科技創(chuàng)新與科技金融耦合系統(tǒng)模型多維測度

朱艷娜　何剛　喬國通

摘要：在建立科技金融與科技創(chuàng)新耦合協(xié)調(diào)系統(tǒng)評價指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，采用屬性層次模型和熵值法確定指標(biāo)權(quán)重，運(yùn)用耦合系統(tǒng)模型從時空維度對湖南省科技金融與創(chuàng)新的協(xié)調(diào)發(fā)展程度進(jìn)行應(yīng)用研究。從時間維度研究表明：2001-2012年湖南省14個城市的科技金融與科技創(chuàng)新協(xié)調(diào)發(fā)展水平呈兩極化趨勢，總體水平偏低。從空間維度研究表明：湖南省科技創(chuàng)新與科技金融耦合協(xié)調(diào)度具有明顯的區(qū)域不平衡性，長株潭核心板塊耦合協(xié)調(diào)水平最高，大湘西區(qū)域板塊耦合協(xié)調(diào)度最低，發(fā)展速度最慢。從兩個子系統(tǒng)綜合評價指數(shù)的對比可知，科技創(chuàng)新與科技金融共損是湖南省科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的普通現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新；科技金融；耦合系統(tǒng)模型

中圖分類號：F207

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：

16721101（2017）01003805

Abstract：In this paper the evaluation index system of coupling coordination system of sci-tech finance and sci-tech innovation is constructed. Attribute hierarchy model and entropy method are used to determine index weights and the coupled system model is used for an empirical research from the dimension of space-time on the coordinated development level of the sci-tech finance and sci-tech innovation in Hunan province. The research finds that from the time dimension the level of development of sci-tech finance and sci-tech innovation in 14 cities in Hunan province demonstrated polarization in 2001-2012， the overall level being low； from the spatial dimension， the research finds that there is obvious regional imbalance in sci-tech finance and sci-tech innovation coordination in Hunan province. The highest level of coupling coordination is in the core plate of Changsha， Zhuzhou， Xiangtan， while the coupling degree in Xiangxi regional plate is the lowest and the development is the slowest. From the comparison of the comprehensive evaluation index of the two subsystems， it can be inferred that the simultaneous losses in sci-tech finance and sci-tech innovation is a common phenomenon in the development of science and technology industry in Hunan province.

Key words：science and technology innovation； science and technology finance； coupling system model

一、引言

高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的資本密集、高風(fēng)險等特征決定了科技創(chuàng)新與科技金融二者密切關(guān)系，且存在復(fù)雜的對立統(tǒng)一辯證關(guān)系。一方面，科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化成為生產(chǎn)力離不開金融的支持，另一方面，科技進(jìn)步能夠提高金融創(chuàng)新能力和保障金融安全。構(gòu)建科技創(chuàng)新同科技金融的耦合系統(tǒng)模型，并從時間和空間角度進(jìn)行多維測度極具研究價值。

目前國內(nèi)外相關(guān)研究主要圍繞科技創(chuàng)新與科技金融的關(guān)聯(lián)和影響兩個方面著手。如Luigi等（2008）[1]、Ang（2010）[2]、Vasilescu和Papa（2011）[3]、葉子榮和賈憲洲（2011）[4]等圍繞金融體系中銀行、資本市場及風(fēng)險投資發(fā)展對科技創(chuàng)新的作用進(jìn)行了相關(guān)研究；Berger（2003）[5]、王宏起（2012）[6]、俞立平（2013）[7]等研究了以信息通信技術(shù)為代表的科技創(chuàng)新對科技金融發(fā)展的影響。在模型運(yùn)用上多以主觀或客觀單獨(dú)賦權(quán)為主，缺乏二者融合確定綜合權(quán)重模型。這些難以保證后續(xù)科技創(chuàng)新與科技金融耦合水平測算的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。為彌補(bǔ)以上不足，本文運(yùn)用物理學(xué)中的耦合相關(guān)理論，通過屬性層次模型與熵值法，從主、客觀兩方面構(gòu)建科技創(chuàng)新與科技金融耦合系統(tǒng)模型，并對二者間耦合系統(tǒng)進(jìn)行評價，基于湖南省14個城市2002-2012年的面板數(shù)據(jù)作為研究對象，從時間趨勢與空間差異兩個維度對其進(jìn)行實(shí)證分析。

