國際科技合作與本土科研績效：基于中國國家重點實驗室的實證研究

張孟亞，劉 云

（1.河北工業大學文法學院，天津 300401；2.河北工業大學京津冀發展研究中心，天津 300401；3.中國科學院大學公共政策與管理學院，北京 100049）

0 引言

近幾年，世界政治經濟格局動蕩，逆全球化趨勢漸顯。中美貿易摩擦暴露出中國關鍵核心技術創新存在顯著的不足。國家重點實驗室是國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究的重要基地，是國家創新體系的重要組成部分，在基礎前沿領域取得了一系列重大原創科技成果。國際科技合作是提升國家重點實驗室科技創新能力的重要發展戰略。中國的國家重點實驗室建設計劃實施以來，推動國家重點實驗室參與國際科技合作的政策內容不斷豐富：在建立初期，科技管理部門鼓勵和提倡實驗室向國內外開放、資助科研人員進行海外交流；隨著國際科技合作的深入發展，國際科技合作與交流成為評估國家重點實驗室運行的重要指標之一，為支撐國家戰略發展的需求，科技管理部門鼓勵國家重點實驗室參與或發起重大國際科技合作計劃，筑建國際競爭的新優勢。

在現有的文獻中，部分研究者已經關注到了國際科技合作對合作產出質量的影響作用，Glanzel等［1］、Sooryamoorthy［2］、Zhang 等［3］、Tang［4］等的研究結果證明了兩者之間的正向關系，通過國際科技合作，行動者能夠從異質的合作者獲取自身匱乏的創新資源、彌補自身科學和技術研究中的不足［5］。除此之外，兩者之間的影響機制也受到了關注。根據社會資本理論，資源對行動者的行為及其獲取成功具有舉足輕重的作用。Lin［6］70-77、Nahapiet等［7］、Tsai 等［8］研究指出，行動者可以從社會關系中獲取所需的資源，從而形成他們的社會資本，因此社會資本根植于社會網絡之中。通常，行動者關注如何找到適合的合作者，以與之形成合作網絡關系，事實上，行動者更加關注如何占據有利網絡位置，從而在合作網絡中獲取海外創新資源、形成海外社會資本。通過使用社會網絡分析技術（SNA）和計算網絡指標，Gui 等［9］、Fang 等［10］、Hashe-Mimadani 等［11］、李文聰等［12］研究者分析國際合作網絡對行動者的科研績效的影響關系。具體地，Gui等［9］證明了國家在其國際合作網絡中的度數中心性、結構洞、小世界性與國家的學術生產力呈正相關；Fang 等［10］通過度數中心性指標證明了合作國家數量對合作論文的質量有顯著影響。

現有文獻僅僅關注了國際合作網絡與國際合作產出之間的影響機制，卻忽視了國際科技合作與本土科研績效之間的關系。當行動者通過國際科技合作獲得有價值的科學信息和互補技術時，通過學習、吸收和掌握，將這些資源整合到本土創新體系中，導致本土科研績效增加。因此，在國際科技合作中獲得創新資源有利于提升國家重點實驗室的本土科研績效，這可以為制定國家重點實驗室的國際科技合作政策提供參考。為此，本研究以中國的國家重點實驗室為研究對象，研究國際科技合作對本土科研績效的影響。

1 研究假設與理論框架

1.1 研究假設

國際科技合作是國家重點實驗室獲取科技信息、技術設備的重要渠道。Yang 等［13］、潘文慧等［14］的研究表明，當國家重點實驗室的國際科技合作規模逐漸擴大，表明在國際合作網絡中與國家重點實驗室直接合作的海外科研機構數量增多，國家重點實驗室獲取海外創新資源的范圍進一步擴大，促進國家重點實驗室有效地利用海外科研機構所帶來的技術設備、科研信息以及數據等創新資源，有效地提升其本土科研績效；但隨著合作者進一步增多并超過一定的閾值時，網絡規模的擴大會造成信息過載，國家重點實驗室在搜尋有效的科研信息、尋找可合作的海外科研機構、加強已有的合作關系以及在眾多資源中識別為我所用的信息中消耗大量的時間和精力［15］，往往難以與大量的海外科研機構建立有效的合作關系，不能充分利用海外科研機構所帶來的創新資源［16］，此時國際合作網絡的規模擴張抑制了其本土科研績效的提升。因此，提出如下假設：

