中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化的涌現(xiàn)性研究
——基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角①

王 鵬，王玉珊

(暨南大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，廣州 510632)

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中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化的涌現(xiàn)性研究
——基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的視角①

王 鵬，王玉珊

(暨南大學(xué) 經(jīng)濟學(xué)院，廣州 510632)

借鑒復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其涌現(xiàn)機理，以中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)為例，運用1979—2014年美國專利與商標(biāo)局(USPTO)的專利數(shù)據(jù)，分階段地分析中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化的涌現(xiàn)特征，并對其涌現(xiàn)表現(xiàn)和涌現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)等進行了研究。研究結(jié)果表明: 中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的演化具有顯著的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)自組織特征和涌現(xiàn)特性，隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不斷發(fā)展而呈現(xiàn)明顯的涌現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)；中國各省(自治區(qū)、直轄市)進入研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的步調(diào)不一致，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)整體的知識流動及其研發(fā)效率還很薄弱，研發(fā)國際化水平和先進知識流動程度都相對較低，這導(dǎo)致中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)達地區(qū)與欠發(fā)達地區(qū)的合作研發(fā)水平和創(chuàng)新能力存在巨大差距。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；研發(fā)網(wǎng)絡(luò)；自組織演化；涌現(xiàn)性

1 研究背景

研發(fā)(research and development，R&D)網(wǎng)絡(luò)是以研發(fā)活動密集區(qū)域的企業(yè)為節(jié)點，以研發(fā)能量聚集和互通渠道為連線，在一定空間范圍內(nèi)形成的聯(lián)系緊密、互動開放的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著市場競爭日趨激烈和外部環(huán)境日益復(fù)雜，企業(yè)為提升市場競爭力、實現(xiàn)戰(zhàn)略目標(biāo)而面對的挑戰(zhàn)愈發(fā)艱巨，單個企業(yè)僅靠自身力量已無法突破這些壁壘，而與外部研發(fā)機構(gòu)合作、構(gòu)建研發(fā)網(wǎng)絡(luò)成為企業(yè)生存發(fā)展的必然趨勢。作為一種開放性組織，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有高度動態(tài)性和深度復(fù)雜性，是一種特殊的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。其中，研發(fā)主體具有很強的適應(yīng)性，能夠主動適應(yīng)復(fù)雜多變的外部環(huán)境，并與外部能量進行互動，自主選擇進出網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)出主動的非理性和復(fù)雜性。因此，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的背景下深入探究研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)及其演化，具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

關(guān)于研發(fā)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的現(xiàn)有研究主要集中在以下兩個方面。一是將復(fù)雜性理論與研發(fā)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，探討創(chuàng)新主體間的技術(shù)創(chuàng)新和合作研發(fā)。例如: Butts[1]發(fā)現(xiàn)，合作研發(fā)網(wǎng)絡(luò)與創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和知識網(wǎng)絡(luò)具有相同的本質(zhì)，即都是基于知識流動的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，可以采用社會網(wǎng)絡(luò)分析法理解和分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其動態(tài)演化過程；趙紅梅和王宏起[2]利用社會網(wǎng)絡(luò)分析方法揭示了R&D聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)形成的微觀機理，認(rèn)為R&D聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)能夠產(chǎn)生結(jié)構(gòu)維度的知識轉(zhuǎn)移效應(yīng)和組織學(xué)習(xí)效應(yīng)以及關(guān)系維度的社會資本效應(yīng)和創(chuàng)新效應(yīng)；Prato和Nepelski[3]研究了全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建了國際間合作創(chuàng)新引力模型，認(rèn)為國際范圍內(nèi)的合作研發(fā)可以形成復(fù)雜的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。二是將研發(fā)網(wǎng)絡(luò)視為一種協(xié)作研發(fā)方式，并研究其協(xié)作研發(fā)能力。例如: Prashant等[4]基于知識觀和組織學(xué)習(xí)理論，指出研發(fā)網(wǎng)絡(luò)是企業(yè)學(xué)習(xí)和吸收關(guān)鍵技術(shù)和能力的一種重要手段；曾德明等[5]將企業(yè)R&D網(wǎng)絡(luò)分為變動性網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)定性網(wǎng)絡(luò)，認(rèn)為R&D網(wǎng)絡(luò)邊界可以自主擴張，當(dāng)進出網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)的數(shù)量達到相對均衡時會趨于相對穩(wěn)定；Yokura等[6]采用社會網(wǎng)絡(luò)分析法研究了日本的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)和區(qū)域創(chuàng)新問題，認(rèn)為區(qū)際和區(qū)域的技術(shù)轉(zhuǎn)移是提升國家或區(qū)際競爭力的核心手段。

