科技創新對經濟高質量發展耦合協調及影響因素研究
——基于河南18個地市2010—2020年的數據分析

張聯鋒

（河南科技學院，河南 新鄉 453003）

0 引言

2022 年5 月18 日習近平主席在慶祝中國國際貿易促進委員會建會70 周年大會上指出，新一輪科技革命和產業變革正在重塑全球經濟結構，科技和經濟互融成為必然趨勢。科技創新既是中國經濟社會高質量發展的強大引擎，也促進中國深度參與世界合作交流。科技創新作為第一動力正推動中國經濟社會發展呈現勃勃生機。科技立則國家立，科技強則國家強，河南省也不例外。近十年來河南經濟高速發展，截至2020 年底國內生產總值54 977.07億元，人均國內生產總值55 435元。在經濟發展的同時，河南省研究與試驗發展產出不斷增多，專利申請數63 514 件，被授權的專利數15 439件，其中發明專利4 246 件，占總授權專利數的28%，發表科技論文71 391 篇，出版科技專著2 561種。高質量發展是河南經濟進行戰略調整的重要方向，作為經濟發展的主要引擎，科技創新在提高資源配置效率和增強市場活力中起著重要作用。主動融入國家科技創新，打破各地市科技、人才、資源之間的壁壘，河南同樣要立足當前新的發展階段，全面準確貫徹新發展理念、著力推動科技與經濟深度融合與創新發展。在此背景下，本研究對河南省18 個地市近十年科技創新與經濟發展進行耦合協調度分析，考查兩者的耦合協調度，以期為河南省經濟保持高質量發展提供相關政策建議。

1 文獻綜述

在知網以主題詞“科技創新 經濟發展”檢索出的核心期刊文章數量是4 617 條，主要集中在國家對科技創新政策的制定、科技創新效率的測算、科技創新與經濟質量發展的關系等方面。兩個或多個不同系統能夠實現協調發展關聯關系的，其協調狀況的好壞通過耦合相互作用關系中良性耦合程度來衡量，當前兩系統耦合度的相關研究已經比較普遍。張攀等［1-2］研究旅游業和新型城市化建設的耦合度。Zhao 等［3］研究城市化與生態環境交互耦合關系情況。彭要龍［4］從文化、體育產業研究國家經濟發展與社會民生的耦合關系情況。研究科技創新和經濟發展耦合度問題的一共是105 篇，從地區視角出發的研究并不多。蘇竣等［5］以海南省為例構建科技創新環境和經濟子系統綜合水平評價指標體系，使用耦合協調度模型測算耦合關系，研究認為兩系統從極度不協調發展到高度協調，并給出一定的建議對策。胡彪等［6］通過使用SBM 模型、耦合度模型測評京津冀科技創新效率和生態經濟效率，并用Tobit 對影響兩者效率的因素進行回歸分析。陳章喜等［7］從粵港澳大灣區數據出發，對科技創新和經濟高質量發展進行研究，結果表明科技創新與經濟高質量發展的耦合協調程度在穩步上升，整體水平不高，并提出相應的措施，促進粵港澳大灣區科技創新與經濟高質量發展的協調發展。姜玉梅等［8］通過構建區域科技創新驅動經濟高質量發展的評價指標體系，采用改進的TOPSIS 法對中國區域科技創新驅動經濟高質量發展的績效進行了評價和排序。認為目前科技創新驅動經濟高質量發展的整體績效水平偏低，同時具有“南強北弱”的特征，阻礙了整體績效水平，在此基礎上提出相應的解決對策。王慧艷等［9］從系統論角度構建科技創新驅動經濟高質量發展，運用網絡WSBM 模型進行測算，認為中國科技創新驅動經濟高質量發展整體地區差距較大，使用Arc GIS 對各地區總效率進行空間聚類研究，認為各地區總效率具有空間集聚特征，并進行了影響因素分析。丁濤等［10］使用“五大發展理念”構建經濟高質量發展評價指標體系，運用灰色系統理論，對2017 年我國經濟增長排名前15 的省市相關數據進行實證分析，認為現階段我國創新發展對協調發展的推動作用最強，對綠色發展的推動作用最弱。最后提出深化科技體制改革，優化創新生態系統；強化創新市場導向，建立政產學研合作新機制等相關建議。本研究選取河南18 個地市的相關數據研究創新和經濟發展之間的關系，以期為河南各地市的科技創新發展提供一定的啟示。

