基于灰色關(guān)聯(lián)的我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價
——以國家自然科學基金為視角

邱啟榮 張岐山

(福州大學經(jīng)濟與管理學院， 福建福州 350116)

基于灰色關(guān)聯(lián)的我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價
——以國家自然科學基金為視角

邱啟榮 張岐山

(福州大學經(jīng)濟與管理學院， 福建福州 350116)

基于灰色關(guān)聯(lián)相關(guān)理論,以國家自然科學基金代表性項目類型的立項數(shù)據(jù)作為評價指標，構(gòu)建出我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價指標體系，并基于該指標體系對我國各省市的基礎(chǔ)研究實力進行分析，進而得出我國區(qū)域基礎(chǔ)研究實力分布情況，以期為我國基礎(chǔ)研究水平的提升提供決策參考。

灰色關(guān)聯(lián)； 區(qū)域基礎(chǔ)研究； 競爭力評價； 指標體系

一、引言

改革開放以來，我國基礎(chǔ)研究取得了長足進步，代表基礎(chǔ)研究發(fā)展水平的各項指標得到大幅提升，目前已經(jīng)進入數(shù)量增長轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量提升的發(fā)展新階段。但是，由于整體水平落后，原始創(chuàng)新能力依然不足。要成為真正的“科技強國”，必須有持續(xù)的高水平的科學產(chǎn)出，必須在實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略中高度重視基礎(chǔ)研究。[1]

國家基礎(chǔ)研究綜合實力的高低取決于各省市的基礎(chǔ)研究的實力，科學評價我國各省市基礎(chǔ)研究競爭力水平對我國基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略布局具有重要的意義。目前已有部分學者基于國家自然科學基金(以下簡稱“國家基金”)立項情況對各省市的基礎(chǔ)研究實力進行評價，有的研究基于部分省市的國家基金立項情況[2]，有的研究基于國家基金所有類型項目的立項情況[3]，雖然這些學者在如何評價我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力方面做了有益的探索，但是總體來說已有的研究所選取的評價指標過于籠統(tǒng)，針對性不是很強。本文基于灰色關(guān)聯(lián)相關(guān)理論,以國家基金代表性項目類型的立項數(shù)據(jù)作為評價指標，構(gòu)建出我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價指標體系，并基于該指標體系對我國各省市的基礎(chǔ)研究實力進行分析，進而得出我國區(qū)域基礎(chǔ)研究實力分布情況，以期為我國基礎(chǔ)研究水平的提升提供決策參考。

二、基礎(chǔ)研究競爭力評價指標體系及其權(quán)重構(gòu)建

國家自然科學基金由國家自然科學基金委員會負責管理，面向全國，堅持“支持基礎(chǔ)研究、堅持自由探索、發(fā)揮導向作用”的戰(zhàn)略定位，采取競爭機制，擇優(yōu)并重點支持我國具有良好研究條件和研究實力的高等院校和研究機構(gòu)中的研究人員開展自然科學基礎(chǔ)研究工作。[4]

經(jīng)過20多年的發(fā)展，國家基金作為我國支持基礎(chǔ)研究的最重要途徑之一，為我國原始創(chuàng)新積累、學科均衡發(fā)展與布局、優(yōu)秀科技人才培養(yǎng)、科學精神與文化培育等方面做出了重要貢獻，成為我國構(gòu)建國家創(chuàng)新體系的重要環(huán)節(jié)。同時，由于國家基金在項目資助的各個環(huán)節(jié)進行公開透明的制度設計并嚴格執(zhí)行，目前已經(jīng)成為科技界公開、公正、公平的代表性“品牌”，被科研人員公認為最能反映研究者競爭能力的研究基金。由于上述原因，國家基金資助情況已成為衡量全國各地區(qū)和科研機構(gòu)基礎(chǔ)研究水平的一項重要指標，并在實際科研評價中得到應用。

根據(jù)國家基金委發(fā)布的《2014年度國家自然科學基金項目指南》，國家基金按照資助類別可分為面上項目、重點項目、重大項目、重大研究計劃項目、青年科學基金項目、地區(qū)科學基金項目、優(yōu)秀青年科學基金項目、國家杰出青年科學基金項目、創(chuàng)新研究群體項目、海外及港澳學者合作研究基金項目、國際(地區(qū))合作與交流項目、聯(lián)合基金項目、專項項目等。所有這些資助類別側(cè)重點各不相同，它們相互補充，共同構(gòu)成當前的國家自然科學基金資助體系。

