基于模糊物元法的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新力研究

耿心怡 孫瑩 吳娜

［摘要］ 世界經(jīng)濟(jì)正步入以技術(shù)創(chuàng)新和利用為主要特征的新經(jīng)濟(jì)時(shí)代。技術(shù)創(chuàng)新是區(qū)域經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，已成為提高區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。本文選取2009年的人均GDP，R&D經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度，專利申請(qǐng)授權(quán)數(shù)，技術(shù)市場(chǎng)成交額，科技機(jī)構(gòu)科技活動(dòng)人員數(shù)，開發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值6項(xiàng)指標(biāo)，利用模糊物元的方法對(duì)環(huán)渤海地區(qū)五省市的技術(shù)創(chuàng)新水平進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析，為制定地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策提供科學(xué)的依據(jù)。

［關(guān)鍵詞］ 模糊物元；區(qū)域；技術(shù)創(chuàng)新；環(huán)渤海

doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 13. 051

［中圖分類號(hào)］F127；F224［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］1673 - 0194（2014）13- 0082- 03

1引言

技術(shù)創(chuàng)新是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的引擎，是提高社會(huì)生產(chǎn)力和綜合國力的戰(zhàn)略支撐，必須擺在國家發(fā)展全局的核心位置，特別是對(duì)于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，能源資源和生態(tài)環(huán)境約束加劇的中國來說，要掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)，必須依賴于科技創(chuàng)新。

技術(shù)創(chuàng)新一般可以分為3個(gè)層次：企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新和國家系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新。其中區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新作為一個(gè)中觀概念，是承接企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和國家技術(shù)創(chuàng)新體系的橋梁，它是在一定地域內(nèi)，一定社會(huì)經(jīng)濟(jì)文化背景下，由經(jīng)濟(jì)、科技、教育和地方政府等部門共同組成的一個(gè)有機(jī)活動(dòng)整體［１］。對(duì)區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，是整體把握技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)、科學(xué)制定創(chuàng)新政策的前提，能夠?yàn)橹贫ǖ貐^(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策提供科學(xué)依據(jù)。

國內(nèi)外有眾多學(xué)者對(duì)區(qū)域創(chuàng)新能力開展研究，主要內(nèi)容包括：①研究區(qū)域創(chuàng)新的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并進(jìn)行實(shí)證分析。②對(duì)區(qū)域創(chuàng)新能力的影響因素進(jìn)行探索。劉丙泉 等選取科技活動(dòng)人員等１３項(xiàng)指標(biāo)，測(cè)度了２００３ －２００７年我國２９個(gè)省市技術(shù)創(chuàng)新能力的發(fā)展水平，分析了區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力發(fā)展差距的變化趨勢(shì)［２］；王劍峰 等從技術(shù)創(chuàng)新的要素潛力、投入、產(chǎn)出、環(huán)境四個(gè)角度入手，創(chuàng)造了一套評(píng)價(jià)體系，對(duì)四川省的技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行實(shí)證研究［３］；張家峰和趙順龍經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，大中型企業(yè)對(duì)區(qū)域的創(chuàng)新產(chǎn)出具有顯著的促進(jìn)作用，科研機(jī)構(gòu)與高等院校對(duì)區(qū)域創(chuàng)新產(chǎn)出貢獻(xiàn)不明顯，人力資本在創(chuàng)新產(chǎn)出中具有最大的貢獻(xiàn)作用。［４］在評(píng)價(jià)方法上，Ｘｉｂａｏ Ｌｉ利用隨機(jī)前沿模型，解釋了我國區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力的差距［５］；邵曉飛和唐小我先后用聚類分析法［６］和主成分分析法［７］對(duì)中國區(qū)域創(chuàng)新能力進(jìn)行分析。除此之外，改進(jìn)的模糊評(píng)價(jià)方法及線性綜合法、因子分析法等方法都曾應(yīng)用到創(chuàng)新能力的研究中。

但是，技術(shù)創(chuàng)新能力是一個(gè)多元復(fù)雜體系，影響因素很多，目前尚未形成統(tǒng)一的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，且一些指標(biāo)本身難以量化，這給技術(shù)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)帶來了很多不確定性和模糊性。物元分析理論適用于多指標(biāo)評(píng)價(jià)問題，它試圖把人們解決問題的過程形式化，從而建立起相應(yīng)的物元模型，避免了常用的多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)體系中權(quán)重確定的難題。本文將立足于此，以環(huán)渤海地區(qū)為例，采用模糊物元方法對(duì)北京、天津、河北、山東和遼寧五省市的高新技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)估，為其他創(chuàng)新能力的評(píng)估提供一定的借鑒參考。

