为集中，同特定企业的技术转让关系较为成熟稳定。此外，个人之间及个人同机构之间也存在较广泛的创新协作关系。

表4 中原城市群先进材料产业专利合作与转让关系及数量分布

提取出同时包含大学、科研院所和企业的两个创新协同三元组，并采用Netdraw 进行网络绘制，得到图5。图5 左部分是城市群内大学与企业同外部科研院所的产学研联合模式，右部分是城市群的科研院所与企业同外部大学的产学研联合模式，可见外部创新主体深度参与先进材料产业创新链中上游活动。

图5 中原城市群先进材料产业产学研合作模式

3.2.4 创新主体协同力分析

对创新主体协同力所含的度数中心度与中介中心度（分别描述节点的局部协同力和全局协同力）进行计算，具体调用UCINET 的“Network＞Centrality＞Degree”模块和“Network＞Cent rality＞Betweenness＞Nodes”模块，输入IS 邻接矩阵，计算各中心度相对值（中心度相对值为中心度绝对值同最大可能值的比）。如表5 所示，同创新协同簇相对应，郑州大学在PC 和IS 的中介中心度领先，在PC 的度数中心度也较高，是城市群先进材料基础创新领域协作活动的重要发起者。蚌埠傲创也具有优势性的度数中心度和中介中心度，是城市群重要的先进材料技术服务机构。郑州三磨超硬材料有限公司的相关单位的度数中心度在三个网络都居于最前列，是城市群先进材料技术协同创新的主导性企业。PC 中的高影响力创新主体大多来自城市群内部（仅中国科学院过程工程研究所为外部主体），PT则存在大量外部高影响力创新主体（以重庆稳稳科技有限公司和佛山诚睿基的协同能力最为突出），表明中原城市群的产学研体系以群内的领军企业和高水平大学为支撑，科技服务业和技术市场则在外部技术资源导入中发挥关键作用。

表5 中原城市群先进材料产业创新协同网络的度数中心度与中介中心度分析

表5 （续）

3.3 主体-城市双模网络构建及分析

构建IC2，调用UCIENT 的“Network＞2-Mode＞Factions”功能模块，输入城市与主体隶属关系矩阵，计算创新主体空间覆盖度和城市创新主体承载度。如表6 所示，仅15 个主体的空间覆盖度超过4，创新主体在城市群内部的协作空间范围一般不大，主体的全区域性创新资源整合能力还不强。城市主体承载度则存在非均衡性，郑州聚集着区域先进材料领域的高水平创新主体、平台和大型骨干企业，所辖主体数和关联主体数都超过100，阜阳、蚌埠、菏泽、焦作、新乡、焦作等城市具有先进材料产业的优质资源（如职业学校、中小企业特色产业集群等），两指标均超过20，群外的北京、合肥、深圳、南京、上海、苏州等高新技术产业强市的两指标也超过10，成为城市群外部重要的创新协作支点。

表6 中原城市群先进材料产业创新主体空间覆盖度与城市主体承载度

表6 （续）

表6 各指标的频度分布情况如图6 所示，创新主体的空间覆盖度频度呈现阶梯形，指标数值普遍较低，高达78.53%主体的创新协作方仅涉及一个城市。所辖主体数和关联主体数的频度分布形态具有相似性，且在所辖主体数和关联主体数两者数值相同情况下，其对应频度值也较接近，表明城市的对外协作关系数量随着其内含创新主体数量变动而较均匀变化，整体呈现主体“1 对1”的协同匹配特征。

