运用复杂适应系统理论推进国家创新系统建设，本文主要内容关键词为：系统论文,理论论文,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。
中图分类号：B80 文献标识码：A 文章编号：1009-5675(2004)06-018-05
复杂适应系统理论是圣塔菲研究所在复杂性科学研究方面所取得的主要理论成果，它是由约翰·H·霍兰(John H·Holland)于1994年正式提出的，基本理论和思想在《隐秩序——适应性造就复杂性》中得到表达。复杂适应系统理论的基本概念有：聚集、非线性、流、多样性、标识、内部模型和积木。该理论在微观层次上是基于遗传算法的，其宏观模型为回声模型。圣塔菲研究所也开发了实现复杂适应系统理论的软件平台——SWARM。人们经过研究发现国家创新系统(NIS)是一个复杂适应系统(Complex Adaptive System,CAS)，因此，运用复杂适应系统理论探讨国家创新系统，完善其结构和功能，克服目前运行中存在的问题和缺陷，从而增强创新能力，提高创新绩效，就具有重大的理论意义和现实意义
一、基本概念：复杂适应系统和国家创新系统
（一）复杂适应系统的定义及特征
约翰·H·霍兰(John H·Holland)认为复杂适应系统是“由规则描述的、相互作用的主体组成的系统。这些主体随着经验的积累，靠不断变换其规则来适应。”他还强调，“在复杂适应系统中，任何特定的适应性主体所处环境的主要部分，都由其他适应性主体组成，所以，任何主体在适应上所做的努力就是要去适应别的适应性主体。这个特征是复杂适应系统生成的复杂动态模式的主要根源。要理解复杂适应系统，我们必须理解这些随时间不断变化的模式。”（注：约翰·H·霍兰：《隐秩序——适应性造就复杂性》，上海科技教育出版社，2000年版，第9～10页。）他经过研究总结，认为复杂适应系统有四个特征，它们分别是聚集、非线性、流动性和多样性。
霍兰所总结的复杂适应系统的定义及特征，相对说来比较概括和模糊，不便于理解和把握复杂适应系统。而格蔡尔(Z.Andres Garcia)仔细研究和总结了复杂适应系统，认为复杂适应系统具有如下7个特征：
1.复杂适应系统是由许多主体（如神经元，机体，消费者，雇员，公司）构成的网络，这些主体会自我管理，而且也是并列的，没有中心来控制它们的行动。
2.主体发现它们自己生存在一个与其它主体相互作用的环境里，它们总是根据其它主体的行动来做出反应，引起环境不断地改变和演化，并不断创生新奇性质。
3.行为的组织模式形成于主体间的竞争与合作。
4.主体不断地组织和再组织自己以形成含有多层次组织的较大结构，某层次的主体成为较高层次主体的积木。当外部条件改变时，这些积木被修改、再联合和重组，而且主体学习、适应和演化，并把信息或经验嵌入系统的实际结构中。
5.适合于探索某些特殊行为位置的主体，就占据了这些位置，然而当环境改变时，旧的位置消失了，新的位置就产生了。
6.在某种程度上，主体预测未来，它们根据适用于一定条件的内部摸型（关于环境的隐含的或明显的假设）做出预言，并采取特殊的行为；当主体获得经验时，这些内部模型能被检验、精制、重新处理；主体对来自环境中的反馈做出反应，从而调整它们的行为。
7.主体没有实际的方法来优化它们的行为（如适应性、使用性等），因为在复杂的、不确定的和迅速变化的环境中，可能性空间非常大；主体希望能做得最好的是，根据其它主体的行动来改变和提高它们自己。（注：Heylighen,Francis,Johan Bollen and Alexander Riegler,eds,.the Evolution of Complexity,Dordrecht:Kluwer Academic Publishers,1999.282～283。）这些特征非常详细而具体，为我们理解和界定复杂适应系统提供了标准和框架。
（二）国家创新系统的定义及组成
世界经济合作与发展组织(OECD)认为：“国家创新系统可以被定义为由公共部门和私营部门的各种机构组成的网络，这些机构的活动和相互作用决定一个国家扩散知识和技术的能力，并影响国家的创新表现。”（注：OECD.National Innovation Systern.1997.10。）
