寻晶晶 乌东峰

区域技术创新绩效空间格局演变分析

寻晶晶 乌东峰

基于自组织机制与动力学模型，分析了区域技术创新绩效空间格局演变的初始势位阶段、能量需求阶段、能量重组阶段、新势位阶段四个自组织演进过程，及推动区域技术创新绩效空间结构演变的相互作用、自身积累与外部动力三大动力源，在这些动力因素及势位的随机涨落过程中，产生了区域技术创新绩效的聚集或离散现象。然后，从宏观因素、微观因素及关联因素三个角度总结归纳了区域技术创新绩效空间格局演变的影响因素。

区域技术创新绩效； 空间格局； 自组织机制； 动力学机制

技术创新与经济生产都是经济系统中的重要组成部分，是一个相互联系、相互制约的开放系统。

现有研究都侧重于技术创新绩效区域差异的存在性研究，而忽略了区域技术创新绩效的系统演变过程。区域技术创新绩效空间分布格局的动态变迁主要是由于各区域技术创新绩效的势位涨落，引进这种势位涨落的因素也有待于重新进行系统地归纳与总结。因此，分析区域技术创新绩效空间格局的形成机理及影响因素，不但是对以往研究文献的有益补充与扩展，而且也有利于深入剖析区域发展不平衡在技术创新方面的内在原因。借鉴秦璐研究城市物流空间结构形成机制的思路*秦璐：《城市物流空间结构特征及演化理论研宄》，北京交通大学博士论文，2012年。，本文从自组织机制、动力学机制角度来分析区域技术创新绩效空间格局的形成机理，并总结归纳可能影响这种空间格局形成的影响因素。

一、区域技术创新绩效空间结构演化的自组织机制

自组织理论是研究客观世界中自组织现象产生和演化，并实现从无序到有序的进化过程的理论。自然界和社会存在平衡结构和非平衡结构两种有序现象。平衡结构是死的，一旦形成就与外界无任何交换。非平衡结构是活的，在不停地发生变化和运动。普里高津(I.Prigogine)将此非平衡结构称为耗散结构。普里高津的耗散结构理论(Dissipative Structure Theory)和哈肯(H.Haken)的协同学理论(Synergetics)统称为自组织理论*1968年，比利时化学家普里高津(I. Prigogine)提出了耗散结构理论。他指出：一个开放体系在达到远离平衡态的非线性区域时，一旦体系的某一个参量达到一定阈值后，通过涨落就可以使体系发生突变，从无序走向有序，产生化学振荡一类的自组织现象。产生有序结构的以下四个必要条件：1.开放体系，2.远离平衡态，3.非线性作用，4.涨落作用。*协同论(Synergetics)亦称“协同学”或“协和学”，是20世纪70年代以来在多学科研究基础上逐渐形成和发展起来的一门新兴学科，是系统科学的重要分支理论。其创立者是联邦德国斯图加特大学教授、著名物理学家哈肯(Hermann Haken)。*自组织理论的研究对象主要是复杂自组织系统(生命系统、社会系统)的形成和发展机制问题，即在一定条件下，系统是如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向高级有序的。。

国家创新体系是由知识要素及这些要素之间的相互作用而构成的一个复合体，区域经济产出也是通过一系列个体与组织的生产、扩散、聚集、再生产等过程而形成的一个网络系统。区域技术创新绩效的不平衡发展应该是一种比较典型的自组织现象。一方面，基于信息、技术和知识扩散的创新能力转化为实际生产力的过程会受到创新绩效网络结构的影响，另一方面，伴随着创新与生产资源的流动与扩散，创新能力转化为实际生产力的行为会导致创新绩效空间结构的出现及其结构的不断演化。因为，在一个开放的经济体内，由于经济发展基础、政府政策、地理位置等众多因素的影响，区域创新能力首先在优势区位得到发展，进而产生更高的实际生产力，劣势区域与优势区域的技术创新绩效差异由此形成，产生位势。创新资源的开放性将促使创新活动从低位势向高位势流动，从而形成区域技术创新绩效从无序走向有序的一种负熵流，即自组织现象。而人口流、信息流、资源流动会产生空间集聚现象，这种空间集聚的结果使区位规模发生了变化，规模效应的作用又会产生新的势和流，这种新的自组织现象会驱使区域技术创新绩效的空间继续集聚和演化。

