智能汽車上下游企業合作創新演化博弈研究

●趙春雨 樊銳博

一、引言

隨著我國新一輪科技革命和產業變革加速，信息技術與制造業深度融合，改變了制造業創新模式。中國在多個智能制造領域取得重大創新突破，但基礎技術和關鍵核心技術仍然存在短板，成為制約中國制造業發展的關鍵瓶頸。2021年2月19日，習近平總書記主持中央全面深化改革委員會第十八次會議時強調，堅決破除影響和制約科技核心競爭力提升的體制機制障礙，加快攻克重要領域“卡脖子”關鍵技術[1]。智能制造核心企業牽頭組建的創新聯合體具有較強的發展動力，隨著大數據、移動互聯網、云計算、北斗導航車載應用、GIS等新型網絡、技術和定位科技的持續發展，信息化環境積極促進智能化汽車的可持續發展，為其提供源源不斷的技術支持手段和有效載體[2]。

對于關于智能汽車產業合作創新的問題，學者們對產學研合作創新問題研究較為廣泛，他們積極探索企業合作創新行為和關系維持原因，以及供應鏈上下游企業合作創新的效率問題。張中強[3]認為高新技術企業與汽車制造業聯動發展需要創新支撐，產品升級迎合新的市場和發展方向，這也決定了協同創新是雙方實現共贏的主要手段。巫細波[4]認為“十四五”時期，中國汽車制造業如何構建面向國內外兩個市場的產業空間布局。于麗靜等[5]利用演化博弈對物流企業與制造業進行分析，指出了協同創新達到穩定狀態的條件。Fan等[6]研究了一個由上游制造商和下游零售商組成的兩級供應鏈博弈模型,研究在市場機制下，質量缺陷引起的產品責任成本分擔對產品質量決策、定價決策和企業利潤的影響。史竹琴等[7]從協同創新的視角出發，選擇科技型中小企業創新聯盟為研究對象，運用演化博弈的理論，探討了影響聯盟穩定性的因素。曹霞等[8]和孫健慧等[9]利用演化博弈模型對產學研協同創新主體行為的影響因素及演化穩定性進行了分析；張敬文等[10]選擇戰略性新興產業集群為研究主體，探究了主體間協同創新發生機理及其動態演化過程，提出了戰略性新興產業集群協同創新促進策略。薛雷等[11]通過構建造船企業與供應商的演化博弈模型，指出雙方在何等條件下可實現合作創新。周衍平等[12]基于不完全契約理論，構建種業企業與科研單位演化博弈模型，提出提高合作創新積極性的政策建議。徐勇等[13]研究非對稱企業合作創新網絡，并利用演化博弈得出各企業每個時刻的策略。

政府對企業創新的支持是推動我國智能汽車發展和產業快速變革的重要動力，因此，產業變革的相關政策一直是研究熱點。Mahmoudi等[14]基于演化博弈的理論對政府干預下的可持續供應鏈與現實案例進行了研究；ZHANG等[15]在總量管制和貿易管制的背景下建立政府與制造企業的演化博弈模型，分析政府政策對制造商決策的影響以及總量管制和貿易市場的動態趨勢；Chu等[16]采用了三種演化博弈框架，對政府、開發商及居民的收益進行分析，根據其復制動態方程及雅克比矩陣，得出演化穩定策略，這為演化博弈提供了新的博弈方和推演思路。Yu等[17]利用實證分析得出政府應根據企業的具體情況調整補貼政策，政府補貼應與車企一同配合才能促進車企創新。Shen等[18]提出建筑材料承包商和制造商在內的演化博弈模型，探討環境規制下建筑廢品回收中利益關聯者的決策。Guo等[19]運用系統動力學的方法研究了業主、監理單位、承包商三方的相互影響機制，將監理單位引入博弈模型中，為三方演化博弈提供了研究基礎。

綜上所述，現有研究側重分析產學研機構和企業合作創新的策略選擇及影響，盡管有的研究供應鏈上下游企業合作，但對于智能汽車這一話題的研究卻很欠缺。因此，本文將以有限理性為前提，構建智能汽車上下游企業的合作創新演化博弈模型，分析市場機制條件下，創新收益、創新成本、稅收優惠以及懲罰機制對上下游企業合作創新策略選擇的影響。

二、演化博弈模型構建

（一）模型假設及博弈主體說明

具有上下游關系的技術提供商與整車企業的合作創新是智能汽車產業鏈合作創新的主要形式，該方式以市場機制和政策引導來促進雙方優勢資源的高效利用，實現“1+1＞2”的綜合效益。傳統的博弈主要針對靜態博弈，而演化博弈理論強調博弈方之間的動態博弈過程。本文利用演化博弈的動態過程優勢，分析整車企業選擇是否與技術提供商進行合作創新，亦或是單一地生產傳統汽車。由此得出以下假設：

