合作創新行為演化博弈與仿真研究

周衍平 董世鑫 陳會英

摘要：基于不完全契約理論，以種業企業與科研單位合作創新為例構建演化博弈模型，運用Matlab軟件仿真分析交易成本和風險支出等額外成本、剩余控制權收益、機會主義收益以及獎懲金額等參數對科企雙方行為的影響。研究表明，機會主義收益和額外成本越大，合作雙方積極性降低，越易產生機會主義行為；而提高獎懲金額以及剩余控制權收益能夠使合作雙方趨向積極合作。在此基礎上，提出減少機會主義行為、提高合作創新積極性的政策建議，以期推動種業科企合作的健康發展。

關鍵詞：合作創新；種業科企合作；機會主義行為；演化博弈；不完全契約理論

中圖分類號：F324；F302文獻標識碼： ADOI：10.3969/j.issn.1003-8256.2021.03.001

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

0引言

種業科企合作是指種業企業與高校及科研院所在相互信任的基礎上，形成以企業為主體，市場需求為導向，利益共享、風險共擔的現代種業發展模式。種業是高科技行業，加強育種創新、獲取植物新品種是提升種業企業核心競爭力的關鍵[1]，而提高種業企業品種研發速度與質量的重要舉措是推動科企合作[2]。國辦發〔2013〕109號《國務院辦公廳關于深化種業體制改革提高創新能力的意見》提出，支持科研院所和高等院校與企業開展合作研究，掀起了種業科企合作的熱潮。《2020年推進現代種業發展工作要點》將全面構建市場導向、企業主體、產學研協同的中國特色種業創新體系作為工作重點，進一步推動種業科企合作。

科企合作研發植物新品種作為一項創新性較強的系統工程，育種創新特別是原始育種創新投資數額較大，研發周期長，往往具有較高的技術風險與市場風險[3]，科企合作雙方未在契約中明確規定的交易成本以及風險支出等隨著合作過程的不斷深化推進而逐步增長；種質資源是科企合作選育新品種的基礎材料，然而種質資源保護難度大，通過合作研發易被合作方收集、利用甚至占為己有以獲取利益[4]；植物新品種是科企合作創新的主要成果，區別于一般企業的創新產品，其承載體是具有生命力的植物，受氣候、土壤等自然因素影響大，且有些品種的產權外溢性大，持有者與經營者不易控制品種權以獲得全部商業化績效[5]；同時我國正處于科研專家育種向產學研聯合育種、公益性育種向商業化育種的雙重轉型期，存有科研單位育種目標論文與科研成果導向和種業企業市場導向的矛盾[6]。因此，科企合作育種創新過程的管理及創新目標的實現有著極大的風險性，導致育種創新主體在合作研發新品種時其行為與決策具有不確定性。

1相關研究

由于人的有限理性、相關變量的“可觀察但不可證實性”、交易成本過高等原因，合作成員之間很難擬定一份包含未來所有可能性的完全契約，不完全契約才是必然和經常存在的[7]。不完全契約理論是現代經濟學和管理學的基礎，結合行為經濟學研究不完全契約，已經成為學者們熱衷的研究方向[8]。Hart等[9]作為不完全契約理論的奠基者之一，借助行為經濟學解讀不完全契約，提出了“參照點”理論。尹希果等[10]研究不完全契約條件下團隊生產對農民和企業合作策略選擇的影響。易海峰[11]基于研發外包契約的不完全性特征，通過建立模型分析決定事后敲竹杠行為是否發生以及發生后影響大小的關鍵因素。技術創新周期長，技術及市場不確定性高，而且合作成員之間的有限理性以及信息不對稱等問題的存在，導致合作創新契約具有不完全性。因此，結合不完全契約理論研究合作創新行為具有更強的解釋力。

Williamson[12]指出經濟協約人的認知能力不足會影響人的抉擇，協約人在簽訂和執行契約時會產生機會主義。由于契約的不完全性，合作創新過程中可能會產生技術竊取、“搭便車”“敲竹杠”等機會主義行為，機會主義行為的存在導致合作創新活動的風險和成本增加，妨礙伙伴間的知識共享與交換，使得合作研發難以實現預期目標[13]，避免合作研發中的機會主義行為是實現合作研發目標的重要保證[14]。因此，劉燕[15]認為如何低成本、高效率地防范契約關系中各種形式的機會主義行為，成為聯盟中對合作成員進行激勵與監督的出發點。Anderhub等[16]運用演化博弈理論對合作穩定性進行解析，探討長期和短期合作下機會主義行為和互惠主義行為的演化。易余胤等[17]運用演化博弈理論對企業間合作研發過程中的機會主義行為進行演化分析，同時還研究了監督機制對防范機會主義行為的有效性。周杰等[18]則將時間成本作為影響行為選擇的重要因素來研究競合關系下企業協同創新機會主義行為演化博弈問題。在合作創新過程中，機會主義行為策略選擇是影響合作穩定性的關鍵。

