基于復雜網(wǎng)絡的高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力研究*

張文春

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院 江蘇 淮安 223003）

基于復雜網(wǎng)絡的高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力研究*

張文春

（江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院 江蘇 淮安 223003）

本文通過復雜網(wǎng)絡結構分析發(fā)現(xiàn)，高技術集群企業(yè)的自主創(chuàng)新能力與復雜網(wǎng)絡結構的連接度、集群系數(shù)與平均路徑的結構特征相關聯(lián)。通過關聯(lián)分析，高技術集群擁有合適的連接度、集群系數(shù)與平均路徑，能夠促進高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。

復雜網(wǎng)絡高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新

一、引言

現(xiàn)階段國家、地區(qū)之間的競爭日益表現(xiàn)為知識生產領域、高技術產業(yè)領域的競爭，高技術及其產業(yè)已成為未來經(jīng)濟發(fā)展的主要推動力量。在這種背景下，我國高新技術經(jīng)過近20年的快速發(fā)展，在國家高新區(qū)內已經(jīng)形成了一大批具有高競爭力的產業(yè)集群。高新技術集群是指在某一個特定的地理空間內，一些具有縱向、橫向或互補性聯(lián)系的高新技術企業(yè)集中在一起，在政府和科技中介等相關支持機構的協(xié)同作用下，沿科技和產業(yè)價值鏈集結成合作網(wǎng)絡，通過不斷創(chuàng)新形成科技領域的持續(xù)競爭優(yōu)勢，并根植于當?shù)氐纳鐣幕h(huán)境的集群經(jīng)濟現(xiàn)象。如北京中關村的信息技術、上海張江的集成電路、深圳的通信技術、武漢的光電子、天津的綠色能源等。集群內部的核心企業(yè)（主要是一些跨國公司）與母國的大學和科研機構有著緊密合作關系，知識和技術大多是從集群外獲得。由大學、科研院所等機構網(wǎng)絡形成的知識中心還沒有真正出現(xiàn)；高新技術集群所在的地區(qū)創(chuàng)新服務業(yè)發(fā)展滯后，技術創(chuàng)新聯(lián)盟、創(chuàng)新中介服務機構等關鍵成員的組織、協(xié)調、引導能力極其有限；硅谷問題專家Saxenian（1991）指出，美國硅谷企業(yè)的發(fā)展歸功于區(qū)域內由大大小小的企業(yè)、大學、研究機構、商業(yè)協(xié)會等形成的區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡的發(fā)展，這種網(wǎng)絡包括產業(yè)合作網(wǎng)絡、社會關系網(wǎng)絡和人際關系網(wǎng)絡；Grabher（1993）等指出，只有企業(yè)與周圍區(qū)域內的相關企業(yè)、供應商、客商、地方政府、中介機構、研究機構等行為主體結成網(wǎng)絡，并且使這種網(wǎng)絡深深根植于特殊的區(qū)域社會人文環(huán)境之中，才能實現(xiàn)整個區(qū)域和企業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新。目前我國高技術集群企業(yè)之間，企業(yè)與集群內其他行為主體（大學、科研機構、市場中介組織、政府、公眾）間的聯(lián)系不密切，網(wǎng)絡聯(lián)系沒有真正形成，網(wǎng)絡的本地根植性不強，這導致集群內集體學習能力、自主創(chuàng)新能力嚴重不足，只有構建良好的內外部環(huán)境對高新技術集群企業(yè)進行自主創(chuàng)新活動有重要的推動作用，它有助于促進高新技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新成果迅速實現(xiàn)其市場價值，幫助高新技術集群企業(yè)提升自主創(chuàng)新能力。

二、復雜網(wǎng)絡的結構描述與集群自主創(chuàng)新能力概念的界定

（一）復雜網(wǎng)絡的結構描述 復雜網(wǎng)絡是由節(jié)點和節(jié)點之間的連接構成的，節(jié)點和節(jié)點連線是網(wǎng)絡的兩個構成要素。在高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡中，其節(jié)點為：集群中各大小型企業(yè)、大學、科研機構、物流中心、金融機構等。根據(jù)節(jié)點性質和連線力量的不同，復雜網(wǎng)絡具有一定拓撲結構自組織和自適應復雜系統(tǒng)。這里將高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡中的連接都看成起自主創(chuàng)新作用的連接。高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡中的連接包括：集群中有自主創(chuàng)新能力的企業(yè)的自連接；高技術企業(yè)間的連接；高技術企業(yè)與大學、科研機構的連接。復雜網(wǎng)絡研究是從統(tǒng)計角度考察網(wǎng)絡中大規(guī)模節(jié)點及其連接之間的性質，這些性質的不同意味著不同的網(wǎng)絡內部結構，而網(wǎng)絡內部結構的不同導致系統(tǒng)功能有所差異。復雜網(wǎng)絡的性質主要有三個：節(jié)點的度分布（The degree distribution）、聚集系數(shù)（The clustering coefficient）、平均路徑長度（The average path length），分別解釋為某一節(jié)點連接的邊的總數(shù)目、網(wǎng)絡中節(jié)點的聚集情況和所有節(jié)點對之間距離的平均值。

