地區經濟社會發展與高校科技投入產出關系研究
——基于主成分分析和聚類分析的評價

王碧云,楊洪美

(武漢大學教育科學學院,湖北武漢 430072)

地區經濟社會發展與高校科技投入產出關系研究
——基于主成分分析和聚類分析的評價

王碧云,楊洪美

(武漢大學教育科學學院,湖北武漢 430072)

高等學校是國家知識創新體系的重要組成部分。文章運用主成分分析和聚類分析方法對我國各省、自治區、直轄市經濟社會發展和高等學校科技投入和產出進行了分析,表明我國各地經濟社會發展和高等學校科技投入產出呈中度相關,高等學校服務經濟社會發展的意識和能力存在較大地區差異。

經濟社會發展;高等學校;投入產出;主成分分析法;聚類分析法

高等學校是國家創新體系的重要組成部分,高等學校的科技活動是知識創新、發展、傳播和應用的過程,其科技創新對區域社會經濟發展發揮著重要的科技支撐作用。本文旨在運用主成分分析法和聚類分析方法,對我國各地區經濟社會發展和該地區高等學校科技投入和產出進行分析,并對地區經濟社會發展與高等學校科技活動相關關系進行分析,為相關部門實現科學管理提供有效的決策依據。

根據權重確定方法的不同,對于經濟社會發展和高校科技活動的評價,分為主觀賦權法和客觀賦權法兩類。主觀賦權法主要有層次分析法、德爾菲法等,多是采用綜合咨詢評分的定性方法,受到人為因素影響較大,效率也較低。客觀賦權法主要有主成分分析法、因子分析法等,評價過程中主要運用相關統計分析軟件,根據各指標間的相關關系或各項指標值的變異程度來確定權數,避免了人為因素帶來的偏差,能如實反映和精確分析評價客體的狀況,因而得到了廣泛的運用。

一、主成分分析法在地區社會經濟發展和高等學校科技活動評價中的應用

人類社會活動是一個龐大的系統。對于它們的評價是一個復雜的系統工程。由于它們不僅涉及的變量眾多,而且各變量之間還可能存在著錯綜復雜的相關關系,這時最好能從中提取少數的綜合變量,使其能夠包含原變量提供的大部分信息,還要求這些變量盡可能地彼此不相關。主成分分析法就是為解決這一問題而提出的統計分析方法。它是通過降維方法將多個觀測變量轉換為少數幾個不相關的綜合指標,得出原來變量的線性組合,以便于利用主成分描述數據集內部結構。

其中 Ai是綜合因子 Fi的權數,它是根據 Fi的貢獻率確定的,即 Fi的方差占全部總方差的比重是確定的。

(一)主成分分析法的基本步驟

主成分分析法的步驟如下:

(3)求相關矩陣 R的特征根λi(i=1,2,…,m),將其由大到小排列。

按預定的累積貢獻率,通常累積貢獻率達到85%以上為宜,確定主成分個數p(p≤m),求出λi(i=1,2,…,p)對應的貢獻率、累積貢獻率和特征向量。

(4)求各主成分zi與標準化指標x＊j對應的系數關系。

(5)求各例樣品在p個主成分的得分 z1,z2,

…,zp。

(6)求各樣品綜合得分Z,并排列名次。[1]

以上步驟均可通過SPSS13.0 for Windows XP等軟件完成。

(二)地區社會經濟發展主成分分析評價

本研究中,使用 SPSS13.0 for Windows XP軟件運用主成分分析法,根據《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十一個五年規劃綱要》中《“十一五”時期經濟社會發展的主要指標》,選取了 GDP總值、GDP增長速度、人均 GDP、第一產業增加值、第二產業增加值、第二產業增加值占GDP比重、第二產業增長速度、成本費用利潤率、工業污染治理完成投資、第三產業增加值、第三產業增加值占 GDP比重、第三產業增長速度、三產業從業人員占社會勞力比例、一般預算收入、稅收占一般預算收入的比重、人均一般預算收入、在崗職工年平均工資、城鎮居民人均收入、農村居民人均收入、全社會固定資產投資總額、外貿出口額、社會消費品零售總額、每十萬人口高等學校平均在校生數、大專及以上人口數、城鎮人口占比、全社會就業人口占比、每千人口衛生人員數等作為地區經濟社會發展綜合評價的主要指標。研究數據來自《中國統計年鑒-2009》[2],由于后續對地區高等學校科技投入與產出的分析中西藏自治區數據不完整,本處對西藏地區經濟社會發展水平不作分析,以求前后研究向本一致。

