創新合作與廣州建設粵港澳大灣區創新增長極

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一、引言

灣區即是所在國參與國際競爭合作的重要平臺，也是引領技術變革的領頭羊和全球經濟發展的重要增長極[1]。與紐約、舊金山、東京等世界一流灣區相比，粵港澳大灣區如何在“一國兩制”的基礎上，推進城市間的協同創新與分工合作，實現創新驅動發展，打造世界一流灣區，參與世界經濟發展競爭，是其擔負的戰略使命之一[2]。2017年7月，在習近平主席的見證下，國家發改委與粵港澳三地政府共同簽署了《深化粵港澳合作 推進大灣區建設框架協議》。根據該協議，粵港澳三地將在中央支持下完善創新合作機制，優化跨區域合作創新發展模式，打造國際科技創新中心。從整體上看，粵港澳大灣區的創新驅動力強大，具備良好的創新資源[2]，特別是粵港澳三地在創新方面各有優勢。但從內部看，粵港澳大灣區內部的創新資源及要素并未得到充分的利用，尤其是城市間的創新合作亟待加強。已有研究表明，一個區域的創新源泉有兩種，一種是增加本地的創新投入，一種是接受來自其他區域的創新空間溢出[3]。區域間創新要素的動態流動有利于知識的空間溢出，從而促進區域創新效率的提升[4-5]。由此可見，加強城市間的創新合作，將有利于促進創新要素在不同城市間的充分流動，從而有利于充分發揮各個城市的創新資源優勢，提升區域整體創新效率，推動粵港澳大灣區建設成為全球領先的科技創新中心。

廣州作為廣東省的省會城市，擁有全廣東省77%的科研機構、70%的科技人員、80%的高等院校與97%的國家重點學科，是華南地區的科教文化中心，創新資源豐富。此外，廣州作為國家中心城市，具有綜合交通樞紐的區位優勢，區域合作基礎良好。因此，在粵港澳大灣區建設背景下，隨著城市間經濟聯系的進一步加深，城市間的創新合作關系也將進一步加強，從現有創新資源與合作條件來看，將更加有利于發揮廣州在創新領域的重要作用，從而建設成為粵港澳大灣區創新增長極。而上述預設的前提是，廣州需明確自身在粵港澳大灣區創新合作網絡中的地位與作用，充分發揮其創新比較優勢。基于這種認識，本文以城市間發明專利合作數量衡量城市間創新合作水平，基于網絡視角與空間視角，探究廣州在粵港澳大灣區創新合作網絡中的地位與作用，通過分析廣州的創新結構特征，發現廣州的創新比較優勢。以期為廣州建設粵港澳大灣區創新增長極，推動建設國際科技創新中心提出相應的對策及建議。

二、粵港澳大灣區創新合作格局

（一）創新合作關系呈現向大灣區內部集聚的趨勢

專利申請量被廣泛地作為衡量技術創新的指標。專利包括發明專利、實用新型以及外觀設計三種類型，其中，發明專利是三種專利類型中最具技術含量與創新性的指標，常常被用作技術創新的成果或是表征創新績效[6]。由于發明專利聯合申請體現了不同創新主體間協同互動與創新合作的成果，因此，本文采用不同城市創新主體間的發明專利聯合申請衡量城市間的創新合作。

通過廣東省知識產權局專利信息查詢系統，本文獲取了2008至2016年粵港澳大灣區11個城市的發明專利數據共547564條。其中，申請人包括2個及以上的發明專利聯合申請數量為68988件，平均合作率約為12.60%。從創新合作關系的區域合作模式來看，粵港澳大灣區創新合作聯系有向灣區內部，尤其是灣區各個城市內部集聚的趨勢（見圖1）。

首先，從灣區城市與非灣區城市間的合作情況來看。2008年，灣區與非灣區城市的發明專利合作量占總合作量的87.34%，處于絕對領先的位置，但此后呈現快速下降的趨勢，在2012至2013年期間開始被灣區城市市內合作關系所超過，成為粵港澳大灣區發明專利的次要合作模式，到了2016年，其僅占總合作關系的29.60%。

