?公共圖書館促進了區域科技創新嗎？

張猷星 譚穎

摘 要 基于中國2009—2018年30個省市的面板數據，利用系統GMM方法實證分析了公共圖書館對于區域科技創新的影響。研究發現：公共圖書館流通人次的增加顯著提升了區域專利的授權量，公共圖書館流通人次每增加10%將推動區域專利授權量增加2%;穩健性檢驗和中介效應分析結果表明公共圖書館通過提升區域人力資本水平對區域科技創新產生了促進作用;但公共圖書館在信息服務方面對區域創新發揮的作用并不顯著。文章進一步利用空間計量方法研究發現公共圖書館對區域創新的促進作用具有顯著的空間溢出效應。

關鍵詞 社會型基礎設施 區域創新 系統GMM方法 人力資本 空間溢出效應

AbstractBased on the panel data of 30 provinces in China between 2009 and 2018， this paper empirically analyzes the impact of public libraries on regional scientific and technological innovation by using the systematic GMM method. The results show that the increase of circulation in public libraries has significantly promoted the amount of regional patent authorization. A 10% increase in the number of visits to public libraries will increase the number of patents granted in the region by 2%. The robustness test and mediational effect analysis demonstrate public library does promote regional innovation through the channel of human capital. However， the public librarys function of information service has not exerted a significant influence on regional innovation. Analysis with spatial econometric method shows that there is significant spatial spillover effect in terms of public librarys positive role in promoting regional innovation.

Keywords Social infrastructure. Regional innovation. Sys-GMM. Human capital. Spatial econometric.

1 研究背景和文獻綜述

20世紀初，熊彼特（Schumpeter） 提出了技術創新是驅動經濟社會結構變遷和經濟增長的最根本動力的內生增長理論，并在世界各國經濟實踐中得到越來越多的認同[1]。因此，如何提升國家或區域創新能力一直是學術界熱衷討論的話題。公共基礎設施建設不僅與經濟增長關系緊密 [2]，在提升創新能力方面也扮演著重要角色。大量研究表明，公共基礎設施建設能夠提升國家或區域創新能力，如：交通基礎設施能夠顯著促進創新要素流動、降低企業創新成本、擴大新產品市場等 [3-4];通信基礎設施大幅削減了信息傳輸的時間和成本，提高了創新參與者獲取知識和情報的效率，促進創新伙伴形成更緊密的合作關系 [5-6]。然而，不難發現已有文獻基本都聚焦于經濟型基礎設施的研究，卻忽視了另一類基礎設施——根據世界銀行（1994年）的定義，基礎設施不僅包含電力、通信、鐵路、公路、機場等在內的經濟型基礎設施（economic infrastructure），還涵蓋了教育、衛生、文化等在內的社會型基礎設施（social infrastructure），后者對經濟社會發展同樣有著重要的作用。公共圖書館作為一種文化基礎設施，是社會公眾進行非正式學習的重要場所，也是國家提升公民知識素養、積累人力資本的重要渠道。因此，它對科技創新這樣一種知識密集型活動是否存在某種影響效應？以往的研究主要從定性的視角對該問題進行分析，而普遍缺乏經驗證據[7-8]。近年來，部分學者開始嘗試以計量經濟學的方法來評估公共圖書館對科技創新的影響，但仍存在一些不足。一些研究由于計量模型設定過于簡單且完全沒有考慮內生性問題，將數據間的相關關系或共同趨勢錯誤地理解為因果關系，得出的結論難以令人信服[9-10]。陳英和洪源采用協整和誤差修正等方法較嚴謹地識別了我國公共圖書館發展綜合指標和科技創新間的因果關系[11]，不過基于綜合指標的分析難以有效區分公共圖書館不同功能對科技創新影響的差異。事實上，現有文獻主要側重于研究公共圖書館的信息服務功能對科技創新的影響[12]，而較少考慮其在促進社會人力資本積累方面的作用。那么公共圖書館到底通過什么機制影響科技創新呢？回答這個問題需要從公共圖書館的功能定位出發進行探討。

