基于異質性視角的區域創新系統協同研究

■付 智 張人川

創新投入、創新環境與創新產出之間，需在營造創新環境的基礎上加大創新投入支持，才能得到同效的創新產出,實現均衡協調發展;區域間只有尋求合作與融合，才是最終實現協同創新的唯一途徑。通過構建創新系統識別指標體系，基于2000—2019年省域創新發展面板數據，運用耦合協調度和空間自相關方法，檢驗區域創新系統協同效應的時空與集聚異質性，結果顯示：中國創新環境與創新投入協調度、創新環境與創新產出協調度整體向好，空間上呈現出梯度變化;創新環境與創新產出的協調度發展會滯后于創新環境與創新投入的協調度發展5年;泛長三角區域內創新產生“擴散效應”，泛珠三角區域內創新產生“虹吸效應”。

一、引言

習近平總書記在全國科技創新大會上提出，要加速推進科學普及行動，營造良好的創新環境，提升創新發展的投入產出效率，進而建立宏大的高素質創新大軍。［1］目前，中國已經基本形成以企業為主導的創新主體格局，但創新驅動發展還存在諸如區域創新發展不協調，中西部遠落后于東部［2］，技術創新空間格局存在顯著極化現象［3］、技術效率偏低［4］、創新系統協同效應整體較弱［5］等問題。如何在新時代背景下更加全面地認識創新發展，衡量創新發展水平，找到各區域創新發展狀況的空間特征差異，以及區域創新環境要素對創新發展影響差異［6］，對營造良好的創新環境，進一步提升創新發展水平具有重要的現實意義。

區域創新系統是一個涉及多學科領域、多部門行業和多空間聯動發展的高度復雜性巨系統，其綜合評估需要構建多層次、多要素、多維度的綜合識別指標體系。在現有文獻中，創新發展綜合評價指標體系主要包含創新環境和創新產出［7］，創新能力與經濟環境［8］，創新投入與創新環境［9］，創新能力與環境的可持續發展［10］以及創新能力與創新外部影響環境［11］，創新思路轉型［12］等類別。隨著空間研究范式在創新發展研究的應用，創新要素的空間地域特征及區域協同創新發展等已成為本領域熱點研究問題［13］，主要包括：從地理視角解析創新發展理論［14］，從空間維度研判創新集聚方向［15］，探究區域創新與經濟發展交互作用［16］，辨析科技創新和可持續發展空間耦合效應［17］，以及科技金融發展與科技創新協同發展的空間異質性特征［18］。綜合來看，學術界普遍認為區域創新系統包括創新環境、創新投入與創新產出［19］。此外，現有文獻主要對創新發展單維度要素進行空間分析［20］，較少多維度剖析創新系統要素；主要解析創新發展要素動態演化特征［21］，較少探討區域創新系統多維要素協同效應的時空異質性。

基于此，本文從創新環境、創新投入和創新產出三大維度構建區域創新系統識別指標體系，以2000—2019年中國省域創新發展面板數據作為研究樣本，運用耦合協調度模型定量測度中國區域創新系統協同效應，結合空間自相關方法進一步辨析中國區域創新系統協同效應的時空異質性特征，最后提出相關創新發展建議，以期為高質量創新驅動發展和經濟社會可持續發展提供借鑒。

二、創新系統識別指標體系及數據預處理

（一）創新系統識別指標體系

現有文獻對于創新發展的評價體系仍存較大的爭議。本文認為，創新環境的培育與創新投入到創新產出的全過程是一個協同演變的整體，創新發展體系中的每一個環節都是息息相關的，因此，本文將創新系統分為創新投入、創新產出與創新環境三個子系統。如圖1所示：

圖1 創新系統邏輯關系圖

其中，創新投入是物質基礎，創新環境是貫穿于創新投入到創新產出全過程的重要媒介。創新環境與創新投入、創新產出三者協同發展，才能使創新系統由無序趨向于有序，才能發揮創新系統內部“1+1＞2”的協同作用。同時，創新產出效率會反作用于創新投入與創新環境，創新產出的提高會促進創新環境系統結構的優化，引致創新投入的擴大。

