復(fù)雜系統(tǒng)理論在創(chuàng)新研究中的應(yīng)用
——兼談復(fù)雜理論視角下創(chuàng)新的起源、結(jié)構(gòu)和演化

董潔林

(1.蘇州大學(xué)企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展研究中心,蘇州 215021；2.蘇州大學(xué)東吳商學(xué)院,蘇州 215021；3.清華大學(xué)中國科學(xué)技術(shù)政策研究中心,北京 100084)

復(fù)雜系統(tǒng)理論在創(chuàng)新研究中的應(yīng)用
——兼談復(fù)雜理論視角下創(chuàng)新的起源、結(jié)構(gòu)和演化

董潔林1,2,3

(1.蘇州大學(xué)企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展研究中心,蘇州 215021；2.蘇州大學(xué)東吳商學(xué)院,蘇州 215021；3.清華大學(xué)中國科學(xué)技術(shù)政策研究中心,北京 100084)

人類的創(chuàng)新過程作為社會活動的一部分具有復(fù)雜系統(tǒng)的特征.在此,綜合介紹了學(xué)者們用復(fù)雜系統(tǒng)理論對創(chuàng)新活動研究的一些成果,特別介紹了近期在創(chuàng)新的起源、結(jié)構(gòu)和演化方面的進(jìn)展.然而,這方面大多數(shù)的研究都是基于復(fù)雜系統(tǒng)理論在生物系統(tǒng)中所建立的模型來詮釋創(chuàng)新活動的規(guī)律,而社會系統(tǒng)和生物系統(tǒng)是完全不在一個層次的復(fù)雜系統(tǒng).因此,在發(fā)現(xiàn)不同層次的復(fù)雜系統(tǒng)的通用規(guī)律之時,也需要思考社會系統(tǒng),包括創(chuàng)新活動的獨特規(guī)律.另外,創(chuàng)新研究是一個新興的交叉學(xué)科,由于自然科學(xué)家和人文科學(xué)家知識結(jié)構(gòu)互補(bǔ),如果聯(lián)合研究,將使該項研究邁上一個嶄新的臺階.

創(chuàng)新;復(fù)雜系統(tǒng);技術(shù)演化

自從發(fā)明了石器,人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在經(jīng)歷了逾百萬年緩慢蠕行之后,在最近的兩百多年出現(xiàn)了爆炸性成長.從公元前100萬年到公元1300年之間,世界人均GDP基本上在100元(以1990年國際元為衡量單位,以下相同)上下波動.1300年,文藝復(fù)興在意大利佛羅倫薩悄然啟動,隨即歐洲人開始了數(shù)百年的全球大航海探索,導(dǎo)致1492年哥倫布發(fā)現(xiàn)新大陸.1543 年,哥白尼“天體運行論”的出版,揭開科學(xué)革命序幕. 18世紀(jì)初期,隨著蒸汽機(jī)和現(xiàn)代紡織機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)明,工業(yè)革命在英國蓬勃興起.從文藝復(fù)興開始到工業(yè)革命啟動之時的400多年間,世界人均GDP緩慢地攀升,從1300年的人均GDP的89元上升到1750年約178元.之后,人類經(jīng)濟(jì)的量子躍遷開始了,世界人均GDP在2000年超過6500元,大約是1750年的37倍(數(shù)據(jù)來源:Prof.J.Bradford DeLong,Univ. of California,Berkeley).

圖1顯示了從公元前100萬年到公元2000年,世界人均GDP的變化.人類的經(jīng)濟(jì)成長在最近的250年幾乎是垂直向上的.圖2顯示了從公元1700年到公元2000年,世界人均GDP的變化.

圖1 公元前100萬年到公元2000年世界人均GDPFig.1 Estimated world GDP per capita between 1 million BC to 2000 AC

圖2 公元1700年到2000年世界人均GDPFig.2 Estimated world GDP per capita between 1700 AC to 2000 AC

傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)難以解釋社會經(jīng)濟(jì)近幾百年的“爆炸成長”現(xiàn)象,但不少經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為“創(chuàng)新”是其主要的推動力.Schumpeter將經(jīng)濟(jì)爆炸成長歸功于“創(chuàng)新”(innovation),特別是“創(chuàng)業(yè)者”(entrepreneur)的創(chuàng)新—“創(chuàng)造性破壞”(gales of creative destruction)[1].Solow(1987年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者)認(rèn)為“技術(shù)”是經(jīng)濟(jì)爆炸的秘密武器,他于1956年提出了一個量化模型來描述技術(shù)如何增加生產(chǎn)效率[2]. Romer于1990年提出經(jīng)濟(jì)成長的秘密基于“知識積累”[3].投入其他生產(chǎn)要素(如人力、原材料、資本等)其邊際回報會越來越小,而對“知識”的投資,是一個正反饋過程,投入越多,回報率越高,到一定程度會導(dǎo)致指數(shù)性增長.這些解釋和模型都局部地修正和改進(jìn)了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué),從而對經(jīng)濟(jì)的爆炸性成長作出了一些合理解釋,但總體來說,傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)仍然是漏洞百出.