圖1 粵港澳大灣區發明專利的區域合作類型

其次，從灣區城市間的合作情況來看。2008至2016年期間，灣區城市間的發明專利合作所占比重依次呈現為緩慢上升、快速上升、回落后再上升的變化趨勢。但總的來看，灣區城市間的發明專利合作所占比重呈現整體上升的趨勢。

最后，從灣區城市市內的合作情況來看。2008年，灣區城市市內發明專利合作量僅占總合作量的10.38%，但此后取得了快速增長，除了2014年稍有波動，其余年份均保持較為穩定的增幅，到了2016年，其占比為57.11%，在合作關系中占據了主導地位。

現有研究認為，地理鄰近是促進組織之間創新合作的重要影響因素，主要表現為，創新過程中隱形知識的強度越大，就越需要面對面的溝通和接觸[7]。這意味著，在粵港澳大灣區，地理臨近仍然是影響不同城市的創新主體間開展創新合作的重要因素，且隨著時間的推移，這種影響的程度可能進一步加深。因此，可以預見，隨著粵港澳大灣區交通聯系日益密切，未來，城市創新合作關系將會進一步向灣區內部轉移，灣區內部的創新聯系將會越來越緊密。

（二）形成了“佛—穗—莞—深”創新走廊

粵港澳大灣區創新合作關系呈現向灣區內部集聚的趨勢，表明大灣區內部城市間創新聯系越來越緊密，因此，有必要從大灣區內部揭示各個城市間的創新聯系情況。為此，本文利用ArcGis制圖軟件，進一步考察粵港澳大灣區城市創新聯系的空間格局及其動態演變，結果見圖2。整體而言，粵港澳大灣區城市創新聯系格局呈現以下兩個特征。

圖2 粵港澳大灣區城市發明專利合作網絡①

第一，整體聯系格局呈現更加網絡化、復雜化的趨勢。粵港澳大灣區城市間發明專利合作的聯系格局呈現“鄰近”與“跳躍”并存的現象。隨著時間的推移，城市間的合作關系越來越多，創新聯系越來越緊密。從一開始主要由以廣州和深圳為核心節點所形成的較為發散、均衡的射線集所組成，逐漸演變為形成以廣州、深圳為核心，并分別向佛山與東莞延伸的創新走廊，而其他城市則通過與廣州、深圳連接，從而向“佛—穗—莞—深”創新走廊集聚。

第二，廣州承擔重要的樞紐功能。首先，從城市自身的創新合作水平來看，廣州城市內部的創新聯系長期維持在一個較高的水平且保持著穩定的增長，在前兩個階段，城市內部的創新規模僅次于深圳，始終作為創新網絡中的重要城市。值得注意的是，在2014至2016年期間，佛山市市內合作的發明專利數量從1065件增加到2348件，增長了1.2倍，分別超過了廣州與深圳，排名從第三升至第一。由此可見，佛山城市內部的創新聯系較強，創新合作需求較大，且近幾年呈現快速增長的趨勢。從更微觀的角度看，這可能歸功于其發達的制造業體系。其次，從城市間的聯系強度來看，廣州與深圳在創新合作網絡連接了大部分的城市，承擔了重要的樞紐功能。僅在2014至2016年期間，與廣州、深圳有關的發明專利合作數量占灣區內所有城市間總合作量的63.48%。

通過對比可以發現，深圳的平均聯系強度更大，但廣州合作的城市數量更多、空間范圍更廣、水平更加均衡。具體來看，在2008至2010年期間，與廣州產生創新合作關系的城市數量更多，結構更加均衡，而深圳則主要與鄰近城市產生創新合作關系，連接的城市數量較少，但聯系的強度更強。此后的階段，廣州主要加強了與合作城市的聯系強度，新增的聯系城市數量不明顯，而深圳則是主要擴展了合作城市的數量，分散了鄰近城市的聯系強度。到了2014至2016年階段，兩者的空間聯系結構演變有逐漸趨同的趨勢。

