基于知識流動的創新生態系統價值演化仿真研究

王 莉，游竹君

(山西財經大學管理科學與工程學院，山西 太原 030031)

0 引言

知識經濟和柔性專業化時代的到來使得企業經營的外部環境越來越呈現出動態性和復雜性，市場競爭也越來越激烈。要想在這樣的環境下獲勝，唯一的途徑就是不斷創新。創新的本質是知識創新。有專家認為，能使組織保持持續競爭優勢的方式就是快速獲取新知識和使用新知識[1]。然而，由于創新過程的復雜性和對知識積累的需求日益增多，僅僅依靠企業自身的知識積累遠不能滿足其要求，需要積極發展與其他經濟組織的協作創新關系，通過創新主體間的知識流動和傳遞，使得生產要素重新組合，最終實現創新目標并獲得可持續發展[2]。在此背景下，一種有利于創新活動和知識流動而形成的多方合作、相互依賴的網絡組織形態-創新生態系統應運而生。它使企業在知識資源的利用和創新方面不再拘泥于自身，而是突破原有的組織界限和規模限定以及打破原有的信息壁壘[3]，形成暢通的知識流動通道，釋放知識與獲取知識交互進行，實現知識的共享和互補，最終實現知識資源在各個組織的最優配置。價值的產生通常就是在此過程中，通過創新主體之間的競合關系借助知識的高效流動而形成的[4]。

當前學術界對創新生態系統知識流動問題的研究可以歸納為三個方面：第一，知識流動內涵和影響因素研究[5-7]。知識流動受多種因素影響，不同學者的研究重點不同。Boisot明確提出知識流動過程受到知識本身特性、知識接受的可能性這兩大類因素的影響[8]。Ounjian提出影響知識流動的因素有技術特性、技術接受者特性、技術提供者以及溝通渠道特性[9]。李煜華等指出知識供給主體、知識接收主體、知識屬性、環境因素和流動主體間親密度對知識流動有影響作用[10]。第二，借助力學、生態學等交叉學科的相關知識與理論，對知識流動機制的研究[11-14]。第三，創新生態系統特征、知識流動與價值形成關系研究[15-19]。

學術界對創新生態系統知識流動問題的研究有一定積累，但對創新生態系統不同發展階段的知識流動作用機理及其表現形式并未形成系統的研究體系。知識流動可以產生價值，在創新生態系統發展的不同階段，伴隨知識流動而形成的價值表現方式與程度是不同的，因此研究知識流動角度的創新生態系統的價值演化問題很有必要，這也是本文的主要研究目的。但創新生態系統基于知識流動的價值演化過程是一個十分復雜和動態的過程，研究難度較大，過去大量的研究多采用案例分析的方式進行。作者認為，創新生態系統的價值演化問題具有明確的系統化和動態發展化特征，因此使用仿真模擬方法，用模型模擬來代替真實系統進行實驗和研究是可行的，并可有效彌補現有研究的不足。

本文的研究主要探討三個問題：知識流動通過什么路徑對創新生態系統的價值演化產生影響？在這種影響下創新生態系統價值演化會產生怎樣動態的變化？如何保證知識流動作用下的創新生態系統價值的持續提升？這些問題的解答不僅有助于豐富創新生態系統知識流動研究領域的內容，彌補當前相關理論研究的不足，還可用于指導創新生態系統治理和企業的創新實踐，為創新生態系統的良性發展、為企業獲取和利用知識資源效率，從而獲得競爭優勢提供相應理論借鑒。

1 基于知識流動的創新生態系統價值演化機理分析

根據知識流動理論和價值網絡理論，在創新生態系統內，以社會關系為基礎，創新主體通過知識流動和共享創造價值[20]。本文的研究思想是：創新生態系統內不同生命周期階段的知識流動帶來價值創造與價值獲取的變化，根據創新生態系統的無標度特性，可以模擬各個發展階段價值演化機理，從而探索其發展規律，為政府治理和創新企業實踐應用提供理論依據。