图6 中原城市群先进材料产业创新主体空间覆盖度与城市主体承载度的频数分布

3.4 城市协同创新网络构建及分析

3.4.1 整体形态分析

在IS 基础上采用NetDraw 绘制网络（见图7），中原城市群内部节点以实心点表示，连边粗细表示协同关系强弱，节点大小表示度数中心度高低。整个网络的连通性较强，除三门峡-渭南，漯河-自贡相对独立外，其他城市相互之间都存在可达路径（不考虑边的方向）。北京、郑州和蚌埠成为中心协作城市，分别居于城市群外部、北部和南部，空间上呼应。郑州和北京控制着先进技术转移转化主通路，促进着创新资源融通，主导着中原城市群先进材料产业创新链分工体系形成，也辐射带动了群内外18 个省份109 个城市的先进材料产业技术创新发展。中原城市群外部创新协作区域涉及京津冀（北京为协作城市）、长江经济带（包括上海、合肥、南京、苏州等）、珠三角（包括广州、深圳、中山等）等，中原城市群在国家先进材料创新链布局中处于重要位置，以先进材料创新协作为支点，能够实现同发达区域板块的创新大协同和对国家创新内循环能力提升的支持。

图7 中原城市群城市先进材料产业创新协同网络

3.4.2 城市创新协同力分析

分析城市中间人，调用UCINET的“Network ＞ Ego Networks ＞ G&F Brokerage Roles”功能模块，输入CS 邻接矩阵和分割向量，进行城市中间人角色的识别。节点流中介中心度定义为为任意两点j与k经过的路径上的最大流，为j 与k之间的最大流，即节点处于其他城市节点对的最大流总和占其他城市节点对最大流总和的比重，描述中介节点对其他节点间关系的影响能力。调用UCINET 的“Network ＞ Centrality ＞ Betweenness ＞ Nodes”和“Network ＞Centrality ＞ Flow Betweenness”模块计算城市中介中心度和流中介中心度，从中介强度角度对中间人角色分析进行补充。

主要结果如表7 所示，有10 个群内城市和2 个群外城市存在中间人功能，郑州、阜阳、新乡、焦作等发挥着强中间人作用，中介中心度与流中介中心度也具有明显优势。其中，郑州的中介中心度与流中介中心度数值超高，承担着除顾问外的其他四类角色，且关系角色总数量达到42 次，中间人效应最强；其他城市中，焦作承担了全部五类角色，阜阳和新乡承担了三类角色，具有沟通城市群内部、外部或者内外部的综合性功能；阜阳、亳州、开封、平顶山和济源承担两类角色，沟通城市群内部和内外部；许昌和洛阳承担城市群内部创新沟通的任务，洛阳的中间人效应较强，许昌仅承担协调人角色；北京和泉州则承担着沟通城市群同第三方城市主体的功能。但亳州的中间人效应相对较低，中心度数值却相对较高（平顶山则相反），表明亳州处于部分城市间关键甚至唯一的创新协作联通路径上。

表7 中原城市群先进材料产业协同创新的城市中间性分析

调 用UCINET 的“Network＞Core/Periphery＞Continuous”功能模块，输入CS 邻接矩阵计算。连续型核度数值表示城市节点接近核心的程度，数值越高，城市节点越接近核心，综合协同能力越强。城市核度分布情况如表8 所示，城市聚类的层次结构较为清晰，郑州、北京和焦作核度值都高于0.2，处于核心层；从长治到许昌的34 个城市数值在0.01～0.08 之间，处于中间层；从淮北到重庆的30个城市数值小于0.01，处于最外层或边缘层。核心层搭建了中原城市间创新资源转移转化的直接和高效通道，是城市群先进材料协同创新体系的支撑城市；中间层城市承担着互补性的技术转移功能；边缘层城市则具有辅助性作用，是城市群技术输入与输出的接口城市。

表8 中原城市群先进材料产业协同创新关联城市的核度

4 结论与启示

4.1 结论

（1）中原城市群创新协作关系的集中化程度较低，创新主体的协同水平不均衡。一是创新主体协同网络的连通性水平较低，成分数量多而平均容量较小。二是中原城市群先进材料领域的企业间、个人间的自发性技术合作活动极为活跃，在整体创新合作关系中的占比较高。三是郑州三磨超硬材料有限公司的关联企业及其所属研究平台的协作能力较为突出。四是高校与企业间的协同创新机制较为成熟，第一协作层次的郑州大学、河南工业大学，第二协作层次的河南大学、郑州轻工业学院、许昌学院、安阳师范学院及群外的浙江理工大学、浙江大学宁波理工学院的表现都较为活跃。五是省属科研院所创新协作活动少，协同能力不强，对企业创新的支撑作用较薄弱。

