中美科技投入對于經濟增長貢獻的比較研究

摘要：文章以中美統計局發布的1978-2011年度統計數據為基礎，建立了計量經濟學模型，實證分析了科技投入與經濟增長之間的因果關系以及中美科技投入與經濟增長之間的關系。結果表明：（1）科技投入與經濟增長之間存在著十分明顯的因果關系，科技投入是引起經濟增長的重要原因；（2）在2000-2010年期間，中國科技投入每增加1%對我國經濟增長的貢獻率約為0.938%，美國科技投入每增加1%對美國經濟增長的貢獻率約為1.003%；（3） 中國經濟的長期增長取決于以知識、信息、研究開發或創新所引致的規模收益遞增、技術進步、人力資本增長等核心內生變量。技術進步的內生化，促進了勞動力要素合理流動、提高勞動生產率。

關鍵詞： 經濟增長；科技投入；產業組織；內生性

中圖分類號：F812；F224

一、引言

在人類文明發展的過程中，科技進步一直扮演著重要的角色。1929-1933年的大蕭條讓美國經濟總量倒退三十余年，可是美國通過對機械制造、汽車運輸、通訊設備等方面的改進與創新，僅僅使用8年左右的時間就恢復了經濟總量，完成了高度集成化的工業技術領域，并且成為全球的經濟強國；1973-1990年三次的石油危機使得美國引以為傲的機械制造、汽車運輸、化學工程等高度石油依賴行業受到嚴重打擊，可是美國通過對生物科技、電子信息、航天探索等領域的投資，不僅迅速恢復了元氣，而且將產能消耗大、環境污染重的行業進行轉移，大力發展技術含量高、附加價值好的新興科技產業，完成了產業領域內的升級換代，確立了在高科技領域的絕對優勢；歐洲在科學技術改進與創新中同樣受益匪淺，依靠現代機械制造、分子生物激素、跨領域材料分析、下一代電子通信網絡等領域的一系列突破，為高附加值的產業轉型打好了基礎。由此可見，科學進步對于促進社會發展與進步起到了至關重要的作用，極大地為人類生產生活創造了物質材料與經濟收益，在推動經濟總量不斷增長的同時，提升了自身的產業結構與水平，進一步提高了產業水平與收益。當代國家的競爭力離不開對科技投入，科技投入對于經濟增長與社會發展關系的研究，有著極為重要的意義。本文試圖在已有研究基礎上，從科技投入與經濟增長關系的角度，研究中美經濟增長的源泉和動力機制及其成因，為中國經濟在“十二五”時期乃至未來更長時期的增長來源提供政策建議。

在測算科技投入對經濟增長測算的方面，最普遍的一種就是1922年美國著名經濟學數學家格布-道格拉斯的所創立的Cobb-Douglas生產函數經行測定，通過對1899-1922年美國制造業的生產情況經行測算，他們認為生產函數的具體的形式是： （α>0；β>0）。其中，Y為產出，K為資本，L為勞動力，參數α和β分別為產出對資本和勞動力彈性；A為技術進步參數。C-D生產函數比較準確的描述出產出與資本勞動之間的關系，但無法直接測算出科學進步對于產出的具體貢獻。之后，通過對C-D生產函數的不斷完善，出現了線性生產函數、超越生產函數和固定替代彈性（CES）生產函數等。Solow（1957）指出，在規模報酬不變的情況下，通過分離技術進步對于經濟發展的貢獻，實證定量測量美國的科技投入對于經濟的貢獻大小。Danielsen（1962）依據增長速度方程對世界上十余個國家科技投入對于經濟增長影響的情況加以分析，指出對于每個國家，技術進步對于經濟增長的影響在55%～72%之間。關于中國科技投入對于經濟增長的貢獻的研究，多數文獻支持技術投入對于經濟發展、產業升級有著重要的作用。例如，張軍（2008）討論了中國在5-10年內雖不能立即形成密集型的經濟結構，但是依靠技術投入與學習，轉向科技創新主導的發展模式并非遙不可及。胡鞍鋼等（2005）通過中國科技實力的定量評估，認為2004年，中國科技資源總量占世界的7.09%，為美國和日本的1/3.4和1/2.1。中國科技在1980-2004年期間經歷了跨越式發展，由世界新科技革命的落伍者轉變成為科技大國。對外開放和科技全球化、市場、政府導向與經濟高速增長的拉動是中國科技快速發展的四大驅動力。到2020年，中國有望由世界科技大國躋身于世界科技強國之列。陳勁（2010）指出，世界經濟發展方式將加速向資源節約、環境友好、人與自然和諧相處的方向轉變，國際金融危機爆發以來，世界各國都寄希望于培育新的經濟增長點、搶占新一輪國際競爭的先機和優勢，中國需要把握機會、搶占先機。林毅夫（1991）的研究發現，我國作為一個農業大國，但糧食單產能力只及日本的2/3，只有運用科學研究的方法研究解除農業增長的瓶頸資源約束的技術，才能增加稀缺資源的供給。

