中國科技創新與經濟發展耦合協調度模型

楊　武,楊　淼

(北京科技大學東凌經濟管理學院，北京　100083)

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中國科技創新與經濟發展耦合協調度模型

楊武,楊淼

(北京科技大學東凌經濟管理學院，北京100083)

摘要：通過分析科技創新與經濟發展的相互作用，揭示兩者的耦合協調發展機理，構建科技創新和經濟發展子系統的耦合協調度模型，基于中國1991—2012年的數據進行了實證分析。研究結果表明：在社會效用動態最優和社會效用靜態最優條件下，科技創新和經濟發展都具有耦合協調的協同發展關系；中國的政府財政收入和兩系統的耦合協調度對經濟產出的作用相當；科技創新與經濟增長的協同發展對經濟產出具有重要的推動作用。

關鍵詞：科技創新;經濟發展;耦合關系;系統耦合度;系統耦合協調度

1引言

邁克爾·波特[1](Michael.Porter)將一國優勢產業參與國際競爭的過程分為四個階段：要素驅動階段，投資驅動階段，創新驅動階段，財富驅動階段。就目前而言，我國整體產業仍處于投資驅動階段。多年投資導致的飽和產能已被廣大學者所詬病，資源粗放的消耗式發展模式不可持續。從目前國內形勢看，中國經濟正處于“三期疊加”歷史新時期，尋找經濟增長新的支撐點是擺在政府面前的一道亟待解決的難題。伴隨著經濟結構不斷調整和產業結構的優化升級，主導產業將由過去的資本密集型重化工業和勞動力密集型加工制造業向生產性服務業和技術密集型高端制造業轉變，由過去生產要素驅動向創新驅動轉變。科技創新對于經濟增長的重要性日益顯著，創新驅動發展將成為中國未來發展的重要戰略。

2文獻綜述

關于科技創新與經濟發展的關系研究，目前主要是關于兩者關系的重要性及戰略設計、路徑選擇等方面的研究，有代表性的有夏天[2]、張來武[3-4]、劉志彪[5]、黃寧燕等[6]、胡鈺[7]、陳曦[8]、洪銀興[9]、趙志耘[10]等。關于兩者數量關系量化測度方面，現有研究主要是圍繞全要素生產率(TFP)展開，即對科技創新在經濟增長中的貢獻率進行研究。測度方法可分為參數法和非參數法兩大類。參數法是從修正的C-D生產函數或超越對數生產函數出發，運用索洛余值法、拓展的索洛余值法、隨機前沿生產函數(SFA)進行測度；非參數法主要指的是指數法和數據包絡分析(DEA)[11]。針對科技創新在經濟發展中的貢獻率進行量化測度，前提假設是科技創新(技術進步)會帶來經濟增長。實際上科技創新與經濟發展之間的關系很復雜，兩者之間具有相互促進、和諧共生的耦合發展關系。

3科技創新與經濟增長的系統耦合關系研究

3.1指標選取和數據處理

本文科技創新系統的數據來源于OECD數據庫網站，經濟發展系統的數據來源于國家統計局網站，數據年份由1991—2012年。科技創新系統指標是根據科技創新的過程維度和結構維度(P-S模型)進行篩選，運用時差相關分析法進行指標動向分組，得到先行指標、一致指標和滯后指標；經濟發展系統指標是根據國家統計局中國經濟景氣監測中心發布的宏觀經濟景氣一致指數指標體系選取的，共八個指標。本文選取的數據指標如圖1和圖2所示：