綜上，本文基于不完全契約理論，以種業科企合作為例研究合作創新行為的演化。通過分析企業和科研單位之間的合作關系特征構建收益支付矩陣，進而構建演化博弈模型研究影響種業科企合作創新行為的因素以及合作創新的演化路徑，為促進種業科企合作創新提出政策建議。

2演化博弈分析

2.1模型假設

為構建科學合理的科企合作育種創新系統，研究科企合作參與主體行為策略演化軌跡，本文做出如下基本假設：

（1）參與主體。種業科企合作創新的主要主體為種業企業（記為E）和科研單位（記為R，指高校和科研院所），兩個參與主體均為有限理性，且存在信息不對稱狀況，通常經過多次博弈找到最優策略。

（2）合作策略。由于契約的不完全性，科研單位和種業企業在合作過程中會綜合考慮自身收益、成本以及合作風險等問題選擇行為策略，策略集合均為{積極合作，機會主義}。

（3）策略比例。假設在合作創新博弈過程中，企業選擇積極合作的概率為x，則其選擇機會主義的概率為1-x（0≤x≤1）；科研單位選擇積極合作的概率為y，則其選擇機會主義的概率為1-y（0≤y≤1）。

（4）合作收益。當企業和科研單位都積極合作時，雙方合作成功并分別取得合作超額收益ΔVe、ΔVr；若合作雙方都采取機會主義行為，各自獲得基本收益Ve、Vr；合作中若某一方采取機會主義行為，獲得機會主義收益，而積極合作方的合作收益受到損失，僅獲得原有金額的比例為b（0

（5）合作成本。企業和科研單位作為育種創新的主要參與主體，必然會投入一定的人力、物力和財力，產生的成本分別為Ce、Cr。在種業科企合作創新階段，會產生大量的交易成本以及風險支出等額外成本，假定企業和科研單位的額外成本分別為ΔCe、ΔCr。采取機會主義行為的合作者則不用付出相應的合作成本。

（6）獎懲機制。引入內部獎懲機制，假設任何的機會主義行為都會被發現并予以處理。存在機會主義行為的合作方受到的懲罰金額為P，所罰款金額歸積極合作方所有，積極進行育種創新的參與主體獲得的獎勵金額為Q。

不失一般性，假設所有的參數均大于0。

2.2模型構建

基于以上假設，構建種業科企合作創新過程中企業和科研單位演化博弈模型的支付矩陣（表1）。

根據Friedman提出的雅克比矩陣局部穩定性分析方法，當局部平衡點同時滿足行列式detJ > 0、跡trJ < 0兩個條件時，該點才是系統演化穩定均衡點（ESS）。本文對種業企業與科研單位之間演化博弈的策略穩定性分析分以下4種情形。

上述各情形下的局部均衡點穩定性分析結果如表2所示。

本文構建種業科企合作創新演化系統的目的是使得參與博弈的企業與科研單位雙方都能夠選擇積極合作策略，保持合作創新的穩定性，使系統收斂于演化穩定均衡解B（1，1），以避免機會主義行為發生。為研究影響其積極合作的因素，著重探討情形3的情況，演化博弈雙方的復制動態關系相位圖如圖1所示。

3演化仿真分析

為了更直觀地分析在不完全契約視角下，上述參數對科企雙方合作創新行為演化博弈結果的影響，本文以某一種業股份有限公司與某一科學院玉米研究中心簽訂的玉米新品種合作研發協議為例，運用Matlab2016a軟件進行重復博弈仿真模擬。考慮到育種創新周期長、投資數額大、遺傳資源保護難度大、風險高等特點，同時為滿足情形3的基本條件，對模型中的參數進行初始賦值。為便于研究，將成本、收益等金額進行等比例換算，參數賦值為：ΔVe=5，ΔVr=2，Ce=2，Cr=0.8，ΔCe=ΔCr=0.5，Le=1，Lr=0.5，W=0.2，P=0.6，Q=0.1，b=0.1。將上述值帶入x*，y*表達式得鞍點M（2/11，11/35），鞍點M將OABC區域劃分成兩個區域，在每個區域內分散地選取3個點進行仿真，博弈雙方策略隨時間變化的動態演化過程如圖2所示。

