河南省創(chuàng)新發(fā)展能力的區(qū)間動態(tài)預測研究

羅黨，謝蕾蕾

(華北水利水電大學 數(shù)學與信息科學學院，河南 鄭州 450046)

河南省創(chuàng)新發(fā)展能力的區(qū)間動態(tài)預測研究

羅黨，謝蕾蕾

(華北水利水電大學 數(shù)學與信息科學學院，河南 鄭州 450046)

以2012年中國各省區(qū)創(chuàng)新行為的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指標體系，利用統(tǒng)計學方法測算各區(qū)域的創(chuàng)新能力綜合指數(shù)值。在此基礎(chǔ)上建立區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃模型，并對河南省的區(qū)域創(chuàng)新能力發(fā)展進行預測和規(guī)劃。研究結(jié)果表明：河南省目前還處于創(chuàng)新能力最低的e1階段，在創(chuàng)新成果產(chǎn)出、創(chuàng)新效率、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化方面都存在問題，若政府加強創(chuàng)新領(lǐng)域的建設(shè)，在5年時間內(nèi)可達到創(chuàng)新能力較高的e2階段。

區(qū)域創(chuàng)新能力綜合指數(shù)；區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃；創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化

區(qū)域創(chuàng)新能力發(fā)展體系是一個紛繁復雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一系列因素相互交織多重作用的結(jié)果。對區(qū)域創(chuàng)新能力的綜合評價是發(fā)展體系的基礎(chǔ)，對區(qū)域創(chuàng)新能力的預測和動態(tài)規(guī)劃則是創(chuàng)新能力發(fā)展體系的延伸。河南省作為人口和資源大省，通過提升和發(fā)展綜合創(chuàng)新能力帶動經(jīng)濟總體的快速可持續(xù)發(fā)展，是在經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的浪潮中最科學有效的發(fā)展模式。因此，科學合理地對河南省區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展能力進行評估，準確找到其與周邊及發(fā)達地區(qū)的差距，是創(chuàng)新促發(fā)展道路的基本保障。同時，利用科學手段對區(qū)域創(chuàng)新能力的發(fā)展趨勢、發(fā)展階段、時間需求等一系列問題進行精確解答，可為相關(guān)職能部門進行區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)不同時間段規(guī)劃提供理論依據(jù)。

創(chuàng)新能力評價是區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)研究的一項核心內(nèi)容，是對區(qū)域創(chuàng)新能力進行預測和決策、創(chuàng)新政策調(diào)整和優(yōu)化的基礎(chǔ)。目前已有研究主要集中在兩個方面：一是采用不同方法對不同區(qū)域的綜合創(chuàng)新能力進行評價；二是對區(qū)域創(chuàng)新能力的某一個方面進行測度。易平濤等從創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出和創(chuàng)新環(huán)境等方面構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)新能力指標體系，針對序關(guān)系分析法中指標重要性會受專家主觀判斷影響的問題，提出了一種客觀序關(guān)系分析法，并利用該法對中國東部11個省市在2009—2013年的區(qū)域創(chuàng)新能力進行了評價[1]。周文泳等以科技創(chuàng)新活力、文化影響力、交流合作吸引力為參數(shù)建立科技軟實力評價指標體系，選取10個代表性省市2008—2012年的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用線性加權(quán)法從橫向、縱向兩個角度進行得分計算，并對數(shù)據(jù)結(jié)果進行對比分析[2]。趙文平等使用兩階段模型，將區(qū)域創(chuàng)新活動分為技術(shù)研發(fā)和經(jīng)濟轉(zhuǎn)化兩個階段，運用DEA方法對西部地區(qū)11個省市2009—2013年的區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)效率進行測度[3]。

區(qū)域創(chuàng)新能力的動態(tài)預測和規(guī)劃是創(chuàng)新系統(tǒng)研究的延展，卻經(jīng)常被忽視，目前關(guān)于這方面的研究成果還較少。楊武等針對當前創(chuàng)新數(shù)據(jù)的短期性問題，從測度科技創(chuàng)新景氣狀態(tài)的視角出發(fā)，基于熊彼特的創(chuàng)新周期理論，研究了區(qū)域科技創(chuàng)新景氣指數(shù)構(gòu)建的理論基礎(chǔ)，探討了基于合成指數(shù)構(gòu)建科技創(chuàng)新景氣指數(shù)的方法，并構(gòu)建了一套基于季度數(shù)據(jù)測度的深圳南山區(qū)科技創(chuàng)新景氣指數(shù)[4]。王立巖構(gòu)建了區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演變趨勢的Giant Component仿真預測模型，利用Net Logo軟件對區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程進行模擬仿真，并通過以往文獻的分析驗證仿真預測模型的可靠性[5]。劉鳳朝等從區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析與績效測度、結(jié)構(gòu)與績效關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)演化機理三個方面對近年來的主要研究成果進行梳理，探討了已有研究存在的不足及深化研究的方向[6]。

