基于三维模型的国家创新能力两步测度，本文主要内容关键词为：创新能力论文,两步论文,模型论文,国家论文，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。
20世纪90年代以来，随着国家创新体系建设实践的推进和理论研究的深入，国家创新能力测度研究取得了长足的进步。国内外学者和国际性组织对各国创新能力的测度和分析，为世界各国了解全球科技发展趋势、把握本国创新能力现状提供了重要依据。纵观已有成果，我们发现还存在以下不足。第一，有关国家创新能力形成的基础理论研究尚显不足。国家创新能力是国家创新体系的功能实现，因此，从国家创新体系的结构功能分析入手，探讨国家创新能力形成的机理是国家创新能力测度的基础性工作，目前，基于国家创新体系运行分析的创新能力形成的理论成果尚不多见。第二，国家创新能力测度方法研究尚未引起学术界的足够重视。学者和国际组织重点关注的是指标体系本身是否完善，对于指标体系的构建方法，测度结果的表述方法，指标权重的计算方法等还缺乏系统深入的研究，从而使国家创新能力测度研究长期停留在专注指标构建的肤浅表层。
1 国家创新能力的理论模型
国家创新体系是国家创新能力形成的组织基础，国家创新能力的理论模型就是要从国家创新体系的结构功能分析入手，阐明国家创新能力的构成要素及其相互作用关系，从而为国家创新能力测度指标体系构建提供理论依据。
1.1 国家创新能力FP&S和M&J模型
1912年美籍奥地利经济学家Schumpeter在《经济发展理论》一书中最早提出了创新的概念，此后创新能力的概念被广泛应用于经济学、地理学和创新政策文献中。1990年美国加利福尼亚大学的Suarez-Villa[1]在《行为科学》杂志上发表题为“发明、发明学习与创新能力”的文章，认为国家创新能力(NIC)是创新能力理论在国家层面的应用，同时还涉及到教育、知识产权制度和法律等环境驱动因素。他提出用专利水平衡量国家创新能力的观点。1998年Neely和Hii[3]对创新能力的来源和界定等问题进行了详细讨论。
OECD是最早对国家创新能力进行研究和测度的国际性组织，OECD认为国家创新能力是环境因素、集群因素和大学、中介因素共同作用的结果，这种观点在后来的研究中得到了进一步的深化和完善。1995年Freeman[3]历史发展的角度梳理了国家创新体系的研究方法，将OECD的研究进一步结构化，提出分析国家创新绩效的理论框架。
2002年Furman，Porter和Stern[4]在创新能力理论、国家竞争优势理论和国家创新体系理论的基础上进一步界定了国家创新能力的概念，强调对于国家而言其创新成果世界新颖（“new-to-the-world”）的重要性，认为公共创新基础设施、集群环境以及两者之间的联系是影响国家创新能力的重要因素，提出了国家创新能力构成的理论模型（FP&S模型）。
2005年Hu和Mathews[5]提出国家创新能力是国家持续创新活动的制度潜能，强调了创新的持续性以及制度变迁对创新能力形成的意义（M&J模型）。与FP&S模型相比，M&J国家创新能力模型的最重要贡献是提出了国家创新能力下游效应的概念，主张用GDP，劳动力、期刊、外资和市场占有率作为测度下游效应的指标。在M&J模型中，虽仍包括国家创新基础设施实力、创新集群的环境以及两者之间的联系，但是对于每一个部分的阐述进行了细化，并尽可能多地利用统计数据进行测算。2007年Mathews和Hu[6]又对Porter等人的概念进行了修正，认为衡量技术领先国家和技术落后国家创新（能力）的标准应该存在差异，前者为世界新颖（“new-to-the-world”），后者为国家新颖（“new-to-the-country”）。Hu和Mathews的工作是Porter等人工作的深化和拓展，但并没有突破原有的国家创新能力理论框架。
FP&S理论模型将人力资源投入、资本投入、创新政策作为公共基础设施，将投入、需求、企业竞争和相关支撑产业作为产业集群的创新导向。该模型从公共基础设施和产业集群环境两个方面对国家创新能力进行划分，然而两者并不是处在同一层面具有并列关系的要素。从广义上讲，公共基础设施也是支撑创新的环境要素，这样就把创新能力全部归结为环境能力了，实际上，环境只是创新能力形成的条件，而创新产出才是创新能力的最终显示物。