尼尔逊(R.R.Nelson)给国家创新系统下的定义为“国家创新系统是一组织机构，它们的相互作用和相互影响决定着国家范围内企业的创新表现。”（注：Nelson,R.R.National Innovation System:A Comparative Analysis.Oxford:Oxford University Press,1993。）
1999年11月在美国乔治·华盛顿大学召开的讨论国家创新系统的会议上，与会专家认为，“国家创新系统是由若干层次上的许多要素组成的一个非正式的网络，研究者认为该系统属于‘复杂自适应系统’。”专家们强调，“将国家创新系统看作‘复杂自适应系统’，即要求政策制定者们在制定政策时，应认识到，制定的政策需要符合系统的动态特征。”（注：科学技术部国际合作司：《增长新的基础：美国创新系统的今天和明天》，中国科学技术信息研究所，2003年，第2～3页。）这里所说的“复杂自适应系统”实质上就是复杂适应系统。
总之，国家创新系统是在一个国家范围内由许多要素和联系构成的一个系统，这些要素和联系在新知识的生产、扩散和使用中相互作用与相互影响。既然国家创新系统是一个系统，那么下面我们从资源要素和组织要素两方面来考察该系统的组成。
国家创新系统的资源要素主要包括：
1.知识基础设施
知识基础设施包括高素质的人才、知识机构（创新企业、科研型大学和科研机构、图书馆、档案馆、博物馆）、社会知识网络和信息基础设施（信息网、数据库等）等四个重要组成部分。它既包含物质基础设施也包含非物质设施；它能为知识的生产，扩散和应用提供支撑，是全社会求知和创新活动的基础条件。
2.有利于创新的政策体系
3.与创新相关的制度框架
4.消费者的需求结构
5.生产结构
国家创新系统由以下组织要素构成：
1.企业，它是技术创新的主体；
2.公共研究机构，它是创新的知识源；
3.教育培训机构，它主要从事创新人才的培养；
4.政策机构，制定相关政策，确保创新的良好环境；
5.金融机构，提供创新的资金支持；
6.辅助性支撑要素，如中介机构，企业孵化器，信息网等。
二、国家创新系统是一个复杂适应系统
（一）创新经历了一个从线性到系统的变化
创新之所以是系统就是强调创新过程不再是以往那种线性的，无相互作用的静态模式，而是一种非线性的，充满复杂相互作用的动态模式。
1.创新的线性模式
· 技术推动型创新过程
· 市场拉动型创新过程
2.创新的系统模式（链环—回路模型）
技术创新的链环——回路模式
创新系统模式的形成，从某种意义上说，正是人们对创新行为过程的复杂性有了新的认识的结果。
（二）国家创新系统是一个复杂适应系统
我们前面提到的报告《增长的新基础：美国创新系统的今天和明天》，指出了国家创新系统所呈现出与复杂的自适应系统相关现象。为了读者方便，这里将其中一段引用如下：
“国家创新系统是按照生物进化的规律，经过历史演变而形成的，总体上具有复杂、动态和自适应的特点。因而，它呈现出与复杂自适应系统相关的一些现象：
1.国家创新系统由各种形式的众多部分组成，根据各种动机、目标、经验方法以及其他决策系统来运行。
2.系统以其架构的自组织为特征。系统（网络）以自组织为原则，通过组成系统的机构和关联机构（网络中的节点）的无数行动而形成的，而不是根据任何事先的设计而构造出来的。
3.网络由许多反馈环和信号构成。其流动的方向性比由过分简单化的单向性时间顺序更具有变化性。系统单向性时间顺序的活动组成是指：基础研究→应用研究→开发→创新→验收→传播。
4.在任何一个有意义的时间段内该系统的结果是不可预测的。这一论断对于深入研究未知世界是非常有益的。技术发展的历史表明，恰当地将研究成果应用于实践中或许会产生令人惊奇的效果。
5.系统不会按照一套具有严格均衡性和定量回报的机制来运转——相对较小的创新和新技术进步有可能产生较大的效果，就象仅在过去十年互联网和万维网的到来一样。对于知识创造的相对小的投入可能会产生巨大的收益，例如近几年来，生产率的高速增长，经济活动的健康、持续性的成长，以及人民生活的更富足、更健康。”（注：科学技术部国际合作司：《增长新的基础：美国创新系统的今天和明天》，中国科学技术信息研究所，2003年，第2～3页。）
