城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算及提升

劉 靜

（西安交通大學城市學院，西安 710018）

到目前為止，創(chuàng)新理論歷經數(shù)代發(fā)展.Laranja等［1］提出創(chuàng)新范式的研究經歷了3個階段：線性創(chuàng)新模式作為第一階段，稱創(chuàng)新范式1.0；創(chuàng)新系統(tǒng)階段為第二階段，稱創(chuàng)新范式2.0；目前已進入第三階段，即創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)階段，稱創(chuàng)新范式3.0.關于創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的研究成果較豐富：國外代表學者Moore［2］最早提出“商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)”，Lansiti和Levien［3］從生態(tài)位視角提出關聯(lián)緊密又處于不同地位的企業(yè)構成了創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，Adner［4］則首次明確提出了企業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的概念；國內代表學者張貴等［5］認為，創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)既是一個由創(chuàng)新源、創(chuàng)新物種、創(chuàng)新群落、創(chuàng)新鏈、創(chuàng)新網絡組成的類似自然生態(tài)的復雜系統(tǒng)，又是一個不斷演化和自我超越的系統(tǒng).

概念上，韌性的本意是“回復到原始狀態(tài)”［6］，強調了系統(tǒng)經受干擾并恢復到平衡狀態(tài)的能力［7］.陳玉梅和李康晨［8］從工程、生態(tài)、社會三個方面將韌性定義為系統(tǒng)適應外部環(huán)境變化的能力及其吸收、適應和快速恢復的能力；趙瑞東等［6］則從復雜系統(tǒng)視角出發(fā)提出城市韌性是由城市社會、生態(tài)、經濟、制度、基礎設施等環(huán)境和人文因素組成的高度復雜的耦合系統(tǒng).在韌性特點上，鄧位［9］提出了5個特征、翟國方等［10］提出了6個基本特征，Walker和Salt［11］則進一步總結出了9個特征.倪曉露和黎興強［12］提出了“多樣性、冗余度和靈活性”是韌性突出的特征.

在城市韌性的評價方面，李彤玥［13］借用布魯諾的4R框架從冗余性、迅速性、智慧性和抗干擾性出發(fā)構建了應對城市雨洪災害的評價體系；劉嚴萍等［14］基于城市韌性的特點從應對力、成長度、敏感性和交互度四個維度出發(fā)，構建包括物、人、社會經濟在內的指標體系，而Sharifi和Yamagata［15］對已有城市韌性的評價指標進行總結后，提出了包括“安全、經濟、社會、基礎設施、制度、社會與人口”在內的六大評價指標；通過對上述城市韌性評價指標進行梳理，倪曉露和黎興強［12］總結了三種思路：以城市韌性特點為核心的指標體系；以城市的基本構成要素為關鍵內容的指標設計；以韌性發(fā)展過程為核心的指標設計.在評價方法上，目前主要采用函數(shù)模型法、韌性成熟度模型［16］和網絡韌性評價法［17］等.這些評價方法在評估城市韌性上各有利弊，應根據具體城市或評價目標來選擇適當?shù)姆椒?

綜上可見，關于創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)與城市韌性的研究成果均較豐富，但將兩者相結合的研究成果較少，而城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的提升有助于從內部協(xié)調發(fā)展的角度把握城市未來發(fā)展的關鍵點，能夠從一定程度上提升城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)對抗外部沖擊和干擾的抵御能力及恢復能力，有利于城市適應外部變化實現(xiàn)高質量發(fā)展.梁林等［19］對國家新區(qū)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性進行了測評與預警，但并未提出提升路徑等建議.

基于此，本文在梳理城市韌性和創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的主要研究成果基礎上，借鑒梁林等［19］所構建的國家級新區(qū)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算模型，結合“2020年度中國城市創(chuàng)新生態(tài)指數(shù)排名”前25名城市以及“一線城市和新一線城市”的結果，選取19個城市（北京、上海、深圳、廣州、成都、杭州、重慶、蘇州、武漢、南京、天津、鄭州、長沙、東莞、佛山、寧波、青島、沈陽、西安）進行創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測評，并對測評結果進行解讀，發(fā)現(xiàn)這些城市在該方面各有優(yōu)勢和劣勢，最終提出有針對性的改善建議.