自组织理论认为自组织系统的演进是一个循环往复的过程，系统演化的内在本质是新的物质、能量、信息的输入，以及物质、能量、信息在系统内部的循环与重组，进而出现系统组织层次的增加、原有层次的复杂化或者系统能力的增强等。区域技术创新绩效系统的演进，或者说区域技术创新绩效的空间格局演变，就是外界输入的创新物质、能量、信息等因素，与区域内的创新主体、创新政策、创新环境等创新资源要素相结合，并进行重组与整合，最终形成新的技术创新绩效的过程。按此含义，区域技术创新绩效的自组织演进可分为初始势位阶段、能量需求阶段、能量重组阶段、新势位阶段。

图1 自组织系统演进过程

(一)技术创新绩效初始势位的耗散性机制

任何系统要通过自组织过程形成有序结构，需要满足以下条件:系统必须与外界有能量、物质、信息交换；系统远离平衡态；系统各元素之间的相互作用存在一种非线性机制；系统存在涨落现象，从而能演化到新系统。区域技术创新绩效取决于技术创新能力与实际经济效益，这两者都是经济体系的重要组成部分，必须与市场外的环境不断地进行信息交流、能量交流等。区域内的政府要不断关心宏观经济态势，企业要时刻注意消费者动向，劳动者要不断提升自己素质以适合经济形势变化。区域内各主体还需要与外部进行广泛的知识与文化交流，包括科研人员的交流、科研成果的交易等。区域内消费者倾向的变动会带来企业创新动力的改变，宏观经济结构的调整也会引导创新的方向等，这些元素之间均存在复杂的相互作用。在系统不断调整与整合过程中，各区域的技术创新绩效发生了各自不同的涨落现象，区域技术创新绩效的空间结构就会发生演变或重构，由最初的非平衡状态朝另一个新的格局演变，因此区域技术创新绩效的空间结构是动态开放的。

(二)技术创新绩效的能量需求机制

系统要不断进化，就需要有进化的动力，驱使其与内、外部进行不断的能量交换，并吸引更多的能量进入系统。提高区域技术创新绩效的根本目的在于获得区域的竞争优势，这一主序参量支配、决定着区域技术创新能力与实际经济效益的进程和方向。政府利用开放的系统，通过FDI与国际贸易等途径从外界获取提高模仿创新潜力的能量；通过对创新活动的支持，吸引更多创新型企业、科技人员、科研资金等能量的注入。该区域社会对创新的激励会出现更多的创新产出并转化为受法律保护的垄断性创新产出，以获取知识方面更多的竞争优势。最终，通过技术交易、成果转化等途径产生实际经济效益，以期在经济增长规模、经济增长质量等方面获取更多的区域优势。这种区域优势又会引导更多的优势资源汇入“吸引子”中来，进一步促进区域技术创新绩效的提升。

图2 区域技术创新绩效的能量重组机制

(三)技术创新绩效的能量重组机制

要通过自组织机制获得新的位势，就需要借助区域内部与外部力量，通过能量重组实现功能与态势的相互适应，在随机涨落中共同推动系统的空间演化。在区域技术创新绩效系统中存在很多涨落因素，这些涨落因素可能通过放大效应引起区域创新绩效的巨幅变动，包括消极变动与积极变动两种。如政府制定促进创新、吸引外资、吸引高素质劳动力等的政策，市场中创新产品的供给就会增加，在相同的技术溢出、科技成果转化率等背景下，会产生更多的区域生产力；在市场机制、金融体制比较完善的区域，产品交易与技术交易都能在更短时间、更简洁的程序下完成，即使是相同的创新产出也可能带来更多的经济效益；对于处于较高区域创新绩效圈内的区域而言，吸引更多的创新资金、创新人员进入则更方便与快捷，政府与市场机制改革也会更深入，对区域创新绩效形成积极影响。相反，则有可能对技术创新绩效系统造成消极影响。以上等等各方面因素都说明，技术创新绩效系统通过能量重组，能够充分形成涨落现象，从而达到一个新的有序状态。因此，各区域要充分利用各种因素诱发涨落的产生，促进区域技术创新绩效的演化。

(四)技术创新绩效新势位的形成

在不断的物质、能量和信息的交换过程，触发系统涨落，进而形成新的有序结构。区域创新绩效系统通过资源重组，在存在涨落和非线性作用的条件下，相互影响，形成正或负的反馈环，产生区域技术创新绩效的区域聚集或离散现象。只有充分利用区域技术创新绩效系统内、外的良性循环，促进能量重组朝积极方面发展，才能朝创新目标演进，从而形成新的、与经济发展功能相适应的区域技术创新绩效空间结构。

