創新驅動經濟高質量發展系統動力模型構建及仿真分析*

■ 劉帥 姜國新

遼寧工程技術大學營銷管理學院 葫蘆島 125105

0 引言

改革開放后，我國經濟發展取得了顯著成就，GDP年均增長率接近10%。但國內經濟的高速增長主要依靠要素驅動和投資驅動，經濟發展動力不足、國家創新力不強等問題日益顯現，因此我國提出實施創新驅動發展戰略。我國經濟已由高速增長轉向高質量發展階段，創新是引領發展的第一動力。進入新時代亟需解決“創新驅動”的問題，以助推我國經濟高質量發展。但創新究竟如何驅動經濟高質量發展，其內部要素的作用機制如何，這些問題尚未明確，成為亟待攻克的重要難題。

“創新驅動”概念由Porter 提出，將國家發展分為要素、投資、創新和財富驅動四個階段[1]。隨著各國及地區將創新驅動提升至發展戰略的高度，對創新驅動發展的研究逐漸成為熱點。國家創新系統理論宏觀學派認為，技術創新和制度設計對創新系統作用顯著，主要以Free‐man、Nelson 等學者為代表[2,3]。Cooke 提出區域創新系統由文化、組織與環境等要素構成，Asheim 和Isaksen 從主導產業集群和制度基礎結構兩部分進行研究[4,5]。國內學者的研究有代表性的觀點有：孫健慧和趙黎明提出創新系統要素既包括以機構和組織為代表的主體要素，還包括由物質、資源條件構成的非主體要素[6]。楊燕等指出創新驅動的因素包括內部驅動因素和外部驅動因素，分別是生產要素創新和生產關系的創新[7]。陳勁和尹西明認為國家創新生態系統包括企業、產業、區域及教育創新體系等[8]。其他學者提出創新驅動要素包括人才、知識、資金、信息、技術、制度、商業模式等[9-14]。

在創新驅動系統要素分析的基礎上，學者們從不同視角對系統運行機制展開研究。任保平認為創新驅動系統運行機制是技術創新支持體系、新型產業支持體系、制度創新、戰略支持體系及管理創新等共同作用的結果[15]。王濤和邱國棟提出創新是通過“創新機制-創新活動-創新成果-商業化”的過程逐步形成的[16]。柳卸林等提出產業多樣性、風險投資和企業集聚對知識溢出和流動產生促進作用，成為創新驅動中國經濟增長的內在機制[17]。王定祥從“創新要素-創新平臺-轉化平臺-創新應用-創新價值”分析創新驅動經濟發展的作用路徑[18]。

綜上所述，現有成果為解決創新驅動經濟高質量發展問題作出了巨大貢獻，在以下方面仍存在不足：第一，創新驅動系統涉及科技、創業、體制、人才等多領域，現有成果界定的創新驅動系統要素邊界比較模糊，導致對創新驅動系統要素分析不夠全面。第二，創新驅動系統內部結構復雜，已有研究多是靜態關注某一因素對創新驅動系統的影響，缺少從系統視角揭示創新驅動系統內部要素間的復雜動態關系，造成對創新驅動系統內部運行機制解釋不充分。創新驅動經濟高質量發展系統具有動態性及綜合性，采用傳統的低階和線性理論難以解決這一復雜的系統問題。Forrester 認為“系統之宏觀行為源自其微觀結構”，反饋控制理論提出系統動力學方法，現多應用于經濟、社會及生態等復雜系統分析，在解決高階非線性、大規模經濟社會復雜系統的難題方面非常有效[19]。趙黎明、李濤、李佳鈺等學者均采用系統動力學方法研究城市或區域創新驅動系統，為本文應用系統動力學提供了方法論支持[6,20-23]。因此，本文運用系統動力學方法，嘗試將現有研究的不足加以完善，從科技、創業、體制及人才等方面，分析創新驅動經濟高質量發展系統要素構成及相互關系，構建系統動力模型，深入剖析創新驅動經濟高質量發展系統運行機制，為推動我國經濟高質量發展提供指導。

