城市科技創(chuàng)新能力主旋律模式分析方法研究

楊 鍇，趙希男，周 巖

(東北大學 工商管理學院，遼寧 沈陽 110167)

一、引 言

經(jīng)濟轉(zhuǎn)型時期，城市科技創(chuàng)新能力已經(jīng)成為收益增長的引擎。自2009年3月在北京中關村設立第一家自主創(chuàng)新示范區(qū)以來，截至2016年3月底，已經(jīng)陸續(xù)成立了14個自主創(chuàng)新示范區(qū)，逐步形成以城市為中心的創(chuàng)新能力建設區(qū)域，這些區(qū)域是科技創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟增長的示范區(qū)。根據(jù)Cooke對區(qū)域創(chuàng)新體系的研究，城市科技創(chuàng)新能力是指以城市為中心[1]，由相互關聯(lián)的創(chuàng)新企業(yè)、科研單位、高等教育團體等形成的城市創(chuàng)新性組織結構，同時這種結構產(chǎn)生出創(chuàng)新績效，是將創(chuàng)新思想、創(chuàng)新知識轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新產(chǎn)品的能力[2-3]?？梢钥闯?，城市作為區(qū)域經(jīng)濟增長的關鍵少數(shù)個體，每個城市的科技創(chuàng)新能力發(fā)展模式都有各自的特色，如同音樂演奏，在創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的旋律中城市就是每個子旋律，每個個體旋律構成了創(chuàng)新能力主旋律。主旋律為音樂演奏當中出現(xiàn)多次以及貫穿主線的旋律，在社會群組當中表示為流行的價值主張或者主導的行為。而主旋律分析方法就是針對一類群組的評價信息，比如城市科技創(chuàng)新能力方面，探索群組的共同特點，進行共性內(nèi)容的提煉，是提出針對性分析的技術手段[4-5]。因此，如何合理評價城市的個體科技創(chuàng)新能力旋律，并提煉出發(fā)展模式主旋律，從而培育區(qū)域科技創(chuàng)新能力，是城市與區(qū)域科技管理部門密切關心的經(jīng)濟建設問題[6]。

回顧已有研究成果，城市科技創(chuàng)新能力分析方法集中在定性與定量結合的方式，表現(xiàn)為綜合評價方法。國外研究側重科技創(chuàng)新績效、科技人員創(chuàng)新能力評價等，針對城市科技創(chuàng)新能力的分析相對缺少[7]。然而國內(nèi)的研究成果較為豐富，其中張仲梁和邢景麗運用因子分析法與聚類技術對城市創(chuàng)新能力內(nèi)涵進行評價[8]。陶雪飛采用層次分析法對城市科技創(chuàng)新綜合能力進行指標確定和實證分析[9]。趙玉紅等以江蘇省為例，使用主成分與聚類分析對城市創(chuàng)新綜合能力進行評價排序[10]。章熙春和柳一超介紹了德國的科技創(chuàng)新能力評價方法，其中采用靈敏度分析確定指標權重，劃分創(chuàng)新能力等級[11]。此外，其他評價方法還有模糊數(shù)學法、神經(jīng)網(wǎng)絡等[12-13]。不難發(fā)現(xiàn)，以上評價分析方法的指導思路未脫離“他主式”評價，即被評價對象接受評價者賦予的統(tǒng)一權重系數(shù)進行城市科技創(chuàng)新能力評價，在此基礎上判別個體的表現(xiàn)優(yōu)劣，采用“一刀切”的方式評價，未體現(xiàn)出個性化個體旋律。

基于以上分析，從判別城市科技創(chuàng)新能力個體旋律入手，本文根據(jù)多級的城市科技創(chuàng)新能力評價指標，提出了主旋律模式分析方法，最后以鄭洛新示范區(qū)為實例驗證方法的適用性與合理性。