依據(jù)全面性、客觀性、效益性、發(fā)展性和數(shù)據(jù)可獲取性原則，本文從國家基金上述資助類別中重點選取如下四類涉及范圍廣、影響力大的項目類型：面上項目、青年科學基金項目(以下簡稱“青年項目”)、重點項目和國家杰出青年科學基金項目(以下簡稱“杰青項目”)。將上述四類項目的資助項目數(shù)與經(jīng)費數(shù)作為評價指標(用di表示，其中i取值范圍為1～7)，構(gòu)造基礎(chǔ)研究競爭力評價指標體系。各指標的含義如下：

(1)d1和d2分別表示各省市面上項目獲資助項目數(shù)和經(jīng)費數(shù)。需要說明的是，由于地區(qū)科學基金項目申請、評審和管理機制與面上項目基本相同，且地區(qū)科學基金項目只針對特定地區(qū)，相對來說地區(qū)科學基金項目輻射的區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)研究相對薄弱，所以很有可能出現(xiàn)地區(qū)科學基金輻射的區(qū)域內(nèi)科研人員為了申請地區(qū)科學基金項目而放棄申請面上項目的情況存在，即面上項目獲資助情況會受到地區(qū)科學基金資助情況的影響。為此，考慮各省市面上項目獲資助項目數(shù)和經(jīng)費數(shù)時，應把其獲得地區(qū)科學基金項目資助情況通過一定的調(diào)節(jié)系數(shù)(本文調(diào)節(jié)系數(shù)選0.7)予以綜合考慮，即評價指標d1=各省市面上項目實際獲資助項目數(shù)+0.7*對應省市的地區(qū)科學基金項目獲資助項目數(shù)；評價指標d2=各省市面上項目實際獲資助經(jīng)費數(shù)+0.7*對應省市的地區(qū)科學基金項目獲資助經(jīng)費數(shù)。

(2)d3和d4分別表示各省市青年項目獲資助項目數(shù)和經(jīng)費數(shù)。

(3)d5和d6分別表示各省市重點項目獲資助項目數(shù)和經(jīng)費數(shù)。

(4)d7表示各省市杰青項目獲資助項目數(shù)。由于杰青項目采取定額資助，即每個項目的資助經(jīng)費均為200萬元，杰青項目獲資助項目數(shù)與經(jīng)費數(shù)成正比例，所以杰青項目的評價指標只選取獲資助項目數(shù)。

在上述構(gòu)建的指標體系中，由于各指標對最終評價目標的貢獻不一樣，應賦予不同的權(quán)重。本文評價指標的權(quán)重參照各類項目資助經(jīng)費占總經(jīng)費的比重進行設置，由于不同類型項目的影響力不一樣，所以對不同類型項目賦予不同的調(diào)節(jié)系數(shù)。面上項目為基準項目，調(diào)整系數(shù)為1，青年項目調(diào)整系數(shù)為1.5，重點項目的調(diào)整系數(shù)為2，杰青項目的調(diào)整系數(shù)為5。面上項目的權(quán)重=面上項目資助經(jīng)費*1/(面上項目資助經(jīng)費*1+青年項目資助經(jīng)費*1.5+重點項目資助經(jīng)費*2+杰青項目資助經(jīng)費*5)。根據(jù)上述方法，同理可以得出青年項目、重點項目和杰青項目的相應權(quán)重。對于同一類型項目，獲資助項目數(shù)和獲資助經(jīng)費數(shù)對權(quán)重的貢獻度差別不大，故均分該類型項目的整體權(quán)重。依據(jù)上述分析，本文選取2013年國家基金獲資助的相關(guān)數(shù)據(jù)，由此可以計算出由d1～d7的各指標順序權(quán)重向量為：

W=(0.27，0.27，0.12，0.12，0.07，0.07，0.08)

本文所確定的基礎(chǔ)研究競爭力評價指標及其權(quán)重如表1所示。

三、灰色關(guān)聯(lián)分析理論

灰色系統(tǒng)理論由鄧聚龍教授于1982年創(chuàng)立?；疑P(guān)聯(lián)分析是灰色系統(tǒng)理論的主要內(nèi)容之一，是一種通過灰色關(guān)聯(lián)程度的計算，用灰色關(guān)聯(lián)程度來描述因素間關(guān)系的強弱、大小和次序的多因素分析技術(shù)?；疑P(guān)聯(lián)程度實質(zhì)上是系統(tǒng)各因素數(shù)列所構(gòu)成的曲線與參考數(shù)列構(gòu)成的曲線之間幾何形狀的接近程度。灰色關(guān)聯(lián)分析的基本思想是根據(jù)序列曲線量級變化的接近度或幾何形狀的相似度來判斷因素間的關(guān)聯(lián)程度，曲線形狀越接近，相應序列之間關(guān)聯(lián)度就越大，反之就會越小。

