演化博弈視域下的高科技產(chǎn)品合作研發(fā)策略研究

韓明丹 張曉文

作者簡介：韓明丹（1988-），女，湖北武漢人，武漢理工大學(xué)創(chuàng)業(yè)學(xué)院講師，武漢理工大學(xué)管理學(xué)院博士生，主要從事金融創(chuàng)新與人力資源管理研究。

通訊作者：張曉文（1984-），女，湖北廣水人，武漢理工大學(xué)學(xué)工部職業(yè)發(fā)展教研室助理研究員，碩士，主要從事人力資源管理研究。

摘 要：隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)間競爭加劇，越來越多的企業(yè)為了保持競爭優(yōu)勢，不斷增加對高科技產(chǎn)品的研發(fā)與投入。為此，一些企業(yè)尋求與科研院所合作，利用各方優(yōu)勢開發(fā)高技術(shù)含量產(chǎn)品，然而，企業(yè)與科研院所之間的合作通常會受到一些阻礙因素的影響。為了更加清晰地揭示企業(yè)與科研院所二者合作關(guān)系達成的主要影響因素，推動企業(yè)與科研院所之間的合作研發(fā)，采用演化博弈模型研究企業(yè)與科研院所之間合作研發(fā)的演化穩(wěn)定策略，分析影響雙方合作形成的關(guān)鍵因素。結(jié)果表明，科研院所的研發(fā)能力、企業(yè)購買技術(shù)的成本、合作研發(fā)產(chǎn)品的市場收益等因素都會影響雙方合作的形成。通過改變這些影響雙方合作的關(guān)鍵因素，可有效促進雙方合作的達成，促使系統(tǒng)向最佳策略集合演化。

關(guān)鍵詞：科技產(chǎn)品;合作研發(fā);穩(wěn)定策略;演化博弈

中圖分類號：F403.6 文獻標識碼：A DOI：10.3963/j.issn.1671-6477.2020.03.012

一、引 言

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，企業(yè)間競爭日益加劇，許多企業(yè)為了保持自身的發(fā)展優(yōu)勢，追求技術(shù)創(chuàng)新，積極拓求市場。當(dāng)前，許多企業(yè)利用自身的資金優(yōu)勢，將金融投資目光轉(zhuǎn)向與科研院所的合作上，利用科研院所的產(chǎn)品研發(fā)優(yōu)勢，為自己開發(fā)具有市場核心競爭力的高科技創(chuàng)新產(chǎn)品。企業(yè)與科研院所之間的合作研發(fā)模式實現(xiàn)了雙方優(yōu)勢的整合，不僅促進了企業(yè)的發(fā)展，也提高了科研院所的專業(yè)研發(fā)能力。例如，華為技術(shù)有限公司與相關(guān)研究院所合作，成功研發(fā)了多項技術(shù)專利，促使了華為在市場中取得技術(shù)領(lǐng)先地位。盡管這種企業(yè)與科研院所合作共贏的事例比比皆是，但是，這種優(yōu)勢互補性的投資合作在某些環(huán)境制約下可能出現(xiàn)阻礙。很多時候，企業(yè)與科研院所之間難以達成意見一致，而導(dǎo)致合作失敗。因此，本文主要對企業(yè)與科研院所之間的合作研發(fā)行為進行剖析，分析制約雙方合作的關(guān)鍵因素，冀能為推動二者進行高科技產(chǎn)品合作提供一定的參考。