工業(yè)革命導(dǎo)致的經(jīng)濟(jì)成長首先讓歐洲諸國受惠,后來創(chuàng)新的浪潮傳播到美國,于是,后工業(yè)革命繼續(xù),并觸發(fā)了信息革命.亞洲諸國參與工業(yè)革命大約是二次世界大戰(zhàn)前后,之后的幾十年,亞洲各國的經(jīng)濟(jì)實力得到相繼提升.21世紀(jì)來臨之時,世界各國把彼此競爭的焦點定位于“創(chuàng)新能力”.在中國,“創(chuàng)新”是“十二五”計劃的核心目標(biāo),各種“創(chuàng)新”活動在中國急劇升溫.因此探索創(chuàng)新的源泉、掌握創(chuàng)新的規(guī)律,就如同尋找打開財富寶庫的鑰匙,鑄造增強(qiáng)企業(yè)、地區(qū)和國家競爭力的利器,成為近年來學(xué)者們研究的熱門領(lǐng)域.

事實上,人們對“創(chuàng)新”的來源和規(guī)律的興趣源遠(yuǎn)流長.從古代留傳下來的神秘傳說,到工業(yè)革命以來積累的大量案例研究,特別是近五十多年,學(xué)者們用較科學(xué)的數(shù)據(jù)收集和分析方法,對許多創(chuàng)新領(lǐng)域進(jìn)行了實證研究,得到了不少量化的結(jié)果和一些經(jīng)驗性規(guī)律.由于社會系統(tǒng)的運行和發(fā)展,包括創(chuàng)新活動,都帶有復(fù)雜系統(tǒng)的特征,包括隨機(jī)性、可突變性、路徑相關(guān)性、不可逆轉(zhuǎn)性,等等,因此近二十年來,不少學(xué)者將復(fù)雜系統(tǒng)理論和研究方法應(yīng)用到創(chuàng)新活動的研究之中.

由于“創(chuàng)新”概念在社會上被廣泛濫用,每個人的定義都可能很不一樣.這里先提出學(xué)界的幾種權(quán)威定義:

a.經(jīng)濟(jì)學(xué)家Schumpeter認(rèn)為“創(chuàng)新是引進(jìn)新產(chǎn)品、從事新生產(chǎn)方式,發(fā)現(xiàn)新市場,獲得新的供應(yīng)渠道,以及創(chuàng)建新的組織和行業(yè)結(jié)構(gòu)”.“創(chuàng)造性破壞”是創(chuàng)新的一個顯著特征[1].

b.研究創(chuàng)新傳播的社會學(xué)家Rogers認(rèn)為:“創(chuàng)新可以是一個概念、一種操作、或者一個物品,對于某個人或者一個群體,它是一個新的東西”[4].

c.企業(yè)管理學(xué)家Drucker認(rèn)為:“創(chuàng)新是一種變化,它創(chuàng)造一種新能力……然后將之市場化”[5].

經(jīng)濟(jì)學(xué)家Schumpeter的創(chuàng)新定義強(qiáng)調(diào)的是“創(chuàng)新方式”,社會學(xué)家Rogers強(qiáng)調(diào)的是創(chuàng)新的“相對性”,而企業(yè)管理學(xué)家Drucker則強(qiáng)調(diào)的是創(chuàng)新的商業(yè)化價值.在人們通常的討論中,包括以上3位著名學(xué)者的定義中,可以領(lǐng)悟到創(chuàng)新是一類社會活動,而“科技創(chuàng)新”是“創(chuàng)新”的一個子集.本文的討論將采納Schumpeter有關(guān)“創(chuàng)新”的定義.

1 復(fù)雜系統(tǒng)理論在創(chuàng)新研究中的應(yīng)用

如果把創(chuàng)新研究分為5個大塊:創(chuàng)新擴(kuò)散、國家創(chuàng)新、集群創(chuàng)新、企業(yè)創(chuàng)新、以及創(chuàng)新起源和演化,那么,表1就簡要地顯示了復(fù)雜系統(tǒng)理論在這5個方面的應(yīng)用情況.

