全球科研合作网络的动态演化及其驱动机制_桂钦昌.pdf

地 理 学 报ACTA GEOGRAPHICA SINICA第78卷 第2期2023年2月Vol.77,No.2February,2023全球科研合作网络的动态演化及其驱动机制桂钦昌1,2，杜德斌1,2，刘承良1,2（1.华东师范大学科技创新与发展战略研究中心，上海 200062；2.华东师范大学城市与区域科学学院，上海 200241)摘要：随着全球进入大发展、大变革的新时代，国家/地区间科研合作环境发生剧烈变化，全球科研合作既面临历史性机遇，也遭遇重大挑战。因此，探究全球科研合作网络的动态演化及其驱动机制，对于研判全球科技竞合态势至关重要。本文采用科睿唯安的InCites数据库所收录的20002019年国家/地区间科研合作数据，基于“点线网”的分析框架和动态的研究视角，刻画了全球科研合作网络的节点位置、双边关系和网络结构3个方面的演化动态，揭示了网络演化的综合驱动机制及其不同发育阶段驱动力重要性的变化。研究发现：节点位置上，传统科学强国的度中心性排名始终位居前列，新兴科研国家的网络影响力不断增强。双边关系上，国际合作联系数量快速飙升，中美合作取代美德合作，其成为全球最重要的双边联系。网络结构上，全球科研合作网络的等级层次性逐渐降低，由美国单组团演化为美国沙特双组团。驱动机制上，全球科研合作网络演化受到地理邻近性、认知邻近性、社会邻近性、共同语言、历史联系和人才流动等多重因素的共同作用。其中，地理邻近性、共同语言和历史联系的重要性随着网络演化而降低，合作网络的驱动力更多是依靠社会邻近性、认知邻近性和人才流动。关键词：国际科研合作；科学全球化；知识网络；邻近性动态；网络演化DOI:10.11821/dlxb2023020101 引言科学全球化被视为当代全球化最为显著的特征之一，国家/地区之间的科研合作日益频繁1-2。知识和技术等创新要素在全球范围内流动的速度与规模达到空前水平，科技创新呈现全球化和网络化的新态势。根据科睿唯安的Incites数据库统计发现，国际合作比例从1980年的4.41%上升至2020年的27.95%，意味着大约1/3的科研论文是国际合作的结晶。对于Nature和Science这种全球顶级学术期刊，其国际合作比例已经超过60%。国际合作成为科学研究的新常态，合作比例不断提高，产生了众多高质量的研究成果。在知识经济时代，国家/地区间的科技竞合关系是新时代国际关系的重要内容。然而，当前百年未有之大变局和世纪疫情全球大流行相互交织，国际力量对比变化和大国博弈日趋加剧，世界进入动荡变革期3。中美之间的竞争由经贸领域全面转向科技收稿日期：2022-04-22;修订日期：2022-11-19基金项目：国家自然科学基金项目(42201190);中国博士后基金项目(2022M711152);国家社会科学基金重大项目(19ZDA087)Foundation:National Natural Science Foundation of China,No.42201190;China PostdoctoralScience Foundation,No.2022M711152;Major Program of National Social Science Foundation of China,No.19ZDA087作者简介：桂钦昌(1991-),男,四川达州人,博士,助理研究员,中国地理学会会员(S110016476M),研究方向为科技创新与城市发展。E-mail:通讯作者：杜德斌(1963-),男,湖北宜昌人,博士,教授,博士生导师,研究方向为城市与区域发展。E-mail:423-442页地 理 学 报78卷创新领域，两国关系进入长期竞争阶段4。以美国为首的西方国家对中国的战略遏制与围堵日趋强化，试图切断双方正常的科技交流合作，推动与中国“科技脱钩”。与此同时，逆全球化思潮兴起，民粹主义、单边主义和孤立主义抬头，国际科研合作严重受阻。