基于能力结构关系模型的区域合作创新研究_协同创新论文

基于能力结构关系模型的区域协同创新研究，本文主要内容关键词为：模型论文,区域论文,能力论文,结构论文,关系论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。

       中图分类号：F129.9 文献标识码：A 文章编号：1000-0690(2015)01-0066-09

       随着现代科学技术飞速进步以及经济全球化步伐的加快，科技创新作为社会经济发展的基本动力和关键因素，正深刻改变着区域经济格局，并日益呈现出既高度分化又充分整合的趋势。协同创新业已成为当今世界科技活动发展的新趋势，其为整合创新资源、提升创新管理机制与创新效率提供了一个有效途径。中国也在把自主创新，建设创新型国家作为国家发展核心战略的基础上[1,2]，进一步提出了协同创新这一划时代意义的创新范式。协同创新定义最早由美国麻省工学院研究员Peter Gloor提出，即“由自我激励的人员所组成的网络小组形成集体愿景，借助网络交流思路、信息及工作状况，合作实现共同的目标”[3]。经过长期发展，现在通常所说的协同创新是指不同创新主体的创新要素有机配合，通过复杂的非线性相互作用而产生整体效应最优的协同过程[4]。国内外关于协同创新的研究一直是从以企业为主的微观层面展开的，主要集中于对企业创新成员协同关系[5]、企业创新要素的协同关系[6]以及企业协同创新模式[7,8]等方面。在中国，虽然企业作为研发活动主体的地位早已确立，但企业与高校、科研单位的联系并不紧密，在资源配置过程中仍存在科技成果转化率低、科技与经济互促性不足等问题。因此，必须从整体区域单元上考虑协同创新问题而不应仅仅限于对研发活动和企业层面的研究。

       创新是区域经济持续增长的根本动力与关键所在。一个地区的创新产出不仅取决于当地的经济水平、科技投入、制度条件、社会文化环境等综合因素，同时还受到其他区域创新活动的影响[9]。单个地区的创新能力无法有效应对复杂多变的竞争环境，而区域协同创新有利于实现资源在地区之间各个生产环节的协同整合，促进各地区之间优势互补、合作共赢[10]，是充分调动和协调区域内的各种创新资源的重要保障，是区域创新发展的必然结果和高级阶段[11]。目前，关于区域协同创新的研究主要集中在区域协同创新相关理论基础的探求、理论体系的构建[12]、区域内部协同创新机制机理的分析以及区域协同创新的实现路径与对策等方面[13]，这些研究以定性分析为主。在定量分析上，利用LS-SVM、DEA、系统动力学、复合系统协调度等模型[14]，虽可较好的反映区域创新能力差异与区域互动，但是不能突出区域在相关区域协同创新中的获益分配格局。鉴于此，本文尝试利用能力结构关系模型对中国省级区域的创新能力结构进行评价，从时空维度揭示不同区际创新能力结构的均衡与匹配程度，并在此基础上，辨析不同省级区域在区域协同创新中获益效果的相对变化趋势及时空关联，以期为促进行政区经济体制下的中国区域协同创新、推动区域经济发展以及更好地贯彻落实国家创新型发展战略提供一定的借鉴意义。

       1 研究方法与数据选取

       1.1 指标体系的构建

       区域协同创新是涵盖知识创新、技术创新、产业创新、服务创新、创新环境等全社会创新的一个综合创新体系，通过各种区域创新主体之间的交互作用而形成创新要素集聚与技术扩散的区域创新网络系统。而能力结构是指一个国家或地区在增长要素积累的基础上所形成的配置能力、学习能力、技术能力和开放能力等能力的综合，即结构性能力[15]。根据能力结构的定义，当两个区域进行协同创新时，区域创新能力状况直接影响着区域之间协同创新的稳定性和长久性，并决定着区域协同创新中的利益分配格局。在各种区域创新能力中，知识创新是区域协同创新的基础，技术创新是区域协同创新的核心，产业创新是区域协同创新的关键，服务创新是区域协同创新的纽带，创新环境是区域协同创新的前提条件和载体[16]。各种区域创新能力通过区域之间的互动连接来推动区域之间的深度融合，凝练区域之间的共同创新需求，集聚区域之间的分散创新资源，协调具有不同利益诉求的各种区域创新主体，进而促进区域经济发展。

