基于復合系統(tǒng)協(xié)同度模型的河南省區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同度評價

黃桂林, 許如意, 王新政, 李明寶

(1.東北林業(yè)大學土木工程學院, 黑龍江 哈爾濱 150040;2.東北林業(yè)大學研究生院, 黑龍江 哈爾濱 150040)

區(qū)域創(chuàng)新能力日漸成為一個地區(qū)提升多方面競爭優(yōu)勢與經濟發(fā)展效率，推動區(qū)域產業(yè)結構優(yōu)化與轉型升級的重要因素，同時也是支撐一個國家構建創(chuàng)新體系重要的參考指標。區(qū)域創(chuàng)新能力的大小與創(chuàng)新要素的配置格局有著十分重要的關系，當創(chuàng)新投入資源的比重和結構配置越合理時，整個區(qū)域的創(chuàng)新能力就越高，反之亦然。由于區(qū)域的差異性，不同地區(qū)之間在資源稟賦、區(qū)域經濟發(fā)展水平以及知識技術基礎等方面表現出了差異性，導致不同地區(qū)對于新技術、新產品的吸收和研發(fā)轉化能力有所差異，必須建立多層次、多角度的評價體系來分析區(qū)域創(chuàng)新能力。邵云飛等[1]認為，創(chuàng)新潛力、投入產出以及創(chuàng)新環(huán)境構成了區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)，這些組成要素通過智力資本的互聯(lián)互動作用在創(chuàng)新主體間通過產學研協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展與互動學習的方式推動新的技術、產品和服務的擴散以及創(chuàng)新成果的轉化。FRITSCH等[2]、FERRARY 等[3]認為，區(qū)域創(chuàng)新是一個由不同創(chuàng)新個體組成的復雜網絡系統(tǒng)，并且各個組成要素具有差異性、相互依賴性等特征，對于創(chuàng)新系統(tǒng)所受的內外沖擊和干擾要做到足夠的重視。陳武等[4]在其研究中認為創(chuàng)新績效與創(chuàng)新投入以及創(chuàng)新環(huán)境的建設對區(qū)域創(chuàng)新能力有非常重要的影響，提升這些創(chuàng)新要素可以推動創(chuàng)新能力的提高。魏守華等[5]認為，可以通過提高國際(區(qū)域) 技術創(chuàng)新溢出效應、區(qū)域創(chuàng)新基礎、產學研協(xié)同聯(lián)系以及產業(yè)集群環(huán)境等4個創(chuàng)新要素的創(chuàng)新效率和擴大產學研協(xié)同互動活動的規(guī)模提升區(qū)域創(chuàng)新能力。BUESA等[6]從技術創(chuàng)新、經濟發(fā)展結構、人力資源以及勞動力市場4個層面入手構建區(qū)域創(chuàng)新能力評價指標體系，并運用PCA(因子分析)法對該指標體系進行評價。金鳳花等[7]從經濟、教育環(huán)境、創(chuàng)新資源投入與產出以及創(chuàng)新環(huán)境(郵電通信和網絡規(guī)模)4個層面入手構建上海都市圈創(chuàng)新能力評價指標體系，并運用PCA法與聚類分析法對其進行分析與研究。張軍濤等[8]認為，區(qū)域創(chuàng)新能力評價體系應該包括實施創(chuàng)新主體(高新技術企業(yè)、高等院校和科研機構)的自主創(chuàng)新能力，創(chuàng)新載體的支撐能力，綜合運用加權綜合評價法、聚類分析法以及PCA(因子分析)法對其進行了分析。中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究小組[9]認為，在區(qū)域創(chuàng)新能力評價體系中知識的創(chuàng)造與獲取、企業(yè)創(chuàng)新、創(chuàng)新環(huán)境與績效是十分重要的，并運用綜合評價法分析了區(qū)域創(chuàng)新能力。

通過對上述學者關于區(qū)域創(chuàng)新能力研究成果的分析，本研究根據協(xié)同理論構建區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標體系，引入復合系統(tǒng)協(xié)同度模型對區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出有序度與復合系統(tǒng)協(xié)同度進行定量測算與評價，并用計量經濟方法進一步分析區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出動態(tài)關系，依據分析結果提出相應的建議。

