基于多主體博弈的協同創新中心收益策略研究

徐占東，梅 強，陳文娟，周巧梅

（1.江蘇大學 管理學院，江蘇 鎮江 212013；2.共青團江蘇省委，南京 210013）

0 引言

協同創新旨在突破創新主體間的體制壁壘與藩籬，實現“人才、資本、信息、技術、資金、成果”等創新要素在協同體內自由流動、有效匯聚、深度融合和共享共用。協同學理論科學闡述了協同創新體間相互影響、共生依存的依存關系。高校、院所和行業企業是協同創新中心的重要主體推動力量[1]，各主體相互制衡、共生共榮，具備協同創新的有利條件[2]。演化博弈理論重在強調多方主體在動態變化的環境中相互作用、和諧共生的均衡狀態，實現多方協同合作的利益最大化[3]。因而，通過高校、院所和行業企業全方位、全過程的深度協同創新進而實現協同增效正是協同創新中心建設和發展的出發點和落腳點[4]。

在多方協同創新過程中，本文首先確定多方主體共同創新的領域、方向和具體目標；進而，對協同創新中心單位、人員、研究方向、研究任務、研究成果等進行定位，確定各方投入的創新資源力度和時限；最后，構建協同增效的動態化績效評價機制，激發各單位和各方科技人員的積極性、主動性和原始創造性，以此形成多方資源投入和創新成果產出的動態平衡與穩定，實現協同增效的最佳狀態。

1 校院所企協同創新演化模型構建

1.1 模型的基本假設

（1）博弈方分別為牽頭高校、協同企業和協同校院所，各方均具有有限理性，目標是深入推動協同創新，實現協同增效，追求各自利益最大化；將協同體中牽頭高校、協同校院所企的行為策略集合設置為｛協同，不協同｝。

牽頭高校積極履行作為牽頭的作用和職責，投入人、財、物等創新資源，并采取積極的協同創新激勵政策措施，激發校內外科技人員的創新細胞活力，即牽頭高校的策略空間為A｛協同A1，不協同A2｝。

協同企業會因為在牽頭高校的創新集聚下，對中心科研創新方向、科研創新團隊、科研成果有著較強的吸引力，進而會向牽頭高校投入資金、人力和試驗示范平臺的資源支撐。另外，可能也會因為協同創新中心無法解決企業部分急需和難題，進而很難實現企業需求和協同創新中心科研人員的有效對接，即協同企業的策略空間集為B｛協同B1，不協同B2｝。

協同校院所和高校具有同質性，會在牽頭高校良好的政策激勵下積極引導科研人員參與協同創新，也會投入基礎設施、科研平臺等載體服務于協同創新。此外，還會采取不積極主動的創新態度，使得被協同處于無效狀態，即協同校院所的策略空間為C｛協同C1，不協同C2｝。

（2）根據牽頭高校和協同企業、牽頭高校和協同校院所在不同組合策略情境下的收益和成本，設定有關參數及其含義（見下頁表1所示）。

（3）博弈是一個非對稱博弈。在博弈的初始時間，選擇協同創新策略的牽頭高校比例為x，選擇不協同創新的牽頭高校比例為（1-x）；協同企業群體中，采取協同創新策略的比例為y，不參與協同創新的比例為（1-y）；協同校院所群體中，采取協同創新策略的協同校院所比例為z，不參與協同創新的協同校院所比例為（1-z）。其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。

表1 有關參數及其含義

根據以上假設以及牽頭高校和協同企業、牽頭高校和協同校院所雙方策略的依存性，應用博弈矩陣建立協同創新演化博弈模型，見表2和表3所示。

表2 校企協同支付矩陣

表3 校院所協同支付矩陣

根據表2內容，做如下解釋：

①當牽頭高校和協同企業均選擇不協同創新策略時，雙方分別得到的收益為R1和R2。牽頭高校不協同效益R1，即企業不會給高校帶來行業真正的需求、資金以及試驗示范基地支持等效益。企業不協同效益R2，即牽頭高校不會給企業帶來有效的產業推廣成果、科技人才等。

②當協同創新中心的牽頭高校和協同企業等多個主體全部選擇協同合作方式時，博弈方都必須承擔協同合作所付出的成本，成本分別為C1，C2表示；雙方選擇協同創新獲得的超出彼此正常效益外的額外效益分別為H1和H2，H1-C1＞0，H2-C2＞0。

牽頭高校協同創新成本C1，主要是牽頭高校提供的科技人才、創新平臺、論文、專利、知識產權等成果。企業協同付出成本C2，主要是協同企業提供的資金、試驗示范基地、企業人員、企業需求等，且C1-C2＞0。

牽頭高校和協同企業均參與協同創新的效益增量體現在：牽頭高校超額效益H1即吸納協同企業提供的研發資金、示范基地、市場需求信息等創新資源，協同企業超額效益H2即吸納牽頭高校的優秀創新創業人才、創新思想、科研成果等創新資源和所產生的效益，且H2-H1＞0。

