基于演化博弈的“用產學研資介政”協同創新模型與機制研究

王志奇，王 玉，付業林

（1.暨南大學國際商學院，廣東珠海 519070；2.暨南大學智能科學與工程學院，廣東珠海 519070）

1 研究背景

后疫情時代背景下數字經濟持續發力，科技轉化加快和技術交融等要素使得產學研協同創新成為創新的驅動內核［1］，產學研協同創新越來越來受到人們的關注，成為我國實現創新型國家戰略的必然要求［2］。產學研協同創新模式逐漸打破傳統線性和鏈式模式，演化為非線性［3］、多層次以及網絡化［4-5］，推動產學研協同創新的多元化，從而為產學研協同創新發展注入新的動能。為進一步激發創新能力水平，西方發達國家近些年來積極組建以高校為基礎的衍生產學研聯合體,同時結合其他企業主體，以政策作為技術轉移保障，以資本促進高新技術研究與成果［6-7］。面對嚴峻國際形勢和關鍵技術“卡脖子”雙重壓力，發展產學研協同創新已成為破除現有創新模式、實施創新驅動的必由之路。然而，隨著中央和地方政府出臺相關創新激勵、產學研項目以及公共服務平臺補助等一系列支持和鼓勵發展的政策［8-9］，產學研協同創新卻仍處于相對停滯狀態，主要在于多數參與主體偏向于各自利益最大化、少數參與主體出現欺瞞和騙補等行為，以及在市場驅動、政府引導、資本支持和橋接平臺相互交織作用體系尚形成，導致產學研協同創新未能達到預期效果。

產學研協同創新最早由Etzkowitz 等［10］于1995年在三螺旋理論中提出，該理論定義了政府、產業和大學為主體進行協同創新活動，并且指出在合作過程中，主體之間以協調和制度等為方式，對資源進行高效率、高效能、高溢出地進行盤活，最終實現創新系統升級和演化。目前，在三螺旋理論基礎上［10］，國內外學者從不同視角和不同方法對產學研協同創新在模式和應用等方面開展深入細致研究。在產學研協同創新的模式方面，付丙海等［11］從情景和過程出發研究我國產學研協同創新模式，響應了“2011 計劃”的中國情景創新模式。王海軍等［12］和Liu 等［13］通過探索我國產學研協同創新面臨的時代背景與發展障礙并研判其發展模式，隨后李衛國等［14］提出“政產學研用創”六位一體的協同創新模式。在產學研協同創新的應用方面，Leydesdorff［15］根據香農信息熵理論，建立三螺旋模型的算法，為協同創新提供實證方法。吳衛紅等［16］也從互信息視角運用N 螺旋算法,實證測度和對比中美兩國4 類創新主體協同創新程度與發展態勢。

現在基于三螺旋理論圍繞產學研協同創新研究主要集中在市場驅動、政府引導、平臺聯動以及資本支持等不同主體主導機制下產學研協同創新研究（見表1）。在市場驅動機制下產學研協同創新研究，孫萍等［17］提出構建以市場為導向、企業為主體的政產學研用協同創新體系，許多學者運用多階段博弈模型與分配模型分析市場驅動下激勵機制［18-19］、收益分配機制以及成本分擔機制對產學研協同創新的影響［20-21］，結果表明，市場驅動可以有效刺激產學研協同創新活力，但激勵方式與公平性問題日益突出。在政府引導機制下產學研協同創新研究，白俊紅等［22］利用我國30 個省份的面板數據，搭建產學研復合系統協同度模型，驗證政府支持促進了產學研協同創新這一觀點，隨后不少學者從政府引導視角探索研發成本協調與政府補貼關系［23］、政府主導的產學研協同創新的利益分配［24］、政府補貼和技術擴散對資源配置效率以及政府介入下協同創新運行各主體選擇等產學研協同問題［25-26］,研究表明，政府補貼可以促進產學研協同創新的效率提升和市場開拓，但是仍然存在監管與懲罰之間矛盾的問題［27］。在平臺聯動機制下產學研協同創新研究，最早由呂海萍等［28］在探究產學研結合動力障礙時，發現平臺聯動作用顯著，隨后易高峰等［29］、鄭旭等［30］基于協同創新理論，搭建戰略性新型產業高端產學研協同合作平臺，補充了利益分配不合理而導致產學研合作失敗的解決辦法。在資本支持機制下產學研協同創新研究，襲著燕等人［31］指出金融組織機構介入有效解決產學研協同利益協調和風險機制問題，提出將金融機構作為產學研協同創新的突破口；梁少波等［32］通過2009—2018 年30 個省份面板數據論證了資本支持有助于產學研協同創新產出。

