區域創新空間關聯特征及其關鍵因素分析

劉和東,馮博涵

(南京工業大學經濟與管理學院,江蘇 南京 210009)

0 引言

新常態需要新動能，區域創新對于實現協調發展、聯動增長、跨越 “中等收入陷阱”具有特殊意義。推動區域創新是踐行 “創新、協調、綠色、開放、共享”五大發展理念的集中體現，也是貫徹落實創新驅動發展戰略的重要組成部分。

Anselin[1]認為，大多數空間數據都具有空間依賴性或空間自相關特征。Jaffe[2]將研究對象從時間拓展到空間，分析了大學商業性溢出。在此基礎上，部分學者用引力模型分析了創新的空間關聯性[3]。部分學者通過建立空間權重矩陣分析空間關聯對區域創新績效的影響[4-7]。此外，還有學者研究了區域創新的空間格局與網絡結構的動態特征[8,9]。現有文獻奠定了區域創新空間關聯研究的基礎，但學者們僅局限于用空間距離或鄰近的傳統計量方法分析空間關聯，得出的結論可能與現實不符。例如，我國東部與西部對口支援、東部產業對中西部梯度轉移，可能空間并不相鄰。十九大報告提出了 “京津冀協同”等新的區域協調發展戰略，新時代區域創新網絡的總體特征是什么？有哪些不同功能的創新板塊？創新溢出的機制是什么？區域創新空間關聯的關鍵影響因素有哪些？找準這些問題，對提升區域創新能力具有重要的理論與現實意義。為此，本文運用最新的網絡分析法，探索區域創新空間關聯的總體特征，厘清區域創新板塊及其溢出機制，準確回答區域創新空間關聯的關鍵影響因素。在此基礎上，提出有效促進區域創新空間關聯、提升區域創新能力的政策性建議，以期為政府及相關部門決策提供參考。

1 區域創新空間關聯的網絡分析方法

1.1 區域創新空間關聯網絡的構建

創新關聯網絡是省市間的創新關系集合，各省市是網絡中的點，各省市間的關聯關系是網絡中的線。點和線構成區域創新的空間關聯網絡，刻畫各省市間的空間關聯關系與溢出效應[10,11]。借鑒已有研究成果，本文在判斷兩省市的關聯關系時，先建立兩省市創新變量的向量自回歸模型，然后通過格蘭杰因果關系檢驗判斷省市創新之間是否存在動態關聯。如果A和B兩個省市的創新關系通過檢驗，并且A是B的因時，則畫一條A指向B的有向連線，表示A、B創新之間是顯著關聯的。以此類推，檢驗所有30個省市間兩兩空間關聯關系。由于自回歸因果關系可能不是對稱的(即A是B因，但B不一定是A因)，由此構建一個有方向的區域創新空間關聯網絡。

1.2 區域創新空間關聯網絡的特征指標

(1)網絡密度，它是描述網絡之中各個成員間關系是否緊密的指標。關聯數越多，密度越大。以各成員實際擁有的關系數總和與網絡中理論上所能擁有的最大關系數之比，取值范圍為[0,1]。設網絡中成員的數量為N，則整個網絡中理論上存在的最多關系數量為N×(N-1)。如網絡中成員實際擁有的關系數為L，則網絡密度可表示為：

Dn=L/[N×(N-1)]

(1)

(2)關聯性分析，關聯性反映網絡自身的穩固程度。如果網絡中各成員之間的創新關系把創新系統連接成一個整體，在這個整體中如果任意兩個成員或直接或通過中介人相互聯系在一起，就可以說局域網的關聯性很高。如果一個局域網中很多成員的聯系都要經過一個特定的成員才可以，那么該網絡對于這個特定的成員就有很大的依賴性，去除該成員后，網絡就會分崩離析，所以是不穩固的，關聯性低的。關聯性的測度指標是關聯度C。關聯性大小能夠通過各個成員之間是否能夠到達來度量。范圍為[0,1]。若網絡的創新主體個數為N，無法達到的成員數為V，計算公式是 ：

C=1-V/[N×(N-1)/2]

(2)

對于有向網絡而言，等級度也是一個很重要的指標。這個指標表明的是網絡之間的成員在多大程度上是對稱可達的，等級度表明創新溢出是否能在不同創新度的成員之間傳遞。取值范圍為[0,1]。設網絡中對稱可達的成員數為K，max(K)為理論上成員最大的相互可達數，則等級度H的計算公式是 ：

H=1-K/max(K)

