基于生存分析的區(qū)域科技創(chuàng)新能力研究

摘要：國(guó)際上，通常采用全社會(huì)研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)支出占GDP比例這一指標(biāo)來(lái)反映一個(gè)國(guó)家的科技實(shí)力與核心競(jìng)爭(zhēng)力，稱其為RD投入強(qiáng)度。RD投入強(qiáng)度是反映某一地區(qū)科技創(chuàng)新能力的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)1998～2011年的RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度計(jì)算得出所需的生存時(shí)間，并綜合以往相關(guān)文獻(xiàn)得到衡量科技創(chuàng)新能力的一系列指標(biāo)，運(yùn)用生存分析中的Cox回歸模型，找出對(duì)省市創(chuàng)新能力起關(guān)鍵作用的指標(biāo)，充分利用現(xiàn)有資源，進(jìn)而指出河北省發(fā)展的短板所在，為提升我國(guó)整體創(chuàng)新能力提供有力支持。

關(guān)鍵詞：區(qū)域科技創(chuàng)新；RD經(jīng)費(fèi)；生存分析；Cox回歸

一、引言

區(qū)域科技創(chuàng)新能力是衡量區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)狀況的重要尺度，是增強(qiáng)地區(qū)競(jìng)爭(zhēng)力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要手段。一個(gè)地區(qū)科技創(chuàng)新能力的提升，已逐漸成為該地區(qū)獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的決定性因素。隨著中國(guó)十八大的召開(kāi)，提高區(qū)域創(chuàng)新能力再一次被重點(diǎn)提上議程討論。2011年，我國(guó)全社會(huì)RD經(jīng)費(fèi)投入占GDP的比重達(dá)到1.84%，比上年提高近0.2個(gè)百分點(diǎn)。單看增長(zhǎng)幅度，0.2個(gè)百分點(diǎn)不算小，但要看到，2011年各省市創(chuàng)新能力參差不齊，江蘇省是2.2%，上海、北京等已經(jīng)超過(guò)3%，河北省只有0.82%，連全國(guó)平均水平都沒(méi)有達(dá)到，更不用說(shuō)與國(guó)外進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)世界經(jīng)合組織的統(tǒng)計(jì)，這一指標(biāo)的世界各國(guó)平均水平是2%，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等早在1994年就超過(guò)2%。因此提高全社會(huì)研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)支出占GDP的比值，已成為主要發(fā)達(dá)國(guó)家和新型工業(yè)化國(guó)家共同的目標(biāo)。

截至2011年年底，我國(guó)能達(dá)到國(guó)際水平的省市為6個(gè)，占19.35%。因此研究制約技術(shù)創(chuàng)新能力提高的因素變得至關(guān)重要。目前，從已有的文獻(xiàn)來(lái)看國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)、SPA聯(lián)系函數(shù)、因子分析法、層次分析法（AHP）、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、主成分分析法、灰色評(píng)價(jià)和DEA等方法對(duì)區(qū)域科技創(chuàng)新能力進(jìn)行研究。例如，巴吾爾江等利用主成分分析法對(duì)區(qū)域科技創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出創(chuàng)新綜合排名，最終引入到新疆地區(qū)的發(fā)展中；童紀(jì)新等采用灰色關(guān)聯(lián)分析區(qū)域科技創(chuàng)新效率，并對(duì)江蘇省進(jìn)行實(shí)證研究；王亞偉等對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)進(jìn)行改進(jìn)后應(yīng)用于區(qū)域科技創(chuàng)新能力的評(píng)估中，全方位評(píng)估河南省科技創(chuàng)新能力。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛將Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，如Thomas D . Cook研究未加審定的事件；Kyriaki kitikidou利用生存分析研究森林的可持續(xù)發(fā)展。生存分析是將事件的結(jié)果（終點(diǎn)事件）和出現(xiàn)這一結(jié)果所經(jīng)歷的時(shí)間（即生存時(shí)間）結(jié)合起來(lái)研究的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。它有一個(gè)重要特點(diǎn)：在研究期間結(jié)束時(shí)某些個(gè)體上還沒(méi)有發(fā)生所觀測(cè)的含有這些事件的數(shù)據(jù)稱為刪失數(shù)據(jù)，而且生存分析所提供的生存函數(shù)能夠反映研究事件在每一時(shí)點(diǎn)的生存率，能夠得到其他傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法無(wú)法得到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