１模糊物元模型的建立

１．１ 模糊物元及復(fù)合模糊物元

給定事物的名稱Ｍ，它關(guān)于特征Ｃ的量值為ｖ， 以有序三元組Ｒ＝（Ｍ，Ｃ，ｖ）作為描述事物的基本元，簡(jiǎn)稱物元，同時(shí)把事物的名稱、特征和量值稱為物元三要素。如果其中量值ｖ具有模糊性，便稱之為模糊物元。

R= ＭＣ μ（ｘ）

式中，Ｒ表示模糊物元，Ｍ表示事物，Ｃ表示事物所具有的特征，μ（ｘ）表示與事物特征Ｃ 相應(yīng)量值ｘ的隸屬度，即模糊量值。

若有ｍ個(gè)事物用其共同的ｎ個(gè)特征及其相同的模糊量值來描述，則稱為ｍ個(gè)事物ｎ維復(fù)合模糊物元，記作Ｒｍｎ。再以Ｍｊ（ｊ＝１，２，…，m）表示第ｊ個(gè)事物，Ci表示第ｊ個(gè)事物第ｉ項(xiàng)特征，μ（ｘｊｉ）表示第ｊ個(gè)事物第ｉ項(xiàng)特征相應(yīng)的量值ｘｊｉ（ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ）的隸屬度，于是有：

Rmn=Ｍ1Ｍ2…ＭmＣ1 μ（ｘ11） μ（ｘ21） … μ（ｘm1）C2 μ（ｘ12） μ（ｘ22） … μ（ｘm2）…Cn μ（ｘ1n） μ（ｘ2n） … μ（ｘmn）

１．２ 根據(jù)優(yōu)化原則確定隸屬度

為了建立優(yōu)化比較標(biāo)準(zhǔn)，需制定一個(gè)優(yōu)化原則。這個(gè)原則是以單項(xiàng)特征的從優(yōu)隸屬度作為標(biāo)準(zhǔn)來衡量的，可稱為單項(xiàng)特征從優(yōu)隸屬度原則，簡(jiǎn)稱為優(yōu)化原則。所謂從優(yōu)隸屬度， 就是各單項(xiàng)特征相應(yīng)的模糊量值，從屬于標(biāo)準(zhǔn)事物所對(duì)應(yīng)的各特征相應(yīng)的模糊量值。由此建立的原則，就是優(yōu)化原則。

由于各指標(biāo)特征值對(duì)于量化結(jié)果來說，有的是越大越優(yōu)，有的是越小越優(yōu)，因此，對(duì)于不同的隸屬度μ（ｘji）分別采用不同的計(jì)算公式來計(jì)算。

（１）越大越優(yōu)型：μji=■，ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ

（２）越小越優(yōu)型：μji=■，ｊ＝１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ

其中，μ（ｘji）表示第ｊ 個(gè)事物第ｉ 項(xiàng)特征的從優(yōu)隸屬度；Xji表示與第ｊ 個(gè)事物第ｉ 項(xiàng)特征相應(yīng)的量值；max Xji，min Xji分別表示Xji中的最大值和最小值。本文中采用越大越優(yōu)型。

１．３ 將復(fù)合物元矩陣變換為隸屬度矩陣

根據(jù)越大越優(yōu)的原則，將復(fù)合物元矩陣變換為隸屬度矩陣，表示為：

■mn=Ｍ1 Ｍ2 … ＭmＣ1 μ11 μ21 … μm1C2 μ12 μ22 … μm2…Cn μ1n μ2n … μmn

１．４ 構(gòu)造關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣

ξji=μji（j=１，２，…，ｍ；ｉ＝１，２，…，ｎ），通過關(guān)聯(lián)變換，把諸方案各項(xiàng)指標(biāo)的從優(yōu)隸屬度轉(zhuǎn)換為其對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)系數(shù)， 據(jù)此構(gòu)造關(guān)聯(lián)系數(shù)矩陣：

■ξ =Ｍ1 Ｍ2 … ＭmＣ1 ξ11 ξ21 … ξm1C2 ξ12 ξ22 … ξm1…Cn ξ1n ξ2n … ξmn

１．５ 確定權(quán)重

從上式中明顯看出每一事物各項(xiàng)特征的關(guān)聯(lián)系數(shù)較為分散，不利于事物在整體上的對(duì)比，有必要集中為一個(gè)值，一般采用加權(quán)平均集中處理。但在處理前還需知道各項(xiàng)特征的權(quán)重大小，這可由咨詢專家或用其他方法加以確定。本文運(yùn)用一種確定權(quán)重的新方法，即先求出各事物每項(xiàng)特征的關(guān)聯(lián)系數(shù)之和，然后對(duì)各項(xiàng)特征的關(guān)聯(lián)系數(shù)作歸一化處理，便得出各個(gè)事物各項(xiàng)特征的權(quán)重，故稱為求和歸一法。推證如下：