當(dāng)前，有關(guān)企業(yè)與科研院所合作研發(fā)的研究較為豐富，如張克英、李仰東采用了結(jié)構(gòu)方程模型對243家企業(yè)進行調(diào)研分析，研究了知識產(chǎn)權(quán)風(fēng)險對合作研發(fā)行為的影響[1]。李宇雨、趙世海通過建模對一條供應(yīng)鏈上的上下游企業(yè)的合作研發(fā)機制進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在存在外部性的環(huán)境條件下，企業(yè)偏好于采用完全合作的方式開發(fā)高網(wǎng)絡(luò)外部性產(chǎn)品[2]。張杰軍、張赤東分析了中外科技企業(yè)合作研發(fā)的發(fā)展趨勢以及現(xiàn)狀，解析了合作研發(fā)對我國自主創(chuàng)新的影響[3]。馬亮、馬穎采用共生理論探討了共性技術(shù)合作研發(fā)的可行性及問題，并針對合作研發(fā)的障礙提出了針對性建議[4]。戚湧、孟小燕等采用Malmquist指數(shù)研究了創(chuàng)新團隊之間合作研發(fā)的績效問題，指出了影響創(chuàng)新團隊合作研發(fā)績效的相關(guān)因素[5]。徐朋輝、趙喜倉采用了空間誤差模型與空間滯后模型對我國31個省的制造業(yè)企業(yè)新產(chǎn)品創(chuàng)新能力進行了實證分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前我國制造業(yè)的合作研發(fā)對制造業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新影響并不顯著[6]。易余胤、肖條軍等采用演化博弈模型對企業(yè)間的合作演化機會主義行為進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果企業(yè)間能夠彼此了解，那么企業(yè)間將不會存在機會主義，相反，如果企業(yè)間不了解或者了解不深入，那么企業(yè)間的合作研發(fā)可能會存在機會主義[7]?？偟膩砜?，盡管有關(guān)合作研發(fā)的研究涉及的面非常廣，采用的方法也很多，但是，當(dāng)前很少有學(xué)者利用演化博弈模型針對企業(yè)與科研院所之間的合作研發(fā)演化機理進行研究?；诖耍疚牟捎醚莼┺哪Ｐ?，揭示企業(yè)與科研院所之間的合作研發(fā)行為，探討兩者之間的合作演化機理，以期發(fā)現(xiàn)其中的問題，并針對性地提出問題的解決對策，從而促進雙方合作。

二、企業(yè)與科研單位合作研發(fā)的演化博弈模型構(gòu)建

（一）理論簡介與博弈基礎(chǔ)

演化博弈的思想起源于Fisher、Hamilton等一些生態(tài)學(xué)家，他們在用博弈模型分析動、植物之間的競爭與合作行為關(guān)系時發(fā)現(xiàn)，在許多情形下，該博弈的演化結(jié)果與不依賴任何理性假設(shè)前提下得出的博弈結(jié)果相似。之后，Smith和Price于1973年首次提出了演化穩(wěn)定策略的概念，標志著演化博弈理論誕生[8]。1978年，生態(tài)學(xué)家Taylor和Jonker提出了基本動態(tài)概念——模仿者動態(tài)，這個概念的提出將演化博弈理論推向了一個全新的高度[9]。1992年，康奈爾大學(xué)召開了演化博弈理論發(fā)展國際學(xué)術(shù)會議標志著演化博弈理論在經(jīng)濟學(xué)中的地位正式確立。此后，該理論便受到了學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注，并被應(yīng)用于各種研究領(lǐng)域。演化博弈理論整合了理性經(jīng)濟學(xué)與演化生物學(xué)的思想，它不再將人假設(shè)成完全理性的博弈主體，而認為人類的博弈均衡通常是通過試錯的方式而產(chǎn)生的，因此，該思想與將人假設(shè)成完全理性的傳統(tǒng)博弈模型相比，更加符合現(xiàn)實規(guī)律[10]。

對于企業(yè)來說，其優(yōu)勢在于資金與市場，企業(yè)往往擁有雄厚的流動資金，且比較注重產(chǎn)品銷售與市場推廣、能將研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為利潤，但大多數(shù)企業(yè)往往對于高科技產(chǎn)品的研發(fā)能力不足。而科研機構(gòu)的優(yōu)勢在于科研能力，科研院所更加注重科研能力的培養(yǎng)，但往往缺乏將科研成果轉(zhuǎn)化為市場利潤的能力。因此，對企業(yè)與科研院所來說，在不同的情況下，如何選擇與對方合作，才對自己更加有利，這個問題值得深究與探討。而這個現(xiàn)實也構(gòu)成了企業(yè)與科研機構(gòu)之間博弈的基礎(chǔ)。

（二）基礎(chǔ)條件假設(shè)