M&J模型强调理论框架与指标的匹配，深化了国家创新能力的实证研究，但也存在不足。首先将创新资源和政策等因素作为基础设施实力，使基础设施的概念过于宽泛，难以从逻辑上体现创新主体与环境的关系，进而揭示创新要素之间的因果关系；其次M&J模型对创新下游效应的界定也不甚准确，GDP、劳动力、外资等均不是科技创新的直接产出物，如此定义创新产出可能使测度结果偏离创新活动实际。
1.2 国家创新能力的三维模型
在FP&S和M&J模型的基础上，重新按照环境——活动主体——创新产出的逻辑关系，将国家创新能力的构成要素重新分类、整合，建立国家创新能力的三维模型。第一，将国家创新基础设施能力和创新产业集群特有环境中的创新投入资源和创新环境要素进行分离，形成创新投入资源和创新环境两大支撑；第二，创新投入资源和创新环境之间相互作用的结果体现为创新产出。国家创新能力首先体现在特定国家对新观念、新理论、新技术、新产品的创造、开发和应用方面，也就是创新产出。由于创新活动的全球化和创新资源的共享性，使各国国家创新体系运行的渗透、交叉和互动日益频繁。因此，创新产出不仅体现在一国科学技术创新对本国经济增长的促进作用，同时还表现为特定国家在全球科技发展中的作用，尤其是对全球科技发展进程的贡献和影响。这其中有些要素难以进行准确的统计和测度，所以主要通过理论创新、技术发明和产品开发活动，对国家创新能力产出进行测度和评价。
图1 国家创新能力三维模型
在大科学时代，国家作为创新活动的社会组织单元日益显示出其独特的功能。国家作为创新活动的组织体系，必须通过合适的制度安排和机制、政策设计，聚集创新资源、激发创新热情、协调创新活动。因此，可以把社会的体制、机制、文化等要素看成是国家创新体系的关系和运行能力，即环境能力。人们在研究企业、产业或区域创新能力时，往往把体制、机制等看成是能力的外生要素，当我们从国家层面研究创新能力时，体制、机制、政策等就成为国家创新能力的“内在要素”，因为制度安排是国家的本质。
国家创新能力的形成和实现需要以的人力、物力和财力投入作为物质基础，其中人力投入是国家创新能力形成的源头，因为理论、技术和产品的创新都是通过人的活动来实现的，所有的体制、机制、政策安排也都是围绕如何开发人的潜能、激励人的积极性来进行的，而他资源的投入也都是根据人的需要来设计的。经费投入是国家创新能力形成的关键，第二次世界大战之后，发达国家为了增强创新能力，抢占科技制高点，不断地增加科技投入。另外，企业和大学是整合创新要素的重要载体，也是创新投入的集中表现形式。
2 国家创新能力综合测度方案设计
2.1 国家创新能力综合测度指标体系构建
国家创新能力综合测度方案是指从不同层次建立国家创新能力的多指标测度体系，对国家创新能力进行整体测度。本文构建国家创新能力测度指标体系的出发点是：(1)依据本文所提出的国家创新能力的三维理论模型，从创新环境、创新投入和创新产出三个维度选择指标。(2)借鉴目前国际上有影响的国家创新能力测度方案，主要包括经济合作与开发组织(OECD)科学技术和工业记分牌(STI)，欧盟(EU)欧洲(EIS)和全球创新记分牌(GIS)，世界经济论坛(WEF)创新能力指数(ICI)，瑞士洛桑管理学院(IMD)科技竞争力(CST)，联合国开发开发计划署(UNDP)技术成就指数(TAI)，世界银行(WB)知识经济指数(KEI)，联合国贸易和发展会议(UNCTAD)创新能力指数(ICI)[7]。(3)兼顾数据的匹配能力，即所选择的指标一定要有系统的统计（调查）数据与其匹配。
2.2 国家创新能力测度指标体系组合权重确定
从权重确定的角度看，科技和经济测度方法可分为两类：一是客观赋权法，源信息来自统计数据本身，即根据各指标之间的相关关系或指标值之间的差异来确定权重向量，客观赋权较少受人为因素的影响，但运算过程往往比较复杂；二是主观赋权法，源信息来自专家咨询，即根据综合咨询评分的方法来确定权重向量，主观赋权易于操作、方法简便，但依赖于评判人员的经验因素，其应用有一定的局限性。
基于上述分析，本文根据模糊数学、熵理论与方法，构建一个结合主观赋权法和客观赋权法的国家创新能力指标权重组合方法。
(1)主观权重的计算
通过向有关专家发放调查问卷，并根据调查结果运用模糊标度法进行计算，得到各级指标的权重，最后将两级指标权重向量加权得到变量的权值，具体结果表1。
