CAS理論視角下產業集群協同創新系統研究

葉暉

摘 要：創新對產業集群保持競爭優勢和可持續發展有著至關重要的作用，多主體協同創新能進一步有效提高產業集群整體創新能力。從CAS理論視角出發，對產業集群協同創新系統的結構和特征進行分析，并基于CAS理論的刺激—反應模型，構建產業集群協同創新系統對創新環境的刺激—反應行為模型。

關鍵詞：產業集群;協同創新;CAS理論

中圖分類號：F260 ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ?文章編號：1673-291X（2019）06-0026-03

引言

隨著計算機、通信技術的不斷進步，經濟全球化步伐加快、市場競爭加劇，產業集群所面臨的挑戰和不確定因素也在急劇增加，集群內企業需要根據各種因素和對未來的預測做出快速反應，創新能力和應變速度已經成為決定產業集群競爭力的關鍵因素。產業集群協同創新作為一種新的創新模式對于產業集群繼續保持競爭優勢、獲得持續發展，發揮著至關重要的作用。

外部經濟理論的一個重大貢獻是發現了一種產生聚集的“空氣”——協同創新環境[1]。在這種環境中，集群主體可以持續不斷地與環境、與其他主體相互促進、相互協作，在交互過程中，各個底層主體改變自身的結構和行為方式，形成上一層次的、整體層次上的新的結構、現象及更復雜的行為。可見，產業集群協同創新是一個自組織過程，其正負反饋機制的非線性作用促發了集群創新系統的協同演化，同時也使其演化行為具有復雜性、動態性和非均衡性。而這些特性，無法完全用傳統經濟學方法論來理解和研究。

密歇根大學霍蘭（John H.Holland）教授提出的復雜適應系統（Complex Adaptive Systems，簡稱 CAS）理論將宏觀表現與微觀行為進行了有機結合。宏觀方面，強調主體的層次性、多樣性與聚合性，強調主體與其周圍環境及主體間的相互作用使系統不斷演化;微觀方面，強調主體的主動性和適應性，主體通過與環境及其他主體的非線性交互作用“學習”或“積累經驗”，并且根據學到的經驗以某種方式把“經歷”記住，使之“固化”在其以后的行為方式中，改變自身的結構和行為方式，以便更好地生存和發展[2]。CAS理論強調的這些特點能彌補傳統經濟理論在刻畫產業集群動態行為上的不足，因此，將CAS理論應用于正在由基礎到復雜、線性到非線性過渡的集群創新問題具有一定優越性。

一、產業集群協同創新系統基本架構

協同創新概念起源于弗里曼（Freeman），他認為，協同創新是一種系統性創新，由企業、客戶、中介機構和供應商等通過垂直或水平的關聯節點形成的一種網絡創新模式[3]。隨著社會的發展，技術的復雜性和環境的復雜性不斷提升，創新的難度也不斷提高，單憑企業或集群自身能力很難完成更復雜的創新活動。因此，為優化創新資源配置，加快知識與信息的傳播與擴散，彌補個體創新能力不足，同時降低創新風險，技術創新從單個企業內部向企業外部延伸，從集群內向位于集群外的高校、科研機構、金融機構、服務咨詢機構、培訓機構、行業協會甚至政府機關等等延伸，產業集群與政府、高校、科研機構、金融機構、中介組織等多種要素相互協作結成復雜的創新網絡。在這個網絡內，各種不同形態與性質的組織，彼此間形成互相依賴、競爭與合作的互動關系，使知識、技術、信息、資金、物資、人才在產業集群內順暢交流和轉化，構成為一個資源共享、互補優勢的協同創新系統（如下頁圖1所示）。

產業集群協同創新系統中，企業是核心創新主體，對創新行為起著關鍵作用，根據各自承擔的功能任務可以分為如下幾類：核心企業、供應商企業、客戶企業、競爭企業、互補企業，他們之間相互作用而形成橫向鏈與縱向鏈兩種結構關系并進行互動。縱向鏈中，供應商為核心企業提供內部生產要素，處于核心企業上游，客戶企業則是處在下游的產品需求者，這種高度依賴關系促使協同創新的發生。橫向鏈中，競爭企業與核心企業間存在競爭行為，激烈的競爭要求企業不斷進行改革創新，是創新原動力，但單個企業很難有持續不斷的創新能力，因此各企業之間也需要有協同合作;互補企業是為核心企業提供資源、生產要素、基礎設施等條件的關聯企業，本身存在著互利關系，他們之間開展協同創新更能達到利益擴大化。產業集群協同創新系統中的主體還包括政府、高校、科研機構、金融機構、中介組織等，他們不進行產品的生產和銷售，不屬于創新活動的直接行為者，但能為創新活動提供必要支持和專業服務，起創新能動作用。政府通過制定相關政策制度或建設基本設施，引導和促進產業集群健康發展，是創新活動的扶持者和推動者;高校、科研機構作為知識和技術的支撐機構，不僅是新知識、新技術的創造者，還通過教育、培訓等方式將知識和技術進行推廣傳播，將科研成果轉化為企業生產經營活動實現其市場價值，是創新活動的智力源;創新離不開金融的支持，金融機構能為集群的科技創新提供資金保障，實現金融與科技的有機結合，各類中介組織能為集群創新系統中的各行為主體提供專業化的各種咨詢與培訓服務，建立各種非正式網絡，促進系統中各行為主體之間的交流[4]，是創新活動的活力保證。