基于以上的文獻我們發現，不同時期經濟學家研究的對象、方法、角度與結論不盡相同，從不同的角度豐富了如何評價科技投入對于經濟增長影響的測算。但定量研究中美科技投入對于兩國經濟發展的影響，還為數不多，難免存在一些局限。本研究以1978-2011年中美兩國統計局發布的年度統計數據為基礎，基于格蘭杰因果檢驗與時間序列回歸的方法，定性測定中美科技投入與經濟增長之間的因果邏輯關系，并在此基礎上建立相關回歸函數，定量測算中美科技投入對經濟增長的貢獻大小。

我們的研究結果初步表明，中國經濟增長從長期來看應是一種內生性的選擇，依賴于市場主體基于既有的約束條件追求成長空間的持續擴大。中國經濟的長期增長取決于以知識、信息、研究開發或創新所引致的規模收益遞增、技術進步、人力資本增長等核心內生變量。技術進步的內生化，促進勞動力要素合理流動、提高勞動生產率。這將具有十分重要的政策含義。

二、科技投入與GDP之間的相關分析與因果關系檢驗

國家科學創新發展投入是一系列用于支持全社會科學研究創新的要素集合。具有戰略意義的國家重點發展項目往往是國家直接以財政撥款扶持的優先發展產業。考慮到文獻中數據的精確性等因素，這里的科技投入主要依據1978-2011年國家統計年鑒中教育與科技項目中科技研發投入總和。科技研究的經費支持不僅僅局限于尖端器械、物料消耗、人員引進、課題支撐、調研考察等等，更包括圍繞科技投入所產生的相關費用。本文首先定量確認中國科技投入與我國GDP這兩個變量之間的相關系數來確定二者之間的相關關系，數據指出兩個變量之間的皮爾斯相關系數為0.09978，由此可知科技投入與我國GDP的增長之間確實存在著密切的相關關系，如表1。圖1顯示的科技投入與GDP總量之間相關關系的散點圖說明這點。

圖1表明科技投入與GDP增長之間存在著顯著的相關關系，具體兩者的因果關系還需要格蘭杰因果檢驗法來測定邏輯層面因果的順序。

格蘭杰廣泛用于分析經濟變量之間的因果關系，是依賴于使用過去某些時點上所有信息的最佳最小二乘預測的方差。在時間序列情形下，兩個經濟變量X、Y之間的格蘭杰因果關系定義為：若在包含了變量X、Y的過去信息的條件下，對變量Y的預測效果要優于只單獨由Y的過去信息對Y進行的預測效果，即變量X有助于解釋變量Y的將來變化，則認為變量X是引致變量Y的格蘭杰原因，具體過程如下：

（一）做出零假設：X變化沒有導致Y變化，即X不是Y變化的原因；

（二） 依據Unlimited回歸模型將Y作為因變量，Y的滯后值以及X的滯后值作為自變量進行回歸，具體形式如下：

（三）依據limited回歸模型將Y作為因變量，Y的滯后值作為自變量進行回歸：

（四）依據之前回歸中得到的殘差平方和計算F統計量，測定回歸系數是否同時顯著地不為零。結果顯示顯著不為零，則應該拒絕零假設，即拒絕X變化導致Y變化，說明X與Y之間存在著因果關系，結果如表2所示。

表2的第一零假設中F值在5%的顯著水平內足夠大，拒絕零假設；第二零假設中F值在5%的顯著水平內不顯著，故不能拒絕零假設。由此可知：科研投入的變化與經濟增長存在顯著的因果關系，科研投入的變化導致了經濟水平的增加，經濟水平的增加卻不一定導致科技投入的變化。

