戰略性新興產業創新生態系統自組織演化條件及路徑研究

周葉 黃虹斌

摘要：從系統演化角度分析戰略性新興產業創新生態系統已成為重要的研究課題，構建、發展和完善戰略性新興產業對提升我國創新能力、促進經濟發展具有重要意義。以戰略性新興產業創新生態系統為研究對象，將自組織演化和熵變理論引入創新生態系統，分析發展戰略性新興產業的戰略意義以及其自組織演化特征和條件，并對戰略性新興產業創新生態系統進行熵變分析，構建熵變模型，針對不同演化階段和路徑提出了發展戰略性新興產業的對策和建議。研究結果表明，開放性和非平衡態是該系統自組織演化的前提，非線性機制和隨機漲落屬性對推動其演化起關鍵作用，戰略性新興產業創新生態系統的自組織特性，是通過負熵的不斷增加來抵御自身演化帶來的正熵，以此來穩定整個系統。在不同演化階段需要根據實際情況采取措施來保持創新生態系統的穩定，促進產業的有序化發展。

關鍵詞：戰略性新興產業;創新生態系統;自組織演化;熵變-模型;正負熵;

中圖分類號：F 124.3文獻標識碼：A文章編號：1672-7312（2019）02-0158-05

0引言

戰略性新興產業是指建立在重大前沿科技突破基礎上，代表未來科技和產業發展新方向，體現當今世界知識經濟、循環經濟、低碳經濟發展潮流，尚處于成長初期、未來發展潛力巨大，對經濟社會具有全局帶動和重大引領作用的產業。戰略性新興產業的發展是現階段我國現代化產業體系發展的主要內容和方向，也是我國產業結構調整的重要關鍵點以及搶占新形勢下科技與經濟發展制高點的重大戰略。產業創新是產業發展保持生機與活力的關鍵所在[1]，優化戰略性新興產業創新生態系統不僅對提高產業創新有極大的促進作用，還對提升我國自主創新能力，提高我國國際地位，促進社會主義經濟發展具有重要的推動作用。

在我國，關于戰略性新興產業的研究，學者們大多都認為產業創新特別是核心技術和產品的創新對于戰略性新興產業的發展是至關重要的，并且基于發展模式和發展路徑、概念界定和框架研究、治理機制和政策配套體系等角度對如何實現戰略性新興產業長遠發展進行了探討[2-5]。但是，作為發展中國家，我國新興產業的發展面臨著核心技術嚴重依賴國外、自主創新能力不足、配套政策和措施不完善、市場需求落后等方面的制約，因此發展戰略性新興產業必須要從整個戰略性新興產業創新生態系統的角度去考慮。Autio和Thoms認為產業創新生態系統的成功不僅要依賴于核心企業和創新平臺，更需要系統內各個參與者相互高效合作和共生演化[6]。Mahogunje指出產業創新生態系統的發展應該向高效合作、平臺競爭以及共生演化這3個方向做出改變[7]。國內學者任大帥等利用復雜適應系統理論的基礎上，研究了主流和新流創新生態系統競爭和協同的演化機制[8]。樊霞等采用文獻計量法揭示了創新生態系統的主題演化規律，發現其主題分別為“可持續發展”“開放創新”以及“價值創造和協同創新”[9]。歐中輝等構建創新生態系統共生演化模型，對不同的共生演化模式進行計算機仿真，研究結果表明創新生態系統演化的均衡結果取決于核心企業、配套組織之間共生系數的取值[10]。黃海霞等在協同創新網絡相關理論研究的基礎上，研究了協同創新網絡在創新生態系統中的運行規律與機制，并對華為和騰訊等創新生態系統進行案例研究，深度剖析了其協同創新網絡的發展模式[11]。從相關前人研究文獻可以看出，缺少對戰略性新興產業創新生態系統演化機制的研究，戰略性新興產業創新生態系統有著開放性、遠離平衡態、非線性等復雜適應系統的基礎特征，并與外部不斷地進行著物質和能量的交換，使得系統一直處于一個從平衡狀態向新的平衡狀態轉變的過程。自組織理論作為一個用于分析處理遠離平衡態的開放系統的有力工具，已經廣泛運用到醫學、管理、工程等領域[12]。本文將該理論運用到戰略性新興產業創新生態系統的演化過程中，深入剖析其演化特征和條件，并借用熵變理論構建該系統能量交換的熵變模型，分析其演化路徑和提出建議，從而在一定程度上對優化和發展戰略性新興產業創新生態系統具有積極的作用。

