協同視閾下長三角創新共同體演化機制研究

孫大明，夏海力，董 琨

（1.蘇州科技大學商學院，江蘇蘇州 215009；2.大連理工大學經濟管理學院，遼寧大連 125001）

1 研究背景

在新一輪科技革命與經濟高質量發展背景下，創新來源和方式都發生了前所未有的重大變革。“十三五”國家科技規劃將“完善跨區域協同創新實現機制”列為建設區域創新能力的重要內容，由此加快推動城市群空間尺度上的協同、建設創新共同體成為新時代落實創新驅動發展戰略的關鍵舉措。長三角城市群作為踐行區域一體化和協同發展的先行示范區，具有地域鄰近、文化相融、經濟依存和資源互補等優勢特征，近年來，相繼頒布《長江三角洲區域一體化發展規劃綱要》《長三角科技創新共同體建設發展規劃》等政策文件，強調要建設協同創新共同體，推動區域協同發展和經濟轉型升級。

創新共同體是協同創新在空間層面的新理念和新形式，致力于跨邊界聯系與空間力量［1］。Lynn等［2］較早地指出，創新過程涉及直接或間接參與個人或組織，這些個體根植于特定的制度與區域環境，由此引入“創新共同體”概念。創新共同體依賴多個體參與和利益共享，具有自主組織性、開放性和動態性等特征［3-4］。王崢等［5］將創新共同體界定為基于相似經濟、文化、社會基礎，具有共同目標和創新遠景的企業、高校、政府和中介機構等結成的緊密創新關聯和網絡化結構。胡俊峰等［6］強調創新共同體是特定區域集聚，打破區域行政壁壘和市場分割，實現更大范圍、更高層次的資源配置，推動產業鏈和知識鏈在更大空間的延伸整合，提高區域創新能力。進一步，臧紅敏等［7］、蔣開東等［8］、Wang 等［9］以特定區域為例，探究創新共同體建設的實踐模式和具體路徑。如趙超［10］以粵港澳大灣區為例，指出創新共同體建設涵蓋分布式、共享型和開放式3 種主要模式，協同助力創新型國家建設。趙新峰等［11］以雄安新區為例，由價值體系、協同體系、制度體系和數字治理四方面入手建設雄安新區創新共同體。上述文獻對創新共同體內涵、特征和實踐模式進行了較為豐富研究，但對創新共同體實現和演化機制等核心問題缺乏深入探究。

創新共同體實現是一個長期、重復過程，部分學者采用博弈論刻畫策略選擇和演化行為。Youssef［12］考察了同一區域雙寡頭企業的協同創新及演化機制，并探究了知識溢出的作用機制。李柏洲等［13］以演化博弈模型探究了我國戰略性新興產業上下游企業間的協同與演化機制，考察技術收益、社會收益、政府補貼等因素對該機制的作用效應。上述研究往往將協同活動抽象成單個企業間的協同，假定創新活動發生在同一區域內，忽略了更大規模群體間的協同與演化，較少考慮跨區域層面的關聯與溢出，難以解釋城市群創新共同體的合作和演化機制。實踐中，創新共同體演化機制放大至不同城市多主體在有限理性條件下的資源耦合協調、區域間的競合關系、開放與封閉、空間關聯與知識溢出，簡單采用開放式創新理論、單主體博弈理論難以準確刻畫多主體參與下的協同創新共同體演進機制與現實情境，甚至導致模型推演、政策含義與創新實踐相去甚遠，進而影響政府引導和制定創新共同體的相關政策。那么，如何準確刻畫協同視閾下長三角創新共同體建設的演化機制？創新共同體與傳統行政本位的協同創新模式有什么異同？哪些因素發揮重要作用？未來如何推動創新共同體建設與發展？

為回答上述問題，本文在地區內協同活動博弈模型基礎上，放寬假設為創新要素可跨區域流動溢出，引入了空間因素和地方保護主義行為，構建了協同視閾下多主體參與的創新共同體博弈模型，更為符合地區間競合關系。進一步運用數值仿真和實例分析考察長三角創新共同體建設的關鍵影響因素，提供推動創新共同體建設的解決方案和有益啟示。