2 研究設計

2.1 指標體系構建

河南整體經濟的發展由科技創新系統與區域經濟發展系統兩者共同推動，科技創新與區域經濟良性耦合在區域整體經濟均衡發展中得到了廣泛的關注。習近平總書記多次強調當前的發展不能損害子孫后代的利益，要經濟效益與社會效益并重，因此在黨的十八屆五中全會上提出了創新、協調、綠色、開放、共享的新發展理念，綠色解決的是對良好生態的訴求，要求社會發展的可持續性。綠色是可持續發展的基礎，沒有可持續性未來資源會枯竭，進一步影響經濟發展。發展解決的是對內搞活、對外開放互動進行的問題，擴大對外開放、謀求區域合作協調發展，充分利用國際國內市場，發揮本省優勢、積極培育新的產品和新技術。發展更高層次的開放，參與全國全球創新產品供給，提高河南在全國乃至在全球經濟中的地位。本研究借鑒孫蘭學［11］、周德田（2020）的分析架構，從科技創新和“五大發展理念”對河南區域經濟社會發展進行研究分析。

2.1.1 河南經濟質量發展評價指標子系統。河南和全國發展要保持一盤棋，經濟高質量發展同樣堅持創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，這些理念能夠正確指導河南經濟可持續發展，在此基礎上構建河南省18 個地市經濟高質量發展評價指標。創新發展首先用每萬人中專利授權數來衡量專利的獲取能力，另外兩個指標用各地市高等教育學校數、高等教育在校生人數來表示。協調發展用三個產業的所占比例衡量，在這個指標中計算第三產業產值、第二產業產值與第一產業產值的比值。當前農村發展和城市還有一定的差距，城鄉居民消費水平還有一定的距離，因此在協調發展中的另外一個指標選用城鄉居民人均年消費之比來衡量。綠色發展用河南18 個地市的地方節能保護支出占財政總支出比值、河南建成區綠化覆蓋率、生活垃圾無害化處理率（這個指標在2011—2012 年的統計中沒有比率，在研究中涉及這三年的數據用生活垃圾處理率除以生活垃圾清運量來表示）三個方面來衡量。開放發展用外商投資總額和各市實際利用外資來衡量。共享發展用人人可以共享的若干資源來衡量，比如人均地區生產總值、每萬人擁有衛生床位數、每萬人擁有衛生人員數等。這些指標經過認真篩選、斟酌和計算整合，有些指標缺失使用插值法進行補充，整體來看這些指標較全面地反映河南經濟高質量發展水平。經濟高質量發展評價指標體系一覽表如表1 所示。

表1 經濟高質量發展評價指標體系一覽表

2.1.2 河南科技創新評價子系統。本研究借鑒孫蘭學［11］的科技創新指標選取一文的成果以及筆者的總結，從科技創新人員、科技創新經費投入、科技創新政策傾斜和科技創新產生的效果等方面構建河南18 個地市科技創新評價指標，如表2 所示。其中，科技創新資源通過科技活動人員數占總人口數之比、從事創新活動的單位數量，以及具有一定規模的研發機構所從事科研的人數來衡量，科技創新經費以科研經費的投入（科研經費的投入一般分為兩個部分，一個是內部經費的投入，一個是對外部合作單位的投入），考慮到對外部合作單位的投入這一數據的部分不可得性，這里選用經費的內部投入、科學技術支出占財政支出的比重來衡量；科技創新政策是由科學研究和技術服務業投資比重、R&D 經費內部支出相當于GDP 比例來衡量；科技創新產出指標為企業新產品銷售業務收入與研發新產品所花費的經費比值、企業新技術產品出口銷售收入與技術市場成交額來衡量。這些指標經過篩選和計算整合，基本都是正項指標，能夠較好地代表河南的科技創新發展進程，描繪出河南科技創新的發展現狀。

表2 科技創新發展水平評價指標體系一覽表

2.2 數據來源

本研究的數據來源于2010—2020 年《河南省統計年鑒》，有些是免費獲取，有些需要付費才能得到，由于河南在進行數據統計時，不同年度應用的名稱有變化，再加之有的統計數據是原始數額，有的統計值是比重。比如各市全社會固定資產投資，2017 年統計的是投資額，2018、2019、2020 年統計的是比重，對于垃圾處理率同樣在不同的年份統計的數據不同，所以根據數據表中的指標，為了統一通過認真計算得出最終結果，其余基本都是原始數據。