(2)客观权重的计算
①对原始数据进行规格化处理
②根据熵值法计算各指标的熵权。熵值法不需要对数据的分布形态进行任何假定，计算也相对简单，因此本文采用熵值法进行赋权。
在信息论中，信息熵被定义为
组合赋权是主观赋权和客观赋权值的算术平均值，见表1。
3 国家创新能力综合测度：基于中国和创新型国家的数据
依据上述指标体系，以中国和21个创新型国家为样本，对上述国家的国家创新能力进行测度，分析中国与创新型国家之间的差距和不足，并对创新型国家进行类型划分。
3.1 国家创新能力测度的表述方式
国家创新能力测度方法研究的重要内容之一是建立国家创新能力测度的结果表述体系，也就是说要通过概念的定义，使各种测算数值具有可比性，进一步通过比较分析，发掘测度结果的经济、社会内涵。这里定义了表述国家创新能力测度结果的几个重要概念，以这组概念作为理论工具，对测度结果进行分析。
定义1 创新能力指数：国家创新能力可以用创新能力指数来表述（标度）。能力指数是标度国家创新能力相对强弱的数值，没有具体的单位和绝对意义，具有国家之间比较的相对内涵。创新能力指数分为两个层次，一是分项能力指数，二是总体能力指数。分项能力指数是对国家创新能力构成中的环境能力、投入能力、产出能力的标度，它是在对各分项能力的评价指标进行加工处理后得到的具体数值；总体能力指数是多分项能力指数的加和，标度国家创新的综合能力。
定义2 领先指数：领先指数是指样本国家中分项指数的最高值。
定义3 平均指数：平均指数是样本国家分项指数的平均值。
定义4 指数差距：指数差距分为绝对差距和相对差距两种。绝对差距是比较国能力指数与领先指数的差距；相对差距是指比较国与平均指数的差距。指数差距能反映比较国与被比较国创新能力的差别程度。
3.2 中国和创新型国家创新能力比较分析
根据上述测度方案，可以得到包括中国在内的22个国家3个一级指标的数值和综合测度结果，见表2。
从表2可以看出，美国、日本和德国占居世界创新能力的前三位，美国处于绝对的领先地位，和日本、德国的差距较大，处于2-5位的日本、德国、法国和英国之间更为接近。
中国在创新环境能力上与创新型国家的绝对差距和相对差距都较大，在创新投入、创新产出和综合能力指数上绝对差距较大，但相对差距较小，这也是中国实现追赶目标的优势所在。为了进一步分析（找到）分项指数与创新型国家形成差距的原因，将中国国家创新能力的二级分项指数与创新型国家的平均水平进行了比较。结果显示，国家创新能力一级分项指数中各构成要素不均衡发展是中国国家创新能力结构的基本特征。一级分项指数中都有一两个指标达到创新型国家平均水平，但另外几个指标均远低于创新型国家平均水平。
3.3 国家创新能力等级划分
为了更好地表述上述样本国家创新能力的特征，我们对国家创新能力等级进行划分，划分的基本原则是以综合测度结果的平均指数为单位依据。等级Ⅰ为大于2倍平均指数的国家；等级Ⅱ为小于2倍平均指数，大于平均指数的国家；等级Ⅲ为小于平均指数，大于3/4平均指数的国家；等级Ⅳ小于3/4平均指数，大于1/2平均指数的国家；等级Ⅴ为小于1/2平均指数的国家，具体划分结果见表3。
美国可看成是第Ⅰ类，属于全面领先的创新型国家。在三个分项能力指标中，美国均处于领先地位，遥遥领先于其他国家。这说明其在创新环境的培育、创新投入和知名品牌和大企业培育、核心技术的研发与应用等方面均具有明显的优势。美国是当今世界唯一的科技核心国。美国创新能力整体优势的深层基础是构建了完善又富有生机的经济运行体制和有利于创新的社会生态环境。
日本、德国、英国、法国属于第Ⅱ类，该类国家为综合创新能力较强型国家，在创新产出方面具有明显优势。这些国家均为世界经济大国，德国、英国、法国都曾是世界科技中心，而日本是第二次世界大战后崛起的新兴工业化强国。英国和德国是基础研究领域仅次于美国的科技强国；日本是在应用研究领域仅次于美国的世界第二科技强国，在部分应用研究领域已赶上或超过美国。这些国家在基础研究和战略高技术领域对全球科技发展进程均能发挥重要影响。
瑞典、芬兰、加拿大、韩国、瑞士、新加坡属于第Ⅲ类，该类国家属于特色发展型国家。这类国家的特点是创新环境优越，建立了较为完善的国家创新体系，社会福利和创新活动效率居世界前列，在部分应用研究领域具有特色和优势。