1.1 相關概念解析

(1)創新網絡與創新生態系統。Freeman是最早明確提出 “創新網絡”一詞的學者[21]，之后眾多學者對其內涵進行了闡述。它強調各類創新主體(包括企業、科研院所、中介服務機構、政府等)通過網絡中正式或非正式的制度安排進行創新活動，通過創造知識交易的渠道和降低學習風險形成知識轉移和學習的過程[22]。它關注的是主體之間的聯系或作用方式，具有相對分散、可分解和重復聯結等特征[23]。創新生態系統具備創新網絡特質，但它更突出 “生態”二字的內涵，強調創新主體間的長期相伴、相互依賴、共生共榮以及創新主體與外界環境之間復雜的物質、能量、資金及信息傳遞,具有自組織性、協作與共生共榮、動態演化等特征，它對其中的個體具有某種程度的鎖定效應[24]。本文主要研究創新生態系統價值演化問題，演化過程中形成的價值網絡具有創新網絡的特征，但更具有創新主體的共生共榮與系統發展演化等生態特征，因此與基于創新網絡的研究有所區別。文中將由于知識流動而形成的創新生態系統價值演化網絡簡稱為價值網絡。

(2)創新生態系統的無標度特性。由創新主體協作形成的網絡結構可以劃分成四種類型——規則網絡、小世界網絡、隨機網絡和無標度網絡，不同網絡結構對知識增長和擴散績效的影響程度不同[25]。其中，無標度網絡結構可以更有效地促進知識流動，且其平均知識流動的穩態水平最高，在知識轉移中也具有充分性和公平性。創新生態系統亦具有無標度網絡特性，為系統知識流動與增長擴散提供了一個理想的增長框架。眾所周知，在無標度網絡中，只有少數的節點擁有很多的連接，這種節點被稱之為中心節點，提供了更多吸收其他節點知識的機會；另外，當知識流動經過中心節點，和該節點連接的有限部分會立即進行知識的吸收，使得該網絡的平均知識存量迅速增長。因此，在創新生態系統中，核心主體扮演著中心結點的重要角色，新的創新知識很快就會從少數創新主體轉移到核心主體，然后再擴散到其他系統。本文的仿真研究正是基于創新生態系統的這個特性來進行的。

(3)創新生態系統內的知識流動。創新生態系統內通常存在一個或多個核心企業，與其相關配套組織由于對互補性資源的依賴而形成合作，隨著合作不斷加深，有效促進知識流動[26]，從而形成了圍繞知識流動而進行價值創造和價值獲取的創新網絡結構(見圖1)。知識流動是指知識在相關行為主體之間的轉移、共享和使用的交換作用過程，主要表現為知識溢出、知識擴散、知識轉移和知識共享四種形式。據經濟合作與發展組織的觀點，創新生態系統中的知識流動主要分為四類：①創新企業間的相互合作與交流，包括業務行為(研發、營銷)共享、有形或無形資源共享和專業化等；②創新企業、科研院所和公共部門之間的協作，包括聯合研究、聯合專利、聯合出版以及其他非正式的聯系等；③通過技術轉讓、新設備的應用等方式使得知識與技術向創新企業的擴散；④人員流動，主要是技術人員在各公共、私有部門內部或之間的流動，從而促進知識和信息在系統內的傳播。本文研究創新生態系統內通過知識流動產生的價值演化問題，主要以創新企業為核心，默認包括全部4種知識流動類型。

