珠三角城市群協同創新的驅動因素
——基于哈肯模型的動態分析

高怡冰

（廣東省社會科學院，廣東廣州 510635）

1 研究背景

改革開放以來，珠三角城市群更深刻融入到全球產業鏈、價值鏈和創新鏈中，參與國際分工和國際競爭；同時，珠三角城市群與國內其他地區的經濟聯系也日益緊密，競爭與合作走向深化。總體來看，珠三角城市群的外部環境持續調整和變化，不斷產生新的驅動協同創新的因素。在我國進入高質量發展階段，在以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局中，珠三角城市群既要做好外循環，又必須加快探索內循環的協同發展模式。粵港澳大灣區定位為全球影響力的國際科技創新中心，構建開放型融合發展的區域協同創新共同體，集聚國際創新資源，優化創新制度和政策環境，著力提升科技成果轉化能力，成為大灣區推動新發展格局形成的重要任務。

協同創新是經濟由傳統的要素驅動型向創新驅動型發展不可跨越的階段，是區域經濟一體化向縱深方向發展的必然選擇［1］。協同創新需要平臺和載體，粵港澳大灣區推進“廣州-深圳-香港-澳門”科技創新走廊建設，就是探索有利于人才、資本、信息、技術等創新要素跨境流動和區域融通的重要舉措。在這一過程中，珠三角城市群要以更大力度加強協同創新，促進創新要素順暢流動，提高創新資源利用水平，加強關鍵核心技術攻關，為構建完整產業鏈實現內循環提供支撐。

從系統的角度來看，城市群作為復雜系統，包含的范圍比較廣，其核心內容是產業系統。城市群產業系統是突破行政區劃制約的開放型大系統，由各城市產業子系統組成。當城市群的外部環境發生變化，如國內外發展環境的重大變化，或內部環境發生變化，如城市發展水平、交通設施狀況、營商環境等的優化和提升，都會改變環境向城市群產業系統輸入的能量流、信息流和物質流，從而改變城市群產業系統的穩定狀態。根據協同學的自組織原理［2］，在一定的外部能量流、信息流和物質流輸入的條件下，系統會通過大量子系統之間的協同作用而形成新的時間、空間或功能有序結構。城市群產業系統的演變，會通過各城市產業系統的協同作用進行，協同創新是重要的內容。在協同創新過程中，創新資源和要素有效匯聚，通過突破創新主體間的壁壘，充分釋放彼此間人才、資本、信息、技術等創新要素活力而實現深度合作。

從現有文獻來看，一方面是對協同創新的內涵和外延進行理論分析，如方創琳［3］認為城市群的協同發展過程是非線性螺旋式上升過程，可以分為八大階段；魏麗華［4］認為產業協同主要包括協同空間、協同成本、協同能力、協同制度、協同創新，協同創新是產業協同的一部分；周春山等［5］將區域協同發展分為孤立、擴散、共生和融合4 個階段；張鵬［6］對上海市、杭州市和天津市區域創新協同發展的新特征進行總結；高安剛等［7］基于知識異質性視角構建產業跨空間協同創新理論框架；郝新東等［8］基于區域協同創新理論，研究了區域協同創新效率溢出效應的正負外部性及相關制度設計。在協同創新評價方面，李琳等［9］運用哈肯模型對影響我國區域經濟協同發展的驅動因素進行實證研究量，如趙增耀等［10］基于價值鏈活動將創新過程劃分為兩個相互關聯的子階段（知識創新和產品創新），將空間溢出和價值鏈溢出納入統一的分析框架中檢驗我國創新效率的多維溢出效應；吳衛紅等［11］從創新能力相似性、耦合性和制度鄰近性等方面構建了京津冀城市群協同創新能力評價體系并進行測度；鄭玉雯等［12］運用哈肯模型實證分析影響絲綢之路經濟帶沿線國家協同發展的驅動因素并進行分階段識別序參量；周偉等［13］運用哈肯模型分兩階段對京津冀城市群產業協同創新驅動要素進行識別。

目前的研究主要涉及協同創新的內涵、發展階段、影響因素等研究。如同其他復雜系統一樣，城市群產業系統的協同創新是動態變化的過程，深入研究協同創新的驅動因素，以及協同創新在產業系統中的階段性演變，對于認識協同創新的全過程非常重要。為此，本文以協同學理論為基礎，結合空間經濟學對產業集聚和技術創新的分析，構建環境-動力-協同分析模型，分析協同創新的驅動因素轉變，以及由此帶來的協同創新度的提升。