首先求出各關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值，即：

Ｃ１：■（ξ１１＋ξ２１＋ξｍ１）＝■■ξｊ１

Ｃ２：■（ξ１2＋ξ２2＋ξｍ2）＝■■ξｊ2

…………

Ｃｎ：■（ξ１n＋ξ２n＋ξｍn）＝■■ξｊn

其次，求出各項(xiàng)特征關(guān)聯(lián)系數(shù)的算術(shù)平均值之和：

■■ξｊ1+■■ξｊ2+…+■■ξｊn=■■■ξｊi

再對(duì)各項(xiàng)特征的關(guān)聯(lián)系數(shù)算術(shù)平均值作歸一化處理得：

Ｃ１：■■ξｊ1 /■■■ξｊi =■ξｊ1 /■■ξｊi

Ｃ２：■■ξｊ2 /■■■ξｊi =■ξｊ2 /■■ξｊi

…………

Ｃｎ：■■ξｊn /■■■ξｊi =■ξｊn /■■ξｊi

最后組成權(quán)重復(fù)合物元Rw，得：

Rw=C1C2 …CnWiW1=■W2=■…Wn=■

其中，Wi表示每一事物第ｉ項(xiàng)特征的權(quán)重。

１．６ 求關(guān)聯(lián)度向量

某個(gè)事物的所有關(guān)聯(lián)系數(shù)的集中值就是關(guān)聯(lián)度，第ｊ個(gè)事物的關(guān)聯(lián)度以Ｋｊ表示。關(guān)聯(lián)度的實(shí)質(zhì)是某個(gè)事物與標(biāo)準(zhǔn)事物關(guān)聯(lián)性大小的量度。以Rw表示每一個(gè)方案各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重復(fù)合物元，以■k表示由ｍ個(gè)關(guān)聯(lián)度所組成的關(guān)聯(lián)度復(fù)合模糊物元（關(guān)聯(lián)度向量），采用加權(quán)平均集中處理，則有：

■k=Rw*■ξ=Ｍ1 Ｍ2… ＭmKj K1K2…Km

１．７ 關(guān)聯(lián)度處理

求出關(guān)聯(lián)度之后，需要對(duì)關(guān)聯(lián)度進(jìn)行比較，從而獲得最符合要求的解。最常用的比較原則是最大關(guān)聯(lián)度原則，從各個(gè)事物的關(guān)聯(lián)度中找出最大值，即：

Ｋ*＝max（Ｋ１，Ｋ２，…，Ｋｍ）

Ｋ*所對(duì)應(yīng)的事物就是最符合要求的事物。

２環(huán)渤海區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力比較

２．１ 指標(biāo)選取

根據(jù)前文中對(duì)技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)的綜述，結(jié)合數(shù)據(jù)的可獲得性，選取２００９年的以下指標(biāo)對(duì)環(huán)渤海地區(qū)五省市的區(qū)域技術(shù)創(chuàng)新能力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)：①人均ＧＤＰ；②Ｒ＆Ｄ經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度；③專利申請(qǐng)授權(quán)數(shù)；④技術(shù)市場(chǎng)成交額；⑤科技機(jī)構(gòu)科技活動(dòng)人員數(shù)；⑥開發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值（萬元）。

２．２ 實(shí)證過程

本文選取環(huán)渤海地區(qū)具有代表性的5個(gè)省市（北京、天津、河北、山東、遼寧）作為評(píng)價(jià)樣本，即ｍ＝５。選取２００９年的人均ＧＤＰ、Ｒ＆Ｄ經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度、專利申請(qǐng)授權(quán)數(shù)、技術(shù)市場(chǎng)成交額、科技機(jī)構(gòu)科技活動(dòng)人員數(shù)、開發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值６項(xiàng)數(shù)據(jù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)表１，可得出環(huán)渤海地區(qū)五省市的區(qū)域創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)的模糊物元：

R65= Ｍ1 Ｍ2M3Ｍ4 Ｍ5Ｃ1 70 45262 574 24 58135 89435 239C2 5.502.37 0.781.531.53C3 22 9217 4046 839 34 51312 198C4 12 362 4501 054 611172 112 719 391 1 197 095C57 345 6 1144 650 12 9814 258C6 41 930 219 15 684 620 12 848 343 45 930 058 29 651 245

