區域數字創新生態系統的健康性動態評價及驅動機制

胡仁杰，張 瑤，張光宇，李 青，楊詩煒

（1.廣東外語外貿大學廣東國際戰略研究院，廣東廣州 510420；2.廣東外語外貿大學全球治理與人類命運共同體重點實驗室，廣東廣州 510420；3.廣東工業大學管理學院，廣東廣州 510520；4.廣東工業大學創新理論與創新管理研究中心，廣東廣州 510520；5.廣東工業大學審計處，廣東廣州 510006）

伴隨著人工智能、大數據、區塊鏈等新一代數字信息技術的誕生與成熟，數字技術和數字創新生態系統日益成為創新驅動發展的時代前沿，人類開始由工業時代向數字時代邁進。圍繞數字技術的強賦能屬性，傳統創新生態系統的行為邊界得到了拓寬［1］，系統參與主體的價值共創共享方式得到了重塑［2］，形成了更具顛覆性力量的新一代創新范式——數字創新生態系統。作為中國贏得未來科技競爭的重要戰略選擇，積極推動數字創新生態系統的健康發展，是保障數字創新動能提升的基本條件［3］。一個健康的數字創新生態系統是抵御國內外風險沖擊，推動中國區域數字創新與經濟高質量發展的基礎與關鍵。但是，當前中國區域數字創新生態系統的健康程度如何？其評價體系和內在的驅動機制怎么樣？上述問題的回答對于中國數字創新生態系統的健康優化，及助力區域數字創新動能提升具有重要的理論價值和實踐指導意義。

1 文獻綜述

數字創新生態系統是指創新主體通過數字化的方式，動態參與系統中的競爭與合作，進而形成生態化交互循環的一種組織系統［4］。數字創新生態系統通常具有要素數字化［5］、主體虛擬化［6］、邊界模糊化等特征［2］。關于數字創新生態系統的研究，學者們主要聚焦于五大主題，分別為概念與特征、生態系統構建、系統演化規律、價值共創與共生模式、治理機制 。區域數字創新生態系統是指在某一區域范圍內，數字創新主體、創新環境、創新行為、數字技術和產品構成的社會生態系統［7］。與數字創新生態系統和區域創新生態系統相比，區域數字創新生態系統具有更強的異質性，更能夠促進區域產業和經濟發展。關于區域數字創新生態系統的研究，楊偉等［7］采用 fsQCA 方法，提出了高韌性的兩種組態：市場驅動和知識-資源驅動，低韌性的兩種組態：知識主導和資源主導。李曉娣等［8］基于fsQCA 方法，提出了驅動高績效的四種組態：環境驅動型、平臺-主體-環境驅動型、主體驅動型、環境-主體驅動型。林艷等［9］研究發現企業開拓的環境支撐型、企業主導的資本驅動型、主體多元的綜合發展型、政府引導的智力聚集型四種組態有利于提高區域創新績效。張瑤等［10］構建了區域數字創新生態系統健康性評價指標體系和預警模型，并提出了區域數字創新生態系統健康發展的優化策略。但該文獻在對區域數字創新生態系統進行健康性評價時并未納入時間因素，是一種靜態評價法。張瑤等［11］基于組態視角探討了區域數字創新生態系統的驅動機制，發現研發投入促進型和基礎知識促進型是高水平數字創新能力的兩種組態。

通過文獻討論發現，區域數字創新生態系統的健康發展是提升區域創新動能，提升區域經濟發展的關鍵。現有文獻對區域數字創新生態系統的健康性評價及驅動機制關注不足，雖然傳統創新生態系統和數字創新生態系統的健康性研究為此提供了堅實的理論基礎，在此基礎上國內外學者從具備活力［12］、可持續發展能力［12］、自我恢復能力［13］、共生演化力［14］、平衡力等多視角下探討了區域數字創新生態系統的健康性［15］，以及范德成等［16］、張瑤等［11］對影響該類生態系統健康發展的動因機制展開實證研究。現有文獻對健康性評價體系研究呈現出碎片化特征，研究方法亦是趨于單一化（從靜態視角進行評價），且該類系統的內部驅動機制研究尚顯單薄。但是，數字創新生態系統作為新型范式，較傳統創新生態系統而言具有強破化性、內部參與要素的異質性凸顯等特征，當前的研究仍然不足以指導中國區域數字創新生態系統的健康優化，亟需新的理論支撐。

