基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的區(qū)域創(chuàng)新體系研究

摘 要：區(qū)域創(chuàng)新體系是一個(gè)多元、動(dòng)態(tài)、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作、開放的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論對(duì)于認(rèn)識(shí)、理解、推動(dòng)區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展提供了新的思路。應(yīng)用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的理論、思想方法與區(qū)域創(chuàng)新體系研究的相關(guān)理論方法，解決區(qū)域創(chuàng)新體系的多智能體建模問題、區(qū)域創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)的問題和區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略問題可以為此研究提供嶄新的視角。

關(guān)鍵詞：區(qū)域創(chuàng)新體系；復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論；區(qū)域研發(fā)強(qiáng)度；DEA方法；發(fā)展戰(zhàn)略

中圖分類號(hào)：F127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003—0751(2008)02—0060—03

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論與區(qū)域創(chuàng)新體系

1.復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論方法

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（Complex Adaptive System，以下簡(jiǎn)稱CAS）理論是美國(guó)霍蘭（Holland）教授于1994年，在桑塔菲研究所成立10周年時(shí)正式提出的?；籼m教授在其著作《隱秩序——適應(yīng)性造就復(fù)雜性》一書中將CAS定義為“由用規(guī)則描述的、相互作用的主體組成的系統(tǒng)”，這些主體“在形式和能力方面是千差萬別的”，“隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，通過不斷變換其規(guī)則來適應(yīng)環(huán)境中的其他主體”。CAS理論最基本的概念是具有適應(yīng)能力的、主動(dòng)的個(gè)體，簡(jiǎn)稱主體。這種主體在與環(huán)境的交互作用中遵循一般的刺激——反應(yīng)模型。所謂適應(yīng)性，就是指主體能夠與其所在環(huán)境與其他主體進(jìn)行交流，在交流的過程中不斷“學(xué)習(xí)”或“積累經(jīng)驗(yàn)”，并且根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)改變自生的結(jié)構(gòu)和行為方式。整個(gè)宏觀系統(tǒng)的演化，包括新層次的產(chǎn)生、分化和多樣性的出現(xiàn)，新的、經(jīng)聚合而成的、更大的主體的出現(xiàn)等等，都是在這個(gè)基礎(chǔ)上逐步派生出來的。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)（CAS）理論的提出對(duì)于人們認(rèn)識(shí)、理解、控制、管理復(fù)雜系統(tǒng)提供了新的思路。

2.區(qū)域創(chuàng)新體系是一種復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)

區(qū)域創(chuàng)新體系是一個(gè)多元、動(dòng)態(tài)、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作、開放的體系，它是站在區(qū)域整體的高度，從“企業(yè)、高校、科研院所、中介機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)及政府等各個(gè)關(guān)系要素形成一個(gè)有機(jī)的、互相作用的整體”的角度出發(fā)來建構(gòu)的，不只是針對(duì)微觀的企業(yè)、高校或科研院所等單個(gè)要素。區(qū)域創(chuàng)新體系的組成單元數(shù)目眾多，且各不相同，相互之間常常存在強(qiáng)烈的非線性相互作用。反饋與調(diào)節(jié)的方式多樣且不斷變化，系統(tǒng)組成與相關(guān)過程也往往表現(xiàn)出高度的時(shí)空異質(zhì)性。而隨著科技的發(fā)展，以及區(qū)域產(chǎn)業(yè)群落演替過程的復(fù)雜化，區(qū)域創(chuàng)新體系表現(xiàn)出對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。這都說明區(qū)域創(chuàng)新體系是一類復(fù)雜系統(tǒng)，它的復(fù)雜性體現(xiàn)在組成元素的數(shù)量規(guī)模大、種類多、系統(tǒng)內(nèi)外部結(jié)構(gòu)多樣、存在多種多樣的相互作用。這樣，復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論就可以為區(qū)域創(chuàng)新體系決策支持系統(tǒng)的研究提供新理論、新方法，其應(yīng)用和發(fā)展很可能是決策支持系統(tǒng)理論在今后一段時(shí)間內(nèi)最富有挑戰(zhàn)性和重要性的研究熱點(diǎn)之一。

基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)思想的區(qū)域研究開發(fā)投入強(qiáng)度模型