（1）節(jié)點的度分布。復雜網(wǎng)絡節(jié)點i的度（degree）定義為與節(jié)點i連接的邊的數(shù)目。復雜網(wǎng)絡中定義度分布（degreedistribution）P（k）為網(wǎng)絡中度數(shù)為k的節(jié)點的個數(shù)占節(jié)點總數(shù)的比例。對于有向網(wǎng)絡，其度分布還可細致地分為網(wǎng)絡的入度分布（in-degree distribution）和出度分布（out-degree distribution）。度分布是描述網(wǎng)絡性質的一個重要統(tǒng)計量。隨機圖中頂點的度分布服從二項分布，服從Poisson分布，即

（2）集聚系數(shù)。復雜網(wǎng)絡的集聚系數(shù)（clustering coefficient）是衡量網(wǎng)絡的集聚程度的重要參數(shù)，是一個局部特征量。節(jié)點i的集聚系數(shù)Ci定義為節(jié)點的鄰接點之間實際存在的邊數(shù)與所有可能的邊數(shù)的比值，集聚系數(shù)也叫傳遞性，是指如果節(jié)點A與節(jié)點B相連，并且節(jié)點B與節(jié)點C相連，那么節(jié)點A也極有可能與節(jié)點C相連，數(shù)學表達為。其中，ki表示節(jié)點i的度。ei表示節(jié)點i的鄰接點之間實際存在的邊數(shù)。集聚系數(shù)也反映了網(wǎng)絡中聯(lián)結的疏密情況，同時聚集程度還反映了網(wǎng)絡主體的聚集程度，即考察聯(lián)結在一起的集群各自的近鄰之中有多少是共同的近鄰。

（3）平均路徑長度。平均路徑長度（Average path length，APL）指網(wǎng)絡中所有節(jié)點對之間的平均最短距離，可以用來衡量網(wǎng)絡的傳輸效率。值得指出的是，這里節(jié)點間的距離（Distance）指的是從一節(jié)點到另一節(jié)點所要經(jīng)歷的邊的最小數(shù)目，其中所有節(jié)點對之間的最大距離稱為網(wǎng)絡的直徑（Diameter）。平均路徑長度的計算公式為式中dij為節(jié)點i和j之間的最短距離。

（二）集群自主創(chuàng)新能力 “自主創(chuàng)新能力”是我國在特定歷史背景下提出的新概念，《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃的建議》中提出:“把增強自主創(chuàng)新能力作為科學技術發(fā)展的戰(zhàn)略基點和調整產業(yè)結構、轉變增長方式的中心環(huán)節(jié)，大力提高原始創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進消化吸收再創(chuàng)新能力?！蓖瑫r依據(jù)1999年《中共中央、國務院關于加強技術創(chuàng)新，發(fā)展高科技，實現(xiàn)產業(yè)化的決定》所強調的“企業(yè)是技術創(chuàng)新的主體”可以推論，中央當前所倡導的“自主創(chuàng)新能力”關鍵是強調企業(yè)在增強“創(chuàng)新能力”的同時必須堅持自身的創(chuàng)新主體地位。關于自主創(chuàng)新的內涵，我國學者對自主創(chuàng)新的理論研究是從介紹吸收西方研究成果開始的。最早使用“自主創(chuàng)新”概念的是浙江大學的陳勁教授（1994），對從技術引進到自主創(chuàng)新的學習模式進行了研究，認為研究開發(fā)中的學習是自主創(chuàng)新過程中的主導學習模式，只有通過研究與開發(fā)才能掌握技術的本質。施培公（1996）提出自主創(chuàng)新具有技術突破的內生性、技術與市場的率先性、知識和能力支持的內在性等特點，自主創(chuàng)新的“三性”特點在傅家驥等（1998）的《技術創(chuàng)新學》中也有類似表述，得到了一定的引用。相類似的，Szeto，Elson（2000）認為“創(chuàng)新能力”是指企業(yè)為開發(fā)新產品來滿足市場需要而引起創(chuàng)新的總體能力；Fuchs，Mifflin，Miller&Whitney（2000）也提出創(chuàng)新能力實際上是塑造和管理多重能力的一種高階整合能力，正是這種整合（或集成）能力使得企業(yè)能夠吸收外部知識以及混合企業(yè)不同部門的技術能力。結合上述自主創(chuàng)新概念的界定，筆者將高技術集群自主創(chuàng)新能力定義為通過與高技術集群內部其他企業(yè)以及相關機構之間的學習活動累積知識存量，并嵌于高技術集群企業(yè)網(wǎng)絡內，提高高技術集群整體的科技原始性創(chuàng)新能力、集成創(chuàng)新能力和引進消化吸收能力的合力，通過企業(yè)學習過程，提升企業(yè)技術創(chuàng)新能力和價值的創(chuàng)造能力。