假設1：國際合作網絡的規模對國家重點實驗室的本土科研績效具有先揚后抑的倒“U”型影響。

在Lin［6］70-77關于社會資本理論的論述中，行動者在社會網絡中作為“橋”的程度，即在一個社會網絡中，行動者連接兩個個體之間的能力，能夠顯著影響其獲取社會資本。在結構洞理論中，Burt［17］將“橋”定義為兩個行動者之間的非冗余關系，認為“橋”為一個集群中的行動者訪問和嵌入另一個集群中的行動者的資源提供了可能，是信息流動和獲取的樞紐。在國際合作網絡中，作為連接其他海外科研機構的“橋”，國家重點實驗室發揮的中介角色作用能夠控制網絡中信息的流動。另外，Wang等［18］、Goossen 等［19］、Burt［20］的研究表明，國家重點實驗室能有效整合、吸收其他海外科研機構的非冗余信息，促進其有效利用海外的創新資源，從而能夠產生創新性和新穎性的觀點，提升其本土科研績效。然而，過多的“橋”不利于國家重點實驗室本土科研績效的提升。原因在于，發揮過多的中介作用可能會獲取大量的冗余信息，也會降低國家重點實驗室與海外科研機構的合作互惠性［21］，因此不利于提升國家重點實驗室的本土科研績效。基于此，提出如下假設：

假設2：國家重點實驗室在國際合作網絡中作為“橋”的作用對其本土科研績效具有先揚后抑的倒“U”型影響。

在國際科技合作關系的建立過程中，信任發揮重要的作用，并通過合作關系中機構之間的合作程度、親密頻率、互惠性和義務來表現出來［22］。在國家重點實驗室與海外科研機構的合作過程中，合作頻率的增加表明合作網絡是有凝聚力的、互動的、互惠的以及值得信賴的，從而促進海外科研機構分享科研信息、技術設備，推動國家重點實驗室充分利用海外創新資源提升本土科研績效。然而，合作行為帶來的邊際產出符合邊際報酬遞減規律，這是由于合作雙方已經熟悉彼此所具備的知識和技能，從而導致合作的效應性逐漸降低［23］；當合作的頻率超過一定閾值時，除已有的合作機構，國家重點實驗室降低了與本領域其他機構之間的互動交流，減少了獲取和使用資源的可能性，不利于國家重點實驗室追蹤本領域的前沿熱點，而與已有其他機構的合作頻率的進一步增加抑制了國家重點實驗室本土科研績效的提升。因此，提出如下假設：

假設3：國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作強度對其本土科研績效具有先揚后抑的倒“U”型的影響。

1.2 理論框架

本研究的理論分析框架如圖1 所示。以國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作規模、“橋”以及合作強度表示國家重點實驗室通過國際科技合作獲取的海外創新資源，進而研究國家重點實驗室獲取的海外社會資本對其本土科研績效的影響。

圖1 理論分析框架

2 數據來源與模型設定

2.1 數據來源

在數據收集過程中，采用中國的國家重點實驗室在Web of Science 核心集發表的論文作為數據源。在構建檢索式時，以某一國家重點實驗室官方網站的英文全稱或者簡稱以及該國家重點實驗室發表論文時所用地址構建該國家重點實驗室的檢索式，并逐一下載了各實驗室在材料科學領域等8 個領域的論文。由于無法登錄部分國家重點實驗室官方網站，且小部分國家重點實驗室未通過科技部組織開展的最新一次評估，因此這些國家重點實驗室不在本研究的研究范圍之內，最終共有230 家國家重點實驗室，包括材料科學領域21 家、地球科學領域43 家、工程科學領域39 家、化學科學領域24 家、生物科學領域37 家、數理科學領域14 家、信息科學領域28 家以及醫學科學領域24 家，共搜索得到653 929條論文記錄。

根據Frame 等［24］、Bordons 等［25］對國際合作論文的界定，即國際合作論文是指由來自兩個及兩個以上國家的作者合作完成的論文，本研究將國家重點實驗室國際合作論文定義為：國家重點實驗室至少與國外一所科研機構或者高等院校合作發表的論文。其中，對國家和機構的排序不作區分。以國家重點實驗室發表的國際合作論文構建了國家重點實驗室的國際合作網絡。此外，以國家重點實驗室發表的非國際合作論文表征其本土科研績效，包括國家重點實驗室獨著論文以及國家重點實驗室與國內其他機構合作發表的論文。由于參與國際合作的時間長短對各實驗室的國內績效會產生影響，因此需要將國家重點實驗室參與國際科技合作的時間考慮進來。由于無法得知各家國家重點實驗室開始參與國際科技合作的具體時間，則以國家重點實驗室被Web of Science 數據庫收錄的首篇論文的時間作為替代指標，表征各實驗室開始國際科技合作的時間，以確保研究的科學性。