2 城市群協同創新的驅動因素分析

系統發展的動力只能是協同。這就是說，只有在系統內各要素協同的情況下、系統與環境協同的情況下，系統才能發展［14］。系統在接近不穩定點或臨界點時，少數幾個集體變量即序參量決定系統演化，序參量成為結構轉變的主要動力。城市群產業系統也具有同樣的特征，系統的動力和結構是關鍵因素。協同創新是動態變化的，這種動態變化具有自適應性，并在不同時間段有不同的表現。從短期來看，外部環境相對穩定，城市群協同創新在趨于穩態的過程中，不同城市的產業系統會產生協同作用，要素流動、技術進步、制度設計等因素都有可能成為主導協同創新趨向穩態的主要因素，構成協同創新的主要驅動因素。在這一過程中，城市的要素結構、產業結構等會改變，城市在城市群中的產業定位也會發生變化。協同創新會表現為城市在產業集聚、產業升級、產業轉移和產業結構調整過程中的產業聯動。從長期來看，外部環境會發生變化，城市群系統會與外部環境進行協同。在與外部環境協同的過程中，城市群協同創新會趨向于新的穩定狀態。

從微觀的角度來看，要素協同通過創新要素的流動，使資源基于專業化進行合理有效配置，這是協同創新的基本驅動因素；資源的有效配置會激發技術的外部性特征，提高產業技術水平，形成協同創新的技術驅動因素；要素驅動和技術驅動會強化城市群的產業布局，通過發揮產業的垂直關聯效應，推動產業鏈融合和分化，形成相互關聯的區域創新體系，這是協同創新的體系驅動因素（見圖1）。在要素驅動、技術驅動和體系驅動下，協同創新會從初級階段向高級階段演進。從邏輯上看，要素驅動、技術驅動和體系驅動不是孤立的，三者是有機聯系的，要素驅動是技術驅動和體系驅動的基礎，技術驅動源于要素驅動中創新要素的合理配置，技術驅動又成為支撐體系驅動的基礎。

2.1 要素驅動因素

城市群協同創新，依賴于城市群的整體因素和條件，以及各城市所具有因素和條件的選擇。具備因素和條件選擇就是分工和專業化的過程，資源稟賦是基礎影響因素。資源稟賦是產業發展的前提，但其本身并不構成協同創新的動力。對于空間關聯而言，經濟要素的流動是解釋空間相關的重要來源［15］。要素流動具有趨利性，通過分工和專業化生產形成要素流動的正反饋機制。要素趨向于流向高利潤、具有相對優勢的部門或者地區，這些地區由于分工和專業化導致生產率的提高，促進產出增加，導致報酬遞增，這又會強化要素的趨利性，實現資源的有效利用，亦即使分工的利益得以實現［16］。所以，要素流動的內在擇優機制，構成協同創新的驅動因素之一。溢出是創新系統形成和演進的內生動力，區域協同創新可以使高能又稀缺的創新要素更好更快地推動區域科技創新和區域經濟發展［8］。隨著分工程度的不斷深化，專業化程度不斷增強，協同創新會在動態調整中不斷走向深化，表現為交易、信息、運輸等成本進一步降低，區域內企業的技術優勢不斷增強，城市群之間技術聯系深化，區域創新系統的結構和功能的進一步復雜化。

2.2 技術驅動因素

分工將處于產業鏈上下游的企業鏈接起來，迅速實現技術外溢，使得新的技術在不同地區進行流動。協同創新本質上關注的是不同創新主體之間的技術溢出問題，是新形勢下創新外溢理論的深入拓展和創新政策的現實依據［10］。與傳統經濟要素類似，創新要素具有稀缺性和逐利性，會向邊際收益率高的區域流動［17］。所以，創新要素流動作為協同創新的基本驅動因素，同時也是技術驅動的基礎。要素流動的擇優機制，會促使創新要素在各區域創新系統之間流動，使技術進步產生空間關聯。在城市群創新要素流動和轉移的基礎上，實現知識、技術、人才等在創新主體之間的共享，從而提升創新能力和創新效率，達到提升城市群創新績效的目的。隨著信息化發展和基礎設施建設的完善，城市群創新要素流動和轉移的成本更低，比如，研發人員在城市群中遷移的逐利性特征更加明顯。從協同學的角度來看，在技術動力的推動下，形成的城市創新聯盟，城際間組成往來頻繁的創新網絡如創新型都市圈、創新城市群等，都是協同創新的表現形式［18-19］。