涌現(xiàn)是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的一大特征，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)涌現(xiàn)性一直是國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。Holland[7]提出用回聲模型(echo model)描述復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(complex adaptive system，CAS)模型，并給出了一個完整的模型表達過程及其擴展思想，后來又提出了“受限生成過程”的概念，試圖建立涌現(xiàn)現(xiàn)象的普適機制。相比國外學(xué)者，中國學(xué)者較晚涉足涌現(xiàn)性研究。葉培華和徐寶祥[8]運用涌現(xiàn)理論對企業(yè)知識生態(tài)系統(tǒng)的涌現(xiàn)特征、涌現(xiàn)來源以及涌現(xiàn)結(jié)果進行了深入分析，并建立了企業(yè)知識生態(tài)系統(tǒng)涌現(xiàn)機理模型。吳文清等[9]研究了孵化器內(nèi)創(chuàng)業(yè)企業(yè)知識網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)現(xiàn)象和網(wǎng)絡(luò)連接特征，并提出了促進孵化器內(nèi)創(chuàng)業(yè)企業(yè)知識水平提升的管理建議。

綜上所述，目前國內(nèi)外學(xué)者對研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作創(chuàng)新和合作研發(fā)問題以及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)性特征的研究均日趨完善，但從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的角度研究研發(fā)網(wǎng)絡(luò)以及將研發(fā)網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地研究其涌現(xiàn)特性和涌現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)等的文獻相對較少。本文借鑒復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其涌現(xiàn)機理，將研發(fā)網(wǎng)絡(luò)視為由眾多適應(yīng)性微觀研發(fā)主體構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，并以中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)為例，深入揭示研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化過程中的涌現(xiàn)特征，以期為中國構(gòu)建和培育持久穩(wěn)定的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)提供理論依據(jù)，促進研發(fā)主體協(xié)作創(chuàng)新能力的提升和中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的健康有序發(fā)展。

2 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論及其研究方法

從20世紀(jì)80年代末開始，復(fù)雜性研究日漸成為學(xué)術(shù)界的研究熱點，其中兩個具有奠基性的研究將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究推向高峰，這兩項研究分別提出了小世界網(wǎng)絡(luò)和無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的概念，并著重分析了其基本性質(zhì)和產(chǎn)生原理。具體如下: 一是Watts和Strogatz[10]建立了小世界(small-world)網(wǎng)絡(luò)模型，研究了從規(guī)則網(wǎng)絡(luò)到隨機網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變，認(rèn)為小世界網(wǎng)絡(luò)具有與規(guī)則網(wǎng)絡(luò)類似的較大的聚類系數(shù)，同時具有與隨機網(wǎng)絡(luò)相似的較短的平均路徑長度；二是Barabasi和Albert[11]指出，現(xiàn)實中許多大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的度分布具有冪律形式，冪律分布不具有明顯的特征長度，因此可稱之為無標(biāo)度(scale-free)網(wǎng)絡(luò)。截至目前，國內(nèi)學(xué)術(shù)界對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)還沒有一個普適的定義，應(yīng)用較為普遍的是中國著名科學(xué)家錢學(xué)森[12]提出的概念界定: 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是具有自組織、自相似、吸引子、小世界、無標(biāo)度特征等部分或全部性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)外學(xué)術(shù)界對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究也主要側(cè)重于分析復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及特性，探索復(fù)雜系統(tǒng)產(chǎn)生涌現(xiàn)、同步和突變等的機制，從而能夠深入研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)動力學(xué)行為以及控制方法。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)在自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)和交互合作機制的支配下會不斷演化和發(fā)展，最終出現(xiàn)涌現(xiàn)現(xiàn)象。在復(fù)雜性科學(xué)中，涌現(xiàn)以相互作用為中心，通常用來指局部組分之間的交互而產(chǎn)生系統(tǒng)全局行為或緣起于微觀的宏觀效應(yīng)[13]。這種宏觀全局特征或性質(zhì)只有在多要素系統(tǒng)形成后從整體體現(xiàn)出來，并不顯現(xiàn)于微觀組分，即存在1+1+…+1>f(n)(n個1相加，f(n)遠大于n)的協(xié)同效應(yīng)。因此，涌現(xiàn)性是系統(tǒng)非加和的一種屬性，即“整體不等于部分之和”，其中整體與部分的差異就是涌現(xiàn)性。涌現(xiàn)過程還是一個自組織的過程，系統(tǒng)形成的各種結(jié)構(gòu)并非是外界環(huán)境直接強加給系統(tǒng)的，而外界是以非特定方式作用于系統(tǒng)的。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的自組織演化最終可以自發(fā)涌現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)，此時進出網(wǎng)絡(luò)的主體及主體間的相互合作關(guān)系達到動態(tài)平衡。這種穩(wěn)態(tài)的形成與涌現(xiàn)規(guī)律和各主體的初始狀態(tài)無關(guān)，而與主體間的作用關(guān)系具有較大的相關(guān)度。

