技術創新與創新環境之間的非線性關系研究

孫 冰，張為峰

（哈爾濱工程大學 經濟管理學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

0 引言

國際競爭的成敗在于一國的技術創新努力是否有效。換言之，一國國際競爭力增強的過程，正是該國技術創新積累的過程。技術創新是實現知識經濟的基礎，在知識經濟時代的變動頻繁劇烈且不可預測的環境變量下，技術創新隨環境變化的發展規律已成為技術創新研究領域的重要問題。自組織理論的研究觀點認為，系統演化的動力來源于系統與環境以及系統內部要素之間相互的非線性作用。在技術創新演化的意義上，技術與環境以及技術與技術之間的競爭與合作的非線性效應，推動了技術由舊到新、由簡單到復雜、由低級到高級的不斷創新[1][2]。本文以知識經濟為背景，擬從技術創新與創新環境二者的關系進行分析，基于非線性的視角提出技術創新與不同創新環境間的假設關系，運用關聯度檢驗和曲線估計的統計方法，以我國高技術產業代表—電子及通信設備制造業作為實證對象，收集整理1996～2010年的相關數據，計算技術創新與創新環境間的時滯，并對結果進行綜合的分析。

1 非線性關系的來源與假設的提出

1.1 創新環境與技術創新間非線性關系的來源

本文在分析技術創新現象與整理已有文獻的基礎上提出創新環境和技術創新間的非線性作用，認為這種非線性的關系源自兩個方面：

一是創新環境的非線性：目前，創新環境的復雜程度遠遠超過了以往任何時期。實踐證明，傳統的均衡分析方法已經不適用于研究現階段的環境問題。創新環境的五個方面并非孤立存在的，它們彼此依賴和影響。如經濟環境就能夠很大程度地影響市場環境，而技術環境的優化能夠促進人文環境的改善等。五個方面的相互作用使得線性關系中的疊加原理失效，也在更高層次的宏觀角度產生了涌現的現象，導致創新環境出現復雜的非線性特征。

二是技術創新的非線性：新時期、新環境變量下，技術創新的數量擴張機制和演化趨勢原理已成為技術創新研究領域的核心問題：市場需求的細化程度越來越高致使技術創新的迅速逐步加快[3]，在這個加速的過程中，隨著許多具有自催化、甚至突變新技術的產生，創新的過程也會突然急劇強化。因此，技術創新過程是一個愈來愈強的波動式過程，從數量上講，技術創新是一種非線性的擴張。

產業視角下，非線性創新環境與技術創新的關系也是構成兩個系統的要素相互間復雜作用下的涌現結果[4]，加之技術創新的產出具有一定的時滯性，二者之間互為輸入與輸出并不能成正比例。

1.2 假設的提出

(1)技術環境與技術創新間的作用

技術環境包括產業的科技機構情況、技術的改造、引進、消化吸收以及購買的經費等。高俊峰（2009）等學者曾從定性的角度提出技術環境對技術創新的推動作用[5]。他們指出：良好的技術環境能夠促進技術創新的出現，技術創新的出現也能夠在短時間內推動技術環境的優化，即二者是一種正相關的作用關系。鑒于此提出假設：

H1：技術環境與技術創新之間存在正相關的非線性作用關系。

(2)人文環境與技術創新間的作用

在以知識為時代標志的背景下，產業尤其是高新技術產業的發展逐漸以知識密集為主要特征。這種情況決定產業的發展重點依賴于知識的主要載體——人[6]。作為技術創新的潛在環境之一，人文環境可以看作是技術創新發生的深層動因，其構成將直接影響技術創新的接受、選擇、變革及創新意識[7]。鑒于此提出假設：

