基于耦合協調模型的區域科技協同創新評價研究*
——以滬嘉杭G60科技創新走廊為例

□岑曉騰 蘇 竣 黃 萃

內容提要 區域科技協同創新系統是一個多樣化、復雜化的復合系統，其主要包含支持子系統內的創新環境和創新效果，以及發展子系統內的創新投入和協同能力，兼具線性、非線性和自組織性等復雜系統特征。本研究基于系統論和協同論，構建區域科技協同創新評價指標體系，并采用耦合協調模型對系統間的協調發展程度進行實證研究。研究結果表明：一方面，從區域科技協同創新績效來看，滬嘉杭三地績效均呈現上升趨勢，嘉興增長率最高，且區域內子系統中支持子系統和發展子系統績效跟上一級系統發展趨勢保持一致；另一方面從區域科技協同創新關系來看，三地之間協同程度也整體呈現上升趨勢，總體協同程度較高，嘉興協同發展成績突出，其中上海子系統協同基礎良好，增長緩慢，嘉興子系統協同基礎較差，但增長迅速。

一、引言

進入二十一世紀以來，科技創新逐漸成為推動經濟社會發展的關鍵因素。由于科技創新活動兼具復雜性和不確定性，往往需要多主體多要素的合作協同才能實現技術進步，區域間科技創新也開始從競爭走向協同。以區域為載體，以合作促創新在理論與實踐中都更加被重視。區域科技創新是國家科技創新的重要支撐，更是國家科技創新與企業科技創新的橋梁與紐帶。在過去十年中，區域創新集群帶動國家創新能力提升的重要性愈加明顯。我國適時地提出了建設創新型國家的目標，并重視區域一體化水平的提升。在黨的十九大報告中，“創新驅動發展戰略”與“區域協調發展戰略”也被突出強調。

長三角地區作為我國區域一體化發展起步最早的區域。截止2018年，長三角地區以其占全國土地總面積的3.73%，全國總人口的16.15%，創造了全國近23.49%的國內生產總值，其突出成績離不開區域內部廣泛的地區合作與各種科技創新要素的自由流動①。當前全球科技發展的新特征、國家創新協調發展新理念，以及黨中央、國務院印發的《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》，都為長三角區域科技協同創新提出了新的要求。上海、杭州和嘉興地處長三角核心區域，三地間有著優良的合作基礎。近年來政府間商討區域科技協同創新議題逐漸增多，提出了標志性的滬嘉杭G60科創走廊建設戰略，目標是打造貫徹創新發展理念的引領示范區、區域科技協同創新的共同體②，和區域更高質量協同發展的范式模板③。因此對其科技協同創新能力的科學評價是推動滬嘉杭G60科創走廊發展必不可少的環節和重要內容。

區域科技協同創新評價是一個復雜的系統工程。目前學界相關研究主要集中三方面：（1）區域科技創新內部子系統的協同測度研究。大都是從創新主體、創新要素投入與產出，以及環境、機制等方面入手考慮建立系統的指標評價體系，構建區域創新復合系統④、城市創新復合系統⑤、技術轉移系統⑥、高技術產業創新復合系統⑦、信息通信產業創新復合系統⑧，并采用復合系統協同度模型、B-Z反應協同學等模型對子系統間的協同程度進行測度。（2）區域科技創新系統與其他相關系統的協同度研究。研究采用系統有序度模型和復合系統耦合度模型，對區域科技創新子系統與科技金融系統⑨、教育系統與經濟系統組成的復合系統進行測度⑩。（3）關于區域科技協同創新主體的要素及其協同能力的研究。主要從創新主體的要素素質、結構、關聯和交換關系等不同方面構建區域科技協同創新系統，?并提出跨區域創新資源協同模式，通過協同度模型測度區域創新網絡要素間的協同能力。

