楊云超,劉笑男,劉 偉
(1.國家發展和改革委員會政策研究室,北京 100824;2.特華博士后科研工作站,北京 100029;3.中國社會科學院金融研究所,北京 100710;4.中國社會科學院大學,北京 102488;5.中國社會科學院科研局,北京 100732)
科技創新是一個城市永葆生機活力的關鍵所在。縱觀人類經濟發展史,每一次科技創新的重大進步,都會推動人類經濟發展邁上一個新臺階,生產生活方式將發生顛覆性改變。城市作為現代社會人類生產生活的重要空間載體,其興衰起落與科技創新能力以及將其轉化為生產力的水平愈加密切。如果一個城市能夠抓住科技創新的進步機遇并將其轉化為現實生產力,那么,它將在激烈的城市競爭中引領時代潮流,甚至改變一個地區乃至一個國家在世界發展格局中的地位。城市科技創新競爭力是一個城市科技創新實力的集中體現[1],對提升城市可持續競爭力至關重要,是城市競爭力的重要組成部分[2]。增強城市科技創新競爭力,是一個城市提升科技創新實力、實現創新驅動發展的重要抓手。
城市科技創新競爭力是城市競爭力概念在科技創新領域的具體化,是城市競爭力的重要組成部分。競爭力概念最先由Porter[3]提出。之后,Kresl 等[4]將城市競爭力定義為能提供更多工作、更高收入、更好文化、更優治理、更美環境以滿足居民需求的能力。Krugman[5]認為區域和國家競爭力的本質就是勞動產出效率。倪鵬飛等[6]認為城市競爭力是一個城市利用各種要素,多快好省創造財富、提升居民福利的能力。結合科技創新的概念和城市競爭力的思想,學術界逐步演繹出“城市科技創新競爭力”及其類似概念。孫鈺等[7]認為城市科技創新能力是在一個城市以增強經濟增長動力為目標,高效配置城市創新資源,發揮創新行為主體積極性,生產新產品、新工藝、新服務的綜合能力。陶雪飛[8]提出城市科技創新體系綜合能力并將其定義為城市創新體系中各類要素重新組合的協調整合能力。張振山等[9]將城市科技創新競爭力定義為一個城市在科學研究、技術研發和成果轉化方面的綜合實力。
不同學者嘗試從多種維度對城市科技創新競爭力進行評價。一些學者從科技創新投入的視角來構建城市科技創新競爭力評價體系。孫鈺等[7]從經濟投入、科技支持、基礎環境、教育儲備等四個方面來構建城市科技創新能力指標體系。González-Pernía等[10]從研發人員、研發經費等投入角度出發構建科技創新指標體系,并在此基礎上對西班牙區域科技創新競爭力進行評價研究。一些學者直接根據科技創新產出來測度城市科技創新競爭力。張振山等[9]認為科技產出是科技投入的自然結果,因此應該采用直接評價法來評價城市科技創新競爭力,并基于此構建了包含專利成果、科技論文、高技術企業產出、技術市場成交額等產出指標在內的省域科技創新競爭力指標體系。更多學者則根據投入-環境-產出的邏輯來構建城市科技創新競爭力評價體系。Lengyel 等[11]從投入產出的視角構建了科技創新競爭力指標體系并對中歐各國的區域創新競爭力進行分析。汪橋紅[12]從科技創新投入、科技創新人才、科技創新能力等三個維度構建科技創新能力模型。張凱等[13]根據科技創新投入、科技創新環境、科技創新產出等三個方面情況對湖南科技創新競爭力現狀進行評價。還有一些學者從生態位的視角來評價城市科技創新競爭力。胡曉輝等[14]從科技資源、科技經濟、科技社會等三大生態位視角來測度浙江省城市科技競爭力。楊玄酯等[15]根據生態位值、生態位寬度、生態位重疊度等三類指標來構建科技創新競爭力評價指標體系,增加了對城市科技創新競爭力空間關聯和動態演進的刻畫。
現有文獻主要從國家層面或個別城市層面開展科技創新競爭力的國際比較。許多學者主要在國家層面進行科技創新競爭力的國際比較。西桂權等[16]從科技資源投入和科技成果產出兩大方面出發對比分析中國與美國、日本、英國、瑞士、丹麥等國之間的差距。吳丹等[17]測度了不同階段不同國家的科技創新效率指數并對比分析了中國與全球十個國家之間的時空差異性。杜德斌等[18]詳細對比了中國和美國在科技人力競爭力、科學研究競爭力、技術創新競爭力、科技財力競爭力、科技國際化競爭力方面的差異。另一部分學者則在個別地區或城市層面進行科技創新競爭力的國際比較。楊道玲等[19]從基礎、環境、主體、人才、投入、產出等角度出發對比分析了粵港澳大灣區與紐約灣區、東京灣區、舊金山灣區之間的科技創新競爭力差距。文彥杰[20]選取了全球20 個重要創新城市并著重對比分析其在創新人才、研究論文、優勢研究領域、創新型公司、商業研究等方面的高下。李健等[21]基于全球創新網絡研究框架構建了國際城市創新競爭力比較指標體系,并選取全球40 個主要城市進行分析,著重就中國城市與世界領先城市開展對比分析。總的來看,少有文獻在全球大樣本城市層面開展城市科技創新競爭力的國際比較研究。因此,本文可能的貢獻在于對全球1 006 個50 萬人以上城市的科技創新競爭力進行評價測度,并在此基礎上對主要經濟經濟體的城市科技創新競爭力特征和動因進行比較分析。
本文首先對實證研究樣本及相關指標計算方法進行詳細闡釋,在此基礎上對中國城市科技創新競爭力的總體特征進行深入分析并開展國際對比。
本文將全球1 006 個都市區人口大于50 萬人的城市作為研究樣本,并且借鑒《中國城市競爭力報告No.19》的方法,從專利、論文、企業、大學、文化等五個領域來構建城市科技創新競爭力指數(見表1)。樣本數據來自中國社會科學院城市與競爭力研究中心編制的2021 年全球城市競爭力數據庫。

