產(chǎn)學(xué)研合作中科技投入與產(chǎn)出質(zhì)量的演化博弈分析

侯曉輝，謝 祥，黃 磊

（1．北京交通大學(xué)科技處；2．北京交通大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，北京 100044）

1 研究背景

科技創(chuàng)新在經(jīng)濟和社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越關(guān)鍵的作用，世界主要經(jīng)濟體普遍努力提升科研與技術(shù)開發(fā)投入。從2003年至2013年的11年間，全球研發(fā)投入年均增長7.2%，遠高于同期全球經(jīng)濟總量的增長［1］。2016年我國《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》發(fā)布，提出科技創(chuàng)新對經(jīng)濟增長貢獻率到2020年達到60%，明確了研發(fā)經(jīng)費投入2020年達到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2.5%，2030年達到2.8%的目標［2］。隨著科技投入不斷增加，我國已成為科技大國，但基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)研發(fā)水平卻受到社會各界的詬病，凸顯出科技創(chuàng)新的質(zhì)量和效益不足。當前在我國研發(fā)經(jīng)費來源構(gòu)成中，企業(yè)占主體，2012—2017年企業(yè)研發(fā)經(jīng)費在全國研發(fā)經(jīng)費中占比均超過76%［3-4］。同時，企業(yè)也是科研機構(gòu)與高校科技經(jīng)費的重要來源和合作方。因此，如何推動社會科技資源投入增加，并切實提升科技創(chuàng)新的質(zhì)量和實效，是科技創(chuàng)新管理研究的重要問題。

此前對這類問題的研究在科技投入與產(chǎn)出分析方面較集中，不少學(xué)者采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)、多元回歸運算等方法分析科技投入產(chǎn)出效率［5-7］；也有分析指出我國競爭性科研經(jīng)費配置模式的不足，提出完善競爭性和非競爭性科技經(jīng)費投入機制的建議［8］。在科技項目質(zhì)量的研究方面，主要集中研究完善過程管理和控制的管理體系、評價機制等［9-10］。在產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系和機制方面，楊得前等［11］指出，產(chǎn)學(xué)研合作中機會主義的根源在于產(chǎn)學(xué)研合作中信息的不完全與不對稱、合約的不完備以及機會主義行為難以證實，并通過建立博弈模型分析提出了治理機會主義行為的對策；黃波等［12］研究了如何通過合理的利益分配來防范產(chǎn)學(xué)研合作中的道德風(fēng)險，促使研發(fā)方按契約投入資源，并通過對比找出了不同條件下的最優(yōu)利益分配方式；賀一堂等［13］運用委托代理理論具體分析了不同分配方式對企業(yè)、科研機構(gòu)的激勵程度，通過算例驗證，認為不設(shè)有預(yù)付金的分配方式可能激勵效果更佳；馮海燕［14］分析了高校與企業(yè)產(chǎn)學(xué)研合作機制的問題及涉及的機制，包括協(xié)同創(chuàng)新機制、融資創(chuàng)新機制、激勵創(chuàng)新機制、利益分配機制等，指出政府應(yīng)發(fā)揮服務(wù)職能，建設(shè)產(chǎn)學(xué)研合作體系和制定配套政策，注重完善利益和風(fēng)險分擔(dān)機制。

在前人研究的基礎(chǔ)上，本文認為產(chǎn)學(xué)研合作系統(tǒng)中的群體博弈對創(chuàng)新動力和質(zhì)量也有重要影響，是值得深入研究的問題。科技創(chuàng)新體系中投入主體與研發(fā)主體兩大合作群體構(gòu)成的產(chǎn)學(xué)研合作系統(tǒng)，各群體的策略選擇機制、投入與質(zhì)量之間相互影響，并受到合作收益機制的影響。創(chuàng)新投入主體與研發(fā)主體通過合作獲得研發(fā)成果，并通過成果的價值獲得收益，雙方形成各有優(yōu)勢而作用不同的兩大群體，其獲取收益的方式不同，受收益機制和政策環(huán)境的影響，雙方群體在合作中存在不同的策略選擇，在不完全信息條件下進行長期重復(fù)博弈，各群體內(nèi)部會形成示范效應(yīng)并相互學(xué)習(xí)，成為群體動態(tài)博弈的系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，投入主體是否愿意真實投入高額研發(fā)費用、研發(fā)主體是否能夠不斷提升研發(fā)質(zhì)量，其策略選擇都直接影響著科技創(chuàng)新的發(fā)展。因此，本文希望通過分析創(chuàng)新投入群體與研發(fā)群體組成的動態(tài)博弈系統(tǒng)，明確創(chuàng)新投入和研發(fā)質(zhì)量策略選擇演化的影響因素及相關(guān)性，尋求促進投入和創(chuàng)新質(zhì)量提升的有效途徑。