1 創新驅動經濟高質量發展系統結構分析

1.1 系統邊界確定

創新驅動經濟高質量發展系統結構復雜，影響因素眾多。《國家創新驅動發展戰略規劃綱要》指出，創新驅動要堅持科技創新和體制機制創新持續發力。“十四五”規劃建議提出，實施創新驅動發展要把科技自立自強作為國家發展的戰略支撐，支持創新型中小微企業成為創新重要發源地，完善創新體制機制，激發人才創新活力[24]。楊劍從人才、知識和資金等方面分析區域創新系統，宋延廣認為城市創新系統包括政府、企業、高校院所、中介機構等，李兵提出創新載體、創新資源、創新機制及創新環境共同構成城市創新系統[25-27]。

在借鑒現有成果基礎上，考慮指標數據的易得性、科學性及代表性，確定創新驅動經濟高質量發展系統由四大子系統共同構成，即科技創新、創業創新、體制機制及人才創新，系統分析框架見圖1。系統涉及眾多部門，受外部因素影響較多，包含大量的參數變量，僅考慮有重要影響的主要因素，剔除次要因素，通過變量間的反饋關系使抽象的宏觀系統更加具體化，有利于創新驅動經濟高質量發展系統的綜合分析。

圖1 創新驅動經濟高質量發展系統結構分析框架

1.2 子系統分析

1.2.1 科技創新子系統

科技創新對于提高國家的綜合國力具有重要的戰略支撐作用，科技的快速發展能夠為創業創新活動提供技術支撐，有利于引導人才創新的新模式產生，激勵各級政府不斷完善促進創新的體制機制。科技創新驅動經濟高質量發展要具備基礎能力、組織體系，以及前沿領域的創新。該系統要素包括GDP、技術市場成交額、專利申請授權數、高新技術企業數、工業企業科技機構數、大學科技園數量、高新技術企業工業總產值等。

1.2.2 創業創新子系統

大眾創業萬眾創新有利于創新組織及創新成果數量增加，促進全社會科技創新能力逐步提升，推動各級政府不斷改善創新體制機制，支持各類人才將自身的知識才能運用于其擅長的領域。大眾創業萬眾創新驅動經濟高質量發展包括建設雙創公共服務平臺和眾創眾包眾扶眾籌。該系統要素包括科技企業孵化器數量、眾創空間數、創業導師人數、科技人員創業數、大學生創業數、留學歸國人員創業數等。

1.2.3 體制機制子系統

良好的體制機制能為經濟高質量發展提供制度保障，推進各類創新主體積極研發科技創新成果，為大眾創業萬眾創新提供良好的制度環境，為創新人才的優化配置進行調節。體制機制驅動經濟高質量發展離不開完善的科技創新體制及普惠性政策體系。該系統要素包括財政支出、科學技術支出、對外開放程度及市場化程度等。

1.2.4 人才創新子系統

人才是創新發展的第一資源，創新人才數量提升有利于其運用自身的知識技術推動科技創新的速度與質量，為創業創新供給人力資源，為國家優化創新體制機制貢獻力量。人才創新驅動經濟高質量發展體現在人才隊伍及人才環境方面。該系統要素包括研究生畢業人數、科技活動人員數量、留學歸國人員數、教育支出、科研機構數、普通高等學校數量、在校大學生數等[28]。

1.3 因果關系構建

根據創新驅動經濟高質量發展系統結構，借助Ven‐sim-PLE 軟件描繪系統的因果關系，得到創新驅動經濟高質量發展系統內變量間的因果關系及反饋回路（圖2）。對主要的反饋回路分析如下：

圖2 系統因果關系圖

反饋回路1：GDP→財政支出→教育支出→在校大學生數→研究生畢業人數→科技活動人員數量→專利申請受理數→專利申請授權數→新產品銷售收入→新產品出口→GDP。該回路為正反饋回路，體現GDP增加有利于政府提高財政支出、增加對教育的投入力度，促進高校培養更多的大學生及研究生，提升科技活動人員的質與量，對專利申請受理及授權數量提升產生促進作用，帶動企業新產品銷售收入及出口增加，提升GDP，實現經濟高質量發展的過程。

