利益驅(qū)動對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化的影響機理及仿真
——基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)視角

曹 霞, 張路蓬

(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

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利益驅(qū)動對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化的影響機理及仿真
——基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)視角

曹 霞, 張路蓬

(哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

隨著合作創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中各主體的利益訴求對網(wǎng)絡(luò)演化的影響不斷加深?；诓煌W(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)視角下不同利益對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體合作行為的影響，建立了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化博弈模型。在無標度與小世界網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，結(jié)合聲譽機制、學(xué)習行為、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境等因素，對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中合作行為的演化進行了仿真研究。結(jié)果表明：創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作行為演化受到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及規(guī)模的雙重影響，在無標度網(wǎng)絡(luò)下，合作率更加穩(wěn)定；合作利益的公平分配促進創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化；機會利益的誘惑導(dǎo)致創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的顯著波動。

利益驅(qū)動；創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)；拓撲結(jié)構(gòu)；演化博弈；仿真

0 引言

市場競爭的不斷加劇，使單一主體的創(chuàng)新能力無法滿足日趨變化的技術(shù)進步速度，因此創(chuàng)新主體間進行合作創(chuàng)新，實現(xiàn)知識共享、資源互補，風險共擔已成為推動創(chuàng)新型國家發(fā)展的必由之路。隨著我國“2011計劃”的啟動，跨領(lǐng)域、跨地域之間的合作創(chuàng)新不斷深化，原有“點對點”式的創(chuàng)新模式已逐步發(fā)展為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模式。然而，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的各個創(chuàng)新主體，由于追求自身利益最大化而產(chǎn)生的利益分配矛盾，成為了制約創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定發(fā)展的重要因素之一[1]。同時，由于不同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)引起的信息傳遞效率、聲譽等因素，也不斷影響著創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)發(fā)展。因此，探究不同拓撲結(jié)構(gòu)下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的利益訴求對網(wǎng)絡(luò)成員合作行為的演化影響，對保證創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)發(fā)展具有重要的實際意義。

針對“點對點”式創(chuàng)新合作模式中的利益分配問題，Nash作為先驅(qū)者，利用公理化方法分析了利益分配問題的均衡解。隨著合作創(chuàng)新的不斷涌現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者主要從以下兩個方面對合作過程中產(chǎn)生的利益分配問題進行了深入研究：第一，基于動態(tài)聯(lián)盟的視角，運用Shapley值法、博弈演化法、模擬仿真法、建模分析法以及實證調(diào)研法，定量研究了合作過程中的利益分配問題[2～5]，并根據(jù)不同預(yù)期，提出了利益分配問題的最優(yōu)解；第二，基于經(jīng)濟利益和社會利益的角度，探究合作過程中利益分配的政策制定問題，同時提出合理性的保障措施[6,7]。此外，與本文研究內(nèi)容關(guān)系較密切的主要是針對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的研究：第一，針對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵以及結(jié)構(gòu)，研究了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的基本特征[8,9]；第二，從交易費用、知識創(chuàng)造以及資源互補等方面[10～12]，分析創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的主要功能；第三，探究了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的動因以及網(wǎng)絡(luò)演化的形態(tài)。一些學(xué)者認為，知識的流動影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模及合作率[13]；還有學(xué)者從外部環(huán)境的角度出發(fā)，認為認知鄰近性、社會鄰近性、組織鄰近性、制度鄰近性及地理鄰近性是影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)空間演化的重要因素[14,15]。

通過文獻梳理發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者對于合作利益的分配問題進行了深入的研究，為本文的進一步探索提供了理論基礎(chǔ)。但是，處于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新主體，其行為選擇已不再由合作利益唯一決定，同時還將受到外界誘惑、網(wǎng)絡(luò)聲譽、信息傳遞及學(xué)習行為等因素的影響。此外，不同拓撲結(jié)構(gòu)特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)對創(chuàng)新主體的信息傳遞速度、模仿學(xué)習效率均將產(chǎn)生不同程度的影響[16]。而針對不同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，利益分配對創(chuàng)新主體行為的演化影響研究尚缺乏?；诖?，本文利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的演化博弈理論，結(jié)合計算機仿真技術(shù)，研究創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的涌現(xiàn)現(xiàn)象，進而揭示不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，利益驅(qū)動對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為涌現(xiàn)的演化機理及影響。