二、研究方法和指標(biāo)體系

（一）研究方法

1. 屬性層次模型和熵值賦權(quán)法

建立科技創(chuàng)新系統(tǒng)（f（x，t）） 、科技金融系統(tǒng)（g（x，t））綜合測評指數(shù)如下：

f（x，t）=∑mi=1αixi′；g（y，t）=∑nj=1βjyj′（1）

x，y是系統(tǒng)的特征向量，t是時期?？紤]到指標(biāo)單位不一致以及同一指標(biāo)差異過大對測評結(jié)果造成的影響，對各指標(biāo)數(shù)據(jù)無量綱與非負(fù)處理必不可少。指標(biāo)通常分為正負(fù)兩類，設(shè)xi為科技創(chuàng)新系統(tǒng)的第i個指標(biāo)，xi′表示指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)化公式如下：

正向指標(biāo)：xi′=[xi-min（xi）]/[max（xi）-min（xi）]（2）

負(fù)向指標(biāo)：xi′=[max（xi）-xi]/[max（xi）-min（xi）]（3）

αi，βi為所選取的指標(biāo)在綜合評價中的權(quán)重。采用屬性層次模型和熵值法分別確定各指標(biāo)的主客觀權(quán)重。其中屬性層次模型原理是：設(shè)c為一個準(zhǔn)則，b1，b2，k，bn為n個元素，對于準(zhǔn)則c，bi與bj（i≠j）對準(zhǔn)則c的相對重要程度分別記為μij與μji，依據(jù)屬性測準(zhǔn)則，μij同μji滿足：

μij≥0，μji≥0，μij+μji=1，i=j（4）

μij=0，i=j，1≤i≤n，1≤j≤n（5）

滿足上式的μij稱為相對屬性測度，其組成的n階矩陣（μij）1≤i，j≤n稱為屬性判斷矩陣，（μij）1≤i，j≤n可由層次分析法判斷矩陣（aij）1≤i，j≤n 轉(zhuǎn)換得到，轉(zhuǎn)換公式可規(guī)定如公式（6），其中k為大于等于1的正整數(shù)，aij的值可由1-9比例標(biāo)度（美國運(yùn)籌學(xué)家Saaty提出）確定。

μij=

kk+1，aij=k，i≠j

1k+1，aij=1k，i≠j

0，aij=1，i=j

（6）

屬性判斷矩陣具有一致性，因此不需要計算矩陣的特征根和特征向量，也不需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。其中屬性權(quán)重Wc計算公式為：

Wc=（Wc（1），Wc（2），LWc（n））T

=2n（n-1）∑mi=1μij1≤i≤n（7）

熵值賦權(quán)法確定步驟如下：

①進(jìn)行指標(biāo)值的比重變換：

Pij=Xij∑ni=1Xij，（i=1，2…，n，=1，2…，m）（8）

②計算第j項指標(biāo)的熵值：

ej=-1lnn∑ni=1PijlnPij（9）

③計算第j項指標(biāo)的差異度：

gj=1-ej（10）

④第j項指標(biāo)的權(quán)重為

wj=gj∑mj=1gj，（1≤j≤m）（11）

2. 耦合系統(tǒng)模型

參考物理學(xué)中的容量耦合理論與容量耦合系統(tǒng)模型，構(gòu)建科技創(chuàng)新與科技金融系統(tǒng)協(xié)調(diào)度為：

C={f（x，t）×g（x，t）/|f（x，t）×g（x，t）2|2}k（12）

其中，C表示科技創(chuàng)新與科技金融兩系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)程度，K表示調(diào)節(jié)系數(shù)，假設(shè)K=2。C數(shù)值愈小，說明兩個子系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)程度愈低；C數(shù)值愈大，說明系統(tǒng)協(xié)調(diào)程度愈佳。然而，另一種可能出現(xiàn)的情況是科技創(chuàng)新與科技金融子系統(tǒng)數(shù)值相等但都偏低，兩者之間的協(xié)調(diào)程度卻很高，這同實(shí)際狀況相違背。進(jìn)一步優(yōu)化得到科技創(chuàng)新與科技金融兩系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)度為：

