基于演化博弈視角的藥企與學研機構創新藥物合作研發研究

王 琳，黃 哲

（沈陽藥科大學工商管理學院，遼寧沈陽 110016）

創新藥物是指具有自主知識產權專利的藥物。相對于仿制藥，創新藥物強調化學結構新穎或新的治療用途，在先前的文獻或專利中均未出現過。創新藥物研發是一個高風險、高投入、周期長的過程，一般來說，一個創新藥物的研發時間大約為15年左右，可能需要幾億甚至十幾億美元的研發資金，因此，我國醫藥企業研發創新藥物的積極性普遍不高。此外，由于醫藥企業規模小且數量多、尚未形成技術創新體系、創新藥物研發能力不足等多種原因，造成我國創新藥物發展緩慢且數量極少的局面。2018年，我國國家藥品監督管理局（NMPA）共批準了51個新藥，其中包括42個進口藥，僅有9個國產創新藥物；而同期美國食品藥品管理局（FDA）共批準59個創新藥物。因此，相比于世界領先國家，我國創新藥物水平仍處于落后狀態。2016年我國工業和信息化部聯合原食品藥品監督管理局（CFDA）等6部門發布的《醫藥工業發展規劃指南》中指出，當前我國醫藥工業發展的主要任務之一是增強產業創新能力，強化企業技術創新主體地位，推動企業加強與高校、科研院所和醫療機構的技術協作［1］。目前，我國創新藥物的研發主體仍是高等院校、科研機構等單位（下文統稱為學研機構），醫藥企業的角色主要是將研發成果進行產業化，而由于醫藥企業與學研機構之間缺乏有效的溝通與合作等各種原因，他們之間的合作效率并不高。因此，為促進我國創新藥物的發展，應采取相應措施以鼓勵醫藥企業與學研機構進行合作，真正實現優勢互補，資源共享，提高創新藥物研發能力。

1 文獻綜述

創新藥物研發對我國醫藥行業的發展和人民健康水平的提高具有重要意義，推動創新藥物研發已成為國家戰略。眾多學者在研究中指出，為實現我國從醫藥大國向醫藥強國的轉型發展，創新藥物研發尤為重要［2-4］。趙丹等［5］提出，創新藥物研發的難度越來越大，研發成本也越來越高，與此同時創新藥物研發失敗率也在提高，在這種背景下，醫藥企業難以獨立進行創新藥物研發，應尋求合作伙伴。蔡帆等［6］學者指出，為提高創新藥物研發能力，可采用產學研合作模式，實現協同創新。俞新武等［7］學者通過整理和歸納國內外文獻，利用離群值以及偏倚性檢驗對相關文獻進行篩選，通過薈萃分析（Meta分析）得出產學研合作與創新績效呈顯著正相關的結論。因此，基于創新藥物研發在醫藥行業中的重要地位，及其研發難度大等原因，醫藥企業與學研機構合作進行創新藥物研發是十分必要的。

Zudin等［8］在研究中提出，企業與學研機構之間的密切互動和高效合作在確保可持續發展發面發揮著非常重要的作用。通過合作，企業與學研機構可以實現技術交流、充分發揮優勢、提高創新效率、分攤成本與風險等目標，但是在合作過程中也會暴露出一系列問題，例如孫慶梅等［9］學者在研究中指出，企業、高等院校以及科研機構在合作過程中會出現利益糾紛、價值沖突和道德風險等問題；李丹［10］指出，目前企業與學研機構的合作渠道不夠正規化，且雙方信息存在不對稱性和不確定性；邵琳［11］在研究中提到，企業和學研機構對合作的重視程度不高、合作的深度和廣度不夠、溝通渠道不順暢等原因也制約著雙方合作。因此，在企業與學研機構合作過程中，有必要引入第三方進行干預。

