知識溢出對區域創新影響的空間計量分析

李健旋，程中華

(1.中國工商銀行江蘇省分行，江蘇 南京 210006；2.南京信息工程大學經濟管理學院，江蘇 南京 210044)

知識溢出對區域創新影響的空間計量分析

李健旋1，程中華2

(1.中國工商銀行江蘇省分行，江蘇 南京 210006；2.南京信息工程大學經濟管理學院，江蘇 南京 210044)

基于2003—2014年中國省級面板數據，采用靜態與動態空間面板模型，分析了知識溢出對區域創新的影響，研究結論表明：區域創新之間存在顯著的全局空間相關性和局部空間集聚效應；專業化溢出抑制了區域創新能力的提升，吸收能力較低是導致專業化溢出效應為負的主要原因；多樣化溢出、外商直接投資溢出和國際貿易溢出顯著促進了區域創新能力的提升，但影響程度不同。

知識溢出；區域創新；靜態空間模型；動態空間模型

1 文獻回顧與問題提出

如何提高科技創新能力對于中國可持續發展和節能減排至關重要。概括起來，一個國家或地區主要通過以下兩種方式來提升科技創新能力：一是通過內生創新努力，主要是通過研發經費投入、研發人員投入等方式依靠人力資本和知識積累來提高科技創新能力；二是通過知識溢出，主要是通過促進和吸收各種知識溢出依靠技術外部性來提高科技創新能力。知識溢出的方式有多種，主要分為國內知識溢出和國際知識溢出兩大類；其中，國內知識溢出主要包括專業化溢出(產業內溢出)和多樣化溢出(產業間溢出)；國際知識溢出主要包括外商直接投資溢出和國際貿易溢出。本文在控制內生創新努力條件(研發經費和研發人員)下，分析各種知識溢出對區域創新的影響及作用機制。

盡管國內外許多文獻圍繞知識溢出對區域創新的影響展開了較為豐富的實證研究，但仍然存在需要進一步研究的地方：第一，許多研究分別考察了專業化溢出和多樣化溢出[1-5]、外商直接投資溢出和國際貿易溢出[6-11]對區域創新的影響，但是鮮有學者同時考慮四種不同途徑的知識溢出效應，這樣可能會高估或扭曲知識溢出效應，進而對知識溢出效應的研究結果缺乏科學全面地解釋。本文同時考慮四種溢出效應對區域創新的影響，以期科學全面地解釋知識溢出效應。第二，許多學者分析創新產出時，通常將各個區域看作獨立的系統，并沒有考慮空間因素對創新活動的影響，這樣可能會使得知識溢出效應的分析結果存在偏誤[12]。本文結合空間計量經濟學方法，利用靜態和動態空間計量模型將空間因素納入到分析之中，考慮了空間溢出效應對區域創新的影響，使模型更貼近客觀事實。

2 模型建立與變量說明

2.1 計量模型

本文以Griliches-Jaffe知識生產函數為基礎，并對其進行進一步擴展：

yit=f(kit,lit,spillit,Zit)

(1)

其中，yit表示第i個地區第t年的創新產出，f為知識生產函數，kit、lit分別表示第i個地區第t年的研發資本存量和研發人員投入，spill表示知識溢出，Z表示影響創新產出的其它因素。對于一個地區來說，知識溢出既包括專業化溢出(rdi)和多樣化溢出(rzi)，還包括外商直接投資溢出(fdi)和國際貿易溢出(im)。因此，假定Zit不變，則式(1)可擴展為：

yit=f(kit,lit,rdiit,rziit,fdiit,imit)

(2)

本文采用具有可變替代彈性、易估計和包容性強的超越對數知識生產函數模型，用滯后一期的創新產出yi(t-1)來準確度量前期相關因素對本期創新產出的影響，建立如下動態空間面板模型：

(3)

