我国新能源领域国际跨学科合作动力机制与类型分析

　　文/汪涛 储姗姗 王璐玮(南京师范大学地理科学学院)

　　随着科学技术发展逐渐综合化和整合化，研究问题的复杂性日益加剧，尤其是在面临科学前沿问题上，仅依靠单一学科的力量是无法完成的，只有通过各个相关学科之间交叉融合，进行知识整合和知识创新，才能解决。跨学科研究已成为推动科学创新发展的动力之源。新兴前沿交叉领域，更需要通过国际合作来共同推动跨学科的研究。新能源领域涉及到材料、物理、化学、生物、计算机等多个学科，探究我国新能源领域跨学科知识国际合作关系，对增强我国科技创新能力，发挥科学技术第一生产力的社会功能具有重要实践意义。

　　本文运用空间科学计量学方法，以爱思唯尔的Scopus数据库中，2000—2015年有关风能、太阳能、地热能、海洋波能等新能源领域发表合作论文作为数据源，筛选出位于我国4个典型行政区(北京、上海、江苏、广东)的4所高校和与之合作的4所国外高校，利用SciVal Spotlight科研评价工具对比分析2011年和2015年国内外高校在新能源领域跨学科的科研发展状况，对我国高校在新能源领域的国际跨学科合作动力机制进行探索。

　　一、我国新能源领域科技论文国际合作网络特点

　　选取的4个行政区，在新能源技术领域国际合著论文数量增长迅速，其中北京的增长速度遥遥领先。根据合著论文的作者单位所在地信息，构建合作网络，并用Ucinet和GIS软件分别对4个区域国际合作网络的拓扑和空间结构特征进行分析。

　　(一)国际合作网络拓扑结构的异同点

　　4个区域在与国际合作的过程中存在显著差异。在网络规模、线数、密度、集聚系数等指标上，北京的网络规模、线数、密度、集聚系数均处于首位，网络的发展最为迅速，与国际间的合作最为密切，知识交流最为迅速;随着网络的发展，这4个区域的差异有所减小，江苏与广东的差异逐渐减小，最终超过广东，但距离北京、上海仍有一定的差距。

　　4个区域国际合作网络的线数、密度、集聚系数均呈现快速增长趋势，网络的度数中心势和中间中心势则先上升后下降，说明4个区域在与国际合作的初期只与少数国家有着合作关系，过于依赖某个国家传递信息，网络中各节点间存在显著差异，但随着网络的发展，网络中核心节点数目的增多以及合作强度的增强，各省市开始寻求更多国家进行知识的交流，在网络中的地位渐渐增强，对某个国家的依赖程度开始减小，渐渐缩小了与其它国家的差异。

　　(二)国际合作网络空间结构的特征

　　北京：2000年北京在国际上的合作相对较少，与美国、日本、加拿大、英国、意大利等一些国家发生过合作，表现出不稳定的合作特征。从2002年起，北京在国际上的合作强度开始增强，到2005年，与北京发生合作的国家数量明显增多，但此时网络的结构还相对比较简单，表现出以北京为核心的单核心的合作模式，北京与其它国家进行合作还比较困难。2006—2011年为网络的快速发展期，随着参与合作国家数量的增多以及合作强度的增强，北京与美国、日本、英国等一些国家建立了稳定的合作关系，网络中开始出现以北京、日本、美国、英国为核心的多核心的合作模式。随着多核心的出现，北京与加拿大、澳大利亚、瑞典、新加坡等一些国家的合作增强，与韩国、奥地利、挪威等一些国家间也有了合作，网络中各节点间的联系密切，网络结构呈现复杂化的趋势。2012—2014年为网络的成熟期，发生合作的国家达到38个，网络中的核心节点数目增多，形成了以了北京、日本、美国、英国、德国、法国为主要核心，澳大利亚、加拿大、丹麦、韩国等为次级核心的多核心、多节点的国际合作模式，北京在网络中处于重要地位。

　　上海：2000年上海在国际上的合作强度很弱，只与少数国家间有着知识交流的现象，合作同样也呈现出不稳定的特征。2005年起，国际合作开始增强，到2008年网络的规模明显增强，上海与美国、日本、英国、加拿大建立了稳定的合作关系，美国、日本、英国这些次级核心节点开始出现，此时网络结构相对简单，仍是以上海为主要核心的单核心合作模式。从2011年开始，网络中原有的次级核心节点快速发展，上升为网络中的主要核心节点，到2014年，网络的结构呈现出复杂化的特点，网络中参与合作的国家达到33个，形成了以上海、美国、日本、英国为主要核心，瑞典、挪威为次级核心的多核心、多节点的国际合作模式。