1 區(qū)域創(chuàng)新能力概念內涵及特征

本研究借鑒中國科技發(fā)展戰(zhàn)略研究小組[9]在“中國區(qū)域創(chuàng)新能力報告”中提出的區(qū)域創(chuàng)新能力概念，即指一個地區(qū)將知識轉化為新產品、新工藝、新服務的能力。通過對區(qū)域創(chuàng)新能力概念內涵的認識，結合上述文獻綜述的分析，可以歸納出區(qū)域創(chuàng)新能力的4個重要特征：

(1)復雜性。區(qū)域創(chuàng)新能力的形成受到多個復雜的網絡系統(tǒng)的共同作用，作為系統(tǒng)形成的基礎和催化劑，創(chuàng)新要素之間自由交流作用。

(2)開放性。雖然區(qū)域創(chuàng)新能力的形成對于內生的創(chuàng)新性活動依賴性比較大，但是其創(chuàng)新環(huán)境并非是封閉的，而是相對開放的，通過與外界環(huán)境進行創(chuàng)新資源的互通，促進知識的外溢。同時也使得各種新產品、新技術和新服務快速流動。

(3)差異性。由于各個區(qū)域資源稟賦，經濟發(fā)展水平不同，導致區(qū)域創(chuàng)新能力的形成過程很難在不同區(qū)域間進行復制，使得地區(qū)間的區(qū)域創(chuàng)新能力存在明顯的差異。

(4)動態(tài)性。區(qū)域創(chuàng)新能力實際上是一個動態(tài)發(fā)展過程，這個動態(tài)轉化過程涉及到產學研協(xié)同互動發(fā)展，知識外溢和創(chuàng)新資源的不斷更新發(fā)展。

2 區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展模型構建

2.1 序參量評價指標體系建立

通過對上述文獻綜述分析可以看出，區(qū)域創(chuàng)新是一個復雜的系統(tǒng)網絡，由眾多的子系統(tǒng)構成，這些子系統(tǒng)之間相互作用，互相影響，子系統(tǒng)間是否協(xié)同發(fā)展，對區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)具有重要的影響。協(xié)同度是用以表征復合系統(tǒng)中各創(chuàng)新要素在系統(tǒng)發(fā)展過程中協(xié)同一致的程度,協(xié)同度的大小可以反映出復合系統(tǒng)中各要素協(xié)同發(fā)展的好壞[10]。協(xié)同理論認為，序參量是表征系統(tǒng)有序化程度的參數變量，對于系統(tǒng)的最終狀態(tài)和結構具有決定性作用，并且主導系統(tǒng)演化過程[11-12]。因此，正確選擇序參量至關重要。依據科學性、數據的可得性和可比性原則，根據協(xié)同理論與方法，參考相關學者[13-16]的研究，設置區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標，構建區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標體系(表1)。

表1 區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標體系

2.2 計算方法的確定

2.2.1 反熵法確定權重 縱觀學者們的研究成果，當涉及評價指標眾多，并且評價系統(tǒng)指標間的關系比較復雜時，通常采用的權重確定方法有熵權法[17-18]、層次分析法[19](AHP)等。熵權法常用來計算客觀權重，當指標數據為0 和 1，熵值均為 0，不符合實際。反熵法[19]所計算出的指標之間的權重對比差異程度較弱，一方面能克服在極端情況下所造成的指標失效的缺點，另一方面也能夠更好地體現出不同指標間的差別，并且反熵法在樣本容量有限的情況下，充分利用原始數據，減少人為因素對指標所造成的干擾，因而真實、可靠。具體計算步驟如下：

(1)

式中：Wj為第j個指標的重要程度，即權重。

2.2.2 子系統(tǒng)有序度 本研究將區(qū)域創(chuàng)新復合系統(tǒng)分為創(chuàng)新投入(X)和創(chuàng)新產出(Y)2個子系統(tǒng)，通過2個子系統(tǒng)相互作用的有序程度大小表示系統(tǒng)的有序度[10,20-24]。設定eij為區(qū)域創(chuàng)新子系統(tǒng)有序度序參量，i代表區(qū)域創(chuàng)新第i子系統(tǒng)，j代表區(qū)域創(chuàng)新第i個子系統(tǒng)中的第j個要素。區(qū)域創(chuàng)新子系統(tǒng)中eij序參量的有序程度計算公式如下：

(2)

式中：ui(eij) ∈[0，1]；eij∈[aij，bij]，aij、bij分別代表的是區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新子系統(tǒng)i的第j個創(chuàng)新要素的。本研究采用線性加權法計算子系統(tǒng)i的有序度，公式如下：