已有研究往往忽略區(qū)域創(chuàng)新能力發(fā)展過程的不確定性。區(qū)域創(chuàng)新能力的動態(tài)預測和規(guī)劃實質(zhì)上屬于決策范疇，主要研究在一定約束條件下，如何使目標達到最優(yōu)的問題[7]34。許多實際問題的決策，由于問題復雜、環(huán)節(jié)多、時間長，往往要分階段做多次決策。每次決策都是在其前一階段決策結(jié)果的基礎(chǔ)上做出的，同時又影響到它后一階段的決策，每個階段都有若干方案可供選擇。決策者的任務(wù)就是在每個階段選擇一個合理的方案，使整個決策過程取得最好的結(jié)果。這類受時間因素的影響，依次做出決策以實現(xiàn)整個決策過程最優(yōu)化的決策問題稱為動態(tài)規(guī)劃問題[8]67。規(guī)劃過程中決定未來不確定性的因素，一是來自規(guī)劃系統(tǒng)外部，二是來自規(guī)劃系統(tǒng)內(nèi)部可調(diào)節(jié)和控制的因素。從本質(zhì)上講，規(guī)劃系統(tǒng)內(nèi)部的不確定因素在相當程度上是由外部的不確定因素決定的[9]89。因此，在充分考慮其不確定性的基礎(chǔ)上，用動態(tài)決策的方法對河南省區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展能力進行預測在理論上是可行的。

鑒于上述分析，筆者通過構(gòu)建綜合評價指標體系，明確河南省在全國各區(qū)域創(chuàng)新能力系統(tǒng)中的位置，分析各個創(chuàng)新因素的優(yōu)、劣勢。同時，將普通動態(tài)規(guī)劃融合直覺模糊集理論的思想，在利用區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃及其相關(guān)概念的同時,給出了最優(yōu)解的算法，并擬以中國區(qū)域創(chuàng)新能力評價結(jié)果為基礎(chǔ)，對河南省的區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展能力進行預測和動態(tài)規(guī)劃。

一、河南省區(qū)域創(chuàng)新能力評價

(一)區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指標體系構(gòu)建

為了更加全面、客觀和具體地衡量區(qū)域主體的創(chuàng)新能力，通過對創(chuàng)新的內(nèi)涵、特征和衡量標準的探討，借鑒本文作者之一謝蕾蕾在2013年構(gòu)建的河南省區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指標體系[10]，對河南省區(qū)域創(chuàng)新能力進行評價，評價指標見表1。

表1 區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指標體系[10]

數(shù)據(jù)來源：中國科技統(tǒng)計數(shù)據(jù)http://www.sts.org.cn/sjkl/kjtjdt/index.htm，《中國統(tǒng)計年鑒2013》。

(二)區(qū)域創(chuàng)新能力指數(shù)計算方法

采用加權(quán)指數(shù)計算方法測算中國各區(qū)域的綜合創(chuàng)新發(fā)展能力。具體方法為：首先，將數(shù)據(jù)進行標準化處理，得到單個指標的可比數(shù)據(jù)；其次，通過計算標準化后數(shù)據(jù)的正態(tài)分布函數(shù)值，并將其變化區(qū)間調(diào)整為0到100之間，由此得到三級指標的得分；最后，在對稱性設(shè)計的支持下，通過兩級等權(quán)匯總計算創(chuàng)新要素指數(shù)和創(chuàng)新指數(shù)的得分值[10]。

(三)區(qū)域創(chuàng)新能力綜合指數(shù)計算結(jié)果

以2012年我國各區(qū)域創(chuàng)新相關(guān)指數(shù)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用上述評估方法，借助于表1綜合評價指標體系，最終得到我國各區(qū)域的創(chuàng)新能力綜合評價指數(shù)得分，見表2。

