基于自組織理論的創(chuàng)新集群形成機理研究

仵鳳清 付慧嫻

摘 要：依據(jù)自組織理論，全面分析了創(chuàng)新集群的自組織特征、自組織條件和自組織形式，并通過分析創(chuàng)新集群的熵流變化，構建了創(chuàng)新集群的熵變模型，進而深入探討了創(chuàng)新集群的自組織演化動力和協(xié)同機制。通過以上研究，總結歸納出創(chuàng)新集群的自組織演化機理，揭示了創(chuàng)新集群形成和發(fā)展的自組織規(guī)律，認為創(chuàng)新集群在正負熵流變化和正反饋機制的影響下，經(jīng)歷了“微漲落-巨漲落-遠離平衡態(tài)”的變化過程，并通過競爭、技術創(chuàng)新、環(huán)境支持三個維度的協(xié)同機制以及內(nèi)外部非線性動力機制進行自調(diào)整，進而促進創(chuàng)新集群向有序方向轉變，如此反復迭代、逐步實現(xiàn)優(yōu)化升級。

關鍵詞：創(chuàng)新集群;形成機理;演化路徑;自組織;協(xié)同機制

中圖分類號：G 301 文獻標識碼：A 文章編號：1672-7312（2019）04-0448-09

0 引 言

隨著信息技術的不斷進步和知識經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科技創(chuàng)新的作用越來越突出。在經(jīng)濟全球化背景下，創(chuàng)新集群為企業(yè)識別市場機會、提高技術創(chuàng)新能力、增強企業(yè)競爭力提供了強勁的支撐和動力，是推動區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、促進產(chǎn)業(yè)集群轉型的關鍵。由此，各國學者紛紛對創(chuàng)新集群的作用機理與演化路徑展開了研究。

Ivanova I A，Leydesdorff L[1]根據(jù)大學、產(chǎn)業(yè)、政府三個主體要素組成的三螺旋結構，將創(chuàng)新集群比作一個具有多個主體要素的復雜系統(tǒng)，其同樣具有螺旋結構，并通過內(nèi)部各主體要素之間的耦合作用對系統(tǒng)進行逐步優(yōu)化，進而使創(chuàng)新集群達到更高水平。Xie X M等[2]學者探討了發(fā)展中國家創(chuàng)新集群的創(chuàng)新過程，利用集群資源、集群網(wǎng)絡和集群環(huán)境3個要素組成的驅動力模型分析創(chuàng)新集群，驗證了這3個要素對創(chuàng)新集群的積極作用，即擁有豐富資源，注重資源共享和善于利用網(wǎng)絡的企業(yè)可以更有效地加快其創(chuàng)新過程。沈小平和李傳福[3]提出創(chuàng)新集群能夠有效推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結構，并從創(chuàng)新集群的形成特征和形成條件出發(fā)，探討了創(chuàng)新集群形成的影響因素，最終提出了創(chuàng)新集群動力要素的五大作用機制。王志強[4]基于創(chuàng)新集群的視角，研究了產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新機制的形成與發(fā)展，并表明區(qū)域創(chuàng)新集群已經(jīng)成為發(fā)達國家提高創(chuàng)新水平的重要發(fā)展手段。

近些年也有學者將自組織理論應用于對創(chuàng)新集群的研究。Cai等[5]運用自組織理論，分析了創(chuàng)新集群的形成和演化過程。將創(chuàng)新集群的形成和演變分為企業(yè)集群，創(chuàng)新集群和循環(huán)創(chuàng)新網(wǎng)絡3個階段，并提出只有具備良好的環(huán)境條件，充分調(diào)動和發(fā)揮集群競爭協(xié)同自組織機制，才能實現(xiàn)集群的可持續(xù)發(fā)展的結論。Zheng He等[6]人認為創(chuàng)新集群是一個復雜的自適應性系統(tǒng)，并開發(fā)出創(chuàng)新集群自組織演化過程的分析框架。郭利平[7]認為創(chuàng)新集群是一個自組織、自協(xié)調(diào)、自適應的復雜系統(tǒng)，其運用耗散結構、協(xié)同學等自組織理論的方法，從外生性和內(nèi)生性創(chuàng)新集群兩個方面出發(fā)，研究了市場機制、外資企業(yè)和政府有關部門在自組織進程中的演化路徑。王軍華[8]基于自組織理論，闡述了電子商務市場網(wǎng)絡架構的復雜性，并對其網(wǎng)絡演化機制過程中出現(xiàn)的問題進行分析，提出相關解決對策。張玉利、白峰[9]運用耗散結構理論構建了創(chuàng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的兩階段演進模型，對眾創(chuàng)空間的結構與功能進行了優(yōu)化，促進了眾創(chuàng)空間的形成與演化。程強，石琳娜[10]基于自組織理論，從演化的動力條件、誘導因素、演化路徑、演化形式四個方面研究了產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新的協(xié)同演化機理，為實現(xiàn)產(chǎn)學研的協(xié)同創(chuàng)新提供了動力。

從國內(nèi)外現(xiàn)有文獻中可以看出，創(chuàng)新集群的研究已經(jīng)取得了較為豐富的成果，然而創(chuàng)新集群作為一個復雜的動態(tài)系統(tǒng)，其具有整體性和內(nèi)在關聯(lián)性，并時刻與外界環(huán)境進行著能量、知識、信息的交換，整個系統(tǒng)在不斷地進行動態(tài)演化與發(fā)展?，F(xiàn)階段國內(nèi)外學者多采用個案分析和靜態(tài)分析的方法對創(chuàng)新集群的局部特征進行研究，缺乏對創(chuàng)新集群在復雜環(huán)境下的自組織演化特征、規(guī)律和作用機理的全面分析。因此本文結合創(chuàng)新集群的自組織特性，運用自組織理論對創(chuàng)新集群的演化規(guī)律進行全面深入分析，為創(chuàng)新集群的發(fā)展提供理論指導。