二、城市科技創(chuàng)新能力主旋律模式分析方法設計

(一)指導思想

現(xiàn)實中，因為行為個體認知上存在差異，對待同一事物的看法往往不同，對于事物的評價，群組決策者實際上采用統(tǒng)一的標尺度量個體的優(yōu)勢特征，不可避免會造成“一俊遮百丑”或者“一葉障目”的不利后果，被評價行為個體難以接受或者反對評價結果，違背了創(chuàng)新能力管理中“優(yōu)中評優(yōu)”的初衷。行為個體在群組目標主張下，希望能夠突出個體優(yōu)勢特征，發(fā)揮個體長處，受到群組認可。

因此，面對過度競爭所帶來的消極影響，從總結事物發(fā)展規(guī)律、反思進化理論角度，在尊重個體差異基礎上，趙希男提出競優(yōu)思想，并在此基礎上逐步形成系統(tǒng)的方法以及應用的理論體系。所謂競優(yōu)，就是被評價主體競相探索、認識并利用事物的規(guī)律，展現(xiàn)自身優(yōu)良的行為[14]。相比于競優(yōu)，競爭是競優(yōu)活動的一種選擇，而不是全部的內(nèi)涵，競優(yōu)在此基礎上認為競爭是對規(guī)律的認識與掌握，不僅僅是爭奪，是實現(xiàn)個性優(yōu)勢展現(xiàn)的過程。競優(yōu)思想強調(diào)在認識規(guī)律基礎上，利用規(guī)律、挖掘信息、探索邏輯，實現(xiàn)共贏以及互利的目標。

借鑒競優(yōu)思想中個體優(yōu)勢識別的思路，對城市科技創(chuàng)新能力進行個體旋律判別，然后以此為基礎進行比較旋律分析、綜合旋律分析，最后運用聚類工具進行主旋律的判別，為城市個體與區(qū)域管理部門提供方法支持。其中個體旋律判別，就是在共同認可的評價指標以及評價參數(shù)方法下，使被評價個體能夠獲得最高的評價權重(權重系數(shù))?？梢?，個體旋律以被評價個體的個性化優(yōu)勢(個體權重)作為價值參數(shù)，對所有被評價的其他個體進行評價篩選，判斷其是否具有個體優(yōu)勢。如果被評價個體排在其他個體的前面，則認為具有比較優(yōu)勢，如果排在后面，則表明缺乏優(yōu)勢。從而，從個體最有利角度出發(fā)，即從個體最有利的價值參數(shù)來評價，群組中個體會主動接受評價的結果。

此外，比較旋律就是站在最有利某個個體的立場，以其個體旋律作為評價標準，對其他所有的被評價個體進行評估的過程，不僅明確了被評價個體在群組當中的創(chuàng)新能力表現(xiàn)，而且從最有利于自己的角度確定創(chuàng)新能力排名，利于創(chuàng)新能力標桿的確立。而綜合旋律判別就是在比較旋律基礎上，如果被評價個體作為標桿出現(xiàn)頻率高且集中，即群組中個體共同認為的優(yōu)秀者，那么就具備了良好的“民主”基礎。具體而言，綜合比較旋律評價結果就是對群組的優(yōu)勢特點進行算數(shù)平均計算，可以確定群組代表的標桿排序。

主旋律判別就是在個體旋律基礎上，運用聚類方法，將具有相似特征的優(yōu)勢(個體旋律)識別出來，并歸并為一類，形成群組的個體旋律集合。本文根據(jù)以上指導思路設計相應的方法流程。

(二)問題描述

假設城市科技創(chuàng)新能力評價指標由n層構成，對城市j(j=1,2,…,N)科技創(chuàng)新能力進行個體旋律評價，并分析相應的主旋律模式。第n層指標上，存在第n-1層第i項指標Yi的下級個性化權重，表達式為Yi=(xi1,xi2,…,xip)f，其中pi表示指標維度；第n-1層上包含m維向量Y，表達式為Y=(Y1,Y2,…,Ym)f，個性化權重為μ，μ=(μ1，μ2，…,μm)f；此外，對于層次結構下評價指標體系進行描述，頂層科技創(chuàng)新能力指標由k項子項目構成，相應的個性化權重是ξ，表達式為ξ=(Y1,Y2,…,Yk)f。