1 利益驅(qū)動下創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化的影響機理

1.1 創(chuàng)新主體的利益構(gòu)成及互動

創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是指不同層次的組織，基于共同的創(chuàng)新目標而建立起來的一種網(wǎng)絡(luò)組織形式，以協(xié)助創(chuàng)新主體有效地利用外部資源，實現(xiàn)自我創(chuàng)新并與合作主體共同獲益。從結(jié)構(gòu)角度分析，由于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是由大量的正負反饋關(guān)系構(gòu)成，其錯綜復(fù)雜的非線性結(jié)構(gòu)使該網(wǎng)絡(luò)具有一定的不可測性[17]；此外，創(chuàng)新主體的不斷增加以及合作對象的不斷變化，使創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)具有了不同的空間演化性[18]。從功能角度分析，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是創(chuàng)新主體為了共同的目標由契約關(guān)系所形成的組織，因此在資源互補、知識共享的有力推動下，獲取“1+1>2”的創(chuàng)新效益是創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的主要功能。此外，由于創(chuàng)新主體具有有限理性，由此產(chǎn)生的模仿學(xué)習行為、聲譽效應(yīng)以及信息傳遞等現(xiàn)象是創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體行為演化的衍生動因。

根據(jù)學(xué)者對利益的分類研究，本文將創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)新主體在合作過程中產(chǎn)生的利益分為合作利益和機會利益。合作利益[19]是指創(chuàng)新主體不因任何外界誘惑而發(fā)生違約行為的情況下，依據(jù)雙方合作前簽訂的契約，分配給雙方的經(jīng)濟利益。機會利益[20,21]是指雙方在合作過程中，由于信息不對稱等因素，而放棄原有合作并投入到新的合作中而獲取的利益，機會利益的大小為額外利益與違約金額的差值。

多主體間進行合作創(chuàng)新是一個社會互動過程，因此，雙方對利益的訴求能否達到預(yù)期是合作創(chuàng)新最終能否順利實現(xiàn)的根基。通常情況下，創(chuàng)新主體通過簽訂合約共享合作收益。但是，由于創(chuàng)新主體在資金投入、創(chuàng)新能力、科研規(guī)模等方面存在客觀差距，使合作利益的分配產(chǎn)生偏差，從而對合作關(guān)系產(chǎn)生一定程度的影響。此外，隨著社會資本的大量涌入，部分創(chuàng)新主體在外部資源的誘惑下，傾向獲取高額機會利益，由此產(chǎn)生的違約風險不斷在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中涌現(xiàn)[22]，使合作創(chuàng)新雙方由于違約而產(chǎn)生信任違背現(xiàn)象[23]。與此同時，處于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新主體，由于連接關(guān)系不同而產(chǎn)生不同的信息、聲譽傳遞效率，基于親緣或長期合作關(guān)系而產(chǎn)生的信息傳遞現(xiàn)象會通過簡捷的途徑進行傳播，同時創(chuàng)新合作伙伴的行為與合作風格容易掌控；相反，較為分散或疏遠的合作伙伴其履約態(tài)度等容易被掩蓋而發(fā)生信息不對稱現(xiàn)象。

圖1 利益驅(qū)動視角下創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化機理圖

1.2 創(chuàng)新主體間合作行為演化的雙輪“驅(qū)動—催化”機理

創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新主體具有有限理性，交互行為與合作方式多樣化，使得合作行為的演化成為非線性過程。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中合作策略的采納以及擴散過程類似生物群落的繁殖，具有明顯的策略模仿與學(xué)習特征[24]。合作創(chuàng)新過程中，不同合作意愿的創(chuàng)新主體，基于合作利益的分配開展合作，受到機會利益的誘惑干擾合作，同時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)催化著創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的信息、聲譽傳遞效率，從而形成了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化的雙輪“驅(qū)動—催化”機理。不同網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化機理如圖1所示。