（三）廣州與粵港澳大灣區其他城市的創新合作潛力

現有研究認為，技術鄰近是影響創新合作的重要因素。技術鄰近對創新合作的影響呈倒U型關系[8]。當技術鄰近很小的時候，主體之間不能充分地相互理解，隨著技術鄰近的增加，主體之間有效的交互溝通和知識的互補性可以激發創新成果的產生，但超過某一個點后，技術鄰近太大導致主體之間知識的互補性很小，很難激發創新的產生，創新合作的績效開始降低。因此，城市間應注意維持合理的技術鄰近度，運用好創新技術資源的互補性，以提升創新合作的效率。

為了進一步發現大灣區內部與廣州具備創新合作潛力的城市，本文計算了廣州與大灣區其他城市的專利技術鄰近指數（見表1）。從時間維度來看，廣州與粵港澳大灣區其他城市間的專利技術鄰近指數演變呈現出以下三種類型。

第一種是由初期較低的水平逐漸增加至一個較高的水平。這種類型主要發生在廣州與深圳、珠海、佛山、東莞、澳門之間。這意味著，廣州與深圳、珠海、佛山、東莞和澳門之間的專利技術結構相似度處于一個較為合理的階段，城市間的技術資源存在一定的交互與互補的空間，有利于城市間創新合作的績效，城市間創新合作的潛力較大。

第二種是始終維持在高水平階段。長期來看，廣州與中山、肇慶的技術鄰近指數基本維持在0.80以上，廣州與惠州、香港之間的技術鄰近指數基本維持在0.90以上。說明廣州與中山、肇慶、惠州、香港之間的專利技術結構趨同，技術知識的互補性比較小，可能形成一定的競爭關系，創新合作的績效較低，缺乏創新合作的潛力。

第三種是始終處于低水平階段。在2008至2016年期間，廣州與江門的技術鄰近指數始終在0.21～0.32間波動。由此說明，廣州與江門的專利技術結構相似程度比較低，缺乏產生創新聯系的交互基礎，難以激發創新合作的產生，創新合作的潛力也較低。

因此，總的來看，廣州與深圳、珠海、佛山、東莞、澳門具備較大的創新合作潛力，應著重加強與這部分城市的創新聯系，激發創新合作的知識溢出效應，從而有利于發揮自身的創新資源優勢，提升區域創新效率。與此同時，也應注重與中山、肇慶、惠州、香港、江門形成更加合理的技術鄰近度，提高城市間創新資源的互補性，從而增加創新合作的可能性。

三、廣州在粵港澳大灣區創新合作網絡中的地位與作用

（一）整體創新合作網絡發育程度增強

粵港澳大灣區城市間創新合作聯系呈現網絡化的趨勢，因此，本文將城市作為發明專利合作網絡中的節點，采用網絡密度、網絡度數中心勢與集聚系數描述粵港澳大灣區城市創新合作網絡的整體特征（見表2）。總的來看，粵港澳大灣區創新合作網絡的發育程度隨著時間的推移而逐漸增強。

首先，從網絡密度來看，在2008至2016年期間，粵港澳大灣區間發明專利合作的網絡密度從0.28逐漸增至0.60。這意味著，在粵港澳大灣區內部，具有發明專利合作關系的城市對數量越來越多，城市間創新合作關系越來越緊密。形成這個趨勢的原因可能有兩方面：一是時間上的增長，二是空間上的轉移。

表1 廣州與粵港澳大灣區城市的專利技術鄰近指數②

表2 港澳大灣區發明專利合作網絡整體特征③

其次，從網絡度數中心勢來看，在2008至2016年期間，粵港澳大灣區發明專利合作網絡度數中心勢分別由67.78%降至6.85%，降幅達到了89.89%，呈現明顯的遞減趨勢。由此說明，從粵港澳大灣區內部城市間相互合作的程度來看，各個節點城市的相對差距進一步縮小，創新合作網絡呈現更加均衡的趨勢。