1 創(chuàng)新集群的自組織性分析

1.1 創(chuàng)新集群自組織特征

依據(jù)自組織理論，創(chuàng)新集群的自組織特征主要包括5個方面。

1.1.1 集群要素的自增強性

創(chuàng)新集群自身對環(huán)境有較高的適應性，其內(nèi)部企業(yè)能夠在技術、資金和人力等要素的支持下，通過組建新企業(yè)或在現(xiàn)有成熟企業(yè)的基礎上衍生新企業(yè)，來達到企業(yè)“自生長”的目的。在這種情況下，集群的規(guī)模逐漸擴大，競爭優(yōu)勢不斷增強，此時會吸引更多創(chuàng)新性企業(yè)的加入。如此循環(huán)，集群效應進一步放大，競爭優(yōu)勢大幅度提高。

1.1.2 集群創(chuàng)新能力的自放大性

創(chuàng)新集群的自放大性可以通過幾個方面來表現(xiàn)：首先，激烈的競爭所帶來的競爭壓力是每個企業(yè)都不可避免的，在創(chuàng)新集群中，大量創(chuàng)新企業(yè)的加入導致集群內(nèi)競爭壓力增大，這種競爭壓力的自放大反而能夠促進企業(yè)加大技術投入，提高產(chǎn)品和服務質量，有利于集群的技術創(chuàng)新[11];其次，創(chuàng)新集群內(nèi)的企業(yè)在一定程度上呈現(xiàn)出空間集聚狀態(tài)，集群企業(yè)之間的信息交流、業(yè)務聯(lián)系更加便利，有利于技術創(chuàng)新成果的快速傳播與分享，同行企業(yè)相互交流、學習、模仿，這種技術整合能力的自放大能夠有效促進技術的優(yōu)化升級;最后，創(chuàng)新集群中存在高度抽象化、難以通過標準化形式傳播的隱形知識，創(chuàng)新集群為隱形知識的傳播提供了有利條件[12]。隱性知識可以通過集群企業(yè)員工的深入交流和頻繁溝通進行自傳播。

1.1.3 集群系統(tǒng)的自調(diào)整性

創(chuàng)新集群和與之相關聯(lián)的組織共同行動、并行決策，從而確保系統(tǒng)的一致性和協(xié)調(diào)穩(wěn)定性。由于單個企業(yè)或組織的決策會對整個創(chuàng)新集群產(chǎn)生影響，因此企業(yè)在做出重大決策或行動時。往往會在相似甚至相同的行為準則上達成共識。這種潛移默化的行為準則能夠促進創(chuàng)新集群內(nèi)部企業(yè)調(diào)整自己的戰(zhàn)略目標，促進各成員企業(yè)之間的穩(wěn)定合作。

1.1.4 集群環(huán)境的自適應性

創(chuàng)新集群在自組織演化過程中往往會伴隨著一些新的組織形態(tài)和新功能的出現(xiàn)，創(chuàng)新集群內(nèi)部各創(chuàng)新主體根據(jù)外部環(huán)境的不斷變化做出相應的反應，例如根據(jù)市場需求的變化及時調(diào)整戰(zhàn)略方向、改變營銷策略、變革組織結構等等。

總之，創(chuàng)新集群能夠根據(jù)外部環(huán)境的變化進行自我調(diào)整，這種對外界環(huán)境的自適應性能夠有效促進創(chuàng)新集群的有序發(fā)展。

1.1.5 集群的迭代趨優(yōu)性

創(chuàng)新集群的自組織演化是一個動態(tài)的循環(huán)發(fā)展過程，其在遠離平衡態(tài)的區(qū)域反復迭代，逐步趨優(yōu)。創(chuàng)新集群從出現(xiàn)到形成再到優(yōu)化升級，需要經(jīng)過無數(shù)次的突變。當發(fā)生突變時，集群經(jīng)過自重組、自調(diào)整，逐漸達到一個吻合點，進而使集群處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，隨后又會發(fā)生新的突變，經(jīng)過無數(shù)次的迭代循環(huán)過程，創(chuàng)新集群逐步實現(xiàn)優(yōu)化升級。

1.2 創(chuàng)新集群的自組織條件

1.2.1 開放性是創(chuàng)新集群產(chǎn)生自組織演化的前提

熱力學第二定律指出，在封閉系統(tǒng)中，由于無法從外界吸收負熵，整個系統(tǒng)的熵值會不斷增大，進而趨于無序、混亂、逐漸喪失活力。系統(tǒng)只有與外界進行物質、能量和信息的交換，才有可能維持其整體結構的穩(wěn)定發(fā)展。

在開放的條件下，創(chuàng)新集群與外界進行物質流、信息流、知識流、資金流等熵流的交換，一些因素會對此交換過程產(chǎn)生影響，主要包括經(jīng)濟發(fā)展狀況、科技發(fā)展水平、傳統(tǒng)文化差異、自主創(chuàng)新能力以及區(qū)域服務水平。這些經(jīng)濟、技術、文化、服務以及主觀能力等方面的差異會激發(fā)創(chuàng)新集群與外界進行能量交換，當創(chuàng)新集群中流入的熵流大于流出的熵流時，系統(tǒng)會發(fā)生自組織轉變。因此一個開放性的環(huán)境是創(chuàng)新集群進行自組織演化的首要前提條件。圖1為創(chuàng)新集群開放性分析框架。

