基于演化博弈的節能環保產業集群合作創新研究

【摘要】本文通過分析節能環保產業集群內各主體間的關系及集群成員創新方式，運用演化博弈理論，構建了集群中企業和科研機構創新博弈的復制動態模型，并分析了在創新進程中的動態演化過程。研究發現，節能環保產業集群合作創新主要受合作創新的預期收益系數、成本系數的影響，據此提出相應的合作創新建議。

【關鍵詞】合作創新 演化博弈 節能環保產業集群

一、引言

自21世紀以來，以創新為主要特征的新興產業集群成為國家競爭力提升的主要推動者。節能環保產業作為戰略性新興產業之首具有很強的發展潛力，其集群的存在有利于加速技術創新，促進產業結構優化調整和區域創新。當前，我國節能環保產業集群正處于成長期，其創新能力是集群發展壯大的關鍵因素，并決定集群競爭優勢的形成。因此，探討節能環保產業集群創新能力的培育具有重要意義。

學者們從不同的角度入手對產業集群創新進行了深入研究，已取得一定的進展，主要集中于集體學習、知識溢出、區域創新系統、網絡創新等方面，也有學者對產業集群中合作創新、協同創新進行研究，但從動態演化角度對節能環保產業集群創新方面的研究還比較少。本文采用復制動態演化博弈方法，對演化過程和結果進行分析，探討節能環保產業集群內部主體受合作創新程度的影響，并提出培育節能環保產業集群創新能力的建議。

二、節能環保產業集群創新機制

節能環保產業集群是大量專業化企業及相關支撐機構在一定空間范圍內集聚而形成的產業體系，其發展壯大取決于集群內創新資源的有效配置及創新效率的提高。

（一）節能環保產業集群內各主體間的關系

在節能環保產業集群內部，企業是各種創新資源的主要擁有者和利益共享者；科研機構擁有信息、技術、人才等大量異質性資源；政府機構有政策引導和協調監督作用，可以營造良好的創新環境；中介組織可以提供咨詢、管理、投資等方面的服務。節能環保產業集群的創新需要實現創新資源在集群內部企業、科研機構、政府機構及中介組織之間的流動與有效配置。

（二）節能環保產業集群創新方式

節能環保產業集群成員獨立創新有利于獨占創新技術，形成品牌優勢，在行業競爭中立于領先地位。然而，由于市場的不確定性和技術創新的高投入，獨立創新也存在很大風險。而集群中的企業利用地理位置上的臨近和產業關聯實現合作創新既可以共享信息、降低成本，又可以分散風險，實現合作雙方共贏。因此，節能環保產業集群主體的創新有兩種方式：獨立創新和合作創新。合作創新有利于技術溢出，產生強大的溢出效應，推動區域經濟發展，是促進節能環保產業集群良性發展的理想模式。

三、節能環保產業集群合作創新演化博弈模型

（一）演化博弈理論介紹

20世紀70年代Smith提出演化穩定策略（ESS），在生物學上取得了巨大成功。近些年來，經濟學領域博弈論中也得到了大量運用到了演化穩定策略。傳統的博弈論假定個體具有完全理性，并在完全信息條件下進行博弈，實際在博弈進行中，并非所有博弈方都具備完全理性，因而存在局限性。演化博弈論認為個體具有有限理性，著重對所有參與博弈的個體在經過反復博弈后最終選擇的某個最優的演化穩定策略的動態行為進行研究，并以此來預測個體行為。

演化穩定策略是演化博弈論最基本的均衡概念。它的基本思想是：如果在混合群體中小的突變群體博弈支付所得大于原群體中個體支付所得，小群體就有可能侵入到這個群體。反之，就不能侵入大群體，而是在演化過程中逐漸消失。如果占種群絕大多數的個體選擇的策略能獲得最佳收益并能消除突變小群體的侵入，那么此時該群體所選擇的策略就是ESS。

（二）合作創新演化博弈模型構建

首先，假定在不考慮政府機構和中介組織作用的前提下，集群中企業和科研機構進行創新博弈。其次，假定企業出于合作創新利益考慮，首先會嘗試合作創新，但在與科研機構的博弈中，會表現出兩種行為方式：一是堅持合作創新；二是實行獨立創新。再次，假定科研機構首先嘗試合作創新，但實際在與企業的博弈中也會出現這兩種行為方式。