本文依據(jù)企業(yè)的實際情況進行情景假設(shè)。若企業(yè)沒有單獨研發(fā)能力，其主要優(yōu)勢是資金優(yōu)勢。公司可以利用自身資金優(yōu)勢獲取科技產(chǎn)品的途徑有兩種：一是與科研院所合作研發(fā)，二是直接從科研院所購買。對于科研院所來說，其研發(fā)的產(chǎn)品技術(shù)類型包括兩種：一種是高技術(shù)產(chǎn)品，另一種為低技術(shù)產(chǎn)品。高技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)難度較大，成功幾率較低，技術(shù)產(chǎn)品小，并且投入較大;同時高技術(shù)產(chǎn)品的市場價值也較大。企業(yè)具有選擇合作與否的權(quán)利，如果企業(yè)選擇與科研院所合作研發(fā)，則兩者將按一定的比例分配研發(fā)費用與產(chǎn)品市場收益。如果企業(yè)選擇購買產(chǎn)品技術(shù)，則研發(fā)經(jīng)費由科研院所承擔(dān)，市場收益由企業(yè)一方全部獲得?？蒲性核哂羞x擇研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品還是低技術(shù)產(chǎn)品的權(quán)利。

（三）博弈模型構(gòu)建

基于以上情景假設(shè)，則企業(yè)與科研院所之間的具體博弈模型如下：

1.若企業(yè)選擇與科研院所合作研發(fā)，則研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品與低技術(shù)產(chǎn)品的市場收益分別為：

其中，P1M1r1-r1C1、P2M2r2-r2C2為兩種情況下企業(yè)收益，P1M1（1-r1）-（1-r1）C1、P2M2（1-r2）-（1-r2）C2P1為兩種情形下科研院所收益;P1、P2分別為和研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品與低技術(shù)產(chǎn)品成功的概率（P1M2）;r1、r2∈（0，1）表示在研發(fā)高、低技術(shù)產(chǎn)品情況下，企業(yè)分別承擔(dān)的研發(fā)成本比例。對于科研院所來說，其自身知曉開發(fā)哪種技術(shù)產(chǎn)品的成功概率較大，因此在開發(fā)低技術(shù)產(chǎn)品時會增加成本投入比例，以期獲得更高的市場收益，亦即，r2>r1;C1、C2分別表示研發(fā)兩種技術(shù)產(chǎn)品所需投入的成本（C1>C2）;

2.若企業(yè)選擇從科研院所購買產(chǎn)品技術(shù)，則企業(yè)購買不同技術(shù)產(chǎn)品時，企業(yè)與科研院所獲得的收益分別為：

其中，M1、M2表示兩種技術(shù)產(chǎn)品分別獲取的市場收益（M1>M2）;T1、T2表示企業(yè)購買兩種技術(shù)分別付出的成本（T1>T2）;P3、P4表示科研院所單獨進行兩種技術(shù)研發(fā)獲得成功的概率;C1、C2分別表示研發(fā)兩種技術(shù)產(chǎn)品所需投入的成本（C1>C2）。

基于以上分析與假設(shè)，可建立企業(yè)與科研院所合作研發(fā)的博弈收益矩陣如下：H′、L′分別表示科研院所研發(fā)高、低技術(shù)產(chǎn)品兩種策略;H、L分別表示企業(yè)合作與購買兩種策略。q表示科研院所研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的概率，p表示企業(yè)購買高技術(shù)產(chǎn)品的概率。

三、博弈演化動態(tài)過程分析

（一）企業(yè)的演化穩(wěn)定策略

根據(jù)式（1）（2）（3）可得企業(yè)選擇合作研發(fā)策略的復(fù)制動態(tài)方程F（p）為：

三種情況下的動態(tài)趨勢以及穩(wěn)定性如下圖1所示：

（二）科研院所演化穩(wěn)定策略

科研院所在兩種策略選擇下的期望收益U2H′、U2L′及平均收益U2分別為：

根據(jù)式（4）（5）（6）可得科研院所選擇合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品策略的復(fù)制動態(tài)方程V（q）為：

對于科研院所也存在穩(wěn)定狀態(tài)如下：

當(dāng)p=（h-g）/（e-g+h-f）時，V（q）恒等于0，因此q無論取值如何都是穩(wěn)定狀態(tài);

當(dāng)p>（h-g）/（e-g+h-f）時，滿足V′（q）<0的q=1是穩(wěn)定狀態(tài)策略;

