中國區域創新能力的時空演化及其驅動力分析

陳鵬 羅芳

（上海理工大學 管理學院，中國 上海 200090）

一、引言

工業革命以來，世界經濟快速發展，信息傳遞打破了時空界限，各個國家或地區都在全球化的背景中尋找到了自身的比較優勢，不斷地分工和協作使得世界經濟實現了進一步的發展。中國的發展亦是如此。40年的改革開放，經濟建設取得了全球矚目的成就，國內生產總值（GDP)從1979年的4100.5億元增長到2018年的90.03萬億元，增長了近220倍。與此同時，我們也充分發揮了自己的比較優勢，諸如廉價的勞動力，諸如充足原材料的供給，形成了強大的中國制造。1978-2010年，中國取得了年均約9.9%的增長速度，成為世界經濟增長最快的國家之一，無疑這是“中國模式”的成功。

然而，這并非事實的全部。傳統經濟增長模式帶來的弊端逐漸顯現出來，環境污染嚴重、自主創新能力不足，一系列社會和生態問題接踵而至。十三五規劃將創新發展定為五大發展理念之首，國家、各級地方政府及其他創新主體不斷加大對科技創新的投入力度，2018年研究與試驗發展（R&D）經費支出19657億元，研發經費總額占GDP的比重已從2006年的1.36%增長至2018年的2.18%。但是，R&D人員與經費的持續性投入并沒有使科技創新效率偏低、創新能力偏弱等問題得到根本扭轉，這種現象的長期存在必將制約我國創新驅動發展戰略的實施，不利于經濟長期發展。

此外，我國地域遼闊，區域經濟發展不平衡，中科院國情小組根據2000年資料統計分析表明，以“黑河-騰沖”一線為界，西北側56.2%的國土僅貢獻了GDP的4.3%，東南側貢獻了95.7%的GDP。創新能力于經濟發展的重要性不言而喻，但一些地方政府慣于對發達地區經驗進行簡單模仿，所制定的政策針對性不強，且效果不夠明顯。文章在建立區域創新能力評價體系基礎上，對我國省級區域的創新能力及其時空演變進行比較分析；同時，采用2001-2016我國31個省（市、區）的數據探究造成區域創新能力差異的驅動力，這將進一步為各地區更好地實施創新驅動發展戰略和制定實施相關政策措施提供理論參考。

二、研究現狀分析

熊彼特看來，創新即生產要素的重新組合，羅默（1986）認為技術進步是經濟增長的內生變量。區域創新能力即技術投入生產并商業化的過程（如采用新方法、投放新產品），已逐漸成為地區競爭力的重要衡量指標。當然，創新能力的培育也是提高區域自主創新競爭力的關鍵。采用指標分析的方法對科技能力進行評價，Mikel Buesa at el.(2006)、Xia Gao et al.(2010)、Ricardo Filipe（2016）等學者提出了不同區域創新競爭力評價體系，對美國及不同地區的區域創新能力進行了評價。當然，并非所有地區都有能力吸引創新要素，創新高度集聚在少數發達城市，新興國家的創新活動尤其如此。

隨著我國科技創新資源不斷投人，區域創新能力也引起了高度重視。多數研究側重于測算我國不同區域的創新資源投人來綜合評價其創新能力，總體上我國區域創新能力分布不均問題相當嚴重；呂可文等（2017）和王玉帥等（2018）采用因子分析分別分析了我國中部和泛珠江9省份區域創新能力。京津冀協同發展下，李興光等（2018）、孫瑜康和李國平（2017）認為三地的綜合創新能力在穩定快速提升，但區域內部發展極不平衡，地區間協同創新水平仍然較低。李煒等（2018）對我國中東部11個省份的創新極培育能力強弱進行排名，新長三角城市群創新空間集聚程度波動增強，兩極分化現象呈減緩態勢。事實上，空間相關性也是我國區域創新發展進程中應該重點考慮的。地區間創新能力空間相關性日益增強，從而推動了創新的區域擴散和空間溢出。