H2：人文環境與技術創新之間存在正相關的非線性作用關系。

(3)政法環境與技術創新間的作用

目前，政法環境與技術創新間的關聯已被學者們普遍認同。本文綜合國內外學者的分析認為：整體上，政法環境與技術創新間存在著正向的關系，但根據實施角度、技術所處的發展階段[5]以及政法力度的不同，這種關系具有較大的差異，甚至可能在某一特定范圍內產生消極作用，而超過此范圍二者才會彼此促進。鑒于此提出假設：

H3：政法環境與技術創新之間存在正相關的非線性作用關系。

(4)市場環境與技術創新間的作用

市場環境包括兩個方面：技術的市場需求以及要素的市場價格，其中市場需求占主導地位。滿足市場需求是技術創新的主要動力和最終目的，能夠推動技術向高、精、尖的發展。而技術的創新尤其是突破性創新又能帶動市場環境的發展，甚至在市場中創造新的產業部門。在我國的產業，尤其是知識密集型產業中，有些以市場需求拉動產業內部創新的現象較明顯，有些是以產業本身的創新帶動市場需求較明顯，而更多的則是在產業成長與技術演化的過程中二者相互作用、相互影響。鑒于二者復雜的作用關系，提出假設：

H4：市場環境與技術創新之間存在正相關的非線性作用關系。

(5)經濟環境與技術創新間的作用

經濟的增長為技術創新提供了機會，支持創新的人力、物力、財力的增加，根據熊彼特的創新理論，創新要素量的累積最終可以達到質的飛躍，進而改進和更新生產工具，在本質上規定了經濟的發展。同時，熊彼特在他的研究中也提出，創新的非連續性和非均衡性能夠導致經濟的周期波動。所以技術創新與經濟環境是相互促進的。鑒于此提出假設：

H5：經濟環境與技術創新之間存在正相關的非線性作用關系。

為進一步分析和驗證技術創新及其環境之間的非線性關系，本文選取技術創新速率較快的電子及通信設備制造業進行實證研究。

2 實證分析

2.1 指標和數據的選取

在文獻整理的基礎上，根據已有的衡量方法以及其他學者的研究，本文結合以往研究中指標的設立和德爾菲專家法初步將電子及通信設備制造業創新環境的五個方面分為了若干指標，同時規定了技術創新的衡量指標，如表1所示。

指標的數據分別來源于1996年～2010年的中國統計年鑒、中國科技統計年鑒和中國高技術產業統計年鑒。同時一些缺失數據運用灰色預測模型（GM（1,1））進行運算補全。

2.2 指標的驗證與描繪分析

表1 創新環境和技術創新的衡量指標

為確認選取的底層指標和相對應指標的關系，本文運用因子分析法對五個環境及技術創新的衡量指標進行驗證。分析結果說明，表1中指標的選取基本合理，能夠進行接下來的數據處理過程。由此將標準化后的指標歸為各環境下的一列數據，并以技術創新為縱軸，以其他五種環境為橫軸，描繪創新環境與技術創新的散點圖如下所示：

圖1 技術創新與創新環境關系的散點圖

由圖1可初步得出結論：技術創新和創新環境的關聯是正向的，但兩者之間呈現的不是正向的線性態勢，而是表現為一種復雜的非線性關聯。并且從圖中可以看到，環境與創新之間存在一定的時滯。通過對圖中所示情況的分析并結合現有的研究成果本文認為，電子及通信設備制造業技術創新和創新環境間的時滯在0～3年之間。

2.3 技術創新與創新環境間關聯度及時滯計算

為了進一步考察創新環境和技術創新之間的關系程度，本文對五種環境與技術創新間的關聯度進行了Pearson檢驗，并在環境的時間序列不變情況下，將技術創新指標分別上調一至三年，以比較計算得出創新環境與技術創新間的時滯。時滯分別為0～3年時的檢驗結果如下表和圖所示：