根據(jù)表2中31個省區(qū)市的區(qū)域創(chuàng)新能力綜合指數(shù)得分狀況，可將所有區(qū)域分為4個梯隊：綜合指數(shù)得分在40分以下的區(qū)域為第一梯隊，包括安徽、吉林、黑龍江、河南、海南、河北、寧夏、山西、貴州、江西、內(nèi)蒙古、甘肅、云南、青海、西藏、廣西、新疆，這17個區(qū)域幾乎涵蓋了西部省區(qū)，河南省也處于這個梯隊之中，該梯隊的創(chuàng)新能力最弱，經(jīng)濟發(fā)展水平也相應(yīng)處于全國的后位；綜合指數(shù)得分在40至50分區(qū)間的區(qū)域為第二梯隊，包括四川、湖北、重慶、陜西、湖南，這5個區(qū)域創(chuàng)新能力稍弱，多數(shù)為中西部地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展水平一般；綜合指數(shù)得分在50至65分區(qū)間的區(qū)域為第三梯隊，包括天津、福建、遼寧、浙江、山東，這5個區(qū)域創(chuàng)新能力較強，經(jīng)濟發(fā)展勢頭強勁；綜合指數(shù)得分在65分以上的區(qū)域為第四梯隊，包括廣東、上海、江蘇、北京，這4個區(qū)域不僅創(chuàng)新能力強，而且經(jīng)濟發(fā)展水平也位于全國前列。

表2 區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指數(shù)得分

二、河南省區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展能力預測

區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃方法是劉成斌等提出的探討不確定情況下的多階段決策問題的一種分析方法，該方法希望找到輸入序列，使系統(tǒng)以最大可能度選擇每個輸入，且使系統(tǒng)以最大可能度最終達到目標狀態(tài)[11]。區(qū)域創(chuàng)新分析涉及多種不確定性因素，區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃為區(qū)域創(chuàng)新的發(fā)展預測提供了合適的理論工具，同時也對不確定規(guī)劃及直覺模糊集理論的發(fā)展與應(yīng)用具有一定的促進作用。筆者利用區(qū)間直覺互動動態(tài)規(guī)劃方法對河南省區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展能力進行預測和區(qū)間界定，使人們對河南省區(qū)域創(chuàng)新能力的發(fā)展趨勢、階段特征等問題有更加清晰、合理的認識。

(一)區(qū)域創(chuàng)新能力的區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃模型

1.狀態(tài)集

根據(jù)得到的31個省區(qū)市的區(qū)域綜合創(chuàng)新能力評價指數(shù)值，按照上述梯隊的分布可將所有省區(qū)市的創(chuàng)新能力分為4個狀態(tài)，E={e1,e2,e3,e4}，其中e1表示第一梯隊，即區(qū)域綜合創(chuàng)新能力值數(shù)值在[25,40)的狀態(tài)；e2表示第二梯隊，即區(qū)域綜合創(chuàng)新能力值數(shù)值在[40,50)的狀態(tài)；e3表示第三梯隊，即區(qū)域綜合創(chuàng)新能力值數(shù)值在[50,65)的狀態(tài)；e4表示第四梯隊，即區(qū)域綜合創(chuàng)新能力值數(shù)值在[65,85)的狀態(tài)。

2.輸入集

根據(jù)對區(qū)域創(chuàng)新影響因素的分析，考慮資金投入、人員投入、政策支持3個因素的總共8種情況作為輸入集。U={u1,u2,u3,u4,u5,u6,u7,u8}，其中u1表示資金投入不變，人員投入不變，政策支持不變的情況；u2表示資金投入不變，人員投入不變，政策支持增大的情況；u3表示資金投入不變，人員投入增大，政策支持不變的情況；u4表示資金投入增大，人員投入不變，政策支持不變的情況；u5表示資金投入不變，人員投入增大，政策支持增大的情況；u6表示資金投入增大，人員投入不變，政策支持增大的情況；u7表示資金投入增大，人員投入增大，政策支持不變的情況；u8表示資金投入增大，人員投入增大，政策支持增大的情況。由此可知，u1指3個因素都不變，u2、u3、u4均指改變1個因素，u5、u6、u7均指同時改變2個因素，u8指同時改變3個因素。

3.規(guī)劃時間

規(guī)劃的活動是在一定時間內(nèi)發(fā)生的，時間的界定與時間段的劃分是刻畫規(guī)劃模型的重要方面。根據(jù)問題本身的性質(zhì)與規(guī)劃的目的，可以從不同時間范圍、不同時間節(jié)點對一種活動進行描述與分析。要對區(qū)域創(chuàng)新的發(fā)展情況進行預測，預測的時間范圍應(yīng)結(jié)合國家或地區(qū)的整體戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃或科技發(fā)展規(guī)劃，根據(jù)我國戰(zhàn)略規(guī)劃的實際情況，時間范圍在5～15年較合適。由于區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展情況是一個綜合性指標，在天、月等時間節(jié)點上研究的意義不大，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性，以年為分析單位。

