中國(guó)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度模型

楊　武,楊　淼

(北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京　100083)

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中國(guó)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合協(xié)調(diào)度模型

楊武,楊淼

(北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100083)

摘要：通過(guò)分析科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相互作用，揭示兩者的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)理，構(gòu)建科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度模型，基于中國(guó)1991—2012年的數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)證分析。研究結(jié)果表明：在社會(huì)效用動(dòng)態(tài)最優(yōu)和社會(huì)效用靜態(tài)最優(yōu)條件下，科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有耦合協(xié)調(diào)的協(xié)同發(fā)展關(guān)系；中國(guó)的政府財(cái)政收入和兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的作用相當(dāng)；科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的協(xié)同發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出具有重要的推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新;經(jīng)濟(jì)發(fā)展;耦合關(guān)系;系統(tǒng)耦合度;系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度

1引言

邁克爾·波特[1](Michael.Porter)將一國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程分為四個(gè)階段：要素驅(qū)動(dòng)階段，投資驅(qū)動(dòng)階段，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)階段，財(cái)富驅(qū)動(dòng)階段。就目前而言，我國(guó)整體產(chǎn)業(yè)仍處于投資驅(qū)動(dòng)階段。多年投資導(dǎo)致的飽和產(chǎn)能已被廣大學(xué)者所詬病，資源粗放的消耗式發(fā)展模式不可持續(xù)。從目前國(guó)內(nèi)形勢(shì)看，中國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于“三期疊加”歷史新時(shí)期，尋找經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新的支撐點(diǎn)是擺在政府面前的一道亟待解決的難題。伴隨著經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級(jí)，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)將由過(guò)去的資本密集型重化工業(yè)和勞動(dòng)力密集型加工制造業(yè)向生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)和技術(shù)密集型高端制造業(yè)轉(zhuǎn)變，由過(guò)去生產(chǎn)要素驅(qū)動(dòng)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)變。科技創(chuàng)新對(duì)于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要性日益顯著，創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展將成為中國(guó)未來(lái)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。

2文獻(xiàn)綜述

關(guān)于科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系研究，目前主要是關(guān)于兩者關(guān)系的重要性及戰(zhàn)略設(shè)計(jì)、路徑選擇等方面的研究，有代表性的有夏天[2]、張來(lái)武[3-4]、劉志彪[5]、黃寧燕等[6]、胡鈺[7]、陳曦[8]、洪銀興[9]、趙志耘[10]等。關(guān)于兩者數(shù)量關(guān)系量化測(cè)度方面，現(xiàn)有研究主要是圍繞全要素生產(chǎn)率(TFP)展開，即對(duì)科技創(chuàng)新在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的貢獻(xiàn)率進(jìn)行研究。測(cè)度方法可分為參數(shù)法和非參數(shù)法兩大類。參數(shù)法是從修正的C-D生產(chǎn)函數(shù)或超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)出發(fā)，運(yùn)用索洛余值法、拓展的索洛余值法、隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)(SFA)進(jìn)行測(cè)度；非參數(shù)法主要指的是指數(shù)法和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)[11]。針對(duì)科技創(chuàng)新在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的貢獻(xiàn)率進(jìn)行量化測(cè)度，前提假設(shè)是科技創(chuàng)新(技術(shù)進(jìn)步)會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。實(shí)際上科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系很復(fù)雜，兩者之間具有相互促進(jìn)、和諧共生的耦合發(fā)展關(guān)系。

3科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的系統(tǒng)耦合關(guān)系研究

3.1指標(biāo)選取和數(shù)據(jù)處理

本文科技創(chuàng)新系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源于OECD數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)站，經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站，數(shù)據(jù)年份由1991—2012年。科技創(chuàng)新系統(tǒng)指標(biāo)是根據(jù)科技創(chuàng)新的過(guò)程維度和結(jié)構(gòu)維度(P-S模型)進(jìn)行篩選，運(yùn)用時(shí)差相關(guān)分析法進(jìn)行指標(biāo)動(dòng)向分組，得到先行指標(biāo)、一致指標(biāo)和滯后指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)發(fā)展系統(tǒng)指標(biāo)是根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局中國(guó)經(jīng)濟(jì)景氣監(jiān)測(cè)中心發(fā)布的宏觀經(jīng)濟(jì)景氣一致指數(shù)指標(biāo)體系選取的，共八個(gè)指標(biāo)。本文選取的數(shù)據(jù)指標(biāo)如圖1和圖2所示：

圖1　科技子系統(tǒng)指標(biāo)

圖2　經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)指標(biāo)

