2019年科技领域的新兴技术信号
The following article is from 创新研究 Author 创研报告
编者按
在技术变革加速和高度关联的时代，及早察觉到那些具有颠覆性的创新、技术或科学发展，将为制定适当的科技政策赢得更多主动。2019年12月，欧盟科学与知识服务机构联合研究中心（JRC）发布了2019 年度《科技领域的新兴技术信号》报告。该报告利用定量的文本挖掘算法，从大量科学出版物中得到了257个新兴技术的早期活跃信号，涉及能源、环境、卫生、生物技术和信息通信技术等领域。对新兴技术信号进行的早期识别有助于为欧盟的相关政策制定提供科学依据。
新兴技术的预测是一门学科，它通过一系列成熟的工具和方法将相关的专家和利益相关者汇聚在一起，以收集其对未来的前瞻洞见，从而形成新兴技术发展的预测。
JRC于2019年5—8月利用TIM Trends软件进行了针对新兴技术的定量前瞻性研究。该软件将文本挖掘技术与计算和数据可视化方法相结合，检测新兴技术或科学主题的早期活跃信号。为了对这些信号进行更深入的研究，JRC在其TIM平台上创建了一个特定的空间，对其所有识别出的信号进行了重构。
1. 构建数据集
利用文本挖掘技术从文档语料库中生成多词概念词典。为了掌握科学出版物中使用的最新词汇，将Scopus数据库中最近5年（2014—2018年）的科学出版物作为语料库。单字、多字术语和缩略语均取自出版物的标题、摘要或作者关键词。然后选择最相关的关键词，并对具有相似基本含义的单词进行词干分析。由此得到的词典由400多万个相关概念组成，随后检索每个概念以构建数量相等的数据集，每个数据集包含1996—2018年的科学出版物中检索到的文献。
2. 原始新兴技术信号的检测
利用名为“活跃度”的自定义指标对利用文本挖掘方法得到的数据集进行排序。该指标定义为一段时期内检索到的文献数量与1996—2018年检索到的文献总数之比。高活跃度意味着在选定的时间段内发表的文献所占百分比更高。在Scopus数据库中，通过几个不同时期的活跃度指标来检测新兴技术信号。
3. 目标新兴技术信号的确定
原始的新兴技术信号列表不可避免地包含假阳性数据。首先，利用一个简单的筛选程序来舍去没有达到某个最小文献数量的数据集。然后，通过一个基于用一个基于后的更精细筛选程序，从语义角度舍去包含不相似文献的主题。最后，利用自定义指标进一步精练弱主题列表，并在TIM技术系统中进行重构，确定新兴技术信号列表。
1. 能源领域
在气候变化背景下，世界的能源生产和需求面临严峻挑战。从完全依赖矿物燃料向可持续的能源组合过渡是一个复杂的持续进程，同时，决策者也面临着迅速过渡的巨大压力。在能源领域探测到的新兴技术信号主要有电池、微型电网、太阳能电池等研究方向（表1）。
表1 能源领域新兴技术信号 / 图源：原文
2. 生物领域
在生物领域探测到的新兴技术信号主要有生物材料工程、遗传学、微生物学、分子生物学、基因组编辑技术等研究方向（表2）。
表2 生物领域新兴技术信号 / 图源：原文
3. 健康领域
在健康领域探测到的新兴技术信号主要有神经科学、新药物研发、癌症治疗等（表3）。
表3 医药健康领域新兴技术信号 / 图源：原文
4. 病毒领域
在过去几年中出现/重新出现了数量惊人的新病毒。造成这一现象的原因是多方面的（气候变化、人口增长、森林砍伐、城市化、灌溉等），所以观察到许多与病毒相关的新兴信号也就不足为奇了。在病毒领域探测到的新兴技术信号主要有农业领域的病毒、疫苗及抗病毒治疗两个研究方向（表4）。
表4 病毒领域新兴技术信号 / 图源：原文
5. 材料领域
当前，许多最紧迫的技术挑战都与现有材料的固有限制和这些材料的使用方式有关。世界各地的许多研究小组都致力于新材料的发现。材料科学的突破会极大地影响许多技术领域。在材料领域探测到的新兴技术信号主要有2D材料、可穿戴设备、纳米材料、催化作用、聚合物、超表面、钙钛矿等（表5）。
表5 材料领域新兴技术信号 / 图源：原文
6. 环境领域
人类活动对地球各种生态系统的压力越来越大，在环境领域探测到的新兴技术信号主要有气候变化、污染物缓解和降解等（表6）。
表6 环境领域新兴技术信号 / 图源：原文
7. 社会科学领域
在人类社会面临众多社会挑战、技术创新步伐加快不断造成各种混乱之际，社会科学变得越来越重要。在社会科学领域探测到的新兴技术信号主要有以下研究方向（表7）。
表7 社会科学领域新兴技术信号 / 图源：原文
8. 物理和工程领域
在物理和工程领域探测到的新兴技术信号主要有光相关、检测、3D打印技术、无线电力传输等（表8）。
表8 物理和工程领域新兴技术信号 / 图源：原文
9. 信息与通信领域
经济数字化发展带来了新的技术发展。在信息与通信领域探测到的新兴技术信号主要有5G通信、区块链、物联网、神经网络、计算等（表9）。
表9 信息与通信领域新兴技术信号 / 图源：原文
JRC利用文本挖掘算法和组合指标来探测技术开发的早期信号，是对技术预见工作的补充和强化。
在下一阶段，JRC将采取以下措施，进一步增强JRC的预测能力：
（1）将所开发的工具和方法应用于专利数据库，评估检测专利技术文献探测新兴技术信号的可行性和实用性。
（2）将新开发的工具和方法应用于特定的政策领域，进一步评估新方法如何支持政策制定。
（3）继续开发工具和方法，并通过同行评审过程（出版物、会议）进行科学验证。
（4）利用本报告的结果开展专家调研，收集专家关于新兴技术信号的含义和新定量方法发展方向的建议。
（5）与利益相关者一起组织研讨会，分析如何将新方法与预测机制更好地结合，并研究如何使用预测技术为JRC和其他机构服务。
来源 | 创新研究
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