反饋回路2：眾創空間數→創業導師人數→大學生創業數→初創企業數→高新技術企業數→高新技術企業工業總產值→工業總產值→GDP→財政支出→眾創空間數。該回路為正反饋回路，體現眾創空間數增加能夠培養更多的企業導師，創業的大學生數提升，增加初創企業數量，有效促進高新技術企業數量及產值增加，推動全社會工業總產值及GDP增加，政府可以投入更多的財政資金支持眾創空間發展，不斷促進經濟高質量發展的過程。

反饋回路3：科學技術支出→科研機構數→科技活動人員數量→科技人員創業數→初創企業數→高新技術企業數→高新技術企業工業總產值→工業總產值→GDP→財政支出→科學技術支出。該回路為正反饋回路，體現政府科學技術支出增加能夠培養更多科研機構及科技活動人員，增加科技人員創業數，從而促進初創企業總體數量的增加，高新技術企業產值及工業總產值得到提升，GDP 總量增加，政府可以投入更多的財政資金支持科學技術發展，加快經濟高質量發展的過程。

反饋回路4：科技活動人員數量→專利申請受理數→專利申請授權數→新產品銷售收入→新產品出口→GDP→財政支出→科學技術支出→科研機構數→科技活動人員數量。該回路為正反饋回路，體現科技活動人員數量增加，參與創業的科技人員數也將增加，產生更多的高新技術企業，有利于高新技術企業的發展，使GDP 總量增加，政府可以將更多的財政資金投入科學技術領域，培養更多的科研機構及科技活動人員，促進經濟高質量發展的過程。

2 創新驅動經濟高質量發展系統動力模型構建

2.1 區域選擇

本文將研究區域選為遼寧省。原因在于首先遼寧省是我國老工業基地，曾在我國經濟體系發展過程中發揮著引領作用，研究該區域的創新驅動經濟高質量發展系統具有先行示范作用。其次，國內經濟進入新常態后，遼寧省部分經濟指標增速回落，甚至負增長。2014年起，國家先后印發《關于近期支持東北振興若干重大政策舉措的意見》、《關于促進東北老工業基地創新創業發展打造競爭新優勢的實施意見》，指出東北地區要依靠創新驅動發展，完善創新創業體制機制，推進創新鏈整合，促進大眾創業，建設創新創業人才隊伍。習總書記出席振興東北老工業基地座談會提出，遼寧省要完善體制機制、鼓勵創新創業。黨中央對東北老工業基地的高度重視和巨大支持，為遼寧省經濟指明了發展方向。此后，遼寧省深入實施創新驅動以激發經濟活力，大力推進行政管理體制改革，為創新創業提供充分便利，加大科技創新及制度創新力度，完善聚才用才機制，2017年起遼寧省GDP增速開始由負轉正，各項經濟指標出現逐步轉好態勢。因此，在我國實施創新驅動層面上單獨研究遼寧省經濟高質量發展情況，具有現實需求。

2.2 模型構建

結合中國情境和遼寧省特征，為明確表示系統要素間的邏輯關系，掌握創新驅動經濟高質量發展系統內部反饋控制規律，根據前文因果反饋回路，對變量性質進行區分，引入水平變量7 個、速率變量7 個、輔助變量40個及常量3個，建立創新驅動經濟高質量發展系統流圖，全面描繪出創新驅動經濟高質量發展系統內部構成、行為及元素相互作用機制。運用Vensim-PLE 軟件描繪出創新驅動經濟高質量發展系統動力學模型流圖，如圖3所示。