2.3 研究方法

2.3.1 數據處理。由于評價體系中各指標的單位不同，為了進行比較，必須首先進行數據預處理并確定不同指標之間的權重，即對每個數據進行無量綱化處理。本研究采用歸一化方法進行進一步的數據處理［3］，設有r個年份、m個指標，則Xit為第t年的第i項二級指標。由于指標具有不同單位，比如科技活動人員占比、創新活動人口就業占比是百分比，而每十萬人口高等學校平均在校生數單位是人，必須進行無量綱化等標準化處理，得到標準化后的二級或者三級指標Rit。

對于正向指標，變換公式為式（1）。

對于負向指標，變換公式為式（2）。

式中：Xit為第i年指標t的初始值，Xit為標準化值；max{Xi}和mix{Xi}為索引i的最大值和最小值。

2.3.2 熵值法。根據河南省科技創新子系統與河南經濟質量發展子系統的整體發展水平和數據本身的特性，采用熵值法分析。根據吳平雄等［12］的研究，運用熵權法測算科技創新及經濟高質量發展水平，步驟如下。

第一步：計算指標的特征比重fit。公式為式（3）。

第二步：計算信息熵ei及其冗余度di。公式為式（4）、式（5）。

第三步：確定第i項二級指標的權重wi。公式為式（6）。

將各指標的標準化值乘以相應的權重，得到科技創新綜合指數U1和河南經濟高質量發展綜合指數U2，分別為科技創新子系統和河南經濟質量子系統的綜合發展。計算公式分別為式（7）、式（8）。

在以上計算的基礎上進行耦合度計算，耦合度是一種定量指標，用來反映系統在協調過程中的協調程度發展［13-14］。綜合評價指標是衡量母體系統整體功能和效益的指標，但在某些情況下，會有兩個父系統，如A 和B，它們的坐標度是相同的，綜合評價指標各不相同。在這種情況下，即使它們有相同的協調程度，也難以表明它們的協調發展狀況是一致的。通過計算河南18 個地市科技創新與經濟高質量發展的綜合值之間的耦合度，并畫出它們的走勢圖，就可以反映出兩者相互作用的協調程度，通過計算判斷兩子系統之間是否協同發展。通過借鑒前人的相關資料，使用以下模型，表示為式（9）至式（11）。

系統發展模型：

系統協調模型：

系統耦合模型：

式中：A表示河南科技創新和經濟高質量發展的耦合協調指數；U1和U2分別是科技創新子系統與經濟高質量發展子系統綜合指數；α和β系數根據掌握的文獻資料需要根據兩者的重要程度擬定，因為ɑ+β=1，普遍認為科技創新與經濟高質量發展在社會發展中具有同等重要的作用，因此選取ɑ=β=0.5；B為耦合度，可以判斷兩子系統之間的相互關系；D為科技創新與經濟高質量發展的協調度，耦合協調度判別標準如表3 所示。

表3 耦合度協調度的判別標準及劃分類型一覽表

3 計算結果分析

3.1 變量的描述性統計

對于變量進行描述性統計（見表4），變量有效個數共計198 個，從經濟高質量發展和創新發展子系統來看，最大值和最小值差距很大，說明各個地市的分布不均衡。從經濟發展情況來看，各地市差距很大，比如創新發展指標，鄭州和洛陽兩市的指標遠超過其他16個地市，對于生活垃圾和建成區的綠色覆蓋率來講，有的地市達到100%，有的地市還達不到及格標準。從科研經費的支出來看，濮陽、商丘、濟源也遠遠落后于其他城市，還不足財政支出的0.01。

表4 變量的描述性統計

3.2 兩個系統各個指標權重值

根據以上步驟，首先對數據進行標準化，然后采用熵值法，用EXCEL 計算得到數據并處理結果，表5 是科技創新子系統指標權重和經濟高質量發展各子系統指標的權重值。

表5 指標評價體系熵值及權重值

3.3 河南科技創新子系統和經濟質量發展子系統綜合指標分析

U1表示科技創新系統綜合指數，U2為經濟質量發展系統綜合指數，用權重乘以各個標準化后的數據計算出兩個子系統的綜合評價指數（見表6），對河南省2010—2020 年科技創新和經濟高質量發展水平評價指數數據進行分析，系統綜合指數呈現出簡單的整體上升趨勢（見圖1）。

