低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式仿真分析

陳文婕,曾德明

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)商學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南大學(xué)工商管理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式仿真分析

陳文婕1,曾德明2

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)商學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；2.湖南大學(xué)工商管理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

本文從獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新的角度探討低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式，構(gòu)建了低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式的模型框架，通過建模和數(shù)學(xué)分析，刻畫了技術(shù)能力、創(chuàng)新收益、創(chuàng)新活動(dòng)的持續(xù)條件等相關(guān)因素在創(chuàng)新活動(dòng)中的影響與作用。研究采用Matlab仿真工具，其結(jié)果佐證了本研究中仿真分析的適用性與有效性，有利于更清晰地揭示創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中合作創(chuàng)新對(duì)低碳技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)作用。

低碳技術(shù)；創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò);合作創(chuàng)新；獨(dú)立創(chuàng)新；Matlab仿真

1 引言

本文基于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性原理，運(yùn)用建模與仿真對(duì)低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行研究。田鋼和張永安運(yùn)用仿真和實(shí)證相結(jié)合的方法對(duì)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演化過程進(jìn)行模擬研究[1]。林秋月等通過構(gòu)建仿真模型研究了不同創(chuàng)新偏向下產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征[2]。黃瑋強(qiáng)等利用多智能體仿真方法研究創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演化規(guī)律與創(chuàng)新績(jī)效的關(guān)系[3]。王月琴和許治仿真分析發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新活動(dòng)的持續(xù)發(fā)展要求較強(qiáng)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)與合作[4]。聶艷暉利用仿真分析計(jì)量創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中創(chuàng)新主體的知識(shí)轉(zhuǎn)移[5]。章丹和胡祖光等利用Matlab仿真發(fā)現(xiàn)，技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模型特征變量符合無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)[6]。

從上述研究中可以發(fā)現(xiàn)，多主體建模與仿真分析在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較多，是一種獲得普遍認(rèn)可的研究方法。然而，低碳技術(shù)作為一個(gè)亟待發(fā)展的新興領(lǐng)域，對(duì)該領(lǐng)域的研究十分缺乏。為促進(jìn)低碳技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推動(dòng)低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的良性演化，有必要探尋低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，考察獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新對(duì)低碳技術(shù)創(chuàng)新績(jī)效的影響。

2 低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式框架

低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)各構(gòu)成要素不是孤立存在的，各構(gòu)成要素之間相互作用，有機(jī)組合，構(gòu)成了一個(gè)低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，低碳技術(shù)創(chuàng)新往往具有較高的突破性與變革性，低碳技術(shù)研發(fā)不僅技術(shù)本身復(fù)雜，而且研發(fā)過程復(fù)雜，伴隨巨大風(fēng)險(xiǎn)。復(fù)雜程度高、投入強(qiáng)度大與風(fēng)險(xiǎn)高是低碳技術(shù)創(chuàng)新的顯著特征。另外，低碳技術(shù)創(chuàng)新具有較大的正外部效應(yīng)，如環(huán)境成本難以內(nèi)化，社會(huì)效益及環(huán)境效益能源評(píng)估，企業(yè)在低碳技術(shù)創(chuàng)新上的投入通常要少于社會(huì)最優(yōu)投入?；诘吞技夹g(shù)創(chuàng)新復(fù)雜性、高投入性、高風(fēng)險(xiǎn)性與正外部性的特征，企業(yè)作為設(shè)計(jì)、研發(fā)和推廣低碳技術(shù)，并將低碳技術(shù)轉(zhuǎn)化為商業(yè)價(jià)值的關(guān)鍵部門，有必要與競(jìng)爭(zhēng)者、高校及科研機(jī)構(gòu)或其他組織機(jī)構(gòu)形成發(fā)展低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。其中，高校及科研機(jī)構(gòu)提供智力資源，獨(dú)立或參與研究開發(fā)，是知識(shí)創(chuàng)新的重要部門。同時(shí)，政府需在低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中扮演重要角色以應(yīng)對(duì)低碳技術(shù)創(chuàng)新的高外部社會(huì)效益與研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)引致的研發(fā)動(dòng)力與投入不足，如遴選企業(yè)與技術(shù)、提供專項(xiàng)資金支持與稅收優(yōu)惠政策，為低碳技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)造良好的社會(huì)制度環(huán)境。

總體說來，兩類創(chuàng)新主體包括：高校及科研機(jī)構(gòu)，以及低碳技術(shù)企業(yè)。創(chuàng)新主體通過合作競(jìng)爭(zhēng)開展低碳技術(shù)創(chuàng)新，經(jīng)過市場(chǎng)運(yùn)作之后，獲得稅收、環(huán)境改善、社會(huì)認(rèn)同等收益。在此過程中，政府扮演鼓勵(lì)和支持的角色，并可獲得稅收、環(huán)境改善等多種收益。