最后，從網絡集聚系數來看，在2008至2016年期間，粵港澳大灣區發明專利網絡集聚系數由0.38逐漸增加到0.68。表明城市間創新合作聯系的擴散能力更強，整體網絡的集聚能力更強，特別是主要城市間的相互聯系進一步加強，網絡內部集團化程度越高。

（二）廣州在創新合作網絡中處于重要地位

為了進一步分析粵港澳大灣區發明專利合作網絡內部的城市結構特征，從而明確廣州在創新合作網絡中的地位與作用，本文計算了各個城市的度數中心度。并且，為了展現城市間創新合作的方向性，本文根據專利聯合申請關系中是否為第一申請人，將度數中心度進一步分為出度與入度。總的來看，廣州在粵港澳大灣區創新合作網絡中發揮著重要的連接功能與輻射作用。

首先，從城市出度中心度排名來看（見表3），粵港澳大灣區發明專利合作網絡呈現出“中心—外圍”的城市結構特征。具體的，廣州、深圳、東莞與佛山4個城市的出度始終排在前4名。一方面說明了這4個城市在創新合作網絡中與其他城市的創新聯系較為緊密。另一方面也說明，在與其他城市的創新合作關系中，這4個城市更多的是承擔合作發起人的角色，發揮了主導的作用，主動創新能力較強。從增長的角度看，廣州的排名表現穩中有升，在2008至2010年期間，廣州的出度中心度排名第三，此后在2011至2016年期間，廣州排名上升到了第二名，且不斷縮小了與第一名之間的差距。

其次，從城市入度中心度排名來看（見表4），在不同時間段下，廣州與深圳均穩定地占據了前兩名的位置，且與其他城市保持著較為明顯的優勢。這說明，廣州與深圳不僅有著比較強大的自主創新的能力，得益于強大的創新資源優勢，還發揮了重要的輔助創新的作用。這意味著，對于大灣區其他城市而言，在創新合作關系中，需要主動尋求廣州或深圳的創新配合與技術支持。值得注意的是，相比于出度中心度排名，廣州在入度中心度的排名表現上更加突出。在2008至2013年期間，廣州排名第二，僅次于深圳，到了2014至2016年期間，廣州則是超越了深圳，排名升至第一。

表3 粵港澳大灣區發明專利合作網絡城市中心度（出度）排名④

整體而言，廣州與深圳在粵港澳大灣區城市創新網絡中發揮著重要的連接功能與輻射作用。但相比之下，深圳在創新合作關系中更多的是作為發起者的角色，主動創新能力相對更強，而廣州則是輔助創新能力更強，成為灣區內部更多城市的創新合作伙伴。

表4 粵港澳大灣區發明專利合作網絡城市中心度（入度）排名

四、廣州的創新結構特征及比較優勢

（一）創新主體多元化

廣州作為廣東省的省會城市，集中了全省的大部分高校及科研院所資源，是華南地區的科教中心。目前，廣州擁有全省80%的高校、77%的科研機構、97%的國家重點學科與100%的國家重點實驗室，擁有國家工程技術研究中心18家，國家級企業技術中心25家，以及8700多家高新技術企業。因此，從創新主體的角度看，廣州具有產學研深度融合與協同創新的良好基礎。

廣州的創新主體呈現出多元化發展的特征。以創新主體對發明專利貢獻程度的高低進行排序，廣州的創新主體結構依次為企業、高校、科研機構（見圖3）。2008年，廣州的產、學、研發明專利申請數量的比值分別為3.6∶3.1∶1。從變化的趨勢來看，2008年，企業的創新貢獻程度略高于高校，但此后企業的創新能力得到了更快的提升，逐漸拉大了與高校的差距，與此同時，科研機構的發明專利數量則保持著較為平穩的增長。到了2016年，企業、高校、科研機構三者的發明專利貢獻比值變化為7.5∶3.3∶1。