二、区域技术创新绩效空间结构演化的动力学模型构建

假定区域内部技术创新绩效的系统特征可表示为向量形式x=(x1，x2......xn)，其中x1，x2，......，xn分别代表子系统从外界获得的动力，并进而产生子系统的演化过程，这些子系统的动力之间存在相互竞争与协同的关系。若t时刻技术创新绩效系统处于体积单元dx时所获得的广义流为A，则各子系统获得的平均广义流为：

(2.1)

(2.2)

其中d为积分常数。由广义流可以写为：

(2.3)

(2.4)

其指数即为判断系统稳定性的势函数。将势函数平移变换，并对二阶常数项矩阵对角化，原势函数变为：

(2.5)

依据势方程与动力演化方程的联系，可得区域技术创新绩效空间演化方程为：

(2.6)

从上述方程可以看出，区域技术创新绩效空间结构取决于各子系统间相互作用模式的变化γjχj+Sj(χj)和时间变量f(t)，而相互作用模式xj则受各子系统所受动力x1，x2，......，xn的影响。正是由于物流、资金流、技术流、信息流、人员流等等因素的变化影响到了系统的某一子系统，因而打破了原有的技术创新绩效空间分布，产生技术创新绩效在区域间的集聚、扩散、振荡、融合等行为。

基于上述空间结构演化方程，我们从相互作用、自身积累、外部动力三个方面诠释区域技术创新绩效空间结构演变的动力系统。相互作用是指在没有区域外部因素影响的情况下，区域网络内部技术创新与经济生产各因素之间的竞争与协作关系。在不同的经济发展阶段，某区域对技术创新观念、技术创新资金、技术创新能力、经济发展质量、经济发展方式等都提出了不同需求，产生了提高技术创新绩效的需求，再加上区域内高素质劳动力、知识资源、物质资本等供给不断增加，以及这些因素之间不断提高的流动强度与整合效率，就使得子系统间的相互作用模式γjχj+Sj(χj)发生变化，这些区域的技术创新绩效提升的速度也就会比其它区域更快，形成技术创新绩效生长的集聚点和扩散源。自身积累是指区域网络内上一期的技术创新绩效对下一期技术创新绩效的影响，即演化方程中的f(t)。各区域的技术创新绩效显然与时间关系密切，区域内影响技术创新绩效的物质、能量、信息等因素都会随着时间发生变化，并在一定程度上沿着以往的方向发展，也就是说具有惯性特征。外部动力是指区域网络外的其它技术创新绩效对本区域技术创新绩效的影响。尽管各区域网络之间可能存在一定距离，甚至距离有可能比较远，但彼此之间仍然存在物质、知识、信息的流动，都需要彼此的支撑，需要借助“远亲”的基因与贡献。区域间的差异是产生物质、知识与信息流动的基本因素，区域间的联系是产生物质、知识与信息流动的必要条件。外部流入的物质、能量、信息等会通过各种途径作用于γjχj+Sj(χj)，改变区域技术创新绩效。在以上三种动力的共同作用下，各区域的技术创新绩效受到冲击，各子系统通过合作、竞争、整合等自组织过程重新形成某种稳定的结构模式，不断改变着区域技术创新绩效的整体空间形态与布局，推动着区域的发展和进步。

三、区域技术创新绩效空间格局演化的主要影响因素

综上所述，从区域技术创新绩效空间结构演化的自组织机制和动力学模型分析来看，可从以下(宏观因素、微观因素及关联因素)三个角度详细归纳区域技术创新绩效的影响因素。也正是由于这些影响因素在不同区域间的差异性，以及对技术创新绩效作用力度的不同，使得各区域技术创新绩效会在原有基础上发生多维度、多层次的变化，从而出现整体角度上的区域技术创新绩效空间格局分布的演进与变迁。