2 創新共同體建設與演化過程分析

創新理論發展遵循“國家創新體系—區域創新體系—創新生態系統”演進趨勢，創新共同體是對上述理論的延伸和發展，是城市群區域內及區域間企業、高校、科研院所等多元主體，通過技術知識溢出和創新要素區際擴散流動，實現資源共享、風險共擔、利益共享、相互依賴的跨區域協同關系。與傳統行政本位的協同創新模式有著一定差異和聯系。

主要差異在于：（1）協同的區域特征。傳統行政本位創新模式隸屬同一地方政府，合作無需跨越行政壁壘，創新要素更具流動性、容易結成協同網絡。而創新共同體在區域內協同的基礎上，重點在于變革原有區域間割裂情形，實現創新要素跨區域流動與融合。根據鄰近性理論，地理鄰近和知識鄰近均作用于創新共同體發展概率［14］。由于鄰近地區的技術重疊和相似性，相關領域要素與人員流動更具效率，易結成協同創新共同體。考慮知識鄰近性，學術質量較高的一流大學擁有更先進和全面知識，更易于參與創新共同體、實現跨區域技術溢出［15］。（2）中央或地方政府適時介入(主導)。創新共同體涉及城市群內多參與主體、環境、資源的深度融合，在地方保護主義行為和官員晉升錦標賽背景下，僅依靠企業自身創新動力，難以實現區域創新一體化發展，亟需政府適時介入，通過出臺區域性政策、知識產權聯合執法、創新券通用通兌等推進區域間整體經濟社會和環境發展的共同目標實現［16］，推動創新共同體建設、打造具有全球影響力的創新策源地。（3）知識溢出與實現機制。不同于一般的創新模式，結合新經濟地理理論，創新共同體知識溢出既包括區域內、區域間創新主體結成共同體，開展協同活動獲取的直接收益，又包括某一區域協同創新成果或網絡對其他地區創新主體的示范和溢出效應。后者雖未直接結成協同系統，但也是創新要素跨區域流動、企業跨區域搜尋、“學習—模仿”獲取，該輻射效應也是創新共同體帶來的收益。

隨著信息技術發展、交通設施便利和區域間政策出臺，創新共同體在參與主體數量、主體間關系和區域間關聯上呈現出動態演進特征。有學者指出協同創新在空間上由創新要素單核集聚、區際知識溢出與聯合、開放式協同向創新共同體演進［17］。具體而言，在創新共同體形成初期，在要素需求和利益驅動下迫使企業尋求跨區域合作，該階段，根植于不同區域的參與主體由于空間距離、文化背景、功能程度和信任機制等方面差異，使得協同關系呈現非穩定性和脆弱性。協同方式主要由“高位勢”城市引領，改造和鎖定鄰近“低位勢”城市技術發展，呈“學習—示范—模仿”的單向輻射。隨著協同活動深入與發展，區域間功能程度更加接近，文化制度和社會差異逐漸被接受和融合，參與主體多次、重復協作，網絡聯結更加穩固而復雜、區域間關聯性增強，創新要素異質性趨于模糊，跨區域集體學習與技術知識雙向溢出和傳遞大規模存在，區域間組織管理趨于融合與統籌發展，合作由技術、經濟領域向技術、經濟、生態和社會等多領域發展（見圖1）。

圖1 創新共同體演進趨勢

結合上述分析，創新共同體具有自組織性、開放性、復雜性等特征，在實踐中，其建設和發展是一個動態演進過程，城市群內各參與主體在有限理性條件下，重復開展合作并調整自身戰略，并尋求長期協同的穩定狀態，因而采用演化博弈模型能夠較好刻畫長三角創新共同體的演進機制和發展特征。

3 長三角創新共同體演化博弈模型構建

3.1 問題描述與基本假設

經前文分析，長三角創新共同體是城市群內企業、高校等多個參與主體的長期、重復性協作。實踐中，由于參與方理性程度、合作態度、掌握資源、地理臨近和知識鄰近等水平差異，導致協同過程呈不穩定性。為剖析長三角創新共同體的協同和演化機制，提出以下假設：