2.2 變量與模型設定

通過構建國家重點實驗室國際科技合作年限的3 年移動窗口，分析國家重點實驗室在國際科技合作中獲取的海外資本對其本土科研績效的影響。其中，將t取值為1,2,3,…,28，分別代表國家重點實驗室國際科技合作年限為1～3 年、2～4 年、3～5年等，以此類推；i則表示第i家國家重點實驗室。

2.2.1 變量設定

（1）因變量：國家重點實驗室的本土科研績效（非國際合作論文數量it）。在Abbasi 等［26］、Liu 等［27］、Wu 等［28］、Yu 等［29］、Zhang 等［30］的研究中，論文數量常用來表示某一科研機構/科學家的生產力，是衡量科研績效的重要指標，因此本研究采用國家重點實驗室參與國際科技合作后的非國際合作論文數量衡量國家重點實驗室的本土科研績效。

（2）自變量：海外社會資本指標，包括國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作規模、“橋”和合作強度。

合作規模。根據潘文慧等［14］、孫笑明等［15］的研究，在社會網絡中，一個行動者直接連接的合作者越多，該行動者將會獲得更多的與其直接聯系相關聯的資源。度數中心性衡量了國家重點實驗室在國際合作網絡中直接建立合作關系的海外機構數量，反映了國家重點實驗室能直接接觸和獲取資源的程度，因此將度數中心性表示國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作規模，計算式子如下：

式（1）中：n代表在第i家國家重點實驗室在國際合作網絡中合作者的數量；如果第i家國家重點實驗室和第k家海外科研機構之間存在合作，則l(Ni,Nk)的值等于1，否則等于0。

“橋”。合作網絡中的“橋”將會促進行動者控制網絡中信息的流動，因此行動者越接近“橋”的位置，將會獲取更多的社會資本［6］70-77。在Tu［32］、Eslami 等［33］的現有研究中，Freeman［31］提出的中介中心性被廣泛用于表示行動者在多大程度上連接其他未直接產生聯系的行動者，因此使用中介中心性以反映國家重點實驗室在國際合作網絡中“橋”的程度。為了對比不同國家重點實驗室在國際合作網絡中的中介中心性，采用了相對中介中心性指標，計算方式如下：

式（2）中：合作者p和q均為第i家國家重點實驗室的合作者；gpq為合作者p和q之間最短路徑的數量；gpq(i)為第i家國家重點實驗室連接合作者p和q最短路徑的數量。

合作強度。根據Lin［6］70-77的社會資本理論，行動者在網絡中的合作強度影響著行動者獲取社會資本的行為。根據Hancean 等［34］、Yan 等［35］對網絡合作強度的測量，合作強度體現為在國際合作網絡中國家重點實驗室與海外科研機構的平均合作頻次。合作強度的計算方法如下：

式（3）中：Wik表示第i家國家重點實驗室和第k家海外科研機構之間合作論文數量。

（3）控制變量：國家重點實驗室在t-1 期的非國際合作論文數量、建立時間、科研人員規模、所屬領域、運行的狀態。由于國家重點實驗室在t期之前已經具有的研發能力會影響國家重點實驗室t期的產出［36］，因此在借鑒Yan 等［35］研究的基礎上，用t-1 期的非國際合作論文數量（非國際合作論文數量i(t-1)）表示i國家重點實驗室t期之前已經具有的研發能力。國家重點實驗室的運行年限會對論文產出數量產生影響，因此需要控制國家重點實驗室建立時間。國家重點實驗室科研人員是實驗室科技創新的主力軍，人員規模顯著影響實驗室的論文產出數量，因此用國家重點實驗室固定人員數量表示其科研人員規模。根據科技部對國家重點實驗室的劃分以及對國家重點實驗室最新一輪的評估結果，分別引入虛擬變量消除國家重點實驗室所屬領域以及國家重點實驗室運行狀態對其科研績效的影響。

