基于共引網(wǎng)絡(luò)理論的產(chǎn)業(yè)需求競爭網(wǎng)絡(luò)

邢李志，文獻(xiàn)，董現(xiàn)壘，關(guān)峻

（北京工業(yè)大學(xué)　經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100124）

基于共引網(wǎng)絡(luò)理論的產(chǎn)業(yè)需求競爭網(wǎng)絡(luò)

邢李志，文獻(xiàn)，董現(xiàn)壘，關(guān)峻

（北京工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100124）

根據(jù)2002—2012年北京市投入產(chǎn)出的直接消耗系數(shù)，結(jié)合共引網(wǎng)絡(luò)的建模思想，構(gòu)建一類加權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)——產(chǎn)業(yè)需求競爭網(wǎng)絡(luò)，并引入邊權(quán)、單位權(quán)和差異性作為衡量網(wǎng)絡(luò)中競爭關(guān)系的指標(biāo)。通過研究發(fā)現(xiàn)：INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)反映了產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的完善程度，單位權(quán)反映了產(chǎn)品部門對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的促進(jìn)作用，差異性則區(qū)分出產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中需要加大產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)的落后產(chǎn)品部門。

社會網(wǎng)絡(luò)分析；產(chǎn)業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；投入產(chǎn)出理論；共引網(wǎng)絡(luò)

中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新常態(tài)提出了消除區(qū)域間經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡的命題。利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)演化、鏈接多樣的系統(tǒng)特點(diǎn)，可以更好地反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)各層次及各部分之間的相互依存和制約的關(guān)系，也可以確定產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和控制節(jié)點(diǎn)。然而，目前針對區(qū)域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的加權(quán)有向稠密網(wǎng)絡(luò)研究較少，且缺乏系統(tǒng)整合，與實踐脫節(jié)。

投入產(chǎn)出核算是國民經(jīng)濟(jì)核算體系的重要組成部分，它在協(xié)調(diào)專業(yè)統(tǒng)計和實現(xiàn)國內(nèi)生產(chǎn)總值3種計算方法的銜接方面具有重要功能。同時投入產(chǎn)出表又是一個強(qiáng)有力的分析工具，已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)分析、需求分析、價格分析、能源和環(huán)境分析等領(lǐng)域。投入產(chǎn)出調(diào)查和編制投入產(chǎn)出表是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的一項長期性和周期性工作。根據(jù)國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)行全國投入產(chǎn)出調(diào)查的通知》（國辦發(fā)［1987］18號）精神，在逢2和逢7的年份，國家統(tǒng)計局牽頭布置并組織開展全國投入產(chǎn)出調(diào)查，編制投入產(chǎn)出基本表。因此，投入產(chǎn)出表非常全面和詳細(xì)地描述了國民經(jīng)濟(jì)體系中大量的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，而且這種聯(lián)系也蘊(yùn)含了產(chǎn)業(yè)部門之間供給和需求的信息。如何利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和社會網(wǎng)絡(luò)的理論來挖掘這類信息？這是本文需要解決的問題，即通過構(gòu)建基于共引網(wǎng)絡(luò)理論的產(chǎn)業(yè)需求競爭網(wǎng)絡(luò)（industrial need-cooperation network，INCN），從產(chǎn)品和服務(wù)的供給角度來分析北京產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中產(chǎn)業(yè)資源的分配規(guī)律，進(jìn)而對戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的合理性和科學(xué)性做出新的解釋和分析。

一、文獻(xiàn)綜述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)分類的完善，產(chǎn)業(yè)之間的聯(lián)系也越來越復(fù)雜和密切，這就需要通過研究產(chǎn)業(yè)間投入產(chǎn)出關(guān)聯(lián)的數(shù)量關(guān)系來研究區(qū)域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的一些特性，以此規(guī)避割裂研究產(chǎn)業(yè)部門對探究產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型機(jī)理的不利影響。針對這種具備高度非線性的區(qū)域產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論是一種有效的研究工具。已有的產(chǎn)業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的重要研究成果可分為3類，分別是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)業(yè)競爭網(wǎng)絡(luò)和產(chǎn)業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)。