(三)方法設計及求解過程

關于城市科技創(chuàng)新能力的判別效用函數(shù)中，距離函數(shù)是一種具有明顯區(qū)域價值導向的識別函數(shù)，根據(jù)競優(yōu)思想，其一般表達式為：

層次結構下城市科技創(chuàng)新能力評價存在個體旋律體系，單層或多層城市科技創(chuàng)新能力主旋律分析模型由基層向高層求解每項被評價的個體旋律得來。

1.基層科技創(chuàng)新能力個體旋律特征評價

(1)

(2)

(3)

i=1,2,…,m;j=1,2,…,m;t=1,2,…,pi

2.上層科技創(chuàng)新能力個體旋律特征評價

(4)

(5)

類似地，依次確定城市由基層到上層指標上的個性化優(yōu)勢特征，將得到每項的個體旋律(價值參數(shù))，從而判別出個體能力優(yōu)勢分布情況。

(四)基于個體旋律的比較旋律評價和綜合旋律評價

(6)

q=1,2,…,N;j=1,2,…,N;i=1,2,…,m

如模型(6)所示，xit(q)為城市q在指標xit上的指標值。根據(jù)式(3)可以計算上層指標比較旋律評價值。比較旋律評價值越小，表明在城市j的個體旋律下，城市q與城市j的個體旋律越接近，城市q與理想解的差距就越小。

同時，也可分別基于每個城市的個體旋律對所有被評價城市進行比較旋律評價，評價模型如下：

(7)

模型(7)計算的E*(j,q)結果，按照升序準則進行排列，其結果越小越好。模型(7)展現(xiàn)了城市在層次結構中被評價群組的比較旋律評價意見，將這些意見進行民主綜合，按照城市能力分析的指導思想，構建一種綜合旋律評價的方法，綜合評價每個個體評價信息，即計算其算數(shù)平均數(shù)，表現(xiàn)出“人人參與”的公平思想。因此，基于比較旋律評價方法可獲得綜合旋律結果，即對其進行求解算數(shù)平均值，數(shù)學表達式為:

(8)

三、鄭洛新城市群科技創(chuàng)新能力的主旋律評價

(一)評價指標體系

為了驗證方法的有效性和合理性，本文采用中鄭洛新城市科技創(chuàng)新能力評價指標體系[15]以及其所提供的原始數(shù)據(jù)，進行實證分析。其中，鄭洛新國家自主創(chuàng)新示范區(qū)于2016年4月獲得批準，成為中部地區(qū)經(jīng)濟崛起的重要實施者，如何發(fā)揮個體優(yōu)勢、形成“發(fā)展模式”的問題一直困擾科技管理部門，因此對其進行城市科技創(chuàng)新能力主旋律模式測評分析十分必要。而其評價指標體系，包括知識創(chuàng)新能力、企業(yè)創(chuàng)新能力、政府創(chuàng)新能力、創(chuàng)新主體間聯(lián)系和創(chuàng)新環(huán)境優(yōu)化能力5個方面3個層次17個子指標，如表1所示。

表1 鄭洛新城市科技創(chuàng)新能力評價指標體系

(二)數(shù)據(jù)來源及處理

原始數(shù)據(jù)中包含18個城市2015年的數(shù)據(jù)，因為其中部分指標數(shù)據(jù)參考文獻[15]未列示，且經(jīng)查詢官方統(tǒng)計年鑒也未顯示，所以剔除許昌市、信陽市和周口市，對剩下的15個城市進行比較優(yōu)勢分析。

因為實例中指標均屬于極大值型，并且各個指標之間的量綱不一致，所以需要對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理。因此，可以采用如下規(guī)范化公式處理：

這樣就可以將原始數(shù)據(jù)處理成0～1之間的數(shù)據(jù)，相應的處理結果如表2所示。

表2 鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力經(jīng)過規(guī)范化之后數(shù)據(jù)(2015)

(三)比較優(yōu)勢的求解及評價過程

1.個體旋律的判別

將表2規(guī)范化之后的數(shù)據(jù)帶入模型(2)、模型(4)、公式(3)和公式(5)中，求得層次結構下15個城市的個體旋律特征值(權重系數(shù))，如表3所示。

