创新是靠知识驱动的,在创新发展进程中,来自不同领域、不同学科以及不同组织间的知识元素的交互愈发频繁,构成日趋紧密的知识网络。探究某一领域或学科在发展进程中知识元素的结构及其演变,不仅能够获悉该领域或学科发展的路径、轨迹、演化等特征规律,并且能够为我国集聚创新资源、规划相关产业布局、制定相应科技政策,进而赶超先发国家提供理论依据。自20世纪80年代起,试图将生命科学及工程学科交汇融合的合成生物学科(Synthetic Biotechnology)步入越来越多来自美国、英国、欧盟等合成生物学科先发国家和地区的科学家的视线。来自生命科学、工程学、物理、化学、数学等跨界技术、知识的融合与创新使合成生物技术不断取得跨越式创新,研究成果逐步应用于医学、基因科学、能源、农业等领域,在解决生物制药、能源、粮食等全球问题上扮演着不可或缺的角色。在生命科学与工程学等知识的融合过程中,合成生物技术创新优势的取得依赖于守门人与牧羊人在知识获取、消化、转化和利用中发挥的作用。守门人和牧羊人都属于网络中的知识吸收角色,而现有的研究往往采用合作网络厘定守门人与牧羊人角色,忽视了知识流动中两者的角色动态效应。本文不对守门人与牧羊人进行识别,对合成生物技术演进发展过程中(萌芽期、探索期与成长期),三维知识网络中的守门人与牧羊人的角色效应进行探究。本文首先通过可视化文本分析工具CiteSpace提取合成生物技术2000-2014年的基础专利、后引专利以及前引专利中标题中主题词,而后利用复杂网络分析集成软件Ucinet绘制出更为清晰的大型主题词共现网络(网络节点为关键词,网络连线为专利),得到不同研究阶段下基础专利及其后引专利、前引专利的关键词共现网络。在理论分析的基础上,对知识网络结构特征以及节点特征进行探索性分析,并结合合成生物技术在萌芽期、探索期、成长期三阶段的技术情境提出本文的研究假设。其次,本文构造了一个结合专利引证关系与文本挖掘技术(关键词构建)的三维知识网络。其中,X为技术领域(各DC德温特分类代码);Y为知识元素(共词);Z为流动路径(专利引证关系),测度基础专利、后引专利以及前引专利三层网络之间的余弦相似度,进而实证分析合成生物技术发展三阶段中的守门人效应、牧羊人效应与技术位势之间的阶段性关系。本文的主要研究结论如下:守门人效应与牧羊人效应对合成生物技术的演进影响呈现阶段性特征,萌芽期主要依赖于守门人角色效应;探索期守门人角色效应、牧羊人角色效应以及两者的协同作用共同推动学科发展;成长期牧羊人角色效应对学科发展的推动作用愈发凸显,而守门人角色效应则相对式微。此外,在整个研究期内,牧羊人角色效应对合成生物技术发展成为一个多学科交叉的前沿领域的推动作用及显著性水平逐步增强,而守门人效应的推动作用则先上涨而后回落,两种效应的互动作用在三个不同阶段中起伏较大,反映出合成生物学历经十余年的发展,就创新质量而言,已取得具有跨越式意义的发展,模仿式创新逐渐被取缔。成长期守门人效应与牧羊人效应主次的置换也是导致两者交互作用较前两个阶段有所回落的原因之一。我国合成生物技术的起步较晚,同英美等先发国家相比技术创新能力仍有较大的差距,研究知识驱动合成生物技术创新的演化特征为我国抓住学科发展的黄金机遇期,规划合成生物技术产业布局、制定相应科技政策,进而赶超英美等先发国家提供了理论依据。