从宏观层面来看，区域环境尤其是创新环境，是区域创新网络组织的延伸，主要通过改变区域内的创新供给行为而影响到区域技术创新绩效。良好的创新环境是创新活动的“润滑剂”和“催化剂”，而不匹配的创新环境会阻碍创新投入的转化效率。创新环境不但是活跃区域技术创新潜力、增加区域技术创新产出需要着重考虑的重要问题，而且也有利于激励更多的创新组织将技术创新产出通过后续的生产、交易行为转化为经济体的实际经济效益，这都有可能影响到区域技术创新的投入产出关系，改变区域技术创新绩效。创新环境包括市场环境、金融环境、基础设施、开放环境等众多因素，而市场环境与金融环境就是两个非常重要的因素。市场环境反映出经济体中市场机制的运行能力，影响创新产品的价格形成，改变企业的经营绩效，并进而作用于区域创新活动的要素流动程度及集聚方向，影响到区域技术创新行为的效率。创新活动在本质上还是一种经济活动，不管是初期的创新投入还是后续创新成果进入实际投产过程，都需要大量资金的支持，许多企业都认为缺乏资金、资金来源渠道不畅、资金运行效率不高等原因已成为制约创新活动的“瓶颈”。因此，金融环境的完善与便利程度就会影响到资金的获取与创新生产活动的运行成本，进而作用于区域技术创新绩效。

制度是宏观经济系统的重要构成部分，实际上就是进行游戏规则的设计，不同的制度安排会产生不同的激励效果。创新作为一项与知识资源关联紧密的活动，与知识资源的获取途径及难易程度紧密相关。知识产权保护制度会影响到创新活动的交易成本，创新产品的产权所属，进而影响到各类资源尤其是知识资源的配置状态及效率。较高的知识产权保护水平保护了创新者的垄断利润，促使更多的创新行为，也带来更多的创新产出。知识产权保护制度还能减少技术市场的交易成本，提高技术专利朝实际产品转化的可能性。知识产权保护制度将促进更多优质资源朝创新行业聚集，有利于将创新产出转化为实际产品，提高区域的实际生产力。但同时也要注意到，更高的知识产权保护水平也有可能在更大程度与范围内抑制了知识的扩散与传播，不利于创新产出转化为实际生产力并形成实际经济效益。

科技进步是经济增长的发动机，也是发展中国家改变在全球经济格局中的劣势地位、赶超发达国家的源动力。但要使创新潜力及创新产出转化为实际生产力，关键是使形成的专利性产品产生实际经济价值。这包括在技术市场上进行交易，直接产生经济效益；也包括将专利性产品转化为商品，通过满足消费者需要，并大面积推广产生规模经济效益。还可由知识溢出、技术扩散等途径带动其它相关产业发展而驱动经济发展。若创新成果只能在盒子里睡大觉，科技与经济脱节，那么不但前期科研过程中的投入无法及时收回，而且也无法发挥其对于经济增长的拉动效应。

人是创新活动与经济生产的主要实施者，“人力”和“技术”是推动经济社会发展的两个主要车轮。人力资本具有要素和效率两个方面的功能。作为特殊的生产要素，人力资本通过参与生产过程可以直接影响到一个区域的实际生产力水平。人力资本还是提高创新效率的重要因素，不但促进技术从原创国转移扩散到模仿国，提高技术潜力转化为创新产出的概率，创新产出是否能进入后续商品的生产与技术也受人力资本水平的影响。人力资本还具有知识效应，具有知识的“可复制性、无耗损性与扩散性”，其价值凝结于产品之中，影响到后期的创新投入与经济生产，因而会改变区域技术创新绩效。

微观角度影响因素的分析则主要从企业科研投入、企业管理制度、企业组织结构等角度进行。企业是市场的主体，是经济的微观基础，是创新活动与经济产出的实际载体。企业、科研机构与高校是科研活动的主要实施者，其中企业更倾向于一些能快速转化为生产力的应用型研究，因此，企业对于科研活动的投入力度就是区域创新体系中的重要中坚力量。企业内部制度则对企业创新活动具有导向与管理作用，而且，会直接影响到创新产出转化为实际产品的周期与规模，因此，企业内部的制度安排、科研的投入力度、企业之间的互动连接方式等，都会对区域科技创新绩效产生显著影响。

图3 区域技术创新绩效空间格局演化的主要影响因素

创新活动与经济生产都是一个复杂的自组织系统，各因素之间是相互联系、相互影响、相互作用的。这种关联性影响包括系统内部的相互关联、区域之间的相互关联等。一个区域的创新活动与经济生产，都存在区域的跨因素管理问题，也就是说存在跨组织、跨部门等的衔接和配合问题。系统内部各因素之间的协同发展，各部门的信息交流与共享，各组织之间的矛盾化解与处理，都会通过交叉及网络作用影响到区域创新及经济生产的运行效果。有效促进企业研发、生产及营销各子系统的协同发展，才会最终提升企业的技术创新绩效。创新主体间的协作程度在提高技术创新绩效中具有重要作用。区域间的创新投入产出存在正向的空间相关关系，区域间的相互关联主要体现在区域溢出与区域集聚上。一方面地理邻近能够为创新资源的流动与扩散提供便利，另一方面经济特征的相似也有利于创新及生产资源的互补利用。因而，地理上邻近或经济特征相似的区域更有可能产生区域溢出效应，并通过扩散与回流发生集聚现象。