T=af（x，t）+bg（x，t）

U=（C×T）q（13）

式中，U表示耦合協(xié)調(diào)度，C表示協(xié)調(diào)度，T表示通過AHM和熵值法綜合得出的科技創(chuàng)新與科技金融綜合發(fā)展評價指數(shù)，映射的是城市科技創(chuàng)新同科技金融兩者之間的綜合發(fā)展程度，a，b，q表示待定系數(shù)，均取值為0.5?；谏鲜龅姆治觯捎镁鶆蚍植己瘮?shù)將科技創(chuàng)新和科技金融的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展類型劃分為良好協(xié)調(diào)、中度協(xié)調(diào)、基本協(xié)調(diào)、中度失調(diào)、嚴(yán)重失調(diào)五大類，再依據(jù)科技創(chuàng)新與科技金融各自綜合評價指數(shù)的大小關(guān)系，將每類又細(xì)分為滯后型（f（x，t）g（x，t））這3種類型，總計15種評價類型。

（二）指標(biāo)體系及權(quán)重設(shè)定

為了科學(xué)界定科技創(chuàng)新和科技金融系統(tǒng)的具體指標(biāo)，2015年1月作者使用中國知網(wǎng)的文獻(xiàn)檢索工具，以“科技”、“金融”和“協(xié)調(diào)”作為篇名的檢索條件，查找到2000-2014年的中文文獻(xiàn)共計32篇，將其中所涉及到的系統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)行高頻分類，從中初步選出能夠代表科技創(chuàng)新和科技金融的指標(biāo)集合。多次調(diào)整和修改后，最終確定研發(fā)能力、成果轉(zhuǎn)化能力、產(chǎn)業(yè)化能力、市場金融以及公共金融等5個因素，12個指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，建立科技創(chuàng)新同科技金融兩者間的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展系統(tǒng)評價體系及相應(yīng)權(quán)重詳見表1。

三、實(shí)證結(jié)果分析

（一）時序耦合分析

結(jié)合表1計算出來的科技創(chuàng)新與科技金融各評價指標(biāo)的權(quán)重及樣本數(shù)據(jù)，得到綜合評價指數(shù)（見圖1），將其代入耦合協(xié)調(diào)度公式（13），計算出湖南省科技創(chuàng)新與科技金融耦合協(xié)調(diào)結(jié)果及年度均值如表2所示。

由表2可知，按耦合協(xié)調(diào)關(guān)系的分類標(biāo)準(zhǔn)可歸納出4種主要耦合協(xié)調(diào)類型，同時根據(jù)圖1中的比較結(jié)果，對耦合協(xié)調(diào)水平差異性的本質(zhì)原因進(jìn)行分析如下：（1）長沙的耦合協(xié)調(diào)度位于0.8-1之間，屬于良好協(xié)調(diào)發(fā)展，此為最理想狀態(tài)。該城市耦合協(xié)調(diào)度在研究期間內(nèi)始終領(lǐng)先于其他城市，發(fā)展相對穩(wěn)定且協(xié)調(diào)值變化幅度很小。由綜合評價指數(shù)可知，長沙屬于科技創(chuàng)新與科技金融同步型城市，充分發(fā)揮了兩者相互促進(jìn)的作用，提高了耦合協(xié)調(diào)水平。（2）株洲、湘潭、衡陽和岳陽的耦合協(xié)調(diào)度介于0.4-0.6之間，屬于基本協(xié)調(diào)發(fā)展類型，此時科技創(chuàng)新同科技金融尚處在磨合環(huán)節(jié)，兩者在結(jié)構(gòu)、規(guī)模等層面擬合亟待強(qiáng)化。此類城市耦合協(xié)調(diào)度在研究周期內(nèi)整體有所降低，其中降幅最大的是株洲市（-0.25），最小的是岳陽市（-0.08）。由綜合評價指數(shù)可知，湘潭屬于科技創(chuàng)新與科技金融同步型城市，其他3個城市屬于科技金融滯后型，可見較低水平的金融發(fā)展在一定程度阻礙了科技創(chuàng)新的發(fā)展，進(jìn)而阻礙了兩者協(xié)調(diào)程度的優(yōu)化提高。（3）常德、益陽、郴州和婁底的耦合協(xié)調(diào)度在0.2-0.4之間，屬于中度失調(diào)衰退類型，此類城市中除郴州外，耦合協(xié)調(diào)度均有所降低，其中降幅最大的是常德和婁底（-0.07），最小的是益陽市（-0.05），郴州則有所提高（0.03）。

