张贵刘雪芹

摘要：借鉴自然生态系统中的生态场理论，以生态场视角分析创新生态系统内部的作用机理和演化过程，结果表明：创新生态场“活化”了创新生态系统内部要素，场内追赶竞争力、合作外溢力、环境根植力及外力以正向动力或负向阻力形式作用于生态系统的内部网络，推动整个创新生态系统不断螺旋上升和演化。

关键词：创新生态系统；生态场；作用机理；演化过程

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2016.12.04

中图分类号：F1243；F0147文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2016）12-0016-04

Study on the Mechanism and Evolution of Innovation Ecosystem

——Explanation from the Perspective of Ecological Field

ZHANG Gui1， LIU Xueqin1，2

（1.School of Economics & Management， Hebei University of Technology， Tianjin 300401；

2.School of Management， North China University of Science and Technology，Tangshan 063000）

Abstract： Based on the theory of ecological field in the natural ecological system， this paper constructs the innovative ecological field， and analyzes the internal mechanism and the evolution process of the system. Results show that ecoinnovation field activates internal elements of innovation ecosystem. The force of pursuing and competitiveness， the cooperation spillover strength and the environmental attraction power positively or negatively affect in internal network， which promotes spiral ascending and cyclic evolution of the innovation ecosystem.

Key words： innovative ecosystem； ecological field； mechanism of action； evolution process

近些年来，创新生态系统越来越受到理论界和企业界的关注，它是借用自然生态系统理论，赋予创新“生态化”的新内涵，以生物学的演化规律更深刻地揭示创新过程，发现、解决原有创新体系存在的问题，完善的生物学理论开拓了创新领域的研究视角，为创新研究提供了新的理论和方法支撑。

但是，现有的生物学理论虽然很成熟，却无法完全满意地解决生态系统的核心问题，即生物之间、生物与环境的相互作用问题[1]。上个世纪80年代，生态学家们受物理学中的场理论启发，意识到生物之间、生物与环境间之所以能发生作用是因为生物体周围存在着一种或几种与生命活动紧密联系的场，美国著名的生态学家Hsin-IWu等于1985年首次提出了“生态场”概念，并建立了生态场理论[2]。我国著名生态学家马世骏指出，生态场理论可从根本上解决自然生态系统内要素之间的相互作用问题[3]，可以说生态场理论为生物间及与环境的相互作用关系研究提供了新的思路。

创新生态系统的核心如自然生态系统一样，是创新主体间以及主体与创新环境的相互作用问题，探寻创新生态系统的网络要素作用机理，同样可引入经典生物学理论之外的生态场理论，它在分析系统内隐性要素效应、作用关系等用传统研究方法很难明晰的问题上具有明显优势[4]。因此，本文尝试引入创新生态场概念，以生态场理论构建创新生态系统的网络作用力模型，探寻其发展过程和演化路径，以期为创新生态系统开拓新的研究视角。

1创新生态系统与创新生态场

创新生态系统研究源于上世纪70年代到80年代R Nelson和G Winter提出的创新进化理论，以及以色列裔经济学家隆·迪佛尔借用生态学原理创立的“创新生态学”。但创新生态系统真正作为一个概念被提出，则源起于美国硅谷地区高科技产业的高速发展以及人们对硅谷成功模式的关注，2003年美国总统科技顾问委员会通过总结硅谷经验，正式提出了“创新生态系统”这一概念，创新生态系统也由此成为关注热点。Kim H等把创新生态系统看成是一个由企业组成的具有共生关系的经济共同体[5]，Zahra S A等则认为创新生态系统是一个基于长期信任关系形成的松散而又相互关联的网络[6，7]，张运生聚焦于高科技企业的创新生态系统，把它看作为一个在全球范围内形成的基于构件/模块的知识异化、共存共生的创新体系[8]。创新生态系统由多要素构成，因此Kim把它看作是由骨干企业、旗舰企业和其他组织构成的三层结构，孙兵等把它划分为核心企业、技术研发与产品应用、创新生境和创新平台四个层面[9]，更多学者认为创新生态系统包括核心企业、互补企业、竞争企业、客户、政府、研究机构、金融机构和创新环境等。区别于创新系统，创新生态系统强调过程演化性，其演化机制和自然界的遗传、变异和选择相对应 [10，11]。