目前已有的研究基本都已還原論為理論基礎，集中在系統的投入、產出和經濟效果等維度進行線性測度，在測度形式上基本都是面向結果的綜合評價，然而區域創新系統的協同發展并不僅僅遵循線性演化過程，還包括了非線性的活動，實現跨越式發展?。已有研究也較少有基于系統觀和協同角度來測度區域間科技創新的協同程度，對協同程度的界定，協同程度量化模型的構建及最終協同程度的測度均較少涉及。

鑒于此，本文以滬嘉杭G60科創走廊為例，基于區域創新系統理論和協同理論，構建多層嵌套式復合系統耦合模型，在梳理現有評價指標體系的基礎上，結合科創走廊的具體目標與特征，構建區域科技協同創新評價指標體系，對區域科技協同創新績效和協同程度進行評估，使結果能夠更真實客觀地描述區域科技協同創新的機理，為長三角更高質量一體化發展戰略提供進一步的支撐，也為未來在更廣泛區域開展更為有效的科技創新共同體建設提供一定的理論參考。

二、區域科技協同創新分析

區域科技創新是指在一定區域背景下，區域內的科技、教育、社會、經濟、文化等多種要素組合而形成的一體化的發展機制，是一個以企業為主體，政府、高校科研院所、金融和中介機構等構成的區域復合系統。協同創新在本質上則是一種響應機制，即系統內各要素以創新為中心，協同響應并促進創新發生和出現的機制?，是企業、政府、高校科研院所、金融和中介機構等為了實現重大科技創新而開展的跨組織資源整合模式?。

基于系統動力學和復合系統理論，本研究將區域科技協同創新系統劃分多個城市科技協同創新子系統，并對城市科技協同創新子系統進一步劃分為支持系統和發展系統二級子系統。其中，支持子系統包括創新環境和創新效果，前者包括政策法規、體制機制、創新資源、市場和服務等，后者包括科技產出、經濟產出等；發展子系統主要體現在科技創新能力和科技協同能力，兩大子系統相互作用最終促使區域科技創新系統協同發展。區域科技協同創新系統的運行主要表現為支持子系統和發展子系統之間的互動作用：支持子系統是區域科技協同創新良性發展的前提條件，當支持子系統運轉受阻或失靈，會導致發展子系統停止增長甚至負增長。因此，協調支持系統與發展系統的平衡是區域科技協同創新系統正常運轉的根基?。據此建立區域科技協同創新系統平衡模型，如圖1所示。

區域科技協同創新系統中不同要素間有配合協作也有競爭沖突，其演進過程是從部分的漸變到整體的突變，并進一步形成新的變化循環。從系統論的視角分析，系統演進過程具有復雜性、動態性和自組織性，外部綜合投入和內部協同作用，系統內各子系統通過非線性和自組織作用形成整體協同效應，從某一狀態躍升至更高級的狀態?。從資源要素的視角分析，區域內各資源要素通過相互作用，形成資源要素的優化配置，并且在創新主體間流動，形成資源要素的充分利用。我們將區域科技協同創新系統的主要運行過程概括為以下幾個階段，如圖2所示。

圖1 區域科技協同創新系統平衡模型

圖2 協同創新運行圖

首先，創新投入子系統中的資源要素在系統內部通過合作和競爭等一系列相互作用，形成具有一定平衡狀態的創新環境，因此可以定義這一階段為創新資源配置狀態，表現為區域創新環境系統內資源要素的整合與配置。

其次，協同能力子系統中的創新主體之間功能形成銜接和相互協調，以進一步驅動創新環境子系統內資源要素的有效配置，我們用協同創新促進/抑制描述這一階段，它表示了區域科技創新系統中協同能力。

再次，創新環境子系統中資源要素的整合配置和協同能力子系統中主體要素之間功能銜接協調形成了區域創新系統的實際產出，我們用協同創新效果狀態描述這一階段，它表示了區域科技系統中協同創新的實際產出成果。