圖1　科技子系統指標

圖2　經濟子系統指標

3.2科技創新與經濟增長的耦合協調關系

科技系統的輸入參數包括資金和人員投入以及社會科研氛圍的提升，輸出參數為科技創新的產出指標。對經濟增長的影響主要包括直接的新產品產值和非直接的經濟系統效率的提高，經濟系統效率包括勞動人員素質、管理效率、資本配置效率等。經濟系統的輸入參數為資本、勞動力和生產要素的配置效率。生產要素的配置效率包括科技創新帶來新的經濟輸入，體現為新的經濟增長點(新產品形成新產業)、更高的生產效率和儲蓄率。生產效率體現為生產工具的更新和勞動人員素質的提高。在創新環境中，勞動者被迫學習新技能，從而提高自身素質和生產效率；儲蓄率的提高可解釋為資本優化配置，表現為長期資本報酬率的提高或折舊率的降低[12]。輸出參數表現為國內生產總值，從效用角度來說是社會效用最大化。

為了說明科技系統和經濟系統之間的關系，本文構建科技—經濟系統模型，模型理論基礎是修正的C-D生產函數。為了簡化分析，提出如下假設[13]：

(1)生產函數采用規模報酬不變型，技術進步是中性的；

(2)經濟系統產出由生產要素和生產要素配置效率決定；技術進步是決定經濟產出的根本原因，是廣義上的技術進步；

(3)經濟產出的去向只有消費和投資；

(4)技術進步折算成隱形資本變量，通過隱形資本累積對經濟產出做出貢獻。

計量模型表示如下：

Y(t)=a(t)S(t)αK(t)βL(t)(1-α-β)

其中Y(t)為經濟產出；a(t)為經濟產出調整系數；S(t)為科技進步的隱形資本累積，將轉化為創新資本；K(t)為實際資本累積；L(t)為勞動力資源；α為科技進步的彈性系數；β為實際資本的彈性系數。

為得到各變量的累積方程，假設如下變量：

(5)投資I，消費C：C=(1-mk-ms)Y(t)。

3.3社會效用靜態最優時科技創新與經濟發展的耦合條件

s.t.mkY(t)=nkK(t)，msY(t)=nsS(t)

C=(1-mk-ms)Y(t)

計算可得出：λ=γ

即科技進步的隱形資本彈性在社會效用靜態最優時為隱形資本的顯化量，實際資本的彈性為實際資本的折舊量。當ns和nk相等時，科技進步的彈性和實際資本的彈性與科技和資本的比例相對應。

3.4社會效用動態最優時科技創新與經濟發展的耦合條件

其中y為勞動的經濟產出，k為勞動的實際資本。

4科技系統與經濟系統的系統耦合度測算

對于科技系統和經濟系統有：

其中，αi為第i個科技系統參量的權重，xi表示第i個科技系統參量；βi為第i個經濟系統參量的權重，yi表示第i個經濟系統參量。

4.1目標演化函數的求解

對于f(S)、f(E)的求解，本文采用序參量的功效函數的方法求解。計算公式如下：

其中uj為科技系統參量aj的功效函數，aj為科技系統的公因子變量。同理；

其中νj為經濟系統參量bj的功效函數，bj為經濟系統的公因子變量。

科技系統的演化方程目標求解f(S·)和經濟系統的演化方程目標求解f(E·)采用線性加權求和法集成：

根據上述公式可計算科技系統和經濟系統的功效函數和演化方程目標求解。

4.2耦合度函數與耦合協調度函數的構建

耦合度函數值越接近1，說明耦合度越大；越接近0，說明耦合關系越小。本文中科技子系統比經濟子系統的取值范圍大，為了避免出現兩者協調程度不高的情況，對耦合度函數進行改進，得到耦合協調度函數：

Z=書版無字符：0x19bf(S·)+書版無字符：0x210ff(E·)

DT=(C2·Z)1/2

其中書版無字符：0x19b和書版無字符：0x210f反應兩個子系統的相對權重，書版無字符：0x19b和書版無字符：0x210f的確定采取熵值賦權法[14]。計算得到書版無字符：0x19b=0.316、書版無字符：0x210f=0.684，說明經濟系統相比科技系統的重要性更高。

觀察圖3可知，中國科技創新和經濟發展的波動性相似。1991—2000年間經濟發展高于科技創新水平；2001—2004年間兩者齊頭并進，保持在同一發展水平上；2005—2012年間科技創新水平大幅度提高，逐漸超過經濟發展水平；2002—2003年間兩者均開始呈現上升發展趨勢。