根據(jù)演化行為的機理分析，本文將創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化過程分為策略采納、學(xué)習模仿、策略更新及合作伙伴匹配四個階段。策略采納階段，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的各主體根據(jù)不同的合作意愿，在合作利益或機會利益的驅(qū)動下采納某種策略。學(xué)習模仿階段，創(chuàng)新主體將對決策所產(chǎn)生的利益進行比較并學(xué)習[25]，作為學(xué)習對象的創(chuàng)新主體在上一輪博弈后所獲收益高于自身收益，學(xué)習者會反思自己的策略選擇，在下一輪博弈中按照一定的規(guī)則模仿對方的策略。博弈過程中，收益的高低取決于合作利益的分配、機會利益帶來的聲譽效應(yīng)以及信息傳遞效應(yīng)。策略更新及伙伴匹配階段，創(chuàng)新主體在模仿學(xué)習后，若自身所獲利益與模仿對象相同，主體則不進行策略更改；否則，創(chuàng)新主體將調(diào)節(jié)自身策略并進行合作伙伴的重新匹配，在下一輪決策時更新自身長程連接，進行合作伙伴(連接對象)的重新匹配。此外，聲譽及信息傳遞在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中起到了媒介的作用，若合作主體對于利益分配不公或因機會利益而違約，“聲譽效應(yīng)”會在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中擴散，給創(chuàng)新主體的遠期利益帶來損失，但若外界的誘惑利益遠遠超過正式合作的利益，處于自身利益最大化考慮，違約行為則可能發(fā)生[26]。同時，由于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)不同拓撲結(jié)構(gòu)會影響網(wǎng)絡(luò)成員的聲譽與信息傳遞效率，因此，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的宏觀連接機制將催化或抑制著創(chuàng)新主體的合作行為選擇。

2 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化模型構(gòu)建

2.1 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建

近年來，學(xué)者通過大量的研究表明，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)具有相似的拓撲結(jié)構(gòu)特征，即存在無標度特性(又稱BA網(wǎng)絡(luò))或小世界特性(又稱WS網(wǎng)絡(luò))[18]，但尚未形成統(tǒng)一的觀點。在無標度拓撲結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度分布呈現(xiàn)冪率特性，其平均路徑長度較長而聚類系數(shù)較小，Jinho等認為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)具有一定的無標度特性[27,28]。而在小世界拓撲結(jié)構(gòu)下，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的度分布為長尾分布，平均路徑長度較短而聚類系數(shù)較大，花磊[29,30]等認為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)具有一定的小世界特性。為了充分研究利益驅(qū)動對創(chuàng)新行為演化的影響，本文將分別在無標度與小世界特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中進行演化仿真研究。

構(gòu)建合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)G(V,E)，其中V為合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的集合，代表網(wǎng)絡(luò)中的所有創(chuàng)新主體；E為合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中所有邊的集合，若兩節(jié)點之間存在連接邊，說明創(chuàng)新主體之間存在合作關(guān)系。分別生成具有無標度與小世界特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

BA創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)[18]給定含有一定節(jié)點數(shù)目N的具有無標度拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，新加入的創(chuàng)新主體按照公式1進行連接，最終形成具有無標度特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)G1。

(1)

WS創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)[18]給定含有一定節(jié)點數(shù)目N的具有小世界拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，每個節(jié)點都與左右相鄰的節(jié)點相連，以概率P隨機重新連接網(wǎng)絡(luò)中原有的每條邊(不包括重連與自環(huán))，生成具有小世界特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)G2。

2.2 主體間演化博弈模型構(gòu)建

創(chuàng)新主體作為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的參與者，是否進行合作取決于雙方的博弈策略采納。作為有限理性的創(chuàng)新主體，在初始階段并不一定能夠找到最優(yōu)策略，因此會在博弈過程中不斷地進行學(xué)習、試錯以期尋找最優(yōu)策略。假設(shè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中存在兩類有限理性創(chuàng)新群體：創(chuàng)新群體1與創(chuàng)新群體2。規(guī)定兩類創(chuàng)新群體均有兩種策略選擇，即合作或違約，并以合作最終是否達成構(gòu)建2×2階非對稱支付矩陣。