基于现有研究，可以认为创新生态系统是在一定的时空范围内，由创新物种、创新种群、创新网络和创新环境复合组成的动态、开放的类似自然生态的系统，系统强调创新要素间的协同作用，以及创新资源的有效配置、组合和共享。当协同作用的创新有机体和无机要素在一定的区域空间里聚集叠加并达到一定规模，在系统中发散、相互作用和碰撞，形成某种动态的、具有指向性的场力特征时，便随着时间发展出现不同的场态效应。因此创新生态系统具有生态场特征：①强调一定的时空范围；②在一定的区域内集聚了诸多资源要素；③要素间动态的相互作用和联系，从而实现一定特征的分布。

11场源

创新生态场中的场源S是场力的源头或发起者，创新生态系统中任何层面、任何形态的要素均可成为场源，如企业、科研机构、科技中介、金融机构、政府、环境制度等。

12场力

创新生态场具有力的作用，它源于场源发射出的场波，并受周围环境因素作用影响。这种力可以称为场力F，它体现为不同时刻生态场对创新资源、创新主体的吸附和整合，体现为不同创新主体之间的合作、竞争、知识流动及追赶拉拨等。在不同场力的叠加下，可以引发资源优化配置及组织关系的格局演变，而当场内信任、目标、利益一致时，可产生场波共振，进而迸发出巨大的场力，对整个创新生态体系产生深刻影响。

13场内创新距离

生态场中的创新主体间存在一定的创新距离R，体现为创新组织间的创新差异程度，即相互之间形成创新共生体的阻碍程度，它受两者间空间距离r1、网络信任距离r2、能力差异r3、创新相关性r4、技术互补性r5影响。两个创新组织间的创新距离表示为：

R=f（r1，r2，r3）=（a1r1）2+（a2r2）2+（a3r3）2+（a4r4）2++（a5r5）2（1）

此处，创新相关性、技术互补性越强，r4、r5越小；α1，α2，α3，α4，α5为影响因子。

14创新存量

每一个创新组织自身都拥有一定的创新存量q，即内部资源积累。在叠加场力作用下，容易出现创新能量的流动和创新主体间的碰撞、交互，可提升创新组织的内部资源积累，扩充可获得的外部创新资源，即提升创新势能和创新存量。

15场层次

按其作用强弱，创新生态场可分为内场和外场。内场是由系统的内部场源叠加作用产生，它体现为内部创新主体间的契约网络关系、创新主体与内部环境间的相互影响和促进，由于内部场源的多元性和集聚性，内场具有更强的场势和场力。外场一部分是内场拓过创新生态系统的物理组织边界，形成的场力场势作用范围的外延，一部分是由系统外部要素和环境作为场源产生，外场中场力作用更加弥漫，作用对象更加动态模糊[12]。创新生态系统的演化发展是内场和外场相互作用的结果，随着创新生态系统的提升，其内场会延伸至外场，即体现为创新生态系统的物理边界的扩张，而外场也会向更宽的范围拓展。

16场效应

生态场内，创新要素间以力的非线性叠加方式相互作用，以人的主观能动性进行选择性感应和目的性优化作用方向，从而促进了创新资源的集聚、组合变换和主体的创新创造。生态场的存在“活化”了生态系统，使得要素间可以相互碰撞，实现由“要素元”到组织架构的创造性重构，进而发生催化出现创新涌现，实现个体的创新成长和整体的创新势能提升。

2基于生态场的创新生态系统作用机理

将生态场中对创新起主要作用的场力进行划分，包括追赶竞争力、合作外溢力、环境根植力以及来自外部的扰动力。

21追赶竞争力F1

通常，不同组织间所掌握的创新资源的深度、广度存在着差距，即创新存量不同，从而导致了创新位势差的存在，这种差距使得落后企业不断学习、模仿先进企业的技术、知识，吸收其先进的思想，攀比其创新成果，继而产生了创新主体间追赶和竞争的场力F1。追赶竞争力的大小与组织间的创新存量差Δq有关，根据创新存量差对追赶竞争力的影响，可如下表征F1与Δq间的函数关系与函数曲线（见图1）。