區域創新能力并非一成不變，受多種因素影響。創新能力的驅動力與影響因素有一定差異，影響因素包括社會經濟因素和自然因素，地形、土壤、河流、植被等自然因素具有相對穩定性，早期區域的形成就使其無法更改，難以對其量化，多數研究創新能力影響因素文章往往只考慮社會經濟因素；以經濟和社會因素對創新能力所產生的驅動力至關重要，其投入對區域創新能力的影響更為顯著和全面，城市化、工業化水平的提高對創新的產出具有正向促進作用。現有研究大體來看主要集中在經濟基礎、R&D經費及人員投入、區域智力資本、外向經濟、產業結構、創新環境等方面來分析區域創新能力的驅動力。

過往研究或單方面構建了區域創新能力評價體系，并選取某個省、部分地區、國家角度進行某年度的靜態評價，沒有對我國省、市或自治區多年創新能力的發展變化進行動態分析；或主要通過實證分析考慮區域創新能力的影響因素及影響程度的強弱，而在創新能力測算的基礎上考慮驅動力的文章并不多。基于此，一方面，我們構建區域創新能力評價體系，就中國2001-2016年各省、市或自治區創新能力的時間、空間演變進行比較分析；另一方面通過建立空間面板模型，從經濟和社會因素視角實證分析探究造成不同區域創新能力差異的驅動力。

三、研究方法與設計

（一）指標體系的建立

結合傳統的區域創新理論，并參考以往國內外區域創新能力評價體系，構建了30個較全面反映我國區域創新能力的綜合評價指標。包括四大方面，分為三級指標層次（見表1），利用主成分分析的綜合得分為依托，對31個省市多年數據進行整體分析，還從東、中、西、東北4個大區域以及11個小區域進行分類考慮，對我國區域創新能力的時空演進進行系統總結。

考慮部分最新數據的不可得性，相關數據均來自《中國統計年鑒2002-2017》、《各省級統計年鑒》、《中國科技統計年鑒2002-2017》、《中國高技術產業統計年鑒2002-2017》以及《中國區域創新能力發展報告2002-2017》，基于國民經濟發展的滯后性，因而研究期（2001-2016）也具有較強的數據時效性，更能反映目前的經濟發展態勢。

表1 中國區域創新能力指標評價體系

宏微觀經濟人均GDP元/人勞動生產率萬元/人產業結構非農產業的比重%高科技產業占GDP的比重%可持續發展人均工業污染治理金額元/人環境質量綜合指數%就業情況失業率%產業國際競爭力商品出口額與GDP之比元/萬元創新經濟績效

（二）創新能力空間效應檢驗模型

1.全局自相關模型

全局自相關能夠刻畫區域創新的整體分布，并從空間上判斷我國省級區域創新變化的集聚性，指數是最常見的統計檢驗量，計算如下：

式中：n是研究單元的總數；xi、xj分別為區域i和j的創新綜合得分值，Wij為空間權重矩陣，采用鄰接標準來定義，即當i和j鄰接時，Wij=1，否則Wij=0。I取值介于［-1，1］之間，可以判斷區域創新能力的集聚程度。大于0即空間正相關，小于0則空間負相關，等于0服從隨機分布，空間不相關。

2.局域自相關模型

為了考慮某一區域創新能力與鄰近區域的聯系程度，局域自相關是最常見的衡量指標，衡量局部空間對整體空間自相關的影響，公式如下：

式中：n是研究單元的總數；xi、xj分別為區域i和j的創新綜合得分值，Wij為空間權重矩陣。局域自相關空間關聯有4種模式，H-H或L-L集聚型代表局部為正值，即高水平或低水平創新區域在空間上集聚；H-L或L-H集聚型表示局部為負值，即高水平創新區域被低水平區域或低水平區域被高水平區域包圍。

（三）基于空間效應的區域創新能力驅動力模型

1.基本模型設定

參考已有理論和實證結果，選取人口密度、人均GDP、電力消耗、人均受教育年限、R&D經費支出占GDP比重、非農產業比重、進出口總額占GDP、高等學校教師數，探究人口集聚、經濟發展、能源消耗、國民素質、研發投入、經濟結構、開放度、高度教育等對區域創新能力變化的影響。初步設定如下線性相關關系基本模型：

