基于耗散結構理論的資源型城市創新能力評價

曹 楊,王雪青

(天津大學管理與經濟學部,天津 300072)

資源型城市可持續發展對保障能源供給、實現國民經濟持續健康協調發展具有重要意義,近年來國家和社會各界對此給予了高度關注。資源型城市轉型面臨眾多障礙,其中技術老化、創新精神缺失是主要障礙之一,邵帥與齊中英(2009)證實了資源輸出對技術創新的擠出效應[1]。張秀生等(2001)認為,資源型城市的生活環境和行業特點使高學歷人才帶有偏見,即使引進人才也是圍繞資源開發利用,專業方向單一,造成生產技術及科研水平落后,人口素質較低[2]。許多國外資源型城市轉型成功的經驗表明:通過發展高科技新興產業、利用高新技術改造傳統產業、建立高新技術園區等措施提高城市創新能力[3],形成新的經濟增長點,有利于資源型城市可持續發展。發展創新能力是我國資源型城市產業轉型的重要途徑[4],用科學的方法客觀評價資源型城市創新能力的發展水平,分析阻礙資源型城市創新能力提高的因素,具有重要的現實意義。

國內外學者采用多種方法對區域創新能力進行評價,如模糊綜合評價、灰色聚類分析、DEA法、BP人工神經網絡、層次分析法(AHP)等[5]。這些研究成果豐富了區域創新能力評價理論體系,但大多數學者的研究對象是我國科技實力較強的省份,專門研究資源型城市創新能力的文獻較少。資源型城市具有產業結構單一、環境污染嚴重等特征,屬于典型的復雜系統,本文從耗散結構理論出發,設計針對資源型城市的創新能力評價指標體系。考慮創新能力評價指標間具有相互影響、相互作用的關系,本文構建網絡層次分析法(ANP)評價模型,并結合實例進行評估。與以往的評價方法相比,ANP法可以利用超矩陣對具有相互影響的因素進行綜合分析,是一種準確高效的評價方法。

一、創新能力評價指標體系的構建

1. 以耗散結構視角評價資源型城市創新能力

耗散結構理論是復雜系統理論中非平衡系統自組織理論最重要的組成部分,由伊里亞·普里戈金(Ilya Prigogine)教授在1969年提出[6]。耗散結構理論的基本內容是:遠離平衡態的非線性的開放系統,通過與外界交換物質和能量,在系統內部某個參量的變化達到一定閾值時,系統有可能通過漲落發生突變,由原來的混沌無序狀態轉變為一種在時間、空間或功能上的有序狀態,形成“耗散結構”。

復雜系統要形成耗散結構有四個條件:首先,系統具有開放性。開放的系統可以自由與外部進行物質和能量交換,吸收系統外界的負熵,減少系統內部的熵增,使系統由無序轉為有序。第二,系統遠離平衡態。在平衡態和近平衡態,系統內部物質和能量分布過于均勻,擾動總是被系統自身的穩定性抵消;只有在遠離平衡態條件下,系統才能形成動態特征。第三,系統內存在非線性機制。非線性機制是系統產生耗散結構的內部動力學機制,在臨界點處,子系統之間非線性的相互作用將微漲落放大為巨漲落。第四,漲落是耗散結構出現的觸發器,漲落的性質和方向決定了系統演變的方向。

資源型城市屬于典型的復雜系統,黃溶冰、胡運權等(2005)基于耗散結構視角分析了礦業城市的產業轉型路徑[7]。我國大多數礦業城市受計劃經濟體制的影響,技術落后、設備陳舊、人才流動性差,處于平衡或線性近平衡區。為避免出現熱力學“熱寂”現象,礦業城市應該不斷吸收“負熵”,使系統從高熵無序狀態逐步向低熵有序狀態發展。

將耗散結構理論引入資源型城市創新能力評價,就是把資源型城市的創新體系視為復雜系統,通過一系列合理的機制設計和制度安排為城市創新體系輸入“負熵”流,使這一復雜系統逐漸演進成為自組織和自適應的耗散結構。

2. 評價指標的選擇

按照耗散結構的形成條件,資源型城市創新能力的評價指標主要從以下四個方面考慮:第一,資源型城市的開放程度是否可與外界環境自由地進行人才和信息的交換。如通過逐步改善投資環境,增加對技術、資金和人才的吸引力等。第二,能否躍遷至遠離平衡態。大部分資源型城市的創新能力較差,依靠自身能力難以達到遠離平衡態,需要國家和地方政府有重點、有規劃地制定科技政策,對科技系統進行必要的投入。第三,是否形成非線性結構。資源型城市須要建立多層次的技術創新體系,形成具有彈性的技術開發結構,將創新能力轉化為科技成果。第四,是否具備產生漲落的潛力。高素質的勞動力是重要的創新載體，他們能夠將創新體系中的“微漲落”發展為“巨漲落”，從而實現創新體系自組織的過程。資源型城市應重視人力資源素質的提高，加大對教育系統的投入。

按照以上分析,構建資源型城市創新能力評價指標體系,如表1所示。一級指標分為創新環境、創新政策、創新結構和創新潛力四個方面;二級指標按照全面性、可得性和可比性原則,借鑒以往資源型城市創新能力的評價指標[8],盡量選擇在公開出版的統計年鑒中可查的統計指標,共18個。