（一）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

應(yīng)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的研究通常將產(chǎn)業(yè)或企業(yè)部門作為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，并從不同的角度選取特定產(chǎn)業(yè)聯(lián)系來衡量該產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)。如此形成的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)可以反映出特定條件下和特定關(guān)系中產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特性和統(tǒng)計學(xué)意義。方愛麗（2009）以中國2002年國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為例，構(gòu)建了國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)部門的投入產(chǎn)出關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)［1］；Zhang（2009）運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的傳播臨界值理論對產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的資源擴(kuò)散效率進(jìn)行了研究［2］；李永（2010）提出優(yōu)先權(quán)排隊網(wǎng)絡(luò)模型，研究了全球核電站網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮匦院蜕鐖F(tuán)結(jié)構(gòu)［3］；Bl?chl（2011）提出了隨機(jī)游走中心性和累計首達(dá)介數(shù)的概念，利用OECD國家2000年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了測算和聚類分析［4］；Fu（2010）建立了一個基于產(chǎn)品投入產(chǎn)出價值量的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)模型，在原有K-means算法的基礎(chǔ)上，提出了一種加權(quán)聚點(diǎn)和加權(quán)路徑的K-means聚類算法［5］；趙炳新（2011）設(shè)計了4類基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和兩類擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，并在建模的基礎(chǔ)上將上述企業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟(jì)決策活動歸集為路徑選擇、子網(wǎng)提取等產(chǎn)業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的優(yōu)化問題進(jìn)行研究分析［6］。現(xiàn)有研究的共同基礎(chǔ)是投入產(chǎn)出關(guān)系，研究手法雖各有千秋，但都未突破靜態(tài)分析的禁錮，對確定產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演化和優(yōu)化控制均未提出有效的解決方案。

（二）產(chǎn)業(yè)競爭網(wǎng)絡(luò)

產(chǎn)業(yè)或企業(yè)部門所處的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中充滿了彼此之間的競爭關(guān)系。運(yùn)用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論來分析經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的競爭關(guān)系具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因為針對該類問題的網(wǎng)絡(luò)建?？梢酝ㄟ^二分圖理論來簡化過程和精確聯(lián)系。此外，由雙模式網(wǎng)絡(luò)向單模式網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)化有利于研究產(chǎn)業(yè)競爭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)特征和演化規(guī)律。李得榮（2010）建立了零部件企業(yè)與產(chǎn)品的二分網(wǎng)絡(luò)模型和根據(jù)產(chǎn)品銷售量的加權(quán)二分網(wǎng)絡(luò)模型［7］；后銳（2010）構(gòu)建了物流企業(yè)競爭關(guān)系復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型［8］；呂康娟（2012）建立并驗證了基于航運(yùn)企業(yè)價值鏈接的世界航運(yùn)中心之間呈現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系［9］；王杰（2012）構(gòu)建基于改進(jìn)后復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)演化模型的東北亞港口群空間網(wǎng)絡(luò)演化模型［10］；楊建梅（2013）提出產(chǎn)業(yè)競爭關(guān)系與企業(yè)對抗行動分析的雙層復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型［11］。這些研究的共同點(diǎn)是沿著價值的物化和增值過程構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，但這與本研究所需建立的產(chǎn)業(yè)間之相互關(guān)系和相互制約的網(wǎng)絡(luò)有著實質(zhì)性的區(qū)別。

（三）產(chǎn)業(yè)合作網(wǎng)絡(luò)

經(jīng)典的產(chǎn)業(yè)組織理論主要研究的是產(chǎn)業(yè)部門或企業(yè)部門之間存在的競爭關(guān)系，而近年來的研究延伸到了非零和博弈的競合關(guān)系上。Chmiela（2007）采用二分圖理論建立了波蘭大、中型公司的合作-競爭網(wǎng)絡(luò)［12］；Inoue和Soumab（2007）研究了日本公司及其專利構(gòu)成的合作-競爭網(wǎng)絡(luò)［13］。方錦清（2009）提出了從網(wǎng)絡(luò)科學(xué)發(fā)展的角度研究中國高科技園區(qū)發(fā)展的思路［14］，在此基礎(chǔ)上揭示了中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)確定性加權(quán)以及隨機(jī)性加權(quán)網(wǎng)絡(luò)的一些拓?fù)湫再|(zhì)［15］；肖冰（2009）提出了中小企業(yè)集群復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的局域雙向適應(yīng)度模型，利用聚類分析改進(jìn)中小企業(yè)集群群落結(jié)構(gòu)的k-均值算法［16］；Li（2010）對生態(tài)產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)的成長機(jī)制進(jìn)行分析和討論，研究了產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)形成原因、影響產(chǎn)業(yè)共生網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性因素、弱化狀態(tài)下的目標(biāo)抗毀性策略、網(wǎng)絡(luò)成長的治理機(jī)制［17］；王治瑩（2013）構(gòu)建生態(tài)工業(yè)共生超網(wǎng)絡(luò)來刻畫生態(tài)工業(yè)園內(nèi)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和關(guān)系［18］。這些研究對刻畫產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中不同產(chǎn)業(yè)之間的依存度和共生性提供了較好的建議。

綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者在產(chǎn)業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論建模、動力學(xué)演化方面已經(jīng)進(jìn)行了一定的研究，這表明從復(fù)雜性和系統(tǒng)論的角度對產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究已經(jīng)成為一個新的趨勢。當(dāng)前最常見的研究方式是構(gòu)建類似于簡單物理網(wǎng)絡(luò)的、無權(quán)無向的產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)。但是，在這類產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的邊僅僅反映了大規(guī)模節(jié)點(diǎn)數(shù)量情況下網(wǎng)絡(luò)整體呈現(xiàn)出的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性和物理統(tǒng)計學(xué)特征，并沒有真正反映產(chǎn)業(yè)或企業(yè)之間的錯綜復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系。

二、模型方法

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和社會網(wǎng)絡(luò)的研究中，為了降低研究難度或者分析研究對象之間的間接關(guān)系，通常需要將有向網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化為無向網(wǎng)絡(luò)。其中一類常見的方法便是借鑒引文網(wǎng)絡(luò) （citation network）的建模思路，而且這種思路還分為兩種方法：共引 （cocitation）和耦合（bibliographic coupling）。

（一）共引網(wǎng)絡(luò)的基本概念

假設(shè)在一個有向網(wǎng)絡(luò)中，一個節(jié)點(diǎn)代表的是一篇論文，如果論文i引用了論文j，那么網(wǎng)絡(luò)中便有一條由節(jié)點(diǎn)j指向節(jié)點(diǎn)i的邊，任意兩篇論文同時被其他論文引用的次數(shù)定義為節(jié)點(diǎn)的共引值，用來表示它們之間的共引關(guān)系強(qiáng)度［19］。

圖1a所示的是5篇論文之間相互引用的關(guān)系，這些論文和關(guān)系構(gòu)成了一個有向的引文網(wǎng)絡(luò)，并且可以根據(jù)共引概念得到一個無向的共引網(wǎng)絡(luò)，如圖1b所示。因為論文B和論文D同時引用了論文A，所以在共引網(wǎng)絡(luò)中B和D之間邊上的權(quán)重為1。再者，論文D和論文E同時引用了論文B和論文C，所以二者之間的邊權(quán)等于2。

（二）共引網(wǎng)絡(luò)在有向網(wǎng)絡(luò)中的拓展

這種構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的方式可以推廣到一般的有向網(wǎng)絡(luò)，此時共引的概念也就不局限于參考文獻(xiàn)的范疇，而是擴(kuò)展為：如果在一個有向網(wǎng)絡(luò)中同時有出邊從一個節(jié)點(diǎn)指向兩個不同節(jié)點(diǎn)，那么它們之間存在共引關(guān)系，具有這類出邊的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是它們之間的共引值，即形成的共引網(wǎng)絡(luò)中邊上的邊權(quán)。根據(jù)有向網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣的定義，如果節(jié)點(diǎn)k同時有兩條出邊指向節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j，那么akiakj=1，否則。因此，節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)j（i≠j）的共引值cij可以由以下公式計算

根據(jù)矩陣的運(yùn)算法則，共引網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣與原網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣的關(guān)系為C=ATA，因此對角元為

其中，cii實際上等于節(jié)點(diǎn)i的入度值，即引文網(wǎng)絡(luò)中引用論文的論文的數(shù)量。

共引網(wǎng)絡(luò)的建模過程還可以換一種思路來進(jìn)行解釋——將它視為介于單模式網(wǎng)絡(luò)和雙模式網(wǎng)絡(luò)之間的一種網(wǎng)絡(luò)。在建模過程中，提出某一個節(jié)點(diǎn)并將其視作雙模式網(wǎng)絡(luò)項目層的唯一節(jié)點(diǎn)，其他階段作為參與者層的節(jié)點(diǎn)，臨時構(gòu)成一個雙模式網(wǎng)絡(luò)，并保留從項目層指向參與者層的邊，然后將這類邊向參與者層投射，并重復(fù)對每一個節(jié)點(diǎn)重復(fù)整個過程，最終得到一個共引網(wǎng)絡(luò)。