　　广东：在国际上的合作起步相对较晚，在2002年以前，广东没有进行国际上的合作。2003—2007年广东在国际上的合作强度很弱，只与少数国家间有着知识交流的现象，合作同样也呈现出不稳定的特征。从2008年起，广东在国际上的合作开始增强，但网络的发展速度较慢，直到2014年网络的规模仅有23个，主要是与美国、英国、日本等一些国家的合作，网络的结构比较简单，合作模式主要是以上海为主要核心，美国为次级核心的简单的多核心合作模式，国际上的知识交流相对较弱。

　　江苏：2000年江苏在国际上的合作强度很弱，只与少数国家间有着知识交流的现象，合作同样也呈现出不稳定的特征。从2005年起，江苏在国际上的合作开始增强，直到2008年网络的规模明显增强，与美国、英国、日本、德国等国家建立了稳定的合作关系，网络中出现了类似于美国这样的核心节点，节点间的合作强度增强。2011—2014年，网络发展速度加快，但网络的规模相对较少，仅有23个，网络结构相对简单，形成了以江苏、美国、日本、英国为主要核心，德国、澳大利亚为次级核心的多核心、多节点的国际合作模式。

　　总体而言，4个区域国际合作网络空间分布共同点在于：(1)网络的发展初期，北京、上海、广东、江苏在国际上的合作均具有不稳定的特征。(2)4个区域在国际上的合作都集中于日本、美国和英国。(3)国际合作网络都由最初的单核心、单边的简单合作模式演变为多核心、多节点的复杂的合作模式。不同点在于：(1)北京在国际上的合作起步最早，发展最快，网络结构最为复杂，知识交流最为密切;广东在国际上的合作起步最晚，且网络发展速度较慢，网络结构最简单。(2)北京、上海在国际上的合作强度较大，但是上海与北京之间存在一定的差异;江苏、广东在国际上的合作相对较弱，网络发展速度相对较慢，但是江苏在国际上的合作强度大于广东。

　　二、典型高校新能源领域跨学科竞争优势分析

　　知识复杂性揭示了一些知识比其他知识更加难以被发展或复制的根本原因。知识复杂性越高，其空间粘性越强，越利于区域获取竞争优势。由于这些知识比其他知识更加难以被复制或模仿，因此需要区域主体的深度交流和合作，才能实现它们的扩散与发展，而且一个区域知识复杂性越高，越吸引其他区域主体的合作。跨学科合作将两个以上的学科或专业知识团体的信息、数据、方法、工具、观点、概念和理论统合起来，从根本上加深理解或解决那些超出单一学科范围或研究实践领域的问题，因此跨学科竞争优势能够在一定程度上反映出知识复杂性的程度。

　　本文分别选取4个区域(北京、上海、江苏、广东)中与国际合作发表科学论文最多的高校(清华大学、上海交通大学、东南大学、华南理工大学)，以及与其合作发表科学论文最多的国外高校(瑞典皇家理工学院、南洋理工大学、马里兰大学、美因茨大学)，以这8所高校2007—2011年、2011—2015年间被Scopus数据库收录的涉及新能源学科的文献为数据源，运用SciVal Spotlight分析工具，从竞争优势文献量、学科先进性、具竞争优势的相关学科数和比例以及竞争优势发展速度4个方面，分析各高校学科竞争优势。

　　清华大学的竞争优势文献量两个时间段均最大，华南理工大学则表现出强劲的潜力，其竞争优势文献量和竞争优势文献占比的增速同步高速增加。

　　先进性均值反映了机构科学研究与当今世界科研热点相关程度，值越高表明该机构越关注科学前沿方向，集中力量研究。在关注新能源学科前沿方面，瑞典皇家理工学院最为突出，其次为清华大学、华南理工大学和上海交通大学。

　　具有新能源竞争优势的学科数量上，清华大学的总数最多，三学科的竞争优势数量也最多，其次为瑞典皇家理工学院和华南理工大学。除美因茨大学以外7所高校都以多学科竞争优势为主，跨学科竞争优势所占比例高、跨学科研究程度不断加深，知识复杂性提升明显。

