中國省域科技創新水平評價

李國柱，黃琪駿

1.河北地質大學 經濟學院，河北 石家莊 050031；2.中央財經大學 保險學院，北京 100081

0 引言

社會發展的經驗表明，科技的革新能改變世界的發展水平，對國家的發展前景具有深遠的影響。回首過去，中國憑借“四大發明”引領了世界的發展。通過不斷的努力，中國的綜合科技水平持續得到改善，并且在許多領域中領先世界其他國家。在農業科學技術、國防軍事科學、生物醫學科學技術、信息技術等方面創造了良好成績。

隨著經濟社會的飛速發展，愈發讓我們意識到科技創新[1]是中國共產黨執政興國的重要方略。2015年10月，“十三五”規劃基于中國發展前景，針對性地提出“創新、協調、綠色、開放、共享”的五大發展理念。在五大發展理念中，創新發展強調要把創新置于中國總體發展核心地位，持續促進科技、理論和制度等的全方面的創新。2017年10月，黨的十九大報告指出，中國經濟發展方向得到轉變，已經從之前的高速增長轉變為高質量發展。創新是使國家能夠高質量發展、前進的動力，需要盡可能利用其在經濟高質量發展過程中的帶頭作用。創新是促進發展的中堅力量，科技創新對經濟發展的重要性顯著增強是經濟高質量發展的特征之一。

科技從來沒有像今天這樣對一個國家的未來起著重要作用。推進科技創新的發展，完善中國創新體系，加快建設中國成為科技強國[2]。這不僅是黨中央針對世界科學技術的發展和競爭以及綜合國家實力競爭的發展趨勢和客觀規律做出的科學性判斷，也是吸取中國社會發展的歷史經驗和教訓得出的結論。新時代的到來，代表著近代以來飽受苦難的中華民族迎來了從站起來、富起來到強起來的絕對飛躍，這必須得到科技創新的堅定支持，在不斷提高自主創新能力的基礎上向前發展。因此，探索全國31個省市(限于數據的可得性，未包括香港、 澳門特別行政區和臺灣省)科技創新發展情況，有利于了解中國各地區科技創新發展水平，反映各省市經濟高質量發展狀況。

1 數據來源與變量選取

1.1 數據來源

文章對全國31個省市科技創新的發展水平進行評價。利用到的相關科技創新數據主要來源于《中國統計年鑒2020》。

1.2 變量選取

參考ZHANG Y et al.[3]構建的科技系統，結合2019年中國科技創新數據，選擇8個正向指標，分別是規模以上工業企業的R&D經費、規模以上工業企業的R&D項目數、地方科學技術投入資金、授權專利數、技術市場成交額、產品質量合格率、普通高等學校正高級專任教師和普通高等學校數目。上述8個指標均為正項指標，當其數值越大時，說明該地區科技越發達。

2 主成分分析

2.1 主成分分析概念

主成分分析方法最初由皮爾森將非隨機變量進行代入，然后由霍特林對該方法進行了改進，使其同樣適用于隨機變量。一般情況下使用離差平方和或者方差來衡量變量所包含信息的多少。主成分分析：利用降維的想法將原始變量組合成互不相干的新變量，進而依據現實要求，從中提取出少量的總變量，以達到可以充分體現原始變量信息的目的[4]。

經過線性組合，將初始的P個指標變量重新組合成n個綜合指標。用選取的第一個線性組合F1的方差Var(F1)來說明信息量的多少，方差越大，代表F1所包羅的信息就越多。因此F1作為第一主成分，在選取的全部線性組合中，它的方差是最大的。當第一主成分F1未能充分表示初始P個指標變量信息時，需要選擇第二個線性組合F2，為達到能有效表示初始信息的目的，已經存在于F1中信息此時不必再呈現于F2中。F1與F2的協方差為零，這時選取的第二個線性組合F2被稱為第二主成分。根據上述步驟，在需要的情況下，繼續選取第三、第四，……，第P個主成分[5]。

2.2 主成分確定

利用SPSS軟件，利用主成分分析方法對原始指標進行降維，從而提取主成分。采用極差法對初始數據進行標準化處理，再對初始數據的樣本進行充足性檢驗，結果見表1。

表1 KMO和Bartlett的檢驗Table 1 KMO and Bartlett′s test

根據表1，KMO值為0.730>0.5，這說明給定的樣本充足。Bartlett的球形度檢驗Sig.值為0.000<0.05，可以拒絕Bartlett的球形度檢驗的零假設，說明原始變量間具有相關性，KMO值與Bartlett的球形度檢驗均說明該原始數據可以進行因子分析。

公因子方差結果見表2，呈現了在本次分析過程中，從各個初始變量中所提取到的信息情況，信息提取方法為主成分分析，提取度均在0.7以上，說明主成分涵蓋每個初始變量較多的信息。

表2 公因子方差Table 2 Common factor variance

表3解釋的總方差說明了各主成分解釋初始變量總方差的狀況。依據累計貢獻率靠近85%，選取2個主成分，將8個變量轉化為2個新指標，起到了降維的作用。

表3 解釋的總方差Table 3 The total variance explained

未旋轉的因子載荷見表4，結果顯示提取2個主成分。R&D經費、R&D項目數、地方科學技術投入資金、專利授權數、產品質量合格率、普通高等學校正高級專任教師數以及普通高等學校數，在成分1上具有較高載荷，表明成分1能夠大致表示上述指標的信息情況。技術市場成交額在成分2上擁有較高載荷，表明成分2能夠大致表示技術市場成交額的信息。因而表明提取兩個主成分能夠大體代表原本指標信息。

