京津冀跨區域技術創新合作網絡演化實證研究

齊曉麗 劉琪

摘 要：基于跨省合作的專利數據，利用社會網絡分析的軟件pajek繪制了京津冀、長三角和珠三角的跨區域技術創新合作網絡圖，計算了三個區域技術創新合作網絡的結構洞、中心度、平均最短距離、聚類系數，并在這些網絡空間表征指標的基礎上引入熵值和最優分割理論，對京津冀技術創新合作網絡演化路徑進行了分析。研究表明：長三角、珠三角區域各地創新能力較強，網絡分布均衡，發展較快，京津冀區域網絡則以北京為中心向津冀兩地擴散，津冀落后導致網絡不均衡，發展較慢，其2001—2017年演化路徑以2014為分割點分為混沌形成階段和無序擴張階段，然后為京津冀未來發展提出了建議。

關鍵詞：跨區域;技術創新;網絡;專利;演化

中圖分類號：F427 ? 文獻標志碼：A ? 文章編號：1674-7356（2019）-01-0013-09

創新充滿不確定性，具有成本大，風險高，收益慢等特征，這些內在特征以及市場不確定性等外部條件使任何企業都難以擁有創新所需要的全部資源和技術，導致外部資源依賴性越來越強。因此，為了保障和提高創新效率，創新主體之間建立深入穩定的合作是發展大趨勢。20世紀90年代前，線性技術創新合作模式是學者們研究的主要模式，但隨著創新合作發展，線性模式已不足以代表現實狀況，為了更準確描述和衡量現狀，學者們引入網絡的概念，Freeman提出創新網絡之后大量相關的理論研究與應用噴涌而出，多主體協同互動網絡型合作模式逐漸成為主流，創新網絡的形成加強了資源、人才、技術等的交流往來，分擔了創新的成本和風險，達成資源優勢互補，提高了創新效率。不過網絡型合作模式也還處于起步階段，在跨組織協同管理、人才集聚、知識有效流動、利益分配等很多方面存在不少問題[1]。

在全球協同創新的背景下，京津冀也早早提出協同創新的戰略，國家十分重視，投入大量的創新資源，但效果并不理想，不僅發展上落后于長三角、珠三角地區，在差距縮小的速度和程度上都不容樂觀。為滿足經濟發展需要，京津冀的問題亟須解決，因此本文基于網絡創新范式分析京津冀創新績效不高的原因，尋找提高的途徑。

技術創新合作網絡是動態演化的復雜網絡系統，隨著時間空間演變呈現出不同特征。不同特征產生績效差異，對經濟發展造成影響，政府政策制定、主體行動都依賴于此，因此了解網絡的結構特征對于分析績效非常重要。同時，在結構特征的基礎上，分析演化路徑也更有助于深化對網絡的認識，促使網絡向有利方向發展。所以本文探究網絡結構特征及演化路徑對績效的影響。受網絡規模龐大，主體獲取的信息不完全等問題制約，完全掌握網絡特征及演化路徑難度很大，需要構建拓撲結構，建立網絡演化模型，來揭示網絡演化的規律。

一、相關文獻綜述

Braczyk 等人認為區域創新網絡概念強調企業經理通過在社會互動中持續學習和進步后做出選擇來決定企業的發展軌道。當然，互動不僅局限于企業。當一個區域內主體的互動達到一定頻率時，我們就認為這個區域創新合作網絡已經形成。創新網絡理論逐漸發展，學者們將網絡在形成演化過程中所體現出來的特性與績效結合實現從網絡角度研究區域創新發展的目的。

（一）技術創新合作網絡的結構特征

技術創新合作網絡的結構反映出主體在網絡中的相對坐標及合作狀態[2]。對于結構特征的探析一是利用相關數據構建網絡模型并進行理論探討，如運用復雜網絡理論或者結構方程式進行定量分析。二是在實證研究和系統論證上展開探索，構建創新網絡評價體系，節點多少、關系強弱、中介影響力大小以及背景環境等都是可以評價的指標，目前因為方法約束，多側重于探究網絡的某些組織結構特征對績效的影響。Schilling認為當網絡聚類系數較高，平均路徑較短時，擁有更高創新績效[3];高霞，陳凱華發現小世界性和無標度特征對績效提升有積極影響[4];周燦等認為核心城市和創新城市群的存在起到整合改良網絡結構，增加網絡資本的作用[5];Levén 等發現政府的組織管理能夠強化企業和研發機構的聯系，對創新績效產生強力增強效果[6];于明潔等證明規模以上工業企業研發中心數、網絡開放連接程度和結構洞都能在提高創新效率上發揮效用[7]。這些都是關于結構特征對績效影響的探索。