其中，yit、kit、lit、rdiit、rziit、fdiit、imit分別表示地區i在第t年的創新產出、研發資本存量、研發人員投入、專業化溢出、多樣化溢出、外商直接投資溢出和國際貿易溢出，τ表示創新產出一階滯后的回歸系數，β1、β2、β3、β4、β5分別表示超越對數生產函數模型中研發資本存量和研發人員投入的相關彈性系數，γ1、γ2、γ3、γ4分別表示專業化溢出、多樣化溢出、外商直接投資溢出和國際貿易溢出的彈性系數；αi為地區效應，νt為時間效應，εit為隨機擾動項，分別反映了影響區域創新的不同維度隨機干擾；ρ為空間滯后回歸系數，λ為空間誤差回歸系數，反映了創新產出的空間溢出效應。Wij表示空間權重矩陣，反映了省域單元之間的空間聯系，本文以各省省會之間直線距離的倒數作為權重。

2.2 變量說明

本文的研究對象為30個省、市、自治區，西藏由于數據不全，未列入分析范圍。文中數據來源于《中國統計年鑒》(2004—2015年)和《中國科技統計年鑒》(2004—2015年)。以下為各變量的指標說明。

(1)被解釋變量：創新產出(y)。本文采用地區專利授權量作為創新產出的代理變量。

(3)控制變量：①研發資本存量(k)：本文參考李婧采用永續盤存法核算研發資本存量[13]。②研發人員投入(l)：本文采用研發人員折合全時當量(人年)作為研發人員投入的代理變量。

3 空間相關性檢驗與回歸結果分析

3.1 空間相關性檢驗

本文首先采用Moran’sI指數來進行全局空間相關性檢驗，其計算公式如下：

(4)

表1 2003—2014年省際創新產出的Moran’s I指數

注：*、**、***分別表示通過10%、5%、1%水平下的顯著性檢驗。

為了進一步分析區域創新產出的局部空間特征，本文采用局部空間關聯指標LISA集聚圖來進行統計性分析(由于篇幅限制，本文并沒有給出LISA集聚圖，有需要的讀者可向作者索要。)。可以發現：創新產出位于高高區域的省份主要位于上海、浙江、江蘇等長三角地帶，這說明這3個省的創新水平較高，相互之間的空間關聯性較強，已經形成了一個局域空間的創新“俱樂部”集團，這與這些地區研發投入充足以及知識和技術溢出效應顯著密切相關。廣東省在這4個年份當中均位于高低區域，而廣西和貴州間斷性地出現在低高區域，這說明廣東省創新水平較高，但周圍省份創新水平較低，這意味著廣東省與周圍地區的空間聯系性較弱，缺乏相互之間的“傳幫帶”效應，這主要是因為廣東省較高的經濟發展水平對周圍地區創新人才和創新資源產生了較強的“虹吸效應”，而且地理距離和市場分割在一定程度上也抑制了廣東對周圍地區知識和技術外溢效應的發揮。寧夏、甘肅和青海等西部地區位于低低區域，屬于創新發展的“空心地帶”，這主要是因為這些地區研發投入低，內生創新能力不足，與周圍創新能力強的地區空間關聯性較弱，同時受到高水平地區的輻射作用也非常有限。

3.2 回歸結果分析

空間面板模型采取SAR模型還是SEM模型，可以通過比較兩個LM檢驗及其穩健性檢驗來選擇。檢驗結果顯示：LM_LAG值為21.832，LM_ERROR值為12.947，同時Robust_LM_LAG值為10.261，Robust_LM_ERR值為4.715，且Robust_LM_ERR沒有通過1%的顯著性檢驗，因此，本文靜態和動態空間模型都選擇SAR模型來進行估計。整個過程利用Matlab和stata軟件實現，模型估計結果見表2。