　　总体上，清华大学在新能源领域较其他高校一直处于领头羊地位，科研规模大、科研竞争力强，其研究处于国际前沿和新兴领域，有利于不同知识背景的研究主体联合攻关，进一步提升知识复杂性;瑞典皇家理工学院、华南理工大学在新能源领域科研提速最为显著，知识复杂性得到了快速发展。上海交通大学也保持较高科研水准。美因茨大学在新能源领域研究水平较低，没有竞争优势。

　　三、国际跨学科合作研究的动力机制

　　(一)学科发展的内在推动力

　　学科可以看成是具有耗散结构的复杂自组织系统，在其演化过程中形成的自组织力，是推动学科发展的根本动力。

　　新能源领域作为一门新兴学科，其研究的复杂程度远高于常规能源。通过对典型高校在新能源领域跨学科研究状况进行分析，新能源技术的开发和研究涉及化工、工程、材料、物理、电子、生物等多个学科领域，必须进行跨学科、跨领域联合攻关方能取得技术突破;同时新能源技术产业是一种科学研究密集型产业，具有前期投资巨大、研发风险大、需求高级科研人员等特点，使得单一学科、单一科研主体、单一企业等都难以独立支撑新能源技术的研发。因此需要跨学科、跨高校、跨企业、跨城市，甚至跨区域寻求相关合作者，推动新能源跨学科、跨领域的发展。目前世界各国的高校、研究机构均在国家层面和国际组织层面纷纷构建研究机构和组织开展新能源跨学科的研究。

　　(二)技术需求的外部引导力

　　面临全球传统能源日益枯竭、生态环境持续恶化、价格高涨等问题，新能源以其清洁环保、储量丰富、可再生等优点逐渐被推崇，大力发展新能源日益受到各国关注和重视，社会的技术需求成为推动新能源学科发展的外在动力。

　　新能源产业是战略性新兴产业，对我国经济的长期持续发展以及在国际产业竞争中占据主导地位都具有重要意义。虽然新能源产业是国际产业竞争的重要领域，也是产业技术快速发展的领域，但我国的新能源产业目前还处于初创期，相关技术力量较为薄弱，需要相关研究人员积极参与国际间跨学科、跨领域的合作。

　　(三)宏观和微观的制度环境

　　相对于跨学科研究而言，国家的跨学科政策和大学及科研机构的跨学科管理制度是影响跨学科发展的宏观和微观的制度环境。从宏观层面上，政府在新能源领域跨学科研究中直接或间接地扮演“引导者”“推动者”角色。一方面，通过成立新能源有关政府机构或组织，进而确立国家级重大科研项目来推动新能源领域科研主体开展跨学科研究;同时有关部门直接与高校、科研机构、企业构建相关组织机构进行跨学科研究。另一方面，各国政府积极出台一系列激励新能源发展的政策，大力扶持新能源产业的发展，进而推动新能源领域的发展。

　　从微观层面上，高校和科研机构在构建跨学科组织中起着引领作用。目前，有很多高校纷纷成立各种形式的跨学科学术组织，例如跨学科研究院、跨学科研究中心、跨学科实验室、跨学科研究小组，以及跨学科学生培养项目等。另一方面通过安排跨学科研究经费、实行跨院系联合聘任教师、开展跨学科人才培养等具体举措，以加速推进跨学科研究。

　　四、国际跨学科研究合作的类型和优化路径

　　(一)合作的机构类型

　　我国科研主体在参与国际论文合作中，以高校—高校、高校—科研机构、科研机构—科研机构的合作模式为主，其中高校—高校合作模式占据主导地位，表明新能源领域基础知识流动性很强。例如上海交通大学能源研究院与新加坡国立大学共建能源环境可持续发展研发中心;国家新能源工程技术研究中心先后与德国弗劳恩霍夫太阳能研究所、芬兰赫尔辛基技术大学、丹麦理工大学、NESTE公司微化学实验室、澳大利亚新南威尔大学光电研究中心、韩国能源研究所、美国国家可再生能源实验室等机构建立合作关系等。但国内企业参与国际合作的程度较低，且以企业与国外高校合作为主，如郑州地美特新能源科技有限公司与美国犹他大学能源与地学研究院的战略合作，北汽新能源与德累斯顿工业大学的“中德汽车轻量化技术联合研发中心”战略合作等。