假設1：長三角城市群存在兩個相似地區A 和地區B，空間距離為d(d＞0)。為使研究更具一般性，假定地區A 存在隸屬于同一產業的mA個同質企業EAi(Ai=1,2,,mA)和nA個高校與科研機構（以下簡稱“學研方”）UAj(Aj=1,2,,nA)；地區B 存在隸屬于同一產業的mB個同質企業EBi(Bi=1,2,,mB)和nB個學研方UBj(Bj=1,2,,nB)。企業與學研方可進行雙方或者多方區域內或跨區域協同活動以實現創新共同體建設。

假設2：策略空間為{協同創新，中途背叛}。此處“協同創新”是指結成創新共同體，開展區域內和跨區域協同活動，“中途背叛”是控制自身投入獲取額外收益，損害協同系統內其他參與者利益。在有限理性下，企業EAi和學研方UAj參與協同活動概率為x和

假設3：創新共同體具有復雜性、非線性和動態性特征，在信息不對稱和有限理性下，城市群內企業與高校等之間存在逆向選擇及道德風險，面臨問題較區域內協同模式更加復雜和多變，需不斷學習、試錯、改進和調整，由此重復博弈成為必然。

3.2 演化博弈模型基本框架

結合上述假設，構建長三角城市群創新共同體的演化博弈支付矩陣，需要注意的是，政府在該演化機制中通過區域間政策支持、知識產權聯合執法和研發補貼等途徑，引導和號召企業等主體進行有目的地協同活動，推進創新共同體建設。支付矩陣如表1。

表1 創新共同體建設的演化博弈支付矩陣

由此，得到企業和學研方參與創新共同體的復制動態方程如下：

以上述復制動態方程求得該系統雅克比矩陣J，以進一步判斷創新共同體的演化穩定策略。雅克比矩陣J如下：

3.3 演化博弈模型求解與分析

表2 創新共同體局部穩定性分析

由表2 可知，上述均衡點，O(0,0)和C(1,1)是協同視閾下創新共同體企業和學研方穩定策略，A(1,0)和B(0,1)是非穩定點。鑒于此，繪制協同視閾下創新共同體參與主體演化路徑（見圖2）。由圖2 可知，無論參與者初始決策如何，經過長期博弈，均會向C(1,1){協同創新，協同創新}或O(0,0){中途背叛，中途背叛}演進。博弈結果取決于區域OABD面積與區域ABCD面積相對大小，當時，均選擇協同創新的概率更大。分析協同視閾下創新共同體的影響因素和演化路徑，考慮影響面積變化的因素即可。

圖2 協同視閾下創新共同體參與主體的演化路徑

命題2政府支持力度G越大，協同視閾下企業與學研方結成創新共同體可能性越大。

命題3地方政府保護l越強，協同視閾下企業與學研方結成創新共同體可能性越小。

證明：對地方保護l求偏導：，故是l的單調減函數，即地方保護主義l增加，面積減少，策略向O(0,0)移動，選擇{協同創新，協同創新}概率空間縮小。從制度因素來看，由于地域行政劃分和本地官員晉升的利益追求，地方保護主義普遍存在，人為限制技術、知識等要素在區域間自由流動，使得城市群在空間上的關聯與協同受限［20］。

命題4地區A 和B 之間的空間距離d越大，協同視閾下企業與學研方結成創新共同體可能性越小。

證明：由公式(7)對空間距離求偏導，可得：

命題5學研方的學術質量越高，協同視閾下企業與學研方結成創新共同體可能性越大。

命題6企業與學研方的努力程度和對結成創新共同體的決策影響依具體情況而定。

4 實例分析及數值仿真

4.1 長三角科技創新共同體演化實例分析

為明確協同視閾下創新共同體建設與演化進程中各重要參量的含義與作用效果，本節以長三角城市群為研究對象展開實例分析和數值仿真。長三角城市群位于“一帶一路”和長江流域交匯處，經濟體量、創新活力均在中國19 個城市群中位居前列，2020 年實現生產總值24.47 萬億元，R＆D 經費投入1.17 萬億元。近年來，在《長三角科技創新共同體建設發展規劃》（以下簡稱《發展規劃》）等政策引導下，長三角協同極化效應和技術溢出效應顯著，城市群內多元創新主體互動與技術交流愈發頻繁。長三角區域協同創新指數由2011 年100.00 分提高至2019 年204.16 分，增長率達104%。