（2）城市群内的创新协作分工特征清晰，同城市群外部的创新协同度较高。从中间人作用看，郑州承担了除顾问外的协调人、守门人、代表和联络员等多类角色，焦作覆盖了全角色，阜阳、新乡、亳州、开封、平顶山、济源、新乡和洛阳在城市协同创新体系中也发挥着专业中间人作用。同中原城市群存在密切性创新协作关系的外部城市超过70个，包括京津冀、长江经济带、珠江经济带的北京、上海、广州、佛山、深圳等发达城市。北京和泉州具有强中间人作用，且北京同郑州共列城市群“创新内核”，承担着关键技术供给方职能，同中原城市的创新协同度较高。

（3）大学和科技服务机构在协同创新体系中发挥主导性作用。以郑州大学和以蚌埠傲创为中心的创新协同簇是中原城市群协同创新体系的中心，郑州大学和蚌埠傲创处于创新链不同环节，使得两个簇的特点和作用差异明显：郑州大学簇是内部协作推动型创新协同簇，其创新链条的延伸成长特性较为明显，郑州大学提供基础技术资源和公共平台支持，协同并推动河南工业大学、郑州师范学院、郑州航空工业管理学院、郑州工程技术学院、中山大学、郑州大学能源研究院等群内外高校与科研院所分工进行重点方向的关键技术攻关，进而由郑州烟草研究院、郑州磨料磨具磨削研究所、河南富耐克、河南省建筑科学研究院有限公司等企业层创新平台进行专业应用技术开发，并以技术转让形式进行技术分享和推动产品转化，共同打造高效率的城市群创新协同簇；蚌埠傲创簇是外协拉动型创新协同簇，其协作链较短，协同模式较为灵活，通过技术转移服务机制，将佛山诚睿基、佛山尚润盈、深圳美思美科、江苏创元、常友环保、芜湖桑乐等有实力的城市群外创新主体的特色优质资源引入，承担着区域间协同创新联盟盟主的功能任务。

4.2 启示

（1）提升中原城市群科研院所的产业共性技术攻关能力与保障能力。一是中原五省应对城市群内各层面科研院所明确定位职能并实施分类支持，对承担重要公益性任务、产业创新工程和基础研究活动的院所，进行财政经费的稳定性和滚动性支持。二是研究建立中原产业技术研究院，聚焦共性技术、核心领域和先进材料等战略新兴产业，创新运营管理体制机制，运用市场化方式推进研发平台建设、团队组建、人才引进，促进科技成果转化和高技术企业孵化。

（2）支持中原城市群科技服务业多层次、多模式发展，重点培育大型科技服务企业和区域化、专业化的科技服务业集群，引进群外高水平科技服务机构。一是支持中原地区大型科技服务企业一体化发展，发挥产业集聚及规模经济优势，面向全城市群提供高质量集成性技术服务。二是支持研究开发、创业孵化、技术转移、成果转化、科技咨询、科技金融等科技服务细分行业机构的聚集发展，培育创新型科技服务业集群，提升全企业生命周期、全产业链和全创新链的一体化服务能力。三是注重从长三角、粤港澳大湾区和京津冀引入高水平科技服务机构。

（3）打造中原城市群先进材料创新创业共同体，围绕中小企业整体转型升级需求，以郑州大学和龙头企业为牵头单位，联合高水平科研院所、学会、城市群所属五省科协等，推动实施先进技术开发与推广、设计/制造数字化与一体化和创新产品开发与产业化示范等工作，为地方产业转型升级不断探索科技赋能路径。