信息通信技術發展水平與城市群內部的創新空間分布

陳叢波，葉阿忠

(福州大學經濟與管理學院，福建福州 350108)

1 研究背景

《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二○三五遠景目標的建議》（以下簡稱《建議》）提出布局建設綜合性國家科學中心和區域性創新高地，強化國家戰略科技力量。同時，《建議》也提出實施城市更新行動，完善城市基礎設施建設，促進大中小城市和小城鎮協調發展。創新能力不僅是國家和區域經濟發展的決定因素之一，也是經濟體維持活力的源泉［1］。然而，創新是一種極具空間非均衡特征的經濟活動，具有明顯的空間集聚特征［2］；即使在控制生產的地理分布之后，創新產出仍然具有顯著的空間集聚性質［3］。創新的空間非均衡是區域經濟活動非均衡的一大根源［4］。研究如何兼顧科技創新中心城市推動創新驅動發展與發揮中心城市帶動作用促進城市協調發展，對我國制定“十四五”規劃和二○三五遠景目標具有重要意義。

當前，信息通信技術（ICT）正在引領新一輪的產業變革，隨著5G、大數據、智能制造等技術進步，基于互聯網的ICT 不可逆轉地成為提升區域創新效率的新動能［5］。一方面，互聯網在城市間極不平衡的普及過程加劇了研發主體搜尋創新信息資源的差異性，強化了創新活動空間非均衡分布的格局，進而成為中心、外圍城市經濟差距擴大的新根源；另一方面，互聯網普及有效地打破了信息傳播過程中的地理局限［6］，構造獨立于地理空間的創新網絡。伴隨ICT 的普及與進步，國內長三角、京津冀和珠三角城市群內部的創新活動空間分布正在由集聚趨向平衡。筆者猜想，在互聯網發展的初期階段，中心城市借助其先發優勢，互聯網基礎設施普及程度超過外圍城市，由于網絡效應，這種互聯網發展初期的數字鴻溝拉大了中小城市與外圍城市創新產出的差距。然而，我國信息通信基礎設施建設縮小了城市間的“接入鴻溝”［7］，當外圍城市互聯網基礎設施完善程度達到一定門限后，外圍城市創新主體通過利用當地互聯網提高創新效率，完成了對中心城市的追趕。

創新空間分布格局研究大多認為，由于大城市思想交流的便利性［8］，北京、上海、廣州、深圳等大城市始終是創新活動最為密集和活躍的地區，創新空間分布不均衡是我國長期形成的基本格局。在全國（未含港澳臺地區。下同）層面，比較中美兩國創新空間分布發現，我國的創新空間差異比美國更加明顯［9］。在區域層面，我國省際專利創新活動差異逐年增大［10］，區域創新能力在空間分布上具有向經濟發展水平高的東部地區集聚的特征［11］。在城市群層面，京津冀、長三角、珠三角城市群創新空間分布同樣表現出顯著的非均衡空間分布格局［12］，如王偉等［13］發現粵港澳大灣區及擴展區的創新產出呈現“核心-外圍”分布格局；趙星等［14］發現城市創新集聚呈現極化現象，且中心城市知識溢出水平更顯著；王公博等［15］測度全國地級市創新能力，發現地級市創新能力空間分異顯著，創新能力最強的地級市主要分布在三大城市群。

創新空間分布格局形成的影響因素大致可以分為地理因素和非地理因素。地理因素上，馬靜等［16］從空間知識溢出的角度研究城市創新產出空間格局的形成；王曉棟［17］發現對外直接投資（OFDI）逆向技術溢出會引起空間創新的非均衡發展。創新空間分布的非地理因素研究方面，ICT 具有通用技術屬性，是當前新時期影響創新空間分布的重要非地理因素。我國發展ICT 相對較晚，近年ICT 對空間創新格局的影響開始受到關注，但ICT 影響創新空間分布的研究仍屬鳳毛麟角。Zhang 等［18］和韓先鋒等［5,19］發現互聯網對創新的促進作用和非線性作用機制。若互聯網對區域創新的促進存在邊際效應遞增的非線性機制，則地區間互聯網普及程度差別可能導致空間創新分異，一些研究提出信息化發展的不均衡會導致城市獲取知識溢出存在差異［20］；安同良等［21］推演出互聯網和房價推動分散化經濟地理格局的重塑機制，而互聯網對推動區域創新產出的平衡發展能否起到類似的作用值得深思。