3.2科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的耦合協(xié)調(diào)關(guān)系

科技系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)包括資金和人員投入以及社會(huì)科研氛圍的提升，輸出參數(shù)為科技創(chuàng)新的產(chǎn)出指標(biāo)。對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的影響主要包括直接的新產(chǎn)品產(chǎn)值和非直接的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效率的提高，經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)效率包括勞動(dòng)人員素質(zhì)、管理效率、資本配置效率等。經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)為資本、勞動(dòng)力和生產(chǎn)要素的配置效率。生產(chǎn)要素的配置效率包括科技創(chuàng)新帶來(lái)新的經(jīng)濟(jì)輸入，體現(xiàn)為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)(新產(chǎn)品形成新產(chǎn)業(yè))、更高的生產(chǎn)效率和儲(chǔ)蓄率。生產(chǎn)效率體現(xiàn)為生產(chǎn)工具的更新和勞動(dòng)人員素質(zhì)的提高。在創(chuàng)新環(huán)境中，勞動(dòng)者被迫學(xué)習(xí)新技能，從而提高自身素質(zhì)和生產(chǎn)效率；儲(chǔ)蓄率的提高可解釋為資本優(yōu)化配置，表現(xiàn)為長(zhǎng)期資本報(bào)酬率的提高或折舊率的降低[12]。輸出參數(shù)表現(xiàn)為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，從效用角度來(lái)說(shuō)是社會(huì)效用最大化。

為了說(shuō)明科技系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)之間的關(guān)系，本文構(gòu)建科技—經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)模型，模型理論基礎(chǔ)是修正的C-D生產(chǎn)函數(shù)。為了簡(jiǎn)化分析，提出如下假設(shè)[13]：

(1)生產(chǎn)函數(shù)采用規(guī)模報(bào)酬不變型，技術(shù)進(jìn)步是中性的；

(2)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)產(chǎn)出由生產(chǎn)要素和生產(chǎn)要素配置效率決定；技術(shù)進(jìn)步是決定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的根本原因，是廣義上的技術(shù)進(jìn)步；

(3)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的去向只有消費(fèi)和投資；

(4)技術(shù)進(jìn)步折算成隱形資本變量，通過(guò)隱形資本累積對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出做出貢獻(xiàn)。

計(jì)量模型表示如下：

Y(t)=a(t)S(t)αK(t)βL(t)(1-α-β)

其中Y(t)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出；a(t)為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出調(diào)整系數(shù)；S(t)為科技進(jìn)步的隱形資本累積，將轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新資本；K(t)為實(shí)際資本累積；L(t)為勞動(dòng)力資源；α為科技進(jìn)步的彈性系數(shù)；β為實(shí)際資本的彈性系數(shù)。

為得到各變量的累積方程，假設(shè)如下變量：

(5)投資I，消費(fèi)C：C=(1-mk-ms)Y(t)。

3.3社會(huì)效用靜態(tài)最優(yōu)時(shí)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合條件

s.t.mkY(t)=nkK(t)，msY(t)=nsS(t)

C=(1-mk-ms)Y(t)

計(jì)算可得出：λ=γ

即科技進(jìn)步的隱形資本彈性在社會(huì)效用靜態(tài)最優(yōu)時(shí)為隱形資本的顯化量，實(shí)際資本的彈性為實(shí)際資本的折舊量。當(dāng)ns和nk相等時(shí)，科技進(jìn)步的彈性和實(shí)際資本的彈性與科技和資本的比例相對(duì)應(yīng)。

3.4社會(huì)效用動(dòng)態(tài)最優(yōu)時(shí)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合條件

其中y為勞動(dòng)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，k為勞動(dòng)的實(shí)際資本。

4科技系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的系統(tǒng)耦合度測(cè)算

對(duì)于科技系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)有：

其中，αi為第i個(gè)科技系統(tǒng)參量的權(quán)重，xi表示第i個(gè)科技系統(tǒng)參量；βi為第i個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)參量的權(quán)重，yi表示第i個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)參量。

4.1目標(biāo)演化函數(shù)的求解

對(duì)于f(S)、f(E)的求解，本文采用序參量的功效函數(shù)的方法求解。計(jì)算公式如下：

其中uj為科技系統(tǒng)參量aj的功效函數(shù)，aj為科技系統(tǒng)的公因子變量。同理；

其中νj為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)參量bj的功效函數(shù)，bj為經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的公因子變量。

科技系統(tǒng)的演化方程目標(biāo)求解f(S·)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的演化方程目標(biāo)求解f(E·)采用線性加權(quán)求和法集成：