2.比較旋律的求解

根據(jù)表3計算的結果，采用模型(6)和模型(7)，計算層次結構下15個城市科技創(chuàng)新能力的比較旋律評價結果。如表4所示，共有15×15=225個比較旋律評價結果，按照約定越小越好的原則，采用升序方式進行排列，形成頂層指標下鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力比較旋律排名結果。同理，其他層次的比較旋律計算結果以及排名以此類推。

表3 層次結構下鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力個體優(yōu)勢特征值(2015)

續(xù)表3 層次結構下鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力個體優(yōu)勢特征值(2015)

表4 頂層指標下鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力比較旋律排名結果(2015)

注：“●”“■”“▼”表示從最有利于被評價城市科技創(chuàng)新能力個體視角確定的比較旋律排名。其中“●”代表明顯優(yōu)勢，“■”代表一般優(yōu)勢，“▼”代表缺乏優(yōu)勢.

3.基于比較旋律的綜合評價

根據(jù)模型(8)，獲得每個城市的基于比較旋律的綜合評價結果，按照約定由小到大升序排列，得到相應的綜合排名，如表5所示。

表5 鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力綜合旋律評價結果及排名(2015)

4.城市發(fā)展模式評價

根據(jù)系統(tǒng)聚類方法，對表3中層指標下鄭洛新等15個城市的個體旋律進行Q型分析，其中不同樣本點之間距離采用平方歐式距離，類間距離采用WARD法，運用軟件SPSS 21.0處理表3數(shù)據(jù)，得到4種主旋律模式，如表6所示。

表6 中層指標下城市及主旋律模式評價結果

四、鄭洛新城市群科技創(chuàng)新能力的主旋律分析

(一)個體旋律的判別

根據(jù)模型(2)和模型(4)，可以獲得層次結構下的城市科技創(chuàng)新能力個體優(yōu)勢權重，即個體旋律，權重值越大，表明該城市在這項指標上的優(yōu)勢越明顯，權重值越小，表明缺乏優(yōu)勢。為了直觀展現(xiàn)，根據(jù)表3，以鄭州為例，其層次結構下的城市科技創(chuàng)新能力個體旋律特征體系如圖1所示。

圖1 鄭州城市科技創(chuàng)新能力個體旋律層次體系

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，鄭州在5個指標上均衡發(fā)展(個體旋律特征值均為0.2000)，其中在知識創(chuàng)新能力(Y1)方面，其優(yōu)勢體現(xiàn)在X11、X13、X14；企業(yè)創(chuàng)新能力(Y2)方面，其優(yōu)勢體現(xiàn)在X21、X22、X23、X24、X25；政府創(chuàng)新能力(Y3)方面，其優(yōu)勢體現(xiàn)在X32、X33；創(chuàng)新主體間聯(lián)系(Y4)方面，其優(yōu)勢體現(xiàn)在X42；創(chuàng)新環(huán)境優(yōu)化能力(Y5)方面，其優(yōu)勢體現(xiàn)在X51、X51、X53。類似地，其他城市以此類推。由此看出，權重值分布情況表明相應旋律的分布，可以從最有利城市個體視角確定相應的旋律結構。

(二)比較旋律的分析

根據(jù)模型(6)和模型(7)，從最有利于每個城市科技創(chuàng)新能力發(fā)展視角，計算出個體城市比較旋律的評價結果及給出相應比較排序，如表4所示。根據(jù)約定，第1種類型是鄭州、新鄉(xiāng)、濟源，排名位居前5%，具有明顯優(yōu)勢；第2種類型是洛陽、開封、安陽、焦作，排名位居前20%，具有一般優(yōu)勢；第3種類型是剩下的城市，缺乏個體比較優(yōu)勢。不難看出，第2種類型和第3種類型的城市即使站在最有利于自身評價立場，還是存在比其科技創(chuàng)新能力更好的其他城市，如洛陽的榜樣為鄭州，駐馬店的榜樣為鄭州、新鄉(xiāng)、洛陽等，相比傳統(tǒng)的“固定式”權重評價方法，被評價的城市更愿意主動從自身角度向榜樣學習，彌補不足。同時，也說明基于比較優(yōu)勢的評價方法具有客觀性與自主性。因此，通過比較優(yōu)勢分析，居于第1類的城市可以發(fā)現(xiàn)潛在競爭者，為了防止被趕超而發(fā)揮個體優(yōu)勢；居于第2類的城市能夠確定發(fā)展方位，既保持優(yōu)勢又要趕超榜樣；位居第3類的城市以第1類和第2類城市為學習榜樣，樹立標桿并明確超越方向。