表1 不同創(chuàng)新行為下創(chuàng)新主體間博弈收益矩陣

其中u、v分別代表創(chuàng)新主體1、2在不進行合作創(chuàng)新時，所獲得的原始收益，為創(chuàng)新主體選擇合作策略時所產(chǎn)生的共同利益，α∈(0,1)為利益分配系數(shù)。bv為創(chuàng)新主體2賠償給創(chuàng)新主體1的違約金額，bu(bu≥α·π)為創(chuàng)新主體1支付給創(chuàng)新主體2的違約金額；Eu、Ev為創(chuàng)新主體1、2選擇違約后所獲得的機會利益。

假設(shè)在初始階段，創(chuàng)新群體1中選擇合作策略主體的比例為x，選擇違約策略主體的比例為(1-x)；創(chuàng)新群體2中選擇合作策略主體的比例為y，選擇違約策略主體的比例為(1-y)。

創(chuàng)新主體1選擇合作策略的收益為：

P1x=y(u+απ)+(1-y)(u+bv)

(2)

創(chuàng)新主體1選擇違約策略的收益為：

P2x=y(u+Eu-bu)

(3)

創(chuàng)新主體1的平均收益為：

(4)

創(chuàng)新主體2選擇合作策略的收益為：

P1y=x[v+(1-α)π]+(1-x)(v+bu)

(5)

創(chuàng)新主體2選擇違約策略的收益為：

P2y=x(v+Ev-bv)

(6)

創(chuàng)新主體2的平均收益為：

(7)

各個創(chuàng)新主體根據(jù)多次博弈的結(jié)果調(diào)整策略選擇，選擇合作策略主體的演化用如下微分方程組成的動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)來表示：

(8)

(9)

圖2 創(chuàng)新主體復(fù)制動態(tài)和穩(wěn)定性相位圖

當創(chuàng)新主體處于區(qū)域A時，主體1將最終選擇合作策略而主體2將穩(wěn)定于違約策略；當創(chuàng)新主體處于區(qū)域B時，雙方均會選擇違約策略；當處于區(qū)域C時，創(chuàng)新雙方均選擇合作策略；當創(chuàng)新主體處于D區(qū)域時，主體1選擇違約策略而創(chuàng)新主體2將選擇合作策略。因此，創(chuàng)新主體在不同利益分配與誘惑下會達到不同的穩(wěn)定結(jié)果

?；谝陨戏治?，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新主體在學(xué)習過程中，不斷調(diào)整自身的策略選擇，使創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)整體最終達到不同的穩(wěn)定狀態(tài)。然而，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是一個不斷增長的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，隨著網(wǎng)絡(luò)主體獲利的不斷增加，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)會吸引外部主體參與合作，同時，創(chuàng)新主體在選擇合作伙伴時，更傾向于選擇具有優(yōu)勢的個體作為鄰居。處于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的創(chuàng)新主體，在進行合作行為采納過程中，其演化規(guī)律將受到網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的影響，因此，將創(chuàng)新主體置于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，進行仿真分析，更具有實際意義。

2.3 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈模型構(gòu)建

在具有一定拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，創(chuàng)新節(jié)點會隨機選擇鄰居節(jié)點進行收益比較。若自身獲益prm

(10)

其中k表示外界環(huán)境等不可控因素對策略學(xué)習產(chǎn)生的無法避免的干擾。綜合考慮創(chuàng)新節(jié)點的累積收益以及外界不可抗拒因素對節(jié)點策略選擇的影響，本文選擇中性噪聲強度k=0.5進行仿真。創(chuàng)新節(jié)點學(xué)習策略后，將以隨機概率γms進行長程連接重選[18]。隨機概率可表示為：

(11)