有鑒于此，為精準把握中國區域數字創新生態系統的健康性程度，識別影響該類系統健康發展的驅動機制。本文以我國30 個省份（未含西藏和港澳臺地區）為研究對象，首先，基于傳統創新生態系統的理論研究，構建了區域數字創新生態系統的健康性評價模型。其次，借助VHSD-EM 組合評價方法對區域數字創新生態系統的健康水平進行時空雙維度的動態評價研究。最后，基于DEMATEL-ISM 遞階結構解釋模型，系統性探索了影響區域數字創新生態系統健康發展的原因因素、結果因素以及兩者間形成的階層遞階路徑，識別出影響該類生態系統健康發展的核心因素及其作用路徑。

2 數字創新生態系統的健康性內涵及評價體系

數字創新生態系統的健康性研究最先來自于生物個體，進而拓展至自然生態系統，隨著學科間的交叉融合與滲透，延伸至社會科學的研究領域，得到廣泛關注［15］。在自然生態系統的健康性理論探索中，Costanza 等［12］提出了一個健康的生態系統應具備活力、自主運作能力和可持續發展能力而受到學者們的廣泛認可，奠定了該類生態系統健康性評價的基礎。在此基礎之上，學者們從多維視角對傳統創新生態系統的健康性水平展開探索。囿于區域數字創新生態系統的健康性研究關注度不足，且傳統創新生態系統的健康性評價模型呈現出碎片化特征，仍需新的理論指導中國數字創新生態系統的健康優化。因此，本文借助系統論關于創新系統的內部行為機理描述［17］，從數字創新的基礎環境、組織網絡布局和數字創新能力等的高水平建設審視該類生態系統的健康程度，而上述各個子系統的高水平建設是保障生態系統數字創新行為可持續產生和系統高階演化的基本條件，與自然生態系統健康發展的理論內涵相一致［12］。本文進一步對數字創新環境、組織網絡及創新能力等子系統健康性內涵特征闡述如下：

（1）數字創新生態系統的創新環境健康。環境子系統的健康主要體現在擁有良好創新文化氛圍，優越的創新市場環境、豐富的創新資源、優質的基礎設施等［15］。其中，人文環境、知識儲備和地區政府創新支持是支持數字創新行為可持續產生的重要資源保障［18］。此外，經濟環境的高水平建設將從需求端驅動數字創新產品高效產出，而技術基礎建設可以通過強化生態系統內部信息的鏈接水平提升數字創新的發展［19］。因而，本文從政策環境、知識環境、人文環境、經濟環境和技術環境五個方面的高水平建設審視該維度的健康水平。

（2）數字創新生態系統的組織網絡健康。組織網絡子系統的健康主要體現在數字創新參與要素的豐富性。在該生態系統的健康發展中，強調該系統內部擁有盡可能多的物種參與，以相互間的協同合作保障數字創新行為的可持續產生［16］。如范德成等［16］從高新技術企業、高等院校和科研院所的參與要素豐富度對系統組織維度健康性的描述。Prokop等［20］肯定了創新行為參與者的網絡豐富性對生態系統健康發展的積極影響效應。因此，本文以與數字創新行為密切相關的數字型企業、科研院所和高等院校等所形成的網絡結構豐富性審視該維度的健康水平。

（3）數字創新生態系統的創新能力健康。創新能力的健康主要體現在數字創新生態系統的創新投入和產出能力水平等方面。其中，在該類系統的創新投入建設中，人力和財力作為創新動能的基礎原動力［21］，對其生態系統的健康發展具有積極影響效應。此外，產出能力水平是該類生態系統健康性的直觀表現形式，已有學者通常借助基礎創新和應用創新等對其量化研究［22］。因而，本文從該類系統的人力和財力投入建設水平，以及基礎和應用創新產出能力水平審視創新能力維度的健康水平。

基于上述關于數字創新生態系統的健康性內涵、評價及其作用機制解讀，本研究構建出區域數字創新生態系統的健康性評價指標體系（如表1 所示），對中國2016—2020 年30 個省份的數字創新生態系統健康性評價及其關鍵驅動因素的探索分析。

表1 區域數字創新生態系統的健康性指標體系

3 研究設計

3.1 研究方法

（1）VHSD-EM 的動態評價方法。通過文獻回顧可以發現，關于創新生態系統的健康評價研究多以單一的、靜態測度方法為主，忽略了時間維度上評價對象的動態可比性考量。因此，本研究借助納入了時間因素的縱橫向拉開檔次法（VHSD）以及具備客觀賦權屬性特征的熵權法（EM）［23］，以組合評價方法對研究對象的動態波動及指標權重的差異進行測度，提升了系統健康評價的科學性和準確性。具體的方法步驟闡述如下：