當前，城市群已經成為創新活動的主要載體，長三角、京津冀和珠三角城市群是我國經濟發展最活躍、創新能力最強、信息基礎設施水平全國領先的區域，是決定我國經濟發展和創新能力的核心增長極［22］。2000 年以來，我國進入互聯網爆炸式發展時期，期間三大城市群創新空間分布格局變化趨勢呈現創新產出差異趨向縮小趨勢［12］。這一事實在一定程度上印證了筆者上述猜想，但目前我們尚不知道這一門限的數值究竟是多少，國內其他城市群也就難以據此制定本地ICT基礎設施的建設目標。因此，本研究選取國內主要創新城市群為研究對象，主要對ICT 促進區域創新的未知的門限值進行實證計算。

2 理論分析

創新主體借助ICT 相互連接構成區域性網絡，加速知識流動的信息傳播，有利于新奇想法的產生和新技術的擴散。網絡效應指出，網絡規模達到臨界值后，互聯網的作用會瞬間放大，故互聯網對創新的邊際作用是遞增的［5］。根據網絡效應，城市內創新主體的邊際貢獻隨互聯網普及呈非線性遞增。互聯網的普及并不是一蹴而就的，中心城市優先達到了網絡規模的臨界值，城市內創新主體對創新的邊際貢獻被放大，在一定時期拉大對外圍城市的差距，而后，外圍城市也要在達到臨界值后才可能縮小與中心城市的差距。這里假定城市互聯網普及率影響因素是外生的，是城市實現創新的一個工具，而不會受城市創新的影響。

首先需要明確ICT 通過哪些微觀主體影響城市創新。傳統創新系統的主體包括大學、產業、政府［1］。在數字經濟背景下，受多元化和個性化創新需求的刺激，消費者不再被動地接受或拒絕消費新產品，轉而直接向研發部門提出新產品需求，刺激研發人員為滿足更多元化和個性化的創新需求產生新奇的想法［5］，形成萬眾創新的局面，消費者對創新的邊際貢獻不可忽視；此外，我國在改革開放初期創新水平相對落后于發達國家，沿海城市依靠與國外交流的便利條件取得初步優勢地位，通過外商直接投資（FDI）獲得國際技術外溢對我國創新產出有很大影響［23］。因此，在傳統的大學、產業、政府外，本研究新增消費者和外資企業構成ICT 影響的創新主體。

在ICT 影響下，創新主體內部和創新主體之間的溝通障礙逐漸瓦解，獲取創新所需知識和信息的成本大幅下降。當創新主體位于互聯網普及程度高的區域，由于網絡效應的存在，創新主體搜尋創新信息資源的成本更低，對創新產出可能具有更顯著的貢獻［5,20］。因此，ICT 可能使創新主體的貢獻具有一定的非線性特征，即ICT 促進創新主體效率的貢獻存在門限效應。具體表現在：（1）ICT 促進創新主體內部知識流動的門限效應。ICT 可以突破距離限制，對分散的知識進行處理和整合，產業、大學都可以通過互聯網搜索其他產業和大學掌握的知識，并對本地知識進行理解、詮釋和再加工，既增加了產業和大學自身的知識儲備，也促進了全社會的知識積累，因此，位于互聯網普及率較高城市的產業、大學對創新產出貢獻高于互聯網普及率較低城市的相同創新主體的貢獻。（2）ICT 促進創新主體之間信息交流的門限效應。ICT 為大學、企業、消費者的溝通交流提供了“零距離”接觸的平臺，企業快速掌握消費者的新需求并制定技術研發計劃，大學完成的基礎知識研究與企業技術研發計劃快速匹配。隨著消費者成為創新的主要推動者［24］，滿足消費者個性化需求成為驅動創新的強大動力，ICT更有效地促進產業、大學與消費者之間的信息交流；同時隨著越多經濟個體加入ICT 構成的虛擬平臺，創新頻率和質量會隨個體交流頻率提高而提高。此外，由于ICT 部分取代了政府在多創新主體之間的調節作用，互聯網普及程度高的城市，政府在創新過程中承擔的責任可能有所降低。（3）ICT 促進國際知識溢出的門限效應。外資企業為了維持自身的技術相對優勢地位，通常會利用國內企業和外資企業的信息不對稱性阻礙本地企業對新技術的吸收，當互聯網普及率較低時，本地企業的境外信息來源主要是參與內地投資的外資企業，外資企業和本地企業之間容易形成較高程度的信息不對稱，本地企業較難獲得國際知識溢出；當互聯網普及率達到較高水平，本地企業獲取境外信息的渠道擴寬，有效降低了與外資企業的信息不對稱。

基于上述分析，ICT 對創新主體創新效率的貢獻存在門限效應機制。早期互聯網尚未普及時，中心城市優先開展互聯網基礎設施建設，領先的互聯網發展使中心城市更早達到網絡效應的門限，創新主體更有效地開展創新活動；然而，互聯網的快速普及使外圍城市也能夠突破互聯網的門限值，中心城市和外圍城市創新主體因城市基礎設施差距而造成的創新效率差異隨之縮小。