表6 科技金融水平和經濟高質量發展評價指數

從以上結果可以看出，2010—2020年河南省科技創新水平和經濟高質量發展評價指數呈現穩定增長態勢。科技創新水平和經濟高質量發展評價綜合指數分別由2010 年的0.048 7、0.095 9 上升到2020 年的最高點0.881 59、0.779 7，科技創新和經濟高質量發展指數最高值均出現在2020 年。根據以上結果繪制的圖1 可以看出兩者在不同年份的增長趨勢。

圖1 科技創新水平和經濟高質量發展評價指數

3.4 河南省科技創新和經濟高質量發展的協調度分析

根據SPSSAU 軟件測算河南省2010—2020 年科技金融系統與經濟高質量發展系統的耦合度和協調度（見表7）。從表7 可以看出，河南省2010—2020 年科技創新系統與經濟高質量發展系統的耦合協調度處于穩步上升狀態，根據表3耦合協調度的判別標準及劃分類型一覽表，2010—2020 年河南科技創新綜合指數和經濟高質量發展綜合指數從0.268 779 上升到0.910 542，從2010 年的失調狀態發展到2020 年的高級協調狀態。

表7 科技創新發展水平與經濟高質量發展水平及耦合協調度一覽表

本研究中，耦合度C代表河南省科技創新與經濟質量發展的耦合效應的強弱。2010—2020 年河南省科技創新與經濟發展耦合度呈逐年上升趨勢，從2010 年的0.951 上升到2020 年的0.998。說明河南省科技創新與經濟質量兩大系統是持續協調運行的，保證了科技創新和經濟的穩定發展。耦合協調模型的綜合評價值T描述了兩個子系統的整體發展水平對耦合協調度的貢獻程度。綜合評價值越大，各子系統的開發對耦合協調度貢獻越大。相反，綜合指數越小，貢獻越小。本研究中，河南省科技創新與經濟質量發展綜合評價指標描述了河南省科技創新與經濟質量發展對兩個系統耦合協調度的貢獻。河南省科技金融與經濟質量發展綜合評價值T呈上升趨勢，綜合評價值由2010 年的0.063 上升至2020 年的0.83。說明自2010 年以來，兩個子系統的整體發展對其耦合協調度的貢獻有所增加。耦合協調度D描述了2010—2020 年河南省科技創新與經濟質量發展兩個子系統的耦合協調度的變化情況。在總結已有研究成果和現有數據的基礎上，根據表3 耦合度協調度的判別標準，本研究將耦合狀態劃分為4 個不同階段，從瀕臨失調階段到高級協調階段。根據分類標準，得出2010—2020 年科技創新系統與經濟高質量發展系數的耦合協調度為以下四階段:瀕臨失調階段（2010—2012 年）、初級協調階段（2013—2014 年）、中級協調階段（2015—2018 年）、高級協調階段（2019—2020 年）。2020 年河南生產總值是54 977.07 億元，研發經費支出是9 012 742萬元，研發機構數量是2 923 個，從研發投入來看，河南的支出占比還是適中的，但是研發機構數量稍顯不足。通過以上結果說明，當前河南省科技創新模式和河南省科技金融發展狀況良好，科技創新貢獻指數較高，科技創新和經濟發展結合狀態良好。

4 結論與啟示

從當前的研究來看，在當前河南經濟高速發展下離不開創新的支持，創新機構數量質量不斷增加，2020 年河南省創新機構總資產投入同比上升了9.8 個百分點，業務在廣度與深度方面有了不同程度的擴展。但是從河南18 個地市數據分析來看，增加科技活動人員、創新單位個數和科研經費的投入過大，成果轉化不足，造成資源的浪費，從而增加了經濟負擔，因此每一個地市應該在成果轉化上下功夫。本研究雖然論證了河南省科技創新與經濟高質量發展之間耦合協調度良好，為了保持科技創新與經濟質量發展兩者之間協調關系的長期穩定，需要從動態的角度探究兩系統內部子系統之間的作用，進一步研究闡述系統內部要素的相互影響機理。下一步努力的方向是參考前面計算的指標權重，結合河南省18 個地市經濟發展和科技創新發展情況，進行DEA-malquist 測算，然后綜合評價不同地市的排名和動態效率，目的是促進河南科技創新和經濟質量更加協調發展。