3 低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式仿真模型的構(gòu)建——獨(dú)立創(chuàng)新

3.1 獨(dú)立技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的建模思路

低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的仿真模型中，創(chuàng)新主體包括低碳企業(yè)和高校及科研機(jī)構(gòu)。為了仿真的簡(jiǎn)便性及實(shí)用性，對(duì)于創(chuàng)新主體，本次仿真實(shí)驗(yàn)中設(shè)置兩種基本屬性：技術(shù)能力和創(chuàng)新資金，設(shè)置仿真參數(shù)時(shí)符合以下兩個(gè)條件：①在低碳技術(shù)創(chuàng)新過程中，企業(yè)在資金上更具優(yōu)勢(shì)；②在低碳技術(shù)創(chuàng)新過程中，高校及科研機(jī)構(gòu)技術(shù)能力總體上強(qiáng)于企業(yè)[7]。

設(shè)共有N個(gè)主體，其中企業(yè)和高校及科研機(jī)構(gòu)的數(shù)目分別為N1和N2，N=N1+N2。設(shè)有M種技術(shù)，用Techi,j來表示第i個(gè)主體的第j種技術(shù)的創(chuàng)新能力，其中i∈[0,…,N],j∈[0,…,M]。

(1)

對(duì)于創(chuàng)新主體i的整體技術(shù)能力Techi,j，表示該主體在每一種技術(shù)上的創(chuàng)新能力的總和，創(chuàng)新主體i的平均創(chuàng)新能力則是所有M種技術(shù)能力的平均值。

(2)

(3)

βi,j的含義是：主體i所選用的第j種技術(shù)，相對(duì)于所有創(chuàng)新主體在該種技術(shù)上平均水平的優(yōu)劣程度。βi,j>1時(shí)表示該項(xiàng)技術(shù)能力Techi,j已高于行業(yè)水平。

3.2 獨(dú)立創(chuàng)新的動(dòng)力——收益的產(chǎn)生

(4)

創(chuàng)新主體在創(chuàng)新活動(dòng)開始時(shí)都有一定的初始基金，用Vinvest表示，通常企業(yè)初始基金要大于科研機(jī)構(gòu)，對(duì)于某一主體而言，每項(xiàng)技術(shù)能獲得的初始基金j_Vinvest取決于所選技術(shù)數(shù)目，即j_Vinvest=Vinvest/MI。對(duì)主體i所選第j項(xiàng)技術(shù)，進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)后的收益(Profit)可表示為：

Profi,j=α(y)×βi,j×(1-Rtax)×CTech-CTech

(5)

3.3 獨(dú)立創(chuàng)新的持續(xù)性——剩余基金的產(chǎn)生

創(chuàng)新主體在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新時(shí)，有兩方面的資金投入，一是政府投入，二是自有初始資金。其中，剩余資金的計(jì)算表示為：

(6)

式(6)中表明在第一年中創(chuàng)新主體自有資金一次性投入，第一年之后的每年的收益都將積累到剩余資金中。下面給出該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)能否持續(xù)進(jìn)行的條件。

3.4 獨(dú)立創(chuàng)新活動(dòng)的持續(xù)性條件

設(shè)定創(chuàng)新活動(dòng)持續(xù)的條件：

條件一：βi,j>1

當(dāng)創(chuàng)新主體選擇某項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新時(shí)，無論技術(shù)創(chuàng)新能否成功，該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)能力都將增加，設(shè)增加值為U1。若該項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新成功，則下一年度該項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)能力還將繼續(xù)增加，設(shè)增加值為U2。

4 低碳技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作模式仿真模型的構(gòu)建——合作創(chuàng)新

4.1 低碳技術(shù)合作創(chuàng)新仿真模型

本研究考察在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，低碳技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新在創(chuàng)新過程中的作用。假定各低碳技術(shù)創(chuàng)新主體在初始時(shí)刻時(shí)，均進(jìn)行獨(dú)立創(chuàng)新。隨后，會(huì)根據(jù)情況選擇是獨(dú)立創(chuàng)新還是合作創(chuàng)新：(1)獨(dú)立創(chuàng)新：創(chuàng)新主體首先從獨(dú)立創(chuàng)新開始，以年度為單位考察創(chuàng)新活動(dòng)。創(chuàng)新成功則提取收益，若不成功則判斷剩余資金是否為負(fù)；(2)若所剩資金為負(fù)，該主體求助于合作創(chuàng)新。仿真過程如圖1所示。