式中：Y為區域創新能力水平；X1，…，X8依次為人口密度、人均GDP、電力能源消耗、人均受教育年限、R&D經費支出占GDP比重、非農產業比重、進出口總額占GDP比重、高等學校教師數；α[0α，1α，...，8α]為待估計的參數；ε為正態分布的隨機誤差項。為了減小模型異方差的估計偏誤，對人口密度（X1）、人均GDP（X2）、電力能源消耗（X4）、高等學校教師數（X8）取自然對數。

2.空間面板模型設定

區域創新能力發揮效用的路徑并非線性的，受不同干擾性因素影響，需深入考慮地理區域之間的空間相關關系，本文選用空間面板回歸模型估計方法。為此，利用2001-2016年數據，引入空間Durbin模型、空間誤差模型和空間滯后模型，分析中國區域創新能力的驅動力。基于LM和Hausman檢驗結果，選擇隨機效應的空間面板數據模型進行估計。隨機效應的空間Durbin模型（SDM）：

隨機效應的空間誤差模型（SEM）：

隨機效應的空間滯后模型為（SAR）：

三式中：Yit為區域創新能力水平；ρ為空間自回歸系數，W為n×n的空間鄰接矩陣，X1it，…，X8it為8個自變量；N是橫截面個體個數，T表示樣本時期數，α[α0，α1，…，α8]為解釋變量待估計的模型參數；itε為誤差隨機項，服從正態分布，β為解釋變量空間滯后項的回歸系數。

四、結果分析

（一）中國區域創新能力的時空演化特征

根據上文構建的31個能夠較全面地反映我國區域創新能力綜合評價的指標體系，KMO測度指標和Bartlett球度檢驗結果都證實了采用因子分析法的合適性，因此分別求出了中國31個省級區域2001-2016年區域創新能力的綜合評價得分。

1.中國區域創新能力整體特征：區域創新差異波動中縮小

總體上創新能力變化較為明顯，從全國尺度看，我們對31個省（市）歷年的創新能力得分分別求其標準差（圖1），以此來判斷我國整體創新能力的內部差距情況，我國創新能力的內部差距在波動中不斷縮小，呈現極化增長到均衡發展的趨勢。經濟學家繆爾達爾（1957）提出“二元空間結構”理論，區域經濟差距在擴散效應和回流效應中不斷縮小。進一步，發展前期，我國區域創新能力空間格局的二元結構占主導；而后期隨著落后地區逐步追趕，擴散效應的產生，空間失衡的加劇趨勢得到減緩，整體創新水平的內部差異一定程度縮小。

圖2反映的是中國四大區域2001-2016的創新能力平均得分，從不同地帶的變化情況來看，東部的極化水平較為穩定，而中部和西部存在較為明顯的上升趨勢，而東北地區的創新能力得分呈現歷年下降態勢。在我國創新產出高度集中的東部地區，不同城市、不同區域呈現相對一致的同步增長。而在創新產出能力較差的中西部地區，要素投入帶來的直接效益較為明顯，創新發展趨勢更加顯著。同時，我們的研究也發現，東北的創新能力水平隨著時間推移不斷下降。

圖1 2001-2016年創新能力得分標準差

圖2 2001-2016年中國四大區域創新能力平均得分

2.創新空間差異特征：“東強西弱”格局烙印的深化

21世紀以來，中國區域創新能力經歷了一個加速過程，總體創新格局明顯帶有經濟活動地帶性差異的烙印，呈現顯著的東高西低的態勢，且“東-中-西”逐漸衰減的分布格局。全局Moran's I指數在1%水平下顯著為正（表2），中國區域創新能力空間上集聚程度不斷上升，創新的空間相關性日益提升。表3反映2001-2016年我國不同階段（4年）31省市區域創新得分的分異，總體上區域創新能力提升較為明顯，隨著時間變化，東部省市的極化地位進一步加強，導致“沿海-內陸”的地帶性分化依然存在，而中西部地區的創新能力低值區存在大幅度減少。以我國人口分布“胡煥庸線”為界，創新能力的集聚區域一直分布在該線東南側，兩側存在明顯不協調。結合中國31個省市創新均值分布，空間上總體呈現由東部沿海沿線的三大高值區域向廣大西北內陸逐漸遞減的趨勢，且隨時間推移，創新能力由高度集聚逐步向內陸擴散。此外，局部Moran's I指數也顯示我國東部沿海經濟發達地區為高高集聚區，低低集聚區分布在在中、西部的欠發達省市區。