三、建模過程

本文所構(gòu)建的INCN網(wǎng)絡(luò)雖然建模思路來自于共引網(wǎng)絡(luò)，但是它還具有一些新的特點(diǎn)。一方面，引文網(wǎng)絡(luò)的一個暗含的前提是論文發(fā)表的先后順序，如果一篇論文要引用另外一篇論文，那么被引用的論文肯定是較早發(fā)表的，不存在論文引用自身的現(xiàn)象。但是在研究產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)時，作為節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)品部門不僅為其他部門提供產(chǎn)品和服務(wù)，而且還可能為自身的發(fā)展保留產(chǎn)出的一部分，所以網(wǎng)絡(luò)中廣泛分布著自環(huán)。另一方面，產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)不僅具有向網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，而且邊上具有描述技術(shù)經(jīng)濟(jì)關(guān)系強(qiáng)度的權(quán)重，是一類加權(quán)網(wǎng)絡(luò)。

（一）產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)引文網(wǎng)絡(luò)的設(shè)定

本文將投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)表 （matris of direct input coefficients，MDIC）作為產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)引文網(wǎng)絡(luò)（industrial citation network，ICN）的鄰接矩陣，因此ICN網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)于保留自環(huán)的ISN網(wǎng)絡(luò)［20］。

在將ICN網(wǎng)絡(luò)向INCN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的過程中，需要考慮3種基本情況，即部門A供給部門B和部門C（如圖2a所示）、部門A供給部門B和自身（如圖2b所示）以及部門A只供給自身（如圖2c所示）。同時，還需要對適用于無權(quán)無向情況的共引網(wǎng)絡(luò)算法做一定的修改，確定加權(quán)有向的ICN網(wǎng)絡(luò)向加權(quán)無向的INCN網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的基本原則。

（二）產(chǎn)業(yè)需求競爭網(wǎng)絡(luò)的共引算法

首先，如果部門B和部門C同時從部門A獲得產(chǎn)品和服務(wù)，如圖2a所示，獲得程度由投入產(chǎn)出表中的直接消耗系數(shù)來確定，那么B和C之間相當(dāng)于產(chǎn)生了一次競爭關(guān)系。如果它們還從其他部門也獲得了產(chǎn)品和服務(wù)，那么它們的關(guān)系就隨著競爭次數(shù)的增加而增強(qiáng)?？紤]到模型采用的數(shù)據(jù)是投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)，本文將單次競爭關(guān)系的度量定義為A與B的直接消耗系數(shù)乘以A與C的直接消耗系數(shù)后再開平方，即等于幾何平均數(shù)，多次競爭關(guān)系的累積等于單次競爭的加和。

其次，如果部門A同時為部門B和它自身提供產(chǎn)品和服務(wù)，如圖2b所示，那么單次競爭關(guān)系（部門A與部門B競爭前者的資源）的度量定義為A與B的直接消耗系數(shù)乘以對自身的直接消耗系數(shù)后再開平方，即等于幾何平均數(shù)，多次競爭關(guān)系的累積也采用加和的形式。

最后，如果部門A只從它自身獲得產(chǎn)品和服務(wù)，如圖2c所示，那么單次競爭關(guān)系和多次競爭關(guān)系是相同的，都等于baa。

綜上所述，INCN網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣A→=｛a→ij｝的生成算法為

其中，bij為投入部門i和產(chǎn)出部門j之間直接消耗系數(shù)，同理可知bik和bjk所代表的意義；a→ij為INCN網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣元素，它衡量的是部門i和部門j之間競爭關(guān)系的累積程度，鄰接矩陣A→為對稱陣。

INCN網(wǎng)絡(luò)與之前的ISN、ISRN、和ISTN等產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)模型［21-22］最大差異在于它是加權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)，因為產(chǎn)品部門之間的競爭是相互的，不再需要用邊的方向來表示誰是發(fā)起方或誰是接受方。另外，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)上還具備了自環(huán)，體現(xiàn)出了產(chǎn)品部門在經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中不僅要與其他部門開展競爭，它同時也在消耗自身生產(chǎn)出來的產(chǎn)品或提供的服務(wù)。也就是說，相對于產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中的其他部門，產(chǎn)品部門也是自身的競爭者。

（三）網(wǎng)絡(luò)特征指標(biāo)的選取

INCN網(wǎng)絡(luò)中自環(huán)的存在，使得所選取的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)反映的意義有所不同，主要體現(xiàn)在如何確定產(chǎn)品部門自身產(chǎn)品和服務(wù)的消耗對于與其他部門競爭關(guān)系的影響。為了便于理解，可以將存在自環(huán)的節(jié)點(diǎn)拆分成兩個節(jié)點(diǎn)來觀察，如圖3所示。