表1 基礎(chǔ)研究競爭力評價指標及其權(quán)重

灰色關(guān)聯(lián)分析的基本計算步驟如下：

(1)確定被評價對象的比較序列。假設有m個被評價對象，每個對象有n個指標，則令Xki表示第k個對象的第i個指標的原始數(shù)據(jù)，其中k=1，2，…，m；i=1，2，…，n，則Xk=(Xk1，Xk2,…，Xkn)就是以k個被評價對象各項指標的初始數(shù)據(jù)作為分量的向量。本文中被評價對象比較序列為各省市基礎(chǔ)研究競爭力所構(gòu)成的數(shù)列。

(2)確定參考數(shù)列。把m個評價對象的每一個評價指標的最佳值作為參考向量各指標的對應數(shù)值，參考向量記為X0，X0=( X01，X02，…，X0n)。本文中參考數(shù)列為反映各省市基礎(chǔ)研究競爭力的理想化樣本數(shù)列。

(3)數(shù)據(jù)無量綱化處理。由于被評價對象的各項評價指標的意義不同，所以指標量綱也不一樣，為了消除量綱造成的影響，需要對評價對象的各項指標原始數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。

(4)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)。將標準化后的被評價對象各項指標值與參考數(shù)列對應值比較，計算其關(guān)聯(lián)系數(shù)。

(5)計算關(guān)聯(lián)度。由于不同評價指標的權(quán)重不一樣，對被評價對象在各個時刻(指標)的關(guān)聯(lián)系數(shù)值進行加權(quán)處理，從而進行整體性比較。

(6)確定關(guān)聯(lián)序。對各個被評價對象的關(guān)聯(lián)度進行比較，由小到大排列起來便可以確定被評價對象的關(guān)聯(lián)序，依據(jù)關(guān)聯(lián)序可以得出綜合評價結(jié)果。

四、我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價

1.樣本及數(shù)據(jù)選取

本文選取我國31個省、市、自治區(qū)、直轄市作為樣本，指標評價體系中各指標數(shù)據(jù)來自《2013年度國家自然科學基金資助項目統(tǒng)計資料》(該資料在國家自然科學基金委員會網(wǎng)站可以下載，網(wǎng)址：http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/cen/xmtj/pdf/2013_table.pdf)，按照上文介紹的基礎(chǔ)研究競爭力評價指標構(gòu)造方法，經(jīng)過匯總整理后的原始指標數(shù)據(jù)，如表2所示：

表2 原始指標數(shù)據(jù)匯總

續(xù)表1

地區(qū)d1d2d3d4d5d6d7吉林X143512582733180941030202江蘇X151531113821165739911471389516江西X1634717298133318338750遼寧X1761645023649155422061938內(nèi)蒙古X1815778964298213020寧夏X1990435619458000青海X2031170816398000山東X2167750685699167841853306山西X2211081311433506410900陜西X2378858383821201582572958上海X241759127914139633122752212027四川X2552538827636153491336937天津X264283197341699271338106西藏X271362900000新疆X2827114039671654000云南X2934619292180437126604浙江X3087463828737175072367795重慶X3137326502345816955092

2.數(shù)據(jù)的處理與分析

(1)確定參考樣本數(shù)列

對于前文所構(gòu)造的基礎(chǔ)研究競爭力各項評價指標d1～d7，指標值越大說明該區(qū)域的基礎(chǔ)研究競爭力越強，故d1～d7均取最大值來構(gòu)造參考數(shù)列，所構(gòu)造的數(shù)列如下：

X0=(X0(1),X0(2),X0(3),X0(4),X0(5),X0(6),X0(7),X0(8))

=(3323, 251410, 2534, 61443, 188, 55458, 66)

(2)數(shù)據(jù)無量綱化處理

用標準化方法對原始指標數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。原始數(shù)據(jù)標準化處理后結(jié)果如表3所示：

