發佈日期:2019-04-08

由論文及專利看我國科研能量優勢領域

作者: 黃郁棻 葉家顯

科學計量 科研能量 科研競爭力 文獻計量 專利指標 R&D Capacity Competitiveness on R&D Bibliometrics Patent Indicators

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一、論文學科領域競爭力分析

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為了解臺灣各學科領域的全球競爭力並分析具潛力的學科領域,本文採用Clarivate Analytics之InCites資料庫平台,針對2013-2017年間全球學術論文發表情形進行趨勢分析,並研析臺灣在各學科領域的發展情況。本文透過論文生產力、影響力、連結度(產業參與論文發表/跨國合作)等面向分析各學科領域間表現,並以論文發表量、領域集中度及相對影響力等三項指標分析各論文學科領域之表現並與全球平均值比較,藉以掌握我國具優勢及具潛力之學科領域。

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(1)學術論文生產力

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在各國論文生產力部分,統計2013-2017年間各國論文發表量,前三名分別為美國、中國和英國。其中2017年美國為論文發表數量最多的國家,共413,401篇,其次為中國(342,818篇)與英國(124,041篇),臺灣的論文發表量為全球第21名,共25,121篇;亞洲國家排名以中國為首,其次為日本與印度,臺灣在亞洲地區排名第五。

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在各學科領域論文生產力方面,根據ESI (Essential Science Indicators)資料庫的22個學科領域分類,統計2013-2017年臺灣各學科領域歷年論文發表量(如圖1),可發現臺灣的論文發表集中在臨床醫學、工程、化學、材料科學、物理等學科領域,其近五年論文發表數每年平均在2,000篇以上,為我國學術論文產出較多的學科領域;而環境及生態學、分子生物及遺傳學、太空科學領域的論文發表量有逐年增加的趨勢,神經科學及行為學、社會科學、藥物學及毒理學等學科領域的學術論文發表數則維持穩定狀態。

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圖1 2013~2017年臺灣在22個學科領域發表之論文數 (點連結開啟大圖)

資料來源:InCites (2018/09);本研究統計繪製。
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(2)學術論文影響力

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為進一步瞭解臺灣發表論文的國際影響力,分析各國各領域同年度論文其被引用數居全球前1%的論文佔該國總論文數的百分比,此為Clarivate Analytics之InCites平台所提出的正規化指標之一。於2008~2017年間針對全球論文發表總量前25大的國家統計其高被引用全球Top 1%論文佔比,排名前三的國家分別為瑞士、丹麥和荷蘭,其全球Top 1%論文佔比分別為3.09%、2.94%和2.79%。臺灣排名為全球第21名,全球Top 1%論文佔比為0.88%,在亞洲地區僅次於中國、南韓、日本與伊朗,排名第五。

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在領域別比較方面,圖2以兩年為一個區間呈現2008~2017年臺灣在各學科領域的高被引用全球Top1%論文佔比。2008~2017年臺灣進入高被引用全球Top 1%論文比例大於1的領域有太空科學、物理、地球科學、分子生物及遺傳學、植物及動物學,其中以太空科學領域佔比最高,代表臺灣在這些領域之前沿研究表現佳,具有國際性影響力。而進入全球Top 1%論文比例逐年增加至1%以上的學科領域包括臨床醫學、電腦科學和物理領域,化學、材料科學、神經科學及行為學等學科領域的Top 1%論文比例則是持續增加並趨近於1%。

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圖2 2008~2017年臺灣各學科領域在Top 1%論文比例分佈 (點連結開啟大圖)

資料來源:InCites (2018/09);本研究統計繪製。
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(3)產業參與論文發表

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在創新生態系統所涵納的四螺旋創新模式強調政府-企業-科研機構-使用者的參與及協作,其中產業與科研機構的合作研究為激發創新動能的源頭之一。本文基於Clarivate Analytics之InCites平台所提出的產業合作論文百分比指標,分析2013~2017年全球論文總量前25名國家中產業參與發表論文佔該國論文總數的比例,可發現排名前三名的國家分別為瑞士、丹麥和瑞典,臺灣排名第16,在亞洲地區僅次於南韓和日本,排名第3,佔比從2013年的1.76%逐年進步至2017年的1.98%。若以22個學科領域分布觀之,可發現臺灣產業參與論文發表的領域主要集中在工程、地球科學、免疫學、電腦科學、臨床醫學與物理領域。特別在工程領域和電腦科學領域表現較佳,在2015~2017年間,產學參與發表之論文比例分別維持在4%與3%,代表著該領域和產業界持續保持合作關係;而臨床醫學領域則從2013年的1.61%逐年增加至2017年的2.59%,代表臨床醫學的研究成果逐漸受到產業界的重視。

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圖3 臺灣各學科領域產業參與論文發表之比例分佈 (點連結開啟大圖)