其中ps為節(jié)點s的收益；β為偏好傾向，本文設(shè)定β=1作為仿真參數(shù)值。當所有創(chuàng)新節(jié)點以上述規(guī)則進行模仿學(xué)習及策略更改后，經(jīng)過時間演化，最終計算創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中采納合作策略主體數(shù)占總主體數(shù)的比重作為合作率，以此探究創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的演化現(xiàn)象。

3 仿真實驗

3.1 仿真步驟

根據(jù)以上仿真算法，設(shè)計在不同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中主體的演化博弈過程如圖3所示。

圖3 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)博弈演化仿真過程

Step 1T=0時刻，生成一定節(jié)點數(shù)目的無標度網(wǎng)絡(luò)G1(V,E)與小世界網(wǎng)絡(luò)G2(V,E)，同時初始化參數(shù)；

Step 2T=1時刻，由于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的策略選擇在初始時具有一定的隨機性，因此仿真初始，將博弈策略以隨機形式分配給網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點，節(jié)點賦值1為采納合作策略，賦值0為采納違約策略；

Step 3T=2時刻，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的各主體選擇鄰居節(jié)點進行收益比較，若自身收益大于或等于鄰居收益，則下輪博弈不作任何策略改變；若該輪博弈后自身收益小于鄰居收益，則以概率W(公式10)進行策略模仿；若策略相同，轉(zhuǎn)入步驟4；

Step 4T=3時刻，根據(jù)公式11，進行合作伙伴的重新選擇；

Step 5 重復(fù)步驟2-4，達到設(shè)定的博弈輪次后，仿真終止并生成仿真圖。

3.2 合作利益分配仿真

仿真前進行演化博弈分析的數(shù)據(jù)預(yù)選。初始時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中采納合作與違約策略的主體數(shù)量具有一定的隨機性，因此利用Matlab軟件，對初始主體策略選擇比例(與)進行隨機賦值。在咨詢了管理科學(xué)及復(fù)雜系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的專家后，結(jié)合相關(guān)文獻[31,32]確定了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中參數(shù)如表2所示。

表2 合作利益分配下創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)仿真取值

初始生成100個節(jié)點的小規(guī)模無標度與小世界特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)(如圖4、圖5所示)，得到創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化規(guī)律如圖6、圖7所示。

圖4 小規(guī)模無標度特性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖5 小規(guī)模小世界特性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖6 無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

圖7 小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

在具有無標度特性的小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，當利益分配系數(shù)為0.1和0.9時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率在小幅度波動后最終退化為0，即網(wǎng)絡(luò)中無合作行為；利益分配系數(shù)為0.5時，網(wǎng)絡(luò)合作率演化為1，即創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的主體均選擇合作策略。而在具有小世界特性的小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，合作利益的公平分配并未使創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中主體的合作行為演化為穩(wěn)定的結(jié)果，創(chuàng)新主體的合作策略在博弈次數(shù)內(nèi)處于反復(fù)波動狀態(tài)。從結(jié)構(gòu)角度分析，無標度網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度呈冪律分布，展示出較強的“馬太效應(yīng)”，從整體上看某些引導(dǎo)能力較強的主體，牽動了整個無標度網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點的連接趨勢；而小世界網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點度分布多呈現(xiàn)正態(tài)分布形式，節(jié)點連接關(guān)系較廣泛也較為分散，因此在短時間內(nèi)，創(chuàng)新主體并不能形成統(tǒng)一的連接趨勢，導(dǎo)致具有小世界特性的小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)在不同利益分配系數(shù)下并未形成穩(wěn)定的演化趨勢。從社會關(guān)系角度分析，無標度網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接較為簡單，信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳播路徑簡捷，不合理的合作利益分配，會通過簡捷的信息渠道傳遞給其他創(chuàng)新節(jié)點[27]，網(wǎng)絡(luò)中的各主體處于保護自身利益的目的而拒絕合作創(chuàng)新，最終導(dǎo)致創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率退化為0。而小世界網(wǎng)絡(luò)中主體的連接較為復(fù)雜，使該種創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的社會關(guān)系多樣化，除“實力擇優(yōu)”的合作關(guān)系外，不乏“人脈擇優(yōu)”的關(guān)系，因此，合作利益的分配并不能完全決定創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的行為趨勢。此外，在小規(guī)模無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，連接關(guān)系簡單化導(dǎo)致具有合作行為主體的節(jié)點數(shù)目有限，搜索成本大幅度提升，因此，網(wǎng)絡(luò)中的主體較依賴現(xiàn)有局勢以降低創(chuàng)新成本，從而加快了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的穩(wěn)定速度。而小世界網(wǎng)絡(luò)由于具有豐富的連接關(guān)系，網(wǎng)絡(luò)成員持續(xù)尋找最佳合作伙伴以達到自身利益最大化，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)合作行為處于不斷波動的狀態(tài)。