表1 復(fù)雜系統(tǒng)理論在各類創(chuàng)新研究中的應(yīng)用情況簡介Tab.1 Summary of the applications of the complex system theory in innovation research

1.1 創(chuàng)新擴(kuò)散

學(xué)者們對創(chuàng)新擴(kuò)散的研究從20世紀(jì)40年代就開始了,該研究成果對社會新概念的傳播過程和接納、企業(yè)新產(chǎn)品的市場預(yù)測、國家新政策的宣傳和社會接受等方面,都有巨大的意義.早期研究以案例記錄為主,逐漸演化到總結(jié)經(jīng)驗性規(guī)律和提出相應(yīng)的模型.這個階段工作的代表人物有社會學(xué)家Rogers[4],他的主要工作是案例研究和經(jīng)驗規(guī)律的總結(jié),得出了創(chuàng)新擴(kuò)散S-曲線和五段論規(guī)律.還有Bass等[6-7],他們的主要貢獻(xiàn)是提出了一個解釋創(chuàng)新擴(kuò)散的經(jīng)驗數(shù)學(xué)模型(bass model),該模型比較好地解釋了在利用大眾媒體做市場宣傳外加直接銷售的情況下,新產(chǎn)品市場接受率,可以幫助一類企業(yè)預(yù)測在一定的宣傳費用投入和銷售布局下的產(chǎn)品的銷售結(jié)果.這個時期的創(chuàng)新研究雖然數(shù)據(jù)很多,模型也不少,但缺乏系統(tǒng)性和全面性.最近20年來,創(chuàng)新擴(kuò)散研究的學(xué)者們把目光投向了復(fù)雜系統(tǒng)理論所提供的研究視角、數(shù)學(xué)模型和工具.到目前為止,學(xué)者們用現(xiàn)有的復(fù)雜系統(tǒng)思路來解釋創(chuàng)新擴(kuò)散過程方面做了很多工作.例如Valente的社會網(wǎng)絡(luò)模型[8],用以解釋一些新事物在社會網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散；Rogers 等[9]將他的經(jīng)典技術(shù)擴(kuò)散模型和CAS(complex adaptive system)模型相結(jié)合,解釋一些社會宣傳項目(例如Stop AIDS)的傳播過程和效果.中國學(xué)者在這個領(lǐng)域也做過一些研究工作,例如Xu等[10]曾運用NK模型來模擬技術(shù)擴(kuò)散的過程.

1.2 國家和集群創(chuàng)新

在運用復(fù)雜系統(tǒng)理論對國家創(chuàng)新和集群創(chuàng)新的研究方面,學(xué)者們的主要成果在創(chuàng)新集群的形成、結(jié)構(gòu)和演化方面.例如Leydesdorff和Etzkowitz[11]提出的“三鏈螺旋模型”(triple helix model),比較好地解釋了政府、企業(yè)和大學(xué)這3個關(guān)鍵機(jī)構(gòu)在社會創(chuàng)新活動中的動力學(xué)機(jī)制.一些學(xué)者也應(yīng)用NK模型來解釋組織結(jié)構(gòu)例如工業(yè)行業(yè)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)以及創(chuàng)新集群的演變[12].中國學(xué)者在這個方面也有一些研究成果,例如任錦鸞[13]在其著作“創(chuàng)新機(jī)理”中,對“三鏈螺旋模型”進(jìn)行了修改,提出了“復(fù)合三鏈螺旋模型”,并且對中國創(chuàng)新系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的形成過程進(jìn)行了計算機(jī)模擬.

1.3 企業(yè)創(chuàng)新

在企業(yè)創(chuàng)新研究方面,復(fù)雜系統(tǒng)理論的應(yīng)用取得了很多方面的研究成果.Janszen[14]在2000年出版的著作《Innovation Age》中,對學(xué)者們早期將復(fù)雜系統(tǒng)概念應(yīng)用于企業(yè)創(chuàng)新管理的各方面有比較全面的介紹,如商機(jī)的變化和創(chuàng)造機(jī)制、戰(zhàn)略管理與決策、產(chǎn)品的生命周期和新產(chǎn)品開發(fā)管理、動態(tài)商務(wù)模型、學(xué)習(xí)型組織等方面.近年來,更多研究成果持續(xù)出現(xiàn),例如,Mcelroy[15-16]在研究企業(yè)的知識管理、學(xué)習(xí)型組織、持續(xù)動態(tài)創(chuàng)新方面用CAS模型構(gòu)造了一套比較完全的解釋系統(tǒng)；Nilsson和Darley[17]用CAS模型探討公司制造和供應(yīng)鏈策略的優(yōu)化問題并用和Agent- Based模型進(jìn)行計算機(jī)模擬.中國學(xué)者Liu等[18]從復(fù)雜系統(tǒng)的視角研究了企業(yè)間的合作型創(chuàng)新機(jī)制.