（二）技術創新合作網絡的動態演化

演化研究主要針對演化動因和演化形態。動因即演化過程與機制，其研究采用了一些生態學觀念，例如“共同演化”等，主要通過鄰近性視角實現。呂國慶等就發現多維鄰近性能在不同階段發揮作用，地理鄰近性前期作用較大，后期趨于平緩，社會鄰近性拓寬了主體間知識流動渠道[8];葉琴，曾剛等則認為相較于地理鄰近性，組織和認知鄰近性在內生型產業集群創新網絡上能發揮更強的驅動作用[9]。演化形態的研究多從產業集群生命周期視角入手，分析演化不同階段的結構特征，在特定空間范圍內探討網絡演化，或以特定產業為對象，揭示產業區域技術創新網絡演化規律。有人根據文獻劃分各階段，例如胡緒華等總結產業的形成機制與成長特征再結合文獻將電子信息產業劃分為五個階段[10];也有人根據數據劃分，劉國巍就從生命周期和拓撲結構雙重視角構建產學研創新合作網絡時空演化模型，基于廣西電子信息產業的聯合發明專利數據確認了三個周期[11]。

此外，學者試圖以演化思路探究內部機制，有人認為結構性競爭機制和網絡租金影響網絡形成與發展，使創新網絡呈S型演化態勢[12];行為主體為了獲取信息采取的行動也會影響網絡演化軌跡[13]。網絡內部創新能力也會隨演化發生改變，唐孝文等就強調內部協調能夠在網絡發展歷程中發揮重要作用，他們認為當行為主體間做到深度信任，互相學習程度加深時，能顯著提高網絡中知識傳遞效率以及運行績效，也能相應提高各自創新能力[14]。

二、技術創新合作網絡模型的測度指標

（一）網絡空間狀態表征指標

網絡空間狀態表征指標是以用數據測度結構，旨在描述網絡宏觀整體特性。區域技術創新合作網絡是區域交互的社會網絡，可以運用結構洞、中心度、平均最短路徑、聚類指數等指標表征其空間狀態。

第一，結構洞是網絡中的空隙，指的是個體之間存在關系間斷的現象[15]。結構洞能使將沒有直接聯系的兩個個體聯系起來的個體在信息和控制上具有優勢，從而獲取更多回報，結構洞有四種測算方法[16]，本文采用結構約束算法，公式為：

（二）網絡空間演化測度指標

隨著時間推移，系統有序性會逐漸升高，網絡從無序隨機狀態演變為有序耗散結構。僅僅依靠靜態的空間狀態表征指標，并不能有效反映網絡空間的有序演化過程，因此本文引入“熵”這個被認為能夠測度系統不確定性及混亂程度等特征[18-20]的指標，用以衡量空間有序演化。

（三）演化研究方法

三、實證研究

（一）數據來源

專利包含科技技術信息的90%-95%，是技術創新信息最有效的載體，地區間合作專利數據能夠代表其技術創新合作的水平。本文選取2017年京津冀、長三角和珠三角三個區域省市間合作的專利數據，數據來源于國家知識產權局專利檢索系統，認定標準是申請人有兩個或以上且屬于不同省市，收集處理過程是以申請人所在地為切入點得到地區間合作專利，刪除與其他省份合作及省內合作部分并全部拆分為兩兩合作，相同申請人視為一次合作，將重復次數錄為權重，排第一位的為第一申請人。