國內外許多學者認為政府干預會影響企業與學研機構的合作。關志民等［12］對我國100所院校和100家企業進行問卷調查，通過相關分析和回歸分析等方法，分析了政府支持對合作成功的影響因素，最終認為政府應加大財政支持力度。郭本海等［13］利用多方演化博弈，針對我國光伏企業、設備制造商和地方政府合作問題進行研究，得出為抑制背叛行為，應建立相應的懲罰機制，此外，政府也應采取激勵措施降低合作研發成本。李林等［14］基于演化博弈理論分析了協同創新主體進行策略選擇的規律，并基于系統動力學理論研究了政府干預的影響，得出政府提高懲罰力度有利于協同創新。部分學者分別研究了我國戰略性新興產業、大氣污染治理和秸稈發電供應鏈問題，通過建立演化博弈模型研究合作主體的策略選擇，分析認為政府干預和激勵對合作的重要性［15-17］。因此，為保證醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物的順利進行，政府應對其合作進行干預。

現有文獻對企業與學研機構的合作都做了比較深入的研究，但針對醫藥行業的研究較少，大都是具體政策方面的研究，同時提出的建議也都是理論演繹，很少有學者采用理論模型進行深入分析和驗證。本文基于創新藥物研發的特點，通過構建政府參與下的演化博弈模型，分析醫藥企業與學研機構在合作過程中的策略選擇行為，并通過數值仿真進行探討和證明；此外，本文結合文獻研究法研究政府如何干預醫藥企業和學研方雙方的策略選擇，對促進醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物提供決策參考借鑒。

2 醫藥企業與學研機構合作的演化博弈模型

2.1 基本假設

假設1：醫藥企業和學研機構在收集、分析、使用信息的過程中無法做到毫無差錯，他們認識問題的能力有限，因此，雙方在博弈過程中都是有限理性的。

假設2：在醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物時，政府會給堅持合作的主體提供一定數額的財政支持，以便攻克技術難關。本文中政府財政支持僅包括政府為促進雙方合作所提供的財政支持，不包括某一主體研發創新藥物時向政府申請的財政支持。

假設3：基于某些原因，醫藥企業或學研機構可能會在研發過程中終止合作關系，提出終止合作關系的一方要向另一方支付規定數額的違約金。

假設4：醫藥企業選擇堅持合作的概率為x，終止合作關系的概率為1-x；學研機構選擇堅持合作的概率為y，終止合作關系的概率為1-y。x、y均為時間t的函數。

2.2 模型建立

醫藥企業（參與主體1）與學研機構（參與主體2）在合作前都有自己的正常收益，設正常收益為Pi（i=1,2），雙方通過合作研發創新藥物獲得的額外收益設為Ri（i=1,2），政府為支持醫藥企業與學研機構之間的合作為雙方提供的財政支持設為Gi（i=1,2），合作研發創新藥物時雙方付出的成本設為Ci（i=1,2），因雙方終止合作關系而放棄研發創新藥物產生的成本設為Ei（i=1,2），這部分成本包括為終止合作關系產生的時間及相關費用等成本，因終止合作關系需支付的違約金設為F。由以上參數設定可得基于政府驅動下的醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物的收益矩陣，見表1所示。

表1 政府驅動下醫藥企業與學研機構合作研發新藥博弈收益矩陣

根據表1所列收益矩陣4種局勢的具體描述，可知：

應用雅可比矩陣的局部穩定性進行系統均衡點的穩定性分析（見表2），系統的雅克比矩陣為：

表2 醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統均衡點的行列式與跡

表3 政府驅動下醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的局部穩定性分析結果

由表3所列出的局部穩定性分析結果可知，存在兩個穩定均衡解（ESS），即O（0,0）——醫藥企業和學研機構都選擇堅持合作和M（1,1）——醫藥企業和學研機構都選擇終止合作關系，L（0,1）和N（1,0）為不穩定點，Q（x*,y*）為鞍點。如圖1從演化博弈相位圖可以看出，經過多次博弈后有3種可能的結果：（1）醫藥企業與學研機構都選擇堅持合作，此時M（1,1）是均衡點；（2）雙方選擇終止合作關系，該狀態下O（0,0）是均衡點；（3）維持在鞍點Q（x*,y*）。如果處于區域ONQL中，系統會逐漸向O（0,0）靠近，即醫藥企業和學研機構都選擇終止合作關系；如果處于區域MNQL中，系統會逐漸向M（1,1）靠近，即雙方都選擇堅持合作。