(3)

網絡效率對于區域創新網絡來說也是一個重要的度量，是指網絡中成員數確定的情況下，關系冗余程度為多少。在區域創新中，網絡效率越低，說明在區域創新網絡中各個成員的創新溢出渠道有很多種，網絡更趨于穩定，取值范圍為[0,1]。設各成員間多余聯系數為M，max(M)為最大多余聯系數，網絡效率E表示為：

E=1-M/max(M)

(4)

(3)中心性分析，中心性是刻畫成員在網絡中對資源掌控性的指標。一個成員若處于 “中心”，則其在網絡中的 “影響力”越大。其常見刻畫指標有兩個，分別是絕對度數中心度和中間中心度。

絕對度數中心度指的是成員在網絡中的重要程度，中間中心度是由Freeman[12]提出的。這個指標說明成員是否能成為一個良好的中介者。如果一個成員處于多對成員的最短路徑上，這個成員有很大幾率在網絡中扮演著交通要道的角色。假設成員j和k所擁有的所有關聯數目為gjk,而i所擁有的相連j和k的關聯數目為gjk(i)，第三個成員i控制j和k關聯的能力為bjk(i)(即i處于j和k關聯數目上的概率)，則bjk(i)=gjk(i)/gjk。將i相對應的所有成員的中間度求和,得到成員i的絕對中間中心度，進一步標準化，得到相對中間中心度：

(5)

1.3 區域創新空間關聯的塊模型分析

White等[13]提出塊模型理論，依據各個位置(塊)在區域創新中的發送外部與內部關系、接收外部關系、對外溢出效應多少的角色，將區域創新分成四個板塊：主受益板塊/凈受益板塊，凈溢出板塊、雙向溢出板塊、經紀人板塊，各板塊的特征見表1。

假定位置Bk中有gk個創新主體，那么Bk內部可能的關系總數為gk(gk-1)。整個網絡中含有g個創新主體,位置Bk所有可能的關系為gk(g-1)。則Bk位置總關系的期望比例為gk(gk-1)/gk(g-1)=(gk-1)/(g-1)。比較位置內部實際關系比例與內部期望關系比例的大小，及位置接收到的關系比例與0的大小，區分四種創新板塊(見表2)。

表1 區域創新位置(塊)的四種板塊特征

表2 塊模型中的創新板塊分類

2 區域創新空間關聯的實證及結果分析

2.1 區域創新空間關聯網絡的建立

考慮技術創新包括研發階段與商業化階段，本文收集1999—2016年30個省市發明授權(研發特征指標)與技術市場成交額(商業化特征指標)和作為區域創新能力(綜合創新產出)的基礎數據(不包括西藏)，考察區域創新的空間關聯關系。為了構建區域創新的空間關聯網絡：

首先，需要建立兩兩省市間的自回歸模型。包括：①運用ADF對所有變量進行平穩性檢驗，檢驗發現所有變量都是不平穩的；②為了消除變量的不穩性，對所有變量二階差分處理；③建立兩兩省市間的變量自回歸模型。為了保證VAR模型的準確性，依據LR、FPE、AIC、SC和HQ五種方法結果一致的原則確定最優時滯為2期。

其次，用10%的顯著性,對自回歸模型兩兩變量進行Granger因果檢驗，通過檢驗確定的因果關系有341個。

最后，依據檢驗結果，用UCINET軟件繪出區域創新空間關聯網絡圖。341個 “通道”把30個省市的創新聯絡成空間關聯網絡；各省市區至少有一個以上的空間關聯，各省市創新溢出在空間角度上是緊密聯系的。

2.2 各省市創新空間關聯網絡的總體特征

第一，區域空間關聯較多，30個省市間實際的關聯關系為341個，最大可能的關聯關系為870個。第二，總體關聯緊密度偏低。由式(1)得到區域創新空間關聯網絡密度為0.392，各省市間需要進一步提升各區域間的創新合作。依據式(2)，可得網絡的關聯度為1，關聯度很高，說明連通效果好，區域創新空間關聯網絡具有很好的可達性，各省市的創新溢出很普遍。第三，網絡穩健性較高。由式(3)得網絡效率為0.118，較低，表明網絡中存在較多的非捷徑連線，這些非捷徑連線如同骨架一般增加了網絡的穩健性。第四，區域創新空間關聯溢出具有門檻效應。由式(4)得網絡等級度為0.66，較高，說明區域創新空間關聯溢出有一定門檻，與接收方的吸收能力有關。