（二）網絡結構現狀對比分析

京津冀與長三角、珠三角同屬中國三大經濟圈，但相對發展較晚，雖受到國家的重點關注統籌，仍落后較大差距，潛力也沒有得到充分發揮。京津冀能否成為新的經濟增長極，推進科技合作非常關鍵，而技術創新合作在其中占據重要地位。不同地域國家政策，地方措施，文化背景，發展程度各不相同，其網絡具有的特征所處的階段都可能相異。本文希望通過三地比較對跨區域創新技術合作網絡的現狀、結構、特征等得到深層次的認識，同時也對未來發展起到一定的指導作用。

1. 網絡結構圖

利用復雜網絡分析軟件pajek繪制三個地區的技術創新合作網絡結構圖。2017年京津冀得到參與跨區域合作的創新主體297個，長三角541個，珠三角256個，這些創新主體主要包括公司、大學、研究所等。引入真實坐標作為節點位置，因為軟件限制，坐標只能從0到1，所以對地理坐標進行了一定處理，使得節點位置分布基本符合地理地圖。為了更加直觀，將節點名稱去掉，主體的性質按節點顏色深淺區分，公司、大學、研究機構和其他的節點顏色依次加深。網絡為有向圖，箭頭從第一申請人指向第二申請人，如圖1、圖2和圖3所示。再統計主體信息，如表1、表2和表3所示。

根據圖1和表1，一是合作多是天津或河北與北京合作，三個省市兩兩合作并不均衡，且北京作為第一申請人所在地比天津和河北多;二是北京所占的節點最多，盡管北京面積并不大，也分布較為集中，天津則相比更加均衡，河北面積大節點少，分布較開，存在幾個集聚集中的地方;三是從河北省看，經濟較為發達的城市及離京津更近的城市參與跨省市創新合作較多，例如石家莊、保定、廊坊等，而經濟較為落后的城市或者離京津較遠的城市參與較少，例如邢臺、張家口等，且在每個城市節點分布也集中于城市而不是鄉鎮;四是公司在所有主體中占據主要部分，大學研究院和其他主體則只集中分布于其中幾個城市，以北京為最。

本文選取了上海浙江江蘇安徽參與跨區域合作的主體作為節點代表長三角地區。從圖2和表2可以發現，首先擁有節點數江蘇與上海相差不遠，大于浙江大于安徽，邊的分布也較為均衡;其次圖中可以很明顯地辨認出各省省會城市為各省最多節點聚集之處;此外各省的創新主體在作為第一申請人和第二申請人的數量上比較平均，上海及其周邊城市合作更加密切，公司在主體分布中同樣占據主要部分，但其他類型主體在長三角地帶分布較為均勻。

珠三角與其他兩地不同，沒有跨省份，而是僅包含廣東部分城市，因此在政策和發展目標統一上具有一定優勢，本文以各地級市之間合作數據繪制網絡圖。根據圖3和表3，盡管不同城市有參與度差別，但區域內節點位置比較分散，而且雖仍存在一定地理鄰近性影響，珠三角大部分城市兩兩之間也具有比較密切的合作。廣州和深圳作為廣東經濟最發達的城市，在技術創新合作網絡中同樣占據重要地位，擁有節點最多，節點作為第一申請人的情況也更多。從產學研角度，由于省會優勢，廣州擁有最多參與創新的研究院所和大學，廣州以外，研究院所和大學在距廣州更近的深圳、東莞、佛山和中山分布均勻，其他較遠的城市創新主體則基本以公司形式存在。整體上來說，珠三角與長三角結構上有更多相似之處。

2. 網絡權重圖

將合作次數作為權重繪制地區技術創新合作網絡權重圖，如圖4、5、6所示。

合作關系的質量關系到網絡結構穩定性、效率和發展，權重越大，關系線越粗，則主體間合作越頻繁，關系越穩固，合作質量越高，有利于促進網絡結構穩定和網絡效率的提升，有利于網絡發展壯大，產出更多創新成果。如圖，長三角技術創新合作網絡結構在上海及其周邊地帶更加成熟穩定，權重大的關系線更多更密，與較遠地區也有頻繁合作往來;珠三角與長三角類似，廣州深圳及周邊城市間存在較大權重的關系線，這種特征促進網絡的良性發展;京津冀則呈現分散較開的結構分布，穩定性較弱，與部分地區聯系并不緊密，對網絡發展作用較小。