1 城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算指標體系

借鑒梁林等［19］提出的國家新區(qū)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性評價指標體系，對其部分指標進行調整，形成城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性評價指標體系（表1）.

表1 城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性評價指標體系Tab.1 Evaluation index system of urban innovation ecosystem resilience

2 城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算

通過對所選19個城市進行創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算，發(fā)現(xiàn)不同城市在多樣性、進化性、緩沖性、流動性以及韌性值上存在各自不同的優(yōu)勢和劣勢.

2.1 測算模型

2.1.1 多樣性測算模型

關于多樣性的測算公式較多，參考梁巧轉等［20］對于多樣性測量方法的總結和比較，最終選擇熵基指數(shù)進行多樣性測量：

式中：pi表示i種類數(shù)量所占總數(shù)量的比重；n表示種類數(shù)目.當每種類數(shù)量比重相等時，H值達到最大值［21］.

2.1.2 進化型監(jiān)測模型

借鑒李柏洲和董恒敏［22］對科研院所進行科技資源配置能力測算的模型，衡量所選19個城市的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)進化性.

1）確定評價指標體系的突變系統(tǒng)類型.當上層指標由2個下層指標表示，可采用尖點突變函數(shù)；當上層指標由3個下層指標表示，可采用燕尾函數(shù)；當上層指標由4個下層指標表示，可采用蝴蝶突變函數(shù).具體如式（2）：

式中：R1、R2、R3、R4全不為0；y=4；D表示韌性4個維度的協(xié)調水平，取值范圍0＜D≤1.當R1=R2=R3=R4時，D為最大值1，表示韌性4個維度處于最佳的相互協(xié)調狀態(tài)；當R1、R2、R3、R4不相等時，4個維度的差異性越大，D值就越小.T表示韌性4個維度的綜合水平；∝、β、γ、δ為4個維度的系數(shù)，由于4個維度同等重要，故∝=β=γ=δ=0.25；R為創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性測算值，R越大，表示該城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的韌性越好.

2.2 數(shù)據收集

文中數(shù)據主要來源于2020年的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國城市統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》以及所選19個城市的《城市統(tǒng)計年鑒》、相關報告（各城市的《國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》《人口普查公報》《經濟普查公報》和各類月度數(shù)據等）及資料匯編、數(shù)據庫（指標“高質量論文”主要從中國知網等數(shù)據庫中進行篩選統(tǒng)計）等.

2.3 城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的測算結果及解讀

采用熵權法賦予城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)多樣性、進化性、流動性和緩沖性測算4個維度的指標權重.

2.3.1 多樣性測算

城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)多樣性是衡量其結構組成復雜程度以及資源異質性的指標值.采用多樣性測算模型獲得多樣性指標結果（圖1）.

圖1 多樣性測算值結果比較Fig.1 Comparison of diversity measurement results

從多樣性綜合值來看，北京、上海、廣州、天津、南京排名前五，說明上述城市，尤其是一線城市的系統(tǒng)總體結構復雜程度較高，創(chuàng)新要素種類豐富且多樣，其中上海、天津、南京在實測指標（就業(yè)人員的學歷分布、企業(yè)投資類型分布、高校學科屬性分布）上表現(xiàn)良好且穩(wěn)定，而北京在企業(yè)投資類型多樣性上表現(xiàn)較弱，說明北京的不同投資類型企業(yè)呈現(xiàn)分布相對集中的現(xiàn)狀；多樣性表現(xiàn)相對較弱的城市有佛山、深圳、鄭州、西安.鄭州多樣性較弱源于“人員學歷分布”和“不同投資類型企業(yè)分布”結構相對單一；西安多樣性較弱在于“不同投資類型的企業(yè)分布”和“高校分布”上集中于某一兩個種類，而“不同投資類型的企業(yè)”指標權重最大，這是導致其總體多樣值偏低的主要原因；佛山的高校數(shù)量少且缺失部分學科類型的高校，導致其“高校分布”多樣值較低.高校多樣性按照學科屬性進行分類，包括工科、綜合、醫(yī)藥、師范、農業(yè)、藝術、政法、語言、體育等學科，從原始數(shù)據來看，西安的大部分高校為理工和綜合類院校，在師范、政法、財經、體育和藝術類院校上分布較少，這也就使得與創(chuàng)新產出緊密相關的創(chuàng)新主體之一的“高?！痹趯W科分布上出現(xiàn)資源分布單調，部分類別的資源種類數(shù)量較少，種類的多樣性和異質性體現(xiàn)較弱.而在這方面表現(xiàn)良好的北京、上海地區(qū)的高校在學科分布方面差距較小.