VHSD 模型計算步驟：假設研究時間跨度為K個年份，系統內的評價對象有m 個，評價指標有n個，將上述數據構建成時序立體數據表。其中，向量xij(tk)表示的是第i 個樣本在t 年的第j 項指標值，則綜合評價函數表示見公式（1）。

其中，上式中的指標權重λj則為該方法下的j項指標權重值，解算步驟如下：首先，對原始數據以極值法進行標準化處理。然后，采用總離差平方和的方法求取最大值見式（2）。

EM 模型的計算步驟：采用標準化后的指標數據，求取各個指標的比重pij見式（3）。

求第j 項指標的信息熵ej見式（4）。

其中，由于本文的研究是以某一年各個地區的健康水平進行測算，故m=30。

求第j 項指標的權重wj見式（5）。

綜合VHAD 和EM 模型分別求得的指標權重λj和wj，得到綜合指標權重βj見式（6）。

采用線性加權法匯總數據，得出區域數字創新生態系統的健康評分值見式（7）。

（2）DEMATEL-ISM 的核心影響因素研究。為了進一步驗證驅動區域數字創新生態系統動態演進的“黑箱”機制，以DEMATEL-ISM 組合模型，探索其系統發展的核心影響要素及其作用路徑。在DEMATEL 的方法應用中，區別于傳統研究中的問卷調查或專家打分形式的權重評定，以VHSD-EM 的綜合評價方法下得到的系統影響要素的客觀權重值，作為其初始影響矩陣的原始數據，提升數據研究的客觀性和科學性［24］。同時，通過ISM 方法構建影響要素的遞階結構解釋模型，將系統影響要素進行分區域及分階層，得到驅動系統健康發展的關聯路徑。對于上述研究方法的原理步驟闡述見式（8）。

DEMATEL 的計算步驟：構建指標間直接影響關系矩陣R，其中rjj=0，rjm=βj/ βm，rjm是第j 個指標相對于第m 個指標的重要程度。

標準化數字創新生態系統各個驅動因素間的直接影響關系矩陣R，得到矩陣L 以及綜合影響矩陣T,其中I 為對應的單位矩陣，見公式（9）至（10）。

計算各個指標影響度Dj、被影響度Cj、中心度Dj+Cj和原因度Dj-Cj。其中，中心度的數值越大，則表示該指標越重要。原因度表示該指標與其他指標的因果關聯程度，若為正，則表示該指標對其他指標的影響力較大，為原因因素。反之，則為結果因素。計算見式（11）。

ISM 的基本步驟：確定數字創新生態系統健康發展的驅動要素影響度閾值λ，參考Khanam 等［25］、張國寶等［26］的研究，用綜合影響關系矩陣T 的均值表示該閾值，得到如式（12）所示的鄰接矩陣P。

構建可達矩陣S，當P 滿足公式（13）時，則可得到系統健康影響要素的可達矩陣。

最后，依據可達矩陣對系統要素區域及其層級屬性進行劃分，確定系統內部作用要素的階梯結構和邏輯結構。遵循計算先行集、計算可達集、計算合集以及要素的層級劃分等步驟［27］，借助MATLAB軟件，對系統的層級要素劃分和邏輯歸類。

3.2 數據來源

本研究的數據主要來源于3 個部分：統計年鑒、互聯網大數據、創新研究報告。第一，統計年鑒，主要包括2016—2020 年《中國科技統計年鑒》《中國高科技產業統計年鑒》《中國電子信息產業統計年鑒》《中國統計年鑒》《中國經濟社會發展年鑒數據》。第二，互聯網大數據，主要包含中國數字科技館、中國專利數據庫等關于數字科技創新的來源數據。第三，創新研究報告，主要包括中國科技網中各個年度的《區域創新能力評價報告》和地方科技平臺的網絡數據報告。本文以互聯網大數據作為數據補充較好彌補傳統數據的滯后性，提升科學研究的準確性。同時，線上和線下數據的多樣性收集起到良好的數據互補和相互印證的積極效應。