3. 對比結果總結

總體來說，三地跨區域技術創新合作的網絡基本符合各省市的創新能力現狀，京津冀三地創新資源稟賦差距過大，因此京津冀形成了以北京為中心向津冀兩地擴散的格局，創新主體在選擇合作對象時也是以經濟較發達創新能力較強的城市所擁有的創新主體為先。長三角不同省市雖也有一定差距，但比起京津冀要小許多，因此網絡構圖更加均衡，又因本身屬于發達區域，不似河北擁有很多較落后的地域，所以節點分布均勻，四個省市兩兩之間都擁有一定密切程度的技術創新合作，網絡并不以任何一個省市為中心擴散。珠三角與長三角情況相似，各市均具有一定創新能力，發展相對均衡。

從表4產學研合作關系來看，公司在創新合作中占據絕對主體地位，三地公司參與的創新合作關系占比均高于公司本身作為節點的占比，其中長三角以88.48%位居第一，長三角珠三角兩地公司間合作的占比也高于京津冀。在京津冀網絡中，大學和研究院發揮作用相去不遠，但在其他兩地，大學的參與度遠大于研究機構，可見高校在長三角珠三角網絡中起到了更強的能動作用，高校帶動企業創新，較充分地利用了高校的資源人才優勢，京津冀則更多的倚仗了北京作為政治中心，所擁有的國家科研機構創新實力的發揮。

再根據表5的數據對比，京津冀的C遠高于長三角，說明其網絡中介性強，中間人作用較明顯，珠三角也有一定強度的網絡中介性。長三角、珠三角D和S低于京津冀，CC1高于京津冀，都顯示了其網絡的均衡性，在長三角、珠三角網絡中，資源和信息能夠得到比京津冀創新網絡更快速的傳播，創新效率也更高。長三角、珠三角地區經濟實力雄厚，創新能力強，雖然京津冀尤其是北京得到了國家大力扶持，但創新發展速度比不上其他兩地，可見長三角、珠三角網絡的均衡結構比京津冀以北京為中心向外擴散的結構更加優越，值得借鑒和發展。

（三）京津冀網絡演化路徑分析

運用pajek軟件求得2001—2017年京津冀技術創新合作網絡的各項空間狀態指標，根據公式（7）計算得出網絡的空間演化測度指標和熵值Hj，如表6所示，之后對熵值進行最優分割，通過matleb軟件首先對熵值進行標準化，得到標準化矩陣Z=[0.064 0.058 0.112 0.070 0.078 0.042 0.114 0.087 0.092 0.085 0.107 0.121 0.117 0.127 0.155 0.162 0.127]，再根據矩陣Z得到網絡的變差矩陣D，如表7所示，使用matlab軟件可以設定分段數，并求得所設分段數下最優切割點，然后根據變差矩陣D可以求得不同分段情況下各分段的變差極小值，如表8所示。

對于最優分段數，通過比值來確定，其中，a34=0.914>a45=0.858>a23=0.776，且k=3時極小變差值最小，對k=3進行F檢驗，所得值大于顯著性為0.05時的檢查值。因此根據數據確定最優分段數為3，分段點為2014年和2016年，但是專利公開有延遲性，2017年數據并未收集完全，所以所求得數據可能有一定偏差，而且根據2017年京津冀與長三角珠三角地區的結構特征對比和各數據分析，京津冀與長三角珠三角還有很大差距，因此將2017年并入上一個分段，將分段數確認為兩段更加合理，分段點為2014年，路徑如圖7。

第一階段：混沌形成階段（2001-2013年）

該階段網絡逐漸形成一定的規模，可以從路徑圖中看到熵值雖有上升趨勢但出現明顯上下波動，不時出現“v”字走勢，這正是隨著新節點的大量涌入網絡呈現出一種混亂不穩定的狀態，而且隨著熵值的擴大無序性漸強，在網絡逐漸發展過程中，有一些主體間出現了一定程度的二次合作，多次合作，不過合作穩定性仍然較低。