表2 2001-2016年中國創新能力的Moran's I值

表3 2001-2016年中國31個省市區創新能力得分分布

3.區域一體化為主的創新集群形成

中國區域創新格局帶有高度經濟依賴性，呈現出地理空間區域一體化為核心的帶狀分布，發達地區既是經濟增長極也是創新增長極，表現出“集群化”特征，在我國東部“京津冀-長三角-珠三角”沿海地區已形成明顯的創新連綿帶，隨著時間的推移，三地的壓倒性優勢在不斷加強。這些地區由于與生俱來的地理位置優勢，加之多樣化的產業結構和經濟基礎，吸引94%的人口在胡煥庸線以東的中國東南半壁，成為創新活動的高地。縱向來看，研究期內較高水平和高水平的創新區域表現出高度的穩定性，呈現出一定時空慣性。而低水平和中等水平區域呈現“此消彼長”的動態趨勢，低水平區域的范圍縮減較為明顯，而中等水平區域的范圍近年來相對穩定，這在我國東北、華北和華中等地區尤為明顯，而京津冀、長三角和珠三角地區創新集群模式隨時間推進不斷強化。

4.區域空間的總體創新程度和分布結構有明顯的分異特征

繪制2001-2016年各地區創新能力平均得分的BOX分布圖，根據得分的散布范圍和分布形態，將我國區域創新能力分布分為5種類型。第一類是高創新值主導區，珠三角、長三角地區屬于該類。這類地區創新得分均值居11個地區前列，廣東也是我國高新技術產業發展水平最高地區之一（楊清可等，2014），區域內創新得分均值以上年份小于均值以下年份，區域創新一體化態勢明顯。第二類是中高創新高值主導區，京津冀地區屬于該類。這類地區多數年份的創新得分高于歷年平均得分。前兩類創新區域發達地區為主，與經濟水平高度吻合，代表中國經濟水平的三大板塊同時也是創新能力的“山峰”所在地。第三類是中等創新均衡區，以山東半島和海峽西岸地區為代表。第四類是中低創新均衡區域，東北、黃河中游、長江中游和上游地區都屬于該類型。第五類是低創新區域，西北以及南貴昆地區為主。這三類地區的創新得分年份大體上都呈均衡分布態勢。

圖3 2001-2016年中國不同區域創新能力平均得分的BOX分布

（二） 中國區域創新能力差異的驅動力分析

1.區域創新能力的的驅動力分析

根據上文因子分析法計算出的2001-2016我國31個省市的創新能力得分和歷年社會經濟數據，并結合前述模型設定，從經濟和社會因素方面分析了中國區域創新能力變化的驅動力。計量模型中各自變量間的相關系數均小于0.8，方差膨脹因子值（VIF）均小于5（臨界值10），即不存在共線性問題。豪斯曼檢驗結果顯示空間面板隨機效應模型更適合，全樣本的最小二乘法、普通隨機效應、空間Durbin模型、滯后（SAR)模型、誤差(SEM)模型估計結果如表4所示。從空間自回歸系數ρ來看，SDM模型中值為0.196（在1%水平上顯著），這表明區域間創新能力存在顯著的空間自相關性，空間溢出效應對區域創新能力具有正向的影響，區域創新能力除受自身影響外，還受相鄰區域的溢出擴散影響。