F1=f（Δq）=f（Δq）≤0，且f′（Δq）>0，Δq∈（0，Δq1]

f（Δq）>0，且f′（Δq）≥0，Δq∈（Δq1，Δq2]

f（Δq）>0，且f′（Δq）<0，Δq∈（Δq2，+∞）（2）

式（2）和图1表明，当创新存量差较小即在（0， Δq1]范围内时，组织间的创新生态位相似，容易引起资源利用和相互干涉性方面的竞争，甚至是恶性竞争，此时F1≤0，给创新者带来了负效应，降低了创新种群的增长率；而且创新存量差距越小，生态位越相似，产生的负作用力越大。因此在较小的创新存量差范围内F1为负值，且是关于Δq的递增函数。

当创新存量差距较大即在（Δq1，Δq2）范围内时，由于彼此的接近了解而又有可供学习借鉴的差距空间，在攀比心里和保持竞争优势思想的驱动下，容易引起后进者的学习性竞争，即正向的追赶效应，此时F1>0；且这种差距越大，其追赶学习的动力越大，创新者创新能力提升也越快。因此，在适当创新存量差范围内F1为正值，且是关于Δq的递增函数。

当创新存量差大到Δq=Δq2时，追赶竞争力达到最大，随后随着Δq的增大F1逐渐变小，即在（Δq2，+∞）范围内，F1是关于Δq的递减函数。表明，当创新存量差距过大时，创新组织间的竞争效应减弱，更多体现为后进者对先进者的学习效应，而且随着Δq的增大，创新知识学习的效率和效益也会大打折扣。

22合作外溢力F2

创新型组织总是无法拥有某一创新工程所需的所有知识、技能和资源，即存在创新能力缺口，这个缺口需要从其他创新组织处获得相关资源来弥补；但即使创新者拥有所需的全部资源，由于创新的复杂性和创新产品的快速更迭性，创新主体仍无法按照市场需求快速研发出新产品，即存在着效率缺口。创新能力和效率缺口的出现，会使创新组织周围存在许多将其他来源的知识、资源推向该主体的电力线[13]，创新组织自身也会对拥有缺口资源和能力的创新源产生吸附力，即形成类似电场中正、负电荷间的吸引力，这种吸引力表现为组织间的创新协作。不同创新组织间的创新协作动力F21可用物理学中的库仑定律表示为：

F21=ηqiqjR2ij（3）

其中，η代表对创新协作动力的影响系数；Rij的表达式见式（1），但此处影响Rij大小的主要是两者间的空间距离、网络信任度、创新领域的相关性和技术互补性，尤其网络信任程度和技术互补性对力的影响非常大。作为合作的正向力F21≥0，且qi、qj一定时，Rij越小F21越大，即创新组织合作的可能性和默契度越大，创新合作的效益越大。

但随着主体间创新协作的开展，会同时形成合作吸引力之外的副作用力，即合作风险力F22<0，它主要表现为合作过程中的信息不对称风险、专用性资产投资风险、资源流失风险等 [14]。F22的产生会抵消一部分组织间积极的合作引力，甚至有可能完全抵冲合作收益，重创整个生态网络。合作风险力不容易定量测量，但它与网络制度的完善性、创新能力的差异性、创性关系的紧密性、创新者的道德等多方面有关。从创新协作开始风险力就存在，只是随着协作关系的深入，F22更加显现，而当创新主体间形成了共生关系时，F22会弱化。

因此，创新协作过程是吸引力与风险力动态博弈的过程，它们共同构成了创新合作外溢力F2，且有F2=F21+F22。

F2

当F21远大于︱F22︱时，F2>0，合作引力起主要作用，表现为创新者之间形成较强的稳定共生进化关系，协作效应明显。

当F21远小于︱F22︱时，F2<0，表现为过多的协作风险不仅完全抵消了协作收益，还产生了负效益，对创新者造成伤害，创新者之间无法形成共生关系。

当F21与︱F22︱大小相当时，F2接近于0，表现为过多的协作风险抵消了协作收益，此时共生关系微弱或不稳定。

23环境根植力F3

创新生态系统强调创新主体与环境之间的相互作用，因此在创新生态场中还存在着环境根植力。它表现为创新需根植在网络与制度中，根植在拥有技术、资本、人才、合作伙伴、思想和文化的雨林环境中，良好的创新生态环境会对创新要素产生吸附力和影响力，它作用于创新的全过程，作用于创新者的思维判断、价值取向[4]，作用于环境中的知识流动和创新交流。