正如前文所述，創(chuàng)新主體種類和數(shù)量越多，其多樣性越明顯，則“創(chuàng)新基因庫”就越豐富強大，這樣利于增強其創(chuàng)新主體之間的異質性以及個體或種群之間的關聯(lián)，使其凝聚力水平擴大，從而使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定、健康和富有韌性［25］.因此，對于在多樣性上表現(xiàn)不佳的城市需要根據實測指標值進行有針對性的調整.

2.3.2 進化性測算

進化性指標值體現(xiàn)了系統(tǒng)創(chuàng)新資源的配置能力［22］.采用進化性測算模型獲得測算結果（圖2）.

從圖2可見：深圳、北京、上海在進化性方面表現(xiàn)突出，說明其創(chuàng)新投入產出較高，創(chuàng)新要素的聚集和配置能力突出，使得系統(tǒng)的產出績效良好；而佛山的創(chuàng)新投入產出比值較低，資源配置能力較弱.進化值的高低也意味著系統(tǒng)在外部環(huán)境變化后，其自身調整、自適應的能力如何［16］.因此，若要提高城市的進化性，就需要對其資源進行優(yōu)化配置.

圖2 進化性測算值結果比較Fig.2 Comparison of evolution measurement results

2.3.3 流動性測算

流動性指標是衡量各種不同類型資源之間進行交流和共享的程度，而創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)實現(xiàn)觀點的創(chuàng)新，其關鍵就在于不同資源之間的協(xié)同和交流.因此，流動值越高，系統(tǒng)的創(chuàng)新涌現(xiàn)功能越好.采用流動性測量模型獲得流動性結果（圖3）.

圖3 流動性測算值結果比較Fig.3 Comparison of mobility measurement results

從圖3可見，深圳在流動性上表現(xiàn)最為突出，說明不同類型資源的交流、共享程度較大；其次是上海和廣州；之后是寧波、長沙、南京、蘇州和西安，流動性差異較?。欢本?、杭州、佛山、沈陽的流動性表現(xiàn)較差，同時青島、鄭州、重慶、天津出現(xiàn)了負流動值.其中，北京的流動值相較其他維度值最弱，因此出現(xiàn)4個維度間的失衡現(xiàn)象，這主要源于其近3年在人口、固定資產投資額、實際使用外資金額，航空貨運等方面呈現(xiàn)負增長，而青島、鄭州、重慶、天津之所以出現(xiàn)負流動值，也源于在較多不同類型的資源流動中出現(xiàn)了負增長.

2.3.4 緩沖性測算

采用緩沖性測算模型獲得結果見圖4.當系統(tǒng)外部環(huán)境發(fā)生變化時，系統(tǒng)所積累的資源種類和數(shù)量越豐富，結構越復雜，其對抗沖突的儲備能力就越強.從19個城市間的橫向對比來看，一線城市的緩沖性表現(xiàn)良好，說明其在自然、文化、知識技術、醫(yī)療、社保等方面積累的資源豐富且多元；佛山、青島、天津和東莞在該維度的表現(xiàn)較弱，意味著這些城市還需不斷增強不同類別資源的積累，并優(yōu)化結構.

圖4 緩沖性測算值結果比較Fig.4 Comparison of cushioning measurement results

2.3.5 韌性值測算

采用韌性值測算模型，可獲得這19個城市的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性值結果（表2）.