公共圖書館最早在19世紀中葉出現在西方國家，其主要目的之一就是進行社會改良的全民教育活動。這一時期，“知識就是力量”逐漸成為一種普遍的社會意識，并培育出一種對公共圖書館作用的信念——“圖書館信仰”，即圖書館通過向社會大眾提供圖書等知識資料，可以起到傳播知識、培養公民閱讀興趣和改善個人素質的作用，進而推動整個社會進步 [13]。盡管隨著時代的發展，教育使命已不再是公共圖書館的唯一功能，但它仍是現代圖書館眾多功能中始終不變的一種，即公共圖書館始終是公民正規教育的輔助中心和自主學習中心 [14-15]。因此，理論上公共圖書館應該能夠提升一個區域的人力資本水平，而后者對區域技術創新活動有著顯著的促進作用[16]，從這個角度上看，公共圖書館對區域創新可能具有正向的影響。

信息服務是公共圖書館的另一項重要功能，即針對特定問題（個人或組織在從事職業活動、日常生活、興趣愛好時產生的各類問題）提供參考資料、具體知識、信息或直接答案[17]。科技創新是以現有知識為基礎的創造性活動，并且在這個過程中的各個環節都對知識和信息有高度依賴，是一種知識密集型活動 [18]。因此知識和信息的獲取及其效率在創新過程中扮演著重要角色。公共圖書館作為一個社會信息資源中心，收藏著大量的專業書籍、科技文獻、專利信息、標準信息等，有些甚至能夠提供專門的創新項目信息和創新成果的應用與轉化信息等 [19]。如果這些信息能夠得到創新參與者的切實利用，將對區域科技創新發揮強大的支撐作用。不過，在社會進入互聯網時代的今天，無論是個人還是企業獲取信息和知識的渠道都被極大拓寬，創新參與者可能并不需要依賴公共圖書館獲取相關情報。因此，公共圖書館傳統的信息服務功能可能面臨挑戰，它在區域科技創新中的作用也存在不確定性。

在波特（Porter）提出的國家創新體系理論中[20]，國家創新能力取決于三大要素：公共創新基礎設施、特定集群的創新環境、公共創新基礎設施與特定集群之間相互聯系的質量。其中，創新基礎設施包括教育基礎設施和情報信息基礎設施，從這個意義上來說，公共圖書館可能是兼具這兩種功能的創新基礎設施。然而正如前文所述，關于公共圖書館對區域科技創新是否存在實質影響的實證研究還不夠充分，作用機制也有待進一步驗證。因此，本文利用中國2009—2018年30個省市的面板數據，采用動態面板模型對此進行重新估計，同時考慮到科技創新活動具有較強的空間關聯性[21]，我們還采用空間計量方法考察了公共圖書館可能存在的空間溢出效應。

2 實證策略

2.1 計量模型設定

現有文獻中科技創新產出投入模型一般基于柯布-道格拉斯生產函數構造得來[22-24]，其基本形式為Y=α·ka·Lb，其中Y為創新產出，K、L分別代表資本投入和勞動力投入，方程對數化后變為lnY=α·lnK+b·lnL。本文沿用這一基礎模型來檢驗公共圖書館對區域科技創新的影響，在方程中加入公共圖書館變量和控制變量后得到如下創新投入產出模型（1）。同時，考慮到技術創新活動普遍具有連續性（即基于已有成果基礎上再創新），引入創新產出的滯后一期作為解釋變量;由于研發投入（資本和勞動投入）和創新產出之間可能呈非線性關系[25]，借鑒已有文獻在方程中加入研發投入的平方項二分之一以更好地擬合數據[21]。