2.2.2 模型設定

因變量“國家重點實驗室的非國際合作論文數量”是計數數據，且其均值小于方差，因此借鑒Hausman 等［37］的研究，采用負二項回歸模型進行分析。考慮到國家重點實驗室國際科技合作獲取的海外社會資本可能產生部分未觀察到的個體因素，因此采用固定效應模型。各家國家重點實驗室參與國際科技合作的年限存在差異性，這導致所構建的面板數據是不平衡的，因此在主回歸分析時采用了負二項非平衡面板固體效應模型。其中，國家重點實驗室本土科研績效的計算式子如下：

式（4）中：Xi(t-1)表示隨時間和國家重點實驗室個體的變化而發生改變的變量，包括度數中心性i(t-1)及其平方項、中介中心性i(t-1)及其平方項、合作強度i(t-1)及其平方項、非國際合作論文產出數量i(t-1)；zi和ui分別表示可觀察到的和不可觀察到的變量，二者均隨國家重點實驗室個體發生變化，而不隨時間發生改變，其中zi包括國家重點實驗室建立時間、科研人員規模、所屬領域、運行狀態4 個控制變量；εit為擾動項。

各變量的描述性及相關性分析結果見表1。

表1 變量的描述性統計和相關性分析結果

3 實證結果

3.1 主回歸分析

負二項非平衡面板固定效應的回歸結果如表2所示。其中，模型1 是包含控制變量的回歸；模型2～模型4 是分別納入度數中心性i(t-1)及其平方項、中介中心性i(t-1)及其平方項、合作強度i(t-1)及其平方項的回歸。可見，度數中心性i(t-1)的一次項系數顯著為正、平方項系數顯著為負，并且倒“U”型模型檢驗的顯著性小于0.001，即通過倒“U”型模型檢驗（見表3）。這表明，在一定閾值范圍內，國家重點實驗室在國際合作網絡中度數中心性的擴大對其本土科研績效具有顯著的正向提升作用；當超過一定的閾值時，度數中心性的擴大會抑制其對實驗室本土科研績效產生的正向作用。因此，國家重點實驗室通過擴大在國際合作網絡的規模而獲取的海外社會資本對其本土科研績效具有先揚后抑的作用，假設1 得到了支持。中介中心性i(t-1)平方項系數為顯著為正，表明國際合作網絡中的“橋”與國家重點實驗室的本土科研績效之間可能存在正“U”型影響關系，但是擬合模型的顯著性為0.487，未通過“U”型模型檢驗（見表3），因此國際合作網絡中的“橋”與國家重點實驗室的本土科研績效呈現線性因果關系，假設2 沒有得到驗證。經線性回歸擬合得到，國家重點實驗室在國際合作網絡中的中介中心性i(t-1)的系數顯著為正，結果表明國家重點實驗室在國際合作網絡中發揮“橋”的作用會增強本土科研績效。原因在于，盡管當前科技管理部門持續推進國家重點實驗室的國際科技合作，但是國家重點實驗室在國際合作網絡中發揮“橋”的中介功能是有限的，仍處于利用網絡中心位置獲取非冗余優勢、提升科研績效的發展階段。合作強度i(t-1)的一次項系數顯著為正、平方項系數顯著為負，并且倒“U”型模型檢驗的顯著性小于0.001，倒“U”型模型檢驗通過（見表3）。結果表明：在一定閾值范圍內，國家重點實驗室國際合作強度的提升會增強其對本土科研績效的正向作用；當超過一定閾值時，國際合作強度的提升會抑制其對本土科研績效的正向作用。因此，國家重點實驗室通過與海外科研機構建立合作關系而獲取的海外社會資本，對其本土科研績效具有先揚后抑的作用，呈倒“U”型關系，假設3 得到了驗證。

表2 變量的負二項非平衡面板固定效應回歸結果

表3 變量主回歸的“U”型檢驗結果

3.2 穩健性回歸

采用負二項非平衡面板隨機效應模型檢驗主回歸結果的穩健性。其中，模型5 是包含控制變量的穩健性回歸；模型6～模型8 是分別納入度數中心性i(t-1)及其平方項、中介中心性i(t-1)及其平方項、合作強度i(t-1)及其平方項的回歸。回歸結果和“U”型檢驗結果分別如表4 和表5 所示。可見，度數中心性i(t-1)一次項系數顯著為正、平方項系數顯著為負，并通過倒“U”型模型檢驗；中介中心性平方項系數顯著為正，表明國際合作網絡中的“橋”與國家重點實驗室的本土科研績效之間可能呈現正“U”型影響關系，但是擬合的模型沒有通過“U”型檢驗；經線性回歸擬合，中介中心性i(t-1)的系數顯著為正，表明國家重點實驗室提升在國際合作網絡中的中介作用能夠正向影響本土科研績效；合作強度i(t-1)的一次項系數顯著為正、平方項系數顯著為負，并通過倒“U”型模型檢驗。綜上所述，本研究的結果穩健。