由圖2可知，演化結果對初始狀態具有依賴性，根據劉新民等[20]學者博弈分析中對系統初值的設定方法，將系統演化的初始值分別取0.2（積極合作意愿較低）、0.5（積極合作意愿中等）、0.8（積極合作意愿較高）來研究演化策略選擇。受篇幅影響，本文僅選取額外成本ΔCe和ΔCr、積極合作獲得的獎勵Q、機會主義受到的處罰P、機會主義方獲得的機會主義收益Le和Lr以及擁有剩余控制權所獲收益W來研究參數變化對企業與科學院行為策略選擇的影響，以便提供有針對性的政策建議。接下來對各參數進行仿真分析并加以討論。

3.1獎懲金額對演化結果影響

本文在設置內部獎懲機制的情形下，研究該企業和科學院合作創新行為演化博弈結果。因此，將獎勵和處罰金額之和作為獎懲金額進行統一研究，初始賦值P + Q=0.7，分別再取大于和小于獎懲金額的參數值0.2，1。在其他參數一定的情況下，x與y的不同初始值情況下演化結果如圖3所示。

從圖3可以看出，企業和科學院積極合作意愿初始值較高時，演化結果都趨向于積極合作，且獎懲金額的增加提升了科企雙方向積極合作方向演化的速度。當企業和科學院積極合作意愿初始值中等或較低時，獎懲金額大于某一臨界值，企業和科學院的演化結果為積極合作，獎懲金額小于某一臨界值，企業和科學院的演化結果為采取機會主義行為，該臨界值位于0.2～0.7之間，即隨著獎懲金額的降低，科企雙方的育種創新行為策略選擇逐漸由積極合作轉變為機會主義。這是由于在科企雙方達成契約后，較高的獎懲金額能夠增大機會主義方的違約成本，促進科企雙方積極合作；而獎懲金額較低時，違約成本較低，相較于采取積極合作策略，合作者采取機會主義策略能夠獲得更高的利益。由此可知，設立獎懲機制能夠抑制合作雙方采取機會主義策略，對穩定種業科企合作創新起到積極作用，獎懲金額越高，遏制機會主義行為的產生越有效。

3.2機會主義收益對演化結果影響

為研究新品種研發過程中機會主義收益對該企業與科學院合作創新行為的影響，在其他參數不變的情況下，分別再取大于和小于機會主義收益的參數值，設Le= 0.5，Le= 3，Lr= 0.2，Lr= 1，x與y的不同初始值情況下演化結果如圖4所示。

從圖4可以看出，當企業和科學院積極合作意愿初始值中等或較高時，演化結果都趨向于積極合作，但隨著Le、Lr取值的增大，雙方趨向于積極合作的演化速度不斷降低。當企業和科學院積極合作意愿初始值較低時，同樣隨著Le、Lr取值的增大，選擇積極合作策略的演化速度不斷下降；特別地，在Le=3，Lr=1時，企業與科學院行為策略的演化方向為采取機會主義，x，y最終收斂于0。這說明當機會主義收益較低時，企業與科學院綜合考慮自身利益并不會采取機會主義行為，相反，當機會主義收益高于某個臨界值時，將會選擇機會主義策略。這是由于在種業科企合作創新中，企業或科研單位可能會竊取種質資源與關鍵技術，通過“搭便車”坐享其成，或通過“敲竹杠”索取利益，通過上述行為獲取的收益越大，越會誘惑其采取機會主義行為，從而獲得更大收益。因此，機會主義收益的高低影響種業科企合作創新主體行為的演化方向及演化速度：過高的機會主義收益會導致機會主義行為的發生，影響合作的積極性。

3.3額外成本對演化結果影響

對于交易成本以及風險支出等所構成的額外成本，在其他參數不變的情況下，分別取值0.2，0.5，1，在x與y的不同初始值情況下演化結果如圖5所示。

從圖5可以看出，在仿真數值中，企業不論積極合作意愿初始值高低，最終演化結果都為積極合作，且隨著額外成本的增大，趨于穩定的速度降低。科學院積極合作意愿初始值中等或較高時，最終演化結果都為積極合作，在額外成本ΔCr=1時，積極合作意愿會有一段小幅度的下降，但最終平衡點趨于（1，1）；科學院積極合作意愿初始值較低時，額外成本高于某一臨界值，演化結果為采取機會主義策略，也就是說，在額外成本較大時，科學院承擔能力相對較低，更易產生機會主義行為。由此可知風險支出與交易成本影響科企雙方育種創新項目的進行，這是由于契約是不完全的，難免要付出在契約中沒有規定的額外成本。額外成本越大，企業或科研單位相應的凈收益越少，從而間接損害其利益，因此合作方可能采取某些機會主義行為來彌補收益或減少損失。可見較高的額外成本會導致機會主義的產生，額外成本越大，越容易采取機會主義策略。