       鉴于上述区域协同创新能力结构的内涵，参照相关研究成果[17～21]，在遵循科学性、独立性、动态性与可操作性等原则的基础上，从知识创新能力、技术创新能力、产业创新能力、服务创新能力与创新环境能力5个方面来构造区域协同创新能力结构关系指标体系，并对相关系数在0.90以上的指标视为高度相关指标并加以合并，最终形成的指标体系如表1所示。

      

       1.2 数据处理

       根据《中国统计年鉴》(1999～2012)[22]、《中国科技统计年鉴》(1999～2012)[23]、《中国高技术产业统计年鉴》(2002～2012)[24]及中华人民共和国国家统计局官方网站[25]，分别统计全国31个省市(港澳台除外)的相关数据，构建指标系数矩阵

(i为序参量，j代表各个指标)。设

为第i个序参量的第j个指标，其值为

是系统稳定临界点上序参量的上、下限值，则

可表示为：

      

      

反映了各指标达到目标的满意程度，其值趋近0为最不满意，

趋近1为最满意，所以0≤

≤1。

       1.3 突变级数法求综合指数

       突变级数法的核心是利用突变理论分歧方程所推导出的归一化公式[26]，建立递归运算法则。与一般模糊评价不同的是，这种方法只需按指标间的内在逻辑关系对其重要程度进行排序，并给出底层指标的突变模糊隶属度值。而中间层和顶层的突变模糊隶属度值是由突变模型从底层逐级递归计算得出的，避免直接使用难于确定且主观性较大的“权重”。最常见的突变系统类型蝴蝶突变系统，其数学模型为：

       蝴蝶突变系统模型：

      

       式中，x表示突变系统的一个状态变量；f(x)表示状态变量x的势函数：u，v，w，t表示状态变量的控制变量。通过计算，蝴蝶突变系统的归一公式为：

。归一公式把系统内控制变量的不同质态化为同一质态，即把控制变量统一化为状态变量表示的质态。控制变量在利用归一公式计算每个状态变量值时，对该变量所对应的各个控制变量计算出的x值采用“大中取小”的原则或取平均值[27]。

       1.4 能力结构关系模型

       借鉴杨先明[28]的能力结构思路，以及黄宁[29]的能力结构与区域经济合作利益分配图建立反映区域综合创新能力结构的创新能力结构指数ICSI(Innovation Competence Structures Index)，其值由组成创新能力的各要素加权求和得到。A和B区域的各项创新结构能力指数用公式(3)、(4)表示，两个区域之间创新能力结构的耦合度

用公式(5)[30]表示：

      

       式中，

分别为A地区和B地区的各项创新能力结构指数；

为构成各项创新能力指标对应的权重；

分别A地区和B地区创新能力的指标值，i为变量个数，由于本次研究将区域科技能力结构关系指标划分为知识创新、技术创新、产业创新、服务创新与创新环境5个能力，因此，i=5。

越大，说明A，B两个地区的创新能力结构耦合性越高，两个地区开展协同创新的可能性越大；反之，则说明创新能力结构较差的一方影响了两个地区的协同创新。只有创新能力结构低的一方提高自身的创新能力结构才能保证两个地区之间协同创新的稳定性与长久性。

       区域创新能力结构与协同创新利益分配关系图(图1)可以解释两个地区在协同创新中的获益情况。

      

       {

       图1 区域创新能力结构与协同创新利益分配关系}

       a为A地区的创新能力，b为B地区的创新能力，OA为A地区创新能力结构线，OB为B地区创新能力结构线，OC为A、B地区的协同创新合作线，

分别为A地区和B地区的综合创新能力结构指数。

       射线OA和OB的斜率

可用A、B两地区的能力结构指数函数来表示：

，其中，OA线与OB线的长度

用创新能力结构指数表示的函数式为公式(6)；图中

代表了A，B两地区协同创新的总收益，

则分别代表了A地区的协同创新获益与B地区的协同创新获益大小。故：

      

