《Analytic Methods in Accident Research》：Science and Technology Relatedness: Evidence from US Regions
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本文基于美国大都市区数据，探讨科学和技术双向互动关系。通过文献和专利分析，构建区域 profiles，发现科学更系统关联技术专业化，而技术能力促进新科学专长，为区域创新系统研究提供新视角。
玛丽亚·弗拉丘（Maria Vlachou）| 查拉拉姆波斯·阿吉罗普洛斯（Charalampos Agiropoulos）| 基里亚科斯·德里瓦斯（Kyriakos Drivas）| 帕纳约蒂斯·G·米凯利德斯（Panayotis G. Michaelides）
雅典国立技术大学（National Technical University of Athens）
摘要
本文探讨了美国大都市地区科学与技术之间的双向关系，重点研究了某一领域的相关能力如何与另一领域的进步相结合。通过使用文献记录和美国授予的专利，我们构建了区域性的科学与技术概况，并应用和扩展了相关性原则来分析跨领域的动态变化。研究发现表明，虽然科学更紧密地与技术专业化相关联，但现有的技术能力也与新的科学专业化方向有关。这些发现为区域创新系统和知识相关性的研究做出了贡献，提供了关于科学与技术如何在多样化的空间和学科背景下共同发展的深刻理解。
引言
科学和技术的进步通过提高生产力和创造增值创新来推动经济增长（Mowery和Rosenberg，1991；Pakes和Sokoloff，1996；Schofer等人，2000）。这些进步贯穿于各个行业，并在此过程中创造了新的产品和服务。然而，尽管科学和技术通常被视为不同的领域，但实际上它们是共享创新生态系统中的相互依存的组成部分，彼此不断塑造和强化。
学者们主要关注科学如何促进技术的发展。原则上，科学提供了基础和应用研究知识以及实证见解，这些是新技术的基础。正如《弗拉斯卡蒂手册》（Frascati Manual）所指出的，研发（R&D）包括三个阶段：i）无特定目标的基础研究，ii）针对现实世界问题的应用研究，以及iii）将研究见解转化为具体创新的实验开发（Ker和Galindo-Rueda，2017）。总体而言，前两个阶段与导致技术创新的科学活动相关。正如Gibbons和Johnston（1974）所论证的，科学通过多种（通常是间接的）方式影响技术创新；事实上，现在已有大量实证证据支持这种科学与技术之间的关系（Narin等人，1997；Szczygielski和Mycielski，2024）。
然而，这种关系并非单向的。技术也可以推动科学的发展。例如，开创性的CRISPR-Cas9编辑技术帮助多个领域（包括生物学和医学）取得了科学发现（Doudna和Charpentier，2014），而信息技术则提供了多种工具并降低了研究成本（Ding等人，1989）。在宏观层面上，科学与技术之间的双向关系可以通过三螺旋和四螺旋框架更好地说明，在这些框架中，科学和技术相互受益，持续推动科学进步和技术突破（Leydesdorff和Etzkowitz，1998；Leydesdorff，2000；Carayannis和Campbell，2009）。
前述讨论从两个方面激发了本文的研究目标。首先，我们旨在探讨特定科学和技术领域如何相互作用并促进这种进步的生成。其次，我们关注科学和技术在区域层面的互动，因为国家级分析可能会掩盖一个国家内部地区的显著异质性。为此，我们的目标是研究一个区域内相关科学能力与新技术专业化方向之间的关系。我们进一步探讨了技术能力与新科学专业化方向之间的关系。
我们的实证分析以美国大都市统计区（MSAs）为主要空间单位，涵盖了多年来的科学和技术活动数据。我们从OpenAlex（Priem等人，2022）这一开放且结构化的学术成果数据库中收集了科学出版物的文献数据，并从USPTO PatentsView平台获取了详细的专利信息，该平台提供了包括发明人位置和专利分类在内的细分专利数据。这些来源使我们能够为每个MSA构建全面的科学与技术概况。
为了探索科学和技术的空间动态，我们依赖于Hidalgo等人（2007）提出的相关性原则，该原则基于共现模式来衡量活动之间的认知亲近度。我们在Catalán等人（2020）和Balland与Boschma（2022）的最新扩展基础上进行了研究，这些研究首次系统地尝试将科学能力与技术多样化之间的相关性操作化。这些研究表明，最初在科学或技术领域开发的相关性度量方法可以用来追踪一个知识系统中的优势如何影响另一个系统的多样化模式。Catalán等人（2020）在国家层面应用了这一逻辑，而Balland和Boschma（2022）将其扩展到欧洲次国家级地区。我们的研究通过将其应用于MSA层面，为理解科学-技术关系提供了新的区域视角。