根據(jù)本項目的研究目標，分析未來5年內(nèi)區(qū)域創(chuàng)新的發(fā)展狀況。整個規(guī)劃預測過程在[0,5]時間內(nèi)完成，將其分為5個時段：[0,1]，(1,2]，(2,3]，(3,4]，(4,5]。

4.轉(zhuǎn)移矩陣

根據(jù)輸入對狀態(tài)的影響，構(gòu)建轉(zhuǎn)移矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣中，輸入u2、u3、u4均不能使狀態(tài)發(fā)生改變，表明單純改善3個因素中的1個，不能使狀態(tài)發(fā)生改變；u5能使e3變?yōu)閑4，表明人員投入與政策支持是狀態(tài)e3得到提升的主要措施；u6能使e2變?yōu)閑3，表明資金投入與政策支持是狀態(tài)e2得到提升的主要措施；u7能使e1變?yōu)閑2，表明人員投入與政策支持是狀態(tài)e1得到提升的主要措施；u8能使e1變?yōu)閑2、e2變?yōu)閑3、e3變?yōu)閑4，表明3個因素同時改善能使狀態(tài)e1、e2、e3都得到提升。

5.目標的區(qū)間直覺模糊集約束

其中d-a≤l≤1-(d-a)+(c-b)。取l=0.6，得

胼胝體梗死同時也會出現(xiàn)“失讀不伴失寫”的壓離斷綜合征(splenium disconnection syndrome)?！笆ёx不伴失寫”離斷綜合征第一次由Dejerine在1892年提出，接著Sharma也報道了這一癥狀。他們的研究發(fā)現(xiàn)這類患者表現(xiàn)為可以書寫文字，但不能讀出所寫內(nèi)容[25]。這類壓離斷綜合征在臨床上更為少見，容易被當成患者言語障礙而被忽略。同時胼胝體梗死也會導致包括記憶力和計算力在內(nèi)的認知功能障礙[3]。

利用區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃思想，根據(jù)各時段各種輸入的可行性，得到各時段輸入的區(qū)間直覺模糊集約束，并將結(jié)果進行規(guī)范化轉(zhuǎn)變，得到系統(tǒng)最終達到的區(qū)間直覺模糊集目標約束的規(guī)范化形式：

(二)模型的求解

的解。記un(i)=uj0(即第n-1時段末系統(tǒng)處于狀態(tài)ei時，un(i)是最優(yōu)輸入)。

步驟二，對每一個ei∈E，施行步驟一得到第n-1時段末區(qū)間直覺模糊目標約束向量

以及對應(yīng)的最優(yōu)輸入。下式給出了系統(tǒng)從初始狀態(tài)e1開始到最終狀態(tài)e2、每個階段對應(yīng)的最優(yōu)輸入與狀態(tài)。

經(jīng)過計算，狀態(tài)e1在未來5年的時間內(nèi)，最有可能變?yōu)闋顟B(tài)e2。狀態(tài)e2在全國省市區(qū)創(chuàng)新能力的體系中仍然比較靠后，屬于有一定基礎(chǔ)，但創(chuàng)新能力較弱的類型。河南省處在狀態(tài)e1，在未來的5年內(nèi)，可以學習先進區(qū)域的一些經(jīng)驗，但目標宜定位在狀態(tài)e2上。河南省區(qū)域創(chuàng)新能力的發(fā)展任重而道遠，為了提升創(chuàng)新能力，必須有更長遠比如10年、20年的規(guī)劃，才有可能得到顯著的改善。模型中的各時段輸入所受區(qū)間直覺模糊集約束是模型中的變量，其不確定性也最突出。不同的各時段輸入所受區(qū)間直覺模糊集約束對應(yīng)不同的結(jié)果。當?shù)胤秸畬?chuàng)新能力提升放在突出位置的時候，加大資金投入、人員投入、政策支持，那么輸入所受區(qū)間直覺模糊集約束會有對應(yīng)的形式。因此，如果河南省能突破常規(guī)，加大投入與支持力度，那么在5年內(nèi)將狀態(tài)從e1提升到e3也是有可能的。

三、主要結(jié)論

筆者以2012年我國各省區(qū)創(chuàng)新行為的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建區(qū)域創(chuàng)新能力綜合評價指標體系，利用統(tǒng)計學方法得到各區(qū)域的創(chuàng)新能力綜合評價指數(shù)值，并在此基礎(chǔ)上，利用區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃模型方法，對河南省的區(qū)域創(chuàng)新能力發(fā)展進行預測和動態(tài)規(guī)劃。