上式中，i表示省份，t表示時間。? ? 表示常數項，? ? ?表示創新產出，Lib表示公共圖書館變量，? ? ? ? ? ? 表示研發人力投入，? ? ? ? ? ?表示研發資本投入，? ? ?表示控制變量，? ?是不隨時間變化的個體效應，? ? 是不隨個體變化的時間效應，? ? ?是隨機誤差項。

2.2 變量選擇與測度

被解釋變量：即科技創新產出變量。借鑒已有關于創新的研究經驗[26]，本文采用各省市專利數據作為衡量指標。考慮到授權專利更能反映區域實際創新產出，本文在基準回歸中選用專利授權數據而非申請數據 ，具體為我國2009—2018年30省市（因數據缺失，未包含西藏）3項專利（發明專利、實用新型專利和外觀設計專利） 授權數之和。

核心解釋變量：即公共圖書館變量。根據前文的分析，公共圖書館可能因其具備的教育功能和信息服務功能對區域科技創新產生促進作用，但是目前并沒有專門的統計數據衡量這兩項功能。考慮到教育的核心在于人，而圖書館流通人次能在一定程度反映讀者到圖書館從事學習活動的規模[27]，因此在兼顧數據可得性的基礎上以圖書館總流通人次作為其教育功能的代理變量。類似地，考慮到圖書館所擁有的信息資源量一定程度上決定了其所具備的信息服務供給能力，因此以圖書館總藏量作為其信息服務功能的代理變量。本文具體選取我國2008—2017年30省市公共圖書館總流通人次和總藏量數據（考慮到專利從申請到授權有一定時間周期，所有解釋變量均相對專利數據滯后1年）。

研發投入變量：區域科技創新最重要的直接要素為研發投入，分為人力和資本兩類[28]。在已有研究創新的文獻中，主要采用區域R&D人員投入和R&D經費支出數據作為代理變量，本文沿用這一做法。對于R&D人員投入，官方統計年鑒一般記錄為R&D人員全時當量，可直接使用;對于R&D經費支出，它只是一項流量指標，然而對創新發揮作用的不僅是當期資本，還有往期投入的固化資本，因此將其轉化為資本存量更合適。本文借鑒金戈的資本存量測算經驗[29]，采用永續盤存法對中國2008—2017年30省市的R&D資本存量進行估算（資本折舊率取9.73%）。

控制變量：控制變量選取的基本原則是該因素既會對被解釋變量產生影響，也與核心解釋變量相關。根據已有研究，影響區域科技創新的因素包括地區GDP水平，經濟型基礎設施，金融發展水平，對外開放程度，政府科技扶持力度等[28]。本文認為其中的GDP水平可能會對公共圖書館變量產生影響，一方面GDP水平高的地區可能建立更多的圖書館，另一方面GDP水平高的地區人們可能擁有更多的閑暇時間花費在圖書館。另外，由于公路基礎設施可能影響人們前往圖書館的便利性，從而對上述公共圖書館變量產生影響，因此本文在模型中控制了地區GDP和地區實際公路里程數2個變量。

2.3 估計方法

采用動態面板模型能夠很好地反映科技創新活動的時空持續性特征，更穩健地推斷解釋變量與被解釋變量之間的因果關系。但是動態面板模型具有明顯的內生性問題，即被解釋變量滯后一期必然與隨機誤差項相關，采用一般的固定效應或隨機效應方法進行估計將導致嚴重偏誤。為使研究結果更具說服力，本文采用阿雷拉諾（Arellano）等提出的系統廣義矩估計方法（System generalized method of moments，以下簡稱“系統GMM”）[30-31]，該方法是解決動態面板模型內生性最常用的方法。相比于不考慮水平方程的差分GMM方法，系統GMM保留了模型中的個體差異，并能有效解決潛在的弱工具問題，更適用于類似本文的省域差異比較研究。系統GMM又可分為一步估計和兩步估計，后者通過構建協方差矩陣可以更好地處理變量間的內生性，盡管其估計系數的標準差可能被低估，但其總體上更有效[32]。本文在主要回歸模型中將同時報告一步估計和兩步估計的結果，在穩健性和機制分析中只采用兩步法估計。