4 實證分析

4.1 基于VHSD-EM 模型的數字創新生態系統的健康性評價

采用公式（1）—（7）計算得出中國30 個省份數字創新生態系統健康水平的綜合得分。進一步地，借助ArcGIS 工具，采用自然裂點法將不同區域的數字創新生態系統健康水平劃分等級，在空間地理上予以呈現，見圖1。結合圖中2016—2020 年數字創新生態系統各個區域的顏色變動及其空間布局狀況可知：（1）整體而言，中國數字創新生態系統的健康水平以淺色系低級地帶居多，該狀態顯示出中國數字創新生態系統的綜合健康水平較低；（2）從其時間演化特征來看，5 年內區域數字創新生態系統的顏色變動較少，波動幅度不大，整體的發展態勢較為穩定，僅四川、遼寧及陜西等區域呈現了顯著振幅，其中遼寧省的系統健康性水平處于快速下降態勢（2016 年指數值為0.423，統計到2020 年的健康綜合水平為0.146，囿于篇幅，不同年度下區域健康評分的具體數值尚未列出），該地區的數字創新生態系統建設應得到高度重視，防止警情的持續惡化；（3）從空間布局來分析，我國的區域數字創新生態系統的發展主要是以東部地區的廣東、江蘇、北京、上海、浙江、山東、福建等以及西部的四川省作為核心驅動力，地區之間的健康水平存在顯著的異質性，表現為中西部地區的健康發展水平明顯弱于東部地區。因此，亟需找準中國區域數字創新生態健康發展的關鍵影響因素和作用路徑，以期縮小區域差異，進而推動中國數字創新生態系統健康性水平的優化與提升，見表2。

圖1 中國區域數字創新生態系統的健康水平空間布局

表2 我國30 個省份2016—2020 年數字創新生態系統的健康性情況

4.2 基于DEMATEL-ISM 模型的數字創新生態系統健康性驅動因素分析

為了提升中國區域數字創新生態系統的健康水平，亟需厘清驅動該生態系統健康發展的核心作用機制，以此作為創新政策制定者戰略實施的重要突破口。因而，本文將借助DEMATEL-ISM 模型識別影響中國區域數字創新健康發展的內在動因及作用路徑，采用公式（8）—（11）計算各個指標的影響度、被影響度、中心度、原因度，見表3。進一步地，基于公式（12）—（13），借助MATLAB 編程得到驅動數字創新生態系統健康發展的結構解釋模型，見圖2。最后根據各個要素間的作用關系和影響程度，將圖2遞階結構模型結果可劃分為直接影響因素類、間接影響因素類以及根本影響因素類。其中，直接影響因素則表示的是受到其他要素的影響效應較強，且對數字創新生態系統的健康發展產生直接影響作用的要素。間接要素是指部分被影響以及產生影響力的作用要素，往往對系統的健康發展承擔著中介者的傳輸責任。根本影響因素往往是指對其他要素產生影響，是生態系統健康發展的根源要素，具有良好的創新驅動效應。基于此，對該生態系統健康發展的關鍵因素及作用路徑分析如下：

圖2 我國區域數字創新生態系統健康性驅動因素的多層遞階結構模型

表3 各指標影響度、被影響度、中心度和原因度

結合上述關于直接影響因素的界定，第1 層的數字創新企業的數量（X12）和第2層的科技論文（X18）、數字專利（X20）、數字產業的主營業務收入（X19）以及科研機構的數量（X13）等都屬于直接影響因素，且均為結果因素，受制于其他因素的干擾性較強。其中，數字產業的企業數量（X12）位居第一層，對區域數字創新生態系統的健康水平提升具有立竿見影的效果。而以科研院所為代表的組織網絡布局和創新成果產出能力對其健康發展具有次要的直接推動效應。因而，在數字創新生態系統的健康性優化過程中，可以率先從數字型企業、科研院所等組織網絡布局和創新產出能力提升等建立具體實施措施，但需要注意的是這些直接影響因素受到其他間接因素影響，仍需注重間接驅動因素的匹配和協同提升。

同理可知，第3層和第4層屬于間接影響因素類，是原因因素和結果因素的集合體，承擔的是中介者的創新傳遞角色，包含的因素有如地區的經濟驅動力和消費能力（X3,X4）、高等學校建設、高校學生數及其科技工作者（X11,X7,X8）、科技從業的全員當時量（X17）、移動和寬帶的網絡布局（X9,X10）、財政的教育支出（X2）以及科技館和圖書館的創新基礎建設（X5,X6）等。綜合間接影響因素的特征主要體現在知識、技術、人文、經濟等環境建設。當該間接類影響因素建設不足，如基礎知識環境的缺失將不足以支撐地區新知識和新技術的涌現和高質量產出。因而，間接影響因素作為中介條件是支持直接影響因素作用于系統健康發展的重要條件，仍需注重其高水平建設和強化。

最后，第5 層和第6 層屬于根本影響因素，均為原因因素，包含有數字產業的從業人員（X16）、地方財政的科技支出（X1）、固定資產投資（X15）以及其研發投入（X14）等。其中數字產業的研發投入（X14）為根源影響因素，是引起該類生態系統健康發展的重要條件。而其他類型的資金支持和人力投入建設對于區域數字創新生態系統的健康發展具有次要的原動力支持，仍需全面強化，以促進該類系統的健康水平提升。