③當牽頭高校選擇協同策略，協同企業選擇不協同時，牽頭高校仍承擔的成本為C1，此時，對于協同企業，除了贏得收益R2以外，還會從牽頭高校創造的創新成果中獲得機會收益V，V＜H2。企業獲得機會效益V表示企業從高校提供的科研人員、科研成果、創新服務等便利資源中獲得收益。

④協同體企業選擇協同合作策略，牽頭高校選擇非協同合作策略，此時，協同企業仍須承擔成本C2，而牽頭高校除了獲得R1以外，還會從協同企業的創新活動中獲取機會收益M，且M＜H1。牽頭高校機會效益M即協同企業提供的資金、示范的基地、市場需求信息、產業技術創新實踐方案和市場資源等。

根據以上分析，由表3內容分析得到：

當牽頭高校和協同校院所均選擇協同創新策略時，博弈雙方需要支付的協同創新合作成本分別為C1，C3；雙方選擇協同創新獲得的額外效益分別為H1，H3，H1-C1＞0，H3-C3＞0。

牽頭高校協同成本C1，主要是高校提供的科技人才、創新平臺、論文、專利、知識產權等成果。協同校院所協同成本C3，主要是科技人員、科研平臺、研究生協同培養指標、技術成果等。

牽頭高校和協同校院所均參與協同的超額收益體現在：牽頭高校超額效益H3是吸納協同校院所提供的協同科研成果、科技人才、研究生培養指標、創新平臺等資源，協同校院所超額效益H4即協同校院所獲得牽頭高校提供的研究經費、績效獎勵、協同科研成果、產業化成果等效益。

協同校院所獲得機會效益L即獲得牽頭高校提供的資金、科研成果、創新服務等資源。P為牽頭高校獲得協同校院所的收益。

當牽頭高校和協同校院所均選擇不協同策略時，雙方分別得到的效益為R1和R3。

1.2 模型的復制動態方程

（1）牽頭高校和協同企業間模型的動態方程

根據上述博弈關系，牽頭高校采取協同和不協同策略的期望收益U1、U2以及牽頭高校的平均收益額分別為：

由此得到牽頭高校的復制動態微分方程為：

同理，得到協同企業采取協同創新策略的復制動態微分方程：

（2）牽頭高校和協同校院所間模型的動態方程

牽頭高校采取協同策略的期望收益為：

牽頭高校采取不協同策略的期望收益為：

牽頭高校的平均收益為：=xV1+(1-x)V2

由此得到牽頭高校的復制動態微分方程為：

同理，得到協同校院所采取協同策略的復制動態微分方程：

1.3 模型均衡點分析

校企協同創新演化博弈模型的平衡與穩定可應用雅可比矩陣分析得到：

同理，牽頭高校和協同校院所協同創新演化博弈模型的平衡性與穩定性方程：

由此，應用雅可比矩陣計算本文模型的均衡點為（0，0），（1，0），（0，1），（1，1）以及 (x0，y0)和 (x0，z0)等10個點的局部穩定性，結果見表4和表5所示。

表4 牽頭高校和協同企業博弈模型平衡點局部穩定分析

表5 牽頭高校和協同校院所博弈模型平衡點局部穩定分析

由表4和表5可知，具有演化博弈的穩定策略（ESS）的點有（0，0），（1，1）；（1，1）即牽頭高校和協同企業、牽頭高校和協同校院所均參與協同創新，雙方間的協同創新行為可通過有關參數進行調節，并通過激勵機制進行牽引。

（1，0），（0，1）均為不穩定平衡點。 (x0，y0)和 (x0，z0)為博弈模型演化的鞍點，，可調節參數設置進而實現博弈方利益最大化。具體如下，當H1、H2、H3、H4等收益變大時，說明博弈方均付出了相應的協同創新成本。當C1、C2、C3某一方協同支付成本加大時會造成此方資源投入的浪費；當C1、C2、C3某一方協同支付成本減小時，博弈模型向利益最大均衡點靠近的概率大幅提高；

當M和P加大，高校收益提高但是協同企業和協同校院所收益卻減少，只有當M、V、L和P四大參數投入達到系統穩定狀態，系統整體收益才實現最大化，協同體各方收益此時達到最高點。

2 演化模型數值實驗及其結果分析

2.1 牽頭高校和協同企業間模型數值仿真分析

根據牽頭高校和協同企業間的模型假設及動態方程分析，應用Matlab軟件進行仿真實驗。相關參數數值確定為：R1=0.6，R2=0.4，H1=5，H2=8，C1=3，C2=2，V=2，M=1.5。分別見圖1。