(3)

(4)

2.2.3 復合系統(tǒng)協(xié)同度 系統(tǒng)協(xié)同度[10,17-24]大小是多個因素共同作用的結果，與系統(tǒng)整體的有序度與離差率有關，二者共同作用影響系統(tǒng)協(xié)同度。系統(tǒng)協(xié)同計算公式如下：

Cd=C(1-D)=

(5)

式中：Cd表示系統(tǒng)整體的協(xié)同度；C表示系統(tǒng)的有序度；D指的是系統(tǒng)有序度的離差率；(1-D) 表示有效匹配度。

3 河南省區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同度測算與評價

3.1 數據來源及序參量指標數據的描述性統(tǒng)計

本研究以河南省作為評價對象，序參量指標相關數據來源于《2004—2018河南省統(tǒng)計年鑒》《2004—2018中國科技統(tǒng)計年鑒》《2004—2018中國高技術產業(yè)統(tǒng)計年鑒》《2004—2018河南省國民經濟與社會發(fā)展統(tǒng)計公報》，數據的描述性統(tǒng)計見表2。

表2 序參量指標數據的描述性統(tǒng)計

3.2 序參量指標賦權

運用反熵法測算各個序參量指標權重，計算結果見表3。

表3 河南省區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標權重

3.3 河南省區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度測算與分析

根據表1中區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出序參量指標，選取河南省 2004—2018年相關統(tǒng)計樣本數據。由于各個序參量指標原始數據量綱不統(tǒng)一，不具備可比性，故采用max-min方法對序參量指標原始數據進行標準化處理，使其無量綱化，達到可比性要求。結合表3中計算出的河南省區(qū)域創(chuàng)新投入產出序參量指標權重，利用公式(2)和(3)分別計算得出河南省創(chuàng)新投入和創(chuàng)新產出子系統(tǒng)的有序度，相關計算結果見表4。

(1)創(chuàng)新投入子系統(tǒng)有序度持續(xù)增長。由表4可以看出，河南省區(qū)域創(chuàng)新投入有序度不斷提升，呈現出了快速增長的趨勢，創(chuàng)新投入系統(tǒng)的序參量均朝著有序的方向發(fā)展。河南省教育水平較高，文化軟實力比較強，結合創(chuàng)新投入序參量指標原始數據，截至2018年底，河南省共有普通高等學校140所，并且普通高等學校在校生突破200萬人；科研投入比例不斷提高，R&D經費內部支出670多億元，占GDP比重為1.3%，并且逐年增加；R&D人員全時當量達到了186 807人·a-1，國家級企業(yè)技術中心和國家工程研究中心到了140個，R&D機構數和有R&D活動的單位數接近500個，文化及相關產業(yè)從業(yè)人員將近50萬人，互聯(lián)網與移動電話用戶數增長了約15倍。為了響應國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略號召，河南省政府于2018年初發(fā)布了關于具體落實創(chuàng)新發(fā)展的實施意見，愈發(fā)重視區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展，提升區(qū)域創(chuàng)新能力。

表4 子系統(tǒng)有序度及復合系統(tǒng)協(xié)同度

(2)創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度總體上升。由表4可以看出，創(chuàng)新產出系統(tǒng)有序度總體呈現出上升趨勢，2006—2009年有序度增長趨勢比較緩慢，2009—2010年增長進一步放緩。結合創(chuàng)新產出序參量指標原始數據，2008年金融危機對各行業(yè)的發(fā)展造成了不同程度的沖擊，2008—2010年間R&D經費支出、R&D人員全時當量、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)新產品開發(fā)經費支出、國家級企業(yè)技術中心和工程研究中心數量以及移動互聯(lián)網用戶數等創(chuàng)新投入序參量指標數據增長速度明顯放緩，并且出版專著等創(chuàng)新產出序參量指標呈現出了先增后減的波動狀態(tài)。