在INCN網(wǎng)絡(luò)中，如果節(jié)點(diǎn)A具有自環(huán)，如圖3a所示，那么可以假設(shè)存在它的一個影子節(jié)點(diǎn)A′，兩者之間用一條虛擬的邊eAA′來替代自環(huán)，如圖3b所示。此時，節(jié)點(diǎn)A與節(jié)點(diǎn)B的競爭關(guān)系可以用一個新的個體網(wǎng)來表示。這個網(wǎng)絡(luò)在刪除了節(jié)點(diǎn)自環(huán)的同時，增加了一個影子節(jié)點(diǎn)以及兩條虛擬的邊。如果將這種基本結(jié)構(gòu)的變化擴(kuò)展到整體網(wǎng)層面，那么便可以采用適用于節(jié)點(diǎn)無自環(huán)且邊無方向的指標(biāo)算法來衡量節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中作用和地位。因此，在以上假設(shè)的基礎(chǔ)上，論文選取邊權(quán)、單位權(quán)和差異性3個網(wǎng)絡(luò)特征指標(biāo)來衡量INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)中代表產(chǎn)品部門的節(jié)點(diǎn)所蘊(yùn)含的經(jīng)濟(jì)學(xué)意義。

1.邊權(quán)

2.單位權(quán)

單位權(quán)（unit weight）是對節(jié)點(diǎn)權(quán)重平均程度的描述［23］，用來衡量社會網(wǎng)絡(luò)研究中研究對象的社會慣性。例如，在研究科學(xué)家合作網(wǎng)絡(luò)時，那些喜歡廣泛但不深入合作的科學(xué)家具有較小的單位權(quán)，而傾向于跟少數(shù)同行深入合作的科學(xué)家會具有較大的單位權(quán)。單位權(quán)的定義為節(jié)點(diǎn)的點(diǎn)權(quán)強(qiáng)度與度之比，計算公式為

本文采用Z（i）來衡量INCN網(wǎng)絡(luò)的平均競爭強(qiáng)度。節(jié)點(diǎn)的Z（i）值越大，說明它所代表的產(chǎn)品部門在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中的競爭性越強(qiáng)。

3.差異性

在稠密網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)的度值有可能非常近似，或者每條邊上的邊權(quán)都與單位權(quán)大致相同，那么節(jié)點(diǎn)的單位權(quán)就無法完全體現(xiàn)出競爭強(qiáng)度。因此，與概率統(tǒng)計中的方差概念類似，本文采用權(quán)重分布差異性（disparity in the weight）的概念來衡量產(chǎn)品部門在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中作用的不均衡性，公式為

差異性 Y（i）描述了與產(chǎn)品部門i相關(guān)的邊權(quán)分布的離散程度［24］。在INCN網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)某個部門與其他部門的競爭強(qiáng)度差異很大，那么這個部門的行業(yè)特征更為明顯，需要的產(chǎn)品和服務(wù)較為單一，此時Y（i）值也會相對較大。

四、實證研究

INCN網(wǎng)絡(luò)是將加權(quán)有向的引文網(wǎng)絡(luò)通過共引得到加權(quán)無向網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)之間的邊權(quán)代表了產(chǎn)品部門在國民經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中對于產(chǎn)業(yè)資源的競爭關(guān)系。值得注意的是，這種競爭關(guān)系也反映了產(chǎn)業(yè)鏈上存在的一些問題，可以間接地用來分析區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。

（一）網(wǎng)絡(luò)建模的數(shù)據(jù)來源

成績喜人，但“萬事開頭難”。回想當(dāng)初，范玲深有感慨。“2013年，院內(nèi)護(hù)理工作已開展得有聲有色，但醫(yī)院要求將服務(wù)外延時，護(hù)士們的第一反應(yīng)是不理解。”范玲解讀，原因之一，是大家已經(jīng)按“優(yōu)質(zhì)護(hù)理服務(wù)示范工程”要求，院內(nèi)做到了“盡善盡美”，將服務(wù)延伸到院外，人力不足，工作量超負(fù)荷；原因之二，當(dāng)時包括盛京醫(yī)院多數(shù)護(hù)理人員在內(nèi)，尚未建立全民健康和疾病預(yù)防的相關(guān)理念。

論文采用2002—2012年北京投入產(chǎn)出直接消耗系數(shù)表作為北京ICN網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣，根據(jù)INCN網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣的生成算法得到5個INCNBJ網(wǎng)絡(luò)：INCN-BJ12、INCN-BJ10、INCN-BJ07、INCN-BJ05和INCN-BJ02，其中INCN-BJ12如圖4所示。

