三螺旋模式下全行業集聚效應對協同創新效率的影響研究
——基于空間杜賓模型的實證分析

（鄭州大學管理工程學院,鄭州 450001)

引 言

自十八大以來，我國提出了科技強國的戰略要求，但是在建設創新型國家的進程中，中國依然面對著許多艱難困阻和未知挑戰［1］。為了進一步發展科技生產力，我國提出了多主體間協同創新這一發展范式。通過查閱已有文獻與參考各國經濟發展事實，可以發現協同創新能有效地促進地區內多主體間的創新合作，整合區域內創新資源，為區域經濟增長與科技創新能力提升注入新的動力。作為協同創新系統中重要組成部分，產業、政府、高校在區域創新系統中扮演著不同的角色，因此，構建效率更高的協同創新模式對于促進協同創新績效的產出有重大意義。隨著政府-產業-高校三者合作不斷加深，出現三螺旋這一新的協同創新模式，三螺旋通過整合產學研3個不同主體之間各生產要素的優點，最終形成3個主體之間相互影響、螺旋上升的發展模式，可為三者之間的協同創新指明新的發展方向。

影響創新效率與創新績效的原因是多方面的，相關學者從政策因素、經濟因素和自然因素等方面進行了探討［2］。在區域協同創新進程中，高校提供了創新動力，政府提供了政策支持，產業提供了創新平臺，隨著產學研三螺旋合作模式的建立，三者間協同創新已經成為推進產業轉型升級的內生動力。此外，不同行業產生不同的集聚效應會在一定程度上影響區域內創新活動的開展，在產學研三者不斷融合與協同合作迭代的背景下，區域內的不同行業的集聚程度會對協同創新效率產生影響。因此，本文從三螺旋這一新的協同創新發展模式的視角出發，研究作為三螺旋發展主體之一的產業在空間范圍內表現出的不同行業集聚效應對地區協同創新效率的影響，同時對我國協同創新模式、行業發展以及協同創新效率進行研討。

1 文獻綜述

創新的實質是 “對現有事物的重新組合”［3］，借鑒協同學理論框架模型，創新模式從最開始的線性封閉式的創新逐漸轉變為多主體協同開放式的創新［4］，通過將創新資源開放共享，使得主體不僅能利用各自內部資源，同時還能通過協同的方式，實現內外創新資源互補［5］。Peter提出了協作創新的概念，認為協作創新是由有相同創新目標的人或組織通過在同一系統網絡下實現創新知識、信息與工作內容的共享，以期更高效的完成共同目標的過程［6］。

作為協同創新系統中的3個主要子系統，大學、產業、政府三者之間的合作關系的好壞直接影響整個地區的創新產出。受到生物學中DNA的雙螺旋結構特征以及分子生物學和晶體學中的三螺旋模型的啟發，Etzkowitz和Leydesdorff在1995年首次提出了政府-高校-企業之間新的合作關系［7］，并進一步研究發現大學和產業的相關活動已開始擴展到彼此的職能領域［8］，政府的角色也逐漸變得特殊，并開始超越其傳統職能而轉向大學和產業［9］，并依此提出了三螺旋合作創新模型的3個演化層次。政府-產業-大學之間相互合作推動知識生產與創新產出，并逐漸將知識轉化成生產力，在這過程中，各創新主體相互獨立，但又存在一定的職能交叉，由此形成一系列多邊混成組織，以此加快創新活動進程，并在結構內部不斷改進，形成螺旋上升的態勢，實現以知識創新與技術進步為核心的經濟快速增長。張明之和劉剛指出三螺旋模式對原有的創新發展方式進行了重組，為經濟高質量發展提供新動力，具有巨大的經濟社會效應［10］。吳敏首次從三螺旋視角介紹了區域創新體系，并對相關職能進行劃分，確認了不同主體在區域創新體系中的地位和作用［11］。廖娟等在三螺旋的理論基礎上討論了區域合作創新機制，并利用DEA方法測算出我國各省的創新效率［12］。趙東霞等基于三螺旋的理論視角，對國外大學科技園產學研協同創新模式進行比較研究［13］。