進一步，為直觀觀測協同視閾下長三角創新共同體的演進趨勢，結合《發展規劃》建設目標，本節以跨區域聯合申請專利數為指標展開分析。具體來說：由國家知識產權局（SIPO）專利數據庫出發，以2011—2020 年為檢索范圍，以“高校”“學院”“研究院”與“公司”“廠”“集團”等關鍵詞兩兩組合形成檢索式，手動收集長三角城市群跨區域產學研聯合申請專利情況，剔除不符合產學研或區域內聯合申請的數據。圖3（a）和圖3（b）給出了2011年與2020 年創新共同體演進的可視化情形，以節點表示點度中心性，刻畫各城市在創新網絡中重要程度，以連線反映城市間聯合申請專利情況，刻畫城市間是否存在跨區域協同及創新共同體建設情況。

由圖3 可知，相比于2011 年，2020 年長三角城市群間呈現出更為密切、頻繁的聯系，主要體現在以下三方面：（1）長三角地區各城市跨區域產學研聯合申請專利數普遍增加，聯合申請總量由2011年的617 項增長至2020 年的2 200 項，其中杭州創新共同體進程較快，跨區域產學研聯合申請專利數由64 項增長至404，翻了6.3 倍；（2）網絡中心結構發生變化，合肥、無錫、蘇州等點度中心度增長較快，步入中心位置，疏解了以上海、南京為“中心-邊緣”的網絡結構，長三角城市群呈現“多中心、多層次、跨區域”的演進態勢；（3）長三角城市群跨區域產學研協同網絡規模不斷擴大，參與主體持續增加，至2020 年已覆蓋群內全部城市，網絡密度由2011 年的0.193 增長至2020 年的0.369，區域科技創新共同體建設進程持續加速。

圖3 長三角城市群跨區域協同演進趨勢

4.2 仿真賦值及結果

借助MATLAB 軟件展開仿真分析，為使結論更具一般化，結合實際情況及專家討論，對模型仿真進行初始賦值，具體數據并不代表實際金額或時間，表明各參數的相對大小。假定企業與學研方初始選擇結成創新共同體概率為0.5，其余參數初始賦值如下：

4.2.1 政府適時介入對長三角創新共同體演化結果的影響

（1）知識產權保護對創新共同體演化結果的影響。知識產權保護對創新共同體演化影響的仿真結果見圖4。無論如何變化，系統均收斂于{協同創新，協同創新}，取值越大，企業與學研方的收斂速度越快，且學研方協同創新收斂速度滯后于企業，穩定所需時間更長，印證了命題1。表明知識產權保護作為權利人創新成果的一種壟斷性制度安排，能夠保障技術成果一定時期內的占有權［21］，隨著知識產權保護力度與跨區域聯合執法水平提升，有效明晰知識產權隸屬和利益分配問題，降低道德風險和知識產權糾紛，企業意愿開展區域內和跨區域協同活動，推動創新共同體建設。長三角城市群相繼出臺《長三角地區知識產權一體化發展框架協議書》《關于在長三角生態綠色一體化發展示范區強化知識產權保護推進先行先試的若干舉措》等跨省域知識產權保護政策（見表3），為創新共同體建設營造良好制度環境。