初始生成具有500個節(jié)點的大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)(如圖8圖9所示)，設(shè)定博弈次數(shù)為500次，得到大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作密度演化規(guī)律如圖10圖11所示。

圖8 大規(guī)模無標度特性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖9 大規(guī)模小世界特性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖10 無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

圖11 小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

在具有無標度特性的大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，不同合作利益分配下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率最終均演化為1，即創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大時，節(jié)點間合作利益分配的公平與否并不會改變網(wǎng)絡(luò)整體的合作趨勢；在具有小世界特性的大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，無論利益分配系數(shù)公平與否，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率一直處于波動狀態(tài)。這是由于，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的主體除了考慮自身利益外，會觀察同類主體的決策行為。在無標度特性下，網(wǎng)絡(luò)主體連接簡單，網(wǎng)絡(luò)中大部分主體選擇合作策略時時，新的創(chuàng)新主體會基于“羊群效應(yīng)”[33]而選擇合作策略，此時，改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)需要消耗較大的成本，因此創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作密度在“羊群效應(yīng)”的驅(qū)動下趨于穩(wěn)定。而小世界網(wǎng)絡(luò)由于親緣人脈等關(guān)系連接較為復(fù)雜，創(chuàng)新主體始終為了自身利益最大化而不停的尋找合作關(guān)系，即使合作利益公平分配，主體也會因為人脈資本或親緣資本而不停尋找合作者以獲得最佳利益獲取路徑，導(dǎo)致創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率的不斷波動。

結(jié)論1 合作利益的公平分配對不同規(guī)模及拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)影響不同。小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，合作利益的公平分配會提升無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率，但并未對小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生顯著影響；大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，合作利益的公平分配不受網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的影響，創(chuàng)新主體最終合作率均趨于穩(wěn)定。

3.3 機會利益分配仿真

設(shè)定仿真參數(shù)值，分析在不同規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)下，違約引起的機會利益分配對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作密度的影響。

表3 違約利益分配下創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中各參數(shù)仿真取值

基于表3參數(shù)值的設(shè)定，機會利益為合作利益的2倍、7倍、12倍。通過Matlab軟件得到如圖12圖13及圖14圖15所示仿真效果。

圖12 無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

圖13 小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

在具有無標度特性的小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，當機會利益為合作利益的2倍時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中各主體的合作率最終趨于1，當機會利益為合作利益的7倍時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率不斷波動，在仿真周期內(nèi)并無最終穩(wěn)定值，當機會利益超過合作利益12倍后，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率退化為0。在具有小世界特性的小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，機會利益的產(chǎn)生使網(wǎng)絡(luò)合作率產(chǎn)生波動，在迭代范圍內(nèi)并未產(chǎn)生最終穩(wěn)定值，但是較小的機會利益誘惑下創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率要高于較大機會利益的誘惑。這是由于，無論創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)如何，合作聲譽均會存在于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，由于小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)信息傳遞高效，若創(chuàng)新主體在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中具有較高的聲譽，則會獲得更多的合作機會與合作利益；若創(chuàng)新主體為了獲取機會利益而選擇違約行為，忽略合作伙伴的利益而造成的“違約聲譽”會對其在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