3.4 河南省區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度測算與分析

以2004年作為基準期，創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出有序度作為中間變量，結合公式(4)和(5)計算得到河南省2005—2018年的區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度，變化趨勢如圖1。結合表4及圖1可以看出，2005—2018年區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同度在[-0.225 9,0.721 4]之間由負到正變化，總體上表現出了上升趨勢。但2005—2010年協(xié)同度數值為負，說明創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出之間尚未形成協(xié)同發(fā)展機制或者二者之間的相互作用力微弱，不能互相促進對方發(fā)展，使得系統(tǒng)協(xié)同度數值小于0；2011—2018年系統(tǒng)協(xié)同度均為正值，并且持續(xù)增長，說明創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出之間的相互作用力正在逐漸增強，協(xié)同發(fā)展機制逐步形成。其中，2005—2010年協(xié)同增長趨勢緩慢，隨著創(chuàng)新投入的不斷增加，創(chuàng)新成果轉化未能與創(chuàng)新投入同步發(fā)展，創(chuàng)新成果轉化能力滯后于創(chuàng)新投入能力，造成了創(chuàng)新產出下降或者增長緩慢，進一步影響到系統(tǒng)協(xié)同度的變化。河南省應結合自身區(qū)域發(fā)展特征以及具備的資源稟賦，積極響應國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略要求，大力加強創(chuàng)新成果轉化平臺建設和高端創(chuàng)新人才引進，推動區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展，使得區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出同步發(fā)展，進一步提升區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度和區(qū)域創(chuàng)新能力。

圖1 河南省區(qū)域創(chuàng)新協(xié)同度變化趨勢

3.5 區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出動態(tài)互動關系分析

運用復合系統(tǒng)協(xié)同度模型測量分析了區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度以及復合系統(tǒng)協(xié)同度的變化趨勢，區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)協(xié)同度變動原因還需要通過計量經濟方法[30]對創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出有序度之間的關系作進一步分析。因此，運用Eviews10對區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出有序度進行協(xié)整分析，并通過格蘭杰因果檢驗以及脈沖響應分析來探究區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度、協(xié)同度變動的內在原因。

3.5.1 單位根檢驗及協(xié)整檢驗 為有效進行協(xié)整分析[25-26]，先對區(qū)域創(chuàng)新投入(X)與創(chuàng)新產出(Y)子系統(tǒng) 2004—2018年有序度數據進行ADF單位根檢驗，通過單位根檢驗以判斷各子系統(tǒng)有序度序列是否為平穩(wěn)性序列。ADF單位根檢驗表明原始序列X和Y以及一階差分序列△X和△Y均是具有單位根的非平穩(wěn)序列，而二階差分序列△2X和△2Y是平穩(wěn)序列，滿足協(xié)整檢驗，因此，用Johansen協(xié)整檢驗分析二者之間的動態(tài)關系，檢驗結果如表5所示。

表5 創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出系統(tǒng)Johansen協(xié)整檢驗結果

由表5協(xié)整檢驗結果可以看出，區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出在T統(tǒng)計量為10%顯著水平下至少有一個協(xié)整關系，因此，區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出之間存在長期穩(wěn)定的互動關系。以區(qū)域創(chuàng)新投入為被解釋變量的協(xié)整方程可描述為：X=-0.686 118Y+62.477 38，創(chuàng)新產出有序度系數為負值，這表明了河南省區(qū)域創(chuàng)新復合系統(tǒng)協(xié)同度增長較慢的原因。

3.5.2 Granger因果檢驗與脈沖響應分析 對區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度進行Granger檢驗[25-26]，根據 AIC和SC 準則來確定滯后期，Granger檢驗結果如表6所示。在10%的顯著性水平下可認為創(chuàng)新投入是創(chuàng)新產出的格蘭杰成因，然而創(chuàng)新產出不是創(chuàng)新投入的格蘭杰成因。于是可以闡述河南省區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出二者之間的因果關系為：創(chuàng)新投入能夠影響創(chuàng)新產出，創(chuàng)新產出對于創(chuàng)新投入影響較弱。

表6 區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度Granger檢驗結果

為了深入探究區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)的動態(tài)關系，采用廣義脈沖響應分析[25]方法對子系統(tǒng)的累積脈沖響應關系進行分析，設定沖擊響應期為10 ，脈沖響應關系見圖2。由圖2可知給創(chuàng)新投入正向的標準差沖擊，會對創(chuàng)新產出產生長期且較為顯著的正向影響，且影響程度逐漸增大；然而反之給予創(chuàng)新產出正向的標準差沖擊，幾乎不會對創(chuàng)新投入產生影響。與上文格蘭杰因果關系檢驗呈現出一致性，這說明提高區(qū)域創(chuàng)新投入會對創(chuàng)新產出產生積極的影響，而創(chuàng)新產出的增長卻不會進一步吸引、增加創(chuàng)新的投入。區(qū)域創(chuàng)新投入促進創(chuàng)新產出，愈多的創(chuàng)新成果轉化為地區(qū)切實的經濟、社會效益，繼而吸引更多的創(chuàng)新投入形成循環(huán)體系。