各行業在空間范圍內的聚集會形成不同類型的產業，并組成三螺旋模式中的一極，大部分學者都聚焦于行業形成的產業層面進行研究。產業集聚現象是由新古典經濟學家Marshall在1920年觀察發現的，認為產業集聚會給企業帶來外部的規模經濟［14］。在此基礎上，Weber在 《工業區位論》中對產業在不同空間內聚集的原因進行了解釋，為后來的研究奠定了理論基礎［15］。仇保興最先運用經濟學的相關理論和方法，對中國企業所產生的集聚效應進行了研究，并將產業集聚定義為能顯著改善組織內部失靈以及市場失靈的中間型組織［16］。程中華和劉軍利用制造業的相關數據，從專業化、多樣化和產業內競爭角度分析了產業集聚對制造業創新活動的影響［17］。倪進峰和李華通過產業異質性與協同合作的角度，衡量產業集聚與人力資本對區域創新的影響［18］。Shenas和Derakhshan研究證明了在創新的過程中，企業需要與區域內大學、政府等其他組織進行資源與生產要素的交換，這樣才能更有效的完成創新活動［19］。萬幼清和鄧明然建立了協同創新績效評價模型，證明了產業所產生的集聚效應可以促進區域內知識與創新技術的重組，使資源得到充分利用，從而提高協同創新績效［20］。張廷海和韓瑋從博弈論的角度對產業集聚區的協同創新系統進行研究，認為產業集群中的企業通過協同創新平臺形成競爭與合作的雙重選擇，并在企業間的競爭與合作中實現系統產出共享的動態均衡過程［21］。

綜上所述，現有的研究從外部創新環境、創新主體貢獻、政策等方面對協同創新進行了討論，但是很少有聚焦在協同創新模式的自身建設上的。隨著協同創新的不斷發展，區域內創新主體間的關系會出現變化，協同創新內部結構的變化也會影響整個系統的效率。產學研三方通過建立互動自反的螺旋模式，能夠對區域內的創新進程與經濟發展有顯著促進作用。此外，不同行業的聚合形成多樣的產業，但是有關產業集聚程度大小對協同創新效率影響的研究還是較少的，進一步地，相關文獻鮮有對具體多行業的集聚效應的研究。本文擬從協同創新系統運行模式的視角研究協同創新效率的變化情況，對三螺旋建設情況進行量化，探究我國三螺旋模式的整體建設情況，并分析三螺旋的建設強度對協同創新效率的影響程度，對全行業在同一空間下的不同集聚程度進行研究，分析不同行業的集聚對協同創新效率的影響。

2 協同創新效率測度與分析

2.1 協同創新效率測度方法

協同創新效率 （CIE）是指多個創新主體在協同創新系統中通過創新協作，為協同創新系統的產出做出有效性貢獻的程度。本文借鑒白俊紅的方法［22］，選取DEA方法來測算協同創新效率水平。按照DEA相關計算方法，將協同創新系統中每一個決策單元 （考慮到數據的可獲得性，使用除西藏及港、澳、臺地區以外的全國30個省份面板數據，即n＝30）相應的效率計算模型建立如下：

2.2 分位圖

分位圖是通過在地圖上以不同顏色呈現的聚合圖，呈現已排序和已分類測量值的絕對比例，從而直觀地顯示了相關變量在空間中的聚類效果。我國30個省（區、市）2009～2018年協作創新效率的平均分段圖如圖1所示。