本文在評價創新環境系統時從經濟嵌入、社會文化嵌入、制度嵌入三個維度測度，三個維度測度的邏輯關系是：良好的經濟發展水平，為創新投入夯實物質基礎；社會文化環境的提升使得社會的創新氛圍更加濃厚，激發創新主體的能動性；制度提出與實施，為創新的發展提供柔性支持與基礎保障。

創新投入要素是指為了實現創新活動所投入的人力以及資金的總和。其中，人力投入是創新發展的重要源泉和智力保障；創新資金投入作為生產要素直接作用到創新主體的創新行為。創新產出是對創新成果的直接衡量，可解構為創新科技成果、創新經濟效益、創新社會效益三個維度［22］?？萍汲晒侵竸撔庐a出系統中技術創新的直接產出效益；創新經濟效益是指在創新產出系統中，綜合評價區域內創新行為對宏觀經濟環境影響所得到的效益；創新社會效益是指創新發展對社會生活水平與環境質量的改善。

本文搜集整理2000—2019年創新發展評價體系的相關指標，各指標來源于《中國科技統計年鑒》《中國工業統計年鑒》。

（二）指標預處理及權重計算

對于權重的賦值，本文采取層次分析法和熵值法相結合的方法［23］，將創新環境與創新投入中的各類具體指標運用上述過程進行計算，最終得出各要素的主觀權重、客觀權重與綜合權重，具體結果如表1所示。

表1 創新系統各指標權重

三、研究方法

（一）耦合協調度

本文采用耦合協調度評價模型分析創新環境、創新投入、創新產出的關系。首先對創新系統進行評價，而后通過協調發展度模型計算創新環境系統與創新投入系統、創新環境與創新產出系統兩兩之間的協調度，結合相關發展水平得出協調發展度。F(x)和G(y)分別表征創新環境和創新投入（創新產出）的綜合評價指數值，其計算公式為：

其中，C表示創新環境與創新投入（創新產出）復合系統的耦合度，0≤C≤1；F(x)為創新環境綜合評價指數值；G(y)表示創新投入（創新產出）系統綜合評價指數值；k為模型調節系數，k≥2，本文取k=2。為了進一步研判創新環境和創新投入（創新產出）兩個子系統之間的耦合響應發展狀態，選取表達式如下：

為了科學判定不同發展水平情況下子系統的耦合程度，參考國內外學者對耦合協調度模型的劃分標準，結合區域創新環境、創新投入及創新產出三大子系統各相關因素的強弱程度，借鑒袁宇翔等［23］的方法將耦合協調度劃分為七個階段。如表2所示：

表2 耦合度劃分

（二）空間自相關分析

創新環境不僅僅指的是一個地理區域，其中還包括現有的經濟水平、制度安排和文化土壤。而創新產出所表達的也不僅僅是單向的創新績效，還應包括創新投入。在此邏輯下，各省域的創新發展水平會產生一定的集聚效應。因此，本文在計算創新環境與創新投入及創新環境與創新產出的耦合協調度基礎上，進一步采用全局空間自相關和局部空間自相關分析方法，探究創新投入—創新環境—創新產出在空間上的相關性。計算公式如下：

Moran’s I指數介于-1到1之間，當I＞0時表示在空間上呈正向相關關系，且越接近于1相關程度越高；而當I＜0則反之。為了直觀地展示空間集聚特征，本文采用Moran’s I來分析其空間集聚特征。根據相鄰空間單元的自相關性將其劃分為四個象限，分別表示HH（高高）集聚、HL（高低）集聚、LH（低高）集聚和LL（低低）集聚。