在對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行大量閱讀后,發(fā)現(xiàn)目前用復(fù)雜系統(tǒng)理論研究以上幾個創(chuàng)新過程的活動有如下共同點:

a.都是采取復(fù)雜系統(tǒng)在其它領(lǐng)域開發(fā)出來的概念和模型,來解釋創(chuàng)新活動的現(xiàn)象.例如基于生物系統(tǒng)的CAS模型,因此,一個合理的問題是,創(chuàng)新活動作為社會系統(tǒng)的一部分,為什么會呈現(xiàn)出與生物系統(tǒng)類似的復(fù)雜規(guī)律,社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),包括人類的創(chuàng)新活動,是否有它自己獨特的行為規(guī)律.

b.就本文作者目前所閱讀過的文獻(xiàn)來看,人們大都是用復(fù)雜系統(tǒng)理論的一個概念解釋某個創(chuàng)新過程的一種現(xiàn)象,幾乎沒有見到比較完整的理論體系,更少有可以預(yù)測創(chuàng)新過程走向的指導(dǎo)性理論模型.這種現(xiàn)象表明相關(guān)研究還處在比較早期的探索階段.

c.在有關(guān)理論研究的文獻(xiàn)中,來自真實創(chuàng)新過程的數(shù)據(jù)較少.不管是構(gòu)建理論還是用現(xiàn)有理論概論性地解釋創(chuàng)新過程的某個方面,大多都停留在比較表面的貌似合理,其實既不能證實也不能證偽的層面.

d.目前用復(fù)雜系統(tǒng)理論研究創(chuàng)新的學(xué)者,大多數(shù)是管理學(xué)、社會學(xué)、以及經(jīng)濟(jì)學(xué)背景(很少見到研究經(jīng)濟(jì)物理學(xué)的學(xué)者們在創(chuàng)新科學(xué)方面的研究結(jié)果).他們選擇的研究問題往往比較有趣,但其研究手段和深度比較有限,主要是用相關(guān)理論解釋一些現(xiàn)象,而很少提出自己獨特的模型.

然而在用復(fù)雜系統(tǒng)思路研究創(chuàng)新的起源和演化過程方面,雖然相關(guān)研究的數(shù)量不多,但在理論框架方面,確有一些讓人耳目一新的研究結(jié)果,下文將總結(jié)這個方面的研究進(jìn)展.

2 從復(fù)雜系統(tǒng)理論的視角研究創(chuàng)新的起源、結(jié)構(gòu)和演化

具有理工科背景的經(jīng)濟(jì)學(xué)家Arthur教授首創(chuàng)了“復(fù)雜經(jīng)濟(jì)學(xué)”(complexity economics)這個名詞,他在研究技術(shù)演化方面成就斐然.他曾經(jīng)從復(fù)雜系統(tǒng)的視角提出了一個理論模型解釋歷史上為什么會出現(xiàn)“技術(shù)鎖定”現(xiàn)象(“technology lock-in”),并因此獲得國際熊彼得經(jīng)濟(jì)學(xué)獎.2009年,他出版了著作《The Nature of Technology》[19],該書獲得了美國科學(xué)雜志和自然雜志的高度推崇.此書主要回答這些問題:新技術(shù)是從哪里來的；什么是技術(shù)創(chuàng)新；技術(shù)是否也像生物一樣進(jìn)化；如何進(jìn)化.

Arthur教授重新給“技術(shù)”(technology)做了定義:技術(shù)即利用一個(或多個)被發(fā)現(xiàn)的自然現(xiàn)象和規(guī)律(包括人文和社會規(guī)律)來幫人們到達(dá)某種目的的方法.它可以是一種程序,也可以是一臺儀器,甚至可以是一個人的“組織”和“規(guī)則”；它可以是物質(zhì)的,也可以是非物質(zhì)的.在這個定義下,“技術(shù)”已經(jīng)不僅僅是傳統(tǒng)意義上的“自然科學(xué)的應(yīng)用”,而是一種比較抽象、廣泛的“方法”.因此,“技術(shù)創(chuàng)新”已經(jīng)不是上文所述的“創(chuàng)新”的一個子集,而可以是創(chuàng)新的全部內(nèi)涵.“技術(shù)創(chuàng)新”是“技術(shù)起源”和“演化”的過程,也就是“創(chuàng)新”的過程.

Arthur認(rèn)為,技術(shù)具有共同的抽象化的屬性和結(jié)構(gòu),技術(shù)的結(jié)構(gòu)遵循3個基本原理(也就是3個無法從其它更基本的原理而推理的假說)[20]:

a.組合原理(combination principle) 每一項技術(shù)都是由其他子技術(shù)組合而成,就像一個機(jī)器有很多零部件,一個程序有很多模塊,一個集合有很多子集.

b.循環(huán)原理(recursiveness principle) 技術(shù)有層狀結(jié)構(gòu),一層技術(shù)下面套了多層技術(shù),而自己也變成上一層技術(shù)的一部分,形成一種循環(huán).

c.自然現(xiàn)象附著原理(natural phenomena base principle) 每一項技術(shù)都必須基于一種或者多種自然現(xiàn)象和規(guī)律,而這些自然現(xiàn)象和規(guī)律由科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),這些“自然現(xiàn)象和規(guī)律”包括人類社會的現(xiàn)象和規(guī)律.每一層技術(shù)可能基于完全不同的自然現(xiàn)象和規(guī)律.

