縣域創新系統動力學分析:一個案例對比實證

柴天姿

(唐山師范學院 海洋學院,河北 唐山 063000)

2016年7月,河北省委省政府出臺《關于加快科技創新建設創新型河北的決定》,致力于建設具有河北特色的區域創新體系,定期進行縣域科技創新能力監測評價,推動縣域科技創新能力躍升。《河北省縣域科技創新能力監測評價報告(2019)》和《全省縣域科技創新能力監測評價結果(2020)》顯示,全省168個縣域體中,A類創新縣由2019年的13個躍升為2020年的19個,B類創新縣由2019年的42個躍升為2020年的64個,縣域科技創新綜合能力顯著提升。對縣域創新驅動因素與動態監測的研究,有利于更加科學合理、與時俱進評估縣域科技創新能力。

1 縣域創新驅動影響因素與評價指標研究

縣域是我國最小的經濟細胞單元,是推動地區城鎮化經濟發展、實現科技創新的關鍵增長點。重視縣域創新能力的培育和發展,以點帶面,是推動區域科技、經濟全面發展的有效途徑。同時,有利于形成新型縣域體技術創新和制度創新體系,有利于形成新型城鎮化經濟增長模式新格局。

1.1 文獻研究

經濟學中的創新概念,最早由美籍經濟學家熊彼特提出。他認為創新是生產要素重新組合下的新型生產函數,通過生產要素的不斷創新組合實現社會的經濟發展[1]。后人將熊彼特創新理論歸納為產品創新、技術創新、市場創新、資源配置創新和組織創新五方面。

隨后,國外學者弗里曼、納爾遜、倫德瓦爾、波特等人,先后提出了國家創新系統的概念。1997年,中國學者柳卸林提出不同國家有著不同的國家創新系統,首次結合我國當時實際情況指出,中國國家創新系統的建立應該如何加強制度創新、組織創新和技術創新建設[2]。區域創新系統理論是繼國家創新系統理論之后出現的針對創新、創新系統的又一理論。國內學者對區域創新系統的研究,主要從概念界定、范圍邊際、系統功能、制度環境、體系結構上展開研究。縣域創新系統是國家創新系統、區域創新系統鏈條中的最基礎單元,王智新、梁翠認為,創新驅動的研究樣本,縣域層面是一個趨勢[3]。郭淑芬等認為,實現創新驅動發展的基礎在縣域,并以山西省縣域體為研究對象,揭示縣域創新時空動態規律[4]。

1.2 縣域創新驅動復雜系統要素分析

創新對經濟社會發展的驅動作用在于改變原有增長模式,通過提高資源要素投入產出比例,實現經濟、社會的可持續發展。創新系統小到縣域,大到區域、乃至國家,都是復雜系統,受到多因素影響。《河北省縣域科技創新能力監測評價指標體系》(下文簡稱《指標體系》)將縣域創新能力監測從創新投入、創新主體、創新條件、創新產出和創新管理五個方面進行。王智新等認為,縣域創新驅動的發展是一過程性行為,主要圍繞創新要素、創新活動和創新產出行為發生[3]。連建新等人通過對縣域特色產業創新績效的研究,指出縣域農業產業創新績效影響五因素,即資源、政策、市場、技術和組織因素[5]。管婧婧等在對浙江省縣域科技創新活動進行評估研究中,從創新投入、創新組織、創新產出三個準則層展開評價[6]。Janine Fleith de Medeiros等人認為,卓有成效的綠色創新市場的驅動要素在于市場與政策知識、多功能團隊合作、以創新為導向的不斷學習、研發投入[7]。Sri Sarjana等人通過對工業城市創新驅動因素的研究,發現知識資源、動態能力、環境動態性對創新戰略具有積極的影響,并進而積極地影響城市競爭優勢[8]。

綜合學者們對創新驅動影響因素及評價標準的觀點和縣域創新實踐,本文認為,一切圍繞創新要素、創新活動、創新組織管理、創新產出的相關因素,構成了縣域創新驅動復雜系統要素。其中,創新要素包括創新技術、創新人才和創新資本[9]。創新活動可概括為技術研發和經濟產出兩個階段[10],具體說來,有研究開發活動、技術合作、技術轉移和區域外直接投資。創新組織管理包括創新資源支持與獎勵、科技創新機構設置情況、創新組織模式和創新激勵機制影響要素。關于創新產出,很多學者都有不同的觀點見解,鑒于本文以河北省縣域創新驅動為研究對象,因此參照《指標體系》意見,以專利數量、高新技術產業總產值和農業產業化經營率作為創新產出要素。