最后，這些新產生的協同創新成果反饋至創新投入子系統及其新配置整合形成的創新環境子系統中，繼續重復這個過程。此時，這一階段的區域科技創新系統已經相對于上一次的循環形成了更高級的狀態。這一階段主要是區域創新系統的資源再配置與效果的再提升，我們用協同發展狀態來描述這一階段，它表示了區域科技協同創新的發展速度。

三、研究方法與模型構建

（一）協同創新的協同度測度模型

根據協同學原理，系統的穩定由快弛豫和慢弛豫兩個內部臨界變量決定，其中慢弛豫變量為系統序參量，影響整個系統的相變進程，序參量之間的協同作用促使整體系統從無序走向有序，從低效走向高效，其協同作用可用協同度指標進行度量?。根據協同學的序參量原理與役使原理，可以建立科技創新系統的協同度測度模型?。

1.科技協同創新過程

區域科技協同創新過程是一個由若干子系統或要素構成S=f（S1，S2，…，Sj）的復合系統，其中Sj為第j個子系統或要素，j=1，2，…，k。各子系統又分別由若干下一級子系統或要素構成Sj=f（Sj1，Sj2，…，Sjkj），其中Sjkj為第j個系統中的第k個子系統或要素。

本文考慮區域科技創新過程的特點以及影響協同創新的各序參量，在參考以往跨組織合作創新的績效評價的基礎上，將區域科技協同創新過程這一復雜系統分為多個城市科技協同創新子系統，Sj為第j個城市科技協同創新子系統，由第j個城市的科技協同創新Sja發展子系統和Sjb支持子系統構成，前者由創新環境和創新效果要素構成，后者由創新投入和協同能力要素構成。區域科技協同創新便是上述相互嵌套的各子系統相互作用的過程。

2.系統有序度

對于子系統Sj，j∈［1，3］，假設區域科技創新系統演化過程中的序參量為eji=（ej1，ej2，…，ejn），其中n≥1，βji≤eji≤αji，i∈［1，n］。這里的α與β為系統穩定區域臨界點上序參量eji取值的上限與下限。序參量在系統穩定區域臨界點處對系統有序度產生正功效和負功效?，其中正功效表征為序參量和系統有序度的正相關，負功效表征為序參量和系統有序度的負相關。因此，可以假設ej1，ej2，…，ejk1取值越大，系統有序度越高，其取值越小，系統有序度越低；假設ejk1+1，ejk1+2，…，ejn取值越大，系統有序度越低，其取值越小，系統有序度越高。

由此可以定義子系統Sj序參量分量eji的系統有序度為：

由上述定義可知，uj（eji）∈［0，1］，其值越大，序參量變量eji對復合系統有序度的“貢獻”就越大。總體上看，序參量變量eji對系統Sj有序度的“總貢獻”可通過 uj（eji）組合加成來實現，即系統的總體效能不僅取決于各序參量的大小，還取決于各要素之間的組合方式，組合方式便是“集成”的法則。本文采用線性加權和法來進行“集成”，即：

我們定義uj（eji）為序參量變量ej的系統有序度。由定義可知，uj（eji）∈［0，1］，uj（eji）越大，ej對子系統Sj的貢獻值就越高，Sj的系統有序度就越高，反之則越低。在線性加權和法中，權重λi的確定不僅需要考慮系統的運行現狀，而且也需要反映出系統在特定時期中的發展目標，其含義為eji在保持系統有序運行中的作用或地位。

3.科技協同創新的協同度測度模型

（1）協同度

對于給定的初始時刻t0，設各子系統序參量的系統有序度為；則對于整體系統在科技協同創新演變過程中的時刻t1而言，此時各子系統序參量的系統有序度為；則定義t0～t1這一時段內的系統協同度為科技協同創新系統的整體協同度，如下式：