二、數(shù)據(jù)的來(lái)源及處理

本文選取1998～2011年的全國(guó)數(shù)據(jù)?？紤]數(shù)據(jù)的可得性和統(tǒng)計(jì)口徑的一致性，研究時(shí)間從1998年開(kāi)始，因?yàn)楦魇∈蠷D經(jīng)費(fèi)支出官方數(shù)據(jù)是從1998年開(kāi)始有的。國(guó)際上通常以2%作為創(chuàng)新水平的標(biāo)志，鑒于中國(guó)的實(shí)際情況，RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度達(dá)到2%以上的省份僅有6個(gè)，所以選取RD經(jīng)費(fèi)支出占GDP的比重達(dá)到1.5%，這一點(diǎn)大致符合中國(guó)創(chuàng)新實(shí)力。原始數(shù)據(jù)選自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》及《中國(guó)科技統(tǒng)計(jì)年鑒》，指標(biāo)體系構(gòu)建按2011年GDP排名順序。本文共選取全國(guó)31個(gè)省市，對(duì)中國(guó)創(chuàng)新實(shí)力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，找到與創(chuàng)新水平緊密相關(guān)的發(fā)展因素。

（一） 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

結(jié)合以往文獻(xiàn)資料，從區(qū)域創(chuàng)新能力的構(gòu)成要素出發(fā)，通過(guò)篩選構(gòu)建了包含3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和11個(gè)二級(jí)指標(biāo)，主要從科技產(chǎn)出、科技投入和科技項(xiàng)目三個(gè)方面來(lái)衡量區(qū)域創(chuàng)新水平，具體指標(biāo)構(gòu)成如圖1所示。

（二） 指標(biāo)體系建設(shè)

科技創(chuàng)新過(guò)程可以大致分為四個(gè)階段：人、財(cái)、物等資源的投入階段；生產(chǎn)研發(fā)階段；研發(fā)成果的產(chǎn)出階段；最終成果的使用管理階段。資源投入是基礎(chǔ)，研發(fā)是過(guò)程，成果產(chǎn)出是結(jié)果，而實(shí)踐使用是最終目的。要想把握研發(fā)過(guò)程全局，需從整體上了解各指標(biāo)要素。

1. 科技產(chǎn)出

產(chǎn)出能力作為結(jié)果指標(biāo)體系，反映了整體研發(fā)成果，也是研發(fā)的最終目的，同時(shí)還是衡量創(chuàng)新能力的主要指標(biāo)，產(chǎn)出成果直接表現(xiàn)了創(chuàng)新過(guò)程是否成功。本文選取擁有有效發(fā)明專利數(shù)、發(fā)明專利申請(qǐng)數(shù)和發(fā)明專利授權(quán)數(shù)占專利授權(quán)數(shù)比重三個(gè)指標(biāo)來(lái)綜合反映創(chuàng)新水平的高低。

2. 科技資源

企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，學(xué)校的正常運(yùn)轉(zhuǎn)等都是建立在人力、物力和財(cái)力的基礎(chǔ)上，新的創(chuàng)新成果的出現(xiàn)同樣需要具備這三大要素。RD人員、RD經(jīng)費(fèi)、RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度和科普經(jīng)費(fèi)籌資額等是支撐科研創(chuàng)新順利開(kāi)展的關(guān)鍵因素。結(jié)合先前文獻(xiàn)資料，本文選取上述四個(gè)指標(biāo)，作為創(chuàng)新過(guò)程中的基礎(chǔ)準(zhǔn)備條件。

3. 科技項(xiàng)目

研發(fā)項(xiàng)目承載著投入與產(chǎn)出，關(guān)系到投入是否得到合理、有效地應(yīng)用，同時(shí)也關(guān)系到最終產(chǎn)出成果及其新產(chǎn)品的應(yīng)用。研發(fā)項(xiàng)目成功率越高，投入生產(chǎn)應(yīng)用的產(chǎn)品成果越多，表明此地區(qū)的創(chuàng)新能力較強(qiáng)。本文選取高等院校RD課題、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)RD項(xiàng)目、規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)RD項(xiàng)目和研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)RD課題四個(gè)指標(biāo)加以反映。

三、Cox分析及應(yīng)用

（一）模型設(shè)計(jì)