四、實證結果分析

（一）創新系統協同效應時序異質性分析

1.創新系統協同效應時序演變分析。從圖2中可以看出，2000—2019年各區域平均耦合協調度的變化集中在0.2～0.7之間，且基本保持上升的趨勢。創新環境與創新產出耦合協調度整體弱于創新環境與創新投入耦合協調度。2009年以后我國區域創新發展水平基本形成東部領先、中部追趕、東北和西部平穩增長的格局。其中，東部地區始終是創新發展的領頭羊，而西部地區創新發展水平較弱。中部地區的平均創新環境與投入耦合度在2005年超越了東北地區，并且在2009年中部地區的創新環境與產出耦合協調度同樣也超越了東北地區。值得注意的是，在2008年各區域都出現了創新發展水平增長的停滯，但在2009年迅速恢復增長趨勢。尤其是中部區域，在2009年至2019年始終保持較高的增長速度。

圖2 東部、中部、西部與東北地區耦合協調度時間演變

對比我國主要經濟圈（見圖3），泛長三角區域、泛珠三角區域與京津冀區域的創新發展水平均在全國協調度均值以上。其中，泛長三角區域的增長幅度最大，其次是泛珠三角區域，京津冀的增長幅度最小。尤其京津冀區域創新發展水平在研究初期處于領先地位，但創新環境與創新投入耦合協調度及創新環境與創新產出耦合協調度相繼被泛長三角區域超越。

圖3 全國與主要經濟圈耦合協調度時間演變

綜合區域與經濟圈創新發展的時序折線圖結果發現，經濟圈、區域的排名變化情況總是出現創新環境與創新投入耦合協調度提高先于創新環境與創新產出耦合協調度提高的現象。例如，中部地區在2005年實現創新環境與創新投入對東北的超越，但是直到2009—2010年才實現創新環境與創新產出耦合協調度的超越，滯后了4～5年左右，而泛長三角區域對京津冀區域的超越過程同樣出現滯后5年的情況，因此區域整體的滯后性保持在5年左右。進一步，通過對省域排名情況的對比分析，發現省域同樣存在創新環境與創新產出耦合協調度的排名變動慢于創新環境與創新投入耦合協調度排名變動。

值得注意的是，雖然我國創新水平有所提高但整體仍較弱，并且呈現出上述排名變化滯后的現象。由此，依據本文所構建的三系統模型，雖然創新投入能較好地被創新環境吸收，但因為創新產出與創新環境之間的互動關系不協調，導致創新產出對創新環境再到創新投入的反哺機制受限。因此，本文提出以下假設：

我國創新協調發展水平仍然較低，創新產出到創新環境反饋通道受阻，具體表現為創新環境與創新產出耦合協調度的變化對未來創新環境與創新投入耦合協調度變化無顯著影響，但創新環境與創新投入耦合協調度變化能夠顯著影響未來創新環境與創新產出耦合協調度。

2.創新系統協同效應滯后異質性檢驗。對兩個變量進行單位根檢驗。創新投入與創新環境協調度有4種單位根檢驗拒絕存在單位根，創新環境與創新產出協調度有4種單位根檢驗認為該序列平穩。由此，本文認為兩個變量均為平穩序列，符合格蘭杰因果關系檢驗的前提條件。

表3 滯后階數確定

表4 面板格蘭杰因果關系檢驗結果

接下來依據最小信息準則選取模型滯后期數，在保證觀測樣本盡量多的前提下測算了1、2、3期的AIC與BIC。最終選擇滯后一期的模型進行格蘭杰因果關系檢驗。結果表明創新環境與創新投入耦合協調度是創新環境與創新產出耦合協調度的格蘭杰原因，但無法拒絕創新環境與創新產出耦合協調度不是創新環境與創新投入耦合協調度的格蘭杰原因。意味著我國創新環境與創新產出耦合協調度的變化在統計意義上可由之前的創新環境與創新投入耦合協調度變化解釋，但創新環境與創新投入耦合協調度的變化則相反，即本文假設成立。泛長三角區域是我國創新發展最協調的經濟圈，兩種協調度水平較高，由此，本文將泛長三角區域子樣本加入格蘭杰因果關系檢驗分析中。另外，泛珠三角區域在兩種耦合協調度上與全國均值接近，因此，將泛珠三角區域也加入分析，進一步證實了本文假設，同時也表明創新發展水平更高的區域，創新環境與創新產出之間的互動關系能夠優化創新環境與創新投入耦合協調度，實現創新協調發展。

