科技成果轉化主體行為策略演化博弈研究

陳藝丹，洪 帥,2

(1.河北經(jīng)貿(mào)大學 經(jīng)濟研究所；2.河北經(jīng)貿(mào)大學 京津冀協(xié)同發(fā)展河北省協(xié)同創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050061)

0 引言

加快科技成果轉化是推動我國經(jīng)濟發(fā)展轉型升級的重要推手。作為科技創(chuàng)新的“先鋒官”，以高校為代表的科研單位是科技成果的重要輸出地，與科技成果主要輸入地——企業(yè)，共同在國家科技創(chuàng)新體系中發(fā)揮重要作用。由于科技成果轉化是一項多系統(tǒng)、多組織、多鏈條交叉配合的工程，具有較強的系統(tǒng)性和復雜性，在當前科學與技術之間日益交叉融合的趨勢下，科技成果轉化愈加需要科研單位之間、科研單位與市場之間的協(xié)同配合。因此運用博弈論分析科技成果轉化過程中主體間的行為選擇及利益關系十分必要。

1 文獻回顧

科技成果轉化相關研究受到學術界的廣泛關注。當前我國科技成果仍存在轉化率低、轉化難等一系列問題，面臨人才短缺、經(jīng)費不足、周期較長等制約因素[1]。通過測算區(qū)域科技成果轉化效率，分析其時空演進特征，構建“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下區(qū)域協(xié)調(diào)機制解決地區(qū)間成果轉化效率不平衡問題[2]。開放式創(chuàng)新對科技成果轉化效率具有積極影響，同時CEO經(jīng)歷、吸收能力與集成能力平衡度在其中具有調(diào)節(jié)作用[3]。在科技成果轉化政策量化評價方面，史童等[4]基于國內(nèi)外學者研究成果并結合科技成果轉化政策的特點，計算各項政策的PMC指數(shù)并繪制PMC曲面圖。立足整合視角框架，綜合運用CFA和fsQCA方法，檢驗政策供給、政策協(xié)調(diào)、技術來源、機構實力、身份自洽5個條件及不同條件組態(tài)對轉化成效的效應[5]。整體來說，現(xiàn)有研究強調(diào)促進部門統(tǒng)籌協(xié)同及政策宣傳、完善科研人才考核激勵政策、優(yōu)化供給方政策、加強需求方政策、強化服務方政策、完善資金保障者政策[6]，以達到推動實現(xiàn)依靠創(chuàng)新驅動的內(nèi)涵式發(fā)展的目的。

高校科技成果轉化路徑研究方面，基于界面理論探討多重并發(fā)因素和復雜因果機制下高校科技成果轉化的現(xiàn)實路徑[7]。因此，應在深入了解我國高校科技成果轉化現(xiàn)狀基礎上，進一步分析我國高校科技成果轉化存在的問題及深層次原因，以推動我國高校科技成果轉化應用[8]。以高校科技成果為研究載體，研究知識擴散和科技成果轉化的相關機制[9]，打造以創(chuàng)新綜合體為核心的創(chuàng)新集群并完善創(chuàng)新環(huán)境，發(fā)揮科技成果轉化從原來的偶然零星事件質變?yōu)榕哭D化的“雨林效應”[10]，提高科研人促進科技成果轉化的積極性[11]，成為推動我國創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略落實落地的重要路徑。

當前對于科技成果轉化的相關研究主要集中在政策、機制、影響因素等方面，而對科技成果轉化主體之間關系的研究相對較少[12]。研發(fā)單位是科技成果的主要提供者，企業(yè)具有較強的商業(yè)轉化能力，二者合作開展成果轉移轉化成為當前重要的科技成果轉化方式之一。通過構建演化博弈模型，探討達成并鞏固合作聯(lián)盟的條件，反映各主體在科技成果轉化中的行為演化路徑以及穩(wěn)定策略的形成，對加快推進科技成果轉化具有一定的參考意義。

2 模型構建與研究假設

在科技成果轉化過程中，高校及科研院所擁有較強的知識和技術優(yōu)勢，相對來說企業(yè)憑借較強的商業(yè)轉化能力與高校及科研院所形成互補。基于此，提出如下假設。

(1)科技成果轉化過程中有兩個參與者高校(A)和企業(yè)(B)。參與者的策略集合為K={k1,k2}。其中k1表示選擇“合作”策略，k2表示選擇“不合作”策略。