2.3 體系驅動因素

協同創新不僅需要創新要素集聚、創新基礎設施、創新服務，更重要的是需要區域間產業的協調分工［20］。分工深化促進產業集聚，導致區域經濟分異，加快產業空間重組，是勢能差產生的根本原因。根據空間經濟理論，初始條件相同的兩個地區，在存在運輸成本和收益遞增的必要條件下，也將演化為中心-外圍的空間結構。所以，在協同創新的較低階段，更多的體現為梯度差異和創新的單向溢出。全球化與信息化深化了產業分工，加速了城市群協同創新的進程，改變了協同創新的方式。全球化與信息化基礎上的新型分工，表現為城市功能分工和產業鏈分工，并且城市功能分工和產業鏈分工的結合更加緊密。中心城市的功能定位與總部經濟、研發設計、銷售等產業鏈環節相適應，生產制造、加工包裝環節與外圍中小城市的低成本相適應，根據不同規模城市的比較優勢以及參與產業鏈的不同環節進行協同發展。城市群的新型分工方式，決定了城市功能分工和產業鏈分工成為驅動協同創新的主要因素，這也使協同創新進入更高階段，城市群加快整體創新資源整合與重組，開始系統地構建城市群創新體系。

3 模型構建

本研究根據理論分析，將要素驅動因素、技術驅動因素和體系驅動因素作為參量，利用哈肯模型識別協同創新的序參量，計算協同創新度。

3.1 模型框架

根據協同創新的驅動因素分析，借鑒以往學者研究成果，結合數據的可獲得性，將驅動因素進一步分解（見表1）。協同創新的要素驅動因素是要素流動的內在擇優機制，因而采用要素投入規模、要素投入結構和要素投入效率來反映要素驅動因素。協同創新的技術驅動因素是技術外溢，使新技術在不同城市進行流動，導致城市創新水平的動態變化，因而用創新投入、創新能力和創新效率來反映城市創新水平的動態變化，進而反映城市群協同創新的技術驅動因素。協同創新的體系驅動因素是城市群中產業發展水平高的城市對產業發展水平低的城市的產業輻射和產業帶動作用，表現為城市功能分工和產業鏈分工，可以用產業規模、產業結構和產業效率反映產業發展水平的勢能差和分工水平，進而反映協同創新的體系驅動因素。各驅動因素的權重采用主成分分析法，利用珠三角9 市2000—2018 年的數據計算確定。

表1 珠三角城市群協同創新的驅動因素

3.2 哈肯模型的基本原理

系統的演進是非線性的動態過程，影響系統運動的參量或因素的性質和影響力存在差異性和不平衡性，主導系統演化進程的參量和因素成為慢變量，支配快變量的行為，成為新結構的序參量。哈肯模型的關鍵是估計模型參數，根據絕熱近似條件識別序參量，確定演化方程，并以序參量為自變量構建勢函數。

3.2.1 絕熱近似原理

系統在外力作用下的響應過程是一個“絕熱”過程，也就是作用的瞬時性來不及發生能量交換。假設行為效果隨時間迅速衰減，速度遠遠大于的衰減速度，則：

3.2.2 序參量演化方程

系統演化方程：

由于物理方程是針對連續型隨機變量設定的，為了將其應用到產業系統，通常要對運動方程（3）（4）做離散化處理，即：

3.2.3 勢函數

3.2.4 協同創新度

3.3 實證分析步驟

（1）將珠三角城市群協同創新劃分為兩個階段。兩個階段的劃分是基于內外部環境的重大變化：2007—2009年，爆發了全球金融危機，世界經濟衰退，全球市場需求萎縮，珠三角勞動密集型產業出口受到較大影響，珠三角城市群的協同創新在外部沖擊下趨于“無序”。2008 年廣東開始實施“雙轉移”戰略，2010 年6 月廣東省委、省政府出臺《關于加快經濟發展方式轉變的若干意見》，加快經濟方式轉變。這表明，從2010 年以后，外部沖擊相對弱化，外部環境變化趨于穩定，廣東也進入新的發展階段，珠三角協同創新開始向新的“穩態”演進。所以，本文將2000—2010 年作為第一階段，將2011—2018年作為第二階段，分析進入新世紀以來珠三角城市群協同創新的主要驅動因素演進。

（2）以2000—2010 年為第一階段、2011—2018 年為第二階段，以要素驅動因素、技術驅動因素和體系驅動因素為變量，分別取兩個變量構建運動方程，共構建6 組運動方程，利用回歸方法估計6 組運動方程的參數，識別珠三角城市群協同創新的序參量，評估和分析各個城市的協同創新水平。