假設有企業a和科研機構b。Ea為集群中企業a采取獨立創新時的預期收益；Ia為企業a所擁有的創新資源；Ra為企業a的合作創新收益系數；Ca為企業a采取合作創新時的成本系數；RaIb為企業a采取合作創新時的預期收益；CaIa為企業a采取合作創新所支付的成本。同理，Eb為集群中科研機構b采取獨立創新時的預期收益；Ib為科研機構b所擁有的創新資源；Rb為科研機構b的合作收益系數；Cb為科研機構b采取合作創新時的成本系數；RbIa為科研機構b采取合作創新時的預期收益；CbIb為科研機構b采取合作創新所支付的成本。建立博弈矩陣，如圖所示。

圖1 合作創新博弈矩陣

假設企業選擇合作創新的概率為p，不合作的概率是（1-p）；科研機構選擇合作創新的概率是q，不合作的概率是（1-q），則企業選擇合作創新的期望收益為：Uac=（1-q）（Ea-CaIa）+q（Ea+RaIb-CaIa）。企業選擇獨立創新的期望收益為：Uan=（1-q）Ea+qEa。于是企業創新的平均期望收益為：■a=pUac+（1-p）Uan。同理，科研機構創新的平均期望收益為：■b=qUbc+（1-q）Ubn。

分別構造企業和科研機構創新的復制動態方程，得到復制動態方程組：

dp/dt=p（U■-■■）=p（1-p）（qR■I■-C■I■）dq/dt=q（U■-■■）=q（1-q）（pR■I■-C■I■）

在上述復制動態方程組中，令dp/dt=0，dq/dt=0，得到五個均衡點：O（0，0），A（1，0），B（0，1），C（1，1），D（■，■，）。

四、模型分析

上述方程組的雅可比矩陣為：

J=（1-2p）（qR■I■-C■I■）p（1-p）R■I■（1-2q）（pR■I■-C■I■）q（1-q）R■I■

根據雅可比矩陣的局部穩定分析法對五個平衡點的穩定性進行分析，下面分幾種情況進行討論。

第一，當R■I■>C■I■、R■I■>C■I■時，即當節能環保產業集群內企業和科研機構采取合作創新的預期收益大于各自所支付的成本時，O點和C點具有局部穩定性，O點對應于企業a和科研機構b均采取不合作策略，C點對應于企業a和科研機構b均采取合作策略。A點和B點為不穩定點，D點為鞍點。此時，集群內創新博弈可以向兩個方向演化：既可以采取合作策略，也可以采取不合作策略。當鞍點D趨向于B時，雙方都采取合作創新。

第二，當R■I■

第三，當R■I■>C■I■、R■I■

第四，當R■I■C■I■，即企業采取合作創新取得的收益小于其所支付的成本，科研機構取得的收益大于成本時，雙方選擇獨立創新才是演化的穩定策略，系統收斂于O（0，0）點，B點和C點為鞍點。

五、節能環保產業集群創新策略

通過上述模型分析可知，節能環保產業集群內企業和科研機構能否實現合作創新在很大程度上依賴于合作創新的預期收益系數、成本系數和雙方的創新資源。可以從以下幾個方面來促進節能環保產業集群創新能力的提高：

（一）為提高合作創新預期收益系數可采取如下措施

1.建立信息交流平臺，加強溝通，增強企業和科研機構之間的信任。使雙方在短時間內了解對方需求，改善企業科技水平低下和科研機構科技成果積壓的狀況，從而迅速、低成本地實現合作。

2.提高雙方的學習能力。集群的學習能力是提高創新能力的關鍵要素。企業和科研機構都要重視對知識的整理和梳理，大力引進各類人才，提高人員素質，不斷提高自己的學習能力，減少因學習能力不足而造成創新資源預期收益的下降。

（二）當合作創新的成本系數越小，系統收斂于（1，1）的可能性越大

為此，可采取以下措施：

1.提高違約成本，可以借助法律手段確保合同的有效實施，減少違約的可能性。

2.為合作創新創造良好的環境政策。完善市場機制和創新機制的建設，規范市場制度建設、法律建設，消除不利于創新的各種限制，為合作創新創造公平、公正、公開的良好環境。

參考文獻

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作者簡介：陳曦（1990-），女，漢族，河南舞鋼人，浙江財經大學碩士生，研究方向：區域經濟學；艾志猜（1988-），男，漢族，江西鷹潭人，浙江財經大學碩士生，研究方向：區域經濟學。