1戰略性新興產業創新生態系統自組組演化條件1.1必要條件

保持整個系統的開放性是戰略性新興產業創新生態系統自組織演化的前提，而非平衡態則加速了系統內外部要素間的有序運動，兩者的共同作用推動該系統自組織演化的重要因素。戰略性新興產業創新生態系統是一個典型的開放性系統，該系統從外界獲取創新的必備資源，同時向戰略性新興產業市場輸出創新產品，進而推動系統向正向演化。

保持戰略性新興產業創新生態系統的開放性是其自組織演化穩定的重要原因。當系統遠離平衡態時，由于系統內創新主體的創新意識和水平的差異、創新資源的分布不均以及創新政策的偏向等因素，必然將導致競爭態勢，進而導致創新主體、創新環境和系統外部要素之間產生信息、物質和能量的交換，產生新的創新需求和動力。平衡態下的封閉系統，系統與外界交流很少，內參量難以改變，各種創新所需要的資源難以在創新主體之間調配，產品市場化的輸出難以匹配，進而難以帶動新興產業創新效益的提升。

1.2動力條件

依據耗散結構理論，系統內外部要素間的非線性作用是系統向有序結構演化的潛在因素[13]。在戰略性新興產業創新生態系統的演化過程中，系統內外部要素間都存在耦合作用，該類擾動效應放大了系統內部各要素之間的微觀行為，導致影響系統整體態勢的表現為“1+1>2”，是戰略性新興產業創新生態系統向有序的自組織演化的內在動因。隨機漲落現象遍布系統演化的各個階段，會對系統造成不同的效果，不僅打破了處于平衡態的系統，還對系統遠離非平衡態產生了重要的影響。可見，戰略性新興產業創新生態系統的開放性和非平衡態是其自組織演化的前提，而對其自組織演化起關鍵推動作用的是非線性機制和隨機漲落屬性。

隨著創新平臺的不斷健全、政府對新興產業發展的政策調整、戰略性企業宏觀調整、產品不斷變化以及消費者需求的變化等都會造成系統在宏觀或是微觀上發生改變。這些隨機項成為系統演化的積極因素，在某些場合甚至會產生關鍵的影響。一般來說，這些隨機項對系統的演化造成的影響很小，但是當其處于態勢的臨界點時，就會對系統造成一定的影響甚至破壞，進而導致系統重組。原本看似平常的隨機漲落通過系統內外部要素間的非線性作用不斷放大，最終形成了可以推動系統正向演化的巨漲落。

2戰略性新興產業創新生態系統自組織演化路徑2.1系統演化的熵變因素

一般來說，用熵值衡量系統結構的有序程度已是一種成熟的方法。熵值的大小反映了系統內外部要素之間資源配置效率的高低，熵值由大變小，代表著資源配置效率由低變高，意味著系統有序結構程度與熵值大小成反比。戰略性新興產業創新生態系統的自組織特性，通過負熵的不斷增加來抵御自身演化帶來的正熵，以此來穩定整個系統。戰略性新興產業創新生態系統內外部要素之間的相互作用對其熵的影響有可能是兩面性的，即產生正熵或負熵，了解正熵或負熵產生的原因以及通過有效的措施，使系統產生有序的自組織結構以及朝著正向演化。

2.1.1產生正熵的因素

導致系統產生正熵主要因素有：①系統要素間協調能力差。系統內各個創新主體間缺少交流，缺乏統一的管理和規制，政府相關政策扶持力度不足等，造成創新資源的浪費。②戰略性新興產業創新生態系統運行模式落后。系統組織結構落后，缺乏科學的管理，嚴重依賴傳統的產業系統運行模式，導致產業目標難以實現，系統功能發揮失調。③系統內外部要素間資源交流不順暢。創新經濟高速發展的背景下，系統內外部要素之間由于缺乏協調導致資源配置效率低以及難以適應。④系統內創新基礎設施建設不完備，與新興產業發展的經濟目標不匹配。⑤相同市場的戰略性新興產業創新生態系統之間普遍存在產品競爭，導致市場失靈以及浪費資源。⑥政府的扶持政策以及市場風向不穩定，給系統帶來沖擊。