(1)潛在合作伙伴在技術(shù)j上的創(chuàng)新能力；

(2)潛在合作伙伴總的所剩資金數(shù)目；

(3)合作信任度，表示主體i與潛在合作伙伴之間的歷史合作關(guān)系。

(7)

式(7)中q(i,k)表示主體i和主體k的歷史合作關(guān)系，按照歷史合作次數(shù)進(jìn)行歸一化，若沒有合作，則取非零最小值的1/2。計(jì)算{λk|k=1,…,M,k≠i}并排序，選取L個(gè)較大λk值較大的L個(gè)主體作為i的合作創(chuàng)新伙伴。

4.2 合作創(chuàng)新系數(shù)與合作收益

(8)

圖1 獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新仿真流程圖

(9)

(10)

(11)

此外，對(duì)發(fā)起合作創(chuàng)新的主體i獲得的合作創(chuàng)新收益加限制條件，因?yàn)橹黧wi沒有資金投入，可視為僅是技術(shù)入股，若按照(11)式求得主體i獲得合作創(chuàng)新收益的比例超過20%時(shí)，規(guī)定主體i也只能最多獲得20%的收益，則創(chuàng)新群體成員能獲得的合作創(chuàng)新收益表示為：

4.3 合作創(chuàng)新技術(shù)能力更新

合作創(chuàng)新技術(shù)能力的更新分別從創(chuàng)新發(fā)起者與創(chuàng)新參與者來設(shè)定。對(duì)于創(chuàng)新參與者，與獨(dú)立創(chuàng)新相似，無論合作創(chuàng)新是否取得成功，一旦被選擇進(jìn)行合作創(chuàng)新，進(jìn)入下一年度時(shí)，參與創(chuàng)新的每個(gè)主體的第j項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)能力都得到增加，設(shè)增加值也為U1；若創(chuàng)新成功，增加值為U2。

5 仿真及結(jié)果分析

根據(jù)獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)建模的論述，表1對(duì)仿真參數(shù)進(jìn)行了設(shè)定和說明。然后考察獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

表1 仿真參數(shù)設(shè)置

圖2和圖3給出的是所有主體在每一年度低碳技術(shù)能力增長(zhǎng)的平均值?？傮w而言，合作創(chuàng)新過程中，低碳技術(shù)能力增長(zhǎng)的平均值更高。因?yàn)楠?dú)立創(chuàng)新失敗時(shí)，主體仍可通過合作繼續(xù)開展低碳技術(shù)創(chuàng)新，提升技術(shù)能力。另外，高校及科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)能力比企業(yè)增長(zhǎng)更快，這是因?yàn)槠淇傮w技術(shù)能力較強(qiáng)，在獨(dú)立創(chuàng)新時(shí)容易取得成功。在合作創(chuàng)新中，由于技術(shù)能力較強(qiáng)，易被選為合作伙伴，低碳技術(shù)能力也能獲得增長(zhǎng)。

圖2 獨(dú)立創(chuàng)新中低碳技術(shù)能力增長(zhǎng)值

圖3 合作創(chuàng)新中低碳技術(shù)能力增長(zhǎng)值

圖4和圖5分別給出了獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新過程中β值的變化。合作創(chuàng)新中β值要明顯高于獨(dú)立創(chuàng)新。獨(dú)立創(chuàng)新過程β值先下降再逐年緩慢上升，在低碳技術(shù)創(chuàng)新開始階段創(chuàng)新容易失敗，收益不高，當(dāng)項(xiàng)目初始資金和政府投入被逐年消耗后，創(chuàng)新將停止。圖5所示的合作創(chuàng)新過程則有所不同，獨(dú)立創(chuàng)新一旦失敗，將轉(zhuǎn)入合作創(chuàng)新，而合作創(chuàng)新中技術(shù)能力增加幅度較大，因此經(jīng)歷“獨(dú)立創(chuàng)新失敗”到“合作創(chuàng)新成功”的過程后，所選低碳技術(shù)的技術(shù)能力都能得到增長(zhǎng)，β值的增長(zhǎng)也逐步穩(wěn)定。

圖4 低碳技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)新過程的Beta值

圖6 低碳技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)新過程的平均利潤(rùn)

接下來進(jìn)一步考察創(chuàng)新過程中的平均收益(利潤(rùn))，如圖6和圖7所示。通過分析式(9)～式(11)發(fā)現(xiàn)，盡管低碳技術(shù)合作創(chuàng)新過程中創(chuàng)新收益比較小，但由于技術(shù)能力的增長(zhǎng)，β值也逐漸增大，因此創(chuàng)新過程平均收益是逐年增大的。對(duì)比獨(dú)立創(chuàng)新與合作創(chuàng)新，低碳技術(shù)合作創(chuàng)新中年度平均利潤(rùn)要高于獨(dú)立創(chuàng)新，這說明低碳技術(shù)合作創(chuàng)新能為創(chuàng)新主體帶來更多收益。