3 實證研究設計

3.1 模型構建

設定基準計量模型如下：

式（1）中：是被解釋變量的對數形式，表示第t年i城市的創新產出，用發明專利授權量表征；是復合擾動項；是解釋變量向量。

借鑒Hansen［25］提出的面板數據門限回歸模型，構建受ICT 影響時創新主體對創新產出的非線性模型。為避免異方差的影響，所有變量取對數形式。模型構建如下：

ICT 對不同創新主體貢獻的門限效應可能具有異質性，故分別測算ICT 對每一個解釋變量的門限效應，其他解釋變量則作為控制變量。門限回歸模型并未直接把ICT 作為創新產出的解釋變量，因為ICT 是通過網絡效應影響創新主體對創新的貢獻來影響創新產出的，并非直接作用于創新產出；同時，考慮到把ICT 作為解釋變量和門限變量可能產生內生性問題，故把ICT 作為門限變量而不是創新產出的解釋變量。

3.2 數據來源與研究區域

創新產出衡量指標通常包括論文、專利、引用量、新產品產出等。其中，專利是創新活動的直接結果，也是創新資源的核心組成部分，要優于研發投入等創新衡量工具。由于專利數據不受保密限制，數據的可獲得性和上述優勢保證了專利數據在區域創新研究中應用最為廣泛。我國專利類型包括發明專利、實用新型和外觀設計。發明專利必須滿足新穎性、實用性等方面的較高要求，發明專利質量高于實用新型和外觀設計。因此，本研究使用發明專利授權量衡量城市創新活動分布格局。專利數據和解釋變量數據來源于《中國城市統計年鑒》。

限于數據的可得性，研究時期為2010—2018 年，選擇長三角城市群作為實證分析對象，驗證ICT 的門限效應，并借助位序-規模法則比較三大城市群創新空間分布。其中，長三角城市群包括上海市、江蘇省、浙江省、安徽省4 省市全域的41 座城市；珠三角城市群包括廣東省9 座城市；京津冀城市群包括北京、天津兩大直轄市，河北省的張家口、承德、秦皇島、唐山、滄州、衡水、廊坊、保定、石家莊、邢臺、邯鄲等11 個地級市和定州、辛集2 個省直管市以及河南省的安陽市，共16 座城市。位序-規模法則認為，城市創新產出由高到低排序后，城市創新產出規模的對數與城市位序存在負向的線性關系。分別對三大城市群所屬城市創新產出和位序進行線性回歸后，得到城市位序系數的絕對值，記為α值。α值越大，表明城市群內部創新分異越明顯；α值越小，說明城市群內部創新更加平衡。表1 顯示，研究時期內長三角城市群的α值基本介于0.10～0.15之間，而京津冀和珠三角城市群的α值在0.30 以上，可見長三角城市群內部的創新空間分布更加均衡，因此以長三角城市群為研究對象更有利于測算ICT的門限值。

4 實證結果分析

4.1 門限效應檢驗

表2 2010—2018 年長三角城市群ICT 對創新主體貢獻門限效應檢驗結果

表2 （續）

4.2 ICT 對創新主體的門限效應分析

表3 報告了不同門限模型的估計結果，4 個模型中產業結構的回歸系數均為負數，表明第三產業獲得了更多的發明專利授權；解釋變量的系數均為正數，說明創新主體對創新產出具有正向影響，符合大多已有研究的結果。比較各個核心解釋變量對創新產出的門限效應：

表3 2010—2018 年長三角城市群ICT 門限效應估計結果

（1）根據模型1，當城市互聯網普及率低于13.67%(機制1)時，的回歸系數為0.550，且通過1%的顯著性水平檢驗；當城市互聯網普及率介于13.67%和38.98%(機制2)時，的回歸系數為0.355，且通過1%的顯著性水平檢驗；當城市互聯網普及率高于38.98%(機制3)時，的回歸系數為0.166。在3 種機制內，政府干預對城市創新產出具有正向作用，但回歸系數逐漸減小。因為政府干預主要是通過溝通產、學、研之間的信息協調創新活動各個環節在城市創新體系中發揮作用，而互聯網的普及在一定程度上替代了政府的這部分職能，因此互聯網普及率高的城市，政府干預的正向作用相對下降。

（2）根據模型2，當城市互聯網普及率低于13.67%時，的回歸系數為0.047；當城市互聯網普及率介于13.67%和30.86%時，的回歸系數為0.176，且通過5%的顯著性水平檢驗；當城市互聯網普及率高于30.86%時，的回歸系數為0.265，且通過1%的顯著性水平檢驗。在3 種機制內，大學教育水平促進了城市創新產出，且回歸系數逐漸提高，表明互聯網普及率高的城市，其大學教育水平對創新產出具有更積極的正向作用。