2.4 變量描述性統計

本文使用的數據全部來自《中國統計年鑒》和《中國圖書館年鑒》，其中專利數據為2009—2018年，所有解釋變量滯后1期，為2008—2017年。下表1是所有變量的描述性統計結果，其中包含穩健性檢驗和機制分析的變量，它們的選取原則將在下文中解釋。從表1中可以看出，各省市中公圖書館總藏量最高的已達8708萬冊，而年總流通人次最高的已超過1億人次，說明我國公共圖書館事業取得了巨大成就。不過，應當看到各個變量的標準差非常大，盡管其中包含了時間維度的發展變化，但也在一定程度上反映出區域發展不平衡的問題。

3 實證結果與分析

3.1 主要模型回歸結果

我們首先基于簡單OLS方法考察了公共圖書館總藏量及總流通人次和區域專利授權量的相關性，從下表2的第（1）? （2）列中可以看出二者均和區域專利授權量顯著正相關。但該結果遠不能說明公共圖書館和區域科技創新之間存在因果關系，因為這很可能只是不同變量之間有相同的時間趨勢而已。接下來分別針對公共圖書館總藏量和總流通人次兩個變量同時使用一步系統GMM和兩步系統GMM進行回歸，并控制了模型（1）中的所有其他變量，結果展示在下表2的第（3）～（6）列。首先，所有方程中AR（2）統計量的P值均大于0.05、Hansen統計量的P值均大于0.1，說明本文進行的系統GMM估計有效。

從列（3）和列（4）的結果可以看出，使用一步系統GMM估計時，公共圖書館總流通人次在5%水平上與區域專利授權量顯著正相關，系數值為0.196;在兩步系統GMM條件下，二者依舊在10%水平上顯著正相關，且系數值達到0.225。這說明公共圖書館確實促進了區域科技創新，并且很可能是通過其社會教育功能發揮作用的。從數值上來說，公共圖書館流通人次每增加10%將推動區域專利授權量增加2%。考慮到公共圖書館功能的多樣性，且非專門的科技服務機構，上述對科技創新的促進效應在經濟意義上是十分顯著的。

從列（5）和列（6）的結果可以看出，不論是使用一步估計法還是兩步估計法，公共圖書館總藏量的系數均不顯著，且數值非常小，符號也發生了變化，表明它和區域專利授權量之間不存在穩定的相關性。這說明公共圖書館作為一種信息資源中心的存在，在推動區域科技創新方面發揮的實質作用還比較有限。正如前文所述，樣本期為我國互聯網高速發展的時代，公眾獲取各類信息的渠道被極大拓寬，科技人員可能并不需要通過公共圖書館來獲取科技情報和相關知識。

另外，從列（3）～列（6）中均可以看到，滯后一期的區域專利授權量系數在1%水平上顯著為正，且數值均超過0.9，說明科技創新活動確實具有很強的時間連續性，也表明使用動態面板模型是正確且必要的。我們還發現直接研發人力投入同區域專利授權量存在明顯的非線性關系，即一次項系數顯著為正，二次項顯著為負，這和多數已有研究發現的倒U形關系相符合。而研發資本存量一次項系數顯著為負，但二次項并不顯著，與區域專利授權量的關系并不明確，這可能是因為方程中還控制了GDP及公路基礎設施這類具有資本屬性的變量。

綜上所述，公共圖書館確實促進了區域科技創新，但主要是通過其教育功能而非信息服務發揮作用的。

3.2 穩健性檢驗與影響機制分析

前文結果表明公共圖書館促進了區域科技創新，并且主要是通過其教育功能發揮的作用。為增強結果的可靠性，下面通過穩健性檢驗和影響機制分析作進一步論述。以下模型全部使用兩步系統GMM回歸，下文不再特別說明。