与这些先前的研究（Catalán等人，2020；Balland和Boschma，2022）一致，我们的发现表明，科学能力与各地区新技术的出现密切相关。同时，我们也观察到现有的技术能力与新科学专业化方向的发展呈正相关。值得注意的是，科学相关性和技术进步之间的关联比反向路径更为系统化。我们将这种不对称性解释为表明本地化的技术专长可能对科学研究提供反馈，但科学往往与技术的联系更为紧密。无论采用哪种技术或科学相关性的度量方法，结果都保持稳健。我们的论文为相关文献的两个方向做出了贡献。首先，它丰富了关于科学在技术中的作用以及反之亦然的文献（Brooks，1994；Tijssen，2001）。虽然这种关系传统上是在国家或汇总层面研究的，但新兴的研究强调了区域背景在塑造科学-技术动态中的重要性（Catalán等人，2020；Balland和Boschma，2022；Filimonovic等人，2026）。以本地化知识流动、制度配置和人力资本为特征的区域生态系统，提供了关于科学和技术活动如何共同发展并相互强化的更细致的见解（Pfister等人，2021；Shin等人，2024）。然而，迄今为止的大多数研究要么是在跨领域范围内研究这种关系，要么只针对特定领域提供有意义的见解（Isaksen和Nilsson，2013）。在这种情况下，我们的工作旨在通过探索区域层面的科学与技术之间的双向关系来弥合这些差距，同时捕捉跨领域的动态变化。通过整合区域创新系统和相关性原则的见解，我们提供了一个全面的框架，以理解科学和技术轨迹如何在各地区和学科之间相互影响和关联。
其次，我们为扩展相关性原则的文献做出了贡献，该原则用于研究不同的经济和创新活动如何促进不同类型的活动（Pugliese等人，2019；Catalán等人，2020；Balland和Boschma，2022；Castaldi和Drivas，2023；Qiao等人，2024；Qin等人，2024）。受到这种双向关系的启发，我们专注于科学和技术之间的联系。具体来说，我们分析了科学领域的结构和邻近性与新技术活动之间的关系，以及反之亦然，同时认识到科学不仅为技术提供信息，还从技术进步中吸收反馈和方向。
本文的其余部分组织如下。在下一节中，我们讨论了科学-技术关系，并提出了我们的关键假设。我们还讨论了我们的框架如何基于先前的研究进行基准测试。然后，我们讨论了构建关键变量和计量经济规范的数据和方法。接下来，我们展示了结果并讨论了它们如何验证我们的假设。最后，最后一节进行了总结。
节选内容
科学-技术关系
科学是技术创新的支柱。有许多例子可以说明这一点。半导体技术和现代电子系统的演变在很大程度上得益于量子物理学和固态科学的先前进步（Mody，2011）。即使在日常生活中，科学也起着重要作用，例如在全球定位系统中使用相对论（Ashby，2003）。最后，生物学和酶学的基础研究也推动了……
数据构建
我们使用了三个主要的数据来源。首先，我们从USPTO收集了美国专利数据。3对于每条记录，我们获取了申请日期和相关分类。我们获得了国际专利分类（IPC）；需要注意的是，几乎所有专利局都使用IPC来对专利发明的技术领域进行分类。
基线结果
表1显示了两个假设的基线结果。为了测试假设1，我们首先在第1列和第2列分别包含了和，以检查它们之间的任何相关性（ρ=0.409）是否以任何方式影响了结果。第3列同时包含了这两个变量。可以看出，系数在质量上是相似的，可以这样解释：基于第3列，在所有变量保持其平均值的情况下，增加一个标准差（）与……
结论
本研究旨在探讨区域层面科学和技术能力之间的双向关系，重点研究了不同领域之间的相关性如何与新专业化的出现相关。利用美国大都市统计区的综合数据集，并借鉴相关性框架，我们不仅在细粒度的区域尺度上，而且在不同的科学和技术领域中扩展了先前的研究。
我们的主要发现提供了稳健的结果……
CRediT作者贡献声明
帕纳约蒂斯·G·米凯利德斯（Panayotis G. Michaelides）：监督、项目管理、概念化。基里亚科斯·德里瓦斯（Kyriakos Drivas）：写作——审稿与编辑、初稿撰写、方法论、调查。查拉拉姆波斯·阿吉罗普洛斯（Charalampos Agiropoulos）：可视化、验证、资源管理、调查。玛丽亚·弗拉丘（Maria Vlachou）：写作——审稿与编辑、初稿撰写、可视化、形式分析、数据管理
未引用的参考文献
Catalán等人，2022；Ding等人，2010；Fran?oso，2025；Gomila，2021；Griliches，1998；Hane-Weijman等人，2022；McCann和Ortega-Argilés，2011；Zhou等人，2025；Rey和Anselin，2010。
利益冲突
作者声明没有利益冲突。
数据可用性
本研究使用的数据是公开的，作者可应合理要求提供。
伦理批准和参与同意
本研究未涉及人类参与者，因此不需要伦理批准。
资助
本研究未获得任何公共、商业或非营利部门的特定资助。
致谢
本研究部分由恢复与韧性设施（RRF）- SUB1.1：研究卓越集群（CREs）资助，项目代码为YΠ3TA-0561103。