圖3　科技創新與經濟發展子系統演化方程目標求解

觀察圖4可知，中國科技創新和經濟發展的耦合協調水平穩步提高，特別是從2002年開始，兩者的耦合協調水平大幅度提升。根據徐玉蓮等對耦合協調度的區間劃分[14]：1991—2005年間中國科技創新與經濟發展屬于低度耦合協調水平(DT≤0.4);2006—2009年間屬于中度耦合協調水平(0.4

4.3耦合協調度參與經濟子系統的回歸分析

圖4　科技創新與經濟發展子系統耦合協調度函數

對經濟子系統，構建多元回歸分析方程研究科技系統與經濟系統的耦合協調度對經濟產出的影響。各指標數量級相差較大，需剔除數量級對問題研究的影響，本文采用均值—標準差法[15]進行標準化，經過標準化處理后，構建如下多元回歸分析方程：GDPt=α1DTt+α2IPIt+α3IPAt+α4SRt+α5IPRt+α6UIt+α7FIt+α8RSt+α9IEt+εt

其中，εt為殘差項。

在全變量參與情況下，部分變量因多重共線問題，結果與實際不符，需剔除部分變量。首先，對中間層社會收入指數細分指標進行部分剔除。在全變量參與下發現工業生產指數(IPI)和工業從業人員數(IPA)回歸系數為負，工業企業利潤(IPR)對兩者影響都很大，因此剔除工業企業利潤(IPR)。與全變量參與結果相比，除了R2變小外，AIC、SC和D-W值也變小。繼續剔除國家財政收入(SR)和居民可支配收入(UI)后發現剔除UI后IPA的解釋向正向靠近。繼續剔除兩個變量發現：剔除IPR、UI的結果較好，但可能存在序列自相關。因此對于社會收入指數，本文保留國家財政收入(SR)。

從分析結果二可以看出，IPI、SR、DT三者一直非常顯著。在剔除社會需求指數一個指標情況下，FI、RS、IE三者的顯著性檢驗都未能通過。D-W值接近1，存在序列自相關。在剔除兩個變量的情況下，保留RS具有較好的統計學意義，自變量也通過顯著性檢驗。

綜上，保留的變量分別為國家財政收入(SR)和全社會商品零售(RS)。從現實意義來說，國家財政收入相比企業利潤對經濟產出具有更直觀的意義。工業企業利潤(IPR)在國內生產總值核算過程中是被包含與包含的關系，而國家財政收入和國內生產總值雖然相關，但不屬于同一個系統。對于社會需求指數來說，全社會商品零售(RS)比固定資產投資和海關進出口更貼近社會需求的真實涵義。

4.4結果分析

(1)工業從業人員數的顯著性檢驗始終未通過，原因可能在于工業生產指數與工業從業人員數存在多重共線性，于是將工業從業人員數(IPA)剔除，得到如下方程：

GDP= -0.0493×IPI+ 0.5395×SR- 0.0197×RS+ 0.4275×DT

(-4.817)(16.068)(-2.286)(12.974)

(***)(***)(**)(***)

回歸方程最終保留的自變量是工業生產指數(IPI)、國家財政收入(SR)、全社會商品零售(RS)和系統耦合協調度(DT)，自變量和方程的顯著性檢驗均通過。

(2)SR和DT對經濟產出都具有正向的推動作用，且推動作用相當。而IPI和RS卻是負的，可能是多重共線未能完全解決，系數較小，都接近于0。

(3)無論是全變量參與的方程，還是剔除變量的方程，系統耦合協調度(DT)始終非常顯著。這說明科技創新與經濟增長的耦合協調度，即兩者的協同發展對經濟產出具有重要的促進作用。