20192021年中美科研合作骤然降温，与中美两国的学术机构均有从属关系的作者数量呈现“断崖式”下降5。因此，全球科研合作既面临历史性机遇，也遭遇重大挑战。在此新形势下，系统剖析全球科研合作网络的演化动态及其核心驱动力，对于分析中国在全球科研网络中的地位演变，研判中美科技竞合态势至关重要。科研合作属于知识网络的研究范畴，一直是国内外学者关注的热点主题。但现有的实证研究多关注个人间6、机构间7-8（企业、高校、企业与高校的产学研合作）和区域间9-11的知识流动，从宏观视角开展全球尺度且长时间序列的国家/地区间科研合作网络演化研究并不多见。关于网络演化的影响机制，现有研究多采用邻近性分析框架来解释跨区域间的知识交流与互动12-15。然而，邻近性理论最初是基于微观行动者之间互动而提出来的，用于解释国家/地区间的科研合作面临解释力有限的问题。此外，越来越多的研究关注其他非邻近性因素，如文化距离、历史联系和劳动力迁移等因素对国家/地区间科研合作的影响16-18。因此，有必要跳出多维邻近性理论的束缚，建立更加综合的解释框架19。最后在研究视角方面，当前的研究范式多从静态视角出发，而网络演化蕴含了一个由简单向复杂、由低级向高级和发育程度不断提高的过程，很少从动态视角审视不同发育阶段知识网络演化机制重要性的变动20。近年来，越来越多的学者呼吁加强网络动态研究，增强对网络演化的理解21。基于此，本文以科学全球化为研究背景，国家/地区为分析单元，采用科睿唯安的InCites数据库科研论文合作数据，通过大数据挖掘构建了全球科研合作网络，采用“点线网”的社会网络分析范式和扩展的重力模型探究20002019年全球科研合作网络演化动态和驱动机制，助力中国全方位融入全球网络。2 理论框架与研究假设演化经济地理学的多维邻近性理论认为行动者之间的知识互动与交流依赖于主体之间的相似性程度，如地理、认知、组织、制度和社会邻近性等12。由于研究主体是宏观的国家单元，本文重点关注地理邻近性、认知邻近性、社会邻近性对国际科研合作的影响。除此之外，国际贸易研究中经常考虑的语言文化和历史联系以及人力资本流动理论（Human Capital Flow）所强调的人才流动等因素。因此，国家/地区间的科研合作还受到语言差异、历史联系和人员流动的影响，普遍认为行动者使用共同的语言更容易交流，曾经的历史联系会促进国家/地区间的合作，双边人员流动是两国合作的纽带。综上所述，本文构建了六维度（地理、认知、社会、语言、历史和人员交流）的全球科研合作网络演化分析框架（图1）。2.1 多维邻近性与科研合作地理邻近性是指主体间的物理距离。地理距离越小，两者间的地理邻近性越高。地理邻近性主要通过以下3个方面发挥作用：沟通成本随着空间距离增加而上升，较短的空间距离有利于减少沟通费用。合作过程中需要频繁的互动与交流，产生了大量的商务旅行。正是这些跨境商务旅行极大地促进了知识在全球范围内的传递和扩散22，邻近的地理距离可以有效降低合作费用。空间邻近的行动者更容易获取知识外部性。空间距离越短，知识正外部性的强度越大，越有利于隐性知识的转移。邻近的地理距离增加4242期桂钦昌 等：全球科研合作网络的动态演化及其驱动机制主体之间面对面交流和互动的机会，促进隐性知识的传播23。地理邻近性的互补作用机制。较近的空间距离，促进其他邻近性的建立。地理邻近性可以发挥互补作用，助力其他邻近性的形成24。因此，提出研究假设：H1：地理邻近的两个国家/地区，其科研合作规模越大。认知邻近性是指主体之间共享知识的程度。两者的知识结构越相似，越有利于知识流动。主要理由如下：一方面，能力吸收理论表明合作交流需要相似的知识基础为前提条件25。在寻找合作者时，行动者更愿意寻找那些与自己具有相似知识基础的合作伙伴，因为搜寻过程充满了不确定性和意外。另一方面，新知识的产生不是随机的、偶然的结果，而是受到知识基础的约束。行动者拥有相似的知识基础，更容易达成合作目标，促成双方合作26。