第二階段：無序擴張階段（2014—2017年）

新節點仍然在不斷涌入，熵值呈現上升趨勢，代表網絡的無序性增強，說明很多節點都在積極地尋找合作對象，建立探索性的關系，這種關系程度是較為微弱的，而且隨著網絡規模的進一步擴大，脫離混亂狀態表現出知識擴張性，知識和信息能夠在更廣闊的范圍內進行傳播，因此雖然網絡平均最短路徑的均值較大，但增加了更多的可能性，對網絡進一步擴張和邁入有序發展階段奠定了基礎。

四、結論與建議

長三角珠三角技術創新合作網絡效率高于京津冀，京津冀網絡以北京為中心向津冀兩地擴散，且中間人作用明顯，長三角珠三角的網絡則較為均衡，沒有明顯的中心。創新主體在選擇合作對象時比較傾向位于經濟較發達及地理位置較近城市的主體，長三角珠三角整體城鎮水平高于京津冀因此鄉鎮參與跨區域技術合作更多。演化角度京津冀創新網絡還處于無序擴張階段，需要進一步向有序發展階段邁進。因此對京津冀的發展提出如下幾條建議。

第一，提高津冀本身競爭能力。經濟發展中要素空間的分布決定活動方式和內容，其具有的非均衡特性必然造成巨大影響，促進不同地區之間產生商品和生產要素的交換與流動，基于各地區所特有的發展條件和比較優勢，一些地區互相彌補密切合作，另一些地區則形成競爭，從根本上，實現合理分工是建立區域合作的前提，也是取得持久發展優勢的基礎。北京手握全面豐富的資源，天津是我國重要的商品生產基地，臨近渤海，運輸發達，河北省則擁有充裕自然能源和完整工業體系，具備實現區域經濟一體化的自然稟賦和經濟基礎。但天津河北與北京的巨大差距制約了合作的進行，因此提高天津和河北本身競爭能力才是重中之重，而不是只依靠網絡扶持，只有這樣才能提高網絡運行效率，促進網絡發展。這需要天津河北積極引進人才，鼓勵創新，充分發揮自身優勢，從而吸引合作，也需要北京主動伸出援手，帶動天津和河北的發展。

第二，構建科學合理的城鎮體系，促進中小城市快速崛起。只局限于城市而無法擴散到鄉鎮的網絡并不健全，無法提高區域創新的效率，無法促進整個區域創新的騰飛。按照一般規律，隨著都市圈、城市群的發展，核心城市會逐步進行產業升級并疏解出一部分功能，這個過程也正是區域產業整合和經濟重構、新城及中小城市快速崛起的重要階段。新城及中小城市能夠成為推動區域快速崛起的新驅動力。對京津冀區域，北京各方面負擔過重，盡管交流越來越方便，地理鄰近性的影響仍不可小覷，北京獨木難支，雄安新區的設立就是為了緩解北京作為中心的壓力，優化調整京津冀的城市布局空間結構，培育創新驅動發展的新引擎，促進京津冀協同發展。不僅是雄安新區，京津冀其他區域也應大力發展中小城市和鄉鎮，先進帶動落后，改善合作創新網絡結構。

第三，完善區域合作內在推進機制。如何使區域合作內在推進機制趨于完善主要在兩個方面下功夫：一是擁有完整高效的管理監測系統。政府提供的溝通交流平臺和非官方的溝通交流體系的建設相輔相成，既方便各地政府掌握最新情況，及時制定相應政策，解決突出矛盾，避免因交流不暢帶來的困難，也方便中介機構、社會團體等民辦組織充分發揮紐帶作用，使合作多元化，靈活化，區域內創新合作系統平穩協調的向前發展。二是形成合理的利益分配機制。利益是區域合作的根本，只有具有合理利益分配機制，才能促進合作健康穩定進行，不斷深化合作。因此必須建立有效市場化生態補償機制，使區域內部資源、環境，科技成果等重要稟賦平衡分布;強化跨地區投資、產業轉移等重大事項利益分享的政策安排和制度設計，逐步形成指標健全、權重合理、比例得當的較為完善的分配體系。京津冀的發展需要迫切要求三方既要完善自身機制，也要進行積極交流，協商促進京津冀整體合作內在推進機制的形成與完善。

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