為了進一步展現廣州創新主體多元化發展的比較優勢，本文將深圳發明專利的創新主體結構與廣州進行比較（見圖4）。相比之下，深圳企業創新的規模優勢明顯，但創新主體結構較為單一，產學研創新比例懸殊。以2016年為例，深圳的企業、高校、科研機構的發明專利貢獻比值約為30.0∶1.3∶1。這表明，深圳的科技創新主要由企業驅動，而高校與科研機構的創新貢獻則較為有限。

通過比較可以發現，在發明專利領域，企業的創新優勢明顯，在創新主體中占據著主導作用。廣州的創新主體多元化發展，創新結構較為均衡，產、學、研的創新水平均不斷提升。因此，與深圳相比，得益于豐富的高校及科研院所資源，廣州更有利于實現產學研深度融合，發揮產學研協同創新的優勢。

圖3 廣州發明專利創新主體分類情況

圖4 深圳發明專利創新主體分類情況

（二）技術多樣化程度高

廣州創新資源豐富不僅體現在創新主體的多樣性上，同時也體現在優勢技術領域的多樣性上。通過計算廣州在2008至2016年期間各個發明專利部占總申請量的比重（見圖5），發現廣州的專利技術結構較為均衡，技術多樣化程度高，在人類生活必需品、作業與運輸、化學與冶金、物理和電學等5個技術領域具備創新比較優勢。

廣州的技術結構表現為均衡性與穩定性兩個特征。一方面，從8個專利部的分布情況來看，廣州的創新優勢領域分布較為均衡。廣州占比超過10%的專利部分別有A、B、C、G、H，涉及的技術領域分別為人類生活必需品、作業與運輸、化學與冶金、物理和電學。此外，本文根據《國際專利分類表》的8個大部及其分部與我國《國民經濟行業分類》中的門類以及制造業中的大類進行匹配（見表5），發現廣州具有潛在技術優勢的產業包括農副食品加工業、食品制造業、煙草制造業、交通運輸設備制造業、化學原料及化學制品制造業、化學纖維制造業、醫藥制造業、專用設備制造業、電氣機械及器材制造業等。

圖5 廣州發明專利的IPC分類情況

另一方面，從時間的變化趨勢看，廣州的專利技術結構變化整體比較穩定。在2008至2016年期間，除了C專利與G專利部存在此消彼長的變化關系，其余專利部的變化則不明顯。其中，C專利部由2008年的24.24%降至2016年的15.05%，而G專利部占比則由2008年的17.44%增至2016年的25.99%。由此表明，近年來，廣州的傳統優勢領域，即化學及冶金技術的創新優勢有所弱化，但與此同時，物理領域的技術創新能力則取得了一定的提升。

同樣，為了進一步發現廣州在技術領域的創新比較優勢，本文以深圳的情況作為對比（見圖6）。相比于廣州而言，深圳的專利技術專業化程度較高，但技術結構較為集中，且波動幅度較大。深圳占比超過10%的專利部只有G和H，且兩者相加占總申請量的比重超過了70%。由此表明，深圳的比較優勢產業基本集中在計算機、通信和其他電子設備制造業、儀器儀表制造業、信息傳輸、軟件和信息技術服務業等行業上，其創新活動主要是沿著產業鏈縱向延伸。

圖6 深圳發明專利的IPC分類情況

相比之下，廣州的優勢產業不僅囊括部分高技術產業，同時也包括一些傳統產業。例如，交通運輸設備制造業、化學原料和化學制品制造業、煙草制造業、醫藥制造業等行業一直是廣州的絕對優勢產業。除此之外，廣州在農業、食品加工業、交通運輸業、通用設備制造業等行業也具有創新比較優勢。這意味著，廣州的創新發展模式適合向產業間橫向發展，通過整合跨產業鏈的創新資源，促進不同產業間的創新聯系，從而發揮跨產業的創新優勢。