圖1 圍繞知識流動的創新生態系統創新網絡結構

(4)價值創造與價值獲取。價值創造與價值獲取(后者也被一些學者稱為 “價值占有”)在各種類型的創新網絡中都是存在的，由合作和競爭行為組成[27]。創新生態系統也是一個商業生態系統，旨在創造價值并從創新活動中獲取價值[28]。價值創造即為客戶和其他利益相關者創造價值的協作過程和活動[29]；價值獲取是指創新企業實現獲利回吐，即創新企業最終如何追求自己的競爭優勢并獲得相關利潤。僅僅是價值創造，而沒有價值獲取，價值實現就無法兌現，創造出來的價值就不能被市場認可并接受，從而無法完成要素投入到要素產出的轉化[30]。在創新生態系統的創新活動中，價值創造與價值獲取處于創新的不同階段，而且各個階段的表現方式與程度不同，所以研究它們隨知識流動而形成的演化過程，對創新生態系統治理具有重要的參考價值。

1.2 基于生命周期的創新生態系統價值演化機理

創新生態系統的演化發展符合生命周期理論,系統的形成與發展源自系統內部創新主體之間知識共享與合作的需求[31]，并伴隨知識生成、知識擴散、知識轉移和知識衰減四種表現和不同的價值創造與價值獲取水平。本文借鑒羅發友提出的四階段CLC(Cluster Life Cycle)模型[32]，提出基于生命周期的創新生態系統知識流動與價值演化模型(見圖2)。

圖2 基于生命周期的創新生態系統價值演化模型

第一階段為形成期，即伴隨知識生成的價值演化初期。此時創新主體 (企業、研發機構等)為了追求高收益、低成本或共享相關信息，在某些優勢資源條件 (勞動力、扶持性的政策、基礎設施等)的吸引下產生空間集聚，并尋求與其他創新主體間的合作以形成優勢互補，使得自我創造知識和外界引入知識得到指數增長，表現出高的價值創造水平。但此時的合作愿景是利用合作伙伴的資源來創建創新生態系統，因而價值獲取水平較低。由于此階段創新生態系統合作成員之間信任基礎不穩固，網絡關系相對比較松散，聚集速度 (單位時間內聚集的企業數目)相對較慢。

第二階段為成長期，即伴隨知識擴散的價值演化發展與完善期。此階段創新生態系統成員之間的信任程度提升，成員數量快速增加，配套企業和競爭型企業進一步衍生，逐步形成了創新生態產業鏈。生態鏈上分享與整合彼此知識資源的協作活動不斷增多，網絡密度增大，知識流動效率提高，形成了創新聯動效應，價值創造水平進一步提升。同時，創新生態系統成員將外部的知識內化，開始以價值獲取為導向，加強創新成果向使用價值的轉化，表現為價值獲取水平提升，系統呈現出創新成果與經濟總量快速增長的特征。

第三階段為成熟期，即伴隨知識轉移的價值演化成熟期。此時系統創新主體突破生態產業鏈范圍，形成更立體的橫向創新網絡和更加復雜和密切的知識轉移網絡，創新聯動進一步增強，各種創新知識和思維得到充分交流與共享，帶動了系統所在區域的發展[33]。同時系統的內部分工格局基本形成，成員數量和系統發展趨于穩定，但創新知識的增速趨于平穩并逐漸遞減[34]，內部競爭逐漸激烈，協作程度降低，出現技術趨同、僵化封閉以及互補性減弱的情況，創新成員的重點更多地放在價值獲取以支配市場上，價值創造水平降低。

第四階段，或者宣布創新生態系統的死亡，或者由于知識的重構與變革，進入新的發展階段。當知識轉移遇到影響其進程的障礙因素，使得知識傳遞衰減，創新活動日趨內部化，創新主體創新乏力，價值創造與價值獲取水平迅速降低，創新主體退出系統，創新生態系統走向衰落；或者由于創新人才對已有知識的融合、重組、創新，生成并篩選出了適合系統發展的新知識[35]，使創新生態系統產生了重構與變革，借助于持續的創新能力陸續實現高層次、高質量的轉型發展[36]，從而進入新的生命周期循環。