在INCN-BJ12網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)與產(chǎn)品部門的對應(yīng)關(guān)系如下。

S1：農(nóng)林牧漁產(chǎn)品和服務(wù)；S2：煤炭采選產(chǎn)品；S3：石油和天然氣開采產(chǎn)品；S4：金屬礦采選產(chǎn)品；S5：非金屬礦和其他礦采選產(chǎn)品；S6：食品和煙草；S7：紡織品；S8：紡織服裝鞋帽皮革羽絨及其制品；S9：木材加工品和家具；S10：造紙印刷和文教體育用品；S11：石油、煉焦產(chǎn)品和核燃料加工品；S12：化學(xué)產(chǎn)品；S13：非金屬礦物制品；S14：金屬冶煉和壓延加工品；S15：金屬制品；S16：通用設(shè)備；S17：專用設(shè)備；S18：交通運(yùn)輸設(shè)備；S19：電氣機(jī)械和器材；S20：通信設(shè)備、計算機(jī)和其他電子設(shè)備；S21：儀器儀表；S22：其他制造產(chǎn)品；S23：廢品廢料；S24：金屬制品、機(jī)械和設(shè)備修理服務(wù)；S25：電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)；S26：燃?xì)馍a(chǎn)和供應(yīng)；S27：水的生產(chǎn)和供應(yīng)；S28：建筑；S29：批發(fā)和零售；S30：交通運(yùn)輸、倉儲和郵政；S31：住宿和餐飲；S32：信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)；S33：金融；S34：房地產(chǎn)；S35：租賃和商務(wù)服務(wù)；S36：科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)；S37：水利、環(huán)境和公共設(shè)施管理；S38：居民服務(wù)、修理和其他服務(wù)；S39：教育；S40：衛(wèi)生和社會工作；S41：文化、體育和娛樂；S42：公共管理、社會保障和社會組織。

需要注意的是，與往年（2002—2010年）投入產(chǎn)出表的產(chǎn)品部門分類相比，2012年北京的產(chǎn)品部門名稱進(jìn)行了較大程度修改。例如，去掉了原來產(chǎn)品部門中的“××業(yè)”字結(jié)尾，替換為“××產(chǎn)品”“××品”或“××服務(wù)”。而且，為了適應(yīng)新的經(jīng)濟(jì)形勢下和保證統(tǒng)計口徑的科學(xué)性，對一些產(chǎn)品部門進(jìn)行了拆分、新增或合并，如表1所示。

表1　INCN-BJ02網(wǎng)絡(luò)

（二）邊權(quán)——產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的完善程度

從MDIC矩陣bij值與INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)wij值的相關(guān)性比較來看，除了對角線元素一致之外，大部分INCN網(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)因為等于直接消耗系數(shù)幾何平均數(shù)的累積加和，所以其數(shù)值要遠(yuǎn)大于它的直接消耗系數(shù)。這種情況可以從圖5中觀察到。

下面選取每個年份INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)中邊權(quán)排名前5位的產(chǎn)品部門關(guān)系，以此來說明它們之間供需關(guān)系在INCN網(wǎng)絡(luò)中的含義，如表2所示。

從INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)統(tǒng)計來看，部分產(chǎn)品部門之間的競爭關(guān)系受到了ICN-BJ網(wǎng)絡(luò)自環(huán)的影響。這是因為產(chǎn)品部門往往給自身提供很多產(chǎn)品或服務(wù)，同時它與其下游部門之間也必然有著大量的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，既然這兩種情況是普遍存在的，那么處于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的產(chǎn)品部門之間對產(chǎn)業(yè)資源的競爭關(guān)系也往往較強(qiáng)。

從事生產(chǎn)和制造的產(chǎn)品部門，它們面向整個產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)提供原材料、半成品和成品。隨著產(chǎn)業(yè)周期的變動，產(chǎn)品的流動方向也會受到影響。因此，位于產(chǎn)業(yè)鏈上下游的兩個部門之間的這種對產(chǎn)業(yè)資源的競爭關(guān)系，恰恰能夠說明這個產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)的緊密程度。不論是它們對其他部門的需求普遍增大，還是它們之間的產(chǎn)品交流增多，其過程表明這條產(chǎn)業(yè)鏈在逐漸完善，其結(jié)果也會表現(xiàn)為它們在模型中邊權(quán)數(shù)值的上升。那么，產(chǎn)業(yè)鏈的完善程度意味著什么？可以解釋為是市場的需求刺激了下游產(chǎn)業(yè)的供給，也間接促成了上游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，當(dāng)某條產(chǎn)業(yè)鏈上這種產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)逐漸增多，它預(yù)示了產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中的資源正朝著這條產(chǎn)業(yè)鏈上集聚，可能是產(chǎn)業(yè)政策的傾斜，也可能是市場范圍的擴(kuò)大所導(dǎo)致。