       显然，公式(7)～(9)中的

都是关于

的单调增函数，即区域在协同创新中的获益随着各创新系统能力结构的提高而增多。两区域本身的创新能力结构大小决定着其在协同创新中获益的多少，协同创新双方的创新能力结构越强，在协同创新中所获得的总收益也越大。协同创新的持续稳定开展取决于协同创新双方的获益和分配比例，获益不变时，分配比例较大的一方协同创新意愿更强；分配比例不变时，协同创新双方获益越大，开展稳定协同创新的可能性越大。

       2 区域协同创新时空分异分析

       2.1 区域创新能力测度与分析

       根据公式(3)、(4)得到1998～2011年全国各省级区域的各创新能力结构值，并进行算术加权平均得到各省级区域的创新能力结构指数，限于篇幅，仅列出研究基期与末期的计算结果(图2)。

      

       图2 区域创新能力结构指数

       由图2可以看出，虽然研究期内省级区域的创新能力都呈现上升趋势，但区域整体综合创新能力格局变化不大，基本呈现出东、中、西分布的格局①。广东、江苏、北京、上海这4个区域的综合创新能力多年来一直居于四强，东部除了河北与海南以外，其余省级综合创新能力也都处在全国前列，而中部区域也大体位于综合创新能力的中间位置，西部仅有四川、陕西与重庆具有较强的综合创新能力，其余地方的综合创新能力明显较弱。与此同时，可以发现，相对于省级区域综合创新能力在全国所处的位置而言，浙江与福建等东部区域上升较快，四川、陕西、黑龙江、吉林与甘肃等中西部地区却有不同程度的下降。在研究基期与研究末期，东、中、西三大地带的平均综合创新能力依次为：6.41、3.38、2.61与40.56、19.14、14.46，东、中、西三大地带综合创新能力的差距有逐步扩大的趋势，这不仅表现在绝对数量上差距的扩大，而且表现在相对数量上差距的扩大，东部与中部、东部与西部、中部与西部的平均综合创新能力之比在研究基期与末期依次为：1.90、2.45、1.29与2.12、2.80、1.32。究其原因，主要是因为东部地区具有较强的产业与科技基础、完备的现代化产业科技支撑体系，技术转化与科技发展的各方面环境与体制机制日臻成熟，科技创新与经济发展形成良性互动。中部地区的综合创新能力一般，但相对于其后的一些西部省份略高，具有很大的发展潜力，而西部地区由于科技基础相对比较薄弱，且受到教育水平低下、科技人才结构不尽合理、科技活动经费少、科技成果转化率低等诸多因素的影响，虽然综合创新能力有所提升，依然没有遏制住与东、中部地区差异逐渐扩大的势头。

       2.2 区域协同创新耦合度分析

       区际创新能力结构的耦合度是由不同地区各项创新能力之间的差异决定的，反映了不同区际创新能力结构的均衡与匹配程度。利用区域协同创新能力结构值，根据公式(5)计算出不同时期不同区域之间创新能力结构的耦合度，为了增加制图的简化性与可视性，将不同时期区域创新能力结构耦合度结网的耦合度门限值依次设定为1、2、3、4，并将区域创新能力结构耦合度的网络图谱与地理位置相结合，勾勒出能够反映其空间演化过程及耦合强弱变化的网络演化图(图3)，图中网络线条的粗细程度表示区际创新能力结构耦合度大小，即地区间的创新能力结构耦合度每增加一个单位，其关系边也相应比原来粗一倍。

       由图3可知，1998～2011年省级区域创新能力结构耦合度的空间演化过程具有以下显著特征。总的来说，省级区域创新能力结构耦合度网络的规模、密度与范围均得到了较快的进步与提升，创新能力布局不断优化，各区域结合自身经济社会发展的特色和优势，加快区域创新能力布局建设，初步形成东、中、西部分工协作、功能互补、多层次合作的区域创新网络。网络发展的重要节点不断增多，网络节点的渠道和方向也有不断增多的趋势，东部与中部、东部与西部以及中部与西部之间的创新能力耦合度也得到了有力提升，区际创新能力结构的均衡与匹配程度得到了极大增强，特别是中部与西部之间的湖北—陕西、湖北—四川创新能力耦合度增加明显。

      

