生態創新系統功能、過程和可持續評估

李 力

中國科學院文獻情報中心,中國現代化研究中心,北京 100190

根據聯合國可持續發展目標,到2030年要實現自然資源的可持續管理和高效利用,采用可持續的消費和生產模式,使經濟增長和環境退化脫鉤,促進持久、包容和可持續經濟增長。為此各國都在積極尋求變革之路,以協調社會經濟發展與生態環境保護。生態創新是開發新產品、流程或服務的過程,這些過程可以為客戶和商業提供價值,同時減少對環境的影響[1]；通過減少對環境的影響(有意和無意的)或實現對資源的更有效和負責任的使用,實現可持續發展目標[2]。生態創新正在吸引越來越多的公司、政府和學者的關注[3]。然而創新不是從研發到新產品的單向線性流動,而是將技術可能性與市場機會相匹配的過程,涉及多種互動和學習類型[4]。引入創新是一項集體活動,發生在一個更廣泛的系統內,這個系統通常被稱為“創新系統”[5],它是影響創新產生和采用,影響創新績效的一組組件和因果關系[6]。

生態創新具有知識和環境雙重外部性特征,對市場和政策的敏感性更高[7],需要通過創新系統來協同推進。不同國家由于資源稟賦、技術條件、社會基礎、管理體制千差萬別,因此其生態創新系統存在多樣性,不僅影響創新發展的方向,創新資源的配置,也會影響相關市場的形成和企業的發展,最終導致不同國家生態創新效率的高低和生態創新影響的大小。比較各國生態創新系統的差異,從理論層面上有助于加深對生態創新系統作用機制的認識,從實踐層面上有助于促進生態創新系統的優化完善,為各國生態創新促進政策的有的放矢提供基礎。

近年來,國際研究機構和各國學者紛紛推出各種生態創新系統科學評價體系,這些評價研究或是基于投入-產出模型[8—11],或是基于系統功能模型[12],把兩者結合起來并付諸評價實踐的研究鮮有發現。創新系統主要涉及八大功能[13—15],每個功能都有相應的投入、產出和影響,把功能和過程結合起來,有利于更加精準地判斷創新系統各部分、創新過程各環節的優勢和不足。此外,創新研究的最終目標是實現創新的可持續性,一些領域已經開展創新系統可持續性(即系統推動創新的持續能力)評價,如健康醫療創新系統的可持續性評估[16]。而很多生態創新往往投資較大、周期較長,涉及大量公共投資,對國家和地區的可持續發展影響深遠。因此,生態創新系統在評估現狀的同時,也亟需開發潛力評估工具,把不同因素對生態創新系統未來的影響納入科學評估框架中,幫助決策部門提前發現創新系統的短板,及時調整創新政策。

基于上述分析,本文主要解決兩個問題,一是對生態創新系統的現狀水平進行評估,把生態創新系統的功能評價和過程評價結合起來；二是對生態創新系統的可持續性進行評估,著重研究創新系統資本的存量、流量和風險因素,包括知識資本、人力資本、經濟資本和社會資本等。

1 生態創新系統及其評估

1.1 生態創新系統

根據《奧斯陸手冊》,創新即“在業務實踐、工作場所組織或外部關系中實施新的或顯著改進的產品(商品或服務)、流程、新的營銷方法或新的組織方法”[17]。生態創新源于“綠色創新”、“可持續創新”和“環境創新”,更加力求平衡經濟效益和環境效益。

創新系統的研究由來已久[18]，它主要基于Schumpeter關于創新和企業家精神的理論研究[19—20]，Rogers的創新擴散理論[21]，以及Nelson[22]、Lundvall[23]、Edquist[24]、de la Mothe[25]、Pavitt[26]、Jacobsson[27]等提出的創新系統框架。 總的來說,創新系統由參與者、網絡和機制組成[27],通過參與者及其活動將創新輸入轉化為創新輸出,影響創新的產生、采用和績效[6]。在此基礎上形成“國家創新系統”[22—23,28—29]、“地區創新系統”[25,30—31]、“部門創新系統”[32]、“公司創新系統”[33—34]、創新生態系統[6,35—37],還有把創新政策作為專門的政策領域進行研究[38—42]。