三、復雜網(wǎng)絡結構特征與產業(yè)集群自主創(chuàng)新能力的關聯(lián)分析

（一）復雜網(wǎng)絡結構特征 Freeman（1991）認為創(chuàng)新網(wǎng)絡是“系統(tǒng)創(chuàng)新的一種基本制度安排，網(wǎng)絡構架的主要聯(lián)結機制是企業(yè)間的創(chuàng)新協(xié)作關系”。高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡的整體結構特征和個體結構特征均影響著集群企業(yè)技術創(chuàng)新能力的提升。作為集群企業(yè)技術創(chuàng)新活動的載體和組織形式的高技術集群企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡有其獨特的特征和運行機制。高技術集群企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡是一個有機的整體，由核心企業(yè)網(wǎng)絡、外圍輔助網(wǎng)絡和創(chuàng)新網(wǎng)絡所面臨的系統(tǒng)環(huán)境組成。本文根據(jù)已有文獻來研究連接度分布、集聚系數(shù)、平均最短路徑長度這三個復雜網(wǎng)絡結構特征描述量對高技術集群自主創(chuàng)新能力的影響。

（二）連接度分布對高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力的影響 在高新技術集群企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡中，節(jié)點i的度ki定義為：與該節(jié)點相連接的其它節(jié)點的數(shù)目。因此，一個節(jié)點的度越大就意味著這個節(jié)點就越重要。高新技術集群企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡中節(jié)點的度分布用分布函數(shù)p（k）來表示，其含義為一個任意選擇的節(jié)點恰好有k條邊的概率，也等于網(wǎng)絡中度數(shù)為k的結點的個數(shù)占網(wǎng)絡結點總個數(shù)的比值。因此高技術集群企業(yè)中大量頂點度較低的節(jié)點圍繞著極少數(shù)頂點度較高的企業(yè)而發(fā)展，頂點度較高的企業(yè)影響著集群內其他頂點度較低的企業(yè)。頂點度較高的企業(yè)作為高技術集群的核心企業(yè)具有強大的資源獲取能力和技術創(chuàng)新能力。在中關村高技術集群中科院計算所衍生出13家企業(yè)，北大衍生出31家企業(yè)，清華衍生出160家企業(yè)。這些企業(yè)衍生之后常常與母體組織保持著密切的聯(lián)系，與大學和科研機構的合作研究、技術咨詢和培訓提升了自主創(chuàng)新能力。中關村內一些大企業(yè)集團，如聯(lián)想、方正等，憑借其技術、產品、信譽優(yōu)勢，掌控著大量的政府連接、資金連接、人才連接。它們還吸引了大量的中小企業(yè)，為其進行軟件開發(fā)、系統(tǒng)集成、產品代理、銷售服務等。因此這些大企業(yè)成為高技術集群的重要節(jié)點，提升相關企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。1956年，晶體管的發(fā)明者威廉肖克利從東海岸的實驗室招聘了八個才華橫溢的年輕人，創(chuàng)立了肖克利半導體實驗室。不久，八人中的戈登穆爾和諾伊斯離開肖克利半導體實驗室創(chuàng)辦了仙童公司。從仙童公司又直接衍生出英特爾公司、國民半導體公司、高級微型儀表公司等后來創(chuàng)新網(wǎng)絡中的領頭企業(yè)的公司。因為很多新成立的公司都是從這些公司衍生分化出來的，它們與這些公司間存在節(jié)點與節(jié)點之間的關系，新成立的公司作為節(jié)點圍繞著領頭企業(yè)，這樣促進了知識、信息和技術在這些企業(yè)之間的交流共享，提升了企業(yè)的技術創(chuàng)新能力。