觀察邊權(quán)的統(tǒng)計結(jié)果會發(fā)現(xiàn)兩個較為明顯的發(fā)展趨勢：一是北京房地產(chǎn)行業(yè)上升趨勢及之后的下降趨勢，依據(jù)為建筑業(yè)與相關(guān)建筑材料行業(yè)的關(guān)系變化；二是北京裝備制造業(yè)的振興，這個結(jié)論可以從“金屬冶煉及壓延加工業(yè)”和“金屬制品業(yè)”、“通用、專用設(shè)備制造業(yè)”和“電氣機(jī)械及器材制造業(yè)”、“非金屬礦及其他礦采選業(yè)”和“非金屬礦物制品業(yè)”等部門之間日益緊密的關(guān)系中觀察到。

表3　INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)的單位權(quán)排名

（三）單位權(quán)——產(chǎn)品部門對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的促進(jìn)作用

單位權(quán)Z（i）是一個節(jié)點(diǎn)邊權(quán)的數(shù)學(xué)平均值。前面提到INCN網(wǎng)絡(luò)的邊權(quán)反映了產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的完善程度，那么一個產(chǎn)品部門的Z（i）值則綜合體現(xiàn)了它在產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中多個產(chǎn)業(yè)鏈上起到的促進(jìn)作用，進(jìn)而可以區(qū)分北京不同產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段所需要的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。論文計算了INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)中各個產(chǎn)業(yè)部門的Z（i）值，并對每個年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，結(jié)果如表3所示。

基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)的定義為，在區(qū)域的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中處于基礎(chǔ)地位，對其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著制約和決定作用，決定其他產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的產(chǎn)業(yè)群，它的產(chǎn)品通常要成為后續(xù)產(chǎn)業(yè)部門加工、再加工及生產(chǎn)過程中缺一不可的投入品或消耗品，通常具有不可再生性質(zhì)。如果考慮生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用，那么也可以將“研究與試驗發(fā)展業(yè)”“租賃和商務(wù)服務(wù)業(yè)”和“綜合技術(shù)服務(wù)業(yè)”等行業(yè)也視為一類基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。從對INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)邊權(quán)的統(tǒng)計來看，北京市的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)正逐漸從科技含量較低的原材料生產(chǎn)行業(yè)，向著科技含量較高、信息化程度較高的現(xiàn)代制造業(yè)和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)過渡，從一個側(cè)面說明了北京市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的趨勢。

（四）差異性——產(chǎn)品部門對上游產(chǎn)業(yè)需求的差異性

如果一個產(chǎn)品部門僅僅從少量的其他部門獲取產(chǎn)品或服務(wù)，那么它們之間的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)系必然非常緊密。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來看，這情況會出現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)特征非常明顯的產(chǎn)品部門當(dāng)中。INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)差異性Y（i）的統(tǒng)計結(jié)果也證實了這個想法，Y（i）值越大說明產(chǎn)品部門獲取產(chǎn)品或服務(wù)的渠道狹窄，基本上屬于產(chǎn)業(yè)鏈上必不可少卻又相對傳統(tǒng)的勞動密集型行業(yè)。例如，“建筑業(yè)”“金屬冶煉及壓延加工業(yè)”“金屬制品業(yè)”等產(chǎn)品部門的主要依靠大量使用勞動力，而對技術(shù)和設(shè)備的依賴程度較低，因此它們都是典型的勞動密集型行業(yè)。論文計算了INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)中各個產(chǎn)業(yè)部門的Y（i）值，并對每個年份的數(shù)據(jù)進(jìn)行排序，結(jié)果如表4所示。

表4　INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)的差異性排名

勞動密集型產(chǎn)業(yè)對于產(chǎn)品和服務(wù)的需求僅限于少數(shù)上游產(chǎn)業(yè)，而與生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)的聯(lián)系較少，制約了它們獲取產(chǎn)業(yè)信息和高新技術(shù)的途徑。隨著近年來技術(shù)進(jìn)步和新工藝設(shè)備的應(yīng)用，北京市許多勞動密集型產(chǎn)業(yè)的技術(shù)、資本密集度也在提高，并逐步從勞動密集型產(chǎn)業(yè)中分化出去。對于值較高的這類產(chǎn)品部門，政府部門應(yīng)該對需要振興的部門加大科技扶持力度，對傳統(tǒng)行業(yè)中的“三高”企業(yè)加快退出淘汰速度，這樣才能更好地促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移。