(2)高校(A)和企業(yè)(B)在博弈初始階段選擇k1，即“合作”策略的概率分別為x和y，則選擇k2“不合作”策略的概率為1-x，1-y，存在x,y∈[0,1]。

(3)科技成果轉化成功率為α。科技成果轉化的結果具有不確定性，存在轉化失敗的可能，因此用α表示高校和企業(yè)合作科技成果轉化的成功率。

(4)科技成果創(chuàng)新價值為V。科技成果創(chuàng)新價值直接影響高校和企業(yè)合作進行成果轉化的意愿，用V表示高校研發(fā)專利的創(chuàng)新價值。兩者合作時，高校根據(jù)價值V進行技術入股。該價值由高校研發(fā)過程中產(chǎn)生的人力、物力等資源的消耗來衡量。假設高校消耗的資源越多，該成果的創(chuàng)新價值越高。

(5)商業(yè)化收益。科技成果轉化成功后會帶來一定的收益，假定轉化成功后的商業(yè)化收益為M。

(6)收益分攤比例。高校和企業(yè)在合作之前會簽訂相關協(xié)議，商定好各自獲得的利益分攤比例。假定協(xié)議中簽訂高校獲得的成果轉化利益分攤比例為β，那么企業(yè)獲得的分攤比例為1-β。

(7)成本。科技成果轉化后的商業(yè)化運營需要付出一定的成本，假定高校和企業(yè)科技成果商業(yè)化運營成本為C。

(8)合作激勵與懲罰。高校和企業(yè)合作進行科技成果轉化時，為了激勵雙方的合作行為，保障合作的順利進行，政府制定了激勵和懲罰機制，選擇合作的一方將會得到P的獎勵，同樣違約的一方將會得到P的懲罰。

基于此，雙主體演化博弈相關符號及參數(shù)含義如表1所示。

表1 雙主體演化博弈相關參數(shù)含義

基于以上假設，高校和企業(yè)如果都選擇和對方合作進行科技成果轉化時，那么高校除獲得一定比例(β)的商業(yè)化收益外，還將獲得政府給予P的獎勵，最終將會得到Mαβ+P-V的總收益，企業(yè)在雙方合作中得到的總收益為Mα(1-β)+P-C；如果兩者均選擇不合作，那么高校和企業(yè)收益均為0；如果高校選擇與企業(yè)合作進行科技成果轉化，但是企業(yè)選擇不合作，此時高校獲得的收益為P-V，企業(yè)由于不合作將受到P的懲罰，因此收益為-P；如果高校選擇不合作，但是企業(yè)選擇合作，那么高校將獲得P的懲罰，企業(yè)獲得P-C的收益。這種情況下博弈雙方的支付矩陣如表2所示。

表2 高校與企業(yè)合作科技成果轉化博弈支付

3 高校與企業(yè)合作穩(wěn)定性分析

當制定的雙方合作違約罰金或獎勵P大于高校研發(fā)的科技成果創(chuàng)新價值V和科技成果商業(yè)化運營成本C時，即：P>C，P>V。

當合作違約罰金或獎勵大于成果創(chuàng)新價值或商業(yè)化運營成本時，該動力系統(tǒng)中在0≤x,y≤1區(qū)域內(nèi)存在四個局部均衡點(0,0)，(0,1)，(1,0)，(1,1)。根據(jù)雅可比矩陣均衡結果可知，(1,1)為策略演化均衡點。由于該條件下，高校和企業(yè)選擇合作所獲得的收益要高于選擇不合作獲得的收益，因此雙方均會選擇“合作”的策略。此時，博弈系統(tǒng)演化相位如圖1所示。

圖1 P>C，P>V條件下高校和企業(yè)博弈系統(tǒng)相位圖

當高校和企業(yè)選擇與對方合作的獎勵或選擇“不合作”時的違約罰金小于高校提供的科技成果創(chuàng)新價值V和科技成果商業(yè)化運營中的成本C時，即P

當獎勵或罰金P小于科技成果創(chuàng)新價值或商業(yè)化運營成本時，(0,0)和(1,1)都是演化穩(wěn)定點，分別代表高校與企業(yè)選擇(不合作，不合作)；(合作、合作)的策略。