綜合考慮人口集聚、經濟發展、能源消耗、國民素質等一系列因素的前提下，一系列檢驗證實采用空間Durbin模型更為合理。其中，人口密度、人均受教育年限、非農產業比重與開放程度并沒有對中國區域創新能力的發展產生顯著影響；人均GDP、電力能源消耗、R&D經費占GDP比重、高等學校教師數與區域創新得分呈顯著正相關，四者每提高1%，對區域創新能力提升的貢獻分別上升0.977%、0.11%、0.319%、0.207%；創新是一個投入產出的過程，財力、人力等很大程度促進了地區的創新，區域經濟發展與創新水平呈現螺旋式上升。首先，經濟發達地區，市場化水平高、社會競爭氛圍強，利于創新活動開展，進而提升區域創新能力。其次，經濟發展將更好的資金、設施、人才等帶給創新性企業，創新資源的聚集與區域經濟水平有著直接的內在聯系。最后，優惠的政策往往廣泛存在于經濟發展水平較高地區，創新環境的優異易于吸引區域外的相關資源的協同互動。電力資源為主的能源消耗是多數創新企業發展進步的必要需求，科技對電力的依賴性相當高。研發投入表現出與創新能力的協同增長效應，這一點在大量研究中都得到過證實，一方面，R&D經費投入加大，導致技術的發展應用，新技術的使用將勞動力從傳統的手工勞動中解放出來，從事研究活動的人數，繼而推動區域創新能力；另一方面，研發投入也伴隨區域創新能力的提高而不斷增加。恢復高考后高等學校是大量高質量人才的培養場所，也是知識創新的源泉，進一步通過與企業的合作產生創新發明專利。

表4 2001-2016年中國區域創新能力差異的驅動力分析

2.區域創新能力演化的驅動力分異

進一步的，綜合考慮能源消耗、經濟發展以及區位分布等因素，采用隨機效應下的空間杜賓（Durbin）模型對我國東部、中部、西部和東北4大地區進行分析。自變量選擇在全國層面顯著的4個指標，模型估計結果如表4所示。

人均GDP和R&D經費投入占GDP的比重對東部區域創新能力呈顯著正向影響，兩個指標每提高1%，區域創新能力會提高0.767%、345%；我國創新能力的高值區域主要集中在綿長的東部沿海地帶，這些地方是我國對外開放的門戶，一直以來都是全國GDP的高地，經濟發達帶來的城市化的進程使得各類資源大量匯聚，R&D經費投入不斷增長，使得地區創新能力會有很大程度提升。中部地區和東北地區的人均GDP每提升1%，會使創新能力提高0.539%和0.669%，中部六省經濟的騰飛與東北經濟的復興一直都是政府高度重視的。西部地區人均GDP、電力消耗和R&D經費每提升1%，創新能力顯著提升0.591%、0.142%和0.271%，我國經濟發展水平極不平衡，西部經濟因為位置、環境等各方面劣勢早期發展緩慢，現階段，人力、物力、財力資源的投入都會使經濟迅速發展，區域創新能力也隨之同步的顯著提升。

3.中國區域創新能力變化的驅動力形成機制

根據前文創新能力時空格局與經濟、社會兩方面驅動力的解析，繪制了區域創新能力的形成機制圖5。從國家層面結果來看，同時考慮人口集聚、經濟發展、能源消耗等諸多要素的前提下，人均GDP、電力能源消耗、R&D經費占GDP比重、高等學校教師數4大要素表現出與區域創新能力的提升有著顯著的正向效應。其中，人均GDP代表的經濟發展帶來的影響最大，彈性系數達到0.977。經濟增長依然是影響區域創新能力的主要原因，現階段，不同地區要轉變傳統高能耗的經濟增長方式，加大科技研發投入，提升區域創新能力，實現創新驅動經濟發展。教育所帶來的人才紅利是中國不少城市當前最為重視的，近年來不少地區掀起人才大戰，教育是提升人口知識化的重要手段，各地要大力發展高等教育，實現產學研深度融合的創新體系。區域創新能力的分布存在顯著的空間效應，創新政策制定不應只關注單一省份或城市的發展，還要考慮協同發展，如我國京津冀地區實行創新協同發展，珠三角打造的珠江東岸廣深創新軸。

從地區層面看，不同要素對創新能力的影響顯著程度、影響方向和強度存在不同差異，西部地區因為自身的發展情況對各類要素投入的反映最為強烈。經濟發展對區域創新能力產生相當強的推動作用，在我國各地都是如此。同時，人均GDP高的地區，這種推動作用更明顯（圖4）。技術投入對創新能力的促進主要體現在R&D經費的比例上，比例越大，正向作用越明顯，尤其在我國東部地區。就西部和全國而言，電力消耗與區域創新能力呈顯著正相關。基于此，我們推斷：區域發展早期，地區經濟及創新能力受能源消耗的影響較大，隨著GDP的不斷提高，技術的驅動作用愈發明顯。