四、结语

由于技术创新体系是由知识要素及这些要素之间相互作用构成的复合体，区域经济产出也是由一系列生产、扩散、聚集、再生产等过程而形成的网络系统。区域技术创新绩效就是一种典型的自组织现象。这就是说，区域技术创新绩效的演进是一个循环往复过程。一方面技术创新能力转化为实际生产力受技术创新绩效网络结构的影响，另一方面，各区域技术创新能力转化为实际生产力的行为也会影响技术创新绩效空间结构的演化。区域技术创新绩效的自组织演进过程可以分为以下四个阶段：初始势位阶段、能量需求阶段、能量重组阶段、新势位阶段。技术创新绩效初始势位的耗散性机制，使得这种动态开放系统能与内、外部进行不断的能量交换，并吸引更多能量汇入“吸引子”。然后通过能量重组获得新的位势，并在随机涨落中共同推动系统的空间演化，产生区域技术创新绩效的聚集或离散现象。

区域技术创新绩效作为一种典型的复杂开放巨系统，系统内部的各微观组元之间，以及与外部的众多影响因素之间，都具有复杂的非线性作用特征。这种非线性作用主要体现于物流、资金流、技术流、信息流、人员流等多种生产力要素的区内及跨区域流动上，并受技术创新绩效需求与供给诸多因素的交织影响。依据区域技术创新绩效的空间演化方程，本文从相互作用、自身积累、外部动力三个方面诠释区域技术创新绩效空间结构演变的动力系统。区域网络内部技术创新与经济生产各因素之间的竞争与协作关系，是区域技术创新绩效空间结构演变的主要动力。各区域的技术创新绩效还与时间关系密切，具有路径依赖性。区域之间还存在着物质、知识、信息的跨区域流动，这种“远亲”基因即区域技术创新绩效演变的外部动力。以上三种因素共同构成区域技术创新绩效的演变动力，不断改变着区域技术创新绩效的整体空间形态与布局。

具体而言，影响区域技术创新绩效及其空间分布的因素主要包括三类：宏观因素、微观因素及关联因素。市场化程度、金融环境等区域环境尤其是创新环境，是创新活动的“润滑剂”和“催化剂”，能通过改变区域内的创新供给行为而影响到区域技术创新绩效。知识产权保护制度作为宏观经济系统的重要构成部分，对创新生产活动的游戏规则进行了设计，产生了不同的激励效果，改变了区域内创新能力转化为实际生产力的效率。要想充分发挥科技进步在经济增长中的“发动机”作用，关键是使形成的专利性产品产生实际经济价值，即科技成果转化率。人力资本在经济发展过程中则具有要素和效率两个方面的功能。微观角度的影响因素主要包括企业管理制度、科研活动、企业结构等。由于区域的创新活动与经济生产都存在跨组织、跨部门的衔接和配合问题，因此，系统内部的协同与区域之间的空间溢出也是影响区域技术创新绩效的重要因素。

[责任编辑：贾乐耀]

Analysis on the Evolution of Spatial Pattern of Regional Technology Innovation Performance

XUN Jing-jing WU Dong-feng

(Hunan University, Changsha 410082, P.R.China; Hunan Academy of Social Sciences, Changsha 410003, P.R.China)

We analyze the four self-organization evolution process of spatial evolution of regional technical innovation performance which includes initial stage, energy requirements phase, energy restructuring phase and new phase. We also analyze the three driving forces to promote spatial structure evolution of regional technical innovation performance which include interaction, self-accumulation and external power. The random fluctuations process of them results in aggregation or discrete phenomenon of regional technical innovation performance. Then, this paper summarizes three influencing factors such as macro, micro and associated factors.

regional technical innovation performance; spatial pattern; self-organization mechanism; dynamic mechanism

2014-06-08

寻晶晶，湖南大学经济与贸易学院经济学博士生(长沙 410082)；乌东峰(通讯作者)，湖南涉外经济学院国际经济研究院院长，教授，博士生导师(长沙 410003)。