圖1 我國2009～2018年協同創新效率平均值分位圖

如圖1所示，將我國2009～2018年協同創新效率平均值按從低到高分為10個層級，顏色越深，代表該地區10年間的協同創新效率的平均值越高。圖中直觀地顯示了近年來區域協同創新效率的空間分布特征：我國東南部沿海地區年度協同創新效率相對較高，但在該區域內地區差距較大。東部沿海地區中，10年協同效率平均值最高的省份是廣東省，其年平均協同創新效率達到0.926，其次是浙江省，達到0.838。與東南部相比，中西部地區的協同創新效率相對較低，較多地區的效率值低于0.3。可以發現，我國的協同創新效率存在一定的空間分布，同時產業集聚效應也會在一定區域內形成空間集聚，那么兩者之間是否有聯系？針對產業集群的影響，本文建立了對應的空間計量經濟模型并進行了實證檢驗。

3 模型構建與變量說明

3.1 空間計量模型的構建

根據前面的分析可以發現一個地區的協同創新效率不僅受到本地區內的相關因素的影響，而且還會依賴于周邊的協同創新的溢出效應。考慮到協同創新存在溢出效應和周圍主體的空間相關性，行業集聚和協同創新效率在地理空間中可能產生空間溢出效應，同時為了進一步考慮相關變量所包含的空間屬性與其他鄰近地區擾動誤差的沖擊會對本地區產生影響，將其他鄰近地區行業聚集效應與其他影響因素同樣考慮入模型中，得到如下空間杜賓模型：

ρ為被解釋變量的空間相關系數，βn為解釋變量的空間影響系數，λ是誤差項的空間相關系數，β′n代表鄰域的變量水平對自身協同創新效率的影響大小，μ是具有正態分布的隨機誤差向量。

3.2 變量說明與數據來源

三螺旋強度 （TH）。本文選用產學研3個要素主體在三螺旋合作模式下的參與程度與參與效果來反映區域三螺旋強度，從各個主體參與進整體的效果來考量該區域內三螺旋模式的建設。政府方面，選取政府研發經費投入作為政府參與三螺旋的程度指標，研發經費的投入情況體現了政府為區域創新提供的直接支持；高校方面，作為區域內科技高地，選取高校發明和實用新型專利授權數量，高校的創新產出是高校參與創新發展最直接的體現，發明與專利的申請也反映高校創新能力與創新敏感性；產業方面，選取企業技術引進和吸收經費支出占主營業務收入比例作為企業參與三螺旋的考量，企業對創新技術的消化好壞吸收直接影響到區域內整體的創新情況。對于3個主體參與三螺旋的效果，本文選取區域內高技術產業增加值占工業增加值比重和新產品銷售收入占產品銷售收入比重兩個指標來衡量，高新技術產業的繁榮與新產品的銷售情況能從一定程度上反映整個區域的創新效果。具體變量選取見表1。對上述5個變量采用因子分析法，根據方差貢獻值，計算5個因子的綜合得分作為區域三螺旋強度的替代變量。

表1 三螺旋強度的變量選取

行業集聚 （AGm）。根據以往的研究，結合各指標的優缺點以及數據可得性，本文采用區位熵指數來測度行業集聚水平，該指數能夠有效地消除區域規模差異的影響，更為真實地表現出行業在地理上的空間分布。參考張治棟和吳迪利用就業人數對制造業與服務業的集聚水平的測度［23］，本文測度集聚水平的計算公式為：

AGmi＝ （Pi，m/Pi）/（Qk，m/Qk）

綜上所述，ACEI聯合SGLT-2抑制劑治療糖尿病腎病的效果優于ACEI單獨用藥，可顯著提高患者的生活質量。

上式中，AGmi為i地區m行業集聚水平，Pi，m為i地區m行業就業人數，Pi為i地區總就業人數，Qk，m為全國m行業就業人數，Qk為全國總就業人數。本文分別從農林牧漁業（AG1）；采礦業（AG2）；制造業（AG3）；電力、熱力、燃氣及水生產和供應業（AG4）；建筑業（AG5）；交通運輸、倉儲和郵政業（AG6）；信息傳輸、軟件和信息技術服務業（AG7）；批發和零售業（AG8）；住宿和餐飲業（AG9）； 金融業（AG10）； 房地產業（AG11）；租賃和商務服務業（AG12）；科學研究和技術服務業（AG13）；水利、環境和公共設施管理業（AG14）；居民服務、修理和其他服務業（AG15）；教育業（AG16）；衛生和社會工作（AG17）；文化、體育和娛樂業（AG18）；公共管理、社會保障和社會組織（AG19）19個行業來檢驗行業集聚對協同創新效率的影響。