生態創新系統是特定領域范圍的創新系統,生態創新系統由一系列參與者,包括生態知識生產者、傳播者、政府機構、企業、公眾通過相互作用形成的網絡系統,目的是提高有利于協調生態環境保護和社會經濟發展的知識和技術的生產、傳播和應用。

1.2 創新系統評價

創新系統的評價模型主要遵循投入-產出、結構-功能、三重螺旋、四重螺旋等邏輯進行構建。常見的評價指標一是按照創新的過程組織,分為投入指標、活動指標、產出指標、影響指標等,主要指標包括研發支出、專利、出版物、服務、產品、資源利用效率、生產力變化等[11,43—48]。二是按照創新系統的功能組織,分為知識發展指標、知識傳播指標、搜索向導指標、創業活動指標、市場形成指標、資源籌集指標、發展正外部性、創建合法性指標等。三是按照創新系統的參與者進行組織,分為政府指標、大學指標、產業指標和公民社會指標。四是綜合多種分類方法,創建評估指標矩陣,如根據創新系統七個功能和創新過程五個方面構建的評價指標矩陣[13],根據創新系統四重螺旋與四個維度構建的創新系統四重螺旋指標矩陣[49]。具有代表性的國家生態創新系統評估研究有生態創新記分板[8]、全球清潔技術創新指數[9]、生態創新指數[11]等(表1)。

表1 代表性生態創新系統評價Table 1 Representative evaluation of eco-innovation systems

2 生態創新系統綜合評估

2.1 模型構建

研究采用兩步法對生態創新系統進行綜合評估,一是對現有生態創新系統功能和過程進行評估,二是對生態創新系統的可持續性進行評估(圖1)。整個分析框架既反映生態創新系統的客觀現實水平,也兼顧生態創新系統的未來前景。

由于針對生態創新系統功能的數據獲取困難,部分功能存在交叉重疊,研究在綜合分析生態創新系統八個功能基礎上,對生態創新系統功能進行整合,包括三個評估維度,分別為生態基礎研究功能、生態創新引導功能和生態市場創建功能。生態基礎研究功能主要針對在創新系統中發展生態新知識、新技術,在研究網絡內部和跨網絡的參與者或代理人之間進行知識轉移。生態創新引導功能主要引導參與者選擇進入某一創新系統和開發特定應用場景,促進企業家進行創新商業實驗,發現并利用商機,引導政府、企業和公眾做出有利于生態的戰略決策和行為選擇。生態市場創建功能促使生態創新的雙重外部性實現內部化,擺脫路徑依賴,提高創新的社會認可度,降低生態創新阻力。把這三個集成的系統功能與生態創新系統的投入、產出、影響過程進行交叉組合,形成生態創新系統功能-過程評估的3×3維矩陣。

圖1 基于功能-過程-可持續性的生態創新系統綜合評價模型Fig.1 Evaluation model of eco-innovation systems based on function-process-sustainability

實現創新的可持續性,需要考察各個創新系統關聯的社會經濟系統的狀況,衡量用以維持創新系統持續運轉的不同資本的存量、流量、風險因素和彈性。生態創新系統的可持續性衡量主要參考一些國際倡議所采用的方法,如經合組織(OECD)的美好生活倡議把經濟資本、自然資本、人力資本、社會資本納入可持續美好生活的評估中[51],聯合國歐洲經濟委員會的可持續發展測量把經濟資本、生產資本、自然資本、人力資本、社會資本納入可持續性發展評估中[52]。借鑒上述研究成果,本評價根據生態創新和生態創新系統的特征,把影響生態創新系統可持續發展的資本因素分為四個部分,即知識資本、經濟資本、人力資本和社會資本。知識資本是支撐未來創新的基礎,生態知識的積累、傳播、交流的廣度和力度都會對生態創新的可持續性產生影響。經濟資本既包括資金投入,也包括生態創新市場前景。人力資本既包括專業研發人員,也包括相關的工程師、管理人員和熟練工人,他們的數量和質量直接影響生態創新系統的可持續發展。社會資本是促進不同群體之間合作的社會網絡、規范和共享價值觀,公共環境政策和公眾參與是生態創新最主要的社會支持。