将整个创新生态环境集成为一个大的场源，其创新存量为Q，它表示为创新环境的硬件设施和软件制度的完善程度、创新资源的可获得度、创新协作网络的丰裕度。假设场中创新组织的创新存量为q，仍可用库仑定律来表示F3，即：

F3=βQqR2Qq（4）

此处Q和q间的创新距离RQq只与创新环境的领域相关性r4有关。可看出，创新环境和创新组织的创新存量越大、创新距离越小，环境根植力越大。

但是，一个具体的组织与创新环境的创新距离通常是不变的，当不再考虑组织自身创新存量变化时，环境根植力F3与生态环境的创新存量Q为线性正相关，即F3修正为：

F3=εQ（5）

而实际中，环境根植力在随着环境创新存量的增大而增大到一定程度时，不会再线性正相关增长下去，而是保持原力或是以一种非常微弱的速度增长（见图2）。这主要因为在环境给予创新者足够创新能量后，创新者会在保持对原有生态环境的依赖基础上，拓展向更广阔的空间寻求发展。

24系统外力F外

创新生态系统具有开放性，其发展还会受到系统外部力的影响，它主要表现为大的经济政治变动、突破性的产业技术革命、颠覆性的商业模式出现及威胁性的竞争挤压[15]等。外力的作用从短期看很难判断对系统影响的好与坏，但它确实会对整个生态场及内部组织产生大的冲击和扰动，从而可能会促进生态系统适应性或颠覆性的变革演化。以上世纪80年代到90年代中期的硅谷为例，美国政府政策的调整以及日本等国的挑战等使得硅谷一度陷入了发展低潮，但来自于系统内部的产业变革，即软件业的崛起很快使硅谷渡过了危机，走向另一个高潮。

生态场内部创新组织之间的追赶竞争力、合作外溢力，创新组织与环境间的环境根植力和来自系统外部的扰动力共同构成了创新生态场力作用模型（见图3），它推动着系统由初级阶段向高级发展阶段演化，由低势能创新物种向高势能物种进化。

3场力作用下的创新生态系统演化过程

创新生态系统是一个动态的、不断发展的系统，它的演化成长是在追赶竞争力、合作外溢力、环境根植力和外部扰动力的非线性叠加下共同作用的结果。

31系统孕育期

创新生态系统发展初期，主要体现为创新要素和创新组织的物理集聚，此时创新主体和创新物种较少，创新网络尚未形成，环境优势不明显。因此，本阶段场源较少，主体创新存量较低，整个生态内场能量较弱，产生的场势和场力都较小，系统及内部组织都处于创新低势能状态。因为内场效应不明显，尚未形成对外场的拓展效应。这一时期系统主要由追赶竞争力和合作外溢力驱动发展，环境根植力几乎为零。

此时，系统内同质创新物种较多，企业间主要体现为竞争关系，并且随着竞争的愈加激烈，可能会出现恶性竞争，即追赶竞争力F1由较小的正向力向负力方向转化。为避免两败俱伤的情况出现，在系统的自组织性和创新主体的能动性下，企业通常会调整合作机制，努力寻求共生。此阶段，企业间的创新合作主要来自于小企业同少数大企业的配套协作，但由于紧密的协作网络尚未形成，合作外溢正向力F2效果提升缓慢，通常会出现负向力的作用，合作风险较大。

32系统成长期

系统进入快速发展期，追赶竞争力F1开始演化为正向力，即随着主体间联系的日益增强，系统内知识信息传递频繁，企业间主要由竞争走向学习性追赶，创新个体的势能不断提升。正向合作外溢力F2的作用更加明显，在其作用下新的创新物种不断被发明创造出来，出现了孵化器、风险投资公司、创客、科技中介等新型组织。但是随着协作的深入，可能会由于技术依赖、信息不对称等原因产生合作沉没成本，即出现合作外溢力的负作用，此时需要良好的网络治理机制设计，以减少或避免负向力的产生。由于整体环境的不断优化，环境根植力F3的作用逐渐明显，外部的创新主体和资源不断向系统内流动，生态内场不断扩展，创新生态系统物理边界逐渐扩大。