圖4 中國不同區域創新能力的社會經濟影響因素示意

簡而言之，中國區域創新能力的驅動力機制是一個復雜的投入產出綜合體，在這個創新系統的中，經濟和社會因素至關重要。經濟的發展和教育水平的進步都起著不可替代的作用，經濟增長使得更多的研發資金投入到科技創新中，教育進特別是高等教育的發展步帶來大量人才集聚。轉變經濟發展方式是中國經歷幾十年的高速發展后面臨的困境，在市場化程度不斷提高的今天，社會創新氛圍濃郁，加之創新政策鼓勵，資金、人才等要素集聚，帶來知識、科技創新發展，從而推動區域創新能力的提升。

圖5 中國區域創新能力的驅動形成機制

五、結論與展望

進入21世紀，中國各級政府日益強調創新在經濟發展中的推動作用，伴隨創新發展戰略的實施大量創新資源得到投入。探討區域創新能力的時空演化特征及驅動力，利于優化創新要素分布，促進地區經濟增長。我們的研究一方面系統構建了區域創新能力評價體系，動態分析了2001-2016年我國各省市創新能力的時空演變過程；另一方面建立了省級層面的空間面板模型，從經濟和社會要素兩方面實證分析探究造成不同區域創新能力差異的驅動力，進而探討創新能力差異的驅動力形成機制。

研究發現，中國不同區域創新能力差距較大，呈現出明顯的“階梯式”特征。中國創新格局帶有深刻的“東強西弱”經濟烙印，這同中國獨特的東、中、西經濟格局與梯度體系是一致的，創新高地主要集中在占全國人口94%，貢獻95.7%GDP的“胡煥庸線”東南側。總的來說，以北京、上海、廣州和深圳為中心的京津冀、長三角和珠三角東南沿海三大經濟帶是中國創新產出的集聚地，也是創新熱點地帶，中部和東北地區處于中游水平，西部地區最弱。2001-2016年，區域創新能力分布格局向中西部地區轉移，但東部仍然為主要的集聚地，整體上表現為前期極化增長，后期優化均衡發展的過程。高水平與較高水平創新城市分布具有高度經濟依賴性，總體格局與我國區域一體化程度較高的地區相吻合。長三角、京津冀及珠三角等發達地區兼有經濟增長極和創新增長極的雙重優勢，而中部和西部省市近年的創新進步也較為明顯，研究結果一定程度上揭示了地理鄰近與創新溢出對中國大陸31省市創新時空演進的推動作用。

當然，我國不同地區資源環境和社會經濟發展程度差異較大，使得各類經濟和社會因素對區域創新的驅動方向和驅動強度有所不同。基于2001-2016年空間面板模型，解析中國區域創新能力變化的驅動力，從全國層面來看，回歸結果表明，人均GDP、電力能源消耗、R&D經費占GDP比重、高等學校教師數是我國區域創新能力提升的重要因素。具體來看，經濟發展對區域創新能力的正向推動作用適用于全國各地；技術進步推動了東部創新能力的提升；就西部和全國而言，電力消耗與區域創新能力呈顯著正相關。

因而，伴隨中國經濟進入新常態，各地應大力發展經濟，不斷加強技術投入，提升中國區域的創新能力。不同地區應在協同開發基礎上制定創新發展戰略，促進跨區域知識溢出、轉移和擴散。創新能力本身較強的東南沿海地區，應在政府政策引導下將更多的創新資源投入到創新性基礎研究上，著力培育創新型產業，發展科教事業，促進產學研協作，進而推動科技創新又好又快高效發展；中部、東北的省份要發揮西拓東進的區位優勢，引進東部沿海創新活躍地區的創新主體、資金及經驗，鼓勵與發達地區或者發達國家的創新R&D合作，從而提升區域間的創新溢出效應；發揮后發優勢是西部地區的重點，加快對發達地區產業轉移的承接力度，推動落后地區電力、通訊、互聯網等基礎設施的發展，借助“陸上絲綢之路經濟帶”加大與中亞地區在技術、人才等創新資源上的合作， 提升西部地區經濟水平和創新能力。