當(dāng)p<（h-g）/（e-g+h-f）時，滿足V′（q）<0的q=0是穩(wěn)定狀態(tài)策略。

三種情況下的動態(tài)趨勢以及穩(wěn)定性如下圖2所示：

（三）系統(tǒng)穩(wěn)定性分析

由上文分析可知，該博弈模型的動態(tài)復(fù)制系統(tǒng)可表示為：

根據(jù)企業(yè)與科研院所分別求演化穩(wěn)定策略，可得該復(fù)制動態(tài)系統(tǒng)的五個局部均衡點：（0，0），（0，1），（1，0），（1，1），（（d-b）/（a-c+d-b），（h-g）/（e-g+h-f）），這五個點分別對應(yīng)一個演化均衡，根據(jù)Friedman提出的思想，系統(tǒng)局部均衡點的穩(wěn)定性可有該系統(tǒng)的雅克比矩陣的局部穩(wěn)定性分析得到，若平衡點對應(yīng)矩陣的行列式大于0，且軌跡小于0，則為演化穩(wěn)定策略（ESS），若某平衡點的矩陣軌跡為零時，則平衡點為鞍點[11]。該博弈系統(tǒng)的雅克比矩陣為：

計算五個局部均衡點的雅克比矩陣對應(yīng)行列式及其軌跡，分析局部均衡點的穩(wěn)定性如下表2所示：

由上表可知該博弈動態(tài)演化系統(tǒng)具有兩個穩(wěn)定點（0，0）與（1，1）即（合作研發(fā)，高技術(shù)產(chǎn)品）與（技術(shù)購買，低技術(shù)產(chǎn)品），而（1，0）與（0，1）兩個局部均衡點不穩(wěn)定，E為鞍點。根據(jù)該結(jié)論，可以得出企業(yè)與科研院所合作研發(fā)博弈動態(tài)演化情況，如圖4所示。

如圖4所示，圖中箭頭表示該點博弈策略演化的方向，圖中存在兩個不穩(wěn)定的局部均衡點（0，1）與（1，0），而由這兩個點以及鞍點E構(gòu)成的折線右上方的部分會在系統(tǒng)演化之后收斂于（1，1）即均衡策略（合作研發(fā)、高技術(shù)產(chǎn)品），而折線左下方部分會在系統(tǒng)演化之后收斂于（0，0）即均衡策略（技術(shù)購買，低技術(shù)產(chǎn)品），但是整個系統(tǒng)的演化是個重復(fù)博弈，慢慢進化的過程，因此，系統(tǒng)在進化過程中會存在多種策略組合共存的狀態(tài)。從現(xiàn)實情況看，該博弈的最終結(jié)果與現(xiàn)實比較情況吻合，由于企業(yè)與科研院所之間可能會缺乏信任，并且研發(fā)高附加技術(shù)的成本較高，這些原因都可能會導(dǎo)致企業(yè)購買低技術(shù)產(chǎn)品的博弈結(jié)果形成。

四、結(jié)果與討論

由圖4可知，鞍點E的位置直接決定了系統(tǒng)內(nèi)策略集合向不同均衡點收斂的概率。從現(xiàn)實情況來看，合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品，對于企業(yè)與科研院所來說都是有利的。首先，企業(yè)通過投資獲取高技術(shù)產(chǎn)品不僅能夠在市場中獲取高額利潤，還能提升自身的核心競爭力。研制高技術(shù)產(chǎn)品對于科研院所來說，是其實力的體現(xiàn)，成功之后也可以提升其競爭力和市場聲望。其次，低技術(shù)產(chǎn)品可能在激烈的市場競爭中會面臨快速淘汰的問題，其獲利機會與獲利空間可能不足，這對企業(yè)的發(fā)展可能會產(chǎn)生不利的影響。因此，如何增加系統(tǒng)向（合作研發(fā)、高技術(shù)技術(shù)產(chǎn)品）策略集演化的概率，值得深入探討。

將第3節(jié)中設(shè)定的a、b、c、d、e、f、g、h原始值分別代入E點坐標值h-ge-g+h-f，d-ba-c+d-b中整理后可得：

根據(jù)上式整理結(jié)果，對其參數(shù)進行分析如下：

1.令其他參數(shù)值不變，對成本C進行討論，當(dāng)C1減小時橫縱坐標值均會減小，而當(dāng)C2減小時，E點橫縱坐標的值則會增大。由此可知，研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的成本越低，研發(fā)低技術(shù)產(chǎn)品成本越高時，達成（合作研發(fā)，高技術(shù)產(chǎn)品）的市場穩(wěn)定狀態(tài)概率會增加。