表5 專利IPC分類及其對應行業

五、結論及對策建議

本文以城市間發明專利合作數量衡量城市間的創新合作水平，重點分析了廣州在粵港澳大灣區創新合作網絡中的地位與作用，以及廣州在創新領域的比較優勢。研究結果顯示，廣州在粵港澳大灣區創新合作網絡中承擔了重要的樞紐功能；在空間上，粵港澳大灣區形成了“佛—穗—莞—深”創新走廊；在技術創新領域，廣州具有創新主體多元化與技術多樣化程度高的比較優勢。基于現已形成的城市創新合作格局，本文就廣州如何根據自身在粵港澳大灣區創新合作網絡中的地位與作用，發揮其創新比較優勢，從而推動建設國際科技創新中心，提出以下對策建議。

第一，廣州應鞏固與利用其在粵港澳大灣區創新合作網絡中的樞紐地位，依托國家中心城市、省會城市與大灣區交通樞紐的綜合優勢，特別是公共服務體系全、質量高和綜合創新能力強的有利條件，吸引創新人才，成為大灣區創新人才的集聚地與供應地，積極承擔灣區內部城市與外部城市的創新聯系人角色，擴大創新輻射力。

第二，廣州應依托“佛—穗—莞—深”創新走廊，重點加強與深圳、佛山、東莞、珠海、澳門等合作潛力較大的城市間的創新聯系。特別是，應重視利用廣州與佛山、東莞之間的空間鄰近優勢，推動廣佛同城化等，建立跨區域的創新合作平臺，從而更好地發揮廣州的科教資源優勢與佛山、東莞的制造業創新資源優勢，推動三地產學研的協同創新，提高科研成果轉化能力，進一步鞏固作為粵港澳大灣區創新合作網絡樞紐的地位。

第三，廣州需充分發揮創新主體多元化及其科教資源優勢，促進本地高校、科研院所與其他高水平院校的交流，尤其是與香港國際知名大學形成更加緊密、頻繁的科研交流與創新合作關系，提升科技創新的國際化程度。同時，加強本地高校、科研院所與企業間的創新聯系，利用好周邊城市的創新合作需求，促進產學研協同創新。通過這些方式，增強廣州在粵港澳大灣區創新合作中的引領能力。

第四，廣州應利用其技術優勢領域多樣化的特點，促進本地產業間橫向擴張的創新合作，形成跨產業鏈的創新合作優勢。此外，在一些不是本地優勢產業但具備創新比較優勢的產業領域，廣州可加強與大灣區內這類優勢產業所在城市的創新合作，從而促進大灣區的創新合作，發揮廣州對粵港澳大灣區創新合作的推動作用。

注釋：

①圖中點的大小表示灣區同一城市市內合作的數量，點越大，合作數量越多。線的粗細表示灣區不同城市間創新合作的數量，同理，線越粗，則合作數量越多。采用Jenks最佳自然斷裂法，根據組間方差最大、組內方差最小的聚類結束條件將城市間的創新聯系強度劃分為4個等級。

②本文采用Jaffe指數度量粵港澳大灣區城市間的技術鄰近程度。Jaffe指數的原理是根據創新主體在專利分類上的分布數目來構造技術空間向量。然后，用各向量間的非中心化的相關系數來衡量創新主體的技術鄰近程度。Jaffe指數將專利分成120類，考慮到數據的可得性，本文參考史峰等（2016）的處理方法，采用簡化的Jaffe指數進行測量：

其中，1～8表示按照國際專利分類法將專利分成8個專利部，fi,tk表示t期內城市i在第k部專利申請的發明專利數，同理，fj,tk表示t期內城市j在第k部專利申請的發明專利數。如果Tecij,t的值越接近1，表明城市i與城市j的技術結構越鄰近，值越接近0，則表示城市i與城市j的技術結構差距越大。

③網絡密度用于刻畫網絡中節點間相互連邊的密集程度，值越大，則網絡聯系越緊密，整體網絡對節點的影響越大；網絡度數中心勢表示網絡的中心性，體現網絡的集中程度，值越大，則網絡越集中，核心節點越突出；網絡集聚系數表示一個網絡中節點集聚的程度，反映了節點的鄰接點之間相互連接的程度，值越大，網絡節點的集聚性越強，網絡集團化的程度越高。

④城市中心度排名越高，意味著該城市在創新合作網絡中的輻射能力越強，地位越高，處于核心位置。