圖2 P

根據(jù)圖2可知，當博弈初始狀態(tài)落在區(qū)域ACBD中時，高校和企業(yè)博弈系統(tǒng)向(1,1)即(合作，合作)的狀態(tài)收斂，最終高校與企業(yè)均選擇“合作”的策略將會成為博弈的唯一演化穩(wěn)定策略。當博弈初始狀態(tài)落在區(qū)域AOBC內(nèi)時，博弈系統(tǒng)向(0,0)即(不合作，不合作)的狀態(tài)收斂，最終高校與企業(yè)均選擇“不合作”的策略將會成為博弈的唯一演化穩(wěn)定策略。因此，為了使該博弈系統(tǒng)沿著CD的路線向(合作，合作)演化的概率更大，應該增大ACBD的面積，即使鞍點向O點靠近。高校與企業(yè)博弈系統(tǒng)內(nèi)各參數(shù)變化對系統(tǒng)演化結果的影響如表3所示。

表3 參數(shù)變化對博弈系統(tǒng)演化結果的影響情況

4 科技成果轉移轉化雙主體行為策略演化博弈模擬仿真

探索高校與企業(yè)共同選擇合作的理想狀態(tài)，尋找系統(tǒng)中趨近于(1,1)點的博弈策略。為了更加直觀地說明高校與企業(yè)科技成果轉化中博弈策略達成過程，驗證建立的演化博弈模型，運用Matlab軟件對高校和企業(yè)的相關行為數(shù)值進行仿真分析。

4.1 對方概率選擇對自身策略影響的仿真

通過上文分析了解到，高校或企業(yè)是否選擇合作進行科技成果轉化與對方的策略選擇密切相關。以高校為例，改變企業(yè)選擇“合作”策略的概率y，進行仿真分析，驗證對方不同的概率選擇對高校策略的影響。首先設定各參數(shù)值M=100，V=30，P=10，α=0.5，β=0.5。

圖3 企業(yè)策略選擇概率y對高校策略選擇的影響

因此可以證明無論高校還是企業(yè)，在做出是否合作的決策之前都會參考對方的合作意愿，不斷調(diào)整自己的策略選擇。一方合作意愿(選擇“合作”的概率)的高低直接影響另一方的最終策略選擇。并非只有當一方選擇“合作”的概率等于1時，雙方才能達成合作協(xié)議。只要一方初始合作意愿高于某個特定值，雙方經(jīng)過模仿和調(diào)整，最終將會達到(合作，合作)的穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 獎勵和懲罰P大于價值和成本時演化穩(wěn)定策略數(shù)值仿真

P的取值范圍不同，穩(wěn)定策略的演化方向也就不同。設M=100，V=10，P=30，C=10，α=0.5，β=0.5，分別給x和y設定不同的初始值，通過圖4可以發(fā)現(xiàn)，在滿足約束條件P>C，P>V時，不管x和y的值變大還是變小，高校和企業(yè)都能夠通過不斷地調(diào)整最終演化到(1,1)的穩(wěn)定狀態(tài)，即最終都會選擇“合作”的策略。即使V和C值發(fā)生改變，但是只要小于P，二者通過演化最終仍會達到(合作，合作)狀態(tài)，“合作”為其唯一的演化穩(wěn)定策略。

圖4 P>C，P>V時雙方穩(wěn)定策略演化

4.3 獎勵和懲罰P小于價值和成本時演化穩(wěn)定策略數(shù)值仿真

將P的取值范圍改為P

圖5 初始意愿x,y變化的演化結果

4.4 參數(shù)改變對演化穩(wěn)定策略影響的數(shù)值仿真

在P

改變合作獎勵與懲罰P的取值大小，分別取P=9、P=9.5、P=10、P=25仿真4次，高校與企業(yè)策略選擇的演化路徑仿真結果如圖6所示。該仿真系統(tǒng)中P的臨界值在9和9.5之間。當P=25時，高校和企業(yè)選擇“合作”的概率向1收斂的速度最快，這說明在獎勵和懲罰小于科技成果創(chuàng)新價值和商業(yè)化運營成本的時候，合作獲得的獎勵或者不合作遭受的懲罰越大，高校和企業(yè)選擇“合作”的積極性越高。隨著P值的降低，二者選擇“合作”策略收斂于1的速度會減慢，低于一定值后“合作”策略的概率將會向0趨近，雙方將會選擇“不合作”的穩(wěn)定策略。這說明當提高合作獎勵或者懲罰時，高校或企業(yè)會因為獎勵或者懲罰的增大而更加積極地傾向于選擇與對方合作。