如果將所有技術(shù)看作是一個“技術(shù)池”,Arthur教授認(rèn)為,技術(shù)池中具有“域”結(jié)構(gòu)(domain)或者說“集群”(cluster)結(jié)構(gòu),這種技術(shù)“域”的形成和它們的原始來源,也就是技術(shù)所依附的自然現(xiàn)象和原理,是相關(guān)的.例如光學(xué)儀器,其基本原理是光學(xué)現(xiàn)象和原理,而電動儀器,其基礎(chǔ)原理就是電磁學(xué),人群的組織結(jié)構(gòu)基于人的心理學(xué)、行為學(xué),等等.技術(shù)“域”之中,還可能有“子域”,各種“域”也可能互相交叉.

那么,技術(shù)又是如何發(fā)源和演化的,Arthur教授提出了如下技術(shù)“起源”和“演化”原理(假說):

a.原始技術(shù)元素,來源于某一個(或者幾個)自然現(xiàn)象(或社會現(xiàn)象)或者自然規(guī)律(或社會運行規(guī)律).

b.技術(shù)演化依靠在現(xiàn)存的技術(shù)池的技術(shù)元素中尋找新的組合,從而更好地滿足一定的目的.而這些新組合,又變成了技術(shù)池中新的技術(shù)元素以供其它技術(shù)所采用.

c.技術(shù)演化也可以是結(jié)構(gòu)上增加(或減少)技術(shù)層次,以更好地滿足一定的目的.

因此,“技術(shù)創(chuàng)新”既可以是原始技術(shù)元素的生成,也可以是在任何層次創(chuàng)建一個新的技術(shù)組合,這個新組合可以加入新的元素,也可以是同樣元素的不同組合方式.它既可以包括創(chuàng)造新的儀器(硬件),也包括創(chuàng)造新的程序(軟件),也可以包括組織創(chuàng)新.

基于以上假說,加上一些操作規(guī)則和邏輯條件, Arthur教授的團(tuán)隊設(shè)計了一個簡單的技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行計算機(jī)仿真模擬實驗[21],結(jié)果定性地初步證實了技術(shù)演化的基本理論設(shè)想,例如:

a.技術(shù)可以從低級到高級,從簡單到復(fù)雜演化；

b.技術(shù)演化過程將淘汰一些“過時”“無用”的技術(shù)；

c.演化過程中會產(chǎn)生一些“使能技術(shù)”(“enabling technology”),他們對技術(shù)躍遷起著至關(guān)重要的作用；

d.演化過程呈現(xiàn)熊彼得所指出的“創(chuàng)造性破壞”特征.

顯然,Arthur教授的理論只是一個初步的設(shè)想,目前還很不完全.它沒有考慮一些已經(jīng)被觀察到的技術(shù)創(chuàng)新和演化特征,例如Johnson和其他學(xué)者所觀察的創(chuàng)新進(jìn)步過程中的創(chuàng)業(yè)者的推動作用,社會和市場需求對技術(shù)創(chuàng)新的拉動作用等特征[22].

在思考和研究這個問題時,Arthur教授比較了技術(shù)演化過程與達(dá)爾文的物種進(jìn)化過程、庫恩展現(xiàn)的科學(xué)演化和革命的過程.Arthur教授認(rèn)為達(dá)爾文的生物進(jìn)化之“物競天擇,適者生存”的過程[19],和技術(shù)演化的過程并不一樣.雖然,一個技術(shù)系統(tǒng)依靠在現(xiàn)有的技術(shù)池中尋找新的組合元素或者在結(jié)構(gòu)上增(減)技術(shù)層進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化的過程,似乎遵循了達(dá)爾文進(jìn)化論的一些特征,但這個過程會讓這項技術(shù)達(dá)到一種性能極限而使進(jìn)化停滯.重大技術(shù)的出現(xiàn)不是靠一步一步很小的積累,靠自然選擇進(jìn)化而成.比較重大的“技術(shù)創(chuàng)新”出現(xiàn),有3個誘因:社會迫切需要解決一個重大問題；偶然產(chǎn)生了一項技術(shù),結(jié)果是未曾預(yù)料的奇跡；采用與原有技術(shù)不同的自然現(xiàn)象和原理(新的“技術(shù)域”或“子域”),然后非常聰明地將它們應(yīng)用于人類的某種需求.

關(guān)于技術(shù)的演化過程,Fleming和Sorenson也用CAS模型從專利引用的數(shù)據(jù)分析中,得到類似的結(jié)論,即技術(shù)組合進(jìn)化的過程和生物進(jìn)化過程呈現(xiàn)明顯不同的規(guī)律.他們還用NK模型模擬研究了技術(shù)組合的過程,發(fā)現(xiàn)如果被組合的技術(shù)存在高度相互依存性,將導(dǎo)致“復(fù)雜性災(zāi)難”(“complexity catastrophe”)[23].