研究這類群體動態(tài)博弈問題的一個有效方法是演化博弈。演化博弈以不完全信息條件下動態(tài)系統(tǒng)中博弈的參與群體作為研究對象，通過研究系統(tǒng)的動態(tài)過程與動力機制，對系統(tǒng)的過程、策略、條件、狀態(tài)和穩(wěn)定性進行分析。在重復(fù)博弈中，參與主體會根據(jù)前次博弈所得收益調(diào)整策略以獲得邊際收益，追求自身利益改善，不斷以更優(yōu)收益狀態(tài)代替較劣收益狀態(tài)，最終形成相對穩(wěn)定的動態(tài)平衡，這時每個主體都沒有動力單方改變策略，則該策略即演化穩(wěn)定策略［15］。通過演化博弈，可以明確動態(tài)系統(tǒng)發(fā)展的影響因素、條件和演化方向，為政策措施的選擇提供依據(jù)。

在科技項目組織和遴選中，組織方、投入方和創(chuàng)新主體之間的信息不對稱、項目經(jīng)費投入及收益機制的不完善也可能造成不利于科技創(chuàng)新發(fā)展的選擇。當群體重復(fù)博弈中逆向選擇連續(xù)發(fā)生時，將會導(dǎo)致科技投入不足、項目及成果的質(zhì)量下降［16］，造成低水平循環(huán)。本文采用演化博弈方法對科技投入與創(chuàng)新質(zhì)量進行建模分析，探索通過管理改進提升創(chuàng)新活力和水平的途徑。

2 科技投入和收益機制的模型構(gòu)建

（1）假設(shè)博弈的兩個群體分別是科研項目實施方E和項目投入方V，將其策略空間分別定義為{E1，E2}和{V1，V2}。其中：E1和E2分別為項目實施方（在對應(yīng)領(lǐng)域或項目）選擇發(fā)展高科研能力或普通科研能力的策略，V1和V2分別為項目投入方選擇投入高額科研經(jīng)費（I1）或低額科研經(jīng)費（I2）。

（3）假設(shè)項目實施方的收益主要來自科研經(jīng)費，選擇E1和E2策略從項目經(jīng)費中獲得的收益比例分別為α1和α2；而項目研發(fā)完成后成果歸屬于項目投入方，成果的價值為R，根據(jù)不同的項目實施方和項目投入方的策略組合，項目成果價值分別為R1、R2、R3、R4。項目實施方和投入方的博弈支付矩陣如表1所示。

表1 科研項目組織參與方的支付矩陣

（4）假設(shè)項目產(chǎn)出成果的收益R與科研能力和項目投入I正相關(guān)，可以得出高額科研經(jīng)費投入、高科研能力的科研單位的項目收益大于低額科研經(jīng)費投入、高科研能力的科研單位的項目收益，也高于低額科研經(jīng)費投入、低科研能力的科研單位的項目收益，即；高額科研經(jīng)費投入、高科研能力的科研單位的項目收益大于高額科研經(jīng)費投入、低科研能力的科研單位的項目收益，也高于低額科研經(jīng)費投入、低科研能力的科研單位的項目收益，即

3 科研項目經(jīng)費分配和收益機制模型的演化博弈分析

科研項目實施方采用E1和E2的平均支付分別為和，采取混合策略的平均支付為，計算公式如下：

項目實施方群體中選擇E1策略類型的博弈方比例的復(fù)制動態(tài)方程為：

項目投入方選擇V1策略的博弈方類型比例y的復(fù)制動態(tài)方程為：

圖1 科研項目支付矩陣平衡點穩(wěn)定性類型1

對于U1～U4這4個平衡點，可根據(jù)項目實施方的收益率和項目投入方收益，經(jīng)雅可比矩陣J判定其行列式det(J)和跡tr(J)的正負，按照相圖分幾種類型討論平衡點的穩(wěn)定性：