五、總結(jié)

（一）結(jié)論及貢獻(xiàn)

在理論層面，論文運(yùn)用統(tǒng)計力學(xué)與理論物理中發(fā)展起來的工具與方法，對區(qū)域產(chǎn)業(yè)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模分析，建立基于投入產(chǎn)出關(guān)系的區(qū)域產(chǎn)業(yè)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究框架，從產(chǎn)品和服務(wù)的供給角度出發(fā)分析產(chǎn)品部門之間對有限資源的競爭關(guān)系，為研究產(chǎn)業(yè)鏈提供了一種新思路。

在技術(shù)層面，根據(jù)研究框架和研究思路的要求，論文選取共引網(wǎng)絡(luò)算法作為網(wǎng)絡(luò)建模和數(shù)據(jù)挖掘的主要依據(jù)，通過改進(jìn)該算法使之能夠應(yīng)用于描述產(chǎn)品部門之間的供給和消耗關(guān)系，并生成反映區(qū)域內(nèi)產(chǎn)品部門之間競爭強(qiáng)度的INCN網(wǎng)絡(luò)模型，再選取特定的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)來區(qū)分產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的完善程度、產(chǎn)品部門對產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的促進(jìn)作用、產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)中需要加大產(chǎn)業(yè)政策指導(dǎo)的落后產(chǎn)品部門。

在實證層面，論文采用上述理論和方法從資源競爭的角度研究了北京10年間產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化趨勢，并可以為同類區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)分析與政策制定提供決策支持，促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

（二）下一步研究計劃

在下一步的研究中，考慮到INCN網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣加權(quán)且無向的特點(diǎn)以及它衡量產(chǎn)品部門間競爭強(qiáng)度的作用，可以采用模糊聚類算法對INCN網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行圖形化處理，并根據(jù)聚類結(jié)果來分析是否存在產(chǎn)業(yè)生態(tài)位的現(xiàn)象。

生態(tài)位重疊是生態(tài)系統(tǒng)中衡量各物種間競爭關(guān)系和層次的度量，物種間生態(tài)位重疊的范圍越廣，那么它們在某一個層次上的競爭關(guān)系就越激烈。生態(tài)位理論的一個重要研究方面就是通過對物種的生態(tài)位寬度、重疊度進(jìn)行測量和評價。產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)在發(fā)展的過程中，充分借鑒了生態(tài)位理論的核心思想，將產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)比喻為生態(tài)系統(tǒng)，將產(chǎn)業(yè)部門比作各類物種，開展了大量對于產(chǎn)業(yè)生態(tài)位理論的研究工作，主要集中在企業(yè)生態(tài)位的層面。但是對于區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)問題，學(xué)者們很少從協(xié)同演化與生態(tài)位層面進(jìn)行研究，相關(guān)的模式研究涉及也較少。

因此，下一步的研究計劃是采用模糊聚類算法對INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類分析，根據(jù)閾值從大到小過程中截矩陣的變化，形成了INCN-BJ網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)部門之間強(qiáng)關(guān)聯(lián)的動態(tài)聚類圖，觀察北京產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中哪些部門位于相同的產(chǎn)業(yè)生態(tài)位，進(jìn)而提出一種分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的新視角。

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［責(zé)任編輯：宋宏］

Industrial Need-competition Network based on Co-citation Network

XING Lizhi，WEN Xian，DONG Xianlei，GUAN Jun
（School of Economics and Management，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

This paper made use of Beijing‘s input-output direct consumption coefficient from 2002 to 2012 to build a sort of weighted undirected networks which were named Industrial Need-Competition Network based on co-citation algorithm.Then edge weight，unit weight and disparity in the weight were chosen to analyze competition relationship contained in the whole network.As results，edge weight reflects the extent to improve the industrial chain links，unit weight reflects the role in promoting industrial system，and disparity in the weight can be used to distinguish backward industries needing policy guidance from governments.

social network analysis；industrial complex networks；input-output theory；co-citation network

C94

A

1009-3370（2016）04-0078-08

10.15918/j.jbitss1009-3370.2016.0411

2015-05-27

北京市社會科學(xué)基金研究基地項目（14JDJGB039）；北京市教育委員會科研基地建設(shè)項目（PXM2015_014204_500063）

邢李志（1983—），男，博士，講師，E-mail：itwasa@163.com