表2 0～3年時滯下技術創新與創新環境的Pearson關聯檢驗

圖2 五種環境在時滯為0～3年下與技術創新的關聯變化情況

在電子及通信設備制造業中，技術環境的時滯為1年，人文環境的時滯為2～3年，政法環境和市場環境的時滯為3年，經濟環境的時滯為2年。在這五種環境中，與技術創新之間關聯程度由大到小分別是人文環境、市場環境、經濟環境、技術環境和政法環境。同時，五種環境與技術創新之間的關聯均呈正相關態勢。

2.4 技術創新與創新環境間的關系擬合

為進一步檢驗技術創新與創新環境間是否為正相關的非線性關系，本文運用曲線估計方法，在考慮時滯的前提下，分別選擇0～3年時滯下五種環境的時間序列，選用線性、二次項和立方進行了曲線擬合（其它擬合方法經檢驗并不適用于本文的擬合研究，此處略去檢驗過程），并考察每次擬合的R2值和顯著性水平（略去常數項），結果如下：

表3 技術創新與創新環境間的擬合結果

選擇調整后的R2值最大，且顯著性水平均小于0.1的擬合方法。擬合結果表明：技術環境、人文環境和政法環境與技術創新之間可以擬合成二次項的關系，而市場環境與經濟環境可以擬合為立方關系。擬合的曲線如圖所示：

圖3 技術環境擬合曲線

圖4 人文環境擬合曲線

圖5 政法環境擬合曲線

圖6 市場環境擬合曲線

圖7 經濟環境擬合曲線

3 實證分析結果

通過對我國電子及通信設備制造業1996～2010年技術創新與創新環境關系的實證研究，分別運用了因子分析、關聯度檢驗和曲線估計等方法驗證了五種環境下選擇的指標，計算了技術創新與五種環境的關系程度以及擬合了它們之間的關系曲線，得出以下分析結果：

(1)與一些觀點相反的是，本文的實證分析得出，技術環境與技術創新之間的關聯程度是所有環境中較小的，且時滯在1年左右。該結論說明：在相對均衡、整體產業效益樂觀的情況下，技術環境不會大幅地推動技術創新，技術創新也不會影響到產業的整體技術環境。同時該結果說明，電子及通信設備制造業的技術創新并不是以技術為根本推動力的。由圖3可以看出，技術環境與技術創新之間呈現了二次項的關系，雖然部分結點在拋物線的最低點左側，但如果中長期的角度分析，技術環境與技術創新仍然是一種正相關且非線性的關系。實證結果證明：技術環境盡管對電子及通信設備制造產業技術創新起到一定積極作用，但并非關鍵問題。

(2)人文環境是所有環境中最值得注意的問題。分析結果證明：人文環境與技術創新之間存在2～3年的時滯，這種時滯主要存在于產業的新員工培訓及適應產業技術研發的過程中。時間序列的實證分析結果指出：人文環境是所有環境中對技術創新影響最大的，且這種影響并沒有隨著時間的推移而產生明顯的減弱。出現這種結果的原因就在于我國的電子及通信設備制造產業是我國目前市場中發展較快，新興技術較多的典型產業，該產業技術以通信技術尤其是3G技術為代表，在最近幾年更新速度非常快，而技術的更新又是以產業中知識儲量的大幅增加為實質的。在電子及通信設備制造產業這種知識密集型較高的產業中，人作為知識的載體，能夠隨著時間的推移而積累，并成為技術創新的關鍵問題，這也是產業尤其是高知識密集型產業發展的一種必然趨勢。圖4顯示出人文環境與技術創新之間呈現的二次項關系，其所有的點均在拋物線的最低點右側，盡管該拋物線較為平滑，但實證結果否定了線性關系的可能性。由此說明，人文環境與技術創新之間是明顯正相關的非線性關系。本文認為，電子及通信設備制造業在環境中發展的瓶頸環節在于人文環境的培育。