圖3 系統流圖

2.3 方程及參數確定

運用Vensim-PLE 軟件對創新驅動經濟高質量發展系統模型進行模擬仿真，模型運行時間范圍為2007～2030年，步長為1年，2007～2018年是對系統模型進行調試及確定相關參數變量的檢驗年限，2019～2030年是預測未來經濟高質量發展趨勢的仿真預測年限。數據來源于《遼寧統計年鑒》、《中國火炬統計年鑒》、《中國科技統計年鑒》等。根據所得數據，有代表性的參數采用加權平均值和算術平均值等計算得出，少數時間序列數據依據指數平滑法進行處理。部分數據缺失統計資料，采用算術平均法、發展趨勢推算法及回歸分析法等推導得出。建模過程中結合遼寧省數據對變量不斷調試，使變量間的相互關系能夠更好地體現，模型與遼寧省經濟發展的現實情況更加接近。模型共涉及61個方程式。

2.4 模型檢驗

模型建立后，需要對其模型的合理性與適用性進行檢驗。包括檢驗模型結構、方程和單位，同時進行敏感性和歷史性檢驗。利用Vensim-PLE驗證，本模型均通過上述檢驗。限于篇幅，僅列出對GDP與教育支出的歷史性檢驗結果，如表1所示。可以看出模擬值與實際值誤差較小，最大誤差不超過0.117，模型結構合理，擬合情況較好，具有良好的預測結果，可進行下一步驟的模擬仿真。

表1 模型歷史檢驗結果

3 創新驅動經濟高質量發展系統仿真

為考察創新驅動經濟高質量發展效果及不同政策對其影響，結合遼寧省經濟發展實際情況，在不影響仿真準確性的情況下，本文設定創新驅動經濟高質量發展基礎模式與政策模式。其中，基礎模式指對模型中的各政策變量系數不進行任何調整，遼寧省經濟發展趨勢完全按現有的模式運行，所得預測數據用于與其他模式進行對比。漸進發展模式指對原模型財政支出占比、教育支出占比及科學技術支出占比等參數進行微弱調整，即遼寧省經濟未來要實現漸進式發展；跳躍式發展模式指對原模型中上述3 項參數進行較大幅度調整，即遼寧省經濟未來要達到跳躍式發展，各模式參數設置如表2所示。僅列出關鍵變量模擬結果，見圖4～10。

表2 政策模式參數變化

圖4 2007～2030年遼寧省GDP仿真曲線

圖5 2007～2030年遼寧省高新技術企業工業總產值仿真曲線

圖6 2007～2030年遼寧省初創企業數量仿真曲線

圖7 2007～2030年遼寧省眾創空間數仿真曲線

圖8 2007～2030年遼寧省教育支出仿真曲線

圖9 2007～2030年遼寧省科學技術支出仿真曲線

圖10 2007～2030年遼寧省科技活動人員數量仿真曲線

3.1 漸進發展模式

該模式下將三項參數在原模式基礎上提高，導致教育支出及科學技術支出數值明顯上升。另外，三者比重的增加為創新人才培養提供了良好的保障，大學生、留學歸國人員與科技人員數量增長，使全社會科技活動人員數量大幅提升，至2030年科技活動人員數量將增至65.55萬人。充足的創新人才及有利的政策支持，為大眾創業萬眾創新提供了人才及制度保障，因此初創企業數量、眾創空間數上升明顯，將分別達到5303 個和528 個。隨著新創企業數量的增長，高新技術企業數量及工業總產值得到提升。然而該模式下遼寧省GDP 值增加并不明顯，在2023年前略高于基礎模式，2024年后則略低于后者，說明若依靠政府支出增加提升GDP，在政府投入初期或許有一定效果，但從長期來看則收效甚微。

綜上所述，遼寧省依靠教育及科技投入等財政支出的漸進發展模式實施創新驅動經濟高質量發展，有利于創新人才的培養及創新企業數量的增長，推動企業利用高新技術進行產業升級，使高新技術企業產值得到提升。經濟高質量發展并不只是GDP數量上的增長，更重要的是人民福祉不斷提升，包括教育支出及科學技術支出等投入增加。