（二）創新系統協同效應空間異質性分析

為了更好地對比全國各省市創新發展體系耦合差異演變的空間格局及動態變化，本文以2001年、2006年、2011年、2016年、2019年為時間節點，對我國31個省市創新系統耦合協調度水平進行空間可視化處理，由于篇幅有限，對可視化地圖進行省略。

從空間分析整體來看，除西藏外我國各省域的兩種耦合協調度從2001年到2019年有了很大進步。同樣的，創新環境與創新投入協調發展水平明顯領先創新環境與創新產出協調發展水平大約5年。從區域劃分視角看，創新發展水平格局在空間上呈現出東部沿海地區向西部地區遞減的梯度變化趨勢。幾個經濟圈內部也出現了較大的變化。京津冀區域發展較為穩定。2001年出現北京、天津創新發展水平優于河北，到了2019年情況仍然不變，但京津冀區域相對周邊省域原有的優勢明顯縮小。泛長三角區域（江蘇、上海、浙江、山東、安徽與河南）發展速度較快，整體呈持續上升的趨勢。值得注意的是，泛長三角區域內產生了一定程度的集聚，并且這種集聚帶動了周邊省域的快速發展，由此演變成“擴散效應”，使得原來排名較后的安徽與河南上升到前列。由此可以說明，泛長三角區域內的協同創新已達到較高水平，區域內各省域間協調程度高。泛珠三角區域內，廣東創新發展水平一枝獨秀，兩種耦合協調度在均全國排名第一，但福建、江西、湖南、海南與廣西等地進步不如泛長三角核心區周邊省域明顯。同樣的，泛珠三角區域內也產生了集聚現象，并且隨著時間推移區域創新發展水平差距有逐步拉大的趨勢，演變為“虹吸效應”。

上述主要經濟圈中，泛長三角區域與泛珠三角區域的協調度出現了較有特點的演變，其內部變化情況存在異質性。原因在于，泛長三角區域創新發展水平更為協調，尤其是創新環境與創新產出之間的協調發展水平。因此，泛長三角區域內創新產出對創新環境的反哺能力相對泛珠三角區域更強，創新投入、創新環境與創新產出三者之間的互動通道也更加通暢。

（三）創新系統協同效應空間自相關分析

通過上述耦合協調度與空間自相關分析的公式進行計算，得出創新環境與創新投入的耦合協調度，根據協調度結果計算出關于我國各省域間創新投入與創新環境、創新產出的全局空間自相關系數（表5），即全局Moran’s I指數。

表5 創新環境與創新投入及創新產出的耦合協調度全局Moran’s I指數

從表5中可以看出，2001年、2006年、2011年、2016年和2019年創新投入與創新環境協調度全局Moran’s I指數與創新環境與創新產出協調度均表現出顯著空間正相關。對比兩種協調度的全局Moran’s I指數，兩種協調度均顯著大于0，并且呈現出先增后降的趨勢，其中創新環境與創新產出的協調度集聚水平略微大于創新投入與創新環境協調度。這表明我國的創新發展存在區域集聚現象，并且這種區域集聚度在創新產出與創新環境間的互動關系表現更為明顯。同時，可以發現創新投入與創新環境協調度的Moran’s I指數、創新環境與創新產出協調度的Moran’s I指數均出現先增后降的趨勢，究其原因在于，2001年中國各區域創新協調度均較弱，集聚效應相對不明顯，協同創新程度基本處于低水平狀態。但2006年開始，各區域的協同創新程度開始逐漸拉大，在2011年達到虹吸狀態，Moran’s I指數達到最高水平。但2016年后，“增長極”呈現出一定程度的擴散效應，多個地區的協同創新程度達到一定高度，此時，中國區域創新協調度集聚水平開始逐漸下降，因此反映出Moran’s I指數下降的情況。