3.4剩余控制權收益對演化結果影響

提高代理人分享的剩余利益有利于降低專用性人力資本“敲竹杠”的概率[21]，為研究剩余控制權收益對該企業與科學院合作創新行為的影響，在其他參數不變的情況下，剩余控制權收益分別取值0.1，0.2，0.5，在x與y的不同初始值情況下演化結果如圖6所示。

圖6仿真結果同圖5相似，企業不論積極合作意愿初始值高低，最終演化結果都為積極合作，且隨著剩余控制權收益的增大，趨于穩定的速度越快。科學院積極合作意愿初始值中等或較高時，最終演化結果都為積極合作，剩余控制權收益大小對演化速度與方向影響較小；科學院積極合作意愿初始值較低時，剩余控制權收益低于某一臨界值，演化結果為采取機會主義策略，該臨界值位于0.1～0.2之間。根據仿真結果可知，在育種創新過程中，掌握剩余控制權所獲得的額外收益高低對合作雙方的策略選擇產生影響。這是因為剩余控制權作為合作育種創新過程中的重要決策權，控制權收益對于剩余控制權的擁有者具有一定的激勵作用。根據上文假定，機會主義行為方不能獲得剩余控制權收益，故本文僅指能夠監管和約束的確定性控制權收益，如科企合作項目資金的使用、獲取的市場信息等。由上述分析可知，其他變量一定，擁有控制權收益的一方更有可能采取積極合作策略，說明擁有剩余控制權能夠降低企業或科研單位采取機會主義行為的可能性，剩余控制權獲得的收益越大，越會采取積極合作策略。

4結論及建議

不完全契約視角下，種業科企合作是由企業和科研單位互動博弈的動態過程。合作過程中，科企雙方的機會主義收益、獎懲金額、額外成本以及剩余控制權收益等都是影響合作創新的重要因素。機會主義收益和額外成本越大，越易致使合作雙方產生機會主義行為，而獎懲金額以及剩余控制權收益能夠抑制機會主義行為，數值越大，合作雙方越趨向于采取積極合作行為。

為了提高種業科企合作穩定性，需要采取針對性策略減少機會主義行為，促進雙方積極合作。依據研究結論，本文提出以下政策建議：

第一，通過政策引導，建立獎懲機制。在我國種業自主創新能力有待提升、科研院所與企業合作緊密度不夠的情形下，需要健全管理體制，加強內部獎懲機制，將對企業和科研單位積極合作進行獎勵以及對機會主義行為進行處罰作為激勵科企雙方積極合作的政策措施，從而提高合作積極性，保證科企雙方緊密、穩定合作。

第二，引導企業和科研單位提高種質資源保護意識，減少機會主義行為方的機會主義收益。種質資源是保障國家糧食安全與重要農產品供給的戰略性資源，是農業科技原始創新與現代種業發展的物質基礎。近年來，我國種質資源保護與利用工作取得積極成效，但仍存在喪失風險加大、保護責任主體不清等問題。促進種質資源創新，需要種業科企聯合攻關。提高種質資源保護意識和措施，避免機會主義行為方在合作育種過程中通過技術竊取獲得機會主義收益，從而直接損害積極合作方的利益，影響合作創新積極性。建立種業科企合作信任機制，選擇合適的合作伙伴也是降低機會主義收益的有效措施。

第三，建立風險防范機制，減少額外成本支出，為雙方提供良好的合作環境。種業科企合作是企業提高科研水平、提升競爭力的重要支撐。種業企業不但要做好自然災害方面的風險防范，也需強化市場管控，規避市場風險。科研單位要防范育種研發技術風險，以市場需求為導向，在研發上下功夫，培育出滿足市場多樣性需求的品種。

第四，增強育種創新參與者的主體意識。科企合作不僅是企業的需要，也是科研院所科技創新的需要。科企合作機制存在科研機構決策機制較為緩慢，有領導職務科學家的制度限制等問題，為提高育種創新的合作積極性，應適度擴大科研單位享有的權利及利益，提高創新活力，從而形成育種研發創新命運共同體，建立健全以企業為主體的育種創新體系。

參考文獻：

[1]徐興才，羅坤，李宏，等.加強科企合作提升企業創新能力研究——以云南省農業科學院為例[J].農業科技管理， 2015， 34（4）： 67-70.