本文的研究樣本為中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，即中國創(chuàng)新主體與海外研發(fā)主體以及中國內(nèi)部各區(qū)域研發(fā)主體進行合作研發(fā)形成的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合兩種研究尺度確定中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點: 在國內(nèi)，本文以省域為尺度，即以中國各省(自治區(qū)、直轄市)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；在國外，以國界為尺度，即以國際上的各國和地區(qū)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。任意兩個具有合作研發(fā)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點形成“邊”，所有具有合作研發(fā)關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點經(jīng)“邊”相連而形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系。研發(fā)網(wǎng)絡(luò)在本質(zhì)上是一種基于知識流的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中具有不同的競爭優(yōu)勢和知識擴散能力，因此在研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不同的作用。

專利是研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的重要產(chǎn)出成果，憑借評審過程標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)公共可得性等特點已成為分析知識溢出、知識流動和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的首選數(shù)據(jù)。本文采用美國專利與商標(biāo)局(United States Patent and Trademark Office，USPTO)的專利數(shù)據(jù)，以“專利中至少包括一個申請國家為中國大陸”為條件進行數(shù)據(jù)篩選，再刪除具有明顯錯誤或信息不全的專利數(shù)據(jù)，最終共得到11 543個專利數(shù)據(jù)(1979—2014年)，同時以“申請國或申請地區(qū)之間至少合作研發(fā)過一項專利”為條件定義國家或地區(qū)之間的合作研發(fā)關(guān)系，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。本文的所有網(wǎng)絡(luò)圖形均是利用GEPHI軟件完成的，GEPHI軟件是一款基于JVM的跨平臺復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析軟件，主要通過制作動態(tài)分層圖實現(xiàn)各種復(fù)雜系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)的交互可視化，有助于深入挖掘和展現(xiàn)中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性及其演化特征。

3 基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性分析

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的背景下對研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性的研究主要包括以下4個方面: 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞣治?；基于自組織臨界判斷的系統(tǒng)涌現(xiàn)性判斷；研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性的表現(xiàn)；研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)的層級結(jié)構(gòu)。