（四）創新系統協同效應空間集聚異質性分析

表5無法直觀對比兩種耦合協調度間的異質性與關系。因此，在此數據結果的基礎上，本文對耦合協調度的集聚異質性進行分析，由于篇幅有限，本文對空間集聚特征進行直接陳述，省略地圖表述。

空間集聚特征分析中，第一象限對應HH（高高集聚）區域，高高集聚指的是創新中心與周邊地區均有較高的協同創新水平的區域；第二象限對應LH（低高集聚）區域，低高集聚指的是區域協同創新水平比周邊地區低；第三象限對應LL（低低集聚）區域，低低集聚指的是所處地區與周邊地區協同創新水平均較低；第四象限對應HL（高低集聚）區域，高低集聚指的是所處地區協同創新水平比周邊地區高。其中，HH區域集中于東部沿海，LH區域集中于中部，LL區域集中于西部，HL區域主要是廣東、四川、湖北、北京及遼寧幾個省份。

泛長三角區域內明顯可以看到以江浙滬等地為代表的核心區域帶動周邊省域發展趨勢。2001年安徽、河南處于LH區域，受到江浙滬等地的輻射2016—2019年逐漸轉換進入HH區域。反觀泛珠三角區域，廣東周邊省域的集聚水平變動除了湖南創新環境與創新投入耦合協調度2001年HH區域由變到2019年LH區域外基本無變動。進一步驗證了泛長三角區域與泛珠三角區域間集聚方向存在異質性的現象。另外，京津冀區域也出現了類似于泛珠三角區域的現象，北京由HH區域變為HL區域，天津由HH區域退變LH區域。

進一步對比兩種耦合協調度之間的分布格局，創新環境與創新產出耦合協調度的分布格局會滯后于創新環境與創新投入的分布格局，例如，每間隔5年的創新環境與創新產出耦合協調度的時空演化格局與創新環境與創新投入耦合協調度的時空演化格局類似。由此可以推斷，這種滯后性與耦合協調度分析中所產生的滯后性基本一致，表現為創新環境與創新產出耦合協調度時空演化格局落后大約5年。

值得注意的是，從數據中我們可以看出泛長三角區域與泛珠三角區域在創新投入體系中并未有明顯的擴散效應或是極化效應，但當創新環境系統與創新投入進行耦合分析以后卻在泛長三角區域出現了“擴散效應”，在泛珠三角區域出現了“虹吸效應”。并且隨著時間的推移，這種泛長三角區域的“擴散效應”和泛珠三角區域的“極化效應”在創新產出與創新環境的耦合度分析中呈現出更加強烈的特征，泛珠三角區域甚至以廣東省為中心出現了“虹吸效應”。所以，要做到創新投入、創新環境、創新產出三者均衡協同發展，只進行創新投入而不加強創新產出對創新環境乃至創新投入的反哺過程，創新發展將是不協調的。

五、結論與建議

（一）研究結論

現階段，由于各區域經濟發展差異、政策導向不均衡、地理位置差異等原因，導致我國創新發展還存在區域創新與產業創新發展不協調、創新系統協同效應整體較弱等問題。本文從協同創新理念出發，通過構建創新系統識別指標體系，運用耦合協調度和空間自相關方法辨析區域創新系統協同效應的時空與集聚異質性。主要結論如下：

1.區域創新系統是由社會各因素所構建的網絡體系，其中包括創新投入、創新環境與創新產出。創新投入是物質基礎，創新環境是貫穿于創新投入到創新產出全過程的重要媒介。同時，創新產出會反作用于創新環境與創新投入，創新產出的提高會促進創新環境系統結構的優化，引致創新投入的擴大。