2.對于參數(shù)M來說，如果其他參數(shù)值不變，M1增加，則E點背橫、縱坐標值會減小，而M2增加則E點橫、縱坐標值會增大。因此，如果高技術(shù)產(chǎn)品的市場收益越大，并且低技術(shù)產(chǎn)品的市場收益越小，則兩者更容易達成合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的策略。

3.對于參數(shù)P來說，如果其他參數(shù)值不變，P1增大，P2減小，會使得E點橫坐標數(shù)值減小，而P3、P2數(shù)值減小也會促使E點縱坐標的減小。因此對于研發(fā)概率來說，合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的成功率越高，科研院所獨自研發(fā)兩種產(chǎn)品的成功概率越低，也會促使兩者達成合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的均衡策略集。

4.對于企業(yè)購買技術(shù)的成本來說，如果T1增大，則E點橫、縱坐標值均會減小;而當(dāng)T2增大時，E點橫坐標會增大而縱坐標會減小。因此T2的變化對E點橫、縱坐標的影響效果相反，最終影響效果無法判斷。可見，如果企業(yè)購買高技術(shù)產(chǎn)品成本越高，企業(yè)選擇與科研院所合作研發(fā)的概率也越高。

5.對于分配比例r而言，r1減小會使E點橫坐標變小，縱坐標變大，因此r值的變化對E點坐標的最終影響也無法判斷。而對于r2來說，r2增大會使E點橫、縱坐標同時減小，因此如果在合作研發(fā)中，增加企業(yè)在低技術(shù)產(chǎn)品中獲得的市場收益比例，也同樣會促使科研院所與企業(yè)合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品。

五、對策與建議

從現(xiàn)實情況來看，系統(tǒng)達成（合作研發(fā)、高技術(shù)產(chǎn)品）的穩(wěn)定策略，對企業(yè)與科研院所的發(fā)展都是有利的。而當(dāng)系統(tǒng)達成（技術(shù)購買、低技術(shù)產(chǎn)品）的穩(wěn)定策略時，這對于企業(yè)的發(fā)展可能會造成不利影響。因此，如何促進雙方達成合作研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的穩(wěn)定策略對于企業(yè)來說非常重要。而根據(jù)以上模型結(jié)果與參數(shù)分析可知，科研院所的研發(fā)能力、企業(yè)購買技術(shù)的成本、合作研發(fā)產(chǎn)品的市場收益等因素都會影響雙方合作的形成。因此，通過改變這些影響雙方合作的關(guān)鍵因素，可有效促進雙方合作的達成，促使系統(tǒng)向最佳策略集合演化。具體而言，企業(yè)可從以下幾點入手：

第一，加強與科研院所間的合作與交流。企業(yè)可加通過與科研院所合作與交流，加強自身人員科研素質(zhì)的培養(yǎng)，掌握當(dāng)前技術(shù)動態(tài)，加大對技術(shù)研發(fā)的投入與分成，激勵高技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)工作。充分發(fā)揮企業(yè)自身的人力資源、資金等資源優(yōu)勢，與科研院所合作，制定合理的研發(fā)考核制度，共同開發(fā)高技術(shù)附加產(chǎn)品，并將其轉(zhuǎn)化為市場收益。

第二，加強企業(yè)間的技術(shù)投資、合作與交流。積極學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進的技術(shù)與經(jīng)驗，并建立完善的知識與實踐經(jīng)驗的內(nèi)部共享機制，提升企業(yè)人員的技術(shù)水平與創(chuàng)新意識，建立積極的企業(yè)文化，提升企業(yè)工作效率，從而減小技術(shù)研發(fā)成本，促進核心技術(shù)的開發(fā)與形成。

第三，招收科研單位研發(fā)人員，投資打造屬于企業(yè)自身的精英研發(fā)團隊。企業(yè)擁有屬于自己的研發(fā)團隊后，一方面可以促進與科研院所間形成科研交流與合作，提高高技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)成功的概率，另一