       图3 1998～2011年区域间创新能力结构耦合度的空间演化过程

       省级区域创新能力结构耦合度网络发展具有十分明显的空间不平衡性。在网络发展初期(1998～2000年)，网络关系边大多分布在以上海—北京及上海—广东这两条线为轴心的周边区域；2001～2004年，环渤海经济圈与长江三角洲的耦合度明显强化，由此形成“北密南疏”的网络空间分布格局；2005～2008年，东部、中部以及西部的四川、重庆、陕西已经基本形成了较为完整的区域创新网络，特别是长江三角洲与珠江三角洲的创新匹配程度日益加深，而广大西部地区则处于网络的边缘地带，空间不平衡性加剧；在网络发展末期，以长江三角洲—珠江三角洲、长江三角洲—环渤海经济圈为核心的创新网络强度与范围明显优于其余地区，耦合网络的极化效应明显。省级区域创新网络存在明显的核心—边缘空间分异格局，逐步形成了京津冀、长江三角洲、珠江三角洲的主要大三角格局以及辽东半岛、成渝、海峡西岸的次三角格局。

       2.3 区域协同创新获益分配格局演化

       在量化分析区际创新能力结构匹配程度的基础上，为了进一步辨析研究期内省级区域协同创新获益效果的相对变化趋势，揭示其对全国协同创新的影响，本文采用有序聚类来对协同创新总获益效果的发展阶段进行划分。总共分为5个阶段，从低到高依次为：协同创新总获益值初级阶段、协同创新总获益值低级阶段、协同创新总获益值中级阶段、协同创新总获益值较高级阶段、协同创新总获益值高级阶段，各阶段区域的协同创新总获益值情况如表2所示，并根据图1及公式(7)～(9)计算出地带内部及地带间不同省级区域在协同创新中的获益值及区际获益比(表3)。

      

      

       由表2、3可以看出，研究期内，各区域协同创新获益值及区际总获益值都有了明显提升，东部的协同创新总获益值上升最多，东部内部的平均协同创新总获益值在2009～2011年稳定上升到0.806。但总体来看，全国省级区域间的平均协同创新获益值依然较低，在2009～2011年仅为0.110，且区际协同创新获益值及获益比空间差异显著。从2009～2011年地带内部及地带间区际协同创新总获益值的大小顺序排列来看，东部之内(0.806)＞东部与中部之间(0.035)＞中部之内(0.020)＞东部与西部之间(0.015)＞中部与西部之间(0.010)＞西部之内(0.003)，这说明区域创新能力结构越强，可持续发展能力越高，区际协同创新的概率越大，相应区域在协同创新中所获得的收益也越大。从2009～2011年地带内部及地带间区际协同创新获益比的大小顺序排列来看：东部与西部之间(3.719)＞东部之内(1.838)＞东部与中部之间(1.754)＞中部与西部之间(1.649)＞西部之内(1.408)＞中部之内(0.945)，研究期内地带内部及地带间区际协同创新获益比值相对变化不大，区际协同创新空间格局趋于稳定。对比地带内部及地带间区际协同创新获益值排在前列的区域可以发现，区域综合创新能力较高的地区与综合创新能力较低的地区合作，拥有较高综合创新能力的区域明显在区际协同创新中能够占优势，且地带内部由于具有临近的空间优势以及同质的创新能力，其区际协同创新在不同区域中的分配相对于地带之间的协同创新更为均匀，创新合作发生的可能性更大。