3.1 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涮卣鞣治?/p>

3.2 基于自組織臨界判斷的系統(tǒng)涌現(xiàn)性判斷

涌現(xiàn)性判斷是分析研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性的前提，通過觀察復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膭討B(tài)演化情況，運用自組織臨界判斷可以進行涌現(xiàn)性判斷。具體來說，本文分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩确植继匦?，?dāng)其符合冪律分布時，判定系統(tǒng)呈自組織臨界判斷，即發(fā)生涌現(xiàn)[14]。冪律分布是自組織演化系統(tǒng)在臨界狀態(tài)(也稱混沌邊緣)時從穩(wěn)態(tài)向混沌態(tài)過渡的標(biāo)志，利用冪律分布可以預(yù)測演化系統(tǒng)的相位和相變。冪律分布通式一般可寫為y=cx-r。其中:x和y是正數(shù)隨機變量；c和r為大于0的常數(shù)。冪律分布的共性是絕大多數(shù)事件的規(guī)模很小、少數(shù)事件的規(guī)模相當(dāng)大。對上式兩邊取對數(shù)，可知lny與lnx滿足線性關(guān)系，即在雙對數(shù)坐標(biāo)下冪律分布圖形表現(xiàn)為一條斜率為冪指數(shù)的負(fù)數(shù)的直線，而這一線性關(guān)系是本文判斷選取的美國專利與商標(biāo)局的專利數(shù)據(jù)是否滿足冪律的依據(jù)。若度分布為冪律分布，即p(k)=αk-(γ-1)，則表示隨機選取的節(jié)點的度為k的概率分布函數(shù)具有冪函數(shù)形式。

3.3 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性表現(xiàn)

研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)性機理體現(xiàn)了研發(fā)服務(wù)一體化、網(wǎng)絡(luò)化和規(guī)?；陌l(fā)展趨勢。研發(fā)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各研發(fā)主體通過建立相互關(guān)系產(chǎn)生凝聚作用，這種凝聚作用遠遠超過了各獨立主體間相互作用的結(jié)果。這就是增效性，主要表現(xiàn)在: 首先，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征不是某一區(qū)域主體特征的簡單之和，而是具有1+1>2的效果；其次，系統(tǒng)涌現(xiàn)特征的種類與單個研發(fā)主體特征的種類不完全相同；最后，涌現(xiàn)特征不能通過單獨考察某個主體的行為來推導(dǎo)出來，如本文中研發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研發(fā)效能不是由中國某個省(自治區(qū)、直轄市)單個主體具有的，但整體的涌現(xiàn)行為特征具有規(guī)律性和動態(tài)性，存在大量不斷生成的結(jié)構(gòu)和模式，這些結(jié)構(gòu)和模式可以采取某種方法或工具加以預(yù)測和控制。

3.4 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)的層級結(jié)構(gòu)

對研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)的理解大多與層級觀念相聯(lián)系，一般從高層特征與低層特征間關(guān)系的角度界定涌現(xiàn)性。根據(jù)Fromm[15]提出的不同層次具有不同的反饋類型和因果關(guān)系，本文將研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)的層級結(jié)構(gòu)分為4類(見圖1): 類型Ⅰ為簡單涌現(xiàn)，只包含前饋，無反饋；類型Ⅱ為弱涌現(xiàn)，包含簡單的前饋和反饋；類型Ⅲ為多重涌現(xiàn)，存在多個反饋循環(huán)；類型Ⅳ為強涌現(xiàn)，在高層組織中出現(xiàn)了涌現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)，并產(chǎn)生了具有不可還原性質(zhì)的復(fù)雜性。

圖1 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)的層級結(jié)構(gòu)

研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的適應(yīng)性主體之間存在趨同機制和聚集作用，這使各主體相互影響、進行相同或相近的適應(yīng)學(xué)習(xí)活動。當(dāng)所有的適應(yīng)性主體進行相同或相近的適應(yīng)學(xué)習(xí)后，網(wǎng)絡(luò)主體間的非線性作用將形成一個網(wǎng)絡(luò)層次的涌現(xiàn)(即弱涌現(xiàn))。在一個層次的涌現(xiàn)形成后，相同層次的涌現(xiàn)同樣具有類似的適應(yīng)性和復(fù)雜性行為，網(wǎng)絡(luò)個體成員與群體之間反復(fù)的非線性交互作用使得涌現(xiàn)之間繼續(xù)相互影響，在非線性作用下形成更高層次的網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)，導(dǎo)致研發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整體發(fā)生質(zhì)變(見圖2)?？梢赃@樣說，涌現(xiàn)是復(fù)雜系統(tǒng)層級結(jié)構(gòu)整體的宏觀動態(tài)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在高層次具有的屬性、特征、行為和功能一旦被還原到低層次就不復(fù)存在。