表1 有關不同主體主導機制下產學研協同創新研究

基于上述研究，可以發現產學研協同創新既需要考慮收益分配和成本分擔等內部協同因素，也需要立足于政策、合作平臺以及金融等外部環境動態變化，為本文研究提供理論依據和拓展空間。針對現有研究內容關于三螺旋理論在多主體協同創新研究仍存在主體單一化與情景理想化等問題。首先，在產學研協同創新中如何嵌入多個主體，進而促進技術創新和經濟發展。其次，在已有三螺旋理論研究基礎上各主體、各環節間產生的運行原理、相關制度及作用方式有待進一步完善。最后，在復雜情景下如何將多個主體進行有效銜接，保證多主體協同創新能夠高效率、高效能運轉仍有較大研究空間。本文在三螺旋理論基礎上將用戶、研發機構、資本以及橋介平臺等創新主體加入三螺旋理論中，提出以新型“用產學研資介政”為多主體協同創新模式，這一模式是了實現政府、企業、高等院校、科研院所、金融組織、中介機構等主體間的合作效應最大化。基于此，本文運用演化博弈理論，搭建產學研協同創新的市場驅動、政府引導、資本支持以及橋介聯動的演化博弈模型，分析各機制下企業和學研機構行為演化過程，探索各主體在協同創新系統中定位選擇，為多主體協同創新系統運轉模式提供思路，為協同創新理論作出貢獻。

2 “用產學研資介政”協同創新模型提出與構建

2.1 問題描述

新型“用產學研資介政”是一個基于多主體協同的主體聯盟［33］，從主體角度而言，主要是指市場、政府部門、企業、高等院校、科研機構、金融組織和中介機構七大主體的協同創新，其中，用，即市場，是聯動“用政產學研資介”多主體聯盟整體的命門所在，對于“用政產學研資介”起著決定性作用；政，即政府部門，政府作為政策制定和完善的主體，承擔著監督、管理以及獎懲等指導工作，也是“用政產學研資介”的主要推動力量；產，即企業，是技術創新的主體，也是將科研與生產結合的最佳載體，在“用政產學研資介”協同中處于核心地位；學，即高等院校，是智力資源的源泉，是“用政產學研資介”協作的關鍵主體；研，即科研機構，是創新的主要科研力量；資，即金融組織，在不同階段為“用政產學研資介”提供不可或缺的風險評估和資金支持；介，即中介組織，中介組織是服務創新的主體，通過收取中介費用，為各組織機構提供平臺、信息、管理和資金等在內的多種服務。考慮產學研協同創新發展的主體行為，選擇企業（產）、高校和研究機構（學研）兩大行為主體作為產學研創新協同過程中的博弈主體，建立在市場驅動、政府引導、資金支持和橋接平臺等機制下產學研協同創新的模型，簡稱“風車模型”（如圖1 所示）。

圖1 新型“用產學研資介政”協同創新的風車模型

風車模型依托產學研協同創新為基礎，通過市場驅動（用戶需求）、政府引導、資本支持等方式作用于產業（企業）—大學（高校）—研究機構，以橋介平臺進行調整與銜接，將各種要素融入“風車”運行當中，提高產學研協同創新效率，進而推動國家創新發展。

2.2 基本假設與基本參數設置

出于簡化博弈主體的策略選擇和方便對比選擇前后的創新協同效用的目的，在指定情境下企業和學研機構都只能夠進行協同創新和非協同創新兩種策略的選擇，以下系列假設基于企業和學研機構兩者之間的博弈過程：

假設1：在其他條件不受約束的自然情境下，企業和學研機構構成完整系統，在該系統中各參與主體擁有自主創新意識、創新能力、學習能力有且只有有限理性，單個企業和單個學研機構掌握信息存在不對稱現象且兩者之間處于隨機博弈狀態；在演化博弈過程中博弈主體之間處于初始狀態且在博弈過程中不考慮其他第三方主體對博弈主體的影響作用。

假設2：企業和學研機構之間存在信息不對稱。一般來說，學研機構對于企業真實情況不是很熟悉，企業也難以掌握學研機構的研發狀況，這充分地顯示出博弈主體之間對于彼此行為和信息具備不完全的屬性。

假設3：學研機構和企業之間采取非零和博弈方式，因為產學研協同創新是進一步提高創新能力，激發市場要素活力，灌輸新鮮“血液”，實現最終的共贏。

假設6:企業和學研機構參與產學研協同創新演化博弈的行為為重復博弈，這是因為產學研協同創新是一個動態過程，在多次博弈當中，主體之間通過試錯和學習行為進行策略調整，最終達到均衡。因此，企業和學研機構參與博弈選擇概率分別是、且，均符合時間 的函數。