需要注意的是，系統(tǒng)的這種開放性并不是是毫無節(jié)制的，系統(tǒng)從外部吸收的熵流可正可負，還有可能為零，在過度的開放條件下，當系統(tǒng)吸收的正熵流大于負熵流時，系統(tǒng)的混亂程度反而會增加[13]。因此，創(chuàng)新集群要保持系統(tǒng)適度開放，不斷地從外界吸收有利于系統(tǒng)有序發(fā)展的負熵流，例如推動創(chuàng)新企業(yè)不斷發(fā)展的資金、技術、知識、信息等，同時從系統(tǒng)內(nèi)部不斷輸出不利于集群發(fā)展的正熵流，如集群內(nèi)部企業(yè)之間的惡性競爭、企業(yè)內(nèi)部不合理的規(guī)章制度等。

1.2.2 遠離平衡態(tài)是創(chuàng)新集群從無序、混亂狀態(tài)向有序狀態(tài)過渡的基礎

系統(tǒng)在遠離平衡態(tài)時會具有足夠大的推動力，促進其向有序方向發(fā)展。創(chuàng)新集群作為一個活躍的動態(tài)系統(tǒng)，頻繁地與外界進行交流。在不同的發(fā)展階段，創(chuàng)新集群在資源分配、成長狀態(tài)等方面處于非平衡狀態(tài)，這種非平衡結構正是集群內(nèi)不同程度的多樣化特點造成的。因此，非平衡變化機制是創(chuàng)新集群自組織的前提，具體如圖2所示。在內(nèi)部分化以及整體的強化作用下，創(chuàng)新集群遠離平衡狀態(tài)需要在原有內(nèi)部機制的作用下，借助市場需求、技術革新、制度創(chuàng)新、競爭機制、合作機制以及正反饋機制等相關力量的推動，最終使創(chuàng)新集群系統(tǒng)內(nèi)部越來越趨于多元化和專業(yè)化。

市場需求、技術革新、制度創(chuàng)新是創(chuàng)新集群遠離平衡態(tài)的三大動力條件。在信息技術高速發(fā)展的背景下，大量新技術、新產(chǎn)品被引進，加上消費者不斷增多的個性化需求，產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速。創(chuàng)新集群成員需要不斷打破技術瓶頸，提高資源整合能力，并努力形成核心競爭力，進而促進原有集群遠離平衡態(tài)。除此之外，人在整個創(chuàng)新集群系統(tǒng)中起到至關重要的作用，而與人有關的活動都具有一定的主觀能動性，人力資本是創(chuàng)新集群企業(yè)最重要的組成要素，因此提升員工的積極性和創(chuàng)造性是創(chuàng)新集群企業(yè)發(fā)展的關鍵。從本質上講，制度創(chuàng)新才能最大程度的激發(fā)人力資源的積極性和創(chuàng)造性。

以上三大動力因素通過競爭、合作、正反饋等作用機制發(fā)揮作用。在市場環(huán)境中，競爭和合作是創(chuàng)新集群企業(yè)面臨的基本形態(tài)，企業(yè)需要不斷調(diào)整戰(zhàn)略目標、整合資源。在這個過程中，競爭能夠增加整個創(chuàng)新集群系統(tǒng)的差異性，合作通過促進各系統(tǒng)之間的專業(yè)化分工，使各子系統(tǒng)之間出現(xiàn)差異化的互補性，二者為系統(tǒng)遠離平衡態(tài)創(chuàng)造了自組織條件。除此之外，創(chuàng)新集群企業(yè)屬于典型的知識型企業(yè)，而知識經(jīng)濟最顯著的特點就是邊際報酬遞增，在正反饋機制的影響下，報酬遞增相關部門會形成不同的經(jīng)濟路線，進而導致了創(chuàng)新集群不斷分化，遠離平衡態(tài)。

創(chuàng)新集群遠離平衡態(tài)后，由于系統(tǒng)內(nèi)各要素以及不同子系統(tǒng)間的相互作用，造成了集群內(nèi)各要素和子系統(tǒng)的差異化。從組織整體的視角考慮，創(chuàng)新集群遠離平衡態(tài)會表現(xiàn)出兩種特征，一是由于各要素和子系統(tǒng)的差異性而導致的系統(tǒng)多元化，二是由于創(chuàng)新集群子系統(tǒng)的不斷分化促使系統(tǒng)趨向于專業(yè)化。

1.2.3 非線性作用是創(chuàng)新集群自組織演化的動力和必要條件

復雜系統(tǒng)內(nèi)部存在的“微漲落”之所以會形成“巨漲落”，是因為系統(tǒng)內(nèi)部各主體要素之間存在著非線性的相互作用，由于不同要素之間有多種組合方式，導致系統(tǒng)內(nèi)部包含大量的組合單元，系統(tǒng)結構呈現(xiàn)多層次性、復雜性和多樣性。創(chuàng)新集群作為一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，其內(nèi)部各要素之間的交流、合作、競爭等都是復雜的、非線性的，這種非線性作用效果要遠遠超出系統(tǒng)單一要素疊加產(chǎn)生的線性作用效果[9]。企業(yè)、政府、高校、科研機構、中介機構等創(chuàng)新主體共同作用加速了創(chuàng)新集群的自組織演化，促進創(chuàng)新集群朝著有序的方向發(fā)展，實現(xiàn)優(yōu)化升級。