圖6 P值的變化對演化結果的影響

改變高校付出的科技成果創(chuàng)新價值V，分別取值25、30、31、35,共仿真4次，二者策略選擇演化路徑的仿真結果如圖7所示。在保持其他參數(shù)不變的條件下，科技成果創(chuàng)新價值V的臨界值大約在31左右，由支付矩陣可知，科技成果創(chuàng)新價值越高，高校獲得的支付越少，即高校的期望收益越低，所以當該值高于臨界值時，高校選擇“合作”策略的概率會向0收斂，并且V值越高，向0點收斂的速度越快。科技成果創(chuàng)新價值低于該臨界值時，由于高校的收益相對增大，加之存在合作獎勵和違約懲罰，盡管企業(yè)與高校合作的意愿不強，但穩(wěn)定點仍會向1收斂，企業(yè)最終也會選擇“合作”策略。仿真結果表明，科技成果創(chuàng)新價值越大，高校和企業(yè)合作可能性反而越小。

圖7 V值變化對演化結果的影響

當其他參數(shù)保持不變條件下，轉化成功率α的臨界值大約為0.5。當科技成果轉化成功率低于該臨界值時，均衡點向0趨近，α值越小，向0收斂的速度越快。當α大于該臨界值時，均衡點向1的方向收斂，值越大，收斂的速度越快，高校和企業(yè)達成(合作，合作)演化穩(wěn)定策略的時間也就越短，如圖8所示。可見，隨著α值的不斷增大，高校與企業(yè)合作意愿也會逐漸從“不合作”轉化成“合作”。隨著轉化成功率的增大，雙方合作的收益逐漸提高，合作意愿也愈加強烈。

圖8 轉化成功率α的變化對演化結果的影響

在科技成果轉化過程中，企業(yè)產(chǎn)生的商業(yè)化運營成本C取值為31時，系統(tǒng)不會向0或者1收斂，即無法達到穩(wěn)定狀態(tài)，如圖9所示。

圖9 轉化成本C的變化對演化結果的影響

當C小于31時，企業(yè)選擇“合作”的概率向1收斂，并最終達到合作的穩(wěn)定狀態(tài)，成本的減少促使“合作”策略的概率向1演化的速度加快。當C大于31時，企業(yè)策略選擇概率向0收斂，即“合作”的概率為0，“不合作”成為穩(wěn)定策略，成本越大“合作”概率向0收斂的速度越快。隨著科技成果轉化成本的增大，高校和企業(yè)的收益逐漸降低，仿真結果顯示，一旦轉化成本高于臨界值，經(jīng)過多次博弈，高校與企業(yè)最終選擇“合作”的概率將會為0。

5 結語

通過建立演化博弈模型，以高校和企業(yè)為博弈主體，分析了兩者在科技成果轉化合作中的博弈過程以及最終演化穩(wěn)定策略的發(fā)展情況。研究表明：第一，當政府制定的合作獎勵或者不合作產(chǎn)生的違約懲罰大于科技成果創(chuàng)新價值和成果轉化運營成本時，高校與企業(yè)會達到(合作，合作)的理想狀態(tài)。第二，當政府制定的合作獎勵或者不合作產(chǎn)生的違約懲罰小于科技成果創(chuàng)新價值和成果轉化運營成本時，受獎勵和懲罰、成果創(chuàng)新價值、運營成本、成果轉化成功率等多種因素的影響，高校與企業(yè)有(合作，合作)；(不合作，不合作)2種穩(wěn)定策略。第三，高校提供的科技成果創(chuàng)新價值越高，其獲得的期望收益越小，合作意愿也隨之逐漸減弱。第四，科技成果商業(yè)化運營成本逐漸增大至超過特定值時，由于企業(yè)面臨的轉化成本較高，最終將放棄與高校合作進行科技成果轉化。商業(yè)化運營成本小于臨界值時，成本越小，雙方越容易形成合作關系。第五，科技成果轉化成功率越高，高校和企業(yè)獲得的收益也就越多，二者更加傾向于選擇與對方合作進行科技成果轉化。