回看庫恩的《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》[24],知道科學(xué)革命的結(jié)果往往讓人們發(fā)現(xiàn)一個嶄新自然現(xiàn)象和原理之“礦藏”,這就為一個嶄新的“技術(shù)域”的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ).如果采取不同的、新的技術(shù)“域”來實現(xiàn)一個目的,那么非凡而強(qiáng)大的技術(shù)創(chuàng)新就可能出現(xiàn),而這個技術(shù)創(chuàng)新不僅可能實現(xiàn)原有的目的,甚至讓我們達(dá)到完全新的、未曾預(yù)想的目的,這就是“技術(shù)革命”出現(xiàn)的基礎(chǔ).技術(shù)革命不僅創(chuàng)造新的產(chǎn)品,而且創(chuàng)造嶄新的行業(yè)和新的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng),極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞?新的“技術(shù)域”產(chǎn)生之后,會進(jìn)化、產(chǎn)生“子域”,也可能產(chǎn)生異化,最后成熟、退化,也許完全退出社會經(jīng)濟(jì)舞臺.比較庫恩所描述的科學(xué)革命和演化的過程和技術(shù)發(fā)展過程,會發(fā)現(xiàn)它們遵循很類似的規(guī)律.也許這并不奇怪,因為“科學(xué)”和“技術(shù)”本來就是同根同源、相輔相成的“近親”.

然而,技術(shù)起源和演化的模型還很初級,很多重要演化因素以及其“動力學(xué)”機(jī)制都沒有包括在模型之中；對技術(shù)起源和演化的過程也還沒有數(shù)學(xué)化演繹模型；理論模型和實證研究所獲得的數(shù)據(jù)也缺少對比、求證,更談不上預(yù)測新的技術(shù)創(chuàng)新過程了.關(guān)于技術(shù)起源和演化理論如何與創(chuàng)新擴(kuò)散理論以及其它創(chuàng)新理論結(jié)合互動,這方面研究也很缺少.雖然不少經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為創(chuàng)新是人類最近幾百年產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)躍遷的根源,但目前的創(chuàng)新研究結(jié)果無法更詳細(xì)地提供模型和定量的解釋.

3 討 論

3.1 創(chuàng)新研究的價值

人類文明在最近兩百多年的時間里呈現(xiàn)爆炸性成長,經(jīng)濟(jì)學(xué)家估計,人類只用了0.01%的人類發(fā)展總時間(約250萬年)而創(chuàng)造了97%的財富[25].很多經(jīng)濟(jì)學(xué)家認(rèn)為人類的財富創(chuàng)造之謎就是“創(chuàng)新”,而“創(chuàng)新”之謎并沒有被解開.因此,無論是從學(xué)術(shù)上還是其社會效益上來說,這個題目都值得人們投入智慧和資源進(jìn)行進(jìn)一步的研究.

3.2 自然科學(xué)家在創(chuàng)新研究中的作用

到目前為止,關(guān)注經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會系統(tǒng)的自然科學(xué)家對創(chuàng)新過程的參與較少,但是作者認(rèn)為自然科學(xué)家的參與是很重要的,原因有二:

a.自然科學(xué)家的知識結(jié)構(gòu)與人文學(xué)者是互補(bǔ)的,前者在科學(xué)地采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、建立模型等方面有過嚴(yán)格的訓(xùn)練和高超的技巧,同時具備對自然科學(xué)各領(lǐng)域的深切理解；而人文學(xué)者在發(fā)現(xiàn)和理解社會和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的問題、理解人的行為,以及解釋數(shù)據(jù)的人文意義等方面,有獨到的見解.遺憾的是,目前從事社會系統(tǒng)研究的自然科學(xué)家,例如經(jīng)濟(jì)物理學(xué)家們(econophysicist),似乎主要活躍于一個封閉圈子里,而沒有和經(jīng)濟(jì)學(xué)家、社會學(xué)家、歷史學(xué)家、管理學(xué)家等真正地融合起來,以至于其研究的課題偏離了人文科學(xué)研究的重大方面,其研究成果也很少進(jìn)入人文學(xué)者的視野和文獻(xiàn)渠道.從另一方面來說,不少人文學(xué)者由于對數(shù)學(xué)工具和科學(xué)模型化過程比較陌生,而較難在一些重大問題上深入研究下去,不能得出有意義的定量成果.美國學(xué)界認(rèn)識到了這個問題,成立了一些多學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)研究中心,例如在多位諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)家和物理學(xué)家的倡導(dǎo)下, 于1984年成立的Santa Fe Institute.中國也可以成立類似的交叉學(xué)科的復(fù)雜系統(tǒng)研究機(jī)構(gòu),讓多方面的學(xué)者能夠充分地交流,共同攻克難題.

b.到目前為止,自然科學(xué)家在社會和經(jīng)濟(jì)活動研究方面投入研究較多的是金融領(lǐng)域,而很少參與“創(chuàng)新活動”的研究.這種情況的產(chǎn)生一方面可能是由于人們還未認(rèn)識到該研究的學(xué)術(shù)價值和社會意義,另一方面可能是創(chuàng)新領(lǐng)域的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如金融領(lǐng)域的數(shù)據(jù)完整和準(zhǔn)確,因此給定量模型的構(gòu)建和檢驗造成了一定的難度.然而,挑戰(zhàn)和機(jī)會是并存的,困難的事往往蘊含著豐富的研究內(nèi)容.