根據(jù)越大越優(yōu)的優(yōu)化原則，可得關(guān)聯(lián)系數(shù)復(fù)合模糊物元：

■65Ｍ1Ｍ2M3 Ｍ4Ｍ5Ｃ1 10.8300.25 0.23C2 10.3400.14 0.14C30.580.02010.19C4 10.0700.04 0.08C50.350.210.04 1 0C60.880.090 10.51

采用加權(quán)平均集中處理，計(jì)算權(quán)重復(fù)合物元：

RW=C1 C2 C3C4 C5 C6Wi 0.210 2 0.147 4 0.162 9 0.108 3 0.145 6 0.225 7

最后得出區(qū)域創(chuàng)新力關(guān)聯(lián)度復(fù)合模糊物元：

■k= M1M2 M3M4 M5Kj 0.810 0 0.286 4 0.005 8 0.611 7 0.223 7

K1>K4>K2>K5>K3，由此可見，環(huán)渤海地區(qū)五省市的區(qū)域創(chuàng)新能力按照北京、山東、天津、遼寧、河北的順序依次遞減。

２．３ 結(jié)果分析

（１）北京區(qū)域創(chuàng)新能力在環(huán)渤海的五省市中首屈一指，這既肯定了其在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈中的核心地位，也反映出北京的創(chuàng)新能力得到了社會(huì)的認(rèn)可。北京作為我國的文化中心，匯聚了全國的優(yōu)勢(shì)科教資源，在專利數(shù)和科技園區(qū)方面有明顯優(yōu)勢(shì)，這種不可比擬的“特殊地位”，使其在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈中遙遙領(lǐng)先。

（２）山東省的區(qū)域創(chuàng)新能力在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈中位列第二，與北京差距較小，卻幾乎是天津的兩倍多。根據(jù)表１，山東省的專利申請(qǐng)授權(quán)數(shù)、科技機(jī)構(gòu)科技活動(dòng)人員數(shù)都位列第一。以人為本，重視人的發(fā)展，積極投入科技人員，擁有強(qiáng)大的科技人才支持，是山東省在環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈中競(jìng)爭(zhēng)力名列前茅的關(guān)鍵。且山東的創(chuàng)新研發(fā)費(fèi)用投入最多，極大地支持了其在技術(shù)創(chuàng)新方面的研究活動(dòng)。

（３）相比之下，天津的競(jìng)爭(zhēng)力排名第三。作為距離北京最近的直轄市，天津與北京共享資源優(yōu)勢(shì)。但是，天津市的經(jīng)費(fèi)投入和科研人員投入不相匹配，其對(duì)財(cái)力過多投入，對(duì)人力投入不足，這種不平衡的研發(fā)投入比例，導(dǎo)致天津開發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值僅僅強(qiáng)于河北。對(duì)于天津來說，目前迫切需要解決這種人力財(cái)力投入不均的狀況，積極吸引人才，重視人才，在發(fā)展中優(yōu)化人才，壯大科研力量。

（４）遼寧省的Ｋ值為０．２２３ ７，其創(chuàng)新能力僅強(qiáng)于河北，但其與天津差距較小。根據(jù)表１，雖然遼寧省的人均ＧＤＰ、Ｒ＆Ｄ經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度、科技活動(dòng)人員數(shù)均不突出，但是其專利申請(qǐng)授權(quán)數(shù)和開發(fā)區(qū)高新技術(shù)企業(yè)總產(chǎn)值卻僅少于山東和北京，技術(shù)市場(chǎng)成交額甚至一度位列第二，僅次于北京。遼寧省用并不突出的人力和財(cái)力投入取得了突出的市場(chǎng)成交額，充分證明遼寧省能夠有效整合資源，高效利用自身發(fā)展的優(yōu)勢(shì)。

（５）河北省的Ｋ值僅為０．００５ ８，其技術(shù)創(chuàng)新力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后。本文選取的６個(gè)指標(biāo)中，除了在科技機(jī)構(gòu)科技活動(dòng)人員數(shù)方面，其余５個(gè)指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于其他4個(gè)省市，尤其是Ｒ＆Ｄ經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度，僅為０．７８％，低于全國水平１個(gè)百分點(diǎn)。這充分說明了河北省在增強(qiáng)其區(qū)域創(chuàng)新能力的過程中，沒有給予足夠的重視，投入力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，財(cái)力、人力投入都有待加強(qiáng)。

３ 結(jié)論

本文選取環(huán)渤海地區(qū)五省市的相關(guān)指標(biāo)，通過建立模糊物元模型，進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，得出五省市區(qū)域創(chuàng)新能力按照北京、山東、天津、遼寧、河北順序依次遞減的結(jié)果。相比前人對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新能力所作的研究，本文從模糊物元的角度出發(fā)進(jìn)行分析，開辟了區(qū)域創(chuàng)新能力比較的新角度、新方法，這種方法能夠綜合有關(guān)區(qū)域創(chuàng)新能力的代表性指標(biāo)，通過一系列模糊矩陣的轉(zhuǎn)換，使結(jié)論更全面，更具有代表性和可操作性。

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