圖4 知識產權保護對長三角創新共同體演化影響

（2）政府支持對創新共同體演化結果的影響。政府支持G對創新共同體演化影響的仿真結果見圖5，該結果印證了命題2。如圖5 可知，政府支持存在閾值，隨著政府支持力度提高，演化策略由{中途背叛，中途背叛}變為{協同創新，協同創新}。當G=0.8 時，由于缺乏國家宏觀指引和區域間政策協同，在有限理性下將導致合作失敗。隨著政府支持力度提高(G=1.4,2,2.6,3.2)，搭建各類協同創新技術服務平臺，掃除跨區域協同合作障礙，推動區域內和跨區域協同活動開展，加速創新策源地建設。長三角地區自2003 年出臺首個省級政府間創新體系協議，相繼頒布一系列推動創新一體化發展的區域性政策、創新券通用通兌政策，不斷加強區域間雙創平臺合作、創新飛地建設及技術交流研討會，全力打造現代化、國際化的創新共同體。

表3 長三角城市群區域性政策及聯合執法情況

圖5 政府支持對長三角創新共同體演化影響

（3）地方保護主義行為對創新共同體演化結果的影響。地方保護主義行為l 對創新共同體演化影響的仿真結果見圖6，該結果印證了命題3。如圖6可知，地方保護主義行為存在閾值，隨著地方保護主義行為提高，演化策略由{協同創新，協同創新}變為{中途背叛，中途背叛}。當時l＞0.5，受到地方經濟“錦標賽式”晉升和財稅動機雙重作用［22］，地方政府制度性壁壘較強，圍繞地區內稀缺資源展開激烈的競爭，采取公共投入、政策引導等手段，人為限制技術、知識等要素跨區域流動，構成鎖定效應，形成以地方政府為主導的區域內協同集聚，不利于跨區域協作；當l=0.2,0.3,0.4 時，區域間要素流動與擴散相對自由，顯隱性技術知識在區域間頻繁雙向流動，跨區域協同網絡呈擴張演化趨勢，由區域內協同向更多節點的跨區域協同延伸，推動創新共同體構建。

圖6 地方保護主義對長三角創新共同體演化影響

4.2.2 空間距離對長三角創新共同體演化結果的影響

空間距離d對創新共同體演化影響的仿真結果見圖7，該結果印證了命題4。由圖7 可知，企業與學研方的空間距離較短(d=0.4,0.8,1.2)時，策略集為{協同創新，協同創新}，隨著空間距離增加(d=1.6,2)時，策略集變為{中途背叛，中途背叛}。原因在于，區際間要素在一定空間范圍內自由流動，隨著空間距離增加，搜尋成本過高和知識根植性等原因，企業EAi和學研方UAj結成跨區域協同系統收益降低，呈空間距離衰減特征，顧二者結成創新共同體概率降低。G60 科技走廊、滬蘇同城化、上海“1+8”大都市圈空間發展規劃均是長三角地區為推動創新共同體建設、降低城市群與經濟帶空間距離跨度過大導致內耗等問題做出的嘗試與實踐。進一步，隨著鐵路、公路和港口等基礎設施改善與無縫對接，有效打造便捷交通路網，緩解地理分割局面，重塑中國地區間技術經濟布局，為生產要素流動、人員轉移和技術傳遞提供便利條件。

圖7 空間距離對長三角創新共同體演化影響

4.2.3 參與主體行為對長三角創新共同體演化結果的影響

圖8 學術質量對長三角創新共同體演化影響

（2）參與主體努力程度對創新共同體演化結果的影響。企業和學研方的努力程度對創新共同體演化影響的仿真結果見圖9 和圖10，該結果印證了命題6。以圖9 為例，隨著企業EAi努力程度增加，演化博弈穩定策略集并非始終向{協同創新，協同創新}演進，而是存在一定最優區間。具體而言，當eAi=1.5,eAi=2.0 時，二者的穩定策略均為“協同創新”，即企業與學研方均選擇通過結成創新共同體，推動經濟發展。當eAi=0.5,1.0,2.5 時，穩定策略集為{協同創新，中途背叛}和{中途背叛，中途背叛}，參與者未結成創新共同體。由此可知，企業的努力程度對協同系統的影響由創新收益和創新成本共同決定，存在最優的努力區間。實踐中，適度的資源投入有助于分擔研發成本、實現資源互補與規模經濟，推動區域內和區域間協同活動與技術轉移［23］；而過度的資源投入將引發逆向選擇、過度搜尋和內部管理復雜等問題［24］，建設和運行成本過高，不利于創新共同體的構建。