荷兰、澳大利亚、丹麦、挪威、比利时、爱尔兰、奥地利、意大利、新西兰属于第Ⅳ类，该类国家可称为追赶型国家。这些国家虽然基础差，起步较晚，但在吸收各国先进技术，尤其是学习发达国家发展模式的基础上，把培育和增强自主创新能力作为基本国策，建立起具有本国特色的创新体系。
西班牙属于Ⅴ类，可称为整体落后型，除创新环境相对较好之外，创新投入和创新产出排序均比较靠后。
与创新型国家性比，中国创新能力提升的关键制约因素是创新环境，所以中国国家创新能力追赶的当务之急就是优化创新环境，其中创新基础设施供给不足，科技体制和机制不完善，企业创新活动交易成本偏高又是亟需解决的问题。中国是经济和人口大国，难以遵循瑞典和芬兰等小国的特色发展路径，需要增强创新综合能力，实现从第Ⅳ类向第Ⅱ类的跨越。所以在优化创新环境的同时，还要加强创新投入，提高中国科技对世界科技的贡献度。
4 国家创新能力测度核心指标提取与二次测度
从国内外现有的国家创新能力测度方案看，各种方案大都包含十几个或者几十个指标，指标的繁多不仅加大了测评的难度，而且使人们难以把握国家创新能力的内在本质和关键决定要素。为了简化国家创新能力的测度研究，深化对国家创新能力本质的认识，笔者尝试从国家创新能力测度指标体系中提取少数核心指标，并以该核心指标作为测度工具，对国家创新能力进行二次测度，再将二次测度结果与一次测度（综合测度）结果进行比较，进而探讨运用少数指标测度国家创新能力的可行性。
4.1 国家创新能力测度核心指标提取与体系构建
核心指标选择的基本思路是，分别运用每一个二级指标和与之对应的一级指标进行相关性分析，然后找出与一级指标相关度最高的二级指标，再讨论可否以相关度高的二级指标替代一级指标，建立国家创新能力测度的核心指标体系。相关性分析方法这里不再赘述，限于篇幅这里仅对相关性分析的结果进行讨论。
在创新环境中，信息化指数与创新环境的相关性程度较高，相关系数为0.817，且较显著。这一结果和国外相关研究的结果近似，信息化是创新环境中的关键环节，可以作为创新环境的总体替代性指标。
在创新投入中，研究与开发支出和创新投入的相关性程度较高，超过了0.9，且较显著。一般而言R&D/GDP是国际通行的创新投入强度的指标，但R&D/GDP是反映投入强度的均量指标。实际上，国家创新能力具有规模（影响力）和效率的双重内涵。瑞典、芬兰等小国的R&D/GDP比例一直都很高，但是R&D支出绝对强度与美国、德国等大国相比却有很大的差距，其国家创新能力与美国、德国、英国等也有较大差距。但是考虑核心指标应构成一个具有内在联系的指标体系，指标之间要能够互补，不能完全采用总量指标或者均量指标，为了协调指标之间的关系，我们采用国际通行的创新强度指标，即研究开发支出占GDP比重替代创新投入指标。
在创新产出中，除高技术产品出口额指标之外，其余指标与创新产出能力的相关性系数均高于0.95以上，其中专利和许可证收入相关性系数最高，为0.992，在这种情况下相关性系数已经不具备鉴别力。一般而言，论文和专利是创新活动的直接产出，用论文和专利作为创新能力的衡量指标已经得到国内外学术界的广泛认同。专利是创新产出的重要组成部分，而专利和许可证收入作为专利生产和产业化的中介，是一国创新能力的重要体现。
根据国家创新能力三维模型中一级指标的权重，创新环境为0.1224，创新投入为0.3406，创新产出为0.5369。由于创新产出的权重较大，所以这里在产出中选择了论文、专利、专利和许可证收入三项指标。这样就构建了包括创新环境、创新投入、创新产出三个维度的5个核心指标，具体见表4。
4.2 基于核心指标的国家创新能力二次测度
运用熵权法对5个核心指标进行客观赋权，然后根据综合测度一级指标体系组合权重得出主观赋权值，最后得到组合权重值（见表4）。依据核心指标体系测算得到的国家创新能力结果，见表5。
将核心指标测度和一次综合指标测度结果进行比较，可以看出两次测度结果非常接近，排序位次变动超过2位的只有5个国家，多数国家排序不变或上下浮动1-2位，中国的位次没有变化。根据五个等级划分，多数国家是在不同等级内部升降，等级之间变化较小，只有法国从第Ⅱ等级掉到了第Ⅲ等级，丹麦从第Ⅲ等级升到了第Ⅱ等级。通过相关性分析，国家创新能力综合指标测度值与核心指标测度值之间的相关性非常高，达到了0.9714，且显著性较高，说明核心指标体系可以替代综合指标体系，实现对指标体系的简化。