圖2 研發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)高層次涌現(xiàn)模型

4 中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化過程的涌現(xiàn)特征

前文已述，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的演化過程是一個自組織過程。與其他復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)一樣，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的自組織演化會經(jīng)歷從產(chǎn)生到衰退的過程，通常包括起始、成長、調(diào)整和衰退四個階段。其中，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)通常發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)成長至調(diào)整的階段。本文結(jié)合中國的基本國情和經(jīng)濟發(fā)展階段，運用篩選得到的美國專利與商標(biāo)局(USPTO)的專利數(shù)據(jù)，從改革開放初期(1979—1987年)、改革開放深化期(1988—1995年)、亞洲金融危機時期(1996—2000年)、加入WTO后時期(2001—2007年)、國際金融危機后時期(2008—2014年)五個發(fā)展階段分析中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化過程的涌現(xiàn)特征。

4.1 改革開放初期(1979—1987年)

改革開放初期是中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的孵化階段，整體網(wǎng)絡(luò)非常松散、結(jié)構(gòu)簡單、網(wǎng)絡(luò)主體間多為單線連接(見圖3)。在這一階段，美國是中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的核心，與幾乎全部外圍研發(fā)主體*本文中的外圍研發(fā)主體主要是指納入中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的其他國家或地區(qū)，它們作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的縮寫分別為AT(奧地利)、AU(澳大利亞)、BE(比利時)、CA(加拿大)、CH(瑞士)、CY (塞浦路斯)、DE(德國)、FI(芬蘭)、FR(法國)、GB(英國)、HK(中國香港地區(qū))、IL(以色列)、IN(印度)、IT(意大利)、JP(日本)、KR(韓國)、NL(荷蘭)、PH(菲律賓)、SE(瑞典)、SG(新加坡)、TW(中國臺灣地區(qū))、US(美國) 、NJ(新西蘭)、TX(土耳其)、NY(挪威)、MD(摩爾多瓦)、MI(墨西哥)、WA(西非)、PA(巴拿馬)、CT(捷克)和UT(烏克蘭)。其他字母標(biāo)注為中國省市(自治區(qū))的漢語拼音。有直接聯(lián)系，而外圍研發(fā)主體之間的聯(lián)系較少。同時，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)在國內(nèi)的覆蓋面較小，除北京、上海、江蘇、四川、山東、湖北、山西和天津以及臺灣地區(qū)外，國內(nèi)的大部分地區(qū)未加入研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。就國外而言，只有日本、德國等少數(shù)發(fā)達國家和地區(qū)加入中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。該種現(xiàn)象說明，在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)自組織過程的初始階段，中國整個研發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有以研發(fā)核心(美國)為中心的星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種典型的單核網(wǎng)絡(luò)。而研發(fā)網(wǎng)絡(luò)為單核網(wǎng)絡(luò)時往往具有高內(nèi)聚力，其中研發(fā)核心集聚了較強的系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新能力、核心創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新能力，在整個研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著“領(lǐng)頭羊”的作用[16]。

圖3 改革開放初期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征

4.2 改革開放深化期(1988—1995年)

圖4 改革開放深化期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征

隨著改革開放不斷深化，中國市場環(huán)境逐漸全球化，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)得到迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部成員間的競爭更加激烈、互動更為頻繁，整個研發(fā)網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出日趨復(fù)雜、緊密的態(tài)勢(見圖4)。處于成長階段的中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的自組織演化表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)規(guī)模效應(yīng)形成，即網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)量大量增加。就中國內(nèi)部的研發(fā)主體而言，除經(jīng)濟相對落后的內(nèi)陸省份(如海南、貴州和寧夏等)未參與合作研發(fā)外，絕大多數(shù)省(自治區(qū)、直轄市)已加入中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，其中北京、上海和廣東等省市逐漸發(fā)揮出區(qū)域性研發(fā)核心的作用。此外，雖然美國繼續(xù)占據(jù)研發(fā)核心的地位，但是越來越多的國家和地區(qū)(如法國、韓國等)已進入中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。這一階段的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有自適應(yīng)特性，處于一種“遠離平衡點”的臨界狀態(tài)。研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點在個體利益的驅(qū)動下會單獨做出加入或退出研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的策略選擇。在簡單規(guī)則下，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可自發(fā)形成較為穩(wěn)定的聯(lián)結(jié)狀態(tài)，最終形成具有強大外部效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，這種自組織過程具有明顯的涌現(xiàn)特征。

