基于模糊物元法的區域技術創新力研究

耿心怡 孫瑩 吳娜

［摘要］ 世界經濟正步入以技術創新和利用為主要特征的新經濟時代。技術創新是區域經濟持續發展的主要動力，已成為提高區域競爭力的關鍵因素。本文選取2009年的人均GDP，R&D經費投入強度，專利申請授權數，技術市場成交額，科技機構科技活動人員數，開發區高新技術企業總產值6項指標，利用模糊物元的方法對環渤海地區五省市的技術創新水平進行評價和分析，為制定地區經濟發展政策提供科學的依據。

［關鍵詞］ 模糊物元；區域；技術創新；環渤海

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 13. 051

［中圖分類號］F127；F224［文獻標識碼］A［文章編號］1673 - 0194（2014）13- 0082- 03

1引言

技術創新是經濟社會發展的引擎，是提高社會生產力和綜合國力的戰略支撐，必須擺在國家發展全局的核心位置，特別是對于經濟結構不合理，能源資源和生態環境約束加劇的中國來說，要掌握發展主動權，必須依賴于科技創新。

技術創新一般可以分為3個層次：企業技術創新、區域技術創新和國家系統的技術創新。其中區域技術創新作為一個中觀概念，是承接企業技術創新和國家技術創新體系的橋梁，它是在一定地域內，一定社會經濟文化背景下，由經濟、科技、教育和地方政府等部門共同組成的一個有機活動整體［１］。對區域技術創新能力進行評價，是整體把握技術創新活動、科學制定創新政策的前提，能夠為制定地區經濟發展政策提供科學依據。

國內外有眾多學者對區域創新能力開展研究，主要內容包括：①研究區域創新的評價指標體系，并進行實證分析。②對區域創新能力的影響因素進行探索。劉丙泉 等選取科技活動人員等１３項指標，測度了２００３ －２００７年我國２９個省市技術創新能力的發展水平，分析了區域技術創新能力發展差距的變化趨勢［２］；王劍峰 等從技術創新的要素潛力、投入、產出、環境四個角度入手，創造了一套評價體系，對四川省的技術創新能力進行實證研究［３］；張家峰和趙順龍經過研究發現，大中型企業對區域的創新產出具有顯著的促進作用，科研機構與高等院校對區域創新產出貢獻不明顯，人力資本在創新產出中具有最大的貢獻作用。［４］在評價方法上，Ｘｉｂａｏ Ｌｉ利用隨機前沿模型，解釋了我國區域技術創新能力的差距［５］；邵曉飛和唐小我先后用聚類分析法［６］和主成分分析法［７］對中國區域創新能力進行分析。除此之外，改進的模糊評價方法及線性綜合法、因子分析法等方法都曾應用到創新能力的研究中。

但是，技術創新能力是一個多元復雜體系，影響因素很多，目前尚未形成統一的評價指標體系，且一些指標本身難以量化，這給技術創新能力的評價帶來了很多不確定性和模糊性。物元分析理論適用于多指標評價問題，它試圖把人們解決問題的過程形式化，從而建立起相應的物元模型，避免了常用的多指標綜合評價體系中權重確定的難題。本文將立足于此，以環渤海地區為例，采用模糊物元方法對北京、天津、河北、山東和遼寧五省市的高新技術創新能力進行評估，為其他創新能力的評估提供一定的借鑒參考。

１模糊物元模型的建立

１．１ 模糊物元及復合模糊物元

給定事物的名稱Ｍ，它關于特征Ｃ的量值為ｖ， 以有序三元組Ｒ＝（Ｍ，Ｃ，ｖ）作為描述事物的基本元，簡稱物元，同時把事物的名稱、特征和量值稱為物元三要素。如果其中量值ｖ具有模糊性，便稱之為模糊物元。

R= ＭＣ μ（ｘ）

式中，Ｒ表示模糊物元，Ｍ表示事物，Ｃ表示事物所具有的特征，μ（ｘ）表示與事物特征Ｃ 相應量值ｘ的隸屬度，即模糊量值。

若有ｍ個事物用其共同的ｎ個特征及其相同的模糊量值來描述，則稱為ｍ個事物ｎ維復合模糊物元，記作Ｒｍｎ。再以Ｍｊ（ｊ＝１，２，…，m）表示第ｊ個事物，Ci表示第ｊ個事物第ｉ項特征，μ（ｘｊｉ）表示第ｊ個事物第ｉ項特征相應的量值ｘｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ）的隸屬度，于是有：

Rmn=Ｍ1Ｍ2…ＭmＣ1 μ（ｘ11） μ（ｘ21） … μ（ｘm1）C2 μ（ｘ12） μ（ｘ22） … μ（ｘm2）…Cn μ（ｘ1n） μ（ｘ2n） … μ（ｘmn）