表3 原始數(shù)據(jù)標準化處理結(jié)果

續(xù)表2

地區(qū)d1d2d3d4d5d6d7遼寧X170．05650．07180．27560．2690．05090．07920．1288內(nèi)蒙古X18-0．6403-0．6683-0．8158-0．817-0．4847-0．4839-0．5102寧夏X19-0．7417-0．7389-0．8572-0．8561-0．5128-0．5127-0．5102青海X20-0．8309-0．7917-0．8626-0．8605-0．5128-0．5127-0．5102山東X210．14890．18470．36550．3616-0．0055-0．0033-0．0309山西X22-0．7108-0．6636-0．6342-0．6287-0．4001-0．4086-0．5102陜西X230．3170．33820．58490．61330．19190．18450．1288上海X241．78961．72431．61881．58021．60131．60151．6466四川X25-0．082-0．05170．25230．2546-0．1464-0．15980．049天津X26-0．2286-0．1883-0．1433-0．1498-0．1464-0．1486-0．0309西藏X27-0．8585-0．8132-0．8913-0．8902-0．5128-0．5127-0．5102新疆X28-0．4661-0．5459-0．7708-0．7669-0．5128-0．5127-0．5102云南X29-0．3523-0．4411-0．5677-0．5642-0．4565-0．4497-0．1907浙江X300．44770．44670．43390．41550．13550．1352-0．1108重慶X31-0．312-0．2974-0．271-0．2809-0．3719-0．3685-0．3505

(3)計算極大差與極小差

依據(jù)標準化后的數(shù)據(jù)，依據(jù)差值Δki=|Xk(i)-X0(i)|，計算極大差M與極小差m各自對應的數(shù)值：

(4)計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

各評價對象相關(guān)評價指標的關(guān)聯(lián)系數(shù)rki按照如下公式進行計算:

上面公式中ξ為分辨系數(shù)，取值范圍為(0，1)之內(nèi)。本文中ξ的取值定為0.5。通過公式計算，各省市基礎(chǔ)研究競爭力評價指標與參考樣本的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)如表4所示:

表4 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)

續(xù)表

地區(qū)d1d2d3d4d5d6d7寧夏X190．35090．34990．36950．36820．33340．33330．3345青海X200．34680．34740．36920．36790．33340．33330．3345山東X210．39780．39840．44540．44310．35610．35620．3561山西X220．35230．35340．38140．38020．33820．33780．3345陜西X230．40810．40780．46250．46260．36580．36540．3639上海X240．52780．51840．56430．55650．45420．45410．4597四川X250．38450．38480．43710．43530．34950．34880．3599天津X260．37650．37730．41040．40820．34950．34930．3561西藏X270．34550．34650．36780．36640．33340．33330．3345新疆X280．36420．3590．3740．37280．33340．33330．3345云南X290．370．36420．38510．38370．33580．3360．3486浙江X300．41650．41480．45060．44710．3630．36290．3523重慶X310．37210．37150．40240．40010．33940．33950．3414

(5)加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度的計算與排序

由于不同評價對象相關(guān)評價指標的權(quán)重不盡相同，計算各個評價對象的關(guān)聯(lián)度Ri時要考慮到各指標的權(quán)重值，計算出加權(quán)關(guān)聯(lián)度。加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到應用[5][6],其計算公式如下：

通過公式計算，可得出各省市加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度，將關(guān)聯(lián)度從大到小進行排列，各省市加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度數(shù)值及排序如表5所示:

表5 加權(quán)灰色關(guān)聯(lián)度排序

3.我國區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力評價

(1)區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力水平分析。從表5可以看出，我國各省市基礎(chǔ)研究發(fā)展水平極不平衡，東部及沿海地區(qū)基礎(chǔ)水平遙遙領(lǐng)先，中西部地區(qū)相對落后。總體來看，我國區(qū)域基礎(chǔ)研究發(fā)展水平由高到底呈金字塔形分布，具體可分成5個發(fā)展水平方陣：(a)北京位于金字塔的塔尖，居第一方陣，基礎(chǔ)研究實力遙遙領(lǐng)先于其他省市；(b)上海、江蘇位于第二方陣，基礎(chǔ)研究實力僅次于北京；(c)廣東、湖北、陜西、浙江位于第三方陣，基礎(chǔ)研究水平緊鄰第二方陣，但差距較大；(d)山東、遼寧、四川、湖南、安徽、天津、黑龍江、福建、吉林、重慶位于第四方陣，其基礎(chǔ)研究實力與第三方陣存在差距，但是差距與之前的方陣比相對較小；(e)河南、云南、甘肅、江西、廣西、新疆、河北、山西、內(nèi)蒙古、貴州、海南、寧夏、青海、西藏位于第五方陣，本方陣內(nèi)的省市基本位于中西部地區(qū)。