5結論與展望

由上述分析結果可以看出，中國創新驅動發展戰略的成功實施需要科技創新和經濟增長協調有序共同發展，而不是一方領先另一方。驅動發展本身含義是科技創新引領經濟發展，但科技創新水平的提高不僅來源于技術進步的推力，更來自于市場需求的拉力和市場競爭的壓力，在當今社會，后者更為重要。只有經濟發展水平的提高，才會有豐富的物質資本和人力資本用于研發和科技創新，科技創新和經濟發展的耦合協調發展才是兩者之間的本質關系。

本文僅對中國數據進行了實證分析，未來可考慮選取不同國家、城市和地區的數據進行研究，比較不同區域科技系統與經濟系統的耦合協調水平及其對經濟產出的影響，對不同區域的科技創新與經濟增長協同發展狀況進行動態監測，為政府實施創新驅動發展戰略和相關政策的制定提供參考依據。

參考文獻：

[1]PORTER.The competitive advantage of nations[M].New York：The Free Press,1990.

[2]夏天.創新驅動經濟發展的顯著特征及其最新啟示[J].中國軟科學，2009，S2：113-118.

[3]張來武.科技創新驅動經濟發展方式轉變[J].中國軟科學,2011(12):1-5.

[4]張來武.論創新驅動發展[J].中國軟科學，2013(1):1-5.

[5]劉志彪.從后發到先發:關于實施創新驅動戰略的理論思考[J].產業經濟研究，2011，73(4)，1-7.

[6]黃寧燕，王培德.實施創新驅動發展戰略的制度設計思考[J].中國軟科學，2013(4):60-68.

[7]胡鈺.增強創新驅動發展新動力[J].中國軟科學,2013(11):1-9.

[8]陳曦.創新驅動發展戰略的路徑選擇[J].經濟問題,2013(3):42-45.

[9]洪銀興.論創新驅動經濟發展戰略[J].經濟學家,2013(1):5-11.

[10]趙志耘.創新驅動發展:從需求端走向供給端[J].中國軟科學,2014(8):1-5.

[11]段文斌，尹向飛.中國全要素生產率研究綜述[J].南開經濟研究，2009(2):130-140.

[12]黃先海，楊君.中國工業資本回報率的地區差異及其影響因素分析[J].社會科學戰線，2012(03):40-47.

[13]王任祥，楊曼.科技創新與金融創新耦合關系及其對經濟效率的影響——來自35個國家的經驗數據[J].軟科學,2015,29(1):33-41.

[14]徐玉蓮，王玉冬，林艷.區域科技創新與科技金融耦合協調度評價研究[J].科學學與科學技術管理，2011，32(12)：116-122.

[15]王宏起，徐玉蓮.科技創新與科技金融協同度模型及其應用研究[J].中國軟科學，2012(6):129-138.

(責任編輯劉傳忠)

Study on Coupling Coordination Degree Model of Scientific and Technological Innovation and Economic Development in China

Yang Wu,Yang Miao

(Donlinks School of Economics and Management,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China)

Abstract：Through the analysis of the interaction between technological innovation and economic development，it reveals the coupling coordinated development mechanism on the scientific and technological innovation and economic development，and constructs the scientific and technological innovation and economic development subsystem coupling coordination degree model，and conducts the empirical analysis based on the annual data of Chinese scientific and technological innovation and economic development from 1991 to 2012.The result of the study indicates that：Both in the social utility of dynamical optimum，or social utility static optimum，scientific and technological innovation and economic development are harmonious and have coupling coordination development relationship；China’s government revenue and the two systems’ coupling coordination degree have the same effect for the economic output；Coordinated development of scientific and technological innovation and economic growth plays an important role for promoting the economic output.

Key words:Science and technology innovation；Economic development；Coupling relationship；System coupling degree；System coupling coordination degree

中圖分類號:F204;F832

文獻標識碼:A

作者簡介：楊武(1961-)，男，山東臨沂人，北京科技大學東凌經濟管理學院博士生導師，教授；研究方向：技術創新管理。

收稿日期：2015-07-27

基金項目：國家自然科學基金面上項目“區域科技創新景氣指數構建的理論與方法研究”(71273025)。