表1 中國城市科技創新競爭力指標體系
在著重分析中國城市科技創新競爭力的基礎上,本文還重點選取美國、巴西、印度、俄羅斯、歐盟、墨西哥、尼日利亞等7 個兼具地區代表性和發展水平代表性的國家進行國際比較分析。具體比較分析主要從五個方面展開:
一是城市科技創新競爭力的總體水平。通過對主要經濟體所包含城市的科技創新競爭力均值和中位數進行橫向對比來發現相應的規律特征。
二是城市科技創新競爭力的空間特征。通過對主要經濟體所包含城市的科技創新競爭力的空間分布不平衡性進行比較來發現特征事實。典型衡量指標主要有如下三類:
(1)基尼系數。基尼系數是衡量空間集中度的一個指標。該系數越大,說明一個經濟體內部的城市科技創新競爭力差距越大。具體計算公式為:

式(1)中,n為一個經濟體包含城市數量,為一個經濟體所包含城市科技創新競爭力均值,為一個經濟體內部排名第i位城市的科技創新競爭力指數。
(2)泰爾指數。該指數越大,說明一個經濟體內部的城市科技創新競爭力差距也越大。具體計算公式如下:

(3)首位度。首位度主要用于衡量一個經濟體內頭部城市的主導性水平,也反映經濟體中城市科技創新競爭力的集中程度。N城市首位度指數的具體計算公式如下:

三是城市科技創新競爭力的體系特征。我們借鑒城市規模分布的規模-位序法則來分析一個城市體系的科技創新競爭力分布情況,具體公式如下:

2.2.1 總體水平比較
表2 是對不同城市體系科技創新競爭力的統計描述。從表2 中可以發現:第一,中國城市科技創新競爭力的平均值總體處于中等偏下水平。中國城市科技創新競爭力的平均值為0.236,較全球城市平均值低18.6%。第二,中國城市科技創新競爭力的平均水平明顯低于發達國家。美國、歐盟的城市科技創新競爭力平均值分別為0.571、0.552,分別比中國城市平均水平高142%、139%。第三,在新興市場國家中,中國城市科技創新競爭力平均水平低于俄羅斯、巴西,但高于印度。中國城市科技創新競爭力平均值較俄羅斯、巴西低20%、17.5%,但較印度高24.9%。第四,中國科技創新競爭力最強城市高于其他主要國家中的最強城市。中國城市科技創新競爭力最大值為0.954,略高于美國科技創新競爭力最強城市,并且較巴西、印度、俄羅斯、歐盟的最強城市高41.3%、54.9%、40%、20%。總的來看,中國城市科技創新競爭力在主要經濟體中處于中等偏下水平,尚不具備整體優勢,但是個別頭部城市已經呈現突圍態勢,這有助于實現中國城市科技創新競爭力的整體崛起。