3.2.1 穩健性檢驗

考慮到專利授權量并不是創新參與者的第一手產出，而是經過了審查部門篩選的結果，也許不能完整反映創新參與者的全部努力成果。因此我們使用專利申請量替代專利授權量作為區域科技創新的代理變量，重復表2中列（4）的回歸。結果如下表3列（2）所示，公共圖書館總流通人次的系數依舊顯著為正，數值為0.130，說明前文的結果是可靠的。

前文基于公眾進入圖書館主要是進行學習活動的假設，使用總流通人次作為圖書館教育功能的代理變量，但這可能存在偏差，因為現實中人們可能進入圖書館從事非學習活動。考慮到讀者要在圖書館學習一般需要座位，圖書館閱覽席位數可能是一個更合理的衡量指標。因此我們使用公共圖書館閱覽席位數（lnSeat）替代總流通人次作為圖書館教育功能的代理變量，重復表2列（4）的回歸。結果如表3列（3）所示，閱覽席位數的系數在5%水平上顯著為正，系數值為0.165，同前文結果接近，再次增強了本研究的可靠性。

3.2.2 影響機制分析

如果公共圖書館確實是通過其社會教育的功能對區域創新產生了促進作用，那么公共圖書館應該對區域人力資本水平有提升作用，并通過其對區域創新產生推動作用。為了驗證這個邏輯，進一步增強本研究的可靠性，本文借鑒溫忠麟和葉寶娟的中介檢驗方法進行論證[33]，并設定如下中介效應方程：

其中，? ? ? ? ? ? ?為中介變量也就是區域人力資本水平變量，本文選取各省市大專學歷以上人口數量作為代理;? ? ?為方程（2）中的控制變量組，即影響一個區域人力資本水平的因素，本文選取了大專院校數量、政府教育經費支出、全社會總人口和GDP，同時還控制了人力資本水平的滯后1期和滯后2期;? ?和? ?為常數項;和分別為方程（2）和（3）中公共圖書館總流通人次的待估系數;為中介變量的待估系數;和為控制變量的待估系數;和為擾動項。方程（3）實際上只是在前文方程（1）的基礎上增加了中介變量，其余保持一致。

中介效應辨別需要3個條件：解釋變量與中介變量顯著相關，即顯著;解釋變量與因變量顯著相關（前文已證實）;將中介變量和解釋變量同時引入后，中介變量與因變量顯著相關，即顯著，而解釋變量顯著性下降且系數減小。

表3列（4）為方程（2）的回歸結果，可以看到公共圖書館總流通人次的系數在1%水平上顯著為正，數值為0.192，說明公共圖書館確實提升了區域人力資本水平。表3列（5）為方程（3）的回歸結果，可以看到區域人力資本的系數顯著為正，數值為0.298，而此時圖書館總流通人次的系數不再顯著且數值減小為0.004。結合列（1） （2） （3）的結果，證明中介效應邏輯成立，即公共圖書館確實是通過提升區域人力資本水平，進而對區域創新產生了推動作用。這說明前文關于公共圖書館主要通過其社會教育的功能對區域創新產生了促進作用的研究結論是可靠的。

4 空間溢出效應分析

區域之間的創新活動往往存在較強的空間相關性，因此本文進一步分析公共圖書館對區域科技創新的促進作用是否也存在空間溢出效應。

4.1 空間相關性檢驗

首先考察各省市科技創新及圖書館變量間是否存在空間相關性，本文基于鄰接權重矩陣對核心變量進行Moran全局空間相關性檢驗[34]。Moran I指數的取值范圍為[-1， 1]，大于0表示正相關，越接近于1表明單元間的空間關系越緊密;等于0表示不相關，表明單元間沒有空間關系;小于0表示負相關，越接近于-1表明單元間的差異越大。表4結果表明，2008—2017年各省市公共圖書館流通人次的Moran I指數都在1%水平上顯著大于0，數值為0.2～0.3，即存在較強空間正相關關系;區域專利授權量除了2011年、2012年P值略大于0.1以外，其余年份也均表現出顯著的空間正相關關系。因此，公共圖書館對區域科技創新的促進作用可能存在空間溢出效應，可考慮建立空間計量模型進行檢驗。