3.3 關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)理論在創(chuàng)新研究中的應(yīng)用

迄今為止,用復(fù)雜系統(tǒng)視角對創(chuàng)新過程的研究,包括其它社會系統(tǒng)的研究,主要采用的是在生物系統(tǒng)建立的概念和模型.歷史上各學(xué)科互相借鑒隱喻(metaphor)的做法由來已久,例如傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)中的平衡系統(tǒng)理論基礎(chǔ)就“不當(dāng)?shù)亍苯梃b了物理學(xué)的“平衡態(tài)”概念.經(jīng)濟(jì)學(xué)家Beinhocker在他的著作《The Origin of Wealth》之中,對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的復(fù)雜性進(jìn)行了比較全面的闡述,同時對傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)的局限性也作了較深刻的批判.他認(rèn)為基于物理學(xué)“平衡態(tài)”概念的傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)有其與生俱來的違反物理學(xué)“熵增加原理”的缺陷,而基于生物系統(tǒng)的模型“復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)”(CAS)可以更真實地描述經(jīng)濟(jì)活動[25].雖然目前社會系統(tǒng)的復(fù)雜性研究借鑒生物系統(tǒng)的相關(guān)概念和理論似乎有很多合理之處,但還是有不少學(xué)者在不斷反思和批判這種“社會系統(tǒng)”“生物化”做法的局限性.諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎獲得者Krugman認(rèn)為這種將社會系統(tǒng)泛生物化的現(xiàn)象是“生物噪音”(“biobabble”),是“偽經(jīng)濟(jì)學(xué)”(“pseudo-economics”)[26].

諾貝爾物理學(xué)獎獲得者Anderson在1972年美國《Science》雜志上發(fā)表的文章More Is Different[27]中認(rèn)為,自然界展現(xiàn)出一種層狀結(jié)構(gòu),每一層都有它自己獨特的規(guī)律,不能用一層發(fā)現(xiàn)的規(guī)律簡單應(yīng)用于另一層,例如“心理學(xué)不是應(yīng)用生物學(xué),而生物學(xué)也不是應(yīng)用化學(xué)”(“Psychology is not applied biology,nor is biology applied chemistry”).在文章的最后部分,他說:“當(dāng)然,人類生態(tài)學(xué)和DNA之間的組織層次顯然要比DNA和量子電動力學(xué)之間的層次要多,而每一層都會有一個新的概念結(jié)構(gòu).”(“Surely there are more levels of organization between human ethology and DNA than there are between DNA and quantum electrodynamics,and each level can require a whole new conceptual structure.”).盡管在生物系統(tǒng)中找到的一些規(guī)律和概念似乎可以被方便地應(yīng)用于社會系統(tǒng),可是我們很難有理由相信,生物系統(tǒng)和社會系統(tǒng)會遵循類似的規(guī)律.所以,在用類似的概念和工具研究這兩個層次差別很大的系統(tǒng)時,需要不斷地提醒自己:人類社會和生物系統(tǒng)的復(fù)雜性有什么不一樣的規(guī)律.當(dāng)然不能排除有可能存在著一些普遍的、可以解釋各個層次的復(fù)雜系統(tǒng)的原理.因此需要具有開放的思維,直到既找到了那些能夠穿透各層次的通用規(guī)律又發(fā)現(xiàn)了某層次的特別規(guī)律之后,我們的使命才算完成.總而言之,無論基于什么理論范式,用什么研究工具,人們對創(chuàng)新規(guī)律的了解都還在很初級的階段.要對人類的創(chuàng)新活動規(guī)律有清晰的認(rèn)識,并且希望這些研究成果真正變成對社會創(chuàng)新和發(fā)展有指導(dǎo)意義的學(xué)問,經(jīng)濟(jì)學(xué)家、社會學(xué)家、管理學(xué)家、心里學(xué)家、物理學(xué)家以及其他自然科學(xué)家們?nèi)沃囟肋h(yuǎn),而這種跨學(xué)科的交叉探索對解開人類科技發(fā)展和財富創(chuàng)造之謎是必要條件.有人說,“復(fù)雜系統(tǒng)理論”是屬于21世紀(jì)的科學(xué)工具.科學(xué)和工具的重要性在于它是否能解決重要的問題,然而沒有什么“問題”比揭開人類創(chuàng)造其歷史積累的97%財富之謎更為重大了.

[1] SCHUMPETER J.The Theory of Economic Development[M].New Brunswick:Transaction Publishers, 2011.

[2] SOLOW R.A contribution to the theory of economic growth[J].Quarterly Journal of Economics,1956,70 (1):65-94.