1.2.4 漲落是創(chuàng)新集群自組織演化的誘導因素

系統(tǒng)只有具備漲落或起伏的變化，才能發(fā)生非線性的相互作用，使體系離開原來的狀態(tài)，發(fā)生質的變化進而躍遷到一個新的穩(wěn)定有序狀態(tài)。市場需求變化、技術革新、政策變革等都會導致創(chuàng)新集群發(fā)生漲落。創(chuàng)新集群內(nèi)外各要素相互作用，當作用效果達到一定閾值時，系統(tǒng)會通過正反饋機制將漲落進一步放大，形成“巨漲落”。創(chuàng)新集群通過自學習、自適應、自調(diào)整的方式找到內(nèi)外漲落的耦合點，進一步使系統(tǒng)達到和諧狀態(tài)[14]。系統(tǒng)由“微漲落”到“巨漲落”再回到穩(wěn)定狀態(tài)的循環(huán)過程，能夠不斷打破系統(tǒng)原有的平衡，實現(xiàn)集群結構和功能的優(yōu)化升級，激發(fā)整個集群系統(tǒng)的進步與演化。

1.3 創(chuàng)新集群的自組織形式

創(chuàng)新集群在演進過程中，受非線性作用和正負兩種不同反饋機制的影響，會形成超循環(huán)組織，這種組織具有多樣性、復雜性的特點?；诓煌囊暯?，創(chuàng)新集群會形成不同的超循環(huán)結構。圖3為創(chuàng)新集群基于四種不同視角形成的超循環(huán)結構。

在創(chuàng)新視角上，由于高新科技產(chǎn)品的生命周期不斷縮短，產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，消費者需求多樣化等特點決定了高新技術產(chǎn)業(yè)在創(chuàng)新過程中的非線性特點。創(chuàng)新企業(yè)與相關機構之間必須相互合作，構建共享創(chuàng)新平臺，實現(xiàn)各種創(chuàng)新要素的互補才能達到創(chuàng)新目的。創(chuàng)新集群中的企業(yè)以及政府、高校、中介機構、科研機構經(jīng)過長期的交流與協(xié)作，加大各機構與技術、資金以及信息等要素的發(fā)展互動，有利于快速融入創(chuàng)新環(huán)境，促進技術創(chuàng)新。例如政府為高校、科研機構和創(chuàng)新企業(yè)提供政策支持、研究合作，高校和科研機構為政府和企業(yè)培養(yǎng)相關人才、提供政策咨詢，企業(yè)通過市場調(diào)研、技術交易、信息咨詢等手段與高校、中介機構和科研機構進行合作，加速了各要素之間的循環(huán)互動發(fā)展，促使企業(yè)和相關機構形成基于創(chuàng)新網(wǎng)絡的超循環(huán)組織。

在經(jīng)濟視角上，創(chuàng)新集群企業(yè)作為超循環(huán)過程的重要載體，必須與相關企業(yè)進行合作，達成互贏的交易，進而實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。創(chuàng)新集群內(nèi)部企業(yè)可以利用相近的地理優(yōu)勢來增強企業(yè)之間的交易強度，進而降低交易成本，最終實現(xiàn)企業(yè)之間的分工優(yōu)化，形成基于分工交易的超循環(huán)組織。

資源視角上，創(chuàng)新集群的形成與地方公共資源緊密聯(lián)系。創(chuàng)新集群企業(yè)通過和交通、技術、信息等基礎設施建設以及各專業(yè)技術人員提供的產(chǎn)品和服務等公共資源形成良好的合作關系，彼此之間相互交流、協(xié)作，促進創(chuàng)新集群自組織的發(fā)展。發(fā)展過程中產(chǎn)生的反饋機制，促使企業(yè)形成資源共享的超循環(huán)組織。

在社會視角上，考慮到社會資本和人際關機對創(chuàng)新集群企業(yè)的重要影響，企業(yè)之間需要建立合作或契約關系來不斷提高自身發(fā)展水平。此外，企業(yè)內(nèi)部人員的溝通與協(xié)作也會加速企業(yè)知識和信息的流動，促進企業(yè)的不斷進步，與此同時，企業(yè)內(nèi)外也存在著競爭關系，隨著企業(yè)的不斷成長，通過競爭和選擇，一部分企業(yè)會被淘汰，一部分則會取代原企業(yè)，這種競爭關系有利于社會進化超循環(huán)組織的形成并促進其向更高水平發(fā)展。

2 創(chuàng)新集群的自組織演化分析

2.1 創(chuàng)新集群的熵流

創(chuàng)新集群作為一個復雜的開放系統(tǒng)，其有序程度需要用熵值進行衡量，普利高津指出開放系統(tǒng)中的熵變化由系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的熵流diS和系統(tǒng)外部產(chǎn)生的熵流deS兩部分組成，其中系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生熵流的過程是不可逆的。整個系統(tǒng)的熵流變化為兩部分之和，即dS=diS+deS。根據(jù)熵增原理，diS總是為正，deS可能為正也可能為負，熵值與系統(tǒng)有序化結構的形成呈反比例關系。因此，若想要使創(chuàng)新集群系統(tǒng)朝著有序穩(wěn)定的方向發(fā)展，必須不斷向外界吸收負熵流抵消系統(tǒng)內(nèi)部的正熵流，同時注意調(diào)整影響正、負熵流產(chǎn)生的因素，從而促進整個系統(tǒng)的有序化演進。