從《中國統計年鑒-2009》獲取或經處理的全國各地區2008年經濟社會發展數據,各個度量指標并不統一,有元、億元和比率等等,在SPSS13.0中輸入數據后,先對各個指標進行標準化處理,再利用SPSS13.0對數據進行主成分分析,得到了相關系數矩陣(R=XTX,具體略),取R的特征值≥1,使用主成分按累計貢獻率≥85%提取主成分,結果列于表1,提取的主成分個數為5個。經過方差最大化旋轉得到主成分載荷表見表2。

表1 主成分貢獻率及累計貢獻率表

從表2可以看出,X3,X11,X13,X16,X17,X18,X19,X23,X24,X26在 F1上有較大的載荷因子,即F1反映了經濟效率、經濟效益和人民生活水平情況;X1,X4,X5,X9,X10,X14,X20,X21,X21,X27在F2上有較大的載荷因子,即 F2反映了經濟發展規模、結構和人口素質;X2,X7,X12在 F3上有較大的載荷因子,即 F3反映了經濟發展速度;X25在F4上有較大的載荷因子,即 F4反映了社會就業情況;而X6,X8,X15在每個主成份的載荷因子相對來說都不太大,說明目前我國產業結構發展水平還較低。5個主成份從5不同的方面刻劃了地區經濟社會發展水平,其累計貢獻率達86.92%。對5個主成份計算因子得分,計算結果列于表3,為綜合評價各地區經濟社會發展水平,以主成份的貢獻率為權數求加權均值得到綜合得分F:

(三)各地區高等學校科技投入產出主成分分析評價

高等學校作為知識創新體系的重要組成部分,其科技創新已成為經濟社會發展的重要推動力量。本研究在對各地區高等學校科技投入產出進行評價時,遵循評價指標構建全面性、一致性、連貫性、科學性原則,采用原國家教委科技司制定的高等學校科技統計指標體系[3],較好地反映了高等學校在科技活動投入、活動產出諸方面的性質、特點和規律,其基本內容和分類見如表4。[4]

本研究數據均選自中華人民共和國教育部科學技術司1999-2007年各年出版的《高等學校科技統計資料匯編》,使用SPSS13.0 for Windows XP軟件運用主成分分析方法對各地區高等學校科技投入和產出進行分析,得出評價結果見表5、表6。

表2 主成分載荷表

表3 我國30個省、市、自治區經濟社會發展水平綜合評價表

表4 高等學校科技投入產出指標

從表5可以看出,就科技投入而言,北京、上海、江蘇、湖北、遼寧、廣東、浙江、四川、陜西、山東、黑龍江位列第一方陣,浙江省穩步上升,由1999年第11位上升至2004年第7位,陜西省則略有下降,由1999年至2005年的第6位降至2007年第9位,其他省市位次相對穩定。

從表6可以看出,就產出而言,北京、上海、江蘇、湖北、山東、遼寧、陜西、浙江、河南、吉林、廣東位列第一方陣,河南、吉林兩省進步較大。

二、地區社會經濟發展和高等學校科技活動的聚類分析

根據表3、表5、表6,整理出各地社會經濟及高等學校科技活動排名表,見表7。

根據表中數據,使用 SPSS13.0運算出各地社會經濟發展水平與高等學校科技活動相關系數矩陣見表8。

結果表明,各地經濟發展水平與高等學校科技投入及產出水平呈中度相關,相關系數r大于0.5接近0.8,而高等學校科技投入與產出呈高度相關,相關系數 r高達0.976,接近于1。這一方面說明,我國各地的經濟社會發展屬投資推動型而非科技進步型;另一方面也說明我國高等學校還沒放下身價走出象牙塔,服務地方經濟發展意識有待增強,科技成果轉化為生產力水平較低,高校科技進步對經濟社會進步的推動作用有待進一步發揮。