（三）集聚系數(shù)對產業(yè)集群自主創(chuàng)新能力的影響 在高新產業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡里，一般用聚集系數(shù)Ci用來描述網(wǎng)絡中節(jié)點的聚集情況，即網(wǎng)絡有多緊密。其計算方法為:假設高新產業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡節(jié)點i通過ki條邊與其它ki個高新產業(yè)集群創(chuàng)新節(jié)點相連接，如果這ki個節(jié)點都相互連接，它們之間應該存在條邊，而這ki個節(jié)點之間實際存在的邊數(shù)只有Ai個的話，則它與之比就是高新產業(yè)集群創(chuàng)新節(jié)點i的聚集系數(shù)，即。當Ci越大時，集群網(wǎng)絡中高技術企業(yè)之間的正式和非正式交流具有較高的水平。集聚區(qū)內高技術企業(yè)通過同一產業(yè)或相關產業(yè)中其他廠商的信息溢出中獲得技術和知識，以提高生產率和降低生產成本。技術型外部性的集聚經(jīng)濟效應包括直接的技術信息傳播、技術人員的流動、“干中學”等，這不僅增加了企業(yè)熟悉和了解其他企業(yè)和單位的可能，更使得普遍存在于其他網(wǎng)絡節(jié)點隱性知識為自己所用，更有利于創(chuàng)新的知識和技術積累。高技術集群企業(yè)間的信息是不相同的，這導致知識和信息的溢出效應隨著企業(yè)數(shù)量的增加而增加。這樣，一個聚集程度高的集群網(wǎng)絡意味者企業(yè)結點之間集團化程度高，大量企業(yè)通過相互之間的社會或經(jīng)濟關聯(lián)密切聯(lián)系在一起，形成類似小集團的網(wǎng)絡結構。這種小集團的網(wǎng)絡結構，由于網(wǎng)絡密度大，集團成員之間擁有許多面對面交流的機會，各類信息特別是隱性知識可以在集團成員之間得到較為廣泛的傳播，這對高技術集群企業(yè)技術學習以及創(chuàng)新起到一定的促進作用，降低了企業(yè)進行創(chuàng)新活動的知識和信息風險，從而使得高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力得以提高。如硅谷，集聚在一地的公司可以通過外部溢出互相學習，R&D知識和雙向流動有助于提高整體效率，以至于每家公司都能得到比單獨一家公司定位在某地進行創(chuàng)新而獲得更大的收益。因此在一定閥值范圍內，較高的集聚系數(shù)有利于信息與知識在網(wǎng)絡內的

156傳輸，進而有利于提高網(wǎng)絡性能，能夠使高技術企業(yè)互享專業(yè)信息、共建公共設施和基礎設施、協(xié)作開發(fā)配套產品和產業(yè)、形成專業(yè)化市場，從而使其潛在市場需求增加，提高集聚區(qū)內生產效率，使高技術企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提高。但是，隨著高技術集群復雜網(wǎng)絡的成熟與發(fā)展，高集聚系數(shù)表現(xiàn)出越來越多的負面效應，長期的密集互動，網(wǎng)絡行為主體間高度依賴，導致了網(wǎng)絡行為主體過度依賴大學或研究機構的科研成果和核心企業(yè)的知識溢出，不愿自主研發(fā)，已逐漸失去了創(chuàng)新主體的地位，并最終導致網(wǎng)絡鎖定；另外，過高密度往往也會使集群創(chuàng)新網(wǎng)絡中的企業(yè)形成一定的小群體，小群體采取保守的風險規(guī)避態(tài)度，不再對外部新事物、新信息保持敏感，使得集群中的企業(yè)在技術和生產方面趨于雷同，在一定程度上限制了這些企業(yè)獲取知識和信息的能力，最終不利于企業(yè)的創(chuàng)新活動的開展，從而阻礙了高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提高。

（四）平均最短路徑長度對高新技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力的影響 在高新技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡中，高新技術集群企業(yè)i與j的距離為可以連接高新技術集群企業(yè)i與j所需要經(jīng)過的最少的節(jié)點數(shù)。這個距離等價于滲透理論中的化學距離，也稱為節(jié)點i，j的最短路徑長度，用lij來表示。其中，高新技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡平均路徑長度為整個網(wǎng)絡中每對節(jié)點所需要經(jīng)過的平均步數(shù)，即lij的平均值