資料來源:InCites (2018/09);本研究統計繪製。
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(4)論文跨國合作發表

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國際合作為全球學術研究趨勢,根據統計,跨國合作發表之論文其相對影響力較無國際合作之論文大幅提升,近年來各國論文國際合作的比重亦逐年提升。本文基於Clarivate Analytics之InCites平台所提出的國際合作論文指標,分析臺灣跨國合作發表論文的比例在2013年為26.02%,2017年提升到36.92%,5年間成長42%。2017年臺灣跨國合作論文比例在論文總量前25名國家中排名第19名,且為亞洲地區國家第1,其次為日本、南韓。

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統計臺灣近五年在22個學科領域之論文跨國合作比例,發現各學科領域皆有逐年上升的趨勢(如圖4)。在2017年,臺灣跨國合作論文表現較佳的學科領域為太空科學、地球科學、數學、物理、植物及動物學,特別是太空科學和地球科學的比例高達94.83%和70.24%,代表著臺灣在太空科學領域上與國際各學術單位有密切合作與交流,而較低的五個領域分別為免疫學、工程、臨床醫學、社會科學、電腦科學,但比例亦為逐年提升。

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圖4 2013~2017年臺灣各學科領域跨國合作論文佔比 (點連結開啟大圖)

資料來源:InCites (2018/09);本研究統計繪製。
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(5)論文指標評比

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本文採用「領域集中度」和「相對影響力」指標比較臺灣各學科領域發表論文之競爭力,並與全球平均值做比較,如圖5所示,其中圓圈大小為各領域論文發表量。領域集中度指標為各領域論文量佔該國論文比例相較於全球該領域論文量佔全球論文比例而得,若領域集中度大於1時,則表示該領域的論文量集中度與全球相比較高。相對影響力指標則採用InCites平台之學科正規化的引文影響力(Category Normalized Citation Impact, CNCI)指標,該數值定義為論文被引用次數除以同文獻類型、同出版年、同學科領域論文的平均被引次數而得,若CNCI大於1時,表示其相對影響力超過全球平均水準。

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綜觀我國各學科領域的競爭力表現,相對影響力表現較佳的學科領域為太空科學、物理、農業科學、植物及動物學、藥物學及毒理學、材料科學,領域集中度高的學科領域包括電腦科學、工程、經濟與商業、材料科學、太空科學、物理、臨床醫學等,而相對影響力及領域集中度表現俱佳之學科領域包括太空科學、電腦科學、工程、材料科學、物理等領域,為我國最具學術競爭力的優勢領域。此外,臨床醫學、藥物學及毒理學、化學等14個學科領域的領域集中度或相對影響力皆在1左右,屬於發展穩定的領域;農業科學、植物及動物學相對影響力高但領域集中度略低,屬於量少質精的學科領域。

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圖5 臺灣各學科領域論文競爭力分析 (點連結開啟大圖)

資料來源:InCites (2018/09);本研究統計繪製。
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二、專利技術領域競爭力分析

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(1)專利權人及發明人跨國合作

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在專利分析部分,根據美國專利商標局(USPTO)資料庫,臺灣於USPTO的核准專利數近年來微幅下降,於2017年的核准發明專利數為11,161件,全球排名第6。首先了解臺灣專利權人和發明人的國際鏈結表現趨勢,再以核准專利數量、領域集中度及相對影響力等三項指標分析各專利技術領域之競爭力表現。國際鏈結表現以專利權人跨國合作及發明人跨國合作情形來分析,本文透過USPTO資料庫收集1997~2017年全球與各國(美國、日本、臺灣、中國、德國)專利以分析專利權人跨國合作的專利數,其中專利權人跨國合作是指在同一個專利內有兩個以上不同國家的專利權人,發明人跨國合作則是指同一個專利內有兩個以上不同國家的發明人。由統計結果可以發現,全球的專利權人跨國合作專利數從1997年的528件逐年增加至2017年的3,419件,全球的發明人跨國合作專利從1997年的5,303件逐年增加至2017年的30,443件,特別在2010年起,發明人跨國合作的件數大幅增加至17,387件,表示跨國間的企業合作和知識流動更加受到重視。分析臺灣及全球的專利權人及發明人跨國合作專利佔該年度總專利數比例,發現臺灣的發明人跨國合作專利佔比從1997年的7.28%逐年增加至2013年的18.25%,爾後開始逐年下降至2017年的12.09%,專利權人跨國合作專利佔比也是類似的趨勢,佔比最高為2013年的13.56%。自2000年之後,臺灣歷年專利權人及發明人跨國合作比皆高於全球平均水準(見圖6)。