4.3 亞洲金融危機時期(1996—2000年)

在亞洲金融危機時期，中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)進入第一輪調(diào)整階段。比較圖4和圖5可知，兩時期的中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的變動甚微，表明在長期調(diào)整中中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的自組織演化形成了較為穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)分布特征。由于演化過程較短、演化程度較低，因此此時的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)僅涌現(xiàn)出低層次的穩(wěn)態(tài)，在自組織演化過程中，各節(jié)點自發(fā)形成了相對穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這一階段，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)涌現(xiàn)及維持是其主要特征。中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部逐漸涌現(xiàn)出少數(shù)集聚節(jié)點，如北京、上海等，它們能夠獲得大量的研發(fā)合作機會，通常被稱為明星節(jié)點(見圖5)。這些明星節(jié)點具有相對豐富的研發(fā)信息和便捷的研發(fā)渠道，外圍節(jié)點更傾向于將之作為合作研發(fā)的中介，從而建立間接的合作研發(fā)關(guān)系。同時，明星節(jié)點在研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的知識溢出和知識轉(zhuǎn)移可以帶動網(wǎng)絡(luò)成員的集體學(xué)習(xí)，并將嶄新獨特的發(fā)展模式通過網(wǎng)絡(luò)擴散形成網(wǎng)絡(luò)成員共享的發(fā)展戰(zhàn)略，從而通過研發(fā)網(wǎng)絡(luò)將該模式進一步標(biāo)準(zhǔn)化和流程化，以此促進網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新效率的整體提高[17]。對于外圍節(jié)點來說，經(jīng)過較長時間的整體網(wǎng)絡(luò)漸進式演化，這些納入中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的其他國家或地區(qū)依次在明星節(jié)點外圍比鄰分布，無論外圍節(jié)點如何變動，這種布局都呈相對穩(wěn)定的狀態(tài)，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的層級結(jié)構(gòu)將逐步涌現(xiàn)，并且網(wǎng)絡(luò)的中心性將不斷增強[18]。

圖5 亞洲金融危機時期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征

4.4 加入WTO后時期(2001—2007年)

中國加入WTO后，研發(fā)合作的國際化進程不斷深化，外資在華的知識流動和知識溢出水平日益提高，各國和地區(qū)的合作創(chuàng)新需求日益增加，彼此更易于建立合作研發(fā)關(guān)系。在這一階段，中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)進入新一輪成長時期，在原有低層次涌現(xiàn)的基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模效應(yīng)繼續(xù)增強、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)量不斷增加、網(wǎng)絡(luò)密度和網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度進一步提高、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的知識流動和研發(fā)強度快速提升。從圖6可以看出，除貴州和西藏(缺乏相關(guān)數(shù)據(jù))以外的其他所有內(nèi)陸省(自治區(qū)、直轄市)均已加入中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部逐漸演化出以明星節(jié)點(如香港地區(qū)、臺灣地區(qū)等)為核心的小團體。其中，美國、加拿大和中國臺灣地區(qū)憑借其穩(wěn)定和發(fā)達的國際化研發(fā)網(wǎng)絡(luò)而成為中國大陸地區(qū)的三個最主要知識來源地。同時，中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)已由改革開放初期的簡單的單核網(wǎng)絡(luò)演化發(fā)展為多核網(wǎng)絡(luò)，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部存在多個內(nèi)聚力很高的次級創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，不同的次級創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)之間存在一定的相互聯(lián)系[19]。雖然這種聯(lián)系也具有信息傳遞的功能，但是這種集聚意義上的創(chuàng)新主體間知識流動僅局限于研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的子系統(tǒng)內(nèi)部，網(wǎng)絡(luò)整體的知識流動仍具有高度的斷裂性。