4.2 空間計量分析

本文采用基本的空間面板滯后模型（SAR，如方程（4）所示）[35]來估計公共圖書館對區域科技創新促進作用的空間溢出效應。

上式中，? ? ?是因變量，? ?為鄰接權重矩陣，? ? ?為因變量空間相關系數，為解釋變量組，為解釋變量的系數向量，為隨機誤差項。

從表5的結果可以看到，公共圖書館總流動人次的系數均在5%水平顯著為正，數值為0.141，與前文非空間計量模型結果比較接近。而系數也在1%水平上顯著為正，數值為0.371，說明公共圖書館對區域科技創新的促進作用確實存在空間溢出放應。空間效應解析結果表明，公共圖書館對科技創新的直接促進效應（對本地科技創新的作用）系數為0.149，間接促進效應（對鄰接區域科技創新的作用）系數為0.076，總效應為0.225，分解效應均在10%水平上顯著。這種空間溢出效應的存在有其合理性：由于公共圖書館主要通過提升區域人力資本來推動科技創新，而人才的區域間流動是普遍現象[36]。

5 結論與啟示

科技創新是知識密集型活動，需要大量的人力資本作為支撐。而公共圖書館作為一種文化基礎設施，在提升公民文化素養、傳播知識與信息等方面發揮著重要的作用，尤其是其作為正規教育的輔助中心和公民自主學習中心，在社會人力資本積累上起著不容忽視的作用。本文利用中國2009—2018年30個省市的面板數據，通過系統GMM法實證研究發現，公共圖書館總流通人次的增加顯著提升了區域的專利授權量，進一步通過穩健性檢驗和中介效應分析證明了公共圖書館提升了區域人力資本水平，并由此對區域科技創新產生了實質促進作用。不過，公共圖書館在信息服務方面對科技創新發揮的作用卻比較有限，這很可能是受到了互聯網技術的挑戰，即科技人員擁有更加寬闊的渠道獲取創新情報及相關知識。本文還進一步利用空間計量方法研究發現，公共圖書館對區域創新的促進作用具有一定的空間溢出效應。

本文的研究結論有兩個層面的現實意義。首先是在公共圖書館建設層面，公共圖書館的社會教育功能從其誕生之初就作為它的主要使命之一，至今依舊對社會進步發揮著實質促進作用，我國應當堅持并發展這一項功能，比如優化空間布局增加讀者自主學習的空間和時間。而其信息服務功能則應緊跟時代潮流，應對互聯網技術帶來的挑戰，一方面可以發展專業信息服務（比如科技查新等）增強不可替代性;另一方面繼續加強數字化建設，提升讀者對圖書館資源的可獲得性及其便利性。

其次，本文更深一層的現實意義在于突出社會型基礎設施的重要性。我們以公共圖書館為例說明了社會型基礎設施對科技創新具有實質的正向效應，而其作用中介則是社會人力資本水平。不論是科技創新還是經濟發展，其最本質的來源還在于人力。實際上社會型基礎設施就是以人為核心的，它所包括的教育、科研、文化、醫療、衛生、體育等基礎設施與公民的知識、健康和體格等息息相關。提升社會型基礎設施水平很大程度上就是提升社會人力資本水平。我國過去數十年依靠大規模的經濟型基礎設施建設推動了經濟高速發展，不過隨著這類基礎設施投資接近高位水平，它們對經濟的拉動作用越來越有限，此時社會型基礎設施應當得到更多的重視和發展。特別是當下“新基建”呼聲高漲之時，更應當以此為契機將高新技術同社會型基礎設施有機結合。

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