表2 不同城市體系科技創新競爭力描述統計

表2 (續)
2.2.2 空間特征比較
表3 描述了不同城市體系科技創新競爭力的空間分異特征。從表3 中可以發現:第一,中國城市科技創新競爭力的空間分異程度基本與全球城市空間分異程度持平。中國城市科技創新競爭力的基尼系數、泰爾指數、變異系數為0.377、0.234、0.738,與全球水平較為接近,這表明中國城市科技創新競爭力的空間分異程度總體處于全球中等水平。第二,中國城市科技創新競爭力的空間分異程度略高于印度。與同樣是新興市場國家的印度相比,中國城市科技創新競爭力的基尼系數、泰爾指數、變異系數分別較印度高12.9%、22.5%、15.9%。第三,中國城市科技創新競爭力的空間分異程度遠高于美國、巴西、俄羅斯、歐盟。從基尼系數看,中國城市科技創新競爭力的基尼系數分別高出美國、巴西、俄羅斯、歐盟111%、61%、118%、190%;從泰爾指數看,中國城市科技創新競爭力的泰爾系數分別較美國、巴西、俄羅斯、歐盟高333%、163%、342%、800%;從變異系數看,中國城市科技創新競爭力的變異系數分別比美國、巴西、俄羅斯、歐盟高133%、64%、113%、224%。

表3 不同城市體系科技創新競爭力的空間分異特征
表4 描述了不同城市體系科技創新競爭力的首位度特征。從表4 報告的不同城市體系科技創新競爭力首位度可以發現:第一,中國城市科技創新體系的首位度略高于全球平均水平。中國的2 城市指數、3 城市指數、5 城市指數、12 城市指數分別為1.119、0.567、0.291、0.116,均略高于全球水平,說明中國首位城市科技創新競爭力相對優勢比較明顯。第二,中國城市科技創新體系的首位度高于美國、歐盟。中國的2 城市指數、3 城市指數、5 城市指數、12 城市指數分別較美國高3.8%、4.42%、6.2%、11.54%,同時分別比歐盟高7.18%、8.62%、11.07%、17.17%。第三,中國城市科技創新體系的首位度低于巴西、俄羅斯。中國的3 城市指數、5 城市指數、12 城市指數分別較巴西低11.27%、19.17%、26.11%,同時分別較俄羅斯低25.39%、29.54%、32.56%。第四,與印度相比,中國的2 城市指數、3 城市指數、5 城市指數高于印度,但是12 城市指數卻低于印度。

表4 不同城市體系科技創新競爭力的首位度
2.2.3 體系特征比較
表5 報告了基于齊普夫法則的規模-位序估計結果。觀察表5 可以發現:第一,不同城市體系的系數均要小于1,特別是全球的系數更是低至0.299,說明不同城市體系尤其是全球的科技創新競爭力分布并不均勻,科技創新競爭力較低城市數量偏多。第二,中國、美國、巴西、印度、俄羅斯、歐盟等主要經濟體的系數均高于全球平均水平,說明上述城市體系的科技創新競爭力分布相較全球而言更為均衡協調。第三,中國的系數為0.876,高于美國(0.740)、印度(0.778)、歐盟(0.383),但是低于巴西(0.954)、俄羅斯(0.928),說明中國城市科技創新競爭力分布的均衡協調程度要好于美國、印度,特別是要好于歐盟,但是相比俄羅斯和巴西則要略遜一籌。

表5 不同城市體系規模-位序估計結果
地理探測器是探索空間差異并揭示背后驅動因素的一種統計方法,其核心原理在于:如果一個自變量是某一因變量的影響因素,那么這一自變量與因變量之間應該具有一定的空間相似特征。相比其他統計方法,地理探測器具備兩大優勢:一是既能分析數值型數據又能分析定性數據;二是能夠有效探測兩個因子之間的交互作用以及交互作用的強弱。地理探測器一般包括四個探測器,即分異及因子探測、交互作用探測、風險區探測、生態探測。本文主要借鑒王勁峰等[23]和張改素等[24]的做法使用因子探測和交互作用探測。