人力資本水平 （EDU）：任何一個生產系統都需要人力的投入，人力資本水平的高低決定生產效率的高低，協同創新過程也是知識與技術的一種生產過程。一般而言，一個區域內人力水平越高，創新人員投入質量越高，區域內創新資源投入效率越高，區域協作創新的水平也得到提高。借鑒Barro和Lee對人力資本的測算方法［24］，本文選取區域內人均受教育年限來衡量人力資本水平。

競爭水平 （COMPT）：現有的創新體系中存在的不完全競爭效應，會一定程度上激勵企業提高勞動生產率，能促進企業的技術改造與更新換代。本文通過非國有企業的固定資產投資占全社會固定資產投資的比重來衡量區域競爭水平。

開放水平 （OPEN）：隨著我國對外開放程度的不斷加深，各地區的開放水平逐漸變大。更多外資進入的同時也帶來了先進的技術，外資企業的知識溢出成為影響區域創新的又一重要因素。這個層面上，企業的創新發展一定程度上依賴于區域對外開放水平，本文采用地區年度實際進出口額占地區生產總值的比重來衡量該地區的對外開放水平。

基礎設施水平 （INFRA）：區域內基礎設施建設越好，區域內創新資源流動成本越低，知識交換越快，帶來的是更具效率的創新活動。因此，本文根據郵電產值在地區總產值中所占比例來衡量基礎設施的水平。

產業結構 （STRUC）：第一產業受到土地、地理位置、氣候等自然條件的限制，其產值對創新績效影響較小。第二產業作為現有的創新主體，在區域創新系統中扮演重要角色，但隨著產業升級，第三產業在國民經濟中比重逐漸居于主導地位，并在協同創新系統中發揮著重要作用。本文將GDP中第三產業產值所占比重用作衡量產業結構的指標。

本文使用2009～2018年省份的面板數據 （因西藏、香港、澳門、臺灣地區的相關數據缺失比較嚴重，為了防止研究結果出現偏差，故除去這4個地區）。相關指標的原始數據來自2010～2019年共10年間的 《中國統計年鑒》、 《中國科技年鑒》和 《中國人口統計年鑒》。

4 實證結果分析

4.1 三螺旋強度

采用SPSS 21.0軟件對所選取的三螺旋強度的指標進行因子分析，并進行KMO和Barlett球形檢驗。經計算，Barlett球形檢驗統計量相應卡方統計值的顯著性概率是0.000，KMO檢驗值為0.776，證明所選擇的5個變量適合因子分析。采用主成分分析方法提取公因子，最終提取2個征值大于1的公因子，累計方差貢獻率為86.11%。根據主因子的成分矩陣可知，公因子1解釋方差比例為71.601%，而且所包括的三螺旋強度影響因素都涉及到高校參與三螺旋程度的變量和政府對高校建設投入，這從側面反映出在構建三螺旋新型模式時，高校和政府扮演著重要的角色。公因子2解釋方差比例為14.508%，主要包括的因子是企業在參與三螺旋中的程度，與高校和政府相比，企業在這一新的模式下作用較小。