假設1：技術提供商與整車企業的兩大群體中，技術提供商群體為T，整車企業群體為M，二者進行合作創新，其發展遵循演化博弈理論的基本假設。

假設2：在市場機制下，當技術提供商與整車企業獨立創新的收益均大于合作創新雙方自身所帶來的收益,即RT＜VT，RM＜VM，合作創新成本越大，技術提供商與整車企業合作可能性較小。

假設3：在市場機制下，當技術提供商與整車企業合作創新收益大于獨立創新時，即RT＞VT，RM＞VM合作創新成本越小，雙方參與合作創新的可能性越大。

假設4：若技術提供商與整車企業在對方不選擇合作創新而自己選擇合作創新，或其中一方在合作時中途退出，會承擔一定的損失（CT,CM），承擔損失越大，則雙方合作創新可能性越小。

（二）策略選擇

技術提供商（T）和整車企業（M）的策略分別為合作創新與獨立創新。當技術提供商實施積極合作創新時，就會減少自己在汽車制造上的投入，全權交給整車企業，這時就會有更多的資金和動力去用于技術本身的研發和建設。但是當技術提供商選擇獨立創新時，技術企業本身所涵蓋的制造汽車的項目就會與整車企業構成競爭關系，不僅要支出一部分核心建設的資源和費用來進行汽車制造，對技術提供商的核心競爭力也產生一定影響；同理，整車企業選擇合作創新后對自身的發展也有了更廣的平臺和更大的利益，利用技術提供商的資源和技術可以使制造的汽車實現升級，如果選擇獨立創新，在新技術的研發上也會沒有技術提供商更加專業，只能獲得短期利潤。兩者的這種演化是根據對方的選擇而對自己的選擇做出決策。

（三）博弈支付矩陣

不進行合作創新時,技術提供商的收益為RT；整車企業的收益為RM。

當雙方均選擇合作創新，雙方分別獲得的收益為VT,VM，合作后的各自所需承擔的成本為,合作后技術提供商的收益為；整車企業的收益為

當技術提供商進行合作創新，整車企業不進行合作創新時，技術提供商將承擔一部分損失CT。這時技術提供商群體的收益為整車企業的收益為RM。

當整車企業進行合作創新，技術提供商不進行合作創新時，整車企業將承擔一部分損失CM。這時整車企業的收益為，技術提供商群體的收益為RT。

支付收益矩陣如表1所示。

表1 技術提供商與整車企業合作創新的收益矩陣表

三、演化博弈分析

假設整車企業中，選擇進行合作創新的比例為α，則1-α整車企業不進行合作創新的比例。在技術提供商群體中，選擇進行合作創新的比例為β，則1-β為高新技術企業中不進行合作創新的比例。

（一）收益分析

1.整車企業的收益分析。根據Malthusian方程可得，整車企業M選擇合作創新的復制動態方程為：

2.技術提供商的收益分析。同理，技術提供商T在選擇合作創新的復制動態方程為：

（二）均衡點分析

如果下列條件得到滿足：a11+a22＜0，a11a22-a21a22＜0，則復制動態方程的平衡點就是局部穩定的，該平衡點是演化穩定策略。

表2 均衡點所在行列式與跡的穩定性結果

由以上博弈過程所得的演化結果，可以得出以下分析：

在以上五個均衡點中，只有兩個均衡點(0,0)和(1,1)是演化穩定點。

（三）演化相圖

圖1中，當雙方獨立創新的收益大于合作創新收益時，即RT-VT＞0，RM-VM＞0，他們同時為合作創新付出了一定的成本，此時如圖1所示，(0,0)是演化穩定點，(0,1)(1,0)是鞍點，(1,1)此時是不穩定點，即技術提供商與整車企業都不進行合作創新是演化穩定策略。

圖1 技術提供商與整車企業合作創新演化相位圖

當雙方合作創新的收益大于獨立創新的收益，RT-VT＜0，RM-VM＜0，且合作創新的成本均小于獨立創新成本，(1,1)是演化穩定點，(0,0)是不穩定點，(1,0)(0,1)是鞍點，即技術提供商和整車企業都進行合作創新是演化穩定策略。

當無法得知雙方合作創新的收益與獨立創新收益相比較的情況時，ABCDE中A(0,0)、C(1,1)點是演化穩定點，B(1,0)、D(0,1)不是穩定點，E是鞍點。這時，技術提供商和整車企業都進行合作創新和都不進行合作創新時，會構成系統的演化穩定策略。