其中,h為變量的分層(即分類或分區),一般使用Jenks Natural Breaks 分類方法;和N分別代表層和全區的單元個數;和分別是指層h和全區的方差;SSW 和SST 分別是指層內方差之和、全區總方差。q值位于0~1 之間,在自變量形成分區的情形下,q值越大說明自變量對因變量的解釋能力越強,反之越弱。
(2)交互作用探測。交互作用探測主要用于識別不同因子之間的交互作用,也就是分析兩個因子共同作用時對因變量的解釋能力的變化情況。識別原理如下:首先,計算因子X1和因子X2對因變量的q值,即;其次,計算兩個因子相互交互時的值,即;最后,比較的大小。總的來看,兩個因子之間的交互關系一般有如下幾類,見表6 所示。

表6 兩個因子交互作用的類型
我們使用地理探測器方法來分析不同影響因子對城市科技創新競爭力的解釋能力以及影響因子之間的交互作用。根據數據可獲得性以及實際情況,本文選擇經濟活力、環境韌性、社會包容、全球聯系作為影響因子。具體說明如下:
(1)經濟活力:由經商便利度指數、勞動生產率、青年人才比例指數、經濟增長率、產權保護指數等二級指標構成。其中,經商便利度指數由世界銀行營商環境指數調整計算得到;勞動生產率是由城市地區生產總值(GDP)除以15~59 歲勞動人口數量計算得到;青年人才比例指數由16~45 歲青年人口占比調整計算得到;經濟增長率根據城市GDP近五年變化率計算得到;產權保護指數由國際產權保護度報告調整計算得到。經商便利度指數相關數據主要來源于世界銀行,產權保護指數主要來源于國際產權保護度報告,青年人才比例指數、經濟增長率、勞動生產率涉及的相關數據來源于EIU 全球城市數據庫。
(2)環境韌性:由交通便捷度、氣候舒適度指數、電力充沛度、環境污染度指數、生態多樣性、自然災害指數等二級指標構成。其中,交通便捷度由Numbeo 交通數據經城市交通話題輿情大數據調整計算得到,數據來源于Numbeo 和網絡爬蟲;氣候舒適度指數根據氣溫、降水、災害天氣、能見度四項指標合成計算得到,數據來源于全球環境信息統計數據庫;電力充沛度根據夜間燈光數據計算得到,數據主要來源于夜間燈光地圖;環境污染度指數根據PM2.5、人均CO2排放量、人均SO2排放量三項指標合成計算得到,數據來自全球環境信息統計數據庫;生態多樣性是指森林、湖泊、綠地、濕地等10 種地貌綜合面積,數據主要來自全球土地覆蓋產品-RROM-GLC10;自然災害指數根據6 種自然災害的歷史數據計算得到,數據來源于哥倫比亞大學和世界銀行。
(3)社會包容:由歷史文化指數、社會公平指數、社會安全指數、居住成本指數、醫療健康機構指數、開放度指數等二級指標構成。其中,歷史文化指數根據博物館數量計算得到,數據來源于網絡爬蟲;社會公平指數根據城市基尼系數計算得到,數據來源于EIU 全球城市數據庫;社會安全指數根據城市犯罪率計算得到,數據來源于Numbeo 網站;居住成本指數根據房價收入比計算得到,數據來源于Numbeo 網站;醫療健康機構指數根據人均醫療機構數量經醫療可及性和醫療質量指數(HAQ Index)調整計算得到,數據來源于網絡爬蟲;開放度指數根據星巴克、麥當勞、沃爾瑪數量計算得到,數據來源于地圖爬蟲。
(4)全球聯系:由航空聯系度、科研人員聯系度、金融企業聯系度、網絡熱度、航運聯系度、科技企業聯系度等二級指標構成。其中,航空聯系度根據機場航班數量計算得到,數據來源于Google 網站;科研人員聯系度根據合作論文發表數量計算得到,數據來源于網絡查取;金融企業聯系度根據75 家金融類跨國公司分布情況計算得到,數據來源于網絡查取;網絡熱度根據谷歌趨勢和百度趨勢計算得到,數據來源于網絡爬蟲;航運聯系度根據港口航運連通指數調整計算得到,數據來源于聯合國貿發會議;科技企業聯系度根據25 家科技類跨國公司分布情況計算得到,數據來源于網絡查取。
上述所有變量的原始計算數據都經過標準化處理。
表7 報告了城市科技創新競爭力各影響因子的q統計量和P值。從表7 可以發現:第一,經濟活力在全球、俄羅斯、美國、印度、中國等樣本中顯著為正,并且從系數大小看,經濟活力對俄羅斯城市科技創新競爭力的影響最大,其次是中國和美國,對印度城市科技創新競爭力的影響最小且明顯低于全球水平。第二,環境韌性在全球、歐盟、中國等樣本中顯著為正,并且從系數大小看,環境韌性對中國城市科技創新競爭力的影響要大于歐盟。第三,社會包容在全球、美國、印度、中國等樣本中顯著為正,并且從系數大小看,社會包容對中國、印度城市科技創新競爭力的影響較大且明顯高于全球水平,對美國城市科技創新競爭力的影響較小且小于全球水平。第四,全球聯系在全球、巴西、俄羅斯、美國、歐盟、印度、中國等樣本中均顯著為正,并且從系數大小看,全球聯系對俄羅斯城市科技創新競爭力的影響最大,對中國、巴西、美國城市科技創新競爭力的影響相對較大且明顯高于全球水平,對印度城市科技創新競爭力的影響與全球水平相當,而對歐盟城市科技創新競爭力的影響最小。