圖1 縣域創新驅動復雜系統要素

模型的構建以圖1所示復雜系統要素為基礎,認為技術、人才、資本創新要素,經過創新活動加工,以專利、高新技術產業產值、農業產業化經營創新形式產出。創新產出會在一定程度上促進經濟社會的可持續發展。創新活動決定創新要素在時間與空間上的排列組合,從而影響創新產出效率。因此,政府和創新主體對創新活動會有所干預,通過政策杠桿等措施激勵創新活動,促進創新資源合理配置,達到鼓勵創新行為和提高創新效率的目的。所有的創新投入與產出、創新活動與管理,都是在一定的社會、經濟創新環境中進行的,創新環境會對創新資源的投入、創新活動形式和創新產出起到影響作用。而由于創新產出所推動的區域社會經濟的發展,會反作用于創新環境,如此循環。這也是本文中創新驅動復雜系統的邊界。

2 縣域創新驅動系統動力學模型構建

2.1 研究方法

系統動力學可以幫助理解復雜系統的結構和動態行為特性,處理復雜系統中非線性關系變量,可作為社會、經濟等復雜大系統的仿真實驗室?？h域創新受到諸多因素的影響,具有多創新主體、眾多影響因素、變量間關系復雜等非線性系統特征,特別是不同縣域體具有各自的縣域縣情,系統特征不一,復雜性特征顯著。因此,用系統動力學的觀點和視角,研究與分析縣域驅動創新具有適用性。

2.2 模型構建

模型是現實的縮影,用來描述某些事物的一組法則與關系(Forrester)。建立模型不需要完全重構原現實系統,只需要基于問題出發選擇合適變量,明確它們之間量化關系,在不影響模型對所需研究的系統行為模仿的前提下,以簡化為原則[11]。因此,模型中系統邊界的確定對模型規模大小起重要影響作用。

本文所構建的河北省縣域創新驅動系統因果關系(圖2所示),以圖1所確定的系統要素和系統邊界為基礎,探究縣域創新驅動系統中各個要素相互作用與影響的敏感性。

模型中所有因果回路關系都是圍繞“創新要素投入-創新活動與組織管理-創新產出-創新成果轉化-經濟發展-創新需求激勵-創新政策支持-新的創新要素投入”這樣的因果規律建立。

(1)科技創新人員、資本和技術上的研發投入,會提高專利的產出,促進科技成果轉化水平,進而提升高新技術產業產值和農業產業化經營程度,帶動縣域經濟發展。由此會產生新的縣域創新需求,刺激更有利于科技創新政策的出臺與傾斜。

(2)科技創新政策支持力度的提升,會鼓勵社會更多企業從事高新技術產業及科學技術的研發,提高專利產出數量,專利成果的轉化直接帶來高新技術產業產值和農業產業化水平的提升,縣域經濟得到發展會刺激創新需求的產生。

(3)創新需求能夠刺激政府不斷加大與完善科技創新政策和科技成果轉化政策的支持力度,直接作用于高新技術產業產值和農業產業化經營,帶動縣域經濟的發展。經濟的發展很大程度上得益于科技創新帶來的成果轉化,進一步的創新需求也由此而生。

2.3 系統流圖與變量關系確定

模型系統流圖如圖3所示。模型選取專利數量、高新技術產業總產值、農業產業化經營率作為模型的狀態變量,專利數量對數增長量、高新技術產業總產值年增速和農業產業化經營增長率分別作為速率變量。選取玉田縣、遷安市和遷西縣三個縣域體作為本文的仿真對象。原始數據來源于唐山市統計年鑒、河北省科技廳2017年到2020年各縣域科技創新評估報告、各縣國民經濟和社會發展統計公報、各縣當年政府工作報告、唐山勞動日報及專家調研。以玉田縣為例,變量關系主要方程如下:

(1)專利數量=INTEG(專利數量對數增長量,125)

其中,125為仿真初始時間2016年玉田縣發明專利數量。

(2)專利數量對數增長量=0.47×ln(高新技術企業數量)+0.57×ln(科技企業數量)+0.62×ln(研發人員數量)+0.73×ln(研發投入)

(3)高新技術產業總產值=INTEG(高新技術產業總產值年增速,121)

仿真初始年2016年玉田縣高新技術產業總產值為121億元。

(4)高新技術產業總產值年增速=1.41×科技成果轉化政策支持+1.07×市場吸引力+1.16×ln(研發投入)+1.09×ln(研發人員數量)

圖3 縣域創新驅動系統流圖

(5)農業產業化經營率=INTEG(農業產業化經營增長率,73.7)

2016年玉田縣農業產業化經營率為73.7%。

(6)農業產業化經營增長率=(2.35×農業研發人員占研發人員數量比例指數增長+3.58×農業研發投入比例指數增長+1.26×農業科技專利占專利數量比例指數增長+2.38×農業科技技術引進數量指數增長+1.56×農業科學技術推廣面積指數增長)×科技成果轉化政策支持×農業科技成果轉化水平。

模型中變量關系的確定及數據參數的設定,主要依據如下方法:

(1)文獻與數據年鑒查閱方法。模型中涉及各縣域體科技創新發展能力與發展水平的數據,主要通過查找各類文獻、各種年鑒與報告、各年度各縣科技創新評估報告獲得。各種變量關系的確定,也是對原始數據通過數據處理方法而得。

(2)相關分析與回歸分析。對于專利數量對數增長量、高新技術產業總產值年增速、農業產業化經營增長率速率變量函數公式的確定,對原始數據做統計學相關分析和回歸分析,得到自變量影響因素與因變量函數關系。

(3)Vensim工具自帶函數。專利數量、高新技術產業總產值、農業產業化經營率水平變量,應用Vensim工具自帶函數定義。企業科技研發投入、研發人員數量、高新技術企業數量等原始數據可獲得變量,通過趨勢分析方法,利用表函數工具加以處理。對農業研發投入比例指數增長、農業科技專利占專利數量比例指數增長等趨勢發展不穩定變量,通過歷史數據比對分析,利用Vensim中RANDOM函數加以處理。

(4)專家意見調查法。模型中科技創新環境需求、市場吸引力等個別變量的函數定義,由于不具有數據統計口徑一致性特點,采用了專家意見調查法進行趨勢分析和函數定義。

分別對玉田縣、遷西縣、遷安市系統模型做趨勢檢驗,比對模擬值與原始數據,發現各主要變量模擬值與真實值發展趨勢具有一致性,擬合度較好,可以用此模型展開進一步研究。

3 系統仿真與政策性試驗

模型模擬與系統仿真的意義在于,通過提煉系統主要影響因素,建立影響關系,模擬研究者關注的系統變量未來走勢,呈現事物發展趨勢。同時,通過調節影響因素變量數值,進行敏感性測試,找到模型關鍵變量的敏感性要素,為提出科學合理的政策與對策,提供有力依據。

模型模擬的系統邊界,分別為玉田縣、遷西縣、遷安市三縣(市)創新驅動系統,模擬2016年到2036年系統變量走向,模擬時間間隔期1年。

3.1 玉田縣、遷西縣、遷安市創新驅動模擬對比分析

專利數量、高新技術產業總產值、農業產業化經營率是評估縣域體科技創新能力重要的創新產出指標。圖4為三縣(市)在2016年到2036年期間模型模擬該三項指標發展趨勢對比圖。

圖4 玉田、遷西、遷安三縣(市)創新產出指標發展趨勢

可以看出,三個縣(市)在專利授權數量上均呈現上升趨勢。由于系統要素相互作用與影響程度不同,遷安市專利授權數量上升趨勢優于玉田縣。在高新技術產業總產值上,玉田縣和遷安市遠遠高于遷西縣。遷安市高新技術產業總產值于2018年超過玉田縣,模型模擬結果與歷史數據及走勢基本相符。三縣(市)的農業產業化經營率在模型模擬初期增速平緩。遷安市農業產業化經營率在2017年陡坡下降,緣于遷安市政府的適度農業政策?！?2336”戰略框架下,2017年開始,遷安市政府以傳統產業轉型升級、產業結構不斷優化、新型產業加速壯大為重點,農業產業化投入相對不足。

3.2 仿真實驗

仿真實驗高度關注影響各縣域體創新產出的關鍵變量,通過改變各變量的投入水平,仿真創新產出變量發生變化。關鍵變量的選取,以市政府或創新主體可調控的指標變量為原則。

針對系統構成,分別改變創新投入驅動系統投入要素、創新政策驅動系統政策變量、創新主體驅動系統主體變量,進行不同實驗,模擬該系統創新產出,具體投入-產出變化模擬數值,見表1。

表1 三縣(市)創新驅動要素變化較擬合值提升情況對比

4 仿真結論與對策建議

4.1 仿真結論

本文結合河北省縣域體縣情,以系統的思維,分析縣域創新進程中各要素的驅動因果關系,應用系統動力學研究方法,構建創新驅動模型,并借助Vensim工具,對玉田縣、遷西縣、遷安市創新驅動系統進行仿真。表1為分別改變創新投入、創新政策、創新主體驅動要素環境下,各縣域創新產出較不做任何政策調節下系統自然仿真擬合值的提升情況。

(1)同一創新驅動要素,對不同縣域體創新產出的驅動作用具有強度差異。研究結果顯示,玉田縣和遷安市無論是在專利數量、高新技術產業總產值,還是農業產業化經營率,提高研發人員數量所帶來的創新產出指標的提升,優于提高研發投入的結果產出。說明,在此二縣(市)創新驅動系統復雜要素相互作用中,創新產出更敏感于研發人員數量的變化。遷西縣與此相反。創新主體發生同樣程度的改變,三個縣域體呈現的創新產出改變程度也有所不同。創新主體數量的提升對遷安市專利數量的改變作用最大,遷西縣次之,玉田縣第三。