圖9 企業努力程度對長三角創新共同體演化影響

圖10 學研方努力程度對長三角創新共同體演化影響

5 結論與啟示

創新共同體是加強城市群空間尺度上協同、推動區域經濟高質量發展的重要舉措。本文基于創新共同體跨區域協同和溢出效應等特征，引入了空間因素和地方保護主義行為，構建了協同視閾下長三角創新共同體演化博弈模型，以期更為符合地方間競合關系，繼而以案例仿真刻畫動態演化過程和重要影響因素。研究表明：（1）創新共同體涉及城市群內多主體技術知識深度協同，政府適時介入發揮重要作用。其中，知識產權保護力度、政府支持對系統趨于協同創新方向演進有正向作用，支持力度越大，系統的收斂速度越快；地方保護主義行為對系統趨于協同創新有負向影響，當地方保護水平高于一定閾值時，難以結成創新共同體。（2）創新共同體建設與空間距離密切相關，隨著地區之間距離增加，提高技術知識傳遞成本，對系統趨于協同創新有負向影響，且空間距離超過一定閾值后，難以結成創新共同體。（3）學研方的學術質量對系統趨于協同創新方向演進具有正向作用，學術質量越高，系統收斂速度越快。（4）企業和學研方的努力程度在一定區間內才能促使博弈方向協同創新演進。當超過該最優區間時，由于逆向選擇、過度搜尋和內部管理復雜等問題，難以結成創新共同體。

基于以上結論，提出如下對策建議：（1）積極發揮政府在長三角創新共同體建設和演化進程中的激勵作用，在厘清市場與政府邊界的基礎上，探索創新共同體內部多形式政府合作與政策創新。重點完善區域綜合性創新政策，確保各類別、各層次政府之間的協調統一與有效性，通過跨區域合作協議、普惠性創新支持政策、科研技術與人才平臺合作、項目聯合攻關、產業技術聯盟等多種形式，促進多元主體參與，確保創新共同體的穩定性。此外，嘗試將一體化平臺建設、人才跨區域流動與引進情況、創新要素流動與共享等指標納入政府考評體系，真正實現由施政層面促進長三角創新共同體建設。（2）完善知識產權保護制度和聯合執法標準，推進跨區域知識產權保護與技術成果轉移交易制度的實施、監管、評價與考核體系，健全技術資源共享與服務機制，最大限度地保障協同創新主體的合法權利，加速長三角區域內的技術信息共享、成果轉移與擴散應用。（3）創新共同體經由技術關聯、空間溢出途徑帶來更大范圍、更高層次資源配置，該共同體實現范圍是有限的，如何充分利用并發揮該空間關聯是值得思考的問題。本文認為，要將創新共同體建設、長三角城市群多主體協同的空間關聯作為未來工作重點，充分考慮地區間互利共贏，打造跨區域協同網絡新格局，挖掘跨區域協同的正外部性。在順應長江經濟帶的同時，要把握創新共同體建設的空間尺度，避免因尺度過大導致城市群協同的“拉郎配”與“被動式參與”情況，嘗試由G60 科技走廊、“1+8”上海都市圈等實踐更小空間尺度、創新聯系更密、知識溢出更強的創新共同體先行區和示范區。此外，要完善和發展地區間的交通條件、信息技術、貿易和創新要素流動，破除區域間要素流動的制度壁壘，為創新共同體建設提供良好的外部環境。（4）高校在重視基礎前沿研究的同時應提高學術質量，尤其是關注學術成果的商業價值和轉化情況，形成“重質量、促轉化、輕數量”的科研理念［25］，積極舉辦學術交流會、技術展覽、“產學研”洽談會，引導高校內科研人員提高科技服務質量，推動學術成果和前沿技術的轉移與轉化。