表2 三螺旋強度因子分析結果

根據因子得分系數和所選指標得分可以計算得到因子得分，再以各個公因子的方差貢獻率為權重對所有因子進行加權求和，計算綜合因子得分，進一步轉化為0～1的數，即區域三螺旋強度的替代變量。根據因子分析結果可知，我國整體三螺旋強度較低，10年平均得分只有0.355；我國三螺旋強度呈現一定空間集聚性，對30個地區三螺旋的因子得分進行聚類分析發現，第一類包括3個省份 （北京市、上海市和江蘇省），10年平均得分為0.791，證明這3個地區是三螺旋效果較好的地區，也比較符合現有的情況。第二類包括5個省份 （浙江省、湖北省、天津市、陜西省和廣東省），10年平均得分為0.461。從第一類和第二類三螺旋較好的區域可以看出來，區域內的高校數量較多并且區域內經濟情況較好，側面說明高校建設和經濟發展在三螺旋的進程中扮演著重要的角色。

表3 全國30個省（區、市）的三螺旋強度10年平均值

4.2 空間杜賓模型結果分析

根據設定的模型，通過Matlab 2014a編程計算無固定效應、空間固定效應、時點固定效應和雙固定效應的SDM模型參數估計結果，參數估算結果見表4。

通過分析幾種效應下的回歸結果，發現相較于其他3種效應，時點固定效應中模型參數的顯著性和模型的擬合效果都是較好的，所以選擇時點固定效應作為最終的分析模型。

通過空間杜賓模型參數估計結果可以發現，區域本身行業集聚效應與相鄰省份行業集聚效應對自身協同創新效率影響差異較大。區域自身方面，農林牧漁業（AG1），房地產業（AG11）等行業的集聚效應在新模式的參與下對協同創新效率表現為正向貢獻，但貢獻程度比其他行業低，原因可能是新的發展模式下，創新主體間的聯系更加緊密，需要更多的創新資源，所以對原有行業的需求減弱，導致其貢獻度降低；交通運輸、倉儲和郵政業，科學研究和技術服務業（AG13）等行業的集聚效應在新模式的參與下對協同創新效率為正向貢獻，科學研究和技術服務業行業集聚效應的促進作用的彈性系數為1.1232，具體表現為，信息傳輸、軟件和信息技術服務業集聚度提高1%，區域內協同創新效率提高1.1232%，證明科學研究和技術服務業行業的集聚能大幅度促進協同創新效率的提升。科學研究和技術服務業作為創新活動的主要組成成分，更高的行業集聚度在新的組織模式下，使得創新活動更加高效，同時交通運輸、倉儲和郵政業等行業的集聚也加速了創新資源的流動，助力協同創新活動；信息技術服務業（AG7）在三螺旋參與后表現出顯著的正向促進作用，具體表現為，信息技術服務業集聚度提高1%，區域內協同創新效率提高0.539%，這一行業是新興行業的代表，一定程度上代表三螺旋模式下這些新興行業集聚能推進協同創新進程，提高協同創新效率。在三螺旋模式下，鄰省的科學研究和技術服務業對區域內的協同創新效率有顯著的正向影響，說明在新的模式下，省與省之間的創新主體間的聯系更多，使得創新活動更頻繁的展開。但相鄰省份租賃和商務服務業（AG12）的集聚效應卻一定程度上抑制本區域內的協同創新的效率，分析可能是因為周邊地區該行業能夠吸引更多的資源聚集，出現擠出效應和投入失靈，所以出現負向影響。由以上分析可以看出，隨著三螺旋這一新的發展模式的建立，使各行業的集聚效應對地區內協同創新效率影響產生變化，但是總體上卻能因為三螺旋模式的參與，讓各行業的集聚效應對協同創新效率產生更有利的效力。從具體行業來看，隨著新的發展模式的建立，金融業、科技行業、教育業、社會保障和社會組織等行業對協同創新的貢獻度在提升，同時一些新興行業的崛起對協同創新進程產生積極作用。