2 基于知識流動的創新生態系統價值演化仿真

本文根據價值演化模型，將基于知識流動的創新生態系統價值演化網絡抽象成BA無標度網絡，運用Matlab仿真技術進行模擬仿真。主要考察創新生態系統價值演化不同階段知識流動及相應的價值變化情況，包括兩部分內容：①知識流動效率隨價值網絡演化的變化情況和相對應的網絡聯系緊密程度；②價值網絡結構變化對知識流動效率的影響。

2.1 無標度網絡 (BA)模型設定

用節點表示創新生態系統成員，成員間的聯系用連接節點的邊來表示，每一個階段都會有節點數量的變化、邊數的增減。本文的仿真研究重點考慮系統演化階段節點的變化，由節點數量的增減來影響邊數的變化。主要由兩個模型構成：平均最短路徑和聚集系數。

(1)平均最短路徑。指在創新生態系統價值網絡中包含的所有節點對 (i,j)之間的平均最短路徑，即：

(1)

其中，N代表網絡中節點的數量，dij代表節點在i,j之間的最短距離，是連接這兩個節點最短路徑上的邊數。平均最短路徑用來衡量創新生態系統知識流動的性能和效率，且平均最短路徑與知識流動效率呈反比變化關系。

(2)聚集系數。反映創新生態價值網絡的緊密和穩定程度。假設網絡節點i與ci條邊相連，即與其他ci個節點之間最多能有ci(ci-1)/2條邊，如果這ci個節點之間實際存在的邊數為ei,那么ei與可能的總邊數ci(ci-1)/2之比為節點i的聚集系數ci，公式為：

(2)

整個創新生態價值網絡的聚集系數是所有節點聚集系數的平均值。聚集系數越大，表明整個網絡的聯系越緊密，網絡的穩定性越好。反之則越松散。

2.2 數據選取與參數設定

(1)構建對應創新生態系統初始態的規則價值網絡。即選取N=500個有代表性的知識載體為節點構建價值網絡，設置價值網絡演化四階段的時刻分別為：0～50、50～100、100～300、300～500。

(2)每個時刻t，隨機選擇創新生態系統價值網絡中2/3的節點與其相關聯的節點之間進行知識流動。①形成階段，網絡初始節點以數目m0開始并相互連接；②成長階段，每個時刻t加入n個新節點，根據公式 (1)選擇m個節點與節點i相連，隨機選擇網絡中的一部分節點，將其與相連的節點進行知識交流；③成熟階段(t=100，300)，以概率p隨機選取網絡中的某個節點i，再隨機選取節點j(i≠j)在節點i與j之間增加一條邊，進行知識的交流；④衰退和更新階段(t=300，500)，以概率p選取某個節點i，刪除該節點及其所有的連接。

(3)增邊連接。p表示在價值網絡中增加一條邊的概率。創新生態系統在價值演化過程中增加更多的邊，必然對演化過程中的價值網絡結構特征產生影響。選擇三個有代表性的p值，即0.1、0.45和0.9，按照式 (1)(2)進行仿真，從而得到平均最短路徑L隨概率p的變化而變化的曲線圖。

2.3 仿真結果及討論

(1)知識流動效率和網絡聯系緊密程度。用平均最短路徑來衡量知識流動效率隨創新生態系統價值網絡演化的變化情況，如圖3所示，橫軸表示發展階段，縱軸表示平均最短路徑。在系統形成階段t∈(0,50)，價值網絡規模急速擴大，連接的增強速度不及節點增加的速度，平均最短路徑不斷變長，使得知識流動效率逐漸降低，表現為高的價值創造、低的價值獲取。在系統成長階段t∈(50,100)，一部分創新主體在發展過程中開始不斷吸收外部的知識溢出，使知識流動效率降低速度放緩，表現為高的價值創造、高的價值獲取。在系統成熟階段t∈(100,300)，系統格局基本形成，創新主體之間信任感與聯系逐漸增強，平均最短路徑逐漸縮短，知識的流動效率隨之提升，表現為高的價值獲取、低的價值創造。在系統衰退/更新階段t∈(300,500)一些成員被淘汰，一些新的成員加入，網絡的整體結構變化不大，知識流動效率穩定在一定水平，表現為低的價值獲取和低的價值創造。整體來看，隨著創新生態系統價值網絡的演化，平均最短路徑整體上呈現倒U型變化趨勢，相應地，知識流動效率呈現U型變化規律。