這些因素具有自發性，是阻礙系統向高級演化的重要原因。

2.1.2產生負熵的因素

戰略性新興產業創新生態系統中的創新主體和創新環境間物質、信息以及資源的交流所產生的負熵可以抵御系統內一些不可協調因素產生的正熵，達到穩固系統有序結構的目的。系統產生的負熵不僅需要內部要素相互協調，還需要外部要素從中配合。

有助于負熵產生的主要因素有：①系統內創新主體之間組成創新聯盟。比如高校、科研機構以及企業組成的產學研聯盟，大幅提高了系統的創新能力。②戰略性新興產業創新生態系統基礎設施建設完備。完整的基礎設施有助于系統信息和資源的高效傳遞，系統功能完整且運行流暢。③國家和地方政府在政策和制度上的大力扶持有利于創新生態系統的良性發展。④系統內創新主體合理的創新發展計劃以及密切關注經濟發展背景，做出及時的調整和規劃。⑤系統內行業協會、中介機構以及金融機構等服務職能機構的健全。⑥系統內創新主體敏銳地捕捉市場動向以及積極開拓新興產業市場。

2.2熵變理論的引入

熵，熱力學中表證物質狀態的參量，也可以表示體系混亂程度的度量[14]。熵值的大小在一定程度上可以衡量系統的有序程度。當系統狀態發生改變時，系統的熵值也會隨之改變，可以根據熵值的變化來反映系統結構演化的路徑和速度[15]。對于開放的創新生態系統，系統的總熵變可分為2部分[16]，即

ds=dis+des（1）

des=dcs-drs（2）

其中ds為系統的總熵，即系統內的熵增和熵減之和;dis為系統內部自發的增熵，且dis>0;des為系統和環境交換物質、能量、信息而引起的負熵;des可正可負;dcs為系統的熵流出;drs為系統的熵流入;e為外界環境因素對創新生態系統的影響，系統的總熵ds等于系統內部自發產生的熵流dis與系統和外界交換物質、能量、信息引起的熵流des之和，具體熵變平衡如圖1所示。如果ds>0，則系統的混亂程度加大，系統負向演化，系統結構處于紊亂的狀態;如果ds<0，系統結構穩定，系統有序度增加，系統朝正向演化。因此，要使得系統處于良好發展狀態，就要使des<0，即|des|>|dis|，就會有ds=dis+des<0.

上述表明，只有系統從外界環境獲取的負熵流大于系統自身產生的正熵流，系統的總熵才會減小，系統結構才會趨于有序化。

2.3熵變模型的構建

借用熵理論，根據（1）（2）并結合新興產業創新生態系統的特點，可以得出：在不考慮時間和空間的狀態下，戰略性新興產業創新生態系統與外界環境發生物質、能量、資金等方面的交流，可將此創新系統的熵表示為以下的函數形式

S=f（Q，V，L，T）（3）

其中S為新興產業創新生態系統的熵狀態參量;Q，V，L，T為熵變函數的控制變量;Q為系統的信息、物質能量;V為物質、信息能量相應的經濟價值;L和T分別為系統的空間和時間狀態變量，即戰略性新興產業創新生態系統演化的不同階段，它們對系統的熵也起到了一定的影響[17]（本文將L視為常數）。在新興產業創新生態系統中，由于各項創新活動主要是靠資金流的推動來完成的，而系統的熵能量也可換算成相應的經濟價值來表達，根據熵的基本性質，可定義出新興產業創新生態系統的熵為[18]

E（s）=QV（4）

即新興產業創新生態系統的熵為在某一狀態下其所擁有的能量與其經濟價值之比。由于Q和V均為時間的函數，對上式兩邊分別求t的導數

dE（s）dt=d（Q/V）dt=1V dQdt-QV2 dVdt（5）

將其改寫為差分形式

ΔE（s）=QN-QOV-QV2ΔV=QN-QOV-

QV ΔVV=[E（s）N-E（s）O]-E（s）ΔVV（6）

其中QN和QO分別對應為創新生態系統終態和初態的物質能量信息;ΔV為相應時間段內系統物質能量所對應的經濟價值;E（s）N，E（s）O分別表示創新生態系統的終態熵和初態熵，其差即為系統的內部熵產生E（s）i;E（s）ΔVV則為終始時間間隔內系統與外界環境交換的熵流E（s）e.