表1 資源型城市創新能力評價的指標體系

二、構建基于ANP方法的評價模型

1. ANP法及其層次結構

層次分析法(AHP)是以往多準則決策確定指標權重最常用的方法,但AHP法只考慮上級準則對下級元素的支配和影響,假設同級的元素之間是相互獨立的,這種假設使AHP法在處理內部元素存在非獨立遞階結構的復雜問題時會受到限制。為此,Saaty教授在1996年提出網絡層次分析法(ANP),這種方法考慮了不同層次的元素組及元素組內部的元素間具有關聯或反饋關系的情況,將系統內各元素的關系用類似網絡結構表示。ANP法可以更真實地反映客觀事物之間的復雜關系,更準確地描述決策問題[9]。天津大學趙國杰等(2004)應用ANP法對我國12個省市區域科技實力進行了評價[10]。曹萍等(2010)應用ANP法對企業的技術創新能力進行了評價[11]。

ANP的網絡層次結構包含兩部分:一部分是控制層,包括問題目標及決策準則,所有的決策準則均相互獨立,且下一準則只受上一準則支配,每個準則的權重可由傳統AHP方法獲得。另一部分是網絡層,由所有受控制層支配的元素組成,元素和層次之間內部不獨立,構成相互依存的網絡結構。控制層和網絡層共同組成了ANP層次結構,見圖1。

圖1 ANP的基本結構

應用ANP法處理評價問題包括以下三個基本步驟:①確定評價準則和評價指標,判斷元素集之間和元素之間是否存在相互依存和反饋關系;按元素集和元素的支配關系在ANP專用計算軟件Super Decisions中構造ANP網絡結構。②采用專家評價法首先對評價模型中的準則層指標進行重要性比較,然后對存在相互依存關系的元素進行重要性比較,將結果輸入Super Decisions。③構造ANP超矩陣,計算指標的綜合權重。

2. 基于ANP法的資源型城市創新能力評價模型

由表1選取的評價指標可以看出,各個元素并非完全獨立的關系。在元素集內部某些元素之間存在相互影響,以元素集C3創新結構為例,企業工程技術中心數C31與年度市級以上科技成果登記數C34之間存在相關性。在不同元素集的元素之間也存在互相影響,如元素集C2創新政策中的人才引進優惠政策C23與元素集C4創新潛力中的萬人擁有專業技術人員數C44之間,存在明顯的正相關。因此,在建立評價模型時須要考慮元素之間的相互依存和反饋關系,ANP法正適用于解決此類問題。ANP法在計算指標權重時,首先根據元素集和元素之間的關系構建網絡結構,再針對資源型城市創新能力這一目標,對元素集之間和元素之間進行逐一比較,構成兩兩比較矩陣。圖2是根據元素集C1、C2、C3、C4所包含元素的相互關系建立的資源型城市創新能力ANP評價模型。

圖2 資源型城市創新能力的ANP評價模型

三、案例分析

本文選取遼寧省葫蘆島市楊家杖子經濟技術開發區作為研究對象,采用上述評價模型對其2006—2008年創新能力進行評價。楊家杖子經濟技術開發區是我國重要的金屬鉬生產基地和資源型城市轉型的重點地區。自2006年以來,該開發區加快實施科技興區的戰略,建設“產、學、研”一體化的科技創新體系,本文對其創新能力進行評價具有一定的代表性。

1. 確定指標權重

采用專家評價法首先對評價模型中的準則層指標進行重要性比較,然后對存在相互依存關系的元素進行重要性比較,將結果輸入計算ANP的專用軟件Super Decisions,得出開發區創新能力評價指標體系各元素對總目標的權重,運行結果如表2所示。從表2可以看出，財政科技投入占GDP比重、高技術產業增加值占工業增加值比重、主要礦產資源保有儲量三個指標的權重略高于其他指標，這與現實情況相符，資源型城市創新體系的發展主要靠財政的積極扶持、高技術產業的快速發展，以及外部資源的流入。

表2 評價指標的權重

2. 楊家杖子經濟技術開發區創新能力評價

分別對楊家杖子經濟技術開發區2006—2008年的創新能力進行打分和計算,其中定量數據來源于《葫蘆島年鑒》(2007—2009)及楊家杖子經濟技術開發區提供的統計數據;等級數據的打分采用五級李克特量表(Likert Scale),即“5=很好,4=較好,3=一般,2=較差,1=很差”,由開發區相關專家組成的評價小組進行打分。對數據進行無量綱化處理,消除量綱的影響,用加權法得到各年綜合得分,如表3所示。

表3 楊家杖子經濟技術開發區2006—2008年創新能力得分

從表3可以看出,楊家杖子開發區的創新能力近幾年來有一定改善,模型很好地反映了開發區創新能力的提高,說明開發區科技興區的政策取得了較好的效果。2006年以來開發區加強了對科技人才的科研環境建設,引進高等院校、高層次科研院所等研發機構,促進人才資源開發和優化配置,營造有利于科技人才成長和創業的社會環境,在推動優秀科研成果的創造與轉化方面取得了一定的成績。但在研究過程中發現開發區科技人員明顯偏少,其中研究生以上學歷只有5人,人才總量相對匱乏,在今后的政策制定過程中應進一步加強人才引進和培養的制度建設,加大對科技和教育的資金投入,滿足科技創新對人才的需求,實現資源型城市成功轉型。

四、結 語

科技創新是資源型城市實現產業轉型和可持續發展的根本途徑,對資源型城市創新能力的評價可以從多個角度進行。本文從復雜系統理論中耗散結構的形成條件出發,設計了新的資源型城市創新能力評價指標體系;建立了ANP評價模型,通過Super Decisions 軟件計算出指標權重,解決了指標之間存在相互影響的問題。應用該模型對葫蘆島市楊家杖子經濟技術開發區創新能力進行了評價,驗證了模型的有效性。

資源型城市的創新能力評價具有復雜性、動態性,本文設計的指標體系還存在一定的局限性,如僅從單一城市的視角分析創新能力,忽略了區域以外科研資源的運用水平對資源型城市創新能力的影響,這須在進一步的研究中加以改進。

參考文獻:

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