把上面这些国家创新系统的现象和特征与前面的复杂适应系统的定义及特征相互对照，可明显看出国家创新系统就是一个复杂适应系统，它具有结构复杂、主动学习、积累经验、变换规则、不断适应环境、动态进化和历史演变等特征。因此，我们再次说明一下，这里所说的复杂自适应系统实质上就是复杂适应系统。
（三）国家创新系统具有复杂适应系统的全部特征
下面，我们通过图示把国家创新系统(NIS)与复杂适应系统(CAS)在组成结构、要素的种类、数量及其相互作用等方面进行比较，以便更清楚地说明二者之间的关系。
复杂适应系统与国家创新系统的比较
从这两个示意图可以看出，右图国家创新系统与左图的复杂适应系统是相当一致的，只是复杂适应系统中的主体数比国家创新系统中的要多，但事实上国家创新系统的主体数也不仅仅是五个，这里只是列出了其中的一些。因此，国家创新系统与复杂适应系统在组成结构、要素的种类、数量及其相互作用等方面完全相同，它符合复杂适应系统的定义及特征。
以下我们再来更具体地说明国家创新系统所具有的复杂自适应系统特征。
国家创新系统中诸要素间的互动可以从两个方面，即资源要素的互动和组织要素间的互动，进行考察。
1.资源要素间的互动
国家创新系统的资源要素（知识基础设施、有利于创新的政策体系、与创新相关的制度框架、消费者的需求结构和生产结构）之间的互动构成一个创新系统，如图所示：
创新系统资源要素之间的互动
2.组织要素间的互动
国家创新系统组织要素（企业、公共研究机构、教育培训机构、政策机构、金融机构、辅助性支撑要素）之间的互动构成国家创新系统另一种表述，如图：
创新系统组织要素之间的互动
考察由诸要素互动和相互作用构成的国家创新系统，发现它具有复杂适应系统的全部特征：聚集、非线性、流动性和多样性。由于篇幅所限，这里就不全部展开，仅以“流动性”为例进行考察。
就流动性而言，国家创新系统强调知识流动，其形式有：
· 企业间的技术合作
· 研究机构与企业间的知识流动
· 广泛的技术扩散
· 人才流动
· 对外开放——国际间的知识流动
国家创新系统中各要素之间的互动和相互作用以及联系的网络关系是国家创新系统研究的重点。创新过程是一个互动学习的过程，成功的创新不仅来源于企业内部，同时也是企业与它们的竞争对手、合作伙伴以及其他众多的知识生产和知识持有机构之间互动的结果。企业参与互动学习的能力要受到相关的知识生产和知识持有机构的结构、类型、规模和交流渠道的影响。这些机构又是存在于特定的地区和国家之内的，因而必然受到当地文化、法律体系、企业管理模式以及更广泛的社会价值观念的影响。（注：胡志坚：《国家创新系统——理论分析与国际比较》，社会科学文献出版社，2000年，第49页。）
国家创新系统的整体创新能力不仅依赖于特定机构的表现，而且更依赖于它们作为知识生产和使用系统中要素之间的相互作用，以及它们与社会制度（如价值、观念、法律制度等）的关系。
但是，从当前情况看，国家创新系统还远未完善。尤其是中国的国家创新系统无论从理论认识上或运行实践上都还存在着许多问题和缺陷，有待于改进和完善。
三、运用复杂适应系统理论探讨国家创新系统
既然国家创新系统是复杂适应系统，那么复杂适应系统理论就可以被用来研究国家创新系统。
创新过程是非常复杂的商业行为和组织过程，是各种包含在通常的经济活动中的学习过程的结果。创新并不是将其它地方生成的知识简单地转移过来，而是各种要素之间互动的学习过程。随着创新的复杂性和不确定性的日益增加，并且有更多的参与者和机构都参与了这些学习过程，创新越来越成为各参与者之间一系列复杂的、综合的、相互联系和相互作用的过程。这就使得人们必须要用一种新的方法来分析国家范围内的创新行为，必须从新的和较全面的角度来考虑创新行为的结果，从而为政策制定提供依据。国家创新系统方法正是在这样的背景下应运而生的。（注：胡志坚：《国家创新系统——理论分析与国际比较》，社会科学文献出版社，2000年，第49页。）