其中：

②系統整體協同度C∈[-1，1]，其值越大，表明系統協調發展程度越高，反之則越低。

④協同度測度模型綜合考慮了所有子系統情況，如果其中只有一個子系統的有序度有較大幅度提高，而其他子系統的有序度存在提高幅度較少或下降的情形，則整個系統的協同狀態較差，體現為C∈[-1，0]。

⑤利用上述模型可以檢驗復合系統相對于考察基期而言，其協同度的特征與變化趨勢。

（2）協同發展度

協同度對判別系統間協同作用的強弱及其作用的時序區間具有重要意義，但在多區域空間對比研究的情況下，單純依靠協同度判別可能產生誤導，當各子系統的綜合序參量取值都比較低且得分相近的情況下，使用協同度指標會出現系統協同發展程度較高的偽評價結果?，為此本研究進一步構造區域科技協同創新協同發展度模型，其目的是評判不同區域科技協同創新子系統間交互耦合的協同程度，其算法為：

式中：C為協同度；D為協同發展度；T為綜合調和指數，它反映系統間的整體協同效應；a、b為待定系數。

（二）科技協同創新評價指標體系

本文認為科技協同創新系統是一個由多層次系統、多類型要素構成的復合系統，涉及創新要素的生產、創新成果的轉移、擴散和產業化應用，以及各類創新主體的交互影響。因此評價指標體系必須圍繞總體評價目標將評價指標分解為不同的層次與模塊，基于指標間的內在邏輯關系進行系統整合與集成，形成明晰的框架結構，各評價指標既相互獨立又相互聯系，形成一個有機的評價系統。

關于城市科技協同創新系統的具體指標選擇，本研究綜合參考中國區域科技創新指標體系、首都科技創新發展指數、上海科技創新指數、杭州創新指數、中關村指數、張江創新指數和濱江創新指數等七個城市或區域科技創新指數中選取的指標，在提煉了這七個國內比較成熟創新指標體系中的共性后，根據上文對區域科技協同創新內涵和耦合關系的分析可知，支持子系統與發展子系統為綜合序參量。進一步采用層次分析法并結合研究目標和研究區域實際情況，確定支持子系統包含科技創新環境和科技創新效果兩個一級指標，發展子系統包含科技創新投入和協同創新能力兩個一級指標，并進一步篩選19個指標作為二級指標，采用德爾菲法確定權重，構建城市科技協同創新系統評價指標體系如表1所示。

特別地，在該指標體系中創新環境、創新效果和創新投入指標可以進行定量運算，而協同能力指標難以采用定量指標計量，其測評結果容易受評價者主觀認知影響。此外，當系統復雜性越高時，有意義的精確化能力會隨之降低。為了兼顧人為判斷的模糊性和決策過程的量化，本文采用多層次模糊綜合評價法將模糊數學與AHP相結合，對定性的測度指標進行處理。此外，科技進步貢獻率選用C-D生產函數和索洛余值法進行測算。

四、實證分析

（一）數據來源及處理

本文綜合考慮數據的公開性、連續性及其權威性，所選取的數據主要來源于各地區統計年鑒、科技統計年鑒、國民經濟和社會發展統計公報和政府官方網站公開數據。基于上文建立的區域科技協同創新評估模型，選取上海、杭州、嘉興三地為研究區域，選擇2013－2017年的數據進行統計分析。對于有些指標由于收集數據的限制，選用相近指標代替或通過計算得到。

數據標準化的方法有直線型、折線型和曲線型，不同的標準化方法應用于不同場景。直線型無量綱化方法一般用于指標值變動比較平穩，評價中又鼓勵平穩發展的情況；折線或曲線型無量綱化方法一般用于對于指標值變動不勻衡，在指標值的不同區域內，實現指標值的困難程度不同。本文采用直線型方法對指標數據的進行標準化處理。

（二）實證結果及分析

根據復合系統耦合協同度評價模型，本文從區域間科技協同創新復合系統和區域內科技協同創新兩個維度分別計算系統的序參量、協同度和協同發展水平，其中前者的序參量表征系統內三個城市的科技協同創新績效；后者的序參量表征每個城市內支持子系統和發展子系統的績效。最終通過計算得到滬嘉杭三個城市在2013-2017年間的相關結果。