生存分析的目的主要用于估計(jì)生存函數(shù)，但由于生存分析的數(shù)據(jù)包含部分截尾數(shù)據(jù)，用一般的回顧分析來(lái)研究協(xié)變量對(duì)生存函數(shù)S（t，X）的影響是不適用的。Cox回歸分析法用于分析多個(gè)因素對(duì)生存時(shí)間的影響作用與比較。本文研究事件就是RD經(jīng)費(fèi)之出占GDP比例是否超過(guò)1.5%，到調(diào)查截止時(shí)仍未達(dá)到這個(gè)水平的省份稱為刪失數(shù)據(jù)。本文定義是否到達(dá)1.5%為生存狀態(tài)變量，觀察期內(nèi)達(dá)到即為生存，標(biāo)記為1；未達(dá)到定義為0，表示觀察期末仍未達(dá)到或出現(xiàn)觀察期間失訪情況的數(shù)據(jù)。

本文將生存時(shí)間定義為1998年開(kāi)始到RD占GDP比例達(dá)到1.5%所經(jīng)歷的時(shí)間。為了進(jìn)一步確定哪些因素對(duì)創(chuàng)新能力有重要影響，本研究利用Cox回歸模型對(duì)影響創(chuàng)新率的多種因素進(jìn)行分析，試圖考察產(chǎn)出能力、研發(fā)能力和潛在投入能力是否對(duì)創(chuàng)新效率有顯著意義。本模型公式為

lnh（t）=B0+B1×科技產(chǎn)出+B2×科技投入+B3×科技項(xiàng)目（1）

分別對(duì)各省市創(chuàng)新效率與三項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行單變量檢驗(yàn)，利用Wald統(tǒng)計(jì)量來(lái)評(píng)價(jià)模型的顯著性。利用相對(duì)危險(xiǎn)度Exp（B）和回歸系數(shù)B來(lái)考察各因素的作用。Exp（B）表示各因素取值狀態(tài)每變化一個(gè)單位，創(chuàng)新效率h（t）變化的百分比?；貧w系數(shù)的取值正負(fù)表示上述變化的方向。

（二）結(jié)果分析

運(yùn)用SPSS19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行生存分析，采用壽命表法得到結(jié)果如表1。

從表1可以看出，全國(guó)創(chuàng)新效率達(dá)到1.5%的平均時(shí)間大致為9年，這個(gè)時(shí)間的得出依據(jù)的是過(guò)去對(duì)影響創(chuàng)新效率的指標(biāo)的投入。河北省政府在“十二五”規(guī)劃中提到，截至2015年河北省的RD占GDP比例要達(dá)到1.6%。從上述數(shù)據(jù)中分析，這個(gè)目標(biāo)有點(diǎn)不切實(shí)際，但并不是不能達(dá)到的。利用Cox回歸模型可以找出影響這個(gè)比例的關(guān)鍵因素，只要找準(zhǔn)關(guān)鍵點(diǎn)，就可以從整體上提高河北省的創(chuàng)新效率。

（三）Cox回歸模型分析

由于本文選取的樣本大部分都是右刪失數(shù)據(jù)，它們的生存時(shí)間都是未知的，所以很難對(duì)生存時(shí)間作一個(gè)具體的假設(shè)，因此，選用的是Cox 模型。Cox 模型是生存分析中應(yīng)用較廣的一種半?yún)?shù)模型，它具有的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)和處理多因素協(xié)變量的功能，最大的特點(diǎn)是只對(duì)協(xié)變量作參數(shù)化假設(shè)，對(duì)生存時(shí)間函數(shù)不作具體假設(shè)。

實(shí)證結(jié)果分析如表2。

通過(guò)顯著性對(duì)系數(shù)向量B進(jìn)行檢測(cè)，若顯著性小于0.05，說(shuō)明該系數(shù)顯著，則其對(duì)應(yīng)的變量將被保留，否則將被刪除。上述表格中，被保留的協(xié)變量為X2、X5、X7和X11，對(duì)剩余變量采用“Enter”進(jìn)入法逐步進(jìn)行Cox回歸計(jì)算，最終選定六個(gè)變量測(cè)量科技創(chuàng)新水平的高低，分別為X2、X3、X5、X7、X8和X11，即發(fā)明專利申請(qǐng)數(shù)、發(fā)明專利授權(quán)數(shù)占專利授權(quán)數(shù)比重、RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度、科普經(jīng)費(fèi)籌資額、各地區(qū)高等院校RD課題數(shù)和各地區(qū)研發(fā)機(jī)構(gòu)RD課題數(shù)。由于指標(biāo)選擇上存在缺陷，且計(jì)算方法的誤差，所得結(jié)果與實(shí)際情況存在偏差。因此，最終選定四個(gè)變量作為最顯著協(xié)變量，下面對(duì)各協(xié)變量進(jìn)行解釋。

1. 發(fā)明專利申請(qǐng)數(shù)