2.1.1 正熵流

創(chuàng)新集群系統(tǒng)只要處于運行狀態(tài)，就會產(chǎn)生正熵，正熵的來源可以歸結為4個方面：第一，創(chuàng)新主體在能力、知識水平、利益以及文化等方面存在的差異會對創(chuàng)新產(chǎn)生阻力。第二，創(chuàng)新主體之間合作與競爭并存，在這種復雜的合作關系下主體之間信任程度會因此而降低，因此這種信任障礙也成會創(chuàng)新的阻力。第三，創(chuàng)新集群系統(tǒng)內(nèi)要素眾多，各要素之間不可避免出現(xiàn)比例失衡的現(xiàn)象，例如相關政策執(zhí)行力度不夠，資源調(diào)配不合理等現(xiàn)象，各要素之間協(xié)調(diào)性的差別會對創(chuàng)新系統(tǒng)造成結構性障礙。第四，經(jīng)濟、文化、技術等方面的外部環(huán)境以及政策法規(guī)的不穩(wěn)定性，也會給創(chuàng)新系統(tǒng)帶來沖擊。

2.1.2 負熵流

創(chuàng)新集群系統(tǒng)與外部環(huán)境要素進行交換所產(chǎn)生的負熵可以抵消系統(tǒng)內(nèi)部由于要素不協(xié)調(diào)所產(chǎn)生的正熵，進而使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。負熵主要來源于系統(tǒng)與外部環(huán)境之間能量、信息、人才的流動以及各種物質流、技術流的支持，其中物質流包括企業(yè)生產(chǎn)所需要的設備、原材料等，技術流包括一些科研成果、新產(chǎn)品、新工藝的引進等，不同的技術流在企業(yè)內(nèi)部形成技術差異化優(yōu)勢，加速了創(chuàng)新集群的演化進程[15]。除此之外，好的文化氛圍也促進了創(chuàng)新集群的形成，營造和諧的創(chuàng)新文化建設氛圍不但會吸引高新企業(yè)的聚集，更為創(chuàng)新集群的發(fā)展提供精神動力，是創(chuàng)新集群形成的關鍵因素。

此外，創(chuàng)新集群系統(tǒng)內(nèi)還存在一種基于時間概念產(chǎn)生的熵流，這種從系統(tǒng)外部吸收的熵流起初并沒有對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而是經(jīng)過了一段時間才對系統(tǒng)產(chǎn)生影響[16]。這種熵流可正可負，正熵流包括了由于接收誤導性的環(huán)境信息而對集群總體的戰(zhàn)略方向判斷錯誤，或由于引進不恰當?shù)闹R或技術而造成了對公司現(xiàn)有資源的不合理利用等情況。負熵流包括由于創(chuàng)新集群對先進人才的合理引進和利用而對集群產(chǎn)生的良好作用，以及創(chuàng)新集群通過從外部引進先進知識，經(jīng)過知識轉移、知識再創(chuàng)造等過程，產(chǎn)生了新的適應市場的產(chǎn)品和服務等情況。

綜上，可知企業(yè)內(nèi)部時刻產(chǎn)生正熵流，為創(chuàng)新集群系統(tǒng)的發(fā)展帶來阻力，系統(tǒng)為減小阻力，抵消正熵流，會從外界吸收負熵流。然而在此過程中難免會由于判斷失誤進而錯誤地接受正熵流。其次，由于不同時間段熵流產(chǎn)生的作用不同，創(chuàng)新集群內(nèi)還存在延時產(chǎn)生影響的正熵流和負熵流。最后，由于創(chuàng)新集群的成熟度不同以及外部環(huán)境輔助要素對創(chuàng)新主體要素的支持程度不同也會產(chǎn)生正、負兩種熵流。創(chuàng)新集群的熵流變化過程如圖4所示。

圖4為創(chuàng)新集群在某一時刻t的熵流變化，其中，R為創(chuàng)新集群系統(tǒng)內(nèi)的創(chuàng)新要素，包括能量流、資金流、信息流、知識流等;diSR為創(chuàng)新集群在t時刻產(chǎn)生的正熵流，其既可以是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的，也可以是從系統(tǒng)外部吸收的，可以理解為系統(tǒng)創(chuàng)新要素的流失;deSR為創(chuàng)新集群在t時刻從外部吸收的負熵流，表示對創(chuàng)新要素的有效利用;U為創(chuàng)新集群系統(tǒng)的創(chuàng)新要素，只是這些創(chuàng)新要素當時沒有發(fā)揮作用，而是經(jīng)過一段時間才對系統(tǒng)產(chǎn)生影響;diSU，deSU分別表示系統(tǒng)之前從系統(tǒng)外部吸收的正熵流、負熵流，在t時刻才發(fā)揮作用;K表示輔助要素，其對創(chuàng)新主體起支持作用，主要通過創(chuàng)新集群的完善程度表現(xiàn)出來，diSK為輔助要素對創(chuàng)新主體的支持度不高，不能促進各主體的良性合作;deSk則表示輔助要素對創(chuàng)新主體有較高的支持作用，能夠有效促進創(chuàng)新主體的合作，創(chuàng)新集群發(fā)展相對完善。

2.2 創(chuàng)新集群的熵變模型

為了對創(chuàng)新集群系統(tǒng)的熵變過程有一個更加清楚的了解，本文參考文獻[17]，以自組織理論為基礎，在創(chuàng)新集群系統(tǒng)大背景下，通過分析各創(chuàng)新要素之間的關系，并結合圖4的熵流變化過程，建立創(chuàng)新集群的熵變模型，提出以下幾種假設。