(2)區(qū)域基礎(chǔ)研究發(fā)展水平差異的原因分析。由上述區(qū)域基礎(chǔ)研究競爭力比較分析我們可以看出，影響我們各省市基礎(chǔ)研究競爭力的因素主要如下：(a)經(jīng)濟發(fā)展水平。我國東部沿海地區(qū)基礎(chǔ)研究水平遠高于西部地區(qū)，而我國經(jīng)濟水平發(fā)展最好的地區(qū)恰恰分布于東部沿海。這一方面是因為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)更容易吸引高端科技人才，而人的因素在基礎(chǔ)研究水平發(fā)展中起決定性作用；另一方面，經(jīng)濟發(fā)展好的地區(qū)往往對科研的投入更大，科研環(huán)境建設也就相對更為完善。(b)科研機構(gòu)及高等院校的分布數(shù)量。由于歷史、社會發(fā)展水平等種種原因，當前我國基礎(chǔ)研究的主力軍仍然是科研機構(gòu)和高等院校，如此，一個地區(qū)擁有科研機構(gòu)及高等院校的數(shù)量和質(zhì)量將很大程度上決定該地區(qū)的基礎(chǔ)研究發(fā)展水平。(c)地方政府對基礎(chǔ)研究的重視程度。當前情況下，我國基礎(chǔ)研究的投入主要依靠各級政府的投入。雖然國家財政投入是基礎(chǔ)研究的主要經(jīng)費來源，但是國家層面上的科技經(jīng)費競爭相對激烈，科研人員直接獲國家資助的難度較大，為此各省市是否能為本地區(qū)科研人員的前期基礎(chǔ)研究提供有力支持、為科研人員構(gòu)筑成才的制度保障和環(huán)境支撐將很大程度上決定該地區(qū)基礎(chǔ)研究的發(fā)展水平。

(3)提升我國區(qū)域基礎(chǔ)研究發(fā)展水平的建議。由于我國各區(qū)域基礎(chǔ)研究發(fā)展水平存在顯著差異，所以今后對于提升不同省市的基礎(chǔ)研究水平應采取不同策略。對于東部沿海基礎(chǔ)研究水平較高的區(qū)域，今后應重點加強基礎(chǔ)研究向應用領(lǐng)域轉(zhuǎn)化的深度和廣度，加大基礎(chǔ)研究在經(jīng)濟社會發(fā)展中的直接貢獻度；而對于中西部地區(qū)，國家除了出臺相應的人才及經(jīng)費的扶持政策外，應重點鼓勵該區(qū)域內(nèi)各省市根據(jù)自身特色經(jīng)濟及特色的自然環(huán)境資源，走差異化的發(fā)展模式。

五、結(jié)語

基礎(chǔ)研究作為創(chuàng)新之源，在提高原始創(chuàng)新能力中發(fā)揮了核心關(guān)鍵作用。當前在建設創(chuàng)新型國家的偉大征程上，我們更應該重視基礎(chǔ)研究，精心布局，著力加強頂層設計，使基礎(chǔ)研究成為提升我國經(jīng)濟實力與國際競爭力的重要支撐。

注釋：

[1] 萬 鋼：《加強基礎(chǔ)研究提升原創(chuàng)能力》，《中國軟科學》2013年第8期。

[2] 馬廷燦：《從國家自然科學基金看我國基礎(chǔ)研究力量的變化趨勢》，《中國科學基金》2011年第5期。

[3] 馬廷燦、曹慕昆、王桂芳：《從國家自然科學基金看我國各省市基礎(chǔ)研究競爭力》，《科學通報》2011年第36期。

[4] 《國家科學基金委員會概況》，http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/jgsz/01/,2014年5月29日。

[5] Tian Bao Gao,Wen Li Shi,Teng Li，“Weighted grey relation evaluation model on colliery safety factors”，AdvancedMaterialsResearch,vol.524-527(2012),pp.803-807.

[6] Hong Yan Zhao,Jun Zhang,Guo Ping Hu et al,“Research on the application of weighted grey relational analysis on the failure diagnosis of complicated electronic equipment”，MechanicsandMaterials,vol.333- 335(2013),pp.1543-1547.

[責任編輯：黃艷林]

2014-06-04

福建省自然科學基金項目(2014J01232)； 福州大學科技發(fā)展基金資助項目(13SKZ23)。

邱啟榮， 男， 福建仙游人， 福州大學科技處助理研究員， 福州大學經(jīng)濟與管理學院博士研究生； 張岐山， 男， 黑龍江綏化人， 福州大學經(jīng)濟與管理學院教授、 博士生導師， 博士。

G311

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1002-3321(2014)05-0024-07