研究與發(fā)展活動(dòng)（Research&Development;，簡(jiǎn)稱R&D;）是整個(gè)科技活動(dòng)的核心，它的好壞與成敗將直接關(guān)系到國(guó)家、地區(qū)的科技發(fā)展水平、技術(shù)創(chuàng)新能力、經(jīng)濟(jì)發(fā)展后勁和社會(huì)福利水平。R&D;投入強(qiáng)度(研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)/區(qū)域生產(chǎn)總值)是國(guó)際通用的衡量一個(gè)國(guó)家、地區(qū)科技競(jìng)爭(zhēng)力的核心指標(biāo)，也是構(gòu)成一個(gè)國(guó)家、地區(qū)綜合實(shí)力最重要的指標(biāo)之一。瑞士洛桑國(guó)際管理開發(fā)學(xué)院(IMD)每年發(fā)表的《國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力報(bào)告》將它列為考察一國(guó)或地區(qū)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)。大幅度增加對(duì)R&D;的投入正成為世界許多國(guó)家或地區(qū)提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要戰(zhàn)略。1991—1999年間，我國(guó)R&D;／GDP強(qiáng)度一直在0.6％—0.83％之間徘徊，2000年首次超過l％，2001年達(dá)到1.09％，2003年達(dá)到1.31%。2005年我國(guó)R&D;投入強(qiáng)度還不足1.5%，而同期發(fā)達(dá)國(guó)家的R&D;投入強(qiáng)度大都在2.5%以上。提高R&D;投入強(qiáng)度是增強(qiáng)區(qū)域創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和企業(yè)自主創(chuàng)新的需要。根據(jù)世界科技發(fā)展新趨勢(shì)及我國(guó)未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的需要,《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》做出了我國(guó)走創(chuàng)新型國(guó)家發(fā)展道路的戰(zhàn)略選擇，強(qiáng)調(diào)把增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力作為我國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略基點(diǎn)，提出了R&D;強(qiáng)度在2020年達(dá)到2.5%的發(fā)展目標(biāo)。

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)通常通過異質(zhì)成分間非線性作用而自組織成等級(jí)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的整體屬性由局部成分間的非線性相互作用產(chǎn)生，而系統(tǒng)又能通過反饋?zhàn)饔没蛟黾有碌南拗茥l件來影響成分間相互作用關(guān)系的進(jìn)一步發(fā)展。這樣，按照復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)論的思想，區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展表現(xiàn)為“種群進(jìn)化式”的演變過程。從發(fā)展動(dòng)力上看，區(qū)域創(chuàng)新體系的一些計(jì)量指標(biāo)（研究開發(fā)投入、論文、專利等）的增長(zhǎng)主要受創(chuàng)新體系的繁殖力和環(huán)境影響力的作用。

R&D;投入強(qiáng)度的演化動(dòng)力主要來源于：一是R&D;投入強(qiáng)度的自我積累、復(fù)制和慣性作用力，這是創(chuàng)新體系的繁殖力，它與上一時(shí)期的R&D;投入強(qiáng)度成正比，當(dāng)上年R&D;經(jīng)費(fèi)投入占地區(qū)生產(chǎn)總值比例比較高時(shí)，當(dāng)年R&D;經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度也會(huì)比較高；二是政府的政策環(huán)境的推動(dòng)力，它與政府的財(cái)政科技投入直接相關(guān)；三是市場(chǎng)的拉力，它與R&D;投入能夠帶來的經(jīng)濟(jì)收入直接相關(guān)。如果新產(chǎn)品銷售收入隨著R&D;經(jīng)費(fèi)投入的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，也會(huì)促進(jìn)R&D;經(jīng)費(fèi)投入的增長(zhǎng)，形成正反饋關(guān)系。我們選擇全國(guó)各省區(qū)、直轄市相關(guān)指標(biāo)的平均值作為樣本，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)軟件對(duì)樣本進(jìn)行回歸分析，從而建立起區(qū)域R&D;投入強(qiáng)度的演化模型。

ｙ（ｔ）=0.98217ｙ（ｔ-1）-5.470817ｙ（ｔ-1）²+13.31182ｇ（ｔ-1）ｙ（ｔ-1）+0.013126ｕｖ+0.00336

上式中各變量的含義是：ｙ（ｔ）：當(dāng)年的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)/地區(qū)生產(chǎn)總值；ｙ（ｔ-1）：上年的研究開發(fā)經(jīng)費(fèi)/地區(qū)生產(chǎn)總值；ｇ（ｔ-1）：上一年政府科技投入占地區(qū)生產(chǎn)總值的比例；ｕ：企業(yè)科技人員占全社會(huì)科技人員的比例：ｖ：新產(chǎn)品銷售收入/地區(qū)生產(chǎn)總值。