假設1：創(chuàng)新集群系統(tǒng)的總熵為

其中Q為某一時刻的創(chuàng)新集群產(chǎn)出;diSR，deSR，diSU，deSU，diSK，deSK所表示的含義在圖4中已作解釋，故在此不再過多解釋。

1）若ΔE（dS）<0，表示創(chuàng)新集群系統(tǒng)從外界吸收的負熵流大于系統(tǒng)內(nèi)部的熵增，此時，創(chuàng)新集群系統(tǒng)處于積極發(fā)展狀態(tài)，其內(nèi)部各主體要素能夠良好協(xié)作，促進創(chuàng)新集群向著穩(wěn)定有序的方向演變。

2）若ΔE（dS）>0，表示輸入創(chuàng)新集群系統(tǒng)的負熵流小于系統(tǒng)內(nèi)部的熵增，創(chuàng)新集群系統(tǒng)處于混亂無序的狀態(tài)，整體呈現(xiàn)停滯不前甚至倒退的狀態(tài)。

3）若ΔE（dS）=0，表示創(chuàng)新集群系統(tǒng)吸收的負熵流與系統(tǒng)內(nèi)部的熵增相等，即整個創(chuàng)新集群系統(tǒng)與初始狀態(tài)相比并無大的波動，此時系統(tǒng)處于一種“平衡”狀態(tài)。

3 創(chuàng)新集群的自組織動力和協(xié)同分析

3.1 創(chuàng)新集群的自組織動力

創(chuàng)新集群系統(tǒng)包含眾多要素，各要素和子系統(tǒng)之間存在著復雜的、非線性的關系。這種關系會導致系統(tǒng)內(nèi)資金、信息、人才等資源要素的流動，其導致的一系列變化會造成創(chuàng)新集群內(nèi)部的突發(fā)式漲落。根據(jù)作用環(huán)境不同可將創(chuàng)新集群形成的動力來源分為內(nèi)部動力和外部動力，根據(jù)動力要素不同可分為創(chuàng)新動力、環(huán)境動力和競爭動力。其中創(chuàng)新動力屬于內(nèi)部動力，環(huán)境動力和競爭動力屬于外部動力。系統(tǒng)內(nèi)部動力是指組織內(nèi)部各子系統(tǒng)之間通過相互作用所導致的系統(tǒng)功能的改變，外部動力則主要源于系統(tǒng)外界環(huán)境的變化。并且外部動力可以通過改變對創(chuàng)新集群的作用方式直接對創(chuàng)新集群的形成造成影響，也可以通過影響內(nèi)部動力對創(chuàng)新集群的形成造成間接影響。外界不斷更新的環(huán)境推動內(nèi)部動力要素，促進創(chuàng)新集群的形成與發(fā)展。

作為創(chuàng)新集群形成過程中的內(nèi)部核心動力，創(chuàng)新動力具有極其重要的作用。其主要來源于科技進步、創(chuàng)新主體之間的合作與競爭、不斷變化的市場需求以及創(chuàng)新的制度政策等。政府相關政策的支持、金融機構的資金支持，中介機構的積極配合構成了創(chuàng)新集群的環(huán)境支持動力，它們的共同作用有利于為創(chuàng)新集群系統(tǒng)營造一個相對穩(wěn)定的外部環(huán)境。除此之外，創(chuàng)新集群系統(tǒng)內(nèi)部各主體要素間、子系統(tǒng)間以及系統(tǒng)與外界環(huán)境之間一直存在激烈的競爭，競爭動力主要來源于市場競爭和技術創(chuàng)新[18]，能夠帶動企業(yè)不斷提高核心技術水平與創(chuàng)新能力，促使集群具備更高的敏感度，使其能夠在短時間內(nèi)獲取市場最新動態(tài)和最新前沿信息，加快新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)與研制。因此環(huán)境動力和競爭動力兩種外部動力都是集群企業(yè)內(nèi)部創(chuàng)新的重要推動力量，它們與集群企業(yè)內(nèi)部動力共同作用，促進創(chuàng)新集群的形成與發(fā)展。圖5為創(chuàng)新集群的動力分析框架。

3.2 創(chuàng)新集群的自組織協(xié)同

創(chuàng)新集群協(xié)同的關鍵在于它能夠通過集群中各主體要素的相互配合，促進系統(tǒng)結構朝著穩(wěn)定有序的方向發(fā)展。集群各組分之間的知識流動、信息傳遞、技術交換等能夠促進集群不斷創(chuàng)新，優(yōu)化系統(tǒng)結構，促使系統(tǒng)內(nèi)部形成知識、技術、資源等分享機制，各創(chuàng)新主體能夠在共同目標的驅動下，依靠現(xiàn)代信息技術構建資源平臺，進行多方位交流與協(xié)作。另外，創(chuàng)新集群系統(tǒng)通過自組織，不斷提高自身結構的有序程度以及自適應、自調(diào)整的能力，促進集群有條不紊地發(fā)展[19]。