(三)基于比較旋律的綜合旋律評價分析

根據(jù)表5可知，在鄭洛新等15個城市科技創(chuàng)新能力比較旋律計算結果基礎上，其綜合評價結果依次排序為：鄭州>洛陽>焦作>開封>新鄉(xiāng)>安陽>平頂山>濟源>南陽>濮陽>三門峽>駐馬店>漯河>商丘>鶴壁?？梢钥闯觯嵵菔潜辉u價城市當中公認的標桿(表4中排在第1名出現(xiàn)了13次)，其次是洛陽(表4中排在第2名出現(xiàn)了8次)。因此，基于比較旋律的綜合旋律評價體現(xiàn)“民主集中”的思想，在比較旋律基礎上，將個體旋律和民主優(yōu)勢有效結合，評價結果更容易被接受。

(四)鄭洛新城市群創(chuàng)新能力的發(fā)展主旋律分析

根據(jù)表6可知，通過聚類分析，15個城市科技創(chuàng)新能力評價得到4種類型發(fā)展主旋律模式。其中模式A以鄭州等10個城市為代表，其模式旋律特征w*=(0.2694、0.2841、0.1452、0.1322、0.1691)，該城市群最大優(yōu)勢在企業(yè)創(chuàng)新能力(Y2)；模式B以新鄉(xiāng)市和開封市兩個城市為代表，其模式旋律特征w*=(0.2547、0.0695、0.1928、0.4526、0.0303)，該城市群最大優(yōu)勢體現(xiàn)在創(chuàng)新主體間聯(lián)系(Y4)；模式C以安陽市1個城市為代表，其模式旋律特征w*=(0.1099、0.7718、0.0393、0.0274、0.0516)，最大優(yōu)勢也是體現(xiàn)在企業(yè)創(chuàng)新能力(Y2)；模式D以三門峽市和濟源市兩個城市為代表，其模式旋律特征w*=(0.3697、0.1345、0.0674、0.0451、0.3832)，該城市群最大優(yōu)勢體現(xiàn)在創(chuàng)新環(huán)境優(yōu)化能力(Y5)。顯然，4類模式中Y2出現(xiàn)了2次，表明企業(yè)創(chuàng)新能力是該區(qū)域科技創(chuàng)新能力發(fā)展的絕對優(yōu)勢，而政府創(chuàng)新能力(Y3)優(yōu)勢不明顯，是該城市群共同的弱項。

五、結 語

根據(jù)競優(yōu)思想，本文研究區(qū)域中城市科技創(chuàng)新能力表現(xiàn)優(yōu)秀者的識別，從最有利于個體旋律的視角，確定城市個體旋律之后，設計了層次結構背景下的主旋律模式分析方法，構建比較旋律評價和綜合旋律評價模型，運用聚類技術給出主旋律模式及特征，運用實例驗證了方法的合理性。對比其他分析方法，基于主旋律模式的城市科技創(chuàng)新能力分析方法解決了個體與群組隸屬關系的問題。

需要指出的是，在不同城市科技創(chuàng)新能力分析過程中，對其個體評價會因為其指標以及區(qū)域或群組價值主張不同而得出與上文中不同的評價結論。以上的分析內(nèi)容，是依托本文中鄭洛新能力評價指標體系得來的。如果被評價個體、判別目標、評價指標體系發(fā)生改變，那么得到的討論結果就會發(fā)生改變，但是本文所提供的主旋律分析方法同樣適用。

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