各省市的絕對度數中心度及中間中心度可以依據式(5)(6)進一步求得(見表3)。由表3可知，處于絕對度數中心度前四名的是天津、浙江、江蘇和北京，表明在區域創新的空間關聯網絡中，與這四個省市直接關系數(受益關系與溢出關系)最多。天津溢出關系有26個，受益關系有4個，因此總體是溢出的。四省市溢出關系總和為96個，占總體溢出的28.5%，是溢出的典型。四省市全部位于東部沿海。東部溢出、中西部受益，這與鄧小平的兩個大局思想是一脈相承的，與我國對口支援的 “西部大開發”政策落實是非常吻合的。

表3 區域創新空間關聯的總體特征

2.3 區域創新空間關聯網絡的塊模型分析

(1)區域創新板塊的溢出效應。依據關聯網絡，可以運用塊模型分析30個省市創新的空間關聯關系。選擇收斂標準為0.2，最大分割深度為2，得到四個創新板塊。第一個創新板塊包括北京、天津、廣東、江蘇、四川、福建、浙江、上海、山東9個省市，第二個創新板塊包括重慶、陜西、河北、遼寧、青海、湖北6個省市。第一、二板塊主要是具有較強創新活力的省份組成。從經費投入占比來看，北京、上海、天津、四川、江蘇5個省市的經費投入總和約占全國投入總量的50%。江蘇、廣東、浙江、山東和北京的專利申請數量總和占全國總量的57.55%，發明專利申請量總和占全國的54.41%。第三個創新板塊包括廣西、安徽、甘肅、黑龍江、寧夏、新疆、江西、湖南、山西、海南、吉林11個省市；第四個創新板塊包括內蒙古、貴州、云南、河南4個省市。各板塊的溢出效應見表4。

表4 各創新板塊之間的溢出效應分析

由表4 知，在341個創新關聯關系中，四個創新板塊之間的關系數是268個、內部關系數為73個，創新溢出效應在板塊間十分明顯。①第一個創新板塊溢出關系數187個，其中由板塊內部的關系40個，接收到二、三、四板塊的關系25個；內部實際關系比例為21.39%，板塊內部期望關系比例為27.59%。內部實際關系比例小于內部期望關系比例，并且接收到的關系比例是0.062≈0，是典型的凈溢出板塊，在創新的空間關聯中擔當了 “動力源”作用。②第二個創新板塊溢出關系數66個，其中內部關系三個，接收一、三、四板塊的關系數是44個；內部實際關系比例為4.55%，內部期望關系比例為17.24%。內部實際關系比例小于內部期望關系比例，并且接收到的關系比例是0.129>0，是典型的 “經紀人板塊”，在創新的空間關聯中擔當 “紐帶”作用。③第三個創新板塊溢出關系數43個，其中板塊內部關系22個，接收到一、二、四板塊的關系數是153個；內部實際關系比例為51.16%，內部期望關系比例為34.48%。內部實際關系比例大于內部期望關系比例，并且接收到的關系比例是0.449>0，是典型的 “凈收益板塊”。④第四個創新板塊溢出關系數48個，其中板塊內部關系8個，接收到一、二、三板塊的關系49個；內部實際關系比例為16.67%，內部期望關系比例為10.34%。內部實際關系比例>內部期望關系比例，并且接收到的關系比例是0.144>0，是典型的 “主受益板塊”。

(2)創新板塊的溢出機制。根據關聯關系在各創新板塊之間的分布，可計算各創新板塊的密度矩陣，見表5。由上文可知創新網絡的密度值為0.392，當板塊密度大于0.392(總體平均水平)時，具有在該板塊集中的趨勢。將表5中大于0.392的格賦值1，反之為0，得到像矩陣，見表6。

表5 各創新板塊的密度矩陣

表6可描述創新板塊相互間的溢出與受益效應：第一個板塊的創新溢出效應體現在所有創新板塊；第二板塊的創新溢出效應主要作用于第三創新板塊；第三創新板塊的溢出效應主要作用于第三創新板塊內部，對其他板塊沒有產生顯著溢出效應；第四板塊的創新溢出效應主要作用于第三創新板塊。

從像矩陣可進一步分析創新板塊的溢出機制(板塊內部及其相互間的溢出關系)，如圖1所示。區域創新的動力源是第一板塊，它將創新動能傳送到第二板塊，第二板塊作為一個合格的中介者又將創新能量傳送到第三和第四板塊。同時，第四板塊又將創新能量溢出到第三板塊，溢出效應有明顯的梯度特征。充當動力源的第一板塊(除了四川外，都是東部較發達省市)，它對第三、四板塊(中西部較落后省市)的溢出效應是通過第二板塊(東中西部較發達省市)的紐帶來傳遞的。