三、中美GDP增長對科技投入增長的回歸分析

具體回歸過程分為如下幾個步驟。

（一）時間序列平穩性檢驗

由于文章所選取的數據是時間序列數據，所以在對其分析的過程中要求時間序列數據必須是平穩的，也就是說時間序列中每個時刻的平均值都與時間無關，而且依據同一個平均值上下浮動最終收斂，以此來避免“偽回歸”的現象，中美GDP與科技投入數據見表3，其散點圖如圖2，由此可見原序列是平穩的。

（二）單位根檢驗

由于時間序列數據可能存在非平穩而產生“偽回歸”問題，所以必先對ln（GDP-CN）、ln（GDP-US）、ln（SCI-CN）、ln（SCI-US）進行單位根檢驗。ADF檢驗結果顯示：在顯著水平為5%的情況下，它們都是平穩序列，即這些序列都是單整的。由此，需要進一步分析，以驗證兩者之間是否存在長期的均衡關系。

（三）協整檢驗

對上面的變量使用EG兩步法檢驗和JJ檢驗都表明ln（GDP-CN）、ln（GDP-US）、ln（SCI-CN）、ln（SCI-US）存在著協整關系，如果非平穩的變量之間存在著協整關系，那么必然可以建立誤差修正模型，由于誤差修正模型可以有效的吸收時間序列模型和經典計量模型的優點并克服它們的缺點，因此得到了廣泛的應用。

（四）中國GDP增長和科技投入增長間回歸分析

根據2001-2011年年度的歷史數據，我們以中國科技投入增長為自變量和GDP增長為因變量進行OLS回歸分析，結果如表4所示，GDP增長對科技投入增長回歸的殘差趨勢如圖3所示。

表4結果顯示，t統計量表明回歸方程參數估計在5%的顯著水平下是顯著的，由P（0.00000）值可以看出，回歸從總體上在5%的顯著水平下也是顯著的。（0.976920）與調整過的（0.98651）都基本上接近于1，擬合優度較好。模型自變量的回歸系數為0.884，這說明 LOG（SCI-CN）每增加1%，LOG（GDP-CN）就相應地增加0.884%。

（五）美國GDP增長和科技投入增長間回歸分析

根據2000-2010年年度的歷史數據，我們以美國科技投入增長為自變量和GDP增長為因變量進行OLS回歸分析，結果如表5所示，GDP增長對科技投入增長回歸的殘差趨勢如圖4所示。

表4結果顯示， t統計量表明回歸方程參數估計在5%的顯著水平下是顯著的，由P（0.00000）值可以看出，回歸從總體上在5%的顯著水平下也是顯著的。（0.918442）與調整過的（0.910286）都基本上接近于1，擬合優度較好。模型自變量的回歸系數為1.004，說明 LOG（SCI-CN）每增加1%，LOG（GDP-CN）就相應地增加1.004%。

四、結論與政策建議

由回歸的結果我們看出，科技投入對GDP的影響是正向顯著的。2000年至今，美國在自身GDP基數巨大的前提下，依靠自身科技投入、強大的創新能力以及金融服務的優勢，科技投入每變化1%，GDP變化1.004%。而中國雖然在科研上的投入也不少，但無論是在高端制造業，還是在新技術的應用存在著明顯的科研差距，科技投入每變化1%，GDP變化0.884%。這在一定程度上說明科技創新對于GDP的貢獻明顯存在與發達國家的差距，在科技創新的質上也與科技先進國家存在明顯的距離。

從經濟發展的本質來說，經濟的不斷發展與增長需要不同內生的資源與要素在既定的規則與政策框架下優化組合，進而共同作用促進發展。一國經濟的進步與提升離不開國家作為經濟主體在規范經濟行為中起到的引導作用，盡管規范的過程中不可避免的在一定程度內造成市場失靈，要素不能得到充分的配置，但是，在引領市場過程中對于其市場主體積極性的調動才是政府作為國家公共職能部門所應該發揮的作用。就我國而言，我國的經濟發展離不開知識積累、人才培養、科技進步、資源配置、法制規范等一系列因素的共同作用，唯有在符合我國社會主體體制框架下，將諸多關鍵核心要素在市場的框架下加以有機融合，才能保證我國經濟在當前經濟形勢的作用下依舊保持高速增長。