圖1 醫藥企業與學研機構合作研發新藥的演化博弈相位

系統向哪個方向演化的可能性大小取決于區域ONQL和區域MNQL面積大小，如果SONQL＞ SMNQL，則雙方選擇終止合作關系的概率大于選擇堅持合作的概率，如果SONQL＜ SMNQL，則雙方選擇堅持合作的概率大于選擇終止合作的概率，因此，可通過分析區域ONQL和區域MNQL的面積，分析醫藥企業和學研機構策略選擇的影響因素。由于SONQL+ SMNQL= 1，因此，同一個影響因素對堅持合作和終止合作的影響是相反的。

根據（10）可得：

結論1：政府財政支持Gi數額越大，醫藥企業與學研機構選擇堅持合作的概率越大。

結論2：醫藥企業與學研機構通過合作研發創新藥物獲得的額外收益Ri越大，雙方選擇堅持合作的概率越大。

結論3：醫藥企業與學研機構因終止合作關系而產生的時間以及相關費用等成本Ei越大，雙方選擇終止合作的概率越小。

結論4：醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物時付出的成本Ci越大，雙方選擇終止合作關系的概率越大。

結論5：隨著違約金F數額的增大，醫藥企業與學研機構選擇堅持合作研發創新藥物的概率逐漸增大。

3 數值仿真

前文運用演化博弈理論對醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物的策略選擇做了理論上的分析，該部分基于MATLAB軟件進行數值仿真，通過數值仿真分析政府財政支持、額外收益、因終止合作關系而產生的成本、合作付出的成本以及違約金對雙方策略選擇的演化路徑，通過數值仿真可以對前文理論進行驗證，并且能更直觀地看出影響趨勢。本文根據所查閱文獻中的參數賦值規律，以及根據約相關變量進行賦值，并假設醫藥企業與學研機構選擇堅持合作的概率x、y的初值都為0.5，從而進行數值仿真。

（1）政府財政支持對醫藥企業與學研機構策略選擇演化路徑的影響。由圖2可知，政府提供財政支持可以促使醫藥企業與學研機構選擇堅持合作研發創新藥物，且隨著政府財政支持的數額越大，圖像的斜率也越來越大，演化的速度越來越快，因此，醫藥企業與學研機構越來越趨向于選擇堅持合作。由此可見，在政府加大財政支持后，醫藥企業與學研機構會在更快的時間內形成堅持合作研發創新藥物的局面。

圖2 不同財政支持數額下醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的演化軌跡

（2）醫藥企業與學研機構通過合作研發創新藥物獲得的額外收益對雙方策略選擇的影響。由圖3可知，隨著醫藥企業與學研機構通過合作研發創新藥物獲得額外收益的增加，雙方會逐漸向選擇堅持合作的方向移動，且速率越來越快。研發創新藥物是耗資大、耗時長的過程，如果通過合作研發創新藥物獲得的收益足以彌補研發投入，并且可以從中獲得利潤，則醫藥企業與學研機構則會加強合作。

圖3 不同額外收益下醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的演化軌跡

（3）醫藥企業與學研機構終止合作關系產生的成本對雙方策略選擇的影響。由圖4可知，當醫藥企業與學研機構終止合作關系產生的成本越來越大時，雙方的策略選擇會逐漸向堅持合作的穩定點移動，且變化的速率會加快；醫藥企業或學研機構為終止合作關系會付出一定的時間、費用等成本，在此類成本越來越大時，雙方則會盡量避免因終止合作關系而產生不必要的成本。

圖4 終止合作關系產生成本不同時醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的演化軌跡

（4）醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物付出的成本對雙方關系演化的影響。由圖5可知，醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物付出的成本會對雙方策略選擇造成影響，隨著合作付出成本的增大，雙方會向終止合作關系的方向移動，并且合作付出成本越大，變化的速率會越來越快。由此可知，如果合作研發創新藥物的成本越來越高，難以通過收益獲取利潤時，醫藥企業與學研機構只能同時選擇終止合作關系。