(2)個別創新產出要素,對成果轉化政策具有高度敏感性。實驗結果顯示,玉田縣、遷西縣和遷安市高新技術產業總產值,對科技成果轉化政策支持具有高度敏感性。這種現象是基于每個實驗周期(本項研究中設定為一年)持續加強科技成果轉化政策支持強度的仿真結果。盡管現實世界基于多種復雜要素制約和影響,不一定能實現或保持這種成果轉化政策的加強力,但研究結果至少提示,科技成果轉化政策支持對高新技術產業產值具有杠桿調節作用。

(3)政策組合策略驅動優于單一要素投入改變。模型應用同時提升研發投入、研發人員數量來比較單純改變某一要素投入的創新驅動效果。結果顯示,系統中同時改變創新投入驅動要素,驅動作用會得到加強而不是抵消。因此,提示決策者啟用“政策+措施”,多管齊下,實現創新驅動產出加強效果。

(4)農業產業化經營推進進程緩慢。實驗結果表明,創新投入驅動要素和創新政策驅動要素的提升,都能夠帶來農業產業化經營率的增長,但是這個過程較為緩慢。在同時提升研發投入和研發人員數量的政策組合環境下,農業產業化經營率較擬合值發生0.5個百分點的提升改變,玉田縣是在2028年,遷西縣在2029年,遷安市在2034年。如果提升政府科技創新政策支持強度,農業產業化經營率發生同樣程度的改變,玉田縣和遷西縣分別在2033年和2035年;如果提升科技成果轉化政策支持,玉田縣和遷西縣農產率較擬合值提升0.5個百分點始于2025年,遷安市始于2033年。這一結果說明,縣域體農業產業化經營率的提高,需要持續不斷的努力和創新驅動要素的投入。同時,實驗結果數據也顯示,農業產業化經營率對科技成果轉化政策支持要素敏感度較高。

4.2 對策建議

(1)結合自身縣域縣情,發揮特長優勢,發展特色產業,優化要素資源在縣域創新進程中的配置。玉田縣、遷西縣、遷安市三縣(市)在地理位置、資源優勢和歷史發展中各有差異,長期以來形成的主導優勢、產業格局不盡相同。各縣域在創新投入資源配置上,應結合本土域情,重點優化研發資金和科技創新人才投入配比。

(2)重視科技人才的引進、培養和可持續發展?？萍紕撔氯瞬旁趧撔禄顒又芯哂兄饔^能動作用。縣域培養科技創新人才,要做好人才需求目錄,優化人才專業結構,采取引進加本土培養策略。建立健全柔性化人才引進機制,加大人才引進力度;關注本土科技人才成長,以引進帶動本地化培養,形成成熟機制;摒棄“外來的和尚會念經”觀念,堅持組織科技創新人才定期學習、對外交流活動,形成人才可持續發展的循環機制。

(3)充分利用政策組合策略,發揮杠桿效應。研究結果證明,政策組合下的創新產出優于單一要素驅動。各縣域應結合資源特點和重點發展項目,科學規劃政策組合,實現創新驅動1+1>2效果。鼓勵科技企業和高新技術企業加大研發投入,不斷深化科技金融創新,形成企業為主體、市場為導向的集團型科技創新主體,鼓勵企業將研究成果進行內部轉化。

(4)持續加強科技成果轉化政策支持強度,形成政府、高校和研發機構、企業三方同時發力、三方聯動機制。要尊重市場規律,打破科技與縣域經濟通路,完善科技金融政策,扶持縣域創業創新平臺搭建;建立健全科技成果轉讓機制與法律保護體系,鼓勵不同主體間科技創新成果的轉讓與轉化;持續加強縣域科技創新成果扶持項目投入,創新扶持方式。

(5)重視創新主體規模的培養與扶持,編制創新主體培育與發展戰略規劃。要不斷完善高新技術企業和科技企業管理辦法,提供創新主體充分發揮自主創新能力的條件和平臺;創新科技企業孵化器模式,緊密聯系地方產業特色,吸引區域協同發展進程中京津產業外溢優質資源,搭建“外聯內升+科技金融支撐”孵化生態平臺。

(6)大力推進農業科技成果轉化與推廣,發展農業現代化。農業是縣域經濟發展的基礎,農業穩定發展的根本途徑在于依靠科技創新。發展農業現代化,對有效利用農業資源、提升農業投入產出要素比具有重要意義。要持續加強農業科技成果轉化政策扶持,重視農業科技進步對農業發展的貢獻;加強農業科技成果引進交流,創造條件提升農業科技技術推廣面積;發展以“農業園區+農業龍頭企業”引領帶動下的農業現代化發展,發揮其農業科技創新的示范及輻射作用;保護縣域體特色農業資源,保護農業生態友好持續發展。