通過計(jì)算R&D;投入強(qiáng)度，可以將各省區(qū)劃分為三類：第一類地區(qū)，R&D;投入強(qiáng)度大大高出全國(guó)平均水平的地區(qū)，有北京、陜西、上海。其中北京是全國(guó)平均水平的5倍多。第二類地區(qū)，R&D;投入強(qiáng)度在全國(guó)平均水平附近，這類地區(qū)有天津、廣東、江蘇、湖北、甘肅。第三類地區(qū)，R&D;投入強(qiáng)度與全國(guó)平均水平相差較遠(yuǎn)，除了第一類以及第二類之外的其他地區(qū)都屬于第三類地區(qū)。其中新疆和內(nèi)蒙古的投入強(qiáng)度最小，僅相當(dāng)于全國(guó)平均水平的1/5左右。

運(yùn)用上述模型，還可以對(duì)各省區(qū)的R&D;經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。例如，河南省2005年的R&D;經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度為0.5%，要想達(dá)到2010年1.5%的目標(biāo)，還有很大的差距，必須要盡快建立和健全多元化的R&D;投入體系。

區(qū)域創(chuàng)新效率評(píng)價(jià)的DEA方法與復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)思想的結(jié)合

區(qū)域創(chuàng)新體系是一種多層次的規(guī)則耦合關(guān)系網(wǎng)。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論認(rèn)為智能體的行為規(guī)則的變化是系統(tǒng)演化的根本動(dòng)因。從復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的觀點(diǎn)看，區(qū)域創(chuàng)新體系的復(fù)雜行為現(xiàn)象來自于自組織、涌現(xiàn)和適應(yīng)諸過程。這種系統(tǒng)在與外部環(huán)境交互作用的過程中，通過自適應(yīng)、涌現(xiàn)改變系統(tǒng)本身的行為規(guī)則，從而不斷向前發(fā)展和演化。區(qū)域創(chuàng)新體系中的智能體（企業(yè)等）能夠與環(huán)境以及其他智能體進(jìn)行交流，在這種交流的過程中“學(xué)習(xí)”或“積累經(jīng)驗(yàn)”,不斷進(jìn)行著演化學(xué)習(xí),并且根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)改變自身的結(jié)構(gòu)和行為規(guī)則。各個(gè)底層智能體通過相互間的交互、交流，可以再上一層次，在整體層次上凸顯出新的結(jié)構(gòu)、現(xiàn)象和更復(fù)雜的行為，如新層次的產(chǎn)生，分化和多樣性的出現(xiàn)，新聚合的形成，更大的智能體的出現(xiàn)等；涌現(xiàn)是“新行為規(guī)則、新秩序的形成”過程，而演化則是“規(guī)則和秩序的躍遷”過程。區(qū)域創(chuàng)新體系的演化過程是以一次又一次新的規(guī)則結(jié)構(gòu)和秩序結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)作為自己的階梯的，因此具有“斷續(xù)平衡”和“路徑依賴”的特征。

區(qū)域創(chuàng)新體系是一種多層次的規(guī)則耦合關(guān)系網(wǎng)。從新制度經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度看，所謂制度體系是管束智能體行為的一系列規(guī)則（正式規(guī)則、非正式規(guī)則）及其實(shí)施機(jī)制。制度不是單一的規(guī)則，而是多種規(guī)則的體系，這些規(guī)則之間有著各種復(fù)雜的、非線性的動(dòng)態(tài)關(guān)系。

從作用機(jī)理來看，多種多樣的規(guī)則和制度在區(qū)域創(chuàng)新體系中最基本、最本質(zhì)的作用是提高創(chuàng)新要素資源的配置效率。因而，可以采用效率分析（數(shù)據(jù)包絡(luò)分析，Data Envelopment Analysis，簡(jiǎn)稱DEA)的方法來測(cè)算規(guī)則和制度的“好壞”。

選取各省區(qū)科技投入和產(chǎn)出的數(shù)據(jù)，建立起計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)模型，可以得出各地創(chuàng)新效率。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)，不同區(qū)域的創(chuàng)新效率有很大的差異，相對(duì)于沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，河南、江西、新疆等中西部省份的創(chuàng)新效率比較低，說明這些地區(qū)在構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)新體系時(shí)，不僅需要增加創(chuàng)新資源的投入，更重要的是進(jìn)行制度創(chuàng)新，提高創(chuàng)新資源的配置效率，從而促進(jìn)區(qū)域創(chuàng)新能力的提高。