據(jù)圖1可知，4個城市都屬于科技創(chuàng)新與科技金融共損型城市?；诖?，政府部門要積極制定促進(jìn)科技與金融融合的政策，促進(jìn)二者協(xié)同發(fā)展，以便縮小與其他城市之間的差距。（4）邵陽、張家界、永州、懷化和湘西州的耦合協(xié)調(diào)度都在0.2以下，屬于嚴(yán)重失調(diào)衰退類型。在研究期間內(nèi)，永州、懷化、張家界三市的耦合協(xié)調(diào)度分別降低了0.2、0.12和0.14，而邵陽增長了0.08，張家界則一直處于最低谷狀態(tài)。從綜合評價指數(shù)看，此類城市都屬于科技創(chuàng)新與科技金融共損型，且5個城市的科技創(chuàng)新與科技金融的綜合評價指數(shù)在全省范圍內(nèi)都排名靠后。

（二）空間耦合分析

利用湖南省14個地市在“十五”、“十一五”、“十二五”三個時期耦合協(xié)調(diào)等級劃分結(jié)果，結(jié)合ArcGIS10.1重分類工具，繪制出湖南省科技創(chuàng)新與科技金融耦合協(xié)調(diào)度的分布圖（見圖2）。

具體特征如下：

（1）長株潭核心板塊。研究時期內(nèi)，長沙、湘潭市分別處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)和基本協(xié)調(diào)狀態(tài)，株洲市由中度協(xié)調(diào)狀態(tài)下降到基本協(xié)調(diào)狀態(tài)?？傮w而言，該經(jīng)濟(jì)板塊整體協(xié)調(diào)水平較高，且與其他版塊的差異正逐漸擴(kuò)大。（2）環(huán)洞庭湖區(qū)域板塊。益陽和常德市一直處于中度失調(diào)狀態(tài)，岳陽市則經(jīng)歷了由基本協(xié)調(diào)降低到中度失調(diào)再回升到基本協(xié)調(diào)的過程。該經(jīng)濟(jì)板塊整體協(xié)調(diào)水平偏低，研究時期內(nèi)趨勢變化與內(nèi)部差異都較小。（3）泛湘南區(qū)域板塊。婁底市和郴州市一直處于中度失調(diào)狀態(tài)，衡陽市由基本協(xié)調(diào)衰退到中度失調(diào)狀態(tài)，永州市則由中度失調(diào)衰退到嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)。該板塊整體協(xié)調(diào)水平僅次于長株潭核心板塊，板塊間城市差距也較小。（4）大湘西區(qū)域板塊。張家界和湘西自治州始終處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)，而懷化則由中度失調(diào)衰退到嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)，邵陽由嚴(yán)重失調(diào)發(fā)展到中度失調(diào)。該板塊一直是四大經(jīng)濟(jì)板塊中耦合協(xié)調(diào)程度最低的，且發(fā)展速度也是最慢的。同時，板塊內(nèi)4個城市的科技金融和科技創(chuàng)新綜合評價指數(shù)在全省范圍內(nèi)均排在尾部，缺乏城市間相互帶動作用。

四、結(jié)論

利用耦合系統(tǒng)模型，對湖南省2001-2012年間，14個地市的科技創(chuàng)新與科技金融耦合協(xié)調(diào)發(fā)展的時空特性進(jìn)行了實(shí)證研究，分析結(jié)論如下：

（1）從時序維度看，湖南省14個地州市的科技創(chuàng)新與科技金融耦合協(xié)調(diào)度呈兩極演化趨勢。如長沙一直處于良好協(xié)調(diào)狀態(tài)，而張家界一直處于嚴(yán)重失調(diào)狀態(tài)，兩者之間的耦合協(xié)調(diào)度數(shù)值差異巨大。

（2）從綜合評價指數(shù)看，株洲、衡陽、岳陽為科技金融滯后型城市，長沙和湘潭是同步型城市，其他都為共損型城市。

（3）從空間維度看，耦合協(xié)調(diào)度具有明顯的區(qū)域不平衡性，長株潭核心板塊耦合協(xié)調(diào)水平最高，泛湘南區(qū)域板塊和環(huán)洞庭湖區(qū)域板塊耦合協(xié)調(diào)度次之，大湘西區(qū)域板塊耦合協(xié)調(diào)度最差，發(fā)展速度最慢。

（4）從城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次看，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，其科技創(chuàng)新與科技金融的耦合協(xié)調(diào)水平越高，如長沙、株洲等；經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低，且科技發(fā)展水平較低的城市，其耦合協(xié)調(diào)水平越低，如張家界、湘西自治州等。參考文獻(xiàn)：

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[責(zé)任編輯：范君李麗]