表4 空間杜賓模型參數估計結果

區域自身的三螺旋強度能提升自己的協同創新，但鄰省的三螺旋卻沒有顯著影響，分析可能是因為三螺旋是自反結構，在區域內進行建設才能更好促進自身創新活動的開展。區域內的產業結構對協同創新效率有顯著貢獻，但對鄰省的產業結構沒有顯著影響。基礎設施水平正向影響協同創新效率，無論是區域自身還是鄰省的基礎設施水平在新的發展模式下都能促進協同創新，基礎設施水平的提高使得省域間創新資源流動更加快捷高效。鄰省的競爭水平對地區協同創新效率有一定的抑制作用，鄰省的競爭水平高，說明其市場經濟發達，可能導致本區域內的創新資源流動呈現外向性，致使自身的創新活動受到一定的阻礙。

5 結論與政策建議

本文以2009～2018年的中國省級面板數據構建空間計量模型，實證考察在三螺旋協同創新模式下，全行業集聚水平對協同創新效率的影響。研究發現：不同地區的協同創新效率之間存在明顯的空間相關性，我國三螺旋發展也呈現分類集聚的情況。對于具體不同行業的集聚效應的影響，一些涉及到創新活動的主要行業，如科學研究和技術服務業，這些行業集聚效應能顯著促進協同創新效率的提升，并且隨著三螺旋模式的運行，這些行業的影響程度與顯著性都有了提高；交通運輸、倉儲和郵政業等基礎保障行業為創新活動提供保障，間接促進協同創新能力的提升。信息傳輸、軟件和信息技術服務業等新興行業的崛起對協同創新進程產生積極作用。雖然現有的三螺旋模式的建設出現差異，但良好的三螺旋模式建設卻能顯著促進協同創新效率的提升。其次，地區競爭水平越高，地區基礎設施建設越發達，產業結構越優質，地區內協同創新效率越高。對外開放程度對協同創新效率有輕微的抑制效應，人力資源水平對協同創新沒有顯著影響。依據實證結果，為促進我國協同創新效率提升，提出以下政策建議：

（1）加快三螺旋協同創新模式建設。加強企業、高等學校以及相關創新主體之間的創新合作，建立以大學科技園為代表的多邊混成組織，鼓勵創新資源的流動。建立地區科學研究系統，制定有效的創新政策，從經濟、法規等方面完善對投資風險與技術創新的保障機制，完善創新動力機制，明確創新戰略，激發區域內創新積極性，擴大人才培養規模，提高創新人才質量。強化高校內技術轉移激勵機制，鼓勵企業與其它協同創新主體的深度合作。

（2）完善協同創新平臺建設。依靠行業的集聚效應所形成的產業集聚區，整合多個創新主體的優勢，逐漸建立和完善以國家高新區、大學科技園和各學科的研究中心為主的協同創新平臺，充分發揮多邊混成組織帶來的資源交換優勢與創新引領作用。推進協同創新網絡的建成，完善區域內創新生態的建設，加強對創新活動的支持力度，搭建更有效的創新服務平臺。加速科技企業的孵化進程，在協同創新平臺上重點建立快速高質量的成果轉移機制，合力發展成果轉移的相關機構，幫助知識創新成果能在協同創新平臺上得到最優質的轉化，推進知識產業化的進程。加強區域聯動，在一定區域內形成更有效的協同創新模式，讓創新資源能在各區域間充分流動，減少交流壁壘，促進區域內整體創新效率的提升。

（3）加強多樣化產業管理。促進包括科學研究和技術服務業在內的一些創新產業的發展與進一步集聚，吸引更多的相關企業與創新人才進入地區，助力創新資源與生產要素合理分配，促進協同創新效率有效提高。保障與創新產業有關的基礎行業，加大對這些行業的投入，保障協同創新活動的高效開展。改進產業結構，對創新產出貢獻較小的產業進行轉移或者升級改造，幫助信息傳輸、軟件和信息技術服務業等新興行業的崛起，從產業內部結構進行調整，促進協同創新效率的提升。

（4）建立完善的市場競爭機制。完善協同創新的市場競爭機制，突破可能存在的政策壁壘和壟斷行為，讓市場來調控創新資源，這樣才能使創新資源得到最充分的利用。促進企業在市場經濟中充分競爭，加快生產要素、創新資源在不同主體間的流動。