用聚集系數來表示創新生態系統價值網絡演化過程中的網絡聯系緊密程度,如圖4所示，橫軸表示發展階段，縱軸表示聚集系數。在形成階段t∈(0,50)，聚集系數主要呈現下降趨勢，表明此階段大量節點進入價值網絡，網絡聯系的緊密程度因為大量節點進入而迅速減弱；在成長階段t∈(50,100)，聚集系數的下降速度逐漸變緩，表明此時各節點逐漸建立自己的網絡關系，網絡聯系的緊密程度相對增強；在成熟階段t∈(100,300)，聚集系數有略微增加趨勢，表明此階段雖然仍有少數節點進入價值網絡，但網絡中原有節點側重于鞏固已有的網絡關系，網絡聯系緊密程度逐漸趨于穩定；在系統衰退/更新階段t∈(300,500)，聚集系數緩慢增大，最終趨于穩定，表明價值網絡中有舊節點淘汰，也有新節點加入，網絡聯系相對緊密，最終進入穩定狀態。

圖3 知識流動效率隨價值網絡演化的動態變化

圖4 網絡聯系緊密程度隨價值網絡演化的動態變化

由圖3和圖4分析可知，知識流動效率和網絡聯系緊密程度隨創新生態系統價值網絡規模的變化而變化且基本同步，最后都趨于平穩。當價值網絡規模增大時，相應的知識流動效率降低，網絡聯系緊密程度下降；當價值網絡規模縮小時，相應的知識流動效率提升，網絡聯系緊密程度增強。由三者的聯系可推斷，創新生態系統價值網絡規模需要維持在一定程度才能確保其合理的知識流動效率和聯系緊密度，網絡規模過大或過小均不利于創新價值的實現。網絡規模過大增加了協作的難度，降低知識流動效率，但規模過小則會影響知識資源獲取數量。相對穩定的創新生態系統價值網絡規模才會促使創新生態系統保持較高的價值創造與價值獲取水平。

(2)價值網絡結構對知識流動效率的影響。不同概率p值 (0.1，0.45，0.9)水平下演化過程的平均最短路徑即知識流動效率如圖5所示。在時間段t∈(0,100)，即創新生態系統形成與成長階段，不同p值下的三條曲線重合在一起，表明這兩個階段p值的增減對平均最短路徑無明顯影響，即知識流動效率不會隨著網絡結構的變化而變化。原因在于此階段價值網絡結構相對不穩定，節點間的聯系也相對松散，網絡結構對知識效率的影響較小。在創新生態系統發展后兩階段t∈(100,500)，隨著演化時間的增加，平均最短路徑隨p值的增加而相應縮短，代表價值網絡的知識流動性能增強，節點之間可以更快更有效地進行知識交流與共享，此時價值網絡結構對節點間知識流動效率的影響也更加顯著。由此可推斷，在創新生態系統的形成與成長階段，系統創新成員提高與其他成員建立聯系的概率并不能有效地提升知識流動效率。只有進入成熟期，即創新生態系統的價值網絡結構相對穩定之后，提高與網絡內其他成員建立聯系的概率才可有效提升知識流動效率，使系統保持較高的價值創造和價值獲取水平，延長系統生命周期。