圖1牽頭高校和協同企業初始策略對演化結果影響

（1）初始策略比例變化結果。仿真結果見圖1(a)，x0表示牽頭高校協同創新的初始比例，y0表示協同企業協同創新的初始比例。當y0減小時，協同創新演化博弈系統收斂于理想狀態的概率逐步減小；當y0增加時，協同演化系統收斂至理想模式的概率逐步提高。從圖1(a)和圖1(b)可以看出，協同體系統收斂速度與各方初始策略投入比例緊密相關，且該比例達到平衡速度與協同系統收斂速度正相關。

（2）超額收益變化對演化結果的影響。以協同企業協同創新超額收益H2的變化為例進行說明，如圖2所示，在其他參數都不變的情況下，提高H2將有利于協同創新系統向良性軌道演化，最終收斂到均衡狀態的時間越短。由此可見，協同企業從牽頭高校處獲得的超額收益越多，越會選擇協同策略。

圖2協同企業超額收益H2對演化結果的影響

2.2 牽頭高校和協同校院所間模型數值仿真分析

根據上文模型假設及分析，應用Matlab對牽頭高校及協同院校所等主體進行數值仿真分析。參數取值分別為：R1=0.5，R3=0.5，H1=9，H3=8，C1=4，C3=3，L=3，P=2。分別見下頁圖3和圖4。

圖3牽頭高校和協同校院所初始策略對演化結果的影響

圖4協同校院所機會收益L對演化結果的影響

（1）系統初始策略演化結果。仿真圖見圖3，x0表示牽頭高校協同創新的初始比例，z0表示協同校院所協同創新的初始比例。當x0越小時，系統收斂于理想模式的概率越小；當x0較大時，牽頭高校和協同校院所協同創新系統收斂至理想模式的概率增加。協同體整體收益收斂時間與各方初始策略選擇和投入比例呈現正相關。

（2）協同校院所獲得機會效益L的變化對演化結果的影響。如圖4所示，當僅僅增加協同校院所機會效益時將不利于協同體系統向穩定狀態演進，即機會收益越大，越不會選擇協同。可見牽頭高校和院所雙方的積極、主動協同和切實的資源投入將實現雙方收益最大化。其他參數變化對各方協同增效演化結果的影響可按上述方法進行逐一進行仿真實驗模擬。

3 結論與建議

實現更高水平的協同創新增效是協同創新中心建設的根本任務，如何激發協同體單位參與主體尤其是協同高校、院所和企業的積極性是協同創新的難點。本文數值仿真結果顯示，要促使協同高校、院所和企業積極主動投入至協同創新中，需要高校、院所和企業協同互動，以行業需求和企業需求為牽引，充分整合高校、院所的人才資源，實現企業需求、科技人才、成果共享、體制機制等因素的有效鏈接，這已成為新階段多方主體協同創新系統向協同增效方向演化的重要策略，主要協同舉措有：

（1）強化牽頭高校和行業企業深度協同

科技人才和科研成果是高校的優勢所在，熟悉并擁有產業和市場是行業企業優勢所在。如何實現企業需求和高校人才與成果的對接，是雙方協同創新的關鍵所在。對此，一是要找準協同創新的增長點，要確為企業急需，又要高校可為。雙方以行業和協同企業需求為切入點，共同設立校企研發項目，協同中心作為樞紐部分，要充分整合協同體多個高校、院所的科技與人才資源，組建項目首席科學家和團隊骨干力量，推進科研協同攻關。此外，企業要積極投入研發攻關資本，為項目實施提供試驗示范、市場準入等便利。二是構建好雙方協同攻關利益保障機制。要共建成果共享機制，凡是合作產生的專利、論文、產權等成果有項目組成員共享，貢獻按照人員投入和產出進行分割，對科技人員的原始創造力和對科研成果予以獎勵。此外，還要構建成果轉移轉化機制，項目組產生的成果優先向協同企業轉移轉化，收益由項目組成員的成果貢獻進行分享。

（2）強化牽頭高校和院所深度協同

高校和院所均是知識創新的源地，如何激發協同高校和院所及其科研人員的積極性是協同創新的關鍵所在。對此，一是發揮政策紅利牽引效應，協同創新中心對協同高校和院所的科研人員協同取得的專利、論文等成果給予績效獎勵，最大限度鼓勵知識、思想等創新要素在協同體內快速流動，以此打破不同單位間的成果流動受限的壁壘，實現協同增效。二是發揮高校、院所國際影響力。牽頭高校和協同高校、院所要共同推動國際協同，建設國際協同培養平臺，依托協同體現有的國家、省部重點實驗室、產業技術研究院等載體，同國外同行校所建立聯合研究所等高端創新平臺，同美國、日本等發達國家共建研究生協同培養機制，確立協同攻關項目，組建大協同攻關團隊，增強跨文化、跨地區的科學研究視野，提升協同創新的國際影響力和國際水平。