創(chuàng)新主體要素之間形成的協(xié)同機制為創(chuàng)新集群的自組織運行提供動力，因此創(chuàng)新集群對創(chuàng)新主體的創(chuàng)新功能有內(nèi)在要求。首先，創(chuàng)新集群主體要素能夠通過彼此之間的相互作用，構成創(chuàng)新集群的動力系統(tǒng)。其次，協(xié)同機制能夠有效利用現(xiàn)有的或從外界獲取的創(chuàng)新要素，通過激發(fā)動力要素優(yōu)勢的提升路徑來推動集群原有以及新獲得創(chuàng)新要素的快速轉變，從而迅速獲取強有力的競爭優(yōu)勢。另外，協(xié)同機制作為創(chuàng)新集群的內(nèi)部推動力，自身也能夠進行自生長、自增強和自優(yōu)化，表現(xiàn)為自組織演化的顯著優(yōu)勢。創(chuàng)新集群動力系統(tǒng)與協(xié)同機制之間的自組織調(diào)整結合協(xié)同機制自身的演化和自我繁殖能力，共同促進創(chuàng)新集群的形成。本文從環(huán)境動力、競爭動力及創(chuàng)新動力三個方面出發(fā)，構建創(chuàng)新集群自組織協(xié)同機制，圖6為創(chuàng)新集群自組織協(xié)同機制分析框架。

4 創(chuàng)新集群自組織形成機理

由上述分析可知，創(chuàng)新集群是一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，在其演化的整個過程當中，漲落一直存在，既包括由于技術進步、需求變化、政策制度改變等因素引起的外部漲落，又包括由于企業(yè)內(nèi)部資金、人才流動，企業(yè)創(chuàng)新文化、創(chuàng)新精神的更新變化等因素引起的內(nèi)部漲落。當系統(tǒng)受到各種隨機漲落因素的影響后，原有的穩(wěn)定秩序遭到破壞。對于小幅度漲落，集群系統(tǒng)會通過自組織機制圍繞某一平穩(wěn)狀態(tài)上下波動直至恢復到穩(wěn)定狀態(tài)。而當微漲落通過各要素間的正反饋作用發(fā)展為巨漲落時，創(chuàng)新集群系統(tǒng)會在內(nèi)部主體要素和外部環(huán)境要素的作用下，通過非線性作用向符合創(chuàng)新集群發(fā)展的技術范式演化，并通過對集群內(nèi)的資源等進行重新組合，促使創(chuàng)新集群由混亂無序化向有序化發(fā)展[20]。

創(chuàng)新集群系統(tǒng)的總熵值在與外界進行交換的同時會不斷發(fā)生變化，創(chuàng)新主體之間的本質差異、競爭關系、集群內(nèi)部要素比例失衡，集群外部環(huán)境不穩(wěn)定會導致正熵流的增加，此時創(chuàng)新集群系統(tǒng)要想保持原有活力，實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展，就需要有負熵流的進入，進而抵消集群內(nèi)部的正熵流。負熵流可以從很多方面體現(xiàn)出來，例如創(chuàng)新集群內(nèi)部主體要素通過積極配合、相互協(xié)作，促進創(chuàng)新集群朝著有序的方向衍生、分化;保持一個開放的環(huán)境，從外部吸收有用信息、引進先進技術、招納優(yōu)秀人才、合理利用資源;中介機構、金融機構、政府機構加大對創(chuàng)新集群支持等。此后若系統(tǒng)總熵流大于零，系統(tǒng)會發(fā)生微漲落，總熵流低于臨界點，創(chuàng)新集群系統(tǒng)演化發(fā)展會圍繞某一平衡位置上下波動，通過內(nèi)部自穩(wěn)定機制維持原有穩(wěn)定狀態(tài);總熵流高于臨界點，創(chuàng)新集群系統(tǒng)會在正反饋機制和競爭合作機制的共同影響下，由“微漲落”變?yōu)椤熬逎q落”，系統(tǒng)遠離平衡態(tài)，結構變得不穩(wěn)定?！皾q落”的積累使創(chuàng)新集群實現(xiàn)從量變到質變的轉變，推動創(chuàng)新集群走向“混沌的邊緣”，進而發(fā)生突變[21]。在此基礎上，創(chuàng)新集群內(nèi)部形成以環(huán)境、競爭、技術創(chuàng)新為主導的協(xié)同機制，這種協(xié)同機制能夠支配創(chuàng)新集群以新的方式演進，其與非線性動力機制相互作用，共同促進新的耗散結構的形成。當系統(tǒng)再次失穩(wěn)，通過集群內(nèi)子系統(tǒng)間以及系統(tǒng)與外界環(huán)境間的相互作用，會再次經(jīng)歷從混沌無序狀態(tài)向有序結構的轉變，如此迭代循環(huán)，優(yōu)化升級。創(chuàng)新集群自組織機理如圖7所示。

5 結論與建議

總體來說，創(chuàng)新集群作為一個開放的生態(tài)系統(tǒng)，在與外界環(huán)境進行能量交換的過程中，其熵值會不斷發(fā)生變化，造成集群發(fā)展不平衡，隨機漲落由此產(chǎn)生。根據(jù)漲落發(fā)生的程度，創(chuàng)新集群內(nèi)的企業(yè)采取相適應的行動，將會對創(chuàng)新集群的發(fā)展產(chǎn)生正面影響。本文就創(chuàng)新集群的自組織演化路徑及發(fā)展特點，為創(chuàng)新集群的發(fā)展提出以下建議。

首先，一個開放的環(huán)境是創(chuàng)新集群系統(tǒng)演化發(fā)展的前提條件，通過不斷吸收負熵流來實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化升級?？梢酝ㄟ^以下幾種方式促進負熵流的流入：集群內(nèi)部加大合作力度，提高集群的創(chuàng)新能力，同時積極引進先進技術，促進技術流的流入;積極培養(yǎng)和引進創(chuàng)新型人才，促進創(chuàng)新集群系統(tǒng)中的人才流動，促進知識流的流入;集群內(nèi)各主體與相關組織機構積極配合，提高信息傳遞的效率，促進信息流的流入;營造良好的創(chuàng)新文化氛圍，吸引優(yōu)秀創(chuàng)新企業(yè)的加入，不斷提高創(chuàng)新集群系統(tǒng)的整體實力。