需要指出的是，考慮到滯后效應，本研究將系統協同度測量的時間段提前一年，確定為2012-2017年，而地區科技創新績效綜合指數測量的時間段為2013-2017年。

表1 城市科技協同創新系統評價指標體系

1.區域科技協同創新復合系統角視角

（1）區域科技協同創新系統績效

滬嘉杭三地區域科技協同創新績效如圖3所示，我們可以清晰了解三地的區域科技協同績效在2013-2017年間均呈現穩步上升狀態，嘉興的正向變化率最大，于2017年達到1.437，上海的正向變化率最小，在2017年為1.160，杭州在2016年以前高于嘉興，在2017年被嘉興趕超。三地在長三角一體化大背景下積極實施一體化戰略，包括實施創新環境、創新效果、創新投入和協同能力等多方面的舉措。嘉興的增長率最高，且在2017年達到三地最高值，這也說明了嘉興各創新主體對于區域一體化戰略的貫徹積極性最高，并得到了良好的效果。

（2）區域科技協同創新系統協同關系

圖3 區域科技協同創新系統績效比較

協同度對于時序區間內的系統間協同作用強弱判斷有效，但對于多空間區域的分析會出現偽評價結果。因此本研究采用協同發展度指標來對于多空間的協同關系進行分析，上海、杭州、嘉興三個地區之間的協同發展度計算結果如圖4示。在2012-2017期間，滬嘉杭三地兩兩之間的協同發展度僅滬嘉協同發展度在2014年略有下降，總體上均呈現緩增趨勢，說明滬嘉杭三地兩兩間的科技協同創新程度處于較為優質穩定狀態，而且還在不斷改善。滬杭協同發展度在2012-2015年間均處于最高狀態，但2016年以來逐漸被杭嘉、滬嘉趕超，嘉興作為共同變量，我們推測其各創新主體在與其他城市科技協同方面做了較多正向推動工作；杭嘉協同發展度在6年間大部分情況下處于中間值，但在2017年躍升至第一，我們推測作為同一個省行政區內的兩個城市存在天然的協同發展基礎，在受外部因素影響較小的情況下，保持動態穩定狀態；滬嘉協同發展度整體呈現上升趨勢，且在2016年開始超越滬杭協同發展度。

圖4 區域科技協同創新系統協同關系比較

2.區域內部科技協同創新子系統視角

（1）城市科技協同創新子系統績效

滬嘉杭區域科技協同創新子系統績效如圖5和圖6所示。滬嘉杭三地區域科技協同創新系統中的支持子系統和發展子系統績效在2013-2017年間均呈現穩步上升狀態，嘉興的兩個子系統績效在2017年達到三地最高值。其中支持子系統中杭州和嘉興的增長率最高，發展子系統中嘉興的增長率最高，上海的兩個子系統的增長率均處于最低值。

圖5 城市科技協同創新支持子系統績效趨勢

圖6 城市科技協同創新發展子系統績效趨勢

（2）城市科技協同創新子系統協同關系

上海、杭州、嘉興三地2012-2017年間的科技協同創新子系統的協同關系如圖7所示。滬嘉杭三地創新子系統協同發展度整體呈現從初級協調向中級協調發展趨勢。其中上海子系統的協同發展度從前兩年處于三地最高區間狀態降低至三地低值區間，且處于較低的增長率，表明上海子系統內的支持子系統和發展子系統有較好的協同基礎，但近些年協同發展程度較低；杭州子系統的協同發展度從前兩年處于三地最低區間上升至六年間的三地高值區間，呈現較高的增長率，表明杭州子系統內的支持子系統和發展子系統原先協調性較差，但近些年來子系統間的協同實現了高速發展，系統間協調性大幅提高；嘉興子系統的協同發展度在大多數年份處于三地當中的低值區間，但其增長速率為三地最高，由此推測嘉興子系統中支持子系統和發展子系統的協調性基礎較差，但近些年以來發展勢頭十足。