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分析1997~2017年各國專利權人跨國合作在該年度全球跨國合作總專利數的佔比如圖7所示,發現美國專利權人跨國合作的專利數佔比原維持於70%左右,從2006年開始逐年下降至2013年的38%,之後逐年增加至2017年47.3%;日本則是從1999年的54.2%逐步下降至2017年的14.9%;德國的專利權人跨國合作專利全球佔比則保持在8%至22%的穩定區間內。臺灣與中國的專利權人跨國合作專利數之全球佔比從2006年開始快速上升,但自2013年之後則逐年下降,臺灣由2006年的5.2%提升至2013年的39.4%,爾後逐年下降至2017年的19.2%。

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圖6 全球與臺灣發明人與專利權人跨國合作專利之趨勢分析 (點連結開啟大圖)

資料來源:USPTO (2018),本研究統計繪製(王惠瑜助理研究員/黃俊銘副技術師提供數據)。
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圖7 1997~2017年各國專利權人跨國合作專利權全球佔比之趨勢 (點連結開啟大圖)

資料來源:USPTO (2018);本研究統計繪製(黃俊銘副技術師提供數據)。
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(2)各技術領域專利競爭力分析

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在各技術領域專利競爭力分析部分,依照世界智慧財產權組織(WIPO)制定的5大技術領域與35個子技術領域進行技術分類,分析臺灣於USPTO各子技術領域核准專利之專利數、領域集中度和相對影響力,以解析各技術領域的專利競爭力如圖8所示,其中圓圈大小代表該領域核准專利數。領域集中度是指我國該領域專利佔臺灣總專利數比例相對於全球該領域專利佔全球總專利數比例之比值,若領域集中度高於1,則表示我國該領域專利集中度高於全球水準,臺灣於USPTO核准專利之領域集中度高者包括半導體、微結構與奈米技術、光學、基本電子電路、電力設備/工程與電能、生物材料分析等技術領域。相對影響力是指我國該領域專利平均引用次數相對於全球對該領域之專利平均引用數,當相對影響力高於1時,則表示我國該領域專利之影響力高於全球平均水準,臺灣在機械零件、公共工程、電力設備/工程與電能、其他消費用品等領域之相對影響力高於全球平均。綜觀整體表現,臺灣在電力設備、工程與電能和機械零件領域的領域集中度高且具高度影響力;半導體及光學領域則為領域集中度高,相對影響力與全球平均相當;而公共工程領域的專利數量較少卻有較高的影響力,屬於量少質精的領域。

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圖8 臺灣各技術領域專利競爭力分析 (點連結開啟大圖)

資料來源:USPTO (2018);本研究統計繪製(葉席吟助理研究員統計繪製)。
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三、小結

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綜觀以上分析,雖然我國學術論文發表總量及排名近年來呈現下降的趨勢,但在高被引論文佔比、產業參與論文發表及跨國合作論文之佔比近年來顯著提升,多個學科領域表現亮眼,表示近年來我國多個領域的學術論文品質有所提升。在學術競爭力比較上,太空科學、電腦科學、工程、材料科學、物理等領域在相對影響力及領域集中度都有顯著優勢,為我國最具學術競爭力的領域。而臨床醫學、藥物學及毒理學、化學等14個領域的領域集中度或相對影響力皆在1左右,屬於發展穩定的領域;農業科學、植物及動物學相對影響力高但領域集中度略低,屬於量少質精的學科領域。

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在技術領域競爭力方面,我國USPTO核准專利總數及排名雖然微幅下降,但專利權人及發明人跨國合作專利對我國專利數佔比均高於全球平均,我國跨國合作專利對全球跨國合作專利數佔比亦領先日本、德國等國家,但近年來佔比有顯著降幅,可著力於國際合作及影響力提升。以領域集中度及相對影響力分析各技術領域競爭力則發現臺灣在電力設備、工程與電能和機械零件領域的領域集中度高且具高度影響力;半導體及光學領域則為領域集中度高,相對影響力與全球平均相當;而公共工程領域的專利數量較少卻有較高的影響力,屬於量少質精的技術領域。

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我國具備堅實的科技研發基礎及優質人才,多年來深耕於半導體及資通訊產業,並致力於發展生技醫藥領域,在未來對社會發展影響甚鉅的人工智慧、智慧醫療、永續能資源、宇宙探索等新興及前沿領域均具備發展潛力。當今全球科技發展瞬息萬變,國際科研及產業競爭日益白熱化,我國應集中資源挹注具潛力、具優勢及符合未來需求的利基領域,將具有國際影響力及有益於人類福祉之科研種子轉化為實際應用,提升我國科研能量及創新競爭力。

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參考文獻

  1. InCites (2018). Data retrieved Sep. 18, 2018, from: https://clarivate.com/products/incites/
  2. USPTO (2018). PatentsView. Data retrieved Sep. 22, 2018, from: https://www.uspto.gov/patents-application-process/search-patents andhttp://www.patentsview.org/web/#viz/comparisons&cmp=all/state/numDesc/2018