綜上，數字創新生態系統健康水平提升直接依賴于數字創新的組織網絡布局、基礎和應用創新產出等，其中以數字型企業為核心的創新主體對于系統健康發展的直接影響力最強。其次，數字創新生態系統環境維度的建設，如區域的經濟環境、人文環境、知識儲備和政府的創新支持等是區域創新生態系統健康發展的基礎，起著良好的中介條件作用。而諸如數字產業的資本和人力等資源要素投入是導致該類生態系統健康發展的根源推動因素。此外，該遞階結構解釋模型指出，影響數字創新生態系統健康發展存在因果要素間的關聯影響效應，是原因因素通過基層中介因素的影響作用于結果因素推動了系統的健康運行。

5 結論、討論及啟示

5.1 研究結論

區域數字創新生態系統的健康發展是新一輪科技革命占據博弈制高點的重要戰略選擇。本研究選取20 項區域數字創新生態系統健康發展的影響因素，采用VHSD-EM 的綜合動態評價方法對其健康水平進行評價研究。同時，借助DEMATEL-ISM 結構解釋模型對其關鍵影響因素及作用關系梳理分析。主要的研究結論如下：（1）2016—2020 年中國30個省份數字創新生態系統的健康性得分水平總體偏低，且存在顯著的區域異質性，表現為東部地區的數字創新生態系統健康水平高于中西部地區；（2）區域數字創新生態系統健康發展的直接影響因素重點體現在數字型企業的創新網絡布局，間接影響因素類聚焦于數字創新環境要素，而數字產業的研發投入是其根源影響因素；（3）遞階結構解釋模型的傳遞路線圖指出該系統健康發展存在因果要素間的關聯影響效應，是核心原因因素通過基層間接因素的支持作用于結果因素推動了系統的健康發展。

5.2 討論

本研究基于VHSD-EM 組合評價和DEMATELISM 遞階結構解釋模型探討了中國區域數字創新生態系統的健康性評價及驅動機制。第一，本文將時間因素納入到區域數字創新生態系統的健康性評價研究中，借助VHSD-EM 組合評價方法避免時間因素對指標權重的干擾，以動靜結合的評價方法構建并優化現有的健康性評價模型。較傳統生態系統健康評價研究的單一的、靜態的方法選擇，本文的方法研究提升了數字創新生態系統健康水平研究的科學性。第二，本文借助DEMATEL-ISM 遞階結構解釋模型，探索驅動生態系統健康發展的關鍵影響因素，并將各類因素分區及分層，可視化數字創新生態系統健康運行機制，拓展了數字創新生態系統的研究邊界，強化區域數字創新的管理實踐研究。

5.3 管理啟示

基于本文的實證研究結果，對中國各個地區數字創新生態系統健康優化的政策管理啟示如下：

第一，強化區域數字創新生態系統的組織網絡布局。首先，針對中西部健康性水平較弱的數字創新生態系統建設，地區政府應繼續加強其科研院所、數字型企業的創新布局，提升數字創新的供給能力水平。同時，從生態系統的參與主體豐富度和黏性質量等共同強化其組織網絡布局的健康水平。其次，考慮到數字型企業對生態系統健康驅動具有立竿見影的效果，地區政府應積極鼓勵高校和科研院所的基礎創新及應用創新成果通過企業形式參與到市場競爭中，強化區域數字創新生態系統的企業關系網絡布局，推動數字創新產品的市場化應用。同時，該創新網絡布局模式也將通過市場信息的及時反饋，形成良好的數字創新循環網絡，增強系統的健康水平。

第二，強化區域數字創新的資源投入建設水平。首先，對于中西部健康水平較弱地區的系統健康優化，以區域政府的創新戰略支持和引導，強化區域數字創新的市場資本傾斜以及地區財政科技支持等，縮小與創新強省的資源投入差距。其次，考慮到數字產業的研發投入是維持生態系統健康發展的根本因素，在各個地區的生態系統建立健全或成熟化發展過程中，以持續的創新資源強化，促進各個地區生態系統健康水平的穩步提升。

第三，在注重改善根源原因因素及表層結果因素以推動區域數字創新生態系統健康優化的同時，需要對其中介條件，如創新型人才布局、技術創新基礎環境強化及區域的經濟驅動力等方面同樣給予政策關注與強化，通過點線的路徑考慮，推動各地區數字創新生態系統健康水平的綜合提升。