圖6 加入WTO后時期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征

4.5 國際金融危機后時期(2008—2014年)

2008年以來，受到美國次貸引起的國際金融危機的影響，世界各國和地區(qū)的研發(fā)國際化進程普遍放緩，中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)進入深化調(diào)整時期。比較圖6和圖7可知，國際金融危機后中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)顯得更加緊湊、有序，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部出現(xiàn)了許多小團體。根據(jù)“刺激-反應(yīng)”模型，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在適應(yīng)外界環(huán)境的過程中對環(huán)境中的各種變量做出不同反應(yīng)，形成系統(tǒng)內(nèi)部對各種資源和子系統(tǒng)能力的集聚效應(yīng)、整合效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)，這使研發(fā)網(wǎng)絡(luò)整體的結(jié)構(gòu)和特性發(fā)生適應(yīng)性變化，由此涌現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)研發(fā)能力形態(tài)。在這一階段，中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)出較高層次的穩(wěn)態(tài)，創(chuàng)新成果迅速增加、新產(chǎn)品數(shù)量急劇增加，涌現(xiàn)行為表現(xiàn)為各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的創(chuàng)新突破和擴散、創(chuàng)新分工以及一體化協(xié)作等。由于研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點由多個不同層次的研發(fā)主體構(gòu)成，因此，可推斷中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中存在一個巨大的、多層次的協(xié)作研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，且不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在研發(fā)國際化進程中具有不同的知識吸收能力和競爭優(yōu)勢，進而在國家創(chuàng)新體系中發(fā)揮不同的作用[20]。此外，圖8顯示，當(dāng)中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的自組織演化自發(fā)涌現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)時，其度分布滿足Barabasi和Albert[11]提出的冪律分布規(guī)律，即P(k)隨節(jié)點度k值的增大而基本呈指數(shù)形式衰減，說明中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的無標(biāo)度和集聚結(jié)構(gòu)。

圖7 國際金融危機后時期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的涌現(xiàn)特征

圖8 國際金融危機后時期中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的度分布

5 結(jié)論與政策建議

本文主要基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)理論提出研發(fā)網(wǎng)絡(luò)涌現(xiàn)性的4個研究方面，并以中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)為例，運用1979—2014年美國專利與商標(biāo)局(USPTO)的專利數(shù)據(jù)，分階段分析中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)自組織演化的涌現(xiàn)特征。本文得到如下主要結(jié)論:

第一，中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)是一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，其演化過程具有顯著的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)自組織特征和涌現(xiàn)特性。隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)合作研發(fā)日益密切，研發(fā)網(wǎng)絡(luò)呈明顯的涌現(xiàn)層級結(jié)構(gòu)。當(dāng)自組織演化自發(fā)涌現(xiàn)出穩(wěn)態(tài)時，中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)具有明顯的無標(biāo)度和集聚結(jié)構(gòu)。

第二，盡管改革開放以來中國的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)不斷演化、成長，但是其整體發(fā)展水平相對較低，且中國各省(自治區(qū)、直轄市)進入研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的步調(diào)并不一致，發(fā)達地區(qū)與欠發(fā)達地區(qū)在合作研發(fā)水平和創(chuàng)新能力上存在巨大差異，其融入研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的速度以及在網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點位置在很大程度上受到自身開放程度和經(jīng)濟發(fā)展水平的影響。

第三，中國參與研發(fā)網(wǎng)絡(luò)活動存在“主體性”缺失，雖然中國發(fā)達地區(qū)的企業(yè)雖然具有雄厚的研發(fā)實力、參與研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)平臺，但是網(wǎng)絡(luò)整體的知識流動很弱、研發(fā)效率很低，與世界級跨國公司的差距仍很明顯，研發(fā)國際化水平也普遍低于世界同等級企業(yè)的平均國際化水平。

第四，中國欠發(fā)達地區(qū)的企業(yè)在研發(fā)網(wǎng)絡(luò)演化過程中逐漸被“邊緣化”，其研發(fā)國際化水平和先進知識流動程度都相對較低，這也是中國研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中各區(qū)域在創(chuàng)新能力和成果(專利)上的差距不斷拉大的重要原因之一。