研究發(fā)現(xiàn)，目前，河南省在全國區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)中還處于中等偏下的水平，與優(yōu)勢省區(qū)差距非常大。河南省雖然在創(chuàng)新資金的投入上較充足，但卻存在創(chuàng)新成果的產(chǎn)出不足、效率低下、創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化無力等問題。通過區(qū)間直覺模糊動態(tài)規(guī)劃模型預測，在未來5年時間內(nèi)，河南省最有可能達到區(qū)域綜合創(chuàng)新能力指數(shù)值在[40,50)的狀態(tài)。該區(qū)間內(nèi)多數(shù)為中部強勢省區(qū)，要想順利實現(xiàn)狀態(tài)的提升，河南省必須在以下幾個方面得到加強：

一是繼續(xù)加大創(chuàng)新相關(guān)領(lǐng)域的投入。區(qū)域創(chuàng)新能力的提升是一個漫長的過程，其本身就是一個投入大、周期長的工程。持續(xù)不斷的資金、人力資本的投入，是河南省基本創(chuàng)新活動正常開展的保障。同時，在資金和高素質(zhì)人才的使用上應(yīng)有更明確的方向性。根據(jù)河南省國民經(jīng)濟發(fā)展的重點和需求的變動，將更多的優(yōu)質(zhì)資源投入到河南省的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)中去，從而實現(xiàn)綜合創(chuàng)新能力的穩(wěn)步提升，使河南省在中部六省中處于領(lǐng)先地位。

二是鼓勵多出成果，出好成果。區(qū)域創(chuàng)新綜合能力的強弱主要體現(xiàn)在創(chuàng)新成果的數(shù)量和質(zhì)量上。河南省工業(yè)發(fā)展相對較弱，在高科技產(chǎn)品的研發(fā)和創(chuàng)新上一直較為落后。因此，如何提升創(chuàng)新產(chǎn)品的生產(chǎn)是關(guān)鍵：一方面，可通過引進的方式，進行吸收消化再創(chuàng)新；另一方面，通過合理的激勵機制，創(chuàng)造優(yōu)越的創(chuàng)新環(huán)境，刺激高校、企業(yè)、科研機構(gòu)多出成果，出質(zhì)量高的成果。

三是搭建信息傳播渠道，加速成果轉(zhuǎn)化。創(chuàng)新成果最終要通過市場化實現(xiàn)應(yīng)有的價值。創(chuàng)新成果與市場的隔離是當前困擾河南省創(chuàng)新能力發(fā)展的一大屏障。企業(yè)迫切需要新產(chǎn)品來提升效率，培養(yǎng)競爭力，但是高校、科研機構(gòu)等大量的科研成果卻束之高閣。在研究部門與企業(yè)之間打造一條通暢的信息流通渠道，使之能夠有效匹配，或建立聯(lián)合開發(fā)機制，縮短創(chuàng)新成果尋找市場的時間，一方面能夠節(jié)省資源，另一方面引入企業(yè)的監(jiān)督機制，能夠使創(chuàng)新成果更符合市場需求，從而建立最完善的創(chuàng)新鏈條，為5年內(nèi)實現(xiàn)綜合創(chuàng)新能力的提升奠定基礎(chǔ)。

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(責任編輯：蔡洪濤)

Interval Dynamic Prediction of Henan’s Regional Innovation Development Capability

LUO Dang， XIE Leilei

(School of Mathematics and Information Science, North China University of Water Resource and Electric Power, Zhengzhou 450046, China)

At the base of provinces innovation behavior data in China in 2012, this paper tries to: firstly construct regional innovation capability evaluation index system, and then, use statistical methods to get the synthetical index of the regional innovation capability, and finally by using the method of interval-valued intuitionistic fuzzy dynamic programming model, forecast and plan the regional innovative capability of Henan province. The results have shown that Henan province is still on the lowest e1stage of innovation capability, and it is poor at innovation output, innovation efficient, and innovation transformation. But if the government make efforts on innovation, it would be possible to be lift to e2phase in five years.

regional innovation capability index; interval intuitionistic fuzzy dynamic programming; transformation of innovative achievements

2016-10-08

河南省高等學校重點科研項目“高等學校科技成果管理模式研究”(15A630073)；河南省高等學校重點科研項目“高等學?？萍脊芾韯?chuàng)新模式研究”(15A630005)；河南省科技廳重點科技攻關(guān)項目“河南省高校協(xié)同創(chuàng)新平臺管理模式研究”(142102310123)

羅黨(1958—),男,河南汝南人,華北水利水電大學數(shù)學與信息科學學院教授,博士生導師，研究方向為優(yōu)化與決策。

G526.3

A

1008—4444(2017)01—0018—05