１．２ 根據優化原則確定隸屬度

為了建立優化比較標準，需制定一個優化原則。這個原則是以單項特征的從優隸屬度作為標準來衡量的，可稱為單項特征從優隸屬度原則，簡稱為優化原則。所謂從優隸屬度， 就是各單項特征相應的模糊量值，從屬于標準事物所對應的各特征相應的模糊量值。由此建立的原則，就是優化原則。

由于各指標特征值對于量化結果來說，有的是越大越優，有的是越小越優，因此，對于不同的隸屬度μ（ｘji）分別采用不同的計算公式來計算。

（１）越大越優型：μji=■，ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ

（２）越小越優型：μji=■，ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ

其中，μ（ｘji）表示第ｊ 個事物第ｉ 項特征的從優隸屬度；Xji表示與第ｊ 個事物第ｉ 項特征相應的量值；max Xji，min Xji分別表示Xji中的最大值和最小值。本文中采用越大越優型。

１．３ 將復合物元矩陣變換為隸屬度矩陣

根據越大越優的原則，將復合物元矩陣變換為隸屬度矩陣，表示為：

■mn=Ｍ1 Ｍ2 … ＭmＣ1 μ11 μ21 … μm1C2 μ12 μ22 … μm2…Cn μ1n μ2n … μmn

１．４ 構造關聯系數矩陣

ξji=μji（j=１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ），通過關聯變換，把諸方案各項指標的從優隸屬度轉換為其對應的關聯系數， 據此構造關聯系數矩陣：

■ξ =Ｍ1 Ｍ2 … ＭmＣ1 ξ11 ξ21 … ξm1C2 ξ12 ξ22 … ξm1…Cn ξ1n ξ2n … ξmn

１．５ 確定權重

從上式中明顯看出每一事物各項特征的關聯系數較為分散，不利于事物在整體上的對比，有必要集中為一個值，一般采用加權平均集中處理。但在處理前還需知道各項特征的權重大小，這可由咨詢專家或用其他方法加以確定。本文運用一種確定權重的新方法，即先求出各事物每項特征的關聯系數之和，然后對各項特征的關聯系數作歸一化處理，便得出各個事物各項特征的權重，故稱為求和歸一法。推證如下：

首先求出各關聯系數的算術平均值，即：

Ｃ１：■（ξ１１＋ξ２１＋ξｍ１）＝■■ξｊ１

Ｃ２：■（ξ１2＋ξ２2＋ξｍ2）＝■■ξｊ2

…………

Ｃｎ：■（ξ１n＋ξ２n＋ξｍn）＝■■ξｊn

其次，求出各項特征關聯系數的算術平均值之和：

■■ξｊ1+■■ξｊ2+…+■■ξｊn=■■■ξｊi

再對各項特征的關聯系數算術平均值作歸一化處理得：

Ｃ１：■■ξｊ1 /■■■ξｊi =■ξｊ1 /■■ξｊi

Ｃ２：■■ξｊ2 /■■■ξｊi =■ξｊ2 /■■ξｊi

…………

Ｃｎ：■■ξｊn /■■■ξｊi =■ξｊn /■■ξｊi

最后組成權重復合物元Rw，得：

Rw=C1C2 …CnWiW1=■W2=■…Wn=■

其中，Wi表示每一事物第ｉ項特征的權重。

１．６ 求關聯度向量

某個事物的所有關聯系數的集中值就是關聯度，第ｊ個事物的關聯度以Ｋｊ表示。關聯度的實質是某個事物與標準事物關聯性大小的量度。以Rw表示每一個方案各評價指標的權重復合物元，以■k表示由ｍ個關聯度所組成的關聯度復合模糊物元（關聯度向量），采用加權平均集中處理，則有：

■k=Rw*■ξ=Ｍ1 Ｍ2… ＭmKj K1K2…Km

１．７ 關聯度處理

求出關聯度之后，需要對關聯度進行比較，從而獲得最符合要求的解。最常用的比較原則是最大關聯度原則，從各個事物的關聯度中找出最大值，即：

Ｋ*＝max（Ｋ１，Ｋ２，…，Ｋｍ）

Ｋ*所對應的事物就是最符合要求的事物。

２環渤海區域技術創新能力比較

２．１ 指標選取

根據前文中對技術創新指標的綜述，結合數據的可獲得性，選?。玻埃埃鼓甑囊韵轮笜藢Νh渤海地區五省市的區域技術創新能力進行分析評價：①人均ＧＤＰ；②Ｒ＆Ｄ經費投入強度；③專利申請授權數；④技術市場成交額；⑤科技機構科技活動人員數；⑥開發區高新技術企業總產值（萬元）。