科技的飛速發展不由得倒逼我國進行產業結構調整與技術革命創新。美國作為當今世界科技成果最為突出的國家，已經在孕育第三次產業革命中取得了領先的地位，這都離不開其對于科技投入、政策扶持、相關產業協助等一系列有利因素的整合與完備，而以跨產業、跨領域、跨科技為標志的第三次產業革命極有可能成為世界下一個蓬勃經濟發展經濟周期所賴以支持的基礎動力，美國也既有可能在獲得關鍵技術的突破后，將創新驅動的實體與虛擬產業相結合，依舊占據國際產業分工的絕對上游區域，確立美國在今后三十年乃至五十年的國際地位。從過去近200年的歷史來看，汽車制造產業與電子信息產業都曾經作為跨產業的大整合因素在當時起到了推動產業革命，促進經濟增長的重要作用。現如今，以大數據傳導、一體化智能制造、新能源動力以及下一代互聯網技術為代表的產業革命在以美國為首的西方國家醞釀下，某些關鍵技術在一定程度上已經得到了解決與突破，一旦尋找到合適的產業融合與協作的機遇，將徹底改變高端科技產業在全球中的分配格局，輔之以相關服務金融體系的資金支持，很有可能在未來的5～10年掀起新一輪的跨產業革命，重新確立全球產業價值體系，這不僅幫助世界走出經濟危機，更會為全球經濟啟動下一個經濟發展周期。

在這次將決定今后30年產業水平與國際地位的比賽中，以歐洲與美國為首的西方國家就現在而言依然保持著與其他經濟體相當的技術差距。我們注意到，縱使高舉國債、提升國債上限才得以度過財政懸崖的美國財政狀況十分令人擔憂，但是其對于科技研發的投入卻從來沒有吝嗇。上至國家首腦、下至企業領導都對世界產業變遷與技術改革給予充分的重視，對于戰略性關鍵技術的研發投入，美國從來不會手軟。不管是2008年的450億美元用于新能源動力的研發，還是200多億美元對于分子生物醫學的大力支持，不管是Microsoft公司斥巨資100億美元對于下一代互聯網以及“云端傳輸”計劃的研發，還是Intel公司用79億美元對于微型集成芯片的改進，都傳導出一個清晰的信號：美國非常重視科技投入的作用。據2012年相關統計顯示，從企業的層面，全球信息技術企業的研發投入前20名中，美國、歐洲、日本企業三足鼎立，而中國企業無一上榜；而在國家層面，光美國一個國家的研發投入就幾乎是全球所有研發投入的三分之一，比我國全年研發投入的三倍還多；從項目的層面，在有可能引導第三次產業革命的8項關鍵技術年度新增專利數目中，除了化工合成領域我國略有優勢外，其他領域全部大幅度落后于美國。

中國不僅需要在所剩不多的產業追趕期關閉之前在戰略性產業取得全面突破，而且應扶持能夠整合市場要素又具有相關領先技術的創新企業。從目前我國的科研與要素投入的方面來說，盡管在部分地區發展確實具有相當活力，但依然存在制約進一步發展的問題，具體來說有以下幾點：其一，我國企業在取得一定規模后，傾向于簡單的追求更大的市場份額，從而忽略了產品升級以及產業轉移的動力；其二，新的技術轉化使生產力遇到較大的阻力，這與我國關于創新培育政策某種程度缺失有著一定的關聯；其三，中國歷史文化所形成的社會性格并沒有強調在寬裕條件下保持市場警惕與敏感的重要，從而在很大程度上安于現狀、止步創新。而這種民族性格的改變需要我們每一個人都能以更加開放的姿態，勇于承擔風險與辛勞，在敢于質疑與推翻前人思想的基礎上，爭取在我們所努力的領域所有建樹，而這種民族性格的改變不是朝夕之間所能完成的，需要我們共同的努力。在既有的約束條件下，我國需要在所剩不多的戰略追趕期內盡可能的在政策扶持、科研投入、融資信貸、技術攻關等諸多領域形成完備的頂層建設，并以此作為基礎，在充分尊重市場規則的情況下，進一步推動市場化改革，這包括開放壟斷行業競爭、促進要素自由流動、引導企業經營管理、扶持關鍵領域技術攻堅，以相關產業一攬子的解決方案突破核心關鍵技術壁壘，這樣我們才能在第三次產業革命的背景下，占據全球產業格局的領先地位。

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（編輯：周南）