表2中模型(1)、(2)、(3)分別為靜態空間模型地區固定時間不固定模型、時間固定地區不固定模型和地區與時間雙固定模型的估計結果，模型(4)、(5)、(6)分別為動態空間模型固定效應模型、隨機效應模型和組間效應模型的估計結果，從模型(1)～(6)的估計結果可以看出模型具有很好的擬合度，這表明超越對數生產函數能較為準確地刻畫區域創新的知識生產過程。六個模型的空間溢出效應為正且都通過了1%的顯著性檢驗，表明創新產出在地理位置上存在顯著的空間溢出效應，這主要是因為鄰近地區在經濟發展上存在空間關聯和交互影響，地區之間技術貿易和技術合作使得創新產出存在顯著的空間外溢效應，說明考慮地理距離和空間溢出效應來分析知識溢出對區域創新的影響效應較為合適。從靜態空間面板模型估計結果來看，比較Adj-R2和LogL可以發現，本文選擇雙固定效應模型來進行分析。從動態空間面板模型估計結果來看，比較Adj-R2、LogL和WaldTest檢驗結果，本文選擇隨機效應模型作為解釋模型。通過比較靜態雙固定模型和動態隨機效應模型可以發現，兩個模型的回歸結果存在較大差異，這主要是創新投入和產出作為連續動態的經濟系統，具有路徑依賴的慣性特征，前期的鋪墊和積累必然會通過技術水平、知識存量、人力資本等因素表現出來，并且會作用于本期或滯后若干期的創新發展。因此，本文最后選擇動態隨機效應模型(5)作為最后的解釋模型。

從模型(5)可以看出，專業化溢出對區域創新具有顯著負向影響，而多樣化溢出顯著促進了區域創新能力的提升，這表明在產業集聚過程當中，同類企業的集聚導致企業之間競爭加劇，相對于自主創新來說，企業更愿意去模仿和復制周圍企業的技術，從而導致創新效率低下，抑制了專業化溢出效應的發揮；而不同類型的企業集聚有利于廠商之間的知識接觸和交流，也有利于隱性知識的傳播和吸收，互補產業和上下游產業的創新需求有利于企業有針對性地進行創新研發，從而推動了區域創新能力的提升。外商直接投資溢出有利于區域創新能力的提升，這表明FDI通過示范效應、競爭效應和學習效應加速了知識和技術的外溢，推動了區域創新能力的提升。以進口貿易為途徑的國際貿易溢出也顯著提升了區域創新能力，這主要是因為我們在一些核心技術領域和關鍵技術領域，對外依存度較高，從國外進口中間產品或制成品有利于開展技術創新活動，這也進一步證實了進口貿易知識溢出效應的客觀存在。

從上述分析可以看出，專業化溢出抑制了區域創新能力的提升，這與空間集聚理論不一致。本文嘗試從吸收能力角度進行進一步分析。科技創新理論認為，R&D活動具有兩面性，一方面可以提高企業的創新能力，另一方面還可以增強企業的吸收能力。我們在式(3)中進一步將吸收能力納入其中，以考察吸收能力在獲取知識溢出效應中的作用。本文參考吳延兵[14]的做法，利用研發資本存量和研發人力資本來度量吸收能力，在式(3)中加入lnk×lnrzi，lnl×lnrzi兩個交叉項，以捕捉研發資本存量和研發人力資本所體現的吸收能力在獲取專業化溢出效應中的作用。同時采用動態空間計量模型選取隨機效應模型進行估計，估計結果詳見模型(7)和(8)。從模型(7)的估計結果來看，lnk×lnrzi交叉項的系數顯著為正，這意味著本地區研發資本存量越高，就越有利于吸收來自專業化集聚的知識溢出，同時也說明專業化知識溢出效應的有效發揮存在研發資本存量門檻。在模型(7)中對lnrzi求偏導數，可以求得有效吸收專業化知識溢出的研發資本存量門檻值，當某地區的研發資本存量大于臨界值7703172.82(Exp(0.111/0.007))，該地區將獲得正向專業化知識溢出效應。而從各省份研發資本存量來看，全國只有北京、上海、江蘇、浙江、山東、廣東6個省份的研發資本存量平均值高于門檻值。同理，根據模型(8)的估計結果，可以求得有效吸收專業化溢出的研發人力資本門檻值為134137.62人年，而從各省研發人力資本來看，全國只有北京、江蘇、浙江、山東、廣東5個省份的研發人力資本平均值高于門檻值。綜上所述，吸收能力是連接專業化溢出和區域創新的橋梁，當該地區的吸收能力低于門檻值之前，專業化溢出不利于區域創新能力的提升；而當該地區的吸收能力突破門檻值之后，專業化溢出才能有效推動區域創新能力的提升。因此，無論是研發資本存量還是研發人力資本，中西部地區整體上還處于促進專業化正面溢出效應的發展門檻以下，這說明吸收能力較低是導致專業化知識溢出效應為負的主要原因。