戰略性新興產業創新生態系統的熵E（s）的大小由Q，V，T，L這4個控制變量來決定，T為產業創新生態系統的時間變量，T的改變伴隨著Q，V所包含的在一定時間段內該系統的物質能量以及相對于的經濟價值由于該系統非線性機制和隨機漲落因素造成該系統發生有序的動態演化，系統的總熵也隨之發生改變。由于產業創新總在一定的區域內，所以把L視為常數，不計考慮。

根據式（6），E（s）t為第t時間段新興產業創新生態系統的熵，它是一狀態函數，只要系統狀態一定，相應熵值也就確定。為此，依據熵理論和熵變關系可以建立新興產業創新生態系統演化方向的判別模型

ΔE（s）=E（s）t+1-E（S）t（7）

其中E（s）t+1為系統第t+1時間段的初態熵（即第t時間段的末態熵）;E（s）t為第t時間段的初態熵;ΔE（s）為t時間段創新生態系統與外界環境產生的熵流交換。ΔE（s）的值可小于零、大于零或等于零。根據熵值ΔE（s）的大小，可判斷系統的演化方向以及穩定程度。

當ΔE（s）>0時，表明戰略性新興產業創新生態系統在演變的過程中，系統與外部環境進行交流所產生的熵流小于創新系統內部自身帶來的熵產生。此時，創新生態系統內部矛盾激化，系統結構紊亂，無序度加大，阻礙了系統與外界環境的物質與能量交流，處于一種不穩定的發展過程中，系統演化路徑是負向的。在這種情況下，應緩和系統內部矛盾，充分與外界環境發生交流，把環境中獲得的物質和能量盡可能轉化為高質量的創新產品，以產生足夠的負熵流，促使系統向正向演化。

當ΔE（s）<0時，即系統從外界獲取的負熵大于自身產生的正熵，此時，系統結構穩定，能夠充分與外界環境產生物質交流，系統有序度增加，系統功能發揮完備，處于一種良好的循環發展過程中，系統的演化路徑是正向的。

當ΔE（s）=0時，表明系統在一段時間內總熵無變化。在這種情況下，系統處于一種特殊的“平衡”狀態，系統的演化路徑是隨機的，即整個產業創新生態系統的狀態和初始狀態一樣。這在產業創新生態系統中是一種理想的狀態，即系統內的資源可以得到最大限度的循環使用。

上述3種情況都有可能出現在戰略性新興產業創新生態系統的發展過程中，在不同發展階段需要根據實際發展情況采取相應措施來保持創新生態系統的穩定，促進產業的有序化發展。

3結語

本文基于自組織理論以及熵變理論，對戰略性新興產業創新生態系統演化特征、演化條件以及演化路徑分析，為推動戰略性新興產業創新生態系統的建設與發展提供決策依據。

從全球范圍來看，中國戰略性新興產業的發展目前還不夠成熟，中興通訊被美國制裁事件深刻地反映了戰略性新興企業核心技術自主創新能力不足，企業核心科技嚴重依賴國外等問題[19]。通過上文的分析，并結合中國戰略性新興產業發展現狀，對中國戰略性新興產業的發展提出如下幾個建議。

1）加強戰略性新興產業創新生態系統主體要素建設，創新主體在整個系統中居于主導地位，是創新的源泉，加強創新主體的建設不僅有利于提高系統的創新能力還對系統的可持續發展具有一定的積極影響。

2）改善戰略性新興產業創新生態系統的外部環境，新興產業創新系統是開放性的，這就要求其必須與外界保持密切聯系，積極與外界交換物質和能量等資源，特別是加強與大學以及科研機構的知識技術交流，吸引專業人才;密切關注市場和消費者動向，增強資源和信息轉化水平。

3）加強創新生態系統主體要素間以及與外部要素之間的交流，創新系統主體要素與外部要素之間的交流不僅給系統帶來了必要的信息和資源，還產生了足夠多的負熵，有效地促進了系統的演化。

4）完善創新生態系統配套設施建設，戰略性新興產業創新生態系統是一個復雜的開放系統，系統中的許多功能都需要配套設施才能執行，加強配套設施的建設，有助于整個創新生態系統良好運行。

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（責任編輯：嚴焱）