解释城市｜全球创新网络核心节点，为啥近邻不如远亲？

【编者的话】

在经济全球化的背景下，城市不再是一个固定的地点，而是具备多重和多层负责联系的流动空间。在所有的要素流动中，以知识为代表的创新流动表现出增长快、频度高的特点。本期解释城市将从城市的创新网络及创新联系的视角透视城市在知识流中的地位与趋势。

工业革命以来的发展实践说明，互动与合作是知识增值、创新增能的最主要手段。创新主体之间的互动与合作不仅促成了知识的流动，还提升了城市间的网络联系。 

一、什么是创新网络，如何刻画？

创新归根到底是人的活动，在创新网络之前首先产生的是创新者网络。最主要的创新者当然就是大学的教授和科研机构的研究人员。

2001年《美国科学院快报》刊登了密西根大学教授、著名网络学大咖马克·纽曼（M. E. J. Newman）的一篇文章《科学合作网络的结构》，揭开了创新合作网络的神秘面纱。他用arXiv（注：是一个收集全球物理学、数学、计算机科学与生物学的论文预印本的网站，始于1991年8月14日。）上的论文集作为研究对象，如果两名研究者在一篇论文中同时署名，则被标记为具有合作关系。以此为基础，他构建了全球152万名研究人员的论文合作网络。

他的一些结论，即使20年后的今天看来依旧适用，比如跟社交网络一样，研究人员之间也存在“六度分隔”的现象，即1位研究者平均可以通过6位合作者联系到他这个领域的任何1位研究人员。此外，相比较，生物医学领域的“圈子文化”似乎是最低的，而物理学、计算机学中的“圈子文化”则明显较重。

当然，作为创新主体的作者同时也具备地理属性，如果以研究者地理信息中的城市作为网络的节点。同理，如果两个城市同时出现在一篇研究论文上，那表明两个城市在创新方面有合作关系。以此为基础，则构建起属于城市层面的创新网络，这也是当前创新网络和论文合作网络的通用手段。

 2007年全球城市之间的论文合作网络
资料来源：Maisonobe M. et al. The world network of scientific collaborations between cities: domestic or international dynamics[J], Journal of Inoformetrics, 2016(10):1025-1036.

二、高度社团化的论文合作网络

从论文合作网络的特征来看，东京、纽约、巴黎、伦敦和北京是该网络的核心节点，每年拥有大量的论文是从这几个城市的研究机构发出。尽管过去几十年间，全球创新合作网络已经将主要的国际大都市串联起来。但从合作对象上看，本国合作仍然是占据绝对主导，跨国合作的比例仍然相对较低。

比如2007年与北京合作的城市中前10名分别为上海、香港、长春、武汉、兰州、南京、广州、天津、沈阳和大连，到了2022年，北京和上海、广州、武汉、南京、深圳、合肥、天津、香港、大连等10座城市合作关系紧密，变化并不太大。

2007年与纽约合作的城市中前10名分别是波士顿、华盛顿特区、旧金山、费城、洛杉矶、芝加哥、巴尔的摩、达拉姆、普林斯顿和纽黑文，到了2022年仍然是波士顿、旧金山、巴尔的摩、华盛顿、费城、洛杉矶、西雅图、圣地亚哥等城市。

表观上，论文本土合作的后果就是呈现出明显的集群化特征，如图1所展示的那样，北京、武汉、上海、广州、香港、杭州和南京属于一个集群，构成了一个内部高度联系的社团。同理，纽约、波士顿、旧金山和洛杉矶又构成了另外一个社团，而集群与集群之间的联系往往依赖中心节点之间的相互合作，既是一种跨越国别的合作，同时也是网络核心节点之间的高度关联。

这种社团化的集群也揭示了另一个重要问题，创新对于地理距离的敏感性其实不太高（起码论文合作方面如此），空间上的近邻性并不一定能促成创新网络的形成。反而，相同的研究领域、研究兴趣点才是驱动合作网络的关键因素。 

三、创新网络背后的城市等级与秩序

与人口分布一样，以城市为节点的创新网络同样存在等级体系。这些关键节点的城市往往在基础科学领域拥有较高的话语权、传播力以及影响力。《自然》杂志2022年的科学城市就将中美两国的城市论文合作网络进行了对比，说明了其等级体系的巨大差异。

在中国，北京和上海是其网络等级的第一梯队，两者中又以北京为绝对中心。基本所有的城市都与北京存在论文合作关系，这也是北京能够依托众多高校打造国际科技创新中心的重要基础。

而美国等级体系的第一梯队则以纽约、波士顿和旧金山湾区三座城市平分天下，其余城市之间的相互关系要更加错综复杂，比如巴尔的摩-华盛顿地区虽然不如前三座城市那样是整个网络的中心节点，但却与博尔德、西雅图、洛杉矶以及芝加哥等城市拥有相对紧密的合作关系。

这种单中心与多中心网络形态背后，其实是中美科创资源配置的巨大差异。 

中美城市合作网络对比
资料来源： How well connected are the world’s leading science cities[2024-02-08访问]

近年来，随着多层网络和高阶网络逐步进入研究人员的视野，高级的创新网络拓扑结构正在形成并被剖析，网络背后的合作关系、空间体系以及节点功能也在被逐步厘清。 

参考文献

[1]   Newman M. E. J. The structure of scientific collaboration networks[J], Proceedings of National Academics of Science, 2011,98(2):404-409.

[2]   Maisonobe M. et al. The world network of scientific collaborations between cities: domestic or international dynamics[J], Journal of Inoformetrics, 2016(10):1025-1036.

[3] How well connected are the world’s leading science cities?. https://www.nature.com/articles/d41586-022-02883-6[2024-02-08访问] 

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“解释城市”专栏由上海发展战略研究所戴跃华博士主持，关注城市科学发展的前沿趋势，解释城市科学以及城市中人类行为动力学的一般特征和规律，探究利用前沿城市科学理论优化城市治理的路径和方法。