[3] ROMER P M.Endogenous technological change[J]. Journal of Political Economy,1990,98(5):71-78.

[4] ROGERS E M.Diffusion of Innovations[M].5th ed. New York:Free Press,2003.

[5] DRUCKER P F.Innovation and Entrepreneurship [M].New York:Harper Collins,1985.

[6] BASS F M.A new product growth model for consumer durables[J].Management Science,1969,15(5): 215-227.

[7] MAHAJAN V,MULLER E,BASS F M.New product diffusion models in marketing:A review and directions for research[J].Journal of Marketing,1990,54(1): 1-26.

[8] VALENTE T W.Network models and methods for studying the diffusion of innovations[M]∥CARRINGTON P J,SCOTT J,WASSERMAN S.Models and Methods in Social Network Analysis.Cambridge:Cambridge University Press,2005:98-116.

[9] ROGERS E M,MEDINA U E,RIVERA M A,et al. Complex adaptive systems and the diffusion of innovations[J].The Innovation Journal:The Public Sector Innovation Journal,2005,10(3):1-26.

[10] XU Hao-yue,LIU Rui-yu,CHEN Lian-kai.Imitation performance in a diffusion network:A NK model approach[C]∥Proceedings of International Conference on E-Business and Information System Security,2009: 1-4.

[11] LEYDESDORFF L,ETZKOWITZ H.The triple helix as a model for innovation studies[J].Science&Public Policy,1998,25(3):195-203.

[12] FRENKEN K.A complexity approach to innovation networks.The case of the aircraft industry(1909-1997)[J].Research Policy,2000,29(2):257-272.

[13] 任錦鸞.創(chuàng)新機(jī)理[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

[14] JANSZEN F.The Age of Innovation[M].London:Financial Times Prentice Hall,2000.

[15] MCELROY M W.Integrating complexity theory, knowledge management and organizational learning [J].Journal of Knowledge Management,2000,4(3): 195-203.

[16] MCELROY M W.The New Knowledge Management—Complexity,Learning,and Sustainable Innovation[M]. Oxford:Butterworth-Heinemann,2002.

[17] NILSSON F,DARLEY V.On complex adaptive systems and agent-based modelling for improving decisionmaking in manufacturing and logistics settings[J].International Journal of Operations&Production Management,2006,26(12):1351-1373.

[18] LIU Li-ping,WU Li-bo.A research on cooperative innovation system of chinese enterprises based on complex system theory[C]∥Proceedings of the 16th International Conference on Management Science&Engineering,2009.

[19] ARTHUR W B.The Nature of Technology[M].New York:Free Press,2009.

[20] ARTHUR W B.The structure of invention[J].Research Policy,2007,36(2):274-287.

[21] ARTHUR W B,POLAK W.The evolution of technology within a simple computer model[J].Complexity, 2006,11(5):23-31.

[22] JOHNSON S.Where Good Ideas Come From[M].New York:Riverhead Books,2010.

[23] FLEMING L,SORENSON O.Technology as a complex adaptive system:evidence from patent data[J].Research Policy,2001,30(7):1019-1039.

[24] KUHN T.The Structure of Scientific Revolution[M]. 3rd ed.Chicago:University of Chicago Press,1996.

[25] BEINHOCKER E D.The Origin of Wealth[M].Boston:Harvard Business School Press,2006.

[26] KRUGMAN P.New-Age Market Theory is Bio-Babble: Pseudo-Economics Meets Pseudo Evolution[N].Ottawa Citizen,1997-11-01.

[27] ANDERSON P W.More is Different[J].Science, 1972,177(4047):393-396.

Application of the complex system theory in innovation studies —Overview of the origin,structure and evolution of innovations

DONGJie-lin1,2,3
(1.Cemter for Emterprise Immovatiom amd Developmemt,Soochow Umiversity,Suzhou 215021,Chima；2.Soochow Busimess School,Soochow Umiversity,Suzhou 215021,Chima；3.Chima Imstitute for Sciemce amd Techmology Policy,Tsimghua Umiversity,Beijimg 100084,Chima)

The characteristics of a complex system are presented in the innovation activities of humankind.This paper summarized the recent findings of applying the complex system theory to study the innovation processes,with a special focus on the origin,structure and evolution of innovations.We noticed that many models and concepts used in the study of innovation systems are adopted from the biology systems,yet the social system and the biology system apparently are at very different levels of complexities.Therefore,this paper argues that while trying to explore the general rules that may apply to all complex systems,one should also keep mind open for the unique rules that apply only to the social systems,including the innovation activities.In addition,due to its interdisciplinary nature,it would be more fruitful for scholars from different academic backgrounds to join forces in the study of the innovation process under the complex system paradigm.

immovatiom；complex systems；techmology evolutiom

N 94文獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

1007-6735(2011)05-0473-07

2011-09-20

董潔林,女,教授.研究方向:技術(shù)創(chuàng)新.E-mail:jielindong@gmail.com