２．２ 實證過程

本文選取環渤海地區具有代表性的5個省市（北京、天津、河北、山東、遼寧）作為評價樣本，即ｍ＝５。選?。玻埃埃鼓甑娜司牵模?、Ｒ＆Ｄ經費投入強度、專利申請授權數、技術市場成交額、科技機構科技活動人員數、開發區高新技術企業總產值６項數據作為評價指標，根據表１，可得出環渤海地區五省市的區域創新能力評價的模糊物元：

R65= Ｍ1 Ｍ2M3Ｍ4 Ｍ5Ｃ1 70 45262 574 24 58135 89435 239C2 5.502.37 0.781.531.53C3 22 9217 4046 839 34 51312 198C4 12 362 4501 054 611172 112 719 391 1 197 095C57 345 6 1144 650 12 9814 258C6 41 930 219 15 684 620 12 848 343 45 930 058 29 651 245

根據越大越優的優化原則，可得關聯系數復合模糊物元：

■65Ｍ1Ｍ2M3 Ｍ4Ｍ5Ｃ1 10.8300.25 0.23C2 10.3400.14 0.14C30.580.02010.19C4 10.0700.04 0.08C50.350.210.04 1 0C60.880.090 10.51

采用加權平均集中處理，計算權重復合物元：

RW=C1 C2 C3C4 C5 C6Wi 0.210 2 0.147 4 0.162 9 0.108 3 0.145 6 0.225 7

最后得出區域創新力關聯度復合模糊物元：

■k= M1M2 M3M4 M5Kj 0.810 0 0.286 4 0.005 8 0.611 7 0.223 7

K1>K4>K2>K5>K3，由此可見，環渤海地區五省市的區域創新能力按照北京、山東、天津、遼寧、河北的順序依次遞減。

２．３ 結果分析

（１）北京區域創新能力在環渤海的五省市中首屈一指，這既肯定了其在環渤海經濟圈中的核心地位，也反映出北京的創新能力得到了社會的認可。北京作為我國的文化中心，匯聚了全國的優勢科教資源，在專利數和科技園區方面有明顯優勢，這種不可比擬的“特殊地位”，使其在環渤海經濟圈中遙遙領先。

（２）山東省的區域創新能力在環渤海經濟圈中位列第二，與北京差距較小，卻幾乎是天津的兩倍多。根據表１，山東省的專利申請授權數、科技機構科技活動人員數都位列第一。以人為本，重視人的發展，積極投入科技人員，擁有強大的科技人才支持，是山東省在環渤海經濟圈中競爭力名列前茅的關鍵。且山東的創新研發費用投入最多，極大地支持了其在技術創新方面的研究活動。

（３）相比之下，天津的競爭力排名第三。作為距離北京最近的直轄市，天津與北京共享資源優勢。但是，天津市的經費投入和科研人員投入不相匹配，其對財力過多投入，對人力投入不足，這種不平衡的研發投入比例，導致天津開發區高新技術企業總產值僅僅強于河北。對于天津來說，目前迫切需要解決這種人力財力投入不均的狀況，積極吸引人才，重視人才，在發展中優化人才，壯大科研力量。

（４）遼寧省的Ｋ值為０．２２３ ７，其創新能力僅強于河北，但其與天津差距較小。根據表１，雖然遼寧省的人均ＧＤＰ、Ｒ＆Ｄ經費投入強度、科技活動人員數均不突出，但是其專利申請授權數和開發區高新技術企業總產值卻僅少于山東和北京，技術市場成交額甚至一度位列第二，僅次于北京。遼寧省用并不突出的人力和財力投入取得了突出的市場成交額，充分證明遼寧省能夠有效整合資源，高效利用自身發展的優勢。

（５）河北省的Ｋ值僅為０．００５ ８，其技術創新力遠遠落后。本文選取的６個指標中，除了在科技機構科技活動人員數方面，其余５個指標均遠遠落后于其他4個省市，尤其是Ｒ＆Ｄ經費投入強度，僅為０．７８％，低于全國水平１個百分點。這充分說明了河北省在增強其區域創新能力的過程中，沒有給予足夠的重視，投入力度遠遠不夠，財力、人力投入都有待加強。

３ 結論

本文選取環渤海地區五省市的相關指標，通過建立模糊物元模型，進行實證檢驗，得出五省市區域創新能力按照北京、山東、天津、遼寧、河北順序依次遞減的結果。相比前人對區域經濟創新能力所作的研究，本文從模糊物元的角度出發進行分析，開辟了區域創新能力比較的新角度、新方法，這種方法能夠綜合有關區域創新能力的代表性指標，通過一系列模糊矩陣的轉換，使結論更全面，更具有代表性和可操作性。

主要參考文獻

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［６］邵云飛，唐小我，陳光．中國區域技術創新能力的聚類實證分析［Ｊ］．中國軟科學，２００３（５）：１１３－１１８．

［７］邵云飛，唐小我．中國區域技術創新能力的主成份實證研究［Ｊ］．管理工程學報，２００５（３）：７１－７６．