而国家创新系统的理论和方法正是复杂适应系统理论所要涉及到的内容。因为国家创新系统中包含了许多要素，各要素相互连接起来构成一个具有相互作用、信号、反馈以及思想、信息、资源和服务的密集网络，是一个复杂适应系统。需要用复杂适应系统理论才能得到较有效的解决。所以，运用复杂适应系统理论和方法研究国家创新系统就是顺理成章的了。
利用复杂适应系统研究的理论成果，我们就可以来讨论国家创新系统，包括国家创新系统的建构模型，尤其重要的是从以下几个方面可以得到启示：
1.聚集效应
聚集效应生成新事物，聚集能产生突现。如霍兰所描述的，（注：约翰·H·霍兰：《隐秩序——适应性造就复杂性》，上海科技教育出版社，2000年版，第12页。）国家创新系统的目的和意义就在于使各有关创新要素和资源要素聚集而生成聚集效应，从而提高创新的效率。
2.关口事件
盖尔曼特别重视关口事件的意义。他指出，“生物进化过程中的关口事件通常使复杂性大大增加，并创造出具有重要意义的有利条件。决定性的关口的打开导致小生态环境爆发式地形成，而小生态环境的填充可能看起来像是由一种指向更大复杂性的驱动力所致。”（注：盖尔曼等：《夸克和美洲豹》，湖南科学技术出版社，1998年，第239页。）“……由一次或几次突变所引起的基因组中的微小变化，可以引发起一起关口事件，从而引发作为打破进化平衡相对稳定性的主要事件的几场革命之一。引入由关口事件所开创的领域时，生物获得了新的有重大意义的规律性，使其复杂性上升到了一个更高的层次。”（注：盖尔曼等：《夸克和美洲豹》，湖南科学技术出版社，1998年，第235页。）生物系统是典型的复杂适应系统，进化是复杂适应系统由低级到高级的动态发展过程，是其最本质的特征。
所谓完善国家创新系统，意即使现有系统进入一个新的平衡状态，为此就要打破当前的相对稳定性状态，关口事件的意义就是使目前状态进入一个新的状态。
3.协调性
国家创新系统的“完善”主要是指系统的结构合理性，而“协调”除了结构合理性之外，更注重运演中的功能效率。后者要求功能系统与环境、系统内部各要素之间最佳匹配以发挥其最大效应。这里的关键有两条：
(1)增强知识配置力(Knowledge Distribution Power)
(2)防止系统失灵
知识配置力是指一个系统向创新者及时提供渠道，使其获得相关知识具备的能力。与创新有关的知识配置包括知识在大学、研究机构和产业界之间的配置，知识的再利用和组合，知识在分散的研究开发项目之间的配置以及军民两用知识的开发等。系统的知识配置力是国家创新系统效率的重要衡量指标，是经济增长和竞争的决定性因素，它比知识的生产更为重要。
系统失灵表现在如下四个方面：（注：胡志坚：《国家创新系统——理论分析与国际比较》，社会科学文献出版社，2000年，第61～62页。）
①基础设施供应和投资方面的失灵；
②转型失灵；
③锁定失灵；
④制度失灵。
解决系统失灵的关键是制度安排。（注：冯之浚：《国家创新系统的理论与政策》，经济科学出版社，1999年，第143页。）
有人提出了协同进化的“三重螺旋”（大学→产业界→政府）模式以解决这一复杂适应系统的协调性。埃兹科维茨与雷多斯多夫指出，“知识资本化不同阶段的需要有关创新的螺旋模型，来详细描述多种相互联系。因此，大学、产业界、政府对这一过程的参与组成了创新的三重螺旋模式。就像生物学的比喻指出的这是一个进化的模型。”（注：亨利·埃兹科维茨等：《大学与全球知识经济》，江西教育出版社，1999年，第197页。）“‘三重螺旋’模式将‘结构二重性’，概念(Giddens 1979)与根据复杂性理论所能得出的各种进化模式结合起来。”（注：亨利·埃兹科维茨等：《大学与全球知识经济》，江西教育出版社，1999年，第11页。）“三重螺旋可以被认为是社会中的功能发展机制与体制发展机制相互作用的结果。……含义是它分析了不同的、然而是相互作用中的运行机制中的体制性结合力。”（注：亨利·埃兹科维茨等：《大学与全球知识经济》，江西教育出版社，1999年，第176页。）
三重螺旋模式正受到各国创新研究者的重视，它可以用来对既自主又高度联系的复杂体制范畴之间的结合力进行分析，它“具有足够的复杂性以包含各种混沌行为。”（注：亨利·埃兹科维茨等：《大学与全球知识经济》，江西教育出版社，1999年，第253页。）