（3）對比分析珠三角城市群協同創新發展的歷程及階段轉換，以及每個階段的主要驅動因素和不同階段驅動因素的轉換，為未來城市群協同創新的深化提供借鑒和啟示。

4 實證分析

4.1 樣本選擇與數據來源

本文研究珠三角城市群9 個地級及以上市在2000—2018 年期間協同創新的驅動因素演變，數據主要來源于歷年《廣東統計年鑒》及9 市歷年統計年鑒。

4.2 確定序參量

按照理論分析方法和步驟，對要素驅動因素、技術驅動因素和體系驅動因素3 個變量進行兩兩分析。第一階段（2000—2010 年）分析結果如表2 所示，根據分析結果，BP 是系統的序參量；第二階段（2011—2018 年）分析結果如表3 所示，根據分析結果，TP 是系統的序參量。

表2 2000—2010 年珠三角城市群協同創新驅動因素變量兩兩分析結果

表2 （續）

表3 2011—2018 年珠三角城市群協同創新驅動因素變量兩兩分析結果

4.3 確定運動方程

根據運動方程，第一階段（2000—2010 年）系統的演化方程為：

系統勢函數為：

系統的狀態評價函數為：

第二階段（2011—2018 年）系統的演化方程為：

系統勢函數為：

系統的狀態評價函數為：

4.4 協同創新度分析

根據系統的狀態評價函數，計算第一階段（2000—2010 年）和第二階段（2011—2018 年）的協同創新度，見表4、表5。

表4 2000—2010 年珠三角城市群協同創新度

表5 2011—2018 年珠三角城市群協同創新度

4.4.1 第一階段

珠三角城市群各市2000—2010 年協同創新得分都有比較明顯的提升。2010 年，廣州、深圳、佛山都已進入新一階段的協同創新。廣州在2007 年進入新一階段的協同創新，深圳在2009 年進入新一階段的協同創新，佛山在2010 年達到臨界狀態，表明這3 個城市創新系統的演進和產業結構調整的速度更快，適應了城市群外部環境的變化。2010 年，東莞得分為0.612 分，處于協同創新的中低級階段，珠海、惠州、江門、中山、肇慶仍處于協同創新的低級階段。

2000—2010 年的序參量為要素驅動，說明資本投入和勞動力投入的總量、結構和效率對城市群協同創新的影響更大；為正值、為負值，表明要素驅動因素對技術驅動因素具有阻礙作用，同樣，技術驅動因素對要素驅動因素也產生阻礙作用，這就表現為協同創新對資本和勞動力投入的依賴。2008年，廣州突破了穩定點，在資本投入和勞動力投入推動下實現了協同創新和結構優化；在突破穩定點之后，廣州進入新的發展階段。同樣，深圳2010 年突破了穩定點，佛山在2010 年處于臨界點位置。廣州、深圳、佛山在2010 年后都將進入新的發展階段，考慮到這3 個城市在珠三角城市群中的經濟地位（2010 年，廣州、深圳、佛山3 市生產總值占珠三角城市群的比重為68.7%，規模以上工業總產值占比為65%），珠三角城市群總體也進入新的發展階段。

4.4.2 第二階段

珠三角城市群各市2011—2018 年協同創新得分都有不同程度的提升，深圳的協同創新水平最高。2011—2018 年的序參量為技術驅動因素，說明創新投入的總量、結構和效率對城市群協同創新的影響更大；為負值、為正值，表明技術驅動因素對體系驅動因素具有正向影響，同樣，體系驅動因素對技術驅動因素也產生正向影響。

這一階段，珠三角城市群面臨的最大的機遇就是粵港澳大灣區上升為國家戰略。珠三角城市群圍繞粵港澳大灣區國際科技創新中心建設，加快推動協同創新。深圳是大灣區建設的重要引擎，以深圳為主陣地建設綜合性國家科學中心，在粵港澳大灣區國際科技創新中心建設中發揮關鍵作用。2016 年，深圳已進入中高級協同階段，到2018 年處于臨界狀態，深圳在創新投入的推動下結構調整的步伐更快，深圳與珠三角其他城市的協同創新增強。作為粵港澳大灣區兩個核心區域，廣州開發區和前海蛇口自貿片區攜手共建“改革創新協同發展示范區”，以制度創新共建共享共創為核心，以區域協同聯動發展為重點，以產業互利合作為紐帶，實現協同改革、協同創新、協同開放、協同發展。深莞惠推動深度一體化，強化科技創新、研發和制造聯動，深圳作為中心城市的輻射作用將大幅增強。深圳和佛山加快產業精準對接，推動資源優化配置，規劃30 km的順深產業城，探索“深圳創新+順德智造”的長板疊加合作模式。