（3）根據模型3 和模型4，外資企業和消費者對創新的邊際貢獻表現與大學類似，呈現隨互聯網普及率增加而增加的門限效應，只是互聯網普及率的門限值分別為13.67%和38.98%。回歸結果表明，城市漸趨完善的互聯網基礎設施為知識和信息在大學、外資企業、市場之間的流動營造了良好的環境，由于網絡效應和梅特卡夫法則，城市中的大學、外資企業、消費者等創新主體位于互聯網基礎設施相對更為完善的城市對創新產出邊際貢獻更高。

4.3 長三角城市群創新分布趨向平衡的解釋

根據表3，雙門限模型中門限變量互聯網普及率的第一個門限均為13.67%，第二個門限值大多為38.98%(僅對應的門限值為30.86%)，故根據門限值互聯網普及率為13.67%和38.98%對不同年份長三角城市進行分類。限于篇幅，表4 僅列出部分年份長三角城市群門限分類結果。可以看出：（1）2010 年，大部分城市集中分布于機制1，沒有城市位于機制3。此時，大部分城市的互聯網普及程度較低，大學、FDI、市場對創新產出的積極影響相對較弱，創新產出更依賴政府干預。（2）2015 年，城市呈現“紡錘型”分布，大部分集中于機制2，少數城市分布于機制1 和機制3。此時，大多數城市的創新主體處于發揮對創新產出積極影響的較優機制下。（3）2018 年，區域互聯網基礎設施建設的推進使得當年全部城市都脫離了低互聯網普及率狀態，分布于機制2 和機制3。此時，政府干預對創新產出的正向作用相對減弱，大學、FDI、市場的正向作用逐漸凸顯。（4）伴隨新一代信息基礎設施建設和數字長三角的實現，可以認為長三角全部城市都能夠較快地達到門限值。屆時，大多城市創新主體的貢獻都將位于最優機制，互聯網“接入鴻溝”引起的城市創新主體效率差異隨之消弭。

表4 基于互聯網基礎設施建設水平的長三角城市群分類

5 結論與建議

研究如何構建城市群創新共同體、提升區域創新能力，既是當前城市群發展關注的焦點問題，也給我國貫徹實施創新驅動發展戰略和區域協調戰略提供思路和范例。本研究從網絡效應出發探究ICT影響創新空間分布趨向均衡的機制，利用長三角城市群面板數據構建門限回歸模型，計算了互聯網沖擊對政府、大學、FDI、消費者創新效率影響的門限效應和具體門限值。得到主要結論如下：

（1）各類創新主體在ICT 作用下對創新產出具有正向影響。完善的互聯網基礎設施建設有利于構建低溝通成本的知識和信息交流平臺，多創新主體的溝通借助互聯網可以產生更多新奇想法。

（2）由于網絡效應，ICT 作用下創新主體對創新的貢獻具有門限效應，互聯網普及率達到38.98%后，大學、外資企業、消費者的創新效率達到最大化，而由于ICT部分替代了政府協調多創新主體的職能，政府干預的作用相對降低。

（3）ICT 作用下區域創新空間分布趨向均衡發展。早期，外圍城市互聯網普及程度相對于中心城市的巨大差異加強了中心城市創新主體的創新效率優勢；隨之，互聯網基礎設施建設弭平了城市間的“接入鴻溝”［7］，外圍城市創新主體進入與中心城市相同的門限機制內，中心城市和外圍城市創新主體創新效率的差距隨互聯網的普及縮小，為擺脫創新極化陷阱創造了條件。

需要特別指出，本研究指出ICT 影響創新空間分布的結果并非是否定集聚，ICT 的作用不可能取代城市對創新產出的支持。在ICT 作用下，創新空間分布趨向均衡發展的大背景是我國長期存在區域發展不平衡［26］，完善互聯網基礎設施是緩解城市群內部創新差距過大的一個路徑。

根據上述結論，從城市群層面對創新驅動發展和協調區域平衡發展戰略提出以下一些建議：首先，“中心-外圍”是我國目前城市群創新空間分布的基本格局，政府的區域創新政策應基于客觀事實，順應發展趨勢，關注中心城市的創新發展，集中突破核心關鍵技術創新。其次，以數字經濟發展為契機優化調整創新空間分布。通過互聯網加強跨城市創新研發合作，推進創新成果共同轉化、創新利益共同分享，避免中心城市和外圍城市陷入極化陷阱。第三，協同建設新一代信息基礎設施，在更大地理范圍將創新主體納入網絡效應作用機制。受技術限制，網絡交流仍不能完全替代面對面交流，但城市群協同推進5G 新一代信息基礎設施建設有利于城市群創新主體跨距離聯通，提升整體創新能力，優化創新空間分布。