圖7 城市科技協同創新子系統協同關系

五、結論

本文對區域科技協同創新績效及協同能力進行了研究。在理論方面，構建了區域科技協同創新績效評價指標體系及評價方法，為區域科技協同創新相關舉措和決策提供了理論參考。在實證方面，滬嘉杭三地的區域科技協同創新績效均呈現穩步上升趨勢，嘉興增長率最高，上海增長率最低；三地城市子系統內的支持子系統和發展子系統績效跟上一級區域科技協同創新系統變化趨勢一致；三地之間的協同創新關系總體上呈現緩慢增長趨勢，嘉興在區域間的協同創新成績突出；滬嘉杭三地創新子系統協同發展度整體呈現從初級協調向中級協調發展趨勢，上海子系統協同基礎良好，但增長較緩，嘉興子系統協同基礎較差，但增長迅速。

注釋：

①卜茂亮、高彥彥、張三峰：《市場一體化與經濟增長:基于長三角的經驗研究》，《浙江社會科學》2010年第6期。

②黃萃、任弢、李江等：《責任與利益:基于政策文獻量化分析的中國科技創新政策府際合作關系演進研究》，《管理世界》2015年第12期。

③蘇竣、張漢威：《技術創新語境下的“示范”：階段、項目與工具》，《中國軟科學》2014年第12期。

④?蘇屹、姜雪松、雷家骕等：《區域創新系統協同演進研究》，《中國軟科學》2016年第3期。

⑤?吳笑、魏奇鋒、顧新：《協同創新的協同度測度研究》，《軟科學》2015年第29期。

⑥劉志迎、譚敏：《縱向視角下中國技術轉移系統演變的協同度研究——基于復合系統協同度模型的測度》，《科學學研究》2012年第30期。

⑦劉英基：《高技術產業技術創新、制度創新與產業高端化協同發展研究——基于復合系統協同度模型的實證分析》，《科技進步與對策》2015年第2期。

⑧董豪、曾劍秋、沈孟如：《產業創新復合系統構建與協同度分析——以信息通信產業為例》，《科學學研究》2016年第34期。

⑨王宏起、徐玉蓮：《科技創新與科技金融協同度模型及其應用研究》，《中國軟科學》2012年第6期。

⑩孟慶松、韓文秀：《復合系統協調度模型研究》，《天津大學學報》2000年第4期。

?參見賀靈、單汨源、邱建華：《創新網絡要素及其協同對科技創新績效的影響研究》，《管理評論》2012年第24期。白俊紅、蔣伏心：《協同創新、空間關聯與區域創新績效》，《經濟研究》2015年第7期。李世超、蘇竣、藺楠：《控制方式、知識轉移與產學合作績效的關系研究》，《科學學研究》2011年第29期。

?Lee Y,Nelder J A.Hierarchical generalised linear models:a synthesis of generalised linear models,randomeffectmodels and structured dispersions[J].Biometrika.2001,88(4):987～1006.

?李婧、白俊紅、譚清美：《中國區域創新效率的實證分析——基于省際面板數據及DEA方法》，《系統工程》2008年第26期。

?陳勁、陽銀娟：《協同創新的理論基礎與內涵》，《科學學研究》2012年第2期。

?趙黎明、李振華：《城市創新系統的動力學機制研究》，《科學學研究》2003年第1期。

?參見Markard J,Truffer B.Technological innovation systems and themulti-level perspective:Towards an integrated framework[J].Research Policy.2008,37(4):596～615。陳偉、馮志軍、康鑫等：《區域創新系統的協調發展測度與評價研究——基于二象對偶理論的視角》，《科學學研究》2011年第2期。

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