2.2 指標篩選

基于ISI Web of Science,搜索關鍵詞、標題和摘要中包括生態創新、創新系統和指標、評估的出版物,識別生態創新系統相關評估中使用的所有類型的指標。同時參考主要國際組織、國家和地區的相關研究報告、指南、手冊等,構建生態創新系統候選指標數據庫,作為評估的潛在使用指標。根據含義明確性、相關性、可獲得性、可度量性原則,分析文獻中指標采用的頻次,遴選出優先評估指標。把指標按照創新過程三個方面和創新系統三大功能進行聚類,形成生態創新系統功能-過程指標矩陣(表2),按照創新系統四類資本和三個因素劃分指標,形成生態創新系統可持續性評估指標矩陣(表3)。

表2 生態創新系統功能-過程評估指標矩陣Table 2 Function-process evaluation index matrix of eco-innovation systems

表3 生態創新系統可持續評估指標矩陣Table 3 Sustainability evaluation index matrix of eco-innovation systems

2.3 評估方法和數據準備

本研究采用主成分分析和綜合評價方法相結合,首先對評估指標進行選取,指標備選的原則是指標數據獲取率超過80%,指標不能出現大量的數據空缺,同時利用主成分分析法,對原始變量信息進行濃縮。根據主成分分析結果,利用主成分F1,F2……Fm作線性組合,并以每個主成分Fi的方差貢獻率αi作為權數構建綜合評價指數：

式中,y為評價指數,α為各主成分的方差貢獻率,F為選取的主成分,m為選取的主成分個數。

根據OECD環境技術專利數據庫,2018年環境技術專利數排前30名國家的環境專利數占全球總量的95.9%,其中23個國家屬于OECD成員國,其環境技術專利占OECD成員國總量的99.1%。因此,這些國家基本囊括了全球主要的生態創新。根據數據獲得情況,選擇2018年作為功能-過程評估的基準年,采集2018年或最近年數據進行評估。在可持續性評估中,考慮資本作用的持續性和不同資本作用的時間差異性,指標數據采集的原則為累計類指標選擇2009—2018年的累計數據,速率類指標選擇2009—2018年的平均增長率數據,其他指標選擇2009年以后的最新年數據。

由于部分國家數據不全,為避免因數據缺乏、指標不全導致的評估偏差,國家備選的原則是至少有50%的指標可獲得數據。在功能-過程評估和可持續性評估中,分別有18個和13個國家的數據覆蓋率符合評估要求。

3 評估結果

3.1 功能-過程評估

剔除數據缺失嚴重和重復性指標,得到10個功能-過程評估指標的相關性矩陣(表4)。結果表明部分變量之間存在較強的相關性(如公共生態研發與生態高等教育),有必要對原始變量信息進行濃縮。

表4 相關性矩陣Table 4 Correlation matrix

根據系統功能-過程評價各主成分的方差貢獻率和累積貢獻率,有4個主成分的特征值大于1,其中第一主成分方差占所有原始變量總方差的29.78%,前4個主成分的累積方差貢獻率為83.95%(表5)。

表5 總方差解釋Table 5 Interpretation of total variance

根據主成分載荷矩陣(表6),可以清楚看到第一主成分中生態研發支出、生態科學出版物的載荷均達到0.728,因此,第一主成分主要代表生態創新系統的生態基礎研究。第三主成分中企業生態研發人員的載荷達到0.772,代表生態創新系統的生態創新引導。第四主成分中環境稅征收的載荷達到0.611,代表生態創新系統的生態市場創建。

表6 成分矩陣Table 6 Component matrix

根據主成分系數矩陣,計算各國生態創新系統功能-過程的綜合評價值。根據評估結果,18個參評國家生態創新系統功能-過程評分較高的國家包括法國、德國、韓國、西班牙和挪威(表7)。

表7 不同國家生態創新系統功能-過程評估結果(2018年)Table 7 Results of the function and process assessment of eco-innovation systems in different countries (2018)

3.2 可持續性評估

剔除數據缺失嚴重和重復性指標,得到9個可持續評估指標的相關性矩陣(表8)。結果表明部分變量之間存在較強的相關性(如生態研發投入增長率與產品稅減補貼),有必要對原始變量信息進行濃縮。

表8 相關性矩陣Table 8 Correlation matrix

根據可持續性評價各主成分的方差貢獻率和累積貢獻率,有3個主成分的特征值大于1,其中第一主成分方差占所有原始變量總方差的31.79%,前3個主成分的累積方差貢獻率為74.99%(表9)。