針對以上結(jié)論，本文提出以下政策建議:

第一，通過頒布和實施相關(guān)政策引導(dǎo)和推動先進知識在區(qū)域間充分流動，大力提高中國內(nèi)陸地區(qū)的對外開放水平，構(gòu)建持久穩(wěn)定的協(xié)作創(chuàng)新與合作研發(fā)關(guān)系。要特別重視研發(fā)網(wǎng)絡(luò)外部創(chuàng)新源的作用，積極為網(wǎng)絡(luò)各主體間的互動搭建各種正式的和非正式的交流平臺，以加強網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各行為主體之間的聯(lián)系。

第二，鼓勵中國發(fā)達地區(qū)繼續(xù)加強國際間研發(fā)合作，積極構(gòu)建多層次協(xié)作研發(fā)網(wǎng)絡(luò)。中國發(fā)達地區(qū)的企業(yè)在與發(fā)達國家構(gòu)建研發(fā)網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)注重采用靈活創(chuàng)新的方式，如可采用虛擬化研發(fā)合作模式，通過跨國聯(lián)盟與跨國公司、境外實驗室和境外大學(xué)進行研發(fā)協(xié)作以實現(xiàn)優(yōu)勢互補。

第三，為推動中國欠發(fā)達地區(qū)的企業(yè)尋求持續(xù)競爭力，政策制定者需要針對這些地區(qū)企業(yè)的研發(fā)需求構(gòu)建相應(yīng)的政策導(dǎo)向，在此前提下制定一系列政策措施以促進和鼓勵企業(yè)與研發(fā)網(wǎng)絡(luò)中的其他參與者進行合作。企業(yè)自身也應(yīng)注重內(nèi)部研發(fā)與合作創(chuàng)新相輔相成，將全球化的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)作為其構(gòu)建戰(zhàn)略能力的關(guān)鍵，以此拓展企業(yè)內(nèi)部研發(fā)網(wǎng)絡(luò)的地理邊界和知識邊界。

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Emergent Property of Self-organizing Evolution of R&D Network in China: Based on Perspective of Complex Network

Wang Peng，Wang Yushan

(College of Economics，Jinan University，Guangzhou 510632，China)

Based on the complex network theory and its emergence mechanism，and using the patent data issued by US Patent and Trademark Office(USPTO) from 1979 to 2014，this paper analyzes the emergence characteristics of self-organizing evolution of China’s R&D network as the example by stages，and studies the features and hierarchical structure of emergent property.The conclusions are as follows: the evolution of R&D network in China is characterized by self-organizing and emergence of complex network，and has a remarkable hierarchical structure of emergence with the development of network system；the steps of different provinces(autonomous regions) to R&D network are inconsistent，and the levels of knowledge flow，R&D efficiency，R&D internationalization and the mobility of advanced knowledge of R&D network are relatively low，which leads to the significant differences in R&D cooperation level and innovation ability between developed areas and less-developed areas in China.

complex network；R&D network；self-organizing evolution；emergent property

國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目“基于焦點企業(yè)的企業(yè)集群間共生網(wǎng)絡(luò)演化機理研究”(71202141)；廣東省科技計劃項目“經(jīng)濟新常態(tài)下廣東省科技服務(wù)業(yè)發(fā)展政策支撐體系研究”(2015A030401044)；廣東省軟科學(xué)研究計劃項目“基于焦點企業(yè)的珠三角創(chuàng)新型高技術(shù)企業(yè)集群風(fēng)險預(yù)警和控制機制研究”(2012B070300096)；廣東省人文社會科學(xué)重點研究基地和“經(jīng)緯粵港澳經(jīng)濟研究中心”科研項目“粵臺高科技產(chǎn)業(yè)合作模式及其影響因素研究”(37714001004)。

王鵬(1977— )，男，福建福清人，暨南大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師，博士，研究方向: 區(qū)域創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新；王玉珊(1990— )，女，山東青島人，暨南大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院碩士研究生，研究方向: 區(qū)域創(chuàng)新、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。

F204

A