我们相信，随着复杂适应系统行为研究的进展，以及复杂性理论研究的深入，国家创新系统必将得到完善和发展。
4.自组织
吴彤提出，“因为通过‘组织’特别是以自组织方式演化，体系才能发展出原来没有的特性、结构和功能，这就意味着复杂性的增长。所以在一定意义上，自组织意味着创新。”（注：吴彤：《自组织方法论论纲》，系统辩证学学报，2001年，9(4)，第8页。）在这里，吴彤将“复杂性的增长”与“创新”联系了起来。
的确，自组织是复杂适应系统的一个重要特征。复杂适应系统的内在结构是通过自组织形成的。自组织过程是环境、系统现在状态与系统历史之间复杂相互作用的结果。如何运用复杂适应系统的自组织理论来研究创新，今天已成为一个新课题。圣塔菲研究所的学者估计，真正的自组织理论要在20年至30年之后才能诞生。（注：苗东升：《系统科学精要》，中国人民大学出版社，1998年，第134页。）但我们不应等待，至少可运用自创生、自生长、自适应和自复制等概念及其思想来研究国家创新系统，使之成为一个有活力的自组织系统。
四、运用复杂适应系统理论研究国家创新系统，实现从国家创新系统的构成观到生成观的转变
为了理解和掌握国家创新系统的生成过程，我们需要了解复杂适应系统中的突现(emergence)。按照复杂适应系统研究专家约翰·霍兰的意见，“由于生成的模型是动态的，所以我们称之为‘过程’；支持这个模型的机制‘生成’了动态的行为；而事先规定好的机制间的相互作用‘约束’或‘限制’了这种可能性，就象游戏的规则约束了可能的棋局一样。到目前为止，我们研究的这些系统都能够被描述成某种受限生成过程。事实上，任何受限生成过程都表现出突现的特性。”（注：约翰·霍兰著，陈禹等译：《涌现——混沌到有序》，上海科学技术出版社，2001年，第139页。）霍兰认为复杂适应系统都能够被描述成某种受限生成过程，复杂适应系统的演变是一个生成过程，具有突现的特征。所以，国家创新系统的发展和完善是一个生成过程。正因为如此，人们研究国家创新系统就不仅要研究它的结构和组成，更要研究它的发展和生成过程。因此，人们对国家创新系统的关注焦点已经从产品转向生产过程，从个别产出转向产生这些产品的机制，这种转向要求我们对国家创新系统有一个更深刻更全面的新认识。
国家创新系统是一个包含许多要素的密集网络。这个网络是由各参与者致力于满足各自和共同需要的各种活动所组成，旨在创造知识和应用知识。以前人们强调的是该网络的构成，而现在则更强调创造知识和应用知识的活动过程。关注的重点转向活动而非支持它们的物质手段，因而重点在于揭示知识的生成机制而不再停留在系统的构成上。正如世界经济合作与发展组织在它的最新文件中强调指出，新的东西就是：“重大的长期变化正在发生，尤其是，‘新要素’对增长正在变得更为重要，对政策有深刻的涵义”；“关键的挑战是，架构全面的政策框架，以便能够更好地抓住增长新要素带来的利益。”（注：经济合作与发展组织著，中国科学技术信息研究所译：《增长的推动力：信息技术、创新和创业精神》，科学技术文献出版社，2003年，第109页。）
要害是要求我们充分理解新要素生成的重要意义，理解国家创新系统正在发生的重大转变。这是一个重大的转变，我们将其称之为从构成向生成的转变。过去更多的是关心网络的构成，而现在则更多的关心是：(1)网络及组成要素的动态演变；(2)网络和节点间混沌的、极为复杂的流动过程；(3)新知识生成与新产品形成的机制，即创新的活动过程。创新过程中，各参与要素为自身利益而不断改变原有状态以适应创新的需要；创新成果一旦应用于市场，市场又反过来向企业提出新的要求，从而又牵动了参与者为适应新要求而改变自身，……如此等等。这是一个动态的生成过程，而不是静态的构成状态。系统复杂性是生成出来的。
所以，为了充分而深刻地理解国家创新系统，我们不但需要运用复杂适应系统理论，还需要引入生成论和生成哲学的观点。在这一方面虽然我们已作了一些探讨，（注：金吾伦：《生成哲学》，河北大学出版社，2000年。）但还有待于作深入的研究。