由于系统的不断成长，内部场源逐渐增多，整个生态场内创新能量增强，场效应明显，形成了对生态外场的拓展效应。并且在内场的作用下，系统开始逐步走向动态平衡，虽然会时常受到外力F外的扰动影响，但由于系统正处于旺盛生命期，内部的自组织性和调节性非常强，系统通常能抵制负方向的外力影响，积极感应正向的外力推动，从而进一步实现更高级的新平衡。

33系统成熟期

系统日趋壮大和稳定，前期积累的技术和能量得到集中爆发。创新的基础设施、政策、体制等日趋完善，环境大幅优化，环境根植力F3的作用极化到最大。系统内围绕技术、产业、研发等形成了稳定而紧密的协作网络，并基于共同的利益准则和认知形成了长期的信任关系，建立了认可度较强的治理机制，因此场内合作外溢正向力F2对系统发展起着主要推动作用。同时，多数创新主体逐渐占据稳定而区别于其他主体的生态位，因此只在小范围内相同生态位主体间产生负向的追赶竞争力F 1，大多数主体间呈现正向力作用，即体现为学习性追赶，主体间实现了稳定的竞合共生。

这一时期，整个生态场能量及场效应达到最大，对外场的拓延效应最为明显。但是在系统稳定性增强的同时弹性也随之下降，容易受到外场力F外的干扰，此时如果自组织调节和内场力的综合推动不能促使系统找到新的增长点，系统可能在下一阶段打破平衡走向衰落。

34系统衰退期

系统成长速度减慢，原有的技术和产业竞争力降低，系统环境逐渐恶化，出现衰落迹象。为了维持生存，部分企业间在负向的追赶竞争力F1作用下，出现了恶性竞争；原有的生态网络变得不稳定，合作外溢正向力F2逐渐减弱，负向力增强；系统环境的恶化导致F3的作用逐渐减弱，外部的创新要素流入率降低，部分创新主体和资源开始向外流动。

整个生态场能量和场势都在逐渐减小，对外场拓延效应变得不明显。此时部分主体会走向衰亡，部分主体会克服负向力的影响，积极感应外场力F外的正向推动，重新孕育新技术和新市场，创造新产业和新需求，从而进入新的发展期，形成更高级的生态场。

4结论

本文引入自然生态系统中的生态场理论，分析了创新生态系统内创新组织间及与创新环境间的相互作用问题。研究表明：创新生态场“活化”了系统内部要素，在生态场力的非线性叠加下，创新种群不断成长，创新势能逐渐提升，整个创新生态系统螺旋向上的演化循环是不断克服负向力，放大正向力的发展过程。本文研究对重新认识创新生态系统的特质、内部作用机理等具有重要意义。

（1）创新生态系统研究中，学者们一直在尝试探索创新生态系统的特质。由本文研究可以看出，成功的创新生态系统不仅在于由诸多科技要素构成的系统框架，更在于在一定时空域内科技要素间及同环境相互作用形成的特殊生态场，内部叠加形成的强大场源形成了对外部资金、人才、技术等的吸引力，场内丰富的要素间恰当的场力作用促进了知识、技术、资源等的频繁流动和有机结合，促进了时空域内高质量的经济发展。因此，可以认为成功的创新生态系统的特质在于其内部形成的特殊生态场。

（2）生态场理论是建立在演绎的思维过程基础之上的，以它来探讨创新生态系统的内部作用机理和演化发展，到目前为止还是一种全新的研究方法。它为突破定性分析，以定量化的方法来探索创新生态系统内部的作用机理提供了可能和方向，但是由于自然生态场理论本身还处于理论架构阶段，以及系统内部分数据的难以量化性和取得性，定量化的实证研究还存在一定困难，但它将是下一步需要探索和研究的重要内容。

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（责任编辑：李映果）