表5 1999-2007年各省、自治區、直轄市高等學校科技投入評價

由于我國地區經濟社會發展水平的不平衡,本研究擬運用聚類分析方法對各地經濟社會發展水平與高等學校科技投入和產出作進一步分析。

(一)聚類分析的基本步驟

聚類分析是對樣品或變量進行分類的一種多元統計方法,目的在于將相似的事物歸類。通過聚類,將某個對象集劃分為若干組,使得同一組內的數據對象具有較高的相似度,而不同組中的數據對象是不相似的。相似或不相似的定義基于屬性變量的價值確定,一般采用各對象間的距離來表示。系統聚類的步驟分為5步:

(1)定義樣品之間的距離以及類與類之間的距離。

(2)令每個觀測記錄各自成為一個類別。

(3)計算類與類之間的距離,并將距離最近的兩個類合并為一類,類的數目減1。

表6 1999-2007年各省、自治區、直轄市高等學校科技產出綜合評價

表7 各省、自治區、直轄市社會經濟及高等學校科技活動得分及排名

表8 各地社會經濟發展水平與高校科技活動相關矩陣

(4)如果當前的類的數目大于 1,轉到第(3)步。

(5)結束聚類過程。[5]

使用SPSS13.0軟件,可以實現聚類過程。

(二)地區社會經濟發展和高等學校科技活動的聚類實現

基于表格7中各省、自治區、直轄市社會經濟及高等學校科技活動得分,使用SPSS13.0運用聚類分析法將全國除西藏外30個省、自治區、直轄市經濟社會發展和高等學校科技投入產出情況劃分為4類,見表9。

表9 各省、自治區、直轄市經濟社會發展及高校科活動聚類

由表9可以看出,對經濟社會發展水平與高校科技活動聚類處理結果表明:北京為1類,經濟社會發展水平及高校科技投入產出水平最高;上海、江蘇為2類,經濟社會發展水平高,高校科技投入產出水平次高;廣東、天津、浙江、山東、河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、河南、湖北、湖南、四川、陜西為3類,其中,廣東、天津、浙江、河北、遼寧、吉林、黑龍江、安徽、湖南、四川、陜西投入產出相適應,山東、河南、湖北屬低投入高產出型;內蒙古、福建、江西、廣西、重慶、山西、云南、寧夏、海南、貴州、新疆、青海、甘肅為 4類,其中,內蒙古、福建、江西、廣西、重慶經濟社會發展水平屬3類,但高等學校科技投入及產出均較低,海南、山西分屬東、中部省份,經濟社會發展水平及高校科技投入產出水平均較低,貴州、云南、甘肅、青海、寧夏、新疆的西部省份,經濟社會發展水平及高校科技投入產出水平均較低。

三、結束語

經濟社會的發展離不開科技進步,高等學校作為國家創新體系的重要組成部分,理應擔當起科技創新的重任,然而,通過本文的主成分分析和聚類分析發現,我國經濟社會的發展和高等學校的科技活動進程中度相關,說明高等學校服務地方經濟發展的職能遠未得到充分發揮。另一方面,我國經濟社會的發展存在著較大的地區差異,東部地區經濟社會發展水平較高,高等學校的科技投入和產出水平也較高;中西部地區雖有部分省份如湖北、陜西高等學校科技投入和產出水平較高,但兩省的經濟社會發展水平與高等學校投入產出水平不相稱。而中西部其他省份對經濟社會發展水平及高校科技投入產出均處于較低水平。只有真正樹立科學技術是第一生產力的觀念,力促經濟發展方式的轉型,著力提高中西部地區高等學校科技投入和產出水平,強化高等學校服務經濟發展的意識和能力,才能促進我國經濟社會又好又快和諧發展。

[1]張優智.基于主成分分析的陜西科技競爭力實證研究[J].大連理工大學學報(社會科學版),2009(1):79-84.

[2]中華人民共和國國家統計局.中國統計年鑒-2009[Z].北京:中國統計出版社,2009.

[3]國家教委科技司.高等學校科技統計指南[M].北京:科學出版社,1994.

[4]中華人民共和國教育部科學技術司.高等學校科技統計資料匯編(1999-2007各年).[M].北京:高等教育出版社.

[5]杜強,賈麗艷.SPSS統計分析從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2009.

(責任編輯:杜紅琴)

G640;F205

A

1008-2603(2010)06-0118-06

2010-08-20

教育部人文社會科學研究2007年度一般項目“提升中國大學創新力的研究”(項目編號:07JA880030)成果之一。

王碧云,男,武漢大學教育科學學院副教授,博士研究生。