(3)政法環境由于頒布與實施的時間較長，對技術創新的影響并不是直接的，而是通過促進基礎成果，刺激科技投入等方式最終達到提高技術創新產出的目標。在這種間接影響的過程中，政法環境較難體現出其作用，因此在所有環境中的時滯最長，達到3年。考慮到時滯問題的時間序列的實證表明，其關聯程度相比其他環境要弱。事實上，政法環境能夠在三年之內影響到電子及通信設備制造產業中的技術創新，已經超過其他產業中的大多數。由圖5可以看到，政法環境與技術創新之間的作用呈現了較明顯的二次項關系，但相當一部分的點落在了拋物線最低點的左側，可見政法環境對技術創新的短期正向影響有待挖掘。一些政策法律的頒布，如環境管制等會在一定程度上約束技術創新的發展，然而從中長期的發展情況看來，政法環境和技術創新之間的關系整體能夠呈現正相關且非線性的關系。由此可以認為，盡管政法環境能夠較大程度地影響到技術創新，但其并不能夠成為電子及通信設備制造產業在環境中發展的瓶頸問題。

(4)市場環境同政法環境相比，更能夠直接地與技術創新的產出相關。由于市場環境包括的市場需求和市場價格均為技術創新投入的影響參量，所以實證結果顯示的3年時滯略顯長，但其0～3年的關聯度均較高，能夠顯示出市場環境在技術創新中的重要性。該分析結果說明電子及通信設備制造業的技術創新是以市場為根本拉動力的。從圖6可以看出，市場環境與技術創新直接的作用呈現了立方關系，因此無論從短期、中期還是長期發展分析，市場環境和技術創新之間的關系整體上也是正相關且非線性的。我國的整體經濟正步入以市場為主導的大環境中，從電子及通信設備制造業的發展態勢來看，市場環境產生的拉動效應將在技術創新中起到極其重要的作用，僅次于目前占據主導地位的人文環境，成為電子及通信設備制造業在環境中發展的準瓶頸問題。如果能夠處理好市場環境與技術創新之間的時滯問題，注重電子及通信設備制造業技術創新的市場導向，那么該產業的發展將邁入一個穩定發展的新階段。

(5)經濟環境同政法環境相類似，也是通過間接的作用影響到產業中的技術創新。我國的經濟增長能夠帶動包括電子及通信設備制造業和其相關產業在內的所有產業的增長，也在一定程度上加強了該產業技術創新相關的所有能力。經濟環境與技術創新之間的時滯可以解釋為：前兩年所創造的經濟水平成為了產業中潛在發展程度的重要依據，而這種潛在的發展程度又拉動著產業中的技術產生創新。時間序列分析說明，電子及通信設備制造業中的技術創新對我國的經濟環境具有較高的影響。同時，由圖7可以看到，經濟環境與技術創新之間的作用呈現了立方關系，說明無論從短期、中期還是長期來看，經濟環境與技術創新之間的關系都是正向的，只不過在產業發展的不同階段，二者之間影響的斜率是隨時間變化的，即是非線性的關系。經濟環境對技術創新的影響較大，但其本身影響較宏觀且時滯較長，不能夠成為電子及通信設備制造產業發展的瓶頸環節，只是其在環境中發展的較重要問題。

4 結論與展望

本文綜合運用因子分析、關聯度檢驗和曲線估計等方法，以我國電子及通信設備制造業為實證研究對象，分析了該產業1996～2010年的相關數據，總結了技術環境、人文環境、政法環境、市場環境和經濟環境等創新環境和技術創新之間正相關且非線性的關系。實證研究的結果顯示，技術環境的時滯為1年，人文環境的時滯為2～3年，政法環境和市場環境的時滯為3年，而經濟環境的時滯則為2年；五種環境和技術創新之間關聯程度的由大到小分別為：人文環境、經濟環境、市場環境、技術環境和政法環境。本文的分析認為，作為知識密集程度較高的電子及通信設備制造業，人文環境是產業技術創新發展的瓶頸問題，同時該產業中技術創新目前及未來的發展趨勢均是以市場為主要拉動力的，因此目前的發展應重視人文環境的培育，同時關注市場的引導方向。

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