       从时间维度来看，处于协同创新总获益值初级阶段的区域数量有了较大幅度的减少，特别是东部与中部内部、东部与中部之间的区际协同创新数量减幅更加明显，东部内部仅剩下海南与天津、辽宁、福建、河北之间的协同创新总收益值仍处于初级阶段，这一方面是因为海南与这些区域在东部地区综合创新能力及各项创新能力结构相对较低，另一方面从空间位置上来看，海南与这些省市的距离较远，产生了区际协同创新的空间衰减效应。而处于协同创新总获益值低级阶段、中级阶段、较高级阶段、高级阶段的区域数量都有了不同程度的增加，其中在协同创新总获益值初级阶段东部与中部内部、东部与中部之间的区际协同创新数量呈现出先增加后减小的过程，西部内部、东部与西部、中部与两部之间的区际协同创新数量增加较多，由1998～2000年的0个分别增加到2009～2011年的35、73与47个。在协同创新总获益值中级阶段地带内与地带间的区际协同创新数量也有着不同程度的增加，尤其是东部与中部地带间的区际协同创新数量增加最多，到64个。在协同创新总获益值较高级阶段与高级阶段，区际协同创新数量最多的都是东部地区内部区域间的协同创新，分别为19与11个，率先进入协同创新总获益值高级阶段的区域有：江苏—广东、北京—广东、北京—江苏、上海—广东、上海—浙江、北京—上海、浙江—广东、上海—山东、上海—江苏、山东—广东、北京—浙江，明显这些地区普遍具有最强的综合创新能力，各项创新能力结构也比较突出。东部与中部、东部与西部、中部与西部之间在协同创新总获益值较高级阶段仅有少量区际协同创新数量分布，东部与中部之间主要是广东与湖北、河南、湖南、安徽、山西、吉林以及辽宁—湖北，东部与西部之间主要是四川与北京、广东、上海、辽宁，中部与西部之间主要是湖北与陕西、四川。

       3 结论与讨论

       1)总体来讲，在国家建设“创新型国家”的战略背景下，研究期内省级区域的创新能力都呈现上升趋势，但区域整体综合创新能力东、中、西阶梯分布的格局并没有改变，且地带间的综合创新能力差异有逐步扩大的趋势。具体到知识创新、技术创新、产业创新、服务创新以及环境创新五种创新能力结构，创新能力增长的驱动力因地域特色的不同而呈现出增长模式的差异。因此，未来各省级区域应打破空间阻隔，充分利用区域内不同城市处在城市生命周期不同阶段的特征，深化自身的创新能力比较优势，促进产业的技术转移和学习，实现创新要素在区域内的自由流动。因地制宜，构建各具特色、协调发展的区域创新体系，大力推动协同创新，建立与产业、区域经济紧密结合的技术研发和成果转化机制，提升高校和科研院所服务国家重大需求、支撑产业结构调整和促进区域可持续发展的能力。

       2)原有节点之间的强化以及原有节点与其它节点之间形成新的关系，成为推动省级区域创新能力结构耦合度网络不断复杂化与成熟化的重要因素。省级区域创新能力结构耦合度网络发展具有十分明显的空间不平衡性，存在明显的空间分层现象与核心—边缘空间分异格局。以京津冀、长江三角洲、珠江三角洲的主要大三角格局和以辽东半岛、成渝、海峡西岸的次三角格局容易导致省级区域创新能力结构耦合度网络隔离与分化，并不利于其进一步发展与深化。有鉴于此，各地区应结合区域经济社会发展的特色和优势，加快区域创新能力布局建设，构建运行高效的区域创新网络，鼓励创新资源密集的区域率先实现创新驱动发展，支持具有特色创新资源的区域加快提高创新能力。

       3)研究期内省级区域协同创新获益值都有了不同程度的上升，但是其质量依然不高，且东部、中部、西部之内，东部与中部、东部与西部、中部与西部之间的区际协同创新获益值及获益比空间差异显著。地带内部及地带间区际协同创新获益比值相对变化不大，区际协同创新空间格局趋于稳定。区域创新能力结构越强，区际协同创新的概率越大，相应区域在协同创新中所获得的收益也越大。相对于地带间的区际协同创新，处于同一地带内部的省级区域由于具有临近的空间优势以及同质的创新能力，其区际协同创新分配更为均匀，创新合作发生的可能性更大。因此地带内的区域更应该重视区域协同创新，通过联系起来的区域间行为主体，包括研究机构和大学之间的合作，人员之间的联系，专家之间的互相访问，以及各种各样的项目等等，来促进技术学习和技术转移，从而促进地带内区域间的创新活动。

       收稿日期：2014-02-25；修订日期：2014-07-29

       注释：

       ①东部地区包括辽宁、河北、北京、天津、山东、江苏、上海、浙江、福建、广东与海南，共计11个省级区域；中部地区包括黑龙江、吉林、山西、河南、安徽、湖北、湖南、江西，共计8个省级区域：西部包括内蒙古、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、四川、云南、贵州、西藏、重庆、广西，共计12个省级区域。

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