3.2 跳躍發展模式

該模式下政府政策實施強度提升，財政支出各項比重較漸進發展模式增加。由圖5～10可以看出，經濟發展質量相關指標均明顯提升，至2030年教育支出及科學技術支出將分別高達5557.58 億元和364.88 億元，科技活動人員數量將急劇上升，增至93.19 萬人，初創企業數量及眾創空間數也將分別升至6373 個和652 個，說明創新驅動經濟高質量發展效果更加顯著。與模式一相類似，該模式下對GDP 提升效果并不明顯，在2023年前略高于基礎模式與政策模式一，但在2024年后也出現低于前兩者的現象。這也再次證明政府支出增加僅在前期對GDP提升有促進作用，從長遠來看效果并不理想。

綜上所述，遼寧省加大教育及科技投入等財政支出力度的跳躍發展模式實施創新驅動經濟高質量發展，能夠培養出更多創新人才及創新企業，加速推動高新技術企業產值提升。政府投入力度的增加雖沒有帶來GDP的大幅增長，但對教育及科技等社會福利事業有促進作用，加快經濟高質量發展。但政府財政支出并不是無限增長的，還需選擇合理的范圍以實現財政支出在各方面的均衡分配。

4 結論與討論

4.1 研究結論

本文以創新驅動經濟高質量發展系統為研究對象，對系統內部要素間的關系進行剖析，以遼寧省為例構建系統動力學模型，通過模擬不同的創新政策模式，考察政策成效及政策投入力度對經濟高質量發展的影響。研究結果表明：創新驅動經濟高質量發展基礎模式沿續現有各項政策變量執行，經濟發展質量提升較慢；漸進發展政策模式適度增加教育及科技投入，有利于創新人才及創新企業數量的增長，推動高新技術企業產值提升；跳躍發展模式加大財政支出力度，對促進GDP 增長效果慎微，但有利于培養更多創新人才及創新企業，加速提升高新技術企業產值，促進社會福利事業提升，最終驅動經濟高質量發展。

4.2 實踐啟示

構建創新驅動經濟高質量發展系統動力模型并以遼寧省為例仿真模擬三種模式，可以看出：創新政策的實施與調整對科技創新、創業創新、創新機制及人才創新有重要影響，有效的政策模式能夠促進經濟高質量發展。據此，本文提出以下建議：一是加強科技創新，遼寧省內各高等院校及高新技術企業等創新主體要加強基礎領域創新，使企業在生產經營中能夠應用更多的新工藝與新技術，各級政府要加大經費投入用于支持科技前沿領域創新研發，以激發各主體的創新積極性。二是鼓勵大眾創業萬眾創新，遼寧省要加快建設與完善雙創公共服務平臺，加大對雙創的財政支持力度，重點培養一批“雙創”示范基地及城市，并逐步將先進的經驗成果進行推廣復制至全省范圍，對中小微企業及創業者在財稅、金融、法律等方面提供幫扶，利用眾創眾包眾扶眾籌等多種形式充分吸引各類優勢資源在遼寧省內匯聚。三是完善創新體制機制，遼寧省要為創新主體創造良好的市場氛圍與環境，加速科技創新體制改革，同時提升對科技研發的財政投入力度，使省內創新活動的制度環境得到逐步優化。四是強化創新人才培養，遼寧省要加大教育支出比重，培養具有創新能力的高水平院校及學生，培訓與引進技能人才和高素質勞動者，以匹配科技發展趨勢及市場需求，并吸引全球科技人才在遼就業創業，最終形成規模宏大的創新型人才隊伍。

4.3 不足之處

仿真模擬創新驅動經濟高質量發展系統是一個動態過程，模型的有效性還需建立在現實系統的基礎上，并根據政策變化對模型參數進行持續調整。本研究仍存在不足之處，如在設定創新驅動經濟高質量發展系統模型邊界時，考慮模型的簡化性及易操作性，剔除了部分次要因素；另因考慮數據的易得性，在對部分外生變量進行設定時有一定的主觀性，導致模型仿真結果受到影響。未來研究可從上述方面繼續修正與改善模型。