[2]余茜，李冬梅，馮瑩，等.種業科教單位參與科企合作實現機制研究——來自西部六省的證據[J].科技管理研究， 2017， 37（16）： 117-123.

[3]陳會英，葉雪.種業企業育種創新動力機制研究[J].山東科技大學學報（社會科學版）， 2019， 21（2）： 72-77， 109.

[4]向偉勇，陳勁.中國種子企業動態核心能力的影響因素[J].技術經濟， 2015， 34（8）： 1-8， 45.

[5]周衍平，黃河，陳會英.基于系統動力學的植物品種權資本化運營風險研究[J].農業技術經濟， 2018（8）： 124-134.

[6]周華強，鄒弈星，劉長柱，等.構建商業化育種新機制的戰略思考[J].中國科技論壇， 2016（6）： 134-139.

[7]蔣媛媛，李雪增.不完全契約理論的脈絡發展研究[J].新疆師范大學學報：哲學社會科學版， 2014， 35（2）： 106-111.

[8]朱琪，王柳清，王滿四.不完全契約的行為邏輯和動態闡釋[J].經濟學動態， 2018（1）： 135-145.

[9]HART O D ， MOORE J H . Contracts as reference points [J]. Quarterly Journal of Economics， 2008， 123（1）： 1-48.

[10]尹希果，馬大來.農民和企業合作經營土地的演化博弈分析——基于不完全契約理論[J].農業技術經濟， 2012（5）： 50-60.

[11]易海峰.研發外包中的技術轉移效率研究——不完全契約視角[J].商業研究， 2019（8）： 36-45.

[12] WILLIAMSON O E . Markets and hierarchies： analysis and antitrust implications[M]. New York： The Free Press， 1975.

[13] LUI S S， WONG Y， LIU W. Asset specificity roles in interfirm cooperation：reducingopportunisticbehaviororincreasing cooperative behavior？ [J]. Journal of Business Research， 2009， 62： 1214-1219.

[14] CARSON S J， MADHOK A， WU T. Uncertainty， opportunism， and governance： the effects of volatility and ambiguity on formal and relational contract [J]. Academy of Management Journal， 2006， 49： 1058-1077.

[15]劉燕. "機會主義行為"內容與表現形式的理論解析[J].經濟問題探索， 2006（5）： 122-125.

[16] ANDERHUB V， ENGELMANN D， GüTH W. An experimental study of the repeated trust game with incomplete information [J]. Journal of Economic Behavior and Organization， 2002， 48（2）： 197-216.

[17]易余胤，肖條軍，盛昭瀚.合作研發中機會主義行為的演化博弈分析[J].管理科學學報， 2005， 8（4）： 80-87.

[18]周杰，姜天琦.競合關系下企業協同創新中機會主義行為的演化博弈研究[J].科學與管理， 2020， 40（3）： 1-6.

[19]張笑寒，湯曉倩.農民專業合作社聯合社成員"搭便車"行為研究——基于演化博弈視角[J].華中農業大學學報（社會科學版）， 2019（4）： 45-53，171.

[20]劉新民，孫向彥，吳士健.雙重治理體制下企業碳排放的演化博弈分析——基于初始意愿差異化視角[J].系統工程， 2019， 37（3）： 31-47.

[21]蔣天虹.基于農企交易事后利得的委托代理關系研究[J].財經問題研究， 2019（3）： 98-105.

An Evolutionary Game and Simulation Study on Behavior of Collaborative Innovation： A Case of Collaboration Between Scientific Research Institutions and Enterprises

ZHOU Yanping，DONG Shixin，CHEN Huiying（College of Economics and Management， Shandong University of Science and Technology， Qingdao 266590， China）

Abstract： Based on the incomplete contract theory， the evolutionary game model of the breeding cooperation between the enterprises and the scientific research institutions is constructed and the Matlab software is applied in this paper. It is simulated and analyzed in this paper that what influence the additional costs of transaction costs and risk expenditures， benefits of residual control rights， opportunistic benefits， and parameters of reward and punishment make on breeding innovation of cooperation participants. It is shown in the study that the greater the opportunistic benefits and additional costs are， the lower the enthusiasm of the partners is and the more likely it is to conduct opportunistic behavior， while it is useful to increase the amounts of rewards and punishment and the benefits of residual control rights for more active cooperation between the two parties. On this basis， policy suggestions are proposed to improve the enthusiasm for cooperation and reduce opportunistic behaviors， with a view to promoting the healthy development of cooperation between scientific research institutions and enterprises in the seed industry.

Keywords： collaborative innovation； collaboration between scientific research institutions and enterprises； opportunistic behavior；the evolutionary game；the incomplete contract theory