珠三角城市群的其他城市也在技術驅動因素推動下加快結構調整，實現協同創新。廣州深化與大灣區內地城市的科技創新合作，發揮廣州-佛山極點帶動作用，推動在廣州南站片區、荔灣海龍科創區及佛山三龍灣高端創新集聚區打造廣佛科技創新城；廣州南沙與佛山南海依托南沙自貿試驗區和南海產業強區等互補優勢，率先助推自貿區制度創新和產業發展深度融合，打造區域內市場高水平互聯互通、各類要素資源高效便捷流動、人民生活更加便利的開放型區域協同創新發展共同體。

2018 年，深圳協同創新度達到臨界狀態，但其他各市均距離臨界狀態較遠，中山、惠州、江門、肇慶的協同創新度低于0.2。這表明，未來一段時期，珠三角城市群協同創新的主要動力仍然是技術因素。

5 結論與啟示

本文基于協同學原理構建分析模型，對珠三角城市群9 市在2000—2010 年和2011—2018 年兩個階段協同創新的驅動因素進行分析，識別序參量，計算勢函數和協同創新度，得出以下主要結論：

（1）珠三角城市群協同創新兩個階段的轉換，是在適應外部環境重大變化的過程中，實現了驅動因素演進和結構調整。兩個階段序參量發生了轉變，序參量由第一階段的要素驅動轉變為第二階段的技術驅動，資本和勞動力等生產要素作為協同創新主要驅動力的階段已經走完，在創新要素投入和創新效率提升基礎上的技術驅動成為第二階段驅動協同創新的主要動力。未來一段時期，珠三角城市群仍將持續由技術因素驅動不斷深化協同創新。

（2）序參量和其他參量之間存在著互動關系，并由模型的參數反映出來。第一階段值為正、值為負，反映了要素驅動對技術驅動有負面影響，勞動力和資本的投入對創新有抑制作用，而技術驅動對要素驅動也有負面影響，創新會抑制勞動力和資本的投入；第二階段值為負、值為正，反映了技術驅動對體系驅動有正面影響，體系驅動對技術驅動也有正面影響。

（3）廣州和深圳作為珠三角城市群的核心，在協同創新方面起引領作用。在兩個階段的轉換過程中，廣州、深圳率先由要素驅動進入技術驅動階段，特別是在第二階段，深圳率先達到技術因素驅動的臨界狀態，并發揮重要引擎作用，在粵港澳大灣區建設國際科技創新中心的過程中，由技術因素驅動珠三角城市群的協同創新。

基于以上結論，提出如下政策建議：

一是充分發揮政策設計與系統動力的合力。城市群協同創新是適應外部環境的過程，在政策設計中，要緊緊把握粵港澳大灣區建設這一外部環境的重大變化，使政策推動與產業系統的自適應性相結合，強化協同創新的動力，引導要素結構、產業結構、價值結構向有利于協同創新的方向調整。在當前階段，政策設計要能與技術動力形成合力，依托“廣州-深圳-香港-澳門”科技創新走廊，聯合制定跨區域協同創新政策，建立常態化的政策溝通與協調機制，培育創新動力，不斷提高創新效率，實現協同有序、優勢互補、區域聯動和資源共享。

二是充分發揮深圳、廣州協同創新的引領作用。深圳、廣州在創新要素集聚、技術水平提升、產業結構優化等方面優于其他城市，其他各市要強化和深圳、廣州的產業聯系，建設區域協同創新共同體，探索“深圳創新、廣州研究、其他城市制造”的協同創新新模式。同時，廣州和深圳也要發揮好“雙核聯動”作用，實現兩個城市高度協同創新，聯手打造珠三角城市群協同創新的主引擎。

三是充分利用好粵港澳大灣區建設的機遇。建設粵港澳大灣區是珠三角城市群面臨的最重大的外部環境變化，珠三角城市群協同創新將會在粵港澳大灣區更大的發展格局中展開。粵港澳大灣區定位為全球影響力的國際科技創新中心，需要構建開放型融合發展的區域協同創新共同體，這為珠三角城市群各城市提供了發展的機遇，也提出了更高的要求。各城市要充分利用粵港澳大灣區和先行示范區“雙區驅動”的機遇，圍繞建設國際科技創新中心的戰略定位，找準“雙區”聯動連接點，在廣東構建“一核一帶一區”區域發展新格局中實現協同創新的層次提升。