圖5 知識流動效率在不同p值水平下的變化

3 研究結論與建議

3.1 研究結論

(1)隨著創新生態系統價值網絡的演化，知識流動效率整體上呈現U型變化規律，網絡聯系緊密程度與知識流動效率變化基本同步且同時上升或下降。創新生態系統價值網絡規模需要維持在一定程度才能確保其合理的知識流動效率和聯系緊密度，最終保持較高的價值創造和價值獲取水平。

(2)創新生態系統價值網絡演化的形成與成長期，知識流動效率不會隨著網絡規模和成員聯系數量的變化而變化。隨著價值網絡進入成熟期，網絡結構相對穩定，此時提高與網絡內其他合作伙伴建立聯系的概率可有效提升知識流動效率，從而實現較高的價值創造和價值獲取水平，延長系統生命周期。

3.2 研究啟示與政策建議

(1)在知識生成階段，強化各主體合作意識，重視價值網絡節點的構成。企業應根據自身所需知識進行定位和價值判斷，積極與其他主體建立有力且穩定的聯系，達成合作、聯盟和協同創新的共識，有效實現官產學研金的真正結合，推動創新生態系統的形成和發展。政府應充分發揮其能動性，使用政策推動的力量，通過宏觀經濟政策、基礎設施建設、創新服務平臺搭建等方式促進創新生態系統的萌芽和形成，吸引和促進行業協會等各類服務業機構的加入和快速發展，營造有利于創新協作的制度和政策環境。

(2)在知識擴散階段，適當調整網絡結構，提高知識流動效率。處于這一階段的創新生態系統主體之間經過一段時間的合作、交流和溝通之后，聯系的持續性和穩定性大大增強。但為了提高知識流動效率，還需建立完善的協作機制，提高知識傳遞的各主體之間以信任為代表的社會資本協作水平，強化協作意識和協作觀念，激發知識源方的共享意愿，同時制定相應的激勵制度，以鼓勵知識共享行為。此階段政府需統籌資源投入重點，不斷優化創新生態系統的網絡結構構成，并且綜合運用財政補貼、貼息、擔保、稅收優惠等多種扶持方式，有效利用市場機制，增強政府調動資源配置的能力，擴散和放大財政資金功能，調動企業和各類投資者積極性，建立多元化、多渠道、具有內在活力和動力的良性知識流動與創新協作機制。

(3)知識轉移階段，重視知識整合和應用能力，網絡結構動態優化。這一階段網絡規模達到穩定狀態，伴隨著成果轉化和產業化。企業一方面要繼續加強與高校、科研機構的密切聯系和合作，以促進后者的創新知識向企業的有效轉移；另一方面，調整自身無法滿足創新需要的知識結構，對內外部知識進行不斷組合和重構，并積極發展創新中心，生產力促進中心等部門以進一步加強知識應用能力的提升和成果的轉化，在價值獲取的同時提高價值創造能力。此時創新生態系統的協作、自組織功能基本形成，政府的角色應進行相應轉變，避免政府過多干預系統創新活動，從之前的對系統的創新引導轉變為對激勵、約束等機制的建設工作中去。

(4)知識衰減或創新階段，建立風險預警機制，降低創新生態系統風險。這一階段創新生態系統陷入創新惰性和創新鎖定當中，一方面創新主體的機會主義行為使其創新動力不足；另一方面網絡聚集系數較高，對已有創新主體和現有資源的依賴性較高，使主體不愿獲取外部知識。此時，創新企業應高度注意風險防范，加強與外部環境的聯系，及時獲取市場、技術和需求方面的信息，調整創新生態系統的發展方向，使創新生態系統實現更新，防止走向衰退。政府外力調整是克服創新惰性和創新鎖定的重要方式。通過政府引導，建立創新生態系統的風險預警機制，實時觀測其動態變化，一旦出現風險預警，應及時調整創新方向，為其注入新的創新知識與創新源泉，并對原有的網絡節點進行重新評價、篩選和淘汰，鼓勵新的有潛力的創新主體加入。