圖5 不同合作成本下醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的演化軌跡

（5）違約金對醫藥企業與學研機構策略選擇的影響。由圖6可知，違約金也會影響雙方策略選擇，隨著違約金數額的增大，醫藥企業與學研機構會向堅持合作的穩定點演化，并且速率在加快。因此，違約金會在一定程度上使雙方避免選擇終止合作關系，如果違約金數額越來越大，對抑制終止合作關系的效果也越來越明顯，使雙方同時選擇堅持合作。

4 結論與建議

圖6 不同違約金下醫藥企業與學研機構合作研發新藥系統的演化軌跡

本文在醫藥企業與學研機構博弈雙方有限理性的基礎上，構建了政府參與下的演化博弈模型，分析了政府提供財政支持和醫藥企業與學研機構雙方合作研發創新藥物所獲得的額外收益、終止合作關系支付的違約金以及因終止合作關系而付出的時間成本和相關費用等因素是如何影響醫藥企業與學研機構合作研發策略選擇的演化路徑。本文通過模型分析和數值仿真得出以下結論：（1）如果醫藥企業和學研機構合作研發創新藥物時獲得的政府財政支持數額越大，雙方選擇堅持合作的意愿越強；（2）由于研發創新藥物的投入較高，如果使醫藥企業和學研機構合作研發創新藥物獲得的額外收益相對較大時，會促進雙方選擇堅持合作；（3）如果因終止合作關系而進行談判時付出的時間、相關費用等成本越大，則醫藥企業與學研機構堅持合作研發創新藥物的意愿也會增強；（4）醫藥企業與學研機構合作研發創新藥物時付出的成本越大，則雙方選擇終止合作關系的概率也越大；（5）醫藥企業與學研機構在簽訂合約時如果違約金數額設置較高，雙方也會傾向于選擇堅持合作研發創新藥物。

基于以上結論，本文提出以下建議：

（1）政府應加大財政支持以鼓勵醫藥企業與學研機構進行合作研發創新藥物。醫藥企業和學研機構無論是單獨研發創新藥物，還是雙方合作進行研發，都需要投入大量資金，有研究顯示，由于新藥研發的高風險，政府對企業新藥研發撥款所占份額較低，銀行幾乎不愿意貸款，這給企業籌集資金造成很大困難［18］，因此，為確保創新藥物研發過程順利進行，除研發主體需要增加投入資金外，政府的財政支持也必須加大力度，使研發主體能夠攻克技術難關，從而提高研發成功率，促進創新藥物的發展。

（2）完善專利保護制度，使研發成果得到有效保護、研發主體獲得適當收益。醫藥產業是一個技術壁壘高、知識密集型的產業，專利保護與醫藥領域的發展具有相互依存的關系［19］，而我國的專利保護期較短，仿制藥上市速度快［20］，這使創新藥物研發主體在一定程度上無法彌補研發成本，導致其研發創新藥物的意愿降低，為鼓勵醫藥企業與學研機構研發創新藥物，應完善我國專利保護制度，適當延長創新藥物的專利保護期，使創新藥物研發主體能夠得到適當回報，從而積極投入到創新藥物研發中。

（3）搭建醫藥企業與學研機構合作平臺，規范雙方的合作渠道。醫藥企業與學研機構之間存在著信息不對稱、溝通不暢等問題，導致雙方合作效率較低，為有效實現雙方優勢互補、資源共享，應搭建醫藥企業與學研機構合作平臺、建立信息溝通渠道，使雙方充分了解對方實力，針對市場需求進行創新藥物研發，通過合作平臺使雙方有機會了解最前沿的科學知識，學習使用最先進的技術設備，從而提高團隊的創新能力和研發能力。

（3）完善有關合作創新的法律法規體系。合作創新是多方參與的過程，合作方關系較為復雜，在合作過程中會存在一系列法律風險，例如，合同簽署、利益分配、技術秘密保護以及研發成果歸屬等問題，因此，應制定和完善相應的保護機制，使雙方利益得到保障；此外也要建立懲罰機制，使不合法行為得到有效抑制，提高違約成本，降低合作過程中終止合作關系的發生概率。