2.3 不同主體主導機制下產學研協同創新模式

2.3.1 市場驅動下產學研協同創新模式

在市場驅動作用下，產學研協同創新中企業和學研機構的關系需要多種要素投入和多種要素產出，這就涉及勞動力、原材料、技術設備等一系列市場指定的要素。此外，在市場驅動情境下，企業和學研機構進行協同創新或不協同創新的其他環境變量保持相對穩定狀態，排除其他條件的干擾，例如，政策變化、平臺選擇以及金融機構擔保條件等其他環境因素如圖2 所示。在此基礎上，假設協同創新的收益只和投入正相關（排除特殊情況即投入占比收益微弱）。設在市場驅動情境下，企業和學研機構參與產學研協同創新的成本分別為和，雙方需要交給中介組織（政府未進行補貼情景）的總費用為,其中企業支出占比為，學研支出占比為。

按照市場驅動的規則，當二者進行協同創新時，產學研協同創新會產生額外收益部分，遵循“按勞分配”原則，企業獲得額外收益為，學研獲得額外收益。此外，由于市場驅動下，產學研協同創新帶來的額外收益的次數為正向激勵作用，越來越多企業和學研機構加入產學研協同創新模式或者原來企業和學研機構合作互動的次數逐漸緊密，激勵效果越好，這里用表示企業和學研機構加入數量，表示企業和學研機構合作互動的次數；當二者均不進行協同創新時，由于存在市場擾動因素和期間費用，企業需獨自支付中介組織的費用，同理，學研也需承擔相同費用。

在上述支出函數基礎上，為防止雙方進行協同創新過程違約行為，假定一方進行協同創新過程中，另外一方突然取消或中途退出協同創新時，突然取消或中途退出一方需要支付一定比例的賠償金，這里設為當前賠償系數。

2.3.2 政府引導下產學研協同創新模式

基于上述基本假設的情況下，政府作為產學研協同牽頭和指引的部門，對產學研協同創新具有一定影響程度，在政府引導作用下，產學研協同創新猶如穿上外衣，需要在指定規則下運行如圖2 所示。一般來說，作為產學研協同創新的引導主體而言，政府通過制定相關政策、相關法規以及相關獎懲舉措等進一步指引產學研協同創新方向，這里假定產學研協同創新與政策效應之間為正相關（排除其他因素），假設在政府引導下，企業和學研機構參與產學研協同創新的成本為和，雙方需要交給中介組織（政府將給予一定補貼）總費用為。

針對政府引導行為，本文將政府僅采取獎勵與處罰兩種選擇路徑作用產學研創新協同系統。按照“獎懲規則”，企業和學研機構如果均參加產學研協同創新，政府將給予一定補貼獎勵，其中企業補貼占比為，學研支出占比為b；若雙方均不參加產學研協同創新，政府則不采取獎勵和懲罰，但同時撤回中介組織的補貼；若一方參與產學研協同創新，另一方突然取消或者中途退出產學研協同創新，那么政府將參與方進行原有補助獎勵且給予一定額外金額補助，同時對于放棄或者退出產學研協同創新一方收回補貼資金且給予一定懲罰金額。假定補貼系數為，懲罰系數為。

2.3.3 橋介平臺下產學研協同創新模式

企業和學研機構之間存在密不可分、千絲萬縷的聯系，一定程度上取決于橋介平臺的幫助和助推如圖2 所示。在橋介平臺的資源分配下，企業和學研機構進行產學研協同創新效率更加凸顯，但也存在互相“踢皮球”問題。具體來說，橋介平臺主要由中介組織組成，在協同創新過程中為參與主體提供各種信息、平臺、管理等服務，這里假定產學研協同創新與中介效應之間為正向。假定在橋介平臺作用下，企業和學研機構參與產學研協同創新的成本為和，橋介平臺將不再收取產學研協同創新的費用，但雙方需要在產學研協同創新額外收益中給予橋介平臺一定費用為，其中企業支出占比為，學研支出占比為。

圖2 不同主體主導機制下產學研協同創新合作機理

橋介平臺為維護自身的生存需要和可持續發展，橋介平臺將采取優惠與懲罰兩種方式作用于產學研協同創新體系。當雙方均選擇進行產學研協同創新時，中介組織直接給予最優惠待遇，優惠系數為；若企業和學研均不參與產學研協同創新，橋介平臺將不采取獎勵和懲罰；為防止“踢皮球”問題，若一方參與產學研協同創新，另一方突然取消或者中途退出產學研協同創新，那么橋介平臺將對于參與產學研協同創新一方進行原有優惠且給予相關賠償金額，此外，橋介平臺將對中途退出一方不再優惠且收取一定違約金。