在具有無標度特性的大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，當機會利益較小時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率演化為1，即創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的各主體最終趨于合作狀態(tài)，而當機會利益較大時，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率處于波動狀態(tài)。在具有小世界特性的大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，較小的機會利益使創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的合作率更高，這與小規(guī)模小世界網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了相同的趨勢，但是機會利益的大小對合作率的影響更顯著，圖15中產(chǎn)生了更加明顯的分層狀態(tài)。這是由于，大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中信息不對稱現(xiàn)象顯著，信息傳遞速度較慢，創(chuàng)新節(jié)點的“違約聲譽”在網(wǎng)絡(luò)中的傳播速度和準確率相對弱化，導(dǎo)致了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率的頻繁波動。

圖14 無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

圖15 小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為演化結(jié)果

結(jié)論2 機會利益是創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中合作密度發(fā)生波動的重要因素之一。小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，機會利益會使無標度創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率退化。大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，機會利益對小世界創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的影響更加顯著。

與單純演化博弈分析不同，以上研究表明，創(chuàng)新主體間合作行為的演化在不同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下產(chǎn)生了不同的結(jié)果，相同的利益參數(shù)設(shè)定對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率產(chǎn)生了不同的演化效果，因此結(jié)論1與2共同表明：不同的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模及拓撲結(jié)構(gòu)對創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率會產(chǎn)生不同的影響。

結(jié)論3 創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模及拓撲結(jié)構(gòu)影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率的演化，在無標度網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率變化比小世界網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，不會出現(xiàn)頻繁的波動現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

創(chuàng)新主體合作策略的采納和行為的選擇，會引起創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)整體合作屬性的變化，對不同拓撲結(jié)構(gòu)下，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率演化的研究是一個嶄新的命題。從合作利益分配以及機會利益誘惑的視角出發(fā)，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的演化博弈分析方法，對不同規(guī)模不同拓撲結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進行仿真研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體的合作行為選擇有明顯的不同，研究結(jié)果表明：

(1)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模及拓撲結(jié)構(gòu)會影響創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率的演化。

(2)合作利益的公平分配推動創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作行為的產(chǎn)生，而非公平的利益分配則會對具有無標度特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較顯著影響。

(3)機會利益的誘惑使大規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的合作率產(chǎn)生波動，引起小規(guī)模創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作率的退化，同時機會利益對具有小世界特性的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了較顯著的分層影響。

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Mechanisation and Simulation of the Evolution of Innovation Network’s Cooperation Behavior Driven by the Profit——Based on the Perspective of Network Topologies

CAO Xia, ZHANG Lu-peng

(SchoolofEconomicandManagement，HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China)

With the network development of cooperation innovation, the profit demand of every subject in the innovation network has exerted a more and more significant impact on the network evolution. Based on the influence of various profit distributions upon subjects’ cooperation behaviors in the innovation network under different network topologies, the game model of network evolution is established. Combined with many factors such as reputation mechanism, learning behavior and network environment, it carries through a simulation research on the evolution of innovation network’s cooperation behavior in scale-free networks and small-world networks. The research results are as follows. First, the evolution of innovation network’s cooperation behavior is subject to the dual influences of network structures and its scales. Cooperation expressions are the most stable under the scale-free networks. Second, the distribution of cooperation benefits produces an effect on the evolution of innovation network’s cooperation behavior. At last, temptation of opportunity benefits brings about the fluctuation of innovation network’s cooperation behavior.

profit-driven; innovation networks; network topologies; evolution games; simulation

2014- 02- 08

國家自然科學(xué)基金項目(71473055);廣西自然科學(xué)基金項目(2015GXNSFBA139258);教育部人文社會科學(xué)研究項目(14YJA630002);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)經(jīng)費支持計劃(HEUCFZ1604)

曹霞(1975-)，女，黑龍江哈爾濱人，教授、博士生導(dǎo)師，管理學(xué)博士，主要研究方向為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，創(chuàng)新管理。

F273.7

A

1007-3221(2015)06- 0160-10

10.12005/orms.2015.0208