圖1 四大創新板塊的溢出機制

3 區域創新空間關聯的QAP關鍵因素分析

3.1 理論模型、數據來源、方法簡介

Griliches[14]最早介紹了知識生產函數，描述研發投入與產出間的關系，Jaffe[2]對其進行了修正，引進了空間維度和大學研究。當地經濟體的研發資本、研發人員及其產生的內部溢出、源于外部的知識溢出都有利于區域創新。借鑒已有成果，考慮從研發投入、知識溢出到創新產出的時間滯后性(本文選擇滯后期為1年)，可建立擴展的區域創新生產模型：

yit=f(kit-1,lit-1,spillit-1,zit)

(6)

其中，yit為第i個省市第t期以發明授權與技術市場成交額的和度量綜合創新產出；spillit-1為技術溢出；zit為其他因素。lit-1、kit-1為第i個省市第t-1期以全時當量度量的研發人員投入及以永續盤存法核算的研發資本投入，即：

RDit=Ei(t-1)+(1-δ)RDi(t-1)

RDitRDi(t-1)分別為i地區第t和t-1年的R&D資本存量，Ei(t-1)為i地區t-1年的R&D經費投入。RDi0=Ei0/(g+δ),δ為折舊率，取δ=15%，g為E的年平均增長率。為了消除價格影響，以1998年為基年的價格指數平減各年R&D經費。

yit=f(kit-1,lit-1,cxyit-1,jljzit-1,fdiit-1)

(7)

式(7)顯示區域創新產出與創新投入、產學研內部關聯溢出、地理距離空間溢出、FDI外部關聯溢出之間的關系，實證數據是一系列的差異矩陣。綜合創新產出(發明授權與技術市場成交額之和)為例，先算出各省市1999—2016年的綜合創新產出均值，然后分別把30個省市的創新產出均值兩兩相減得綜合創新產出的差異矩陣，研發人員、研發經費、產學研合作、FDI的差異矩陣算法相同，不再贅述。數據來源： 《中國統計年鑒》與 《中國科技統計年鑒》(2000—2017年)。

模型7變量間是關系數據，它們之間可能具有高度相關性，如果用常規方法檢驗，可能導致共線性問題。本文選用網絡分析中最常用的QAP(Quadratic Assignment Procedure)非參數法去檢驗 “關系”數據間的關系，不要求自變量間各自獨立，穩健性提高。

3.2 QAP相關分析

步驟如下：①計算A、B矩陣的實際相關系數r；②隨機轉換A矩陣的行與對應列，得到置換矩陣C，再計算C與B的置換相關系數r1。重復n次，得到置換相關系數r1,r2,…,rn,由此可得到r1,r2,…,rn≥r的比例，進而得到置換相關系數的概率分布。比較實際與置換相關系數的分布，分析拒絕或接受r，進行相關性判斷。

表7 綜合創新產出與影響因素的QAP相關分析結果

表7顯示，發明授權空間關聯矩陣與地理矩陣的相關系數為正,顯著性10%；與研發人員、研發經費、FDI差異矩陣的相關系數在1%的水平上顯著為正，表明各省市間地理距離、研發人員、研發經費、FDI的外部空間關聯效應明顯。與產學研合作差異矩陣的相關系數為正，在10%的水平上不顯著，表明產學研合作的內部空間關聯效應不明顯。

進一步對與空間關聯矩陣顯著相關的五個變量進行相關分析，結果見表8。由表8可知，除了產學研合作、地理距離這兩個矩陣間不顯著相關外，而研發人員、研發經費與FDI三個矩陣間在 1%的水平上顯著相關。可見，五個因素的空間效應可能存在共線性，有必要用QAP回歸方法進一步檢驗。

3.3 QAP回歸分析

QAP回歸分析與相關分析的原理相同，首先對因變量與自變量的長向量進行回歸，其次對因變量的行與對應的列同時隨機置換；再次回歸，得到各變量的系數與擬合優度R2。重復多次，估計標準誤差。選擇5000次隨機置換，方法同上文相關分析，結果見表9、表10。