表2 空間計量模型回歸結果

注：*、**、***分別表示在10%、5%、1%的顯著性水平下顯著；括號內為漸進的t統計量。

4 結論與啟示

本文分析了不同知識溢出方式對區域創新的影響效應，研究結論表明：專業化溢出對區域創新能力的影響顯著為負，吸收能力較低是導致專業化溢出效應為負的主要原因；多樣化溢出、外商直接投資溢出和國際貿易溢出有利于區域創新能力的提升，但影響程度不同。根據上述結論可以得到以下幾點啟示：

(1)持續增加R&D投入。鼓勵產業專業化集聚發展，加強知識產權保護和技術創新激勵，避免低技術的同質化惡性競爭，充分發揮中小企業在技術創新中的關鍵性作用，通過市場化機制激發企業創新活力；通過增加研發經費和研發人員投入不斷提高自主研發能力和吸收能力，從而較好地發揮專業化溢出效應。

(2)促進相關產業和互補產業的發展和集聚。加大教育財政投入，重視人力資本和知識的積累，不斷改善教育科研環境；完善產學研合作體制，加強政府、高等院校、科研機構與企業的交流合作，以市場為導向，以政策為支持，引導企業、高校和科研院所聯合從事科技研發和科技成果轉化，從而更好地發揮多樣化的知識溢出效應。

(3)繼續發揮外商直接投資的溢出效應。優化外商直接投資的布局結構和產業結構，鼓勵外商投資中國高技術產業、綠色環保產業和現代服務業，從重視外商投資數量向重視外商投資質量轉變；鼓勵外資企業在國內設立研發中心和培訓中心，采取各種措施激勵外資企業與國內企業、高校和科研院所合作，充分發揮外商直接投資的集聚效應和帶動效應。

(4)更加注重進口貿易的知識溢出效應。完善進口貿易結構，加大資本品進口的比重，鼓勵企業在引進國外先進技術的基礎上進行消化、吸收、改進，形成技術的再創新，不斷學習、消化和吸收進口產品中含有的技術知識和相應的研究成果；同時要避免高科技和資本品的重復進口，充分發揮國外高科技產品的知識溢出效應。

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(責任編輯 沈蓉)

The Spatial Econometric Analysis of Knowledge Spillovers on Regional Innovation

Li Jianxuan1，Cheng Zhonghua2

(1.Jiangsu Branch of Industrial and Commercial Bank of China，Nanjing 210006，China;2.School of Economics and Management，Nanjing University of Information Science& Technology，Nanjing 210044，China)

Using static and dynamic spatial econometric models，this paper studied the effects of knowledge spillovers on regional innovation based on statistical data from 30 provinces in 2003—2014.The results showed that there were significant global spatial autocorrelation and local spatial agglomeration effect among regional innovation.Specialization spillovers affected negatively on regional innovation，and low absorption ability was the main reason of the negative effect.Diversity spillover，foreign direct investment spillover and international trade spillover affected positively on regional innovation，but their effects were different.

Knowledge spillovers;Regional innovation;Static spatial model;Dynamic spatial model

國家自然科學基金(71673145)，教育部哲學社會科學發展報告項目(13JBG004)。

2016-08-09

李健旋(1985-)，女，江蘇南京人，中國工商銀行江蘇省分行職員；研究方向：金融管理、制造業創新。

F062.9

A