由圖可知，有兩個不穩定的點和一個鞍點所形成的折線圖為系統收斂到兩個狀態的臨界線，在折線左下方，如果初始狀態的點在四邊形ABED中，則系統收斂到均不進行合作創新的點，即A點。在折線右上方，如果初始狀態的點落在四邊形BCDE中，則系統收斂到均進行合作創新的點，即C。

圖1中，當雙方獨立創新的收益大于合作創新收益時，即RT-VT＞0，RM-VM＞0，(0,0)是演化穩定點，(0,1)(1,0)是鞍點，(1,1)此時是不穩定點，即技術提供商與整車企業都不進行合作創新是演化穩定策略。

當雙方合作創新的收益大于獨立創新的收益，RT-VT＜0，RM-VM＜0，(1,1)是演化穩定點，(0,0)是不穩定點，(1,0)(0,1)是鞍點，即技術提供商和整車企業都進行合作創新是演化穩定策略。

當無法得知雙方合作創新的收益與獨立創新收益相比較的情況時，ABCDE中A(0,0)、C(1,1)點是演化穩定點，B(1,0)、D(0,1)不是穩定點，E是鞍點。這時,會構成系統的演化穩定策略。

有兩個不穩定的點和一個鞍點所形成的折線圖為系統收斂到兩個狀態的臨界線，如果初始狀態的點在四邊形ABED中，則系統收斂到均不進行合作創新的點，即A點。在折線右上方，如果初始狀態的點落在四邊形BCDE中，則系統收斂到均進行合作創新的點，即C。

在整車企業與技術提供商的發展中，只有雙方積極進行合作創新，才會給彼此帶來雙贏。但是雙方中一旦只有一方進行積極合作創新，而另一方隱藏信息或行動，這樣積極實施合作創新的一方就會承擔一定的損失，在合作的過程中很難避免一方的創新收益要大于另一方而造成“不公平”行為，所以會出現技術提供商或整車企業率先終止合作或不參加合作的情況。雙方合作投入博弈長期演化就會形成兩種格局：均進行合作創新或都不進行合作創新。

四、結論和建議

本文運用演化博弈模型，構建了整車企業與技術提供商合作創新的演化博弈模型，分析不同因素下對系統穩定演化狀態的影響，研究了有效促進上下游企業合作創新的條件。研究結果表明：

一是在市場機制下，技術提供商與整車企業的合作創新具有明顯的“路徑依賴”特征。上下游企業的最終策略取決于其所在的初始狀態，以及合作創新策略所帶來的收益和成本，合作創新所投入的成本越高，所承擔的市場風險就越大，不利于上下游企業合作創新策略的穩定性。

二是技術提供商與整車企業的策略選擇不僅取決于其自身的成本與收益，同時也受到政府對其的補貼與懲罰策略的影響，政府可以采取稅收減免或者懲罰機制來減小上下游企業合作創新的風險，監管力度的增大對技術提供商和整車企業合作創新具有引導和促進作用。

三是市場利益分配機制與政府有效的監督懲罰是保障技術提供商與整車企業合作創新穩定性的重要手段。合理的利益分配機制能夠保障博弈上下游企業獲得滿意的合作收益，實現合作創新的共贏。

基于以上結論，給出如下建議：

首先，企業可建立風險評估機制。針對市場機制下上下游企業無法判別是否一方在合作創新中會突然撕毀合約，積極實施合作創新的一方就會承擔一定的損失而造成“不公平”行為。技術提供商或整車企業針對這種情況可制定相應的風險評估機制，或在建立合作創新的策略之初，制定出對于合作創新過程中，由于一方中途退出所帶來的損失將由主動退出方全部承擔的策略，從而降低中斷合作的可能。

其次，政府完善監管制度，引導技術提供商與整車企業進行合作創新。政府對技術提供商與整車企業的制度不應僅局限在稅收補貼和懲罰監管，可以考慮建設上下游企業合作所需的相關的基礎設施，以及在上下游企業選擇合作創新后，對企業的知名度進行推廣，增加企業的社會效益。

第三，市場可以完善技術提供商與整車企業的合作創新發展過程中的體制機制。利益是技術提供商與整車企業選擇合作創新策略的直接動力，針對在合作創新中的收益與成本的問題，可建立正負性質的激勵措施以帶來不同程度的促進，引導市場建立差異化和多樣性的激勵措施，提升合作創新環境的穩定性。

本文從市場機制下分析了技術提供商和整車企業在合作創新中的行為決策，探討了影響雙方合作創新的因素以及穩定性演化策略，并提出了相應的建議以增加上下游合作創新的幾率和穩定性，為今后智能汽車的發展提供了一定的借鑒。本文尚未考慮這兩類企業獨立創新與合作創新所付成本的差值對其合作創新策略選擇的影響，今后會多加研究。