因此，提出研究假设：H2：认知邻近的两个国家/地区，其科研合作规模越大。社会邻近性起源于根植性的研究，是指主体间社会嵌入性关系的远近。当主体间基于信任、友谊和过去的经验所建立关系，这有助于非正式的知识交换，尤其是对创新起重要作用隐含的经验类知识得以扩散和传播27。在社会网络中，行动者很倾向与朋友的朋友建立联系。这种以信任为基础的合作关系明显优于匿名关系，从而形成三角闭合28。这种三角关系也被称为三方闭环，主要通过以下两个机制得以实现。一方面，三角关系带来了特殊的“稳定性”，主体间密集的互动关系可以抑制机会主义、增加信任和风险共担，因为朋友的朋友也是朋友29。另一方面，主体间两两直接相连，这种强连接避免了信息传递过程中被扭曲和失真，增加了信息传递的效率30。因此，提出研究假设：H3：社会邻近的两个国家/地区，其科研合作规模越大。2.2 共同语言与科研合作共同语言是指主体间语言文化环境的相似性。语言是沟通的桥梁和媒介，共同语言有助于交流和互动的发生。Maskell等认为使用共同语言的主体间知识合作更加容易，交流与互动会变得更加简单直接31。不同语言之间的转译会降低知识传播的效率和信息量，增加交流成本32。在合作过程中，语言差异的存在阻碍着缄默知识的转移。许多隐性知识存在情境下的语境中，相似文化背景的行动者更容易理解。共同语言有助于主体间的对话、交流和互动，创造强联系。Amano等强调语言差异仍是阻碍全球科学知识转移的障碍33。因此，提出研究假设：H4：共同语言的两个国家/地区，其科研合作规模越大。图1分析框架Fig.1 Analytical framework425地 理 学 报78卷2.3 历史联系与科研合作历史联系，尤其是殖民联系，也是影响国际知识流动的重要因素。历史联系可以通过组织邻近性和制度邻近性这两个途径发挥作用。组织邻近性是指组织间的战略依赖程度，组织安排/协议可以减少合作伙伴的机会主义行为34。如英联邦、法语国家组织等国际组织基于曾经的宗主国和前殖民地而建立，密切了这些国家/地区间的科研合作。制度邻近性是指主体受到非正式约束和正式规则制约的相似性35。正式的制度（法律和规则）和非正式的制度（文化和社会习俗）可以减少集体行动中的不确定性和降低传递成本36。殖民地在独立过程过中大多承接原来宗主国的制度安排，这些“制度遗产”减少了两者的合作障碍。因此，提出研究假设：H5：历史联系的两个国家/地区，其科研合作规模越大。2.4 人才流动与科研合作人员流动，尤其是人才流动，是跨区域知识流动的重要通道16。知识，特别是隐性知识，内嵌于人才本身。人充当了知识的携带者，能够实现知识的远距离扩散37。当人才从一个地方移动到另一个地方时，他们的知识和技能也随之移动。因此人力资本的国际移动已成为国际知识流动的重要渠道。人才的跨国移动不仅会带来“货币汇款”，也会产生“知识汇款”38。人才流动的作用途径可以概括为以下3个方面：“种族驱动”的知识流动，移动的人才会与他们的母国保持人际的和职业的联系，并给东道国带来新的知识、技能和能力39。跨国公司的内部移动。跨国公司是国际知识扩散的重要途径，比市场调节渠道更加有效40。为了克服跨地理距离转移知识的挑战，跨国公司依赖其熟练员工在母国和东道国之间的流动。“海归”的直接贡献。高技能移民工作者决定返回祖国，带来新的知识和原东道国的社会关系41。国际留学生是国际人才流动的典型代表，充当了母国和东道国科研合作的纽带，发挥着重要作用42。因此，提出研究假设：H6：两国/地区双边的留学生数量越多，其科研合作规模越大。3 数据来源和研究方法3.1 数据来源合作论文记录了研究者之间的交流和共享，是科研合作最直接的表现形式43-44。本文的数据来源于科睿唯安的 InCites 数据库（https:/），收录了自然科学、社会科学与人文艺术等领域中全球最具影响力的研究成果45。获取策略为：信息检索。在数据框输入检索表达式，获得国家/地区20002019年的科研论文发表与合作数据，下载保存为.txt文本。网络生成。采