發(fā)明專利是對(duì)產(chǎn)品、方法或者其改進(jìn)所提出的技術(shù)方案，是從未出現(xiàn)過(guò)的產(chǎn)品?？上攵?，該地區(qū)發(fā)明專利越多，則科技創(chuàng)新能力就越強(qiáng)。專利共分為三種，分別為發(fā)明型、實(shí)用新型和外觀設(shè)計(jì)型，這三類中發(fā)明專利是直接反映創(chuàng)新能力的指標(biāo)。2011年河北省發(fā)明專利申請(qǐng)數(shù)為4651件，全國(guó)申請(qǐng)數(shù)位于前三名的為江蘇省、廣東省和北京市，這與縣市發(fā)展情況基本一致。河北省與鄰近幾個(gè)省份相比，河南、陜西等都比其申請(qǐng)量多，這說(shuō)明河北省在發(fā)明專利的開(kāi)發(fā)申請(qǐng)中遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，加大發(fā)明專利的開(kāi)發(fā)和申請(qǐng)應(yīng)該成為河北省發(fā)展的重點(diǎn)方向。

2. 發(fā)明專利授權(quán)數(shù)占專利授權(quán)數(shù)比重

協(xié)變量回歸系數(shù)B為正，說(shuō)明這一變量為危險(xiǎn)因素，即對(duì)創(chuàng)新實(shí)力提高有重大影響的因素。Exp（B）=1.246，表明發(fā)明專利授權(quán)數(shù)占專利授權(quán)數(shù)比重每增加一個(gè)單位，該地區(qū)科技創(chuàng)新能力會(huì)提升24.6%。因此，對(duì)于河北省來(lái)說(shuō)，在關(guān)注發(fā)明專利開(kāi)發(fā)的同時(shí)，不能忽略其他兩種專利的研究，既保證專利總量的增加，又加大發(fā)明專利的比重，這樣才能使河北省實(shí)現(xiàn)雙贏。

3. RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度

科研經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度的回歸系數(shù)為正值，說(shuō)明這一變量是風(fēng)險(xiǎn)因素，即促使科技創(chuàng)新能力突變量變達(dá)到質(zhì)變的關(guān)鍵因素。RD經(jīng)費(fèi)投入強(qiáng)度包含兩部分，研發(fā)經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出和GDP總值，要想提升區(qū)域科技創(chuàng)新實(shí)力，不僅要注重兩者總值的增加，還要關(guān)注GDP內(nèi)部如何分配，加大RD經(jīng)費(fèi)內(nèi)部支出，為區(qū)域科技發(fā)展提供強(qiáng)有力的財(cái)力支持。

4. 各地區(qū)研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)RD課題數(shù)

在科技創(chuàng)新項(xiàng)目指標(biāo)中，各地區(qū)研究與開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)RD課題數(shù)之所以成為關(guān)鍵，取決于研發(fā)機(jī)構(gòu)在科研創(chuàng)新方面的能力。依據(jù)各自地區(qū)和當(dāng)前世界發(fā)展趨勢(shì)，研發(fā)機(jī)構(gòu)專門研究一些前端課題項(xiàng)目，確保本地區(qū)生產(chǎn)力的發(fā)展和創(chuàng)新能力的提高。截至2011年年底，河北省研發(fā)機(jī)構(gòu)共544個(gè)，總數(shù)排全國(guó)倒數(shù)第四，這與其實(shí)際發(fā)展水平嚴(yán)重不協(xié)調(diào)，以后河北省應(yīng)加強(qiáng)對(duì)研發(fā)機(jī)構(gòu)的建設(shè)和管理，既要實(shí)現(xiàn)量的提高，又要保證質(zhì)的增長(zhǎng)，將研發(fā)機(jī)構(gòu)的重要性挖掘出來(lái)。

四、結(jié)論

綜上所述，本文研究得到對(duì)省市創(chuàng)新能力其顯著作用的影響因素，此研究結(jié)果可以給各省市提供借鑒，找準(zhǔn)重點(diǎn)、抓住關(guān)鍵，避免盲目投資，將資金浪費(fèi)在無(wú)關(guān)緊要的位置上。各級(jí)政府應(yīng)從上述這幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)入手，提高自己的創(chuàng)新能力。生存分析法的應(yīng)用，既消除了變量間的差異化，而且避免了評(píng)價(jià)過(guò)程中的主觀化。如果再選取更多的指標(biāo)體系、更多省份，相信這個(gè)研究結(jié)果會(huì)更有說(shuō)服力。

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（作者單位：燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院）