2.3.4 資本支持下產學研協同創新模式

資本主要由金融機構組成，由于目前金融機構專門針對產學研項目的服務較少，主要服務對象仍為企業，在協同創新過程中為參與主體提供各種資金、貸款等金融支持服務如圖2 所示。假定在資本主導下，企業和學研機構參與產學研協同創新的成本為和，雙方需要在產學研協同創新給予中介組織一定費用為，其中企業支出占比為，學研支出占比為。金融機構為保證其投資和支持收益的穩定性，在進行選擇投資和資金支持時采取增減貸款稅率方式作用產學研協同創新體系。當雙方均選擇進行產學研協同創新時，金融機構將投入一定金額的融資資金I，市場利率為r，且隨著產學研項目推進以每年p 逐漸降低利率。若一方參與產學研協同創新，另一方突然取消或者中途退出產學研協同創新，金融機構將對于參與產學研協同創新一方進行保持原有支持并額外發放無利貸款資金K，同時，金融機構將對中途退出一方不再恢復原有利率r 且收取一定違約金L。若企業和學研均不參與產學研協同創新，金融機構可以選擇發放貸款時采取原有利率r。

2.4 不同主體主導下產學研協同創新模式博弈的模型建立

按照上述相關基本假設和四種作用機制下基本模式，本文構建市場驅動、政府引導、橋介平臺以及資本支持的演化博弈矩陣（見表2～表5）

表2 市場主導下產學研協同創新的博弈支付矩陣

表3 政府主導下產學研協同創新的博弈支付矩陣

表4 平臺主導下產學研協同創新的博弈支付矩陣

表5 資本主導下產學研協同創新的博弈支付矩陣

情景一：在市場主導下產學研協同創新

企業的平均期望收益：

企業的復制動態方程為：

學研機構的平均期望收益：

學研機構的復制動態方程為：

情景二：在政府主導下產學研協同創新

企業的平均期望收益：

企業的復制動態方程為：

學研機構的平均期望收益：

學研機構的復制動態方程為：

情景三：在中介主導下產學研協同創新

企業的平均期望收益：

企業的復制動態方程為：

學研機構的平均期望收益：

學研機構的復制動態方程為：

情景四：在資本主導下產學研協同創新

企業的平均期望收益：

企業的復制動態方程為：

學研機構的平均期望收益：

學研機構的復制動態方程為：

3 產學研協同創新博弈穩定性分析

3.1 市場主導下產學研協同創新

為求得演化博弈的均衡點，令

3.2 政府主導下產學研協同創新

3.3 橋介平臺主導下產學研協同創新

為求得演化博弈的均衡點，令：

3.4 資本主導下產學研協同創新

為求得演化博弈的均衡點，令：

4 產學研協同創新的Matlab 數值仿真

4.1 參數設置

由于涉及主體和相關維度比較復雜，難以全部在現實中獲得相關數據。本文按照關于不同情境下產學研協同創新的參考文獻進行仿真參數的基本設定以及參數賦值的變化范圍［27，34-35］，并通過現實調研和相關產學研協同創新實踐的結果，適當地對模型中的參數設定進行調整，以此更加吻合現實中情形。

通過上述論證，企業和學研機構之間在不同情境下動態演化行為需要對博弈雙方進行數值仿真，以此更加清晰直觀反映其動態演化行為的情形。在三種不同情景的雙方動態復制方程的基礎上,按照仿真模擬的要求,需要對式（17）（20）（23）和（26）進行離散化處理來分析演化博弈的漸進穩定運行軌跡。根據導數的定義可知，令時間步長為,初始設定企業和學研機構選擇不同行為的概率均為，并使用軟件Matlab16.a 對產學研協同創新的三種情形下雙方博弈進行仿真模擬。

4.2 仿真分析

4.2.1 市場驅動機制研究

圖3 協同創新收益變化的演化結果

圖4 賠償系數變化的演化結果

4.2.2 政府引導機制研究

（1）補貼系數r對產學研協同創新的影響 。令，r={0.2，0.4，0.5，0.6，0.8}，在政府補貼情形下企業和學研機構演化博弈軌跡如圖5 所示。無論補貼系數取何值，企業和學研機構最終均會選擇產學研創新協同策略。隨著r取值增大，其增幅效果不明顯，邊際效應逐漸減小。因此，在實踐操作過程中，政府補貼系數只需要調整到一定區間即可，避免資源的浪費。