2.在區域創新系統協同效應時序異質性分析中發現，我國創新能力發展趨勢整體向好，創新環境與創新投入耦合協調度、創新環境與創新產出耦合協調度在空間上呈現出梯度變化趨勢，由沿海向內陸遞減，但是，創新環境與創新產出協調度發展水平會滯后于創新環境與創新投入耦合協調度發展水平，創新環境與創新產出所產生的集聚效應會滯后于創新環境與創新投入所產生的集聚效應，這種滯后性與耦合效應所產生的滯后性基本一致，大概以5年為一個周期，發達地區的滯后周期會短于欠發達地區的滯后周期，泛珠三角地區的滯后性會長于泛長三角地區的滯后性，說明創新環境的優劣較大程度影響到創新的效率。

3.在區域創新系統協同效應空間異質性分析中發現，區域創新系統協同效應在空間分布上存在集聚中心，其中，較為明顯的創新中心為“江蘇”和“廣東”，但以江蘇為中心的泛長三角區域與以廣東為中心的泛珠三角區域在協同創新的發展上存在空間異質性，原因可能在于，泛長三角區域創新發展水平更為協調，尤其是創新環境與創新產出之間的協調發展水平。因此，泛長三角區域內創新產出對創新環境的反哺能力相對泛珠三角區域更強，創新投入、創新環境與創新產出三者之間的互動通道也更加通暢。

4.在創新系統協同效應空間集聚異質性分析中發現，泛長三角區域間產生的耦合度進入了良性協調發展階段，對于周邊城市具有較理想的“擴散作用”；泛珠三角區域間具有極化效應，甚至對周邊省域產生“虹吸效果”。究其原因主要是：創新能力與創新環境差距較大的省域，創新人才、創新資金、創新技術等一系列創新要素吸附到強省，進而產生極化效應。而創新環境與創新能力相差不大的省域，在產生一定集聚度的同時，也會向周邊省域輸送創新人才、創新技術等要素。

（二）政策建議

協同推進，形成合力。創新投入，涉及多方主體，需要發揮各類主體的創新積極性，成體系推進，激發各方創新活力，最終形成創新合力。在創新資金投入方面，首先，政府要明確創新的前期巨大的資金投入和風險，需要增加相關的財政資金投入，通過先期投入，引導金融機構、社會群體與企業進行創新活動合作，激發企業的創新活力，以此來擴寬企業的融資創新渠道；其次，作為創新的主要受益者，企業要主動參與創新活動，積極尋求外部合作，擴大創新資金來源，為創新活動提供更多保障。在創新人才投入方面，政府、企業等創新主體一方面加大創新人才的柔性引進，保證創新人才的數量，另一方面重視創新人才的培養，加大對現有人員的培訓。

因地制宜，分類施策。創新環境的營造，除受到區域文化、制度等軟約束的影響外，更受到國家戰略影響。因此，要因地制宜，分類施策。要對欠發達地區加強國家政策支持，“因地制宜”配備創新政策，甚至是實施“政策特區”，以抵御“虹吸效應”，實現區域創新能力的均衡發展。而營商環境的營造需要各地從本區域經濟發展、制度完善、創新創業文化氛圍等方面進行著力。

正視現實，腳踏實地。從創新投入到創新環境，再到實現創新產出，都不是一蹴而就，而是有5年左右的時間滯后，且發達地區和欠發達地區存在改進時間的差異。因此，在創新發展方面，無捷徑可走，必須腳踏實地，堅持堅守，提高創新投入與營造創新環境并重。

區域互補，交叉融合。集聚、虹吸或單一的增長極等發展模式都只是過渡階段，區域間合作與融合，才是最終實現協同創新的最佳途徑。因此，無論泛長三角地區還是泛珠三角地區，只有積極尋求合作，進行跨區域合作，消減增長極的“虹吸效應”，強化增長極的“擴散效應”，實現區域間交叉融合、優勢互補、共生共榮，才能強化創新高地優勢，實現創新的區域協同和可持續發展。