表4 變量的負二項非平衡面板隨機效應回歸結果

表5 穩健性回歸的“U”型檢驗結果

4 結果分析

國家重點實驗室國際科技合作與其本土科研績效倒“U”型回歸結果中的極值點表示最佳的國際合作規模和合作強度，當合作規模和合作強度超過極值點、位于曲線的右側時，表明合作規模和合作強度的擴大會抑制國內科研績效的增加。為了深入分析國家重點實驗室的國際合作規模和合作強度現狀，關注當國家重點實驗室的度數中心性、合作強度的取值超越了倒“U”型曲線的極值點、位于曲線的右側時，實驗室數量占國家重點實驗室總數量的比例及國際科技合作年限t的分布情況。主回歸中的分布情況結果如圖2 所示，穩健性回歸中的分布情況如圖3 所示。如圖2 所示，在主回歸中，部分國家重點實驗室國際合作網絡的規模、與海外科研機構的合作強度分別超過了最佳規模（極值點）；隨著t的增加，這些國家重點實驗室的比例均呈上升的發展趨勢。圖3 也反映出相同的特征。這表明：這些國家重點實驗室擴大國際科技合作的規模、與其他科研機構的合作強度會對其本土科研績效產生抑制作用，且隨著國家重點實驗室國際科技合作年限的增長，這種趨勢表現得更為明顯。

圖2 主回歸中的國家重點實驗室比例分布

圖3 穩健性回歸中的國家重點實驗室比例分布

5 結論與討論

5.1 研究結論

本研究通過建立國際合作網絡和計算相關的合作網絡指標，分析了國際合作網絡的規模、“橋”和合作強度對國家重點實驗室本土科研績效產出的影響，并得出結論如下：國家重點實驗室的國際合作網絡對其獲取海外社會資本、提升本土科研績效具有顯著的影響作用；國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作規模和合作強度對其本土科研績效的影響先揚后抑，呈倒“U”型關系，且隨著國際科技合作的年限增長，抑制趨勢更為明顯；國家重點實驗室在國際合作網絡中發揮“橋”的作用對其本土科研績效具有正向影響作用。

5.2 政策啟示

由于國家重點實驗室在國際合作網絡中的合作規模對其本土科研績效具有先揚后抑的倒“U”型的影響作用，因此，在當前國際科技合作中，國家重點實驗室應關注到合作機構的最佳數量，更多地尋求與世界一流的科研機構進行合作，強化海外社會資本對國家重點實驗室本土科研績效的正向影響作用。再而，國家重點實驗室在國際合作網絡中作為“橋”的程度越高，對其本土科研績效的影響越強，這表明國家重點實驗室應積極在國際合作網絡中占據有利位置，擴大非冗余信息的獲取；通過鼓勵國家重點實驗室發起國際合作研究項目，加強國家重點實驗室在國際科技合作中整合、吸收和利用海外科研機構所帶來的社會資本，提升國家重點實驗室的創新力和影響力。最后，國家重點實驗室與海外科研機構的合作強度對其本土的科研績效具有先揚后抑的倒“U”型的影響作用，并且隨著國際科技合作年限的增長，這種抑制趨勢更加明顯，這表明當前國家重點實驗室應關注到最佳的合作強度，應該建立高效的國際科技合作對話機制，促進國家重點實驗室利用海外社會資本。相較于擴大國際合作網絡的規模和深化合作強度，國家重點實驗室亟需關注如何在國際合作網絡中占據核心位置，提升本土科研績效。

5.3 不足之處

一是以國家重點實驗室發表的論文為數據來源，忽視了專利、會議論文、專著等其他可以表示國家重點實驗室科研績效的數據指標，未來的研究應該采用多元的科研產出數據綜合地反映國家重點實驗室的研究能力。二是以材料科學、地球科學、工程科學、化學科學、生物科學、數理科學、信息科學、醫學科學等8個領域的國家重點實驗室為一個整體，分析了國際合作網絡對其本土科研績效的影響作用，在未來的研究中，應考慮到8 個領域間的差異化，探索各個領域的國際合作網絡對其本土科研績效的影響。