　　(二)合作的区域类型

　　我国在新能源领域跨学科的科研合作区域选择上，更倾向于美国、日本、英国、德国、法国、澳大利亚、新加坡、丹麦、挪威等发达国家，其中美国一直排名第一。我国是世界上最大的发展中国家，美国是世界上最大的发达国家，两国在资源、技术、市场、消费水平等方面存在很大的互补性。尤其是在新能源领域，美国政府在政策、资金等层面上大力支持发展太阳能、核能、地热能、风能、生物质能、天然气、海洋能等具有可再生性的清洁能源，并开发混合动力汽车、智能数字电网、生物燃料，研究低碳技术等，预计至2025年，清洁能源技术及能源效率技术的投资总额将达到1900亿美元。日本是世界上研发新能源最早的国家之一，多年来一直通过法律、行政、新闻宣传等手段推进新能源产业的发展，其新能源技术也一直处于世界领先地位。欧洲新能源技术起步早、水平高、发展速度快、利用范围广，是世界新能源发展的领先者，风电、太阳能、生物质能的发展上都居世界领先地位。据《BP世界能源统计年鉴(2017)》公布，2016年我国已超越美国，成为全球最大的可再生能源消费国。因此，新能源先进技术的吸引、科研实力的壮大和消费市场的巨大需求等方面的因素，驱动着我国在新能源领域方面与欧美日等发达国家形成密切的合作关系，彼此之间可以在新能源领域更好地实现互惠互利。

　　(三)优化路径

　　1.完善国际跨学科组织内部管理体制

　　国际跨学科组织的组成主体来自不同国家、不同领域，对于跨学科组织在管理模式、目标、利益分配、人员流动等方面存在的分歧，国际跨学科组织内部应建立适合的组织管理模式。首先明确国际跨学科组织的目标、成员各方的职责和权限、科研经费和科研资源投入的分配等，创新组织内部人员流动机制，完善组织成员之间利益分配机制。与此同时，营造适合国际跨学科组织的文化氛围，使不同文化背景、不同学术背景、不同学术观点、不同层次的科研人员在民主、平等的文化氛围中，自由对话和交流。在管理层面，国际跨学科组织内部应设立由各组织主体的成员共同组建的委员会，在具体管理过程中，由该委员会确定某一位“学术精英”作为国际跨学科组织的负责人，在“学术精英”的领导下，针对国际跨学科组织的特点和定位，共同对国际跨学科组织的目标、研究项目、经费、合作进程等进行审批、决策和评价。

　　2.强化国际跨学科组织主体的学习能力

　　在新能源领域，我国科技论文产出在全球表现出较高专业化、较低影响力的特征。国内各类科研主体在参与构建国际跨学科组织中，要明确目标，尤其是国内企业，要充分利用合作联盟关系来增加自身内部资源，加强自身的竞争优势和创新能力。其次，利用多种方式如合作项目、参观、研讨会、交流等加强国际跨学科组织成员间的学习。此外，我国科研主体还要借鉴国外的先进经验，不仅学习对方的技术，还要吸取对方合作组织模式、管理技能等隐性知识，要关注长期的发展目标，从而在合作中获取知识和信息效用最大化。

　　3.加强政府对国际跨学科组织的宏观管理

　　政府要积极推进国内的高校、科研机构和企业参与国际跨学科组织的构建，鼓励发展国际层面“产学研”联盟。政府可通过立法手段，保障国际跨学科组织的合作，同时予以资金支持，从而激发国内高校、科研机构和企业“走出去”合作的意愿。同时在国际跨学科组织内部组织成员的选择上，政府不应过于干涉，应由国际跨学科组织自己根据需求做出选择。

　　在我国高校、科研机构和企业参与国际跨学科组织构建的前期，政府可以扮演“动员者”的角色，鼓励和指导国内新能源领域的科研主体参与组建国际跨学科组织，协助国际跨学科组织的启动与发展。当其合作进行到一定程度之后，政府应转变角色、转换职能，扮演“服务者”的角色，为国际跨学科组织提供有利的政策支持和良好的社会环境。

　　基金项目：

　　国家自然科学基金：城市知识流的表征及其结构演化的复杂性研究(41471103);ISTIC-ELSEVIER期刊评价研究中心开放基金：我国新能源研究领域国际跨学科合作的区域模式研究。