二、產業集群協同創新系統的CAS特性

霍蘭教授提出現實世界中的復雜適應系統通常具備四個特性：聚集、非線性、流和多樣性。從產業集群協同創新系統的整個形成和運作行為分析，產業集群協同創新系統具備復雜適應系統的基本特性，是典型的復雜適應系統。

1.聚集性。聚集指系統中主體可以相互黏著形成多個體聚集體（多主體），多主體還可以繼續粘著形成更為復雜的聚集體[5]。從本質上講，產業集群本身就是企業集聚和共生的結果，產業集群協同創新系統中企業、政府、高校、科研機構、金融機構、中介組織等各主體聚集一起通過協同合作產生有機聯系，在整體層次上凸顯出更復雜的行為活動，形成規模更大、能力更強的新的組織結構。在這個組織結構中，技術人才更聚集、信息資源更豐富、交流共享更通暢。因此，相對于單個主體，它擁有更強的創新能力和價值增值能力，其功能遠遠大于各個主體功能的簡單疊加之和。

2.非線性。非線性的本質是事物之間的相互作用，說明相互聯系的事物不是單方面的影響，而是相互影響、相互制約和相互依存的[6]。產業集群協同創新系統由多個不同類別的、具有不同行為特征的主體組成網絡狀，主體的資金、技術、勞動力之間的相關作用，研究開發、技術創新、市場創新的反饋作用，創新活動過程中各主體的協同作用，都反映了他們之間的相互影響、作用、依賴，非簡單的、被動的、單向的因果關系，而是主動適應的、正負反饋的非線性復雜關系。

3.流特性。流指主體之間乃至主體與環境互動過程中出現的信息流、能量流、物質流等等。產業集群協同創新系統中，上下游企業從原料采購到產品生產到商品銷售，合作企業從知識共享到經驗交流到技術創新，以及企業與政府、高校、科研機構、金融機構、中介組織等其他主體間的合作與互動，無不存在著知識、技術、信息、資金、物資、人才的交流和轉化，即使是競爭企業，不考慮知識溢出等流的存在，競爭主體間也可以通過消費需求媒介實現信息的間接流通。因此，信息流、能量流、物質流廣泛存在于產業集群協同創新系統中，他們的通暢流動能保證系統的有效運轉。

4.多樣性。多樣性指主體之間存在著各種差異性。產業集群協同創新系統的創新主體在規模、能力、實力上存在較大差異，創新活動的方式和過程也會有多種不同選擇，每一次具體的協同創新行為需要涉及到系統中多種不同的要素組合，因此創新行為所取得的成效和影響范圍也會因為條件的差異而存在差別。產業集群協同創新系統的構成主體和演化過程都具有多樣性特征，也是其產生復雜性的重要原因之一。

三、基于刺激—反應的產業集群協同創新系統模型

CAS理論的刺激—反應模型是對主體的適應和學習過程進行的描述，通過模型描述說明主體對環境的適應反應能力。模型包括三個部分：探測器、規則集、效應器。其運行基本原理是：探測器接收外部輸入信息，主體根據規則集將探測器獲取的信息與之進行匹配，效應器接收到消息后做出實時響應，這是一個循環鏈式反應過程，多個規則能夠同時作用并進行更新。

產業集群協同創新系統作為一個復雜適應系統，其創新主體與外界環境間不斷進行著刺激—反應的交互行為（如圖2所示）。探測器是產業集群協同創新系統與環境交互的核心機制之一。探測器感知產業集群協同創新系統內外環境激勵信號，并迅速把信號傳輸給系統各創新主體。通過探測器感受的外界刺激是形成協同創新的動力，如市場需求、競爭壓力、知識外溢、社會成本等，以及系統創新主體的協同合作帶來知識技術、資源條件、溝通便利等益處。多種創新驅動因素交織一起形成信息集合，創新主體將從探測器中獲取的信息集合與系統的創新規則集進行比對，如果這些信息有利于新知識的獲取、新技術的產生、新產品的形成，有利于創新周期的縮短、創新能力的提升、創新效用的擴大，即是成正反饋的積極作用，則可進行強化，反之則需弱化處理，由此也就激活了效應器做出行為反應，如對創新規則及系統結構的重新調整等等，效應器響應輸出的信號會反作用到環境，引起環境的某些變化。從模型運行過程可以看到，產業集群協同創新系統的發展在要求創新主體適應環境的同時，也要求創新主體能發揮主觀能動性在一定程度上改變甚至創造環境。

參考文獻：

[1] ?張廷海，宋馬林.產業集群CAS創新與技術學習研究[J].科技進步與對策，2011，（3）：60-63.

[2] ?John H.Holland.Complex Adaptive System[M].Reading：Addison Wesley，1995.

[3] ?Freeman.Technology Policy and Economic Performance[M].London：Pinter Publishers，1991：46.

[4] ?李星.產業集群創新網絡內多主體間的互動機制研究[J].商業時代，2014，（19）：110-111.

[5] ?約翰·霍蘭.隱秩序——適應性造就復雜性[M].周曉牧，韓暉，譯.上海：上海科技教育出版社，2000.

[6] ?保羅·克魯格曼.地理和貿易[M].北京：北京大學出版社，中國人民大學出版社，2000.

Abstract：Innovation is very important to maintaining the competitive advantage and sustainable development of industrial clusters.Multi-agent collaborative innovation can further effectively improve the overall innovation capacity of industrial clusters.From the perspective of CAS theory，analyzes the structure and characteristics of collaborative innovation system of industrial cluster，and builds a stimulation-response behavior model to innovative environment of collaborative innovation system of industrial cluster based on stimulation-response model of CAS theory.

Key words：CAS theory;industrial cluster;innovation

[責任編輯 劉嬌嬌]