其次，政府相關部門調(diào)整職能定位，充分發(fā)揮其引導作用，積極制定促進創(chuàng)新集群發(fā)展的政策，并確保整個市場的公平競爭;支持高校以及相關機構與創(chuàng)新集群企業(yè)的優(yōu)化合作，始終堅持創(chuàng)新型企業(yè)的核心地位;積極出臺相關政策，鼓勵企業(yè)、高校、科研機構強化科研水平，不斷吸引高科技水平人才，提高企業(yè)自主創(chuàng)新能力，同時提高財政支持力度，完善創(chuàng)新集群相關的基礎配套設施，加大重點實驗室、高新技術人才培養(yǎng)基地的構建力度，促進高新技術資源共享。

最后，加強創(chuàng)新集群企業(yè)之間的協(xié)同網(wǎng)絡建設，集群企業(yè)要培養(yǎng)自組織意識，不依賴企業(yè)原有的固有路徑，而是在企業(yè)之間建立暢通的互動和合作機制，在創(chuàng)新集群內(nèi)部形成由政府、高校、科研機構、創(chuàng)新主體組成的多維空間網(wǎng)絡，提高空間網(wǎng)絡內(nèi)資源利用和信息傳遞的效率，提高創(chuàng)新集群整體的創(chuàng)新能力，這樣才能夠對集群內(nèi)出現(xiàn)的隨機漲落迅速做出反應，根據(jù)市場變化隨時調(diào)整自身發(fā)展方向，牢牢把握市場機會，促進創(chuàng)新集群內(nèi)部的知識擴散以及集群企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新能力的提高。

參考文獻：

[1] Ivanova I A，Leydesdorff L.Rotational symmetry and the transformation of innovation systems in a Triple Helix of university-industry-government relations[J].Technological Forecasting & Social Change，2014，86（340）：143-156.

[2]Xie X M，Wu Y H，Ma G X.Driving forces of industrial clusters towards innovative clusters：accelerating the innovation process[J].Asian Journal of Technology Innovation，2016，24（02）：1-18.

[3]沈小平，李傳福.創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)集群形成的影響因素與作用機制[J].科技管理研究，2014（14）：144-148.

[4]王志強，李 菲.產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新的范式轉型與形成路徑：創(chuàng)新集群的視角[J].蘭州大學學報（社會科學版），2016，44（03）：159-168.

[5]Cai S，Jiao J，Xiang Q.Research on formation and development of circular industrial clusters and innovative networks[J].Energy Procedia，2011，5（08）：1519-1524.

[5]He Z，Rayman-Bacchus L，Wu Y.Self-organization of industrial clustering in a transition economy：A proposed framework and case study evidence from China[J].Research Policy，2011，40（09）：1280-1294.

[6]郭利平.基于自組織的創(chuàng)新集群演化機理及其對策[J].企業(yè)經(jīng)濟，2015（09）：58-62.

[7]王軍華.基于自組織理論的電子商務市場網(wǎng)絡演化機制探討[J].商業(yè)經(jīng)濟研究，2017（02）：81-83.

[8]張玉利，白 峰.基于耗散理論的眾創(chuàng)空間演進與優(yōu)化研究[J].科學學與科學技術管理，2017，38（01）：22-29.

[9]程 強，石琳娜.基于自組織理論的產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新的協(xié)同演化機理研究[J].軟科學，2016，30（04）：22-26.

[10]Dalum B，Pedersen C R，Villumsen G.Technological life-cycles：lessons from a cluster facing disruption[J].European Urban & Regional Studies，2005，12（03）：229-246.

[11]Casanueva C，Castro I，Galan J L.Informational networks and innovation in mature industrial clusters[J].Journal of Business Research，2013，66（05）：603-613.

[12]李 葳，那 娜，胡艷婷.高新技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)熵變模型構建[J].科技與管理，2013，15（03）：49-53.

[13]甄美榮，李 璐.基于代際差異的國家級高新區(qū)創(chuàng)新自組織演進模型[J].中國科技論壇，2018（04）：138-147.

[14]Menzel M P，F(xiàn)ornahl D.Cluster life cycles-dimensions and rationales of cluster evolution[J].Jena Economic Research Papers，2007，19（01）：205-238.

[15]宋 婧，丁 寧.基于耗散結構理論的創(chuàng)新集群熵流模型建立探析[J].全國商情（理論研究），2013（08）：5-7.

[16]張 虹.基于耗散結構理論的集群創(chuàng)新系統(tǒng)形成及演化分析[J].經(jīng)濟研究導刊，2008（14）：33-35.

[17]Haken H.Information and self-organization[M].New York：Springer-Verlag，2011.

[18]井然哲.基于自組織協(xié)同論的企業(yè)集群系統(tǒng)發(fā)展機理研究[J].管理工程學報，2007（02）：52-54.

[19]霍明連，李知淵，王新澄.區(qū)域低碳創(chuàng)新系統(tǒng)自組織演化過程研究[J].科技與管理，2016，18（04）：42-47.

[20]姜 江，胡振華.區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新系統(tǒng)發(fā)展路徑與機制研究[J].經(jīng)濟地理，2013，33（08）：86-90.

（責任編輯：嚴 焱）