表4 成分矩陣aTable 4 Component matrix a

2.3 主成分得分

成分得分系數矩陣見表5。

表5 成分得分系數矩陣Table 5 Coefficient matrix of component scores

主成分得分情況見表6，其中Y1與Y2分別代表第一主成分得分與第二主成分得分，Y代表主成分綜合得分。對主成分綜合得分Y進行排名，主成分綜合得分在前5名，即地區科技創新發展水平在前5名的分別是廣東、北京、江蘇、浙江、山東，說明2019年這些地區科技創新水平較高，可能是北京作為中國首都，以及騰訊、阿里巴巴等高科技公司在廣東、浙江的原因。主成分綜合得分在后5名，即地區科技創新發展水平在后5名的分別是新疆、海南、西藏、寧夏與青海，說明2019年這5個地區科技創新水平較低，可能是地處偏僻、經濟社會發展較緩慢的原因。

表6 主成分得分Table 6 Principal component scores

3 有序聚類分析

3.1 有序聚類概念

通常的聚類分析，各個樣本之間是平等的，在進行聚類時，是將所有樣本混合在一起，以距離或相似系數的標準來對樣本進行分類[6]。有序聚類法作為一種常用的聚類分析方法，將n個樣本根據某種條件(時間、底層深度等)進行排序，只有次序相鄰的樣本才可以聚為同一類。

本質上，有序樣本的分類是在樣本中尋找n個劃分點，并且使用尋找的n個劃分點將以某種順序排列的樣本分段，并且將劃分后的每個片段看作不同類別。當劃分點在不同位置處被獲取時，能夠獲得完全不同的劃分結果。為了確保最佳劃分方法，首先必須使劃分后的各個段內樣本之間的差異達到最小化，同時需要與不同段的樣本之間達到差異最大化。因此有序聚類法又稱為最優分割法[7]。

3.2 結果分析

利用R軟件，對全國31個省市科技創新水平的主成分綜合得分降序排名，進而對其進行有序聚類分析，有序聚類結果見表7。

表7 有序聚類表Table 7 Ordered clustering table

由表7可知，全國31個省市通過有序聚類可聚4類。第一類包括排名為19～31的地區，即黑龍江、云南、廣西、貴州、甘肅、山西、內蒙古、吉林、新疆、海南、西藏、寧夏和青海，這些地區地理位置偏僻，經濟發展水平較低，科學創新發展情況較差。第二類包括排名為9～18的地區，即湖南、安徽、河南、陜西、遼寧、福建、江西、河北、天津和重慶，上述省市大部分屬于華北和華中地區，經濟與科技創新發展情況一般。第三類包括排名為4～8的地區，即浙江、山東、上海、湖北和四川，這些地區經濟發展狀況相對較好，科技創新實力較強。第四類包括排名為1～3的地區，即廣東、北京和江蘇，這3個地區經濟社會發展情況很好，北京作為中國首都，聚集眾多高新科技，廣東、江蘇具有良好的地理優勢、經濟高速發展的條件，科技創新發展情況在全國最強。

4 結論與建議

4.1 結論

(1)2019年全國31個省市的科技創新發展數據適合主成分分析，可以提取2個主成分。計算主成分得分，并對主成分綜合得分Y進行排名。排名依次是：廣東、北京、江蘇、浙江、山東、上海、湖北、四川、湖南、安徽、河南、陜西、遼寧、福建、江西、河北、天津、重慶、黑龍江、云南、廣西、貴州、甘肅、山西、內蒙古、吉林、新疆、海南、西藏、寧夏及青海。

(2)對全國31個省市主成分綜合得分排名進行降序排列后，對排名進行有序聚類，能聚4類。第一類包括排名為19～31的地區，第二類包括排名為9～18的地區，第三類包括排名為4～8的地區，第四類包括排名為1～3的地區。

4.2 建議

從結果中可以看出廣東、北京和江蘇，這3個地區科技創新發展狀況最好，聚為一類。三者經濟、科技等發展水平在全國范圍內均屬于領先地位，社會發展勢頭好。黑龍江、云南、廣西、貴州、甘肅、山西、內蒙古、吉林、新疆、海南、西藏、寧夏和青海，由于地域因素，經濟發展水平較低，科學創新發展情況較差，與廣東、北京及江蘇比較，經濟社會發展情況較差。針對上述分析，現提出以下幾點建議。

(1)縮小地區發展差距。研究結果表明，中國各地區間的發展存在一定的差距。其中金融、城鎮化以及對外開放作為影響地區經濟差距的主導力量[8]，經濟發展與科技創新關系密切。北上廣深等大城市經濟社會發展情況良好，科技創新發展實力較強，相比之下，中國偏遠地區，云南、廣西和甘肅等省市經濟發展情況差，科技創新水平較低。縮小地區差距對全國科技創新的整體發展存在重要意義。

(2)堅持“引進來”的發展戰略[9]。科技是第一生產力，科技人才是科學技術發展的根本。深究貧困地區中經濟水平相對較高的省市，大部分存在政府支出來聘請外部科技人員的現象。這些人才一般具有豐富的經驗，能夠通過科學技術繁榮農業，擁有新的科學技術并且能將其付諸實踐。但是，一般貧困地區地處偏僻，而且在惡劣氣候和生活條件下，吸引人才是一項重要而又艱巨的項目工程。在發展的過程中，中國也應該注意東西部地區的結合，借鑒東部地區發展的經驗，來促進西部地區的高效發展，加快縮小東西發展差距[10]。遵循共同富裕、互惠互利的發展原則，推動中國東西部地區之間的高效協調發展。