圖7 低碳技術(shù)合作創(chuàng)新過程的平均利潤(rùn)

6 結(jié)論

(1)在低碳技術(shù)能力方面，合作創(chuàng)新過程中，低碳技術(shù)能力增長(zhǎng)的平均值高于獨(dú)立創(chuàng)新。高校及科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)能力比企業(yè)增長(zhǎng)更快。因此，企業(yè)有必要積極與高校及科研機(jī)構(gòu)建立合作關(guān)系，共同研發(fā)攻關(guān)高難度關(guān)鍵技術(shù)，或者構(gòu)建產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，充分發(fā)掘與利用高校及科研機(jī)構(gòu)的知識(shí)、技術(shù)能力。

(2)對(duì)于反映企業(yè)低碳技術(shù)創(chuàng)新潛力的β值，合作創(chuàng)新中β值要明顯高于低碳技術(shù)獨(dú)立創(chuàng)新，合作創(chuàng)新所獲技術(shù)在行業(yè)中技術(shù)能力更突出。低碳技術(shù)創(chuàng)新開始階段β值也呈下降較快，創(chuàng)新容易失敗，之后上升。因此，對(duì)于革命性的低碳技術(shù)創(chuàng)新，其技術(shù)復(fù)雜性高、初期風(fēng)險(xiǎn)特別大，單個(gè)企業(yè)往往難以應(yīng)對(duì)，需要借助創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)謀求合作。

(3)在低碳技術(shù)創(chuàng)新收益方面，合作創(chuàng)新中年度平均利潤(rùn)要高于獨(dú)立創(chuàng)新，這表明合作創(chuàng)新能為創(chuàng)新主體帶來更多收益。不過，低碳技術(shù)合作創(chuàng)新也附帶合作成本，合作伙伴之間應(yīng)建立較高的信任水平，這有助于減少合作中的機(jī)會(huì)主義風(fēng)險(xiǎn)，降低合作中知識(shí)信息獲取成本、監(jiān)督成本以及契約簽訂成本。

[1]田鋼,張永安.集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的動(dòng)力模型及其仿真研究[J].科研管理,2010,31(1):104-115.

[2]林秋月,王文平,王嬌俐.產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的仿真分析——基于March利用式-探索式創(chuàng)新分析框架[J].管理學(xué)報(bào),2010，(007):1015-1020.

[3]黃瑋強(qiáng),莊新田,姚爽.基于動(dòng)態(tài)知識(shí)互補(bǔ)的企業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化研究[J].科學(xué)學(xué)研究,2011,29(10):1557-1567.

[4]王月琴,許治.產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)研究[J].中國(guó)軟科學(xué),2012,6:120-128.

[5]聶艷暉.創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)轉(zhuǎn)移計(jì)量模型分析——基于NetLogo仿真的研究視角[J].科學(xué)學(xué)研究,2011,29(7):1102-1112.

[6]章丹,胡祖光.基于Matlab仿真的技術(shù)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度特征[J].系統(tǒng)工程,2011,29(1):63-68.

[7]北京市知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利管理處.低碳技術(shù)專利:我國(guó)發(fā)展迅速但仍需努力——全球低碳技術(shù)專利發(fā)展態(tài)勢(shì)分析[J].中國(guó)發(fā)明與專利,2010,(8):16-18.

(責(zé)任編輯 劉傳忠)

Simulation Analysis of Low Carbon Technology Innovation Networks’ Operation Mode

Chen Wenjie1，Zeng Deming2

(1.Business College,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,China；2.College of Business Administration,Hunan University,Changsha 410082,China)

This paper,from the point of independent innovation and collaborative innovation,analyzes the operation mode of low carbon technology innovation networks,constructs the framework of low carbon technology innovation networks’ operation mode.Through modeling and mathematical analysis,it depicts the roles played by the related factors in the innovation activities,such as technological capability,innovation benefits and innovation continuity.This study adopts Matlab simulation tools,and its results support the feasibility and effectiveness of the simulation analysis in our research,and are conducive to the more clear revelation that collaborative innovation in the innovation networks would promote the development of low carbon technology.

Low carbon technology;Innovation networks;Collaborative innovation;Independent innovation;Matlab simulation

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目(71403299)，國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(71233002)，國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(71173071)。

2014-03-12

陳文婕(1985-)，女，湖南長(zhǎng)沙人，管理學(xué)博士；研究方向:低碳技術(shù)、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)創(chuàng)新管理。

F062.3

A