表8 五個影響因素的QAP相關分析結果

由表9可知，調整后的擬合優度R2為0.843,說明研發人員、研發經費、產學研合作、地理距離、FDI可以解釋84.2%區域創新空間關聯關系變異。單尾檢驗的概率為0,表示調整后的擬合優度AD.R2在1%的水平上顯著。30個省市構成的差異矩陣30行30列,去掉對角線元素,體積為30×(30-1)=870個觀察值。

表10描述的是QAP回歸分析得到的各自變量矩陣的回歸系數及檢驗指標,其中P≥0、P≤0分別表示隨機置換回歸系數≥、≤實際回歸系數的概率。由表10可知，地理距離差異的系數為3.118，在5%水平上顯著，表明地理距離對發明授權空間關聯關系有顯著正向影響，區域創新具有顯著的正向空間溢出效應，如上海創新的高速發展對江蘇的蘇南產生的溢出效應，北京創新能力的快速提升對天津的溢出效應，廣州創新能力對珠三角周邊的溢出效應。同時，研發人員差異的回歸系數在1%水平上顯著為負，說明目前很多人才流向東部，西部人才缺失，區域之間的空間關聯關系產生負向空間溢出效應。研發經費的系數為5.911，在1%水平上顯著為正，表明研發經費也是創新空間關聯的重要因素之一。綜合創新產出的空間關聯與FDI在15%水平上顯著為正，說明FDI的外部空間關聯溢出效應較明顯，特別是在經濟發達開放地區，如長三角、珠三角、京津冀地區。綜合創新產出的空間關聯與產學研合作在10%水平上不顯著為正，說明產學研合作的內部空間關聯溢出效應不顯著，區域內產學研協同創新有待進一步加強。

表9 模型擬合結果

表10 QAP回歸分析結果與檢驗指標

4 結論與政策建議

4.1 結論

(1)區域創新空間關聯較多、緊密度偏低、穩健性較高，溢出存在門檻效應。

(2)區域創新可以劃分為四個不同的創新板塊。第一、二板塊主要由具有較強創新活力的省市組成；第二板塊是 “經紀人板塊”，第一板塊是 “凈溢出板塊”。第三、四板塊除山東外，主要由中西部較落后省市組成。

(3)區域創新溢出有較明顯的梯度特征。第一板塊為創新動力源，將創新動能傳給第二板塊；第二板塊發揮紐帶作用，又將動能傳遞給第三、四板塊；第四板塊又將動能傳到第三板塊。

(4)區域創新的空間關聯，既有顯著的正向空間溢出效應，又有負向空間溢出效應。研發經費、地理距離、外商直接投資是區域創新空間關聯的主要因素。研發經費、FDI、地理距離與創新空間關聯有顯著正向影響，產學研合作與創新空間關聯有不顯著的正向影響，研發人員與空間關聯有顯著負向影響。

4.2 政策建議

(1)要利用空間關聯促進區域創新驅動發展。首先，要提高區域創新緊密度；其次，要升級聯動的創新網絡、維護創新網絡的穩健性；最后，有效跨越空間溢出的門檻效應。充分利用各種渠道傳遞、提升中西部落后地區的創新吸收能力、縮小區域間的創新能力差距。增加區域互動交流頻率、加強相互對新知識的共享與學習[15]，吸收創新空間溢出效應。

(2)要針對各省市在創新關聯中的作用及其在創新驅動中的功能，精準定位創新政策，實現區域聯動，提升區域創新的空間協同性。

(3)充分發揮各創新板塊的空間關聯功能。一方面要進一步激發凈溢出板塊的動能，另一方面要維護經紀人板塊的中介與傳導功能；同時要營造良好的接收平臺，使提供收益的板塊能有效接收空間關聯的溢出效應。

(4)維持與擴大創新關聯的正向溢出效應，抑制負向溢出效應。充分利用關鍵要素的空間關聯影響效應。①加大研發經費投入。促進研發經費的合理、科學使用，有效促進研發階段的創新產出(發明授權)，同時充分發揮技術市場的紐帶作用，有效促進區域創新的商業化產出(技術市場成交額)。②引導外商投資有效正向技術溢出，如引進外商投資時，促進外資研發機構本土化等。③加強產學研深度合作。政府出臺促進產學研合作的各種優惠政策，產學研合作的項目可優先獲得立項等。④抑制人才的負向溢出效應。提高人才去西部地區創新創業的各種待遇與優惠政策等，推進西部 “人才引育工程”。⑤促進區域間空間溢出效應，如東部發達地區與中西部不發達地區的對口支援、協同發展。