圖5 補貼系數r 變化的演化結果

圖6 懲罰力度變化的演化結果

4.2.3 橋 介平臺聯動機制研究

圖7 優惠系數變化的演化結果

4.2.4 資本支持機制研究

圖8 市場利率r 變化的演化結果

4.2.5 四種模式下產學研協同創新的對比研究

圖9 四種模式下產學研協同創新主體演化策略比較

5 研究結論與討論

針對我國處于重大后疫情轉折時期，考慮市場驅動與政府引導機制和橋介平臺與資本支持機制相結合，探索技術創新與數字經濟背景下，如何實現在協同創新中各主體選擇定位問題，推動實現創新型國家戰略。本文以有限理性作為博弈主體的前提條件，立足于演化博弈理論搭建市場驅動、政府引導、平臺聯動以及資本支持情景下企業和學研機構雙方參與產學研協同創新博弈模型和協同創新博弈支付矩陣，從多層次、多角度視角分析產學研協同創新中企業與學研機構的決策演化過程，并利用數值仿真和案例借鑒等方法，考察四種情境下博弈主體的協同創新策略選擇以及對比四種情景中各主體利益分配問題，得到以下結論：

首先，在市場驅動、政府引導、橋介平臺和資本支持機制下產學研協同創新主體參與意愿程度差異明顯。企業和學研機構的行為受市場驅動作用較為穩定，博弈雙方以協同創新額外收益為一致目標，減少信息不對稱帶來尋租問題，實現雙方利益最大化，但市場趨利過大，參與主體蜂擁于某些產業，仍無法避免市場失靈，產學研協同創新合作項目此時也容易夭折。而在政府引導機制下易出現騙補行為，企業和學研機構的決策行為出現不穩定狀態，其參與意愿受政府較為更敏感，因此，政府引導應該處于克制與相對理性狀態，通過多元化方式進行獎懲，如政府補貼采用按梯度方式，分層級分時期進行補貼以及懲罰舉措需結合產學研協同趨勢，采取預前警告滯后懲罰，充分發揮政府導向作用，進一步彌補市場瑕疵和營造良好市場環境。在此基礎上，平臺從整體上調節產學研協同創新各主體參與意愿，促進參與主體達成長效合作機制，保證參與主體獲得利益的最大化。而資本主導機制作用下各主體參與意愿普遍提高，主要原因可能在于中小微企業積極參與產學研協同創新，以此解決企業初創時期資金不足等問題，但需要規避過大資本扶持易造成行業空心化等風險。

其次，企業容易受在政府引導機制下政策支持更加敏感，而學研機構易受政府引導機制下資金支持更加敏感。長期以來，企業投資與研究方向取決政府扶持事項，政府幫扶產業由于稅收優惠和政府收購等原因吸引大批企業入駐，易形成多個該產業協同創新項目，促進產學研協同創新。而學研機構注重前沿科技研究，需要大量扶持資金進行運營，因此，針對違約行為基本選擇規避，這也為市場驅動機制下學研機構盡可能實現科技成果轉化提供內在動力。因此，政府應遵循“互利共贏，按勞分配”基本原則，明確產業發展需要和利益分配導向，制定多層級、多維度的激勵舉措，成立專項產學研協同中心，從而保證其成果有效轉化，促進知識產權保護，完善協同創新系統。

最后，企業比學研機構在四種機制下對收益分配與成本分擔敏感程度更大。學研機構素來注重信譽問題，在產學研協同創新中時常扮演科技研發和社會服務為角色，這使得其在收益分配和成本分攤時常常選擇收益與成本分擔最小化來規避由于產學研協同創新帶來的信譽風險問題。而企業在產學研協同創新中追逐利益最大化和科技成果轉化，積極籌措產學研協同創新項目，通過擴大其規模，以此實現其在收益分配與成本分擔中占據主角。因此，在產學研協同創新中，適當給予企業懲罰力度，將正向激勵轉化為負向激勵來激發企業創新潛力，并在制定收益分配與成本分攤方案中，實行從負向激勵向正向激勵逐步過渡的方式，提高學研機構參與熱情，從而整體上提高產學研協同創新效率。

因此，在產學研協同創新中應注重“市場—政府—平臺—資本”有效銜接，以市場作為活力源泉，政府為指引方向，依托平臺補充各節點的不足，灌輸資本作為新鮮“血液”，構建循環式產學研協同創新體系。