高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡的平均最短路徑長度反映了網(wǎng)絡中各節(jié)點間連接的平均距離，影響著整個網(wǎng)絡創(chuàng)新資源的傳遞效率。網(wǎng)絡中，如果有部分節(jié)點通過非冗余連接而彼此建立聯(lián)系，那么這些節(jié)點就構成了一個特殊的群體，稱之為“小世界”?！靶∈澜纭笔瞧毡榇嬖诘?，一個網(wǎng)絡要變得更有效率，需要各個“小世界”之間彼此之間要能夠廣泛連接，要能更好地保證各“小世界”的中心節(jié)點與其他“小世界”中心節(jié)點間具有非冗余連接的特點。高技術創(chuàng)新網(wǎng)絡中的每一個企業(yè)都是知識獲取的窗口，當企業(yè)從外部獲取知識后，并不是原封不動地將其傳遞給其它企業(yè)，而要根據(jù)自身的知識能力狀況對獲取的知識進行一次加工，并將加工后的知識向網(wǎng)絡中多方向傳遞，從而引發(fā)知識傳遞的鏈式反應，產生“一生多，多生更多”的知識大爆炸和增值效應，這種知識的增量是根據(jù)創(chuàng)新網(wǎng)絡的路徑?jīng)Q定的。高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡的平均最短路徑長度越小，說明網(wǎng)絡中“非冗余”連接越多，網(wǎng)絡中的知識、信息等資源的傳遞時間越短，失真和損失越少，這些中心節(jié)點間的交流與學習能力越強，也最終影響到整個集群創(chuàng)新網(wǎng)絡的自主創(chuàng)新潛力。龔玉環(huán)，卜琳華，孟慶偉（2009）對中關村產業(yè)集群企業(yè)技術創(chuàng)新能力的研究認為較短的平均路徑意味著中關村產業(yè)集群內市場信息和技術知識傳播迅速。迅速傳播的市場信息使得企業(yè)對市場保持高度敏感并與市場協(xié)同變化，這提高了網(wǎng)絡的市場創(chuàng)新能力；迅速傳播的技術知識有利于彌補大學或科研院所和企業(yè)之間、企業(yè)和企業(yè)之間的技術落差，縮小了技術轉移主客體間的認知距離，這有利于提高中關村產業(yè)集群企業(yè)的技術創(chuàng)新能力。Nadine&Caroline（2005）定性分析了網(wǎng)絡結構對高技術集群知識溢出的影響，認為建立在強聯(lián)系基礎上的平均最短路徑長度保證了集群中知識的快速擴散。因此高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡平均最短路徑長度可以提升高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力。但是平均路徑長度較短的高技術集群同時也存在著負面效應。較短的平均距離意味著從一個結點到另一個結點的“路程”很近，這使得有關市場及技術信息、知識可以在集群內企業(yè)中得到迅速的傳播，這為高技術企業(yè)隱性知識的傳播和技術學習提供了較大的便利。這種知識獲取的高效率、低成本極有可能抑制了高技術企業(yè)自主研發(fā)的欲望，不愿自主研發(fā)，搭其他企業(yè)的“便車”。這種負面效應抑制了高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新能力的提升。

四、結論

高技術產業(yè)集群經(jīng)過多年全方位、立體式發(fā)展，現(xiàn)發(fā)展成為特殊的網(wǎng)絡系統(tǒng)。基于復雜網(wǎng)絡的高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新體系以其與實際網(wǎng)絡的接近和理論系統(tǒng)的完備成為目前高技術集群技術創(chuàng)新網(wǎng)絡研究的新的熱點。通過對高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡的研究方法、網(wǎng)絡結構特征闡述、復雜網(wǎng)絡特征與高技術集群企業(yè)自主創(chuàng)新關聯(lián)性分析，這些研究成果對認識高技術集群創(chuàng)新網(wǎng)絡本質特征有重要意義；因此高技術集群企業(yè)要構建強健的網(wǎng)絡，需要有適當?shù)钠骄窂剑M可能均勻的度分布，合適的集聚系數(shù)。

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（編輯 虹 云）

張文春（1966-），男，江蘇漣水人，江蘇財經(jīng)職業(yè)技術學院副教授

*本文系淮安市2010年科技支撐計劃基金資助項目“淮安市中小企業(yè)自主創(chuàng)新與知識產權保護互動機制研究”（項目編號：HAS2010051）階段性成果