根據(jù)上述公式可計(jì)算科技系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的功效函數(shù)和演化方程目標(biāo)求解。

4.2耦合度函數(shù)與耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)的構(gòu)建

耦合度函數(shù)值越接近1，說(shuō)明耦合度越大；越接近0，說(shuō)明耦合關(guān)系越小。本文中科技子系統(tǒng)比經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的取值范圍大，為了避免出現(xiàn)兩者協(xié)調(diào)程度不高的情況，對(duì)耦合度函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，得到耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)：

Z=書版無(wú)字符：0x19bf(S·)+書版無(wú)字符：0x210ff(E·)

DT=(C2·Z)1/2

其中書版無(wú)字符：0x19b和書版無(wú)字符：0x210f反應(yīng)兩個(gè)子系統(tǒng)的相對(duì)權(quán)重，書版無(wú)字符：0x19b和書版無(wú)字符：0x210f的確定采取熵值賦權(quán)法[14]。計(jì)算得到書版無(wú)字符：0x19b=0.316、書版無(wú)字符：0x210f=0.684，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相比科技系統(tǒng)的重要性更高。

觀察圖3可知，中國(guó)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的波動(dòng)性相似。1991—2000年間經(jīng)濟(jì)發(fā)展高于科技創(chuàng)新水平；2001—2004年間兩者齊頭并進(jìn)，保持在同一發(fā)展水平上；2005—2012年間科技創(chuàng)新水平大幅度提高，逐漸超過(guò)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平；2002—2003年間兩者均開始呈現(xiàn)上升發(fā)展趨勢(shì)。

圖3　科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)演化方程目標(biāo)求解

觀察圖4可知，中國(guó)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)水平穩(wěn)步提高，特別是從2002年開始，兩者的耦合協(xié)調(diào)水平大幅度提升。根據(jù)徐玉蓮等對(duì)耦合協(xié)調(diào)度的區(qū)間劃分[14]：1991—2005年間中國(guó)科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展屬于低度耦合協(xié)調(diào)水平(DT≤0.4);2006—2009年間屬于中度耦合協(xié)調(diào)水平(0.4

4.3耦合協(xié)調(diào)度參與經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)的回歸分析

圖4　科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)發(fā)展子系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度函數(shù)

對(duì)經(jīng)濟(jì)子系統(tǒng)，構(gòu)建多元回歸分析方程研究科技系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的影響。各指標(biāo)數(shù)量級(jí)相差較大，需剔除數(shù)量級(jí)對(duì)問(wèn)題研究的影響，本文采用均值—標(biāo)準(zhǔn)差法[15]進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，構(gòu)建如下多元回歸分析方程：GDPt=α1DTt+α2IPIt+α3IPAt+α4SRt+α5IPRt+α6UIt+α7FIt+α8RSt+α9IEt+εt

其中，εt為殘差項(xiàng)。

在全變量參與情況下，部分變量因多重共線問(wèn)題，結(jié)果與實(shí)際不符，需剔除部分變量。首先，對(duì)中間層社會(huì)收入指數(shù)細(xì)分指標(biāo)進(jìn)行部分剔除。在全變量參與下發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)指數(shù)(IPI)和工業(yè)從業(yè)人員數(shù)(IPA)回歸系數(shù)為負(fù)，工業(yè)企業(yè)利潤(rùn)(IPR)對(duì)兩者影響都很大，因此剔除工業(yè)企業(yè)利潤(rùn)(IPR)。與全變量參與結(jié)果相比，除了R2變小外，AIC、SC和D-W值也變小。繼續(xù)剔除國(guó)家財(cái)政收入(SR)和居民可支配收入(UI)后發(fā)現(xiàn)剔除UI后IPA的解釋向正向靠近。繼續(xù)剔除兩個(gè)變量發(fā)現(xiàn)：剔除IPR、UI的結(jié)果較好，但可能存在序列自相關(guān)。因此對(duì)于社會(huì)收入指數(shù)，本文保留國(guó)家財(cái)政收入(SR)。

從分析結(jié)果二可以看出，IPI、SR、DT三者一直非常顯著。在剔除社會(huì)需求指數(shù)一個(gè)指標(biāo)情況下，F(xiàn)I、RS、IE三者的顯著性檢驗(yàn)都未能通過(guò)。D-W值接近1，存在序列自相關(guān)。在剔除兩個(gè)變量的情況下，保留RS具有較好的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，自變量也通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