表9 總方差解釋Table 9 Interpretation of total variance

根據主成分載荷矩陣(表10),可以清楚看到第一主成分中人均環保固定資產、累計生態專利、環境績效、環境政策嚴厲指數的載荷分別達到0.790、0.761、0.761和0.741,因此,第一主成分主要代表生態創新系統的知識資本和社會資本。第二主成分中生態研發投入增長率、產品稅減補貼的載荷分別達到0.891和0.877,主要代表生態創新系統的經濟資本。第三主成分中科技人員職業技能短缺的載荷達到0.843,代表生態創新系統的人力資本。

表10 成分矩陣Table 10 Component matrix

根據主成分系數矩陣,計算各國生態創新系統可持續綜合評價值。根據評估結果,13個參評國家生態創新系統可持續性較高的國家包括韓國、德國、奧地利、挪威、捷克(表11)。

表11 不同國家生態創新系統可持續性的綜合評價值(2009—2018年)Table 11 Results of sustainability assessment of eco-innovation systems in different countries (2009—2018)

4 討論和展望

生態創新是平衡人類社會經濟發展和生態環境保護的重要工具。在有關生態創新的評估中有兩點需要特別注意,一是需要注意區分生態創新水平和生態創新系統水平,前者在宏觀上主要關注創新本身的數量、質量和投入-產出關系,在微觀上關注具體創新的成本-效益,以及對經濟社會和生態環境的影響；后者主要關注創新系統的結構、功能、過程是否完善,有哪些方面可以改進,大到一個國家,小到一個具體生態技術,都有可能形成其獨特的創新系統。兩者的評價結果有時會出現不一致的地方,甚至差距較大。以美國為例,2018年美國生態創新總量(環境專利數)在30個國家中排名第一,生態創新密度排名第十位,但其生態創新系統功能-結構評分并不高,在18個參評國家中僅排第14位。從另一個角度看,僅用創新數量去衡量國家的生態創新宏觀水平時可能會產生偏差,需要更多地從系統的角度去考察國家的生態創新水平。

二是需要區分生態創新系統水平和生態創新系統可持續性,前者關注系統的現實水平,后者關注系統的發展潛力。根據生態創新系統現有的功能-過程水平和可持續性,主要生態創新國家大致可以分為四種類型(圖2)。第一種類型是生態創新系統現狀水平和可持續性都較高,屬于先進的生態創新國,如韓國、德國、挪威和法國。特別是韓國,近20年來其國家創新能力大幅提升、生態創新系統不斷優化、創新投入源源不斷。第二種類型是系統現狀水平較高而可持續性較弱,或者可持續性較高而現狀水平較低,西班牙、芬蘭屬于前者,需要加大對生態創新系統的投資,捷克、奧地利屬于后者,需要加大系統功能的優化和創新過程的提升。第三種類型是現狀水平和可持續性都較弱的國家,包括土耳其、丹麥,除了要加大對生態創新系統的資本投入外,還要加強系統功能的提升和創新過程的優化。第四種類型包括荷蘭、波蘭、意大利,屬于現狀發展和可持續性較同步的類型,需要繼續保持創新系統水平和可持續性。

圖2 生態創新系統評估結果Fig.2 Results of eco-innovation system assessment

本文的生態創新系統評估框架有三個特征：(1)它側重于創新系統的功能、過程和發展潛力,而不是簡單的資源配置和成本-效益分析,對生態創新系統的功能、結構和資本儲備進行全方位評價；(2)它把創新系統的當前水平和未來發展潛力綜合起來進行評價,未來可以擴展分析創新系統功能、過程與系統可持續性的關系,從資本的角度挖掘影響系統功能和過程的因素；(3)它兼顧考慮產業部門和公共部門在生態創新系統的作用,同時著眼生態創新系統的硬件和軟件。

當前,對生態創新系統的評估和分析仍受理論研究不充分、社區創新調查不完善、生態創新相關數據可獲得性差等的極大限制。未來,一方面要加大對生態創新系統結構、功能、過程和可持續性問題的分析和評估,包括不同系統結構功能和不同創新資本的相互作用,以及對生態創新總體效果的影響,增加創新功能、創新資本對生態創新系統綜合表現影響的時間序列分析。另一方面要加大對生態創新系統相關指標的研究和數據采集,充分利用大數據和創新社區調查數據,完善生態創新數據庫建設。此外,在國家比較和評估的基礎上,增加對不同地區、不同行業和不同部門生態創新系統的評估和比較研究。