（1）類型1。

同理可得情形3、情形4，其條件組合與平衡點的穩(wěn)定性如表2所示。

（2）類型2。

圖2 科研項目支付矩陣平衡點穩(wěn)定性類型2

同理可得情形7和情形8，其條件組合與平衡 點的穩(wěn)定性見表2所示。

表2 科研項目矩陣博弈穩(wěn)定性判定條件

4 科研項目經(jīng)費分配和收益機制模型分析結(jié)論

（1）根據(jù)上述演化模型分析可知，根據(jù)不同投入額度及不同項目實施方可預(yù)期產(chǎn)出的收益，在情形1和情形5的條件下，項目實施方群體會逐步轉(zhuǎn)化為高科研能力者，而項目投入方群體會逐步轉(zhuǎn)換為普遍選擇高額度科研投入，成為科技創(chuàng)新發(fā)展的理想狀態(tài)。從需滿足的條件和結(jié)合實際情況分析可知，高科研能力的項目實施方預(yù)期獲得更高的項目收益，且項目投入方在對高科研能力單位進行高投入可獲得更高效益時，無論對低科研能力的投入是否有邊際效益，由于項目實施方的演化方向確定向高能力發(fā)展，系統(tǒng)均會發(fā)展為有利于科技創(chuàng)新發(fā)展的高科研能力、高科研投入狀態(tài)。

（2）在其他情形下，均不能形成高投入、高科研能力的良好狀態(tài)，在系統(tǒng)演化中，項目雙方群體沒有共同選擇最有利于科技創(chuàng)新發(fā)展的策略，形成了逆向選擇。在情形2和情形6，且系統(tǒng)演化為在項目實施方群體中，高能力科研者的比例逐漸增加到接近于1，但項目投入方的群體中高額度投入的比例逐漸減少到接近于0。從需滿足的條件和實際情況分析，主要是項目實施方群體演化方向確定為高科研能力時，從邊際效益考慮，當對高科研能力者的更高科研投入不能帶來邊際收益時，項目投入方將會選擇較低的科研投入。在情形3和情形8，且，4和情形7，且，系統(tǒng)演化為高能力科研者的比例逐漸減少到接近于0，高額度投入的比例逐漸增加到接近于1。結(jié)合實際解釋，即由于高科研能力者的收益率低于低科研能力者，項目實施方群體的演化方向已經(jīng)確定為向低科研能力發(fā)展，項目投入者對低科研能力的投入具有邊際效益，那么項目投入者對高科研能力的投入是否帶來邊際效益就不需要考慮了，系統(tǒng)將演化為低科研能力、高科研投入的狀態(tài)。

5 治理策略

根據(jù)上述演化博弈模型分析的結(jié)論，對于科研項目收益機制形成的不利選擇，完善規(guī)則、優(yōu)化項目遴選機制是防范產(chǎn)學(xué)研合作中創(chuàng)新投入和研發(fā)質(zhì)量策略逆向選擇的關(guān)鍵。

一是通過公共管理和財稅政策優(yōu)化創(chuàng)新環(huán)境、提升創(chuàng)新價值，使科技成果的價值能夠充分體現(xiàn)，對投入更高科研資源的社會企事業(yè)單位形成正向激勵。在科研項目招投標等各類項目承擔(dān)單位的組織遴選中，評審過程和規(guī)則設(shè)置不斷完善，既要對項目成本有合理的評估和控制，又要對項目預(yù)期質(zhì)量有一定的激勵。

二是通過收益和獎勵機制，對高科研能力者承擔(dān)項目的收益給予正面的激勵，而降低低科研能力者的收益預(yù)期。

三是完善項目質(zhì)量要求和評價體系，保障項目投入方的收益，同時也降低低水平科研主體的收益預(yù)期。

四是繼續(xù)推進科技領(lǐng)域的信息公開和信息共享，通過“信號傳遞”機制，結(jié)合項目申請材料的設(shè)計和背景調(diào)查，幫助項目委托方掌握充足的信息；通過信息的掌握和科學(xué)合理的評價標準，充分了解和評價項目申請的主體，即項目負責(zé)人、團隊以及高校等科研單位的科技創(chuàng)新能力，以及該主體可投入項目的科技資源、時間等與項目任務(wù)的匹配性。有效的評價指標體系有利于降低信息不對稱引起的逆向選擇。

通過多種政策措施共同作用，促進項目實施主體發(fā)展高質(zhì)量科研能力、科研資金投入方積極投入的繁榮局面，從而推動科技創(chuàng)新效率和質(zhì)量的提升。