綜上，保留的變量分別為國(guó)家財(cái)政收入(SR)和全社會(huì)商品零售(RS)。從現(xiàn)實(shí)意義來(lái)說(shuō)，國(guó)家財(cái)政收入相比企業(yè)利潤(rùn)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出具有更直觀的意義。工業(yè)企業(yè)利潤(rùn)(IPR)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值核算過(guò)程中是被包含與包含的關(guān)系，而國(guó)家財(cái)政收入和國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值雖然相關(guān)，但不屬于同一個(gè)系統(tǒng)。對(duì)于社會(huì)需求指數(shù)來(lái)說(shuō)，全社會(huì)商品零售(RS)比固定資產(chǎn)投資和海關(guān)進(jìn)出口更貼近社會(huì)需求的真實(shí)涵義。

4.4結(jié)果分析

(1)工業(yè)從業(yè)人員數(shù)的顯著性檢驗(yàn)始終未通過(guò)，原因可能在于工業(yè)生產(chǎn)指數(shù)與工業(yè)從業(yè)人員數(shù)存在多重共線性，于是將工業(yè)從業(yè)人員數(shù)(IPA)剔除，得到如下方程：

GDP= -0.0493×IPI+ 0.5395×SR- 0.0197×RS+ 0.4275×DT

(-4.817)(16.068)(-2.286)(12.974)

(***)(***)(**)(***)

回歸方程最終保留的自變量是工業(yè)生產(chǎn)指數(shù)(IPI)、國(guó)家財(cái)政收入(SR)、全社會(huì)商品零售(RS)和系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度(DT)，自變量和方程的顯著性檢驗(yàn)均通過(guò)。

(2)SR和DT對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出都具有正向的推動(dòng)作用，且推動(dòng)作用相當(dāng)。而IPI和RS卻是負(fù)的，可能是多重共線未能完全解決，系數(shù)較小，都接近于0。

(3)無(wú)論是全變量參與的方程，還是剔除變量的方程，系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)度(DT)始終非常顯著。這說(shuō)明科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的耦合協(xié)調(diào)度，即兩者的協(xié)同發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出具有重要的促進(jìn)作用。

5結(jié)論與展望

由上述分析結(jié)果可以看出，中國(guó)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的成功實(shí)施需要科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)協(xié)調(diào)有序共同發(fā)展，而不是一方領(lǐng)先另一方。驅(qū)動(dòng)發(fā)展本身含義是科技創(chuàng)新引領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但科技創(chuàng)新水平的提高不僅來(lái)源于技術(shù)進(jìn)步的推力，更來(lái)自于市場(chǎng)需求的拉力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，在當(dāng)今社會(huì)，后者更為重要。只有經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，才會(huì)有豐富的物質(zhì)資本和人力資本用于研發(fā)和科技創(chuàng)新，科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展才是兩者之間的本質(zhì)關(guān)系。

本文僅對(duì)中國(guó)數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)證分析，未來(lái)可考慮選取不同國(guó)家、城市和地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，比較不同區(qū)域科技系統(tǒng)與經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平及其對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出的影響，對(duì)不同區(qū)域的科技創(chuàng)新與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)協(xié)同發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為政府實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略和相關(guān)政策的制定提供參考依據(jù)。

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(責(zé)任編輯劉傳忠)

Study on Coupling Coordination Degree Model of Scientific and Technological Innovation and Economic Development in China

Yang Wu,Yang Miao

(Donlinks School of Economics and Management,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China)

Abstract：Through the analysis of the interaction between technological innovation and economic development，it reveals the coupling coordinated development mechanism on the scientific and technological innovation and economic development，and constructs the scientific and technological innovation and economic development subsystem coupling coordination degree model，and conducts the empirical analysis based on the annual data of Chinese scientific and technological innovation and economic development from 1991 to 2012.The result of the study indicates that：Both in the social utility of dynamical optimum，or social utility static optimum，scientific and technological innovation and economic development are harmonious and have coupling coordination development relationship；China’s government revenue and the two systems’ coupling coordination degree have the same effect for the economic output；Coordinated development of scientific and technological innovation and economic growth plays an important role for promoting the economic output.

Key words:Science and technology innovation；Economic development；Coupling relationship；System coupling degree；System coupling coordination degree

中圖分類號(hào):F204;F832

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

作者簡(jiǎn)介：楊武(1961-)，男，山東臨沂人，北京科技大學(xué)東凌經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院博士生導(dǎo)師，教授；研究方向：技術(shù)創(chuàng)新管理。

收稿日期：2015-07-27

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“區(qū)域科技創(chuàng)新景氣指數(shù)構(gòu)建的理論與方法研究”(71273025)。