表7 城市科技創新競爭力影響因子探測
表8 進一步總結了不同城市體系城市科技創新競爭力的主要驅動因素。就全球而言,城市科技創新競爭力的驅動因素依重要性從大到小分別為經濟活力、全球聯系、社會包容、環境韌性;對巴西而言,驅動城市科技創新競爭力的主要因素是全球聯系;對俄羅斯而言,驅動城市科技創新競爭力的主要因素分別為全球聯系和經濟活力;對美國而言,驅動城市科技創新競爭力的主要因素依重要性由大到小分別為全球聯系、經濟活力、社會包容;對歐盟而言,驅動城市科技創新競爭力的主要因素有全球聯系和環境韌性;對印度而言,驅動城市科技創新競爭力的主要因素依重要性由大到小分別為社會包容、全球聯系、經濟活力;對中國而言,驅動城市科技創新競爭力的因素依重要性由大到小分別為全球聯系、社會包容、經濟活力、環境韌性。

表8 不同城市體系城市科技創新競爭力的驅動因素

表8 (續)
表9 報告了城市科技創新競爭力各影響因子的交互作用類型及大小。表9 結果顯示,各影響因子兩兩之間的交互作用均呈現增強關系,主要是雙因子增強、非線性增強關系,不存在減弱關系或獨立關系,表明在提升不同體系城市科技創新競爭力方面,不同影響因子兩兩之間均存在相互促進的作用。具體就不同城市體系而言,呈現如下特征:

表9 城市科技創新競爭力各影響因子的交互作用類型及大小
第一,就全球而言,各影響因子兩兩之間的交互影響力相對均衡。其中,經濟活力和全球聯系的交互影響力最高,達到0.775,環境韌性和社會包容的交互影響力最低,為0.669,說明在提升全球城市科技創新競爭力方面,經濟活力和全球聯系之間的相互促進作用最為明顯,環境韌性和社會包容的相互促進作用相對最弱。
第二,就中國而言,經濟活力和社會包容的交互影響力最高,為0.864;經濟活力和環境韌性的交互影響力最低,僅為0.754。上述現象說明,在提升中國城市科技創新競爭力方面,經濟活力和社會包容之間的相互促進作用相對較強,而經濟活力和環境韌性的相互促進作用相對較弱。
第三,就巴西而言,社會包容和全球聯系的交互影響力最高,達到0.903,經濟活力和環境韌性的交互影響力最低,僅有0.502,其余交互項的影響力處于0.8~0.9 之間。上述現象說明在提升巴西城市科技創新競爭力方面,社會包容和全球聯系之間存在最優的相互促進效果,而經濟活力和環境韌性的相互促進作用相對較弱。
第四,就俄羅斯而言,各影響因子兩兩之間的交互影響力相對均衡。其中,經濟活力和全球聯系的交互影響力最強,為0.936,環境韌性和社會包容的交互影響力最低,為0.867,說明在提升俄羅斯城市科技創新競爭力方面,經濟活力和全球聯系之間的相互促進作用最為顯著,而環境韌性和社會包容之間的相互促進作用相對較弱。
第五,就美國而言,環境韌性和全球聯系、社會包容和全球聯系的交互影響力最高,均為0.828;環境韌性和社會包容的交互影響力最低,僅為0.540。上述現象說明,在提升美國城市科技創新競爭力方面,環境韌性和全球聯系、社會包容和全球聯系之間的相互促進作用相對較強,而環境韌性和社會包容的相互促進作用相對較弱。
第六,就歐盟而言,環境韌性和全球聯系的交互影響力最高,為0.655;環境韌性和社會包容的交互影響力最低,僅為0.436。上述現象說明,在提升歐盟城市科技創新競爭力方面,環境韌性和全球聯系之間的相互促進作用相對較強,而環境韌性和社會包容的相互促進作用相對較弱。
第七,就印度而言,社會包容和全球聯系的交互影響力最高,為0.838;經濟活力和環境韌性的交互影響力最低,僅為0.602。上述現象說明,在提升印度城市科技創新競爭力方面,社會包容和全球聯系之間的相互促進作用相對較強,而經濟活力和環境韌性的相互促進作用相對較弱。
總的來看,經濟活力和社會包容的交互作用對于中國城市科技創新競爭力的強化作用最為顯著,經濟活力和全球聯系的交互作用對于全球、俄羅斯城市科技創新競爭力的強化作用最為顯著,環境韌性和全球聯系的交互作用對于美國、歐盟城市科技創新競爭力的強化作用最為顯著,社會包容和全球聯系的交互作用對于巴西、美國、印度城市科技創新競爭力的強化作用最為顯著。
本文深入研究了中國城市科技創新競爭力的總體特征、驅動因素,并與全球、美國、歐盟、巴西、印度、俄羅斯的城市科技創新競爭力進行比較,得出如下結論:一是中國城市科技創新競爭力的平均值總體處于中等偏下水平,低于美國、歐盟、俄羅斯、巴西,但高于印度,目前尚不具備整體優勢,但是個別頭部城市已經呈現突圍態勢。二是中國城市科技創新競爭力的空間分異程度基本與全球平均水平持平,略高于印度,遠高于美國、巴西、俄羅斯、歐盟;其首位度則高于美國、歐盟,低于巴西、俄羅斯。三是與主要經濟體相比,驅動中國城市科技創新競爭力的因素依重要性由大到小依次為全球聯系、社會包容、經濟活力、環境韌性。四是在提升中國城市科技創新競爭力方面,經濟活力和社會包容之間的相互促進作用相對最強,其次是社會包容和全球聯系的交互作用,而經濟活力和環境韌性的相互促進作用相對最弱。
本文研究結論對于提升中國城市科技創新競爭力具有如下政策啟示:一是實施頭部引領。深刻認識和把握后發國家在科技創新追趕階段的發展規律,不斷增強北京、上海、深圳、合肥等頭部城市的科技創新競爭力,夯實國家科技創新中心地位,爭取打造成為全球重要的科技創新中心和科技創新策源地。二是強化整體突圍。加快推動創新驅動發展戰略,增強城市創新發展自覺性。著力推動有條件的地區中心城市加快集聚創新要素,增強科技創新功能。強化國家科技創新中心城市與周邊城市的聯動發展,打造創新城市集群或創新城市帶。三是推動協調發展。深入認識科技創新發展規律,正確處理科技創新與經濟發展、社會治理、生態環境、對外開放之間的關系,推動各領域之間相互促進,協調發展。準確把握科技創新內部各要素之間的聯系,推動各要素之間的融合共進。四是加強全球聯系。立足全球視野,充分利用國際國內創新資源,集聚全球創新人才,打造科技創新樞紐。積極融入全球創新網絡,主動布局前沿科學領域,深度參與創新合作治理,全方位提升科技創新國際化水平。五是促進社會包容。弘揚“求同存異”的中華優秀傳統文化,激發中華傳統文化中的創新因子,打造多元包容的創新文化氛圍。積極營造勇于創新、敢于成功、寬容失敗的社會氛圍,激發科研人員創新主動性積極性,提升城市科技創新軟實力。