基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)思想的區(qū)域創(chuàng)新體系經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略選擇

按照復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論的思想，在區(qū)域創(chuàng)新體系演化過程中,各類創(chuàng)新體的性能參數(shù)在變，整個(gè)區(qū)域創(chuàng)新體系的運(yùn)行規(guī)則、功能結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生相應(yīng)的變化。而區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略則主導(dǎo)這種演化和變化的路徑。

每一個(gè)地區(qū)都有其特殊性，要素稟賦結(jié)構(gòu)不同，其資本實(shí)力和創(chuàng)新環(huán)境也相差很大，因而每一種區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略都有其適用條件。例如，梯度理論是不適合落后區(qū)域的，因?yàn)樘荻葢?zhàn)略不利于提高落后區(qū)域的創(chuàng)新能力；而以知識(shí)追趕優(yōu)先的“新追趕戰(zhàn)略”也是不適合落后區(qū)域的，因?yàn)槁浜髤^(qū)域的創(chuàng)新能力在短時(shí)間內(nèi)很難追趕上先進(jìn)區(qū)域。這就需要根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)，制定各具特色的區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略。落后地區(qū)應(yīng)選擇“融合戰(zhàn)略”；對(duì)于老工業(yè)基地等“古典”區(qū)域，則應(yīng)采取“再造戰(zhàn)略”。而對(duì)于河南等“中間”區(qū)域，則應(yīng)采取“對(duì)接戰(zhàn)略”。

河南采取“對(duì)接戰(zhàn)略”，就是根據(jù)河南經(jīng)濟(jì)和科技發(fā)展的水平，積極承接發(fā)達(dá)地區(qū)勞動(dòng)密集型和資源密集型的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，發(fā)揮自己的比較優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，瞄準(zhǔn)國(guó)際國(guó)內(nèi)技術(shù)先進(jìn)水平，積極推進(jìn)自主創(chuàng)新，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式由資源和投資驅(qū)動(dòng)型向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。具體可以概括為“建設(shè)一個(gè)體系”、“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”、“三個(gè)突破”?！敖ㄔO(shè)一個(gè)體系”，就是建立以企業(yè)為主體、以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以產(chǎn)學(xué)研合作為基礎(chǔ)的技術(shù)創(chuàng)新體系。“兩個(gè)轉(zhuǎn)變”，一是在發(fā)展路徑上從跟蹤模仿為主逐步向加強(qiáng)自主創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，確立自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略基點(diǎn)。要以電子信息、生物技術(shù)、新材料和先進(jìn)制造技術(shù)等領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)，積極研發(fā)對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)有重大帶動(dòng)作用、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)市場(chǎng)占有率高、經(jīng)濟(jì)效益好的高新技術(shù)產(chǎn)品，促進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)從工業(yè)裝配為主向自主研發(fā)制造延伸，在省級(jí)六大支柱產(chǎn)業(yè)中形成一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)集群和產(chǎn)業(yè)集群，不斷提高企業(yè)和地區(qū)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。二是在創(chuàng)新方式上從注重單項(xiàng)技術(shù)的研究開發(fā)向加強(qiáng)以重大產(chǎn)品和新興產(chǎn)業(yè)為中心的集成創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，注重選擇具有較強(qiáng)技術(shù)關(guān)聯(lián)性和產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)性的重大戰(zhàn)略產(chǎn)品，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破和集成創(chuàng)新。“三個(gè)突破”就是在重點(diǎn)提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化上取得重點(diǎn)突破。

根據(jù)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論，區(qū)域創(chuàng)新體系中的智能體具有智能性、適應(yīng)性和主動(dòng)性，可以自動(dòng)調(diào)整自身的狀態(tài)、參數(shù)以適應(yīng)環(huán)境，或與其他智能體進(jìn)行協(xié)同、合作或競(jìng)爭(zhēng)，爭(zhēng)取最大的發(fā)展機(jī)會(huì)或利益。在這種演化過程中，智能體的性能參數(shù)在變，功能、屬性在變，整個(gè)區(qū)域創(chuàng)新體系的功能、結(jié)構(gòu)也將產(chǎn)生相應(yīng)的變化。而區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略則主導(dǎo)這種演化和變化的路徑。所以，運(yùn)用復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論有助于制定符合實(shí)際的、各具特色的區(qū)域創(chuàng)新體系的發(fā)展戰(zhàn)略。

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