表2 19個城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)四維度及韌性值測算結果與排名Tab.2 Measuring results and rankings of four dimensions and resilience values of innovation ecosystems in 19 cities

從表2可見，韌性值排名前五的有深圳、青島、上海、廣州、南京，不僅有一線城市，也有新一線城市，可見，新一線城市在創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性上具有較強的發(fā)展趨勢.韌性值排名后五的有佛山、天津、杭州、沈陽、北京，其中北京的韌性值較低，依據韌性值的計算模型來看，這主要源于其流動值較低而進化性、多樣性、緩沖度的值相對較高，導致不同維度的韌性協(xié)調水平較低，從而造成韌性值較低的結果.天津和杭州的情況類似.佛山則源于每個維度的測算結果都偏低，因此整體韌性值較弱.

3 城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的特點及改善

從上述的數(shù)據結果及解讀中可以看到，研究所選的19個城市在4個不同維度和韌性值上的表現(xiàn)存在較大差異.

1）一線城市總體優(yōu)勢明顯，新一線城市呈現(xiàn)差異化優(yōu)勢.總體來看，大部分一線城市在多樣性、緩沖性、進化性和流動性上的表現(xiàn)良好.新一線城市也在資源不斷聚集的過程中呈現(xiàn)出差異化優(yōu)勢，如成都和西安的創(chuàng)新資源配置相對良好，其創(chuàng)新投入產出比較高；南京和天津的創(chuàng)新主體呈現(xiàn)較明顯的多樣性和異質性；杭州和重慶的不同種類資源的積累和冗余程度較高；蘇州和寧波的人力、資金、貨物等資源的流動性較好，表明資源間的交流和共享程度相對較高.從以上分析看，各城市的創(chuàng)新系統(tǒng)表現(xiàn)各有優(yōu)劣；北京、重慶、鄭州、青島的資源流動性較低；深圳、西安、佛山的創(chuàng)新主體多樣性較弱；佛山、東莞、天津的緩沖值較低；佛山、東莞、沈陽的進化性較弱.基于該現(xiàn)狀，各城市應該針對自身短板進行有針對性地改善，如適度調整不同學科屬性的高校分布及不同投資類型的企業(yè)分布，優(yōu)化創(chuàng)新要素的配置結構和能力，高效聚集各類資源數(shù)量并拓展資源種類，增強企業(yè)在“實際使用外資金額、技術合同交易額”等方面的力量.

2）研究所選城市的流動指標值變化幅度較大，有城市呈正向變動，有城市呈負向變動，且其間差距較大，意味著不同城市在資源交流、協(xié)同以及共享程度方面存在較大差異.而進化值變化平緩，說明各城市在創(chuàng)新資源的優(yōu)化配置、投入產出比上的差距不大.因此，流動性較低或呈現(xiàn)負值的城市，應該加強在資金、貨物、外資使用、技術合同交易等資源上的流動和共享.

3）部分城市的韌性協(xié)調水平較弱.通過韌性協(xié)調水平結果可以看到，部分城市的4個維度測算結果呈現(xiàn)較大差異：北京的流動性較低，但其他維度值較高；天津的多樣性和進化性表現(xiàn)良好，而緩沖性和流動性較弱，這就使得該城市的韌性協(xié)調水平較低，而多樣性、進化性、緩沖性和流動性之間需要保持較好的相互協(xié)調狀態(tài)，體現(xiàn)出一定程度的有機整合，才能促使系統(tǒng)更加健康和有韌性.因此，韌性協(xié)調水平較低的城市應該更關注處于劣勢的指標，適度調整資源的分配，使其更加均衡和協(xié)調.

4 結論

通過對相關文獻進行梳理，發(fā)現(xiàn)少有學者對具體城市開展創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性的研究，但對城市創(chuàng)新系統(tǒng)在多變環(huán)境中應對外來沖擊并恢復的能力展開研究很有必要.本文選取一線城市和新一線城市中的19個城市作為研究對象，通過各類統(tǒng)計年鑒、研究公報和普查數(shù)據等渠道收集相關數(shù)據，采用測算模型運行數(shù)據，最終獲這得這19個城市在進化性、流動性、緩沖性、多樣性和韌性值方面的結果.通過對結果的解讀發(fā)現(xiàn)：一線城市總體表現(xiàn)良好，新一線城市各有優(yōu)勢，且各城市在進化性上變化不大，而在流動性上變化較大，部分城市的韌性協(xié)調水平較低.研究認為面對多變的環(huán)境，應盡量提升城市創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)韌性水平，以增強其抵御外界突變能力和修復能力.