4 結論與建議

本研究依據協(xié)同理論構建區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新投入序參量指標體系，應用復合系統(tǒng)協(xié)同度模型定量測度并分析了河南省2004—2018年區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出子系統(tǒng)有序度與復合系統(tǒng)協(xié)同度。結果表明，河南省區(qū)域創(chuàng)新子系統(tǒng)有序度與復合系統(tǒng)協(xié)同度總體呈現上升趨勢，協(xié)同度在[-0.225 9,0.721 4]之間由負到正變化，協(xié)同發(fā)展機制逐步形成，協(xié)同效應逐漸明顯。計量經濟進一步分析可以看出，雖然區(qū)域創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出之間具有長期穩(wěn)定的動態(tài)關系，但以區(qū)域創(chuàng)新投入為被解釋變量的協(xié)整方程中解釋變量創(chuàng)新產出系數小于0，結合Granger因果檢驗與脈沖響應分析結果認為創(chuàng)新投入與創(chuàng)新產出協(xié)同，創(chuàng)新成果轉化能力較弱，需要構建更多成果轉化平臺。據此，提出以下對策與建議：

(1)高校層面。高校是高端人才培養(yǎng)的源泉，河南省高校數量較多，但一流高校數量較少。首先，省內各大高校應以國家 “雙一流”高校建設為契機，增強學校優(yōu)勢學科實力，力爭進入一流學科建設高校行列，爭取能夠進入一流高校建設行列；其次，省內各大高校之間應加強區(qū)域內合作，建立優(yōu)勢學科群，資源共享，構建高校人才培養(yǎng)聯(lián)盟，為科研院所和企業(yè)輸送人才，服務地方創(chuàng)新發(fā)展。

(2)科研院所層面?？蒲性核卦凇把小保莿?chuàng)新知識、智力資本儲備的重要平臺，但成果轉化能力較弱。省內科研院所應加強與高校和高技術企業(yè)的合作，通過與高校聯(lián)合培養(yǎng)人才，提升科研院所人力資本儲備；與企業(yè)簽署合作協(xié)議，借助企業(yè)先進的轉化平臺將創(chuàng)新知識、智力資本等轉化為新工藝、新產品、新服務，促進產學研協(xié)同發(fā)展。

(3)企業(yè)層面。高新技術企業(yè)是創(chuàng)新成果最直接的轉化平臺，河南省內高新技術企業(yè)應立足于相關產業(yè)鏈發(fā)展要求，依據國家發(fā)展政策，結合最新5G技術以及云計算，大數據分析，大力支持和建設在線創(chuàng)新協(xié)同研發(fā)平臺和產業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)體系，各高新技術企業(yè)可以在線發(fā)布研發(fā)需求、共享研發(fā)資源，激發(fā)企業(yè)內部創(chuàng)新活力，形成合作共贏、創(chuàng)新活躍且高效協(xié)同的產業(yè)創(chuàng)新集群，增強創(chuàng)新成果轉化能力。

(4)政府層面。首先，人才是創(chuàng)新的基礎，政府應積極響應國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略號召，啟動高端創(chuàng)新人才引進項目扶持計劃，通過引才引智大力支持和創(chuàng)建具有高水平、專業(yè)化程度高的產學研協(xié)同創(chuàng)新服務組織，開展科技創(chuàng)新成果轉化與引進高端創(chuàng)新人才和重大科技項目等科技服務工作；其次，政府應積極鼓勵、支持、引導擁有高技術水平的企業(yè)聯(lián)合高校與科研院所共同創(chuàng)建創(chuàng)新研發(fā)機構與創(chuàng)新服務平臺，通過一定的考評機制，對其研發(fā)經費投入、專利申請授權量、出版的科技著作量、擁有的R&D項目數以及發(fā)表的科技論文數等指標進行綜合考核，對于考核等級為優(yōu)秀或者合格的創(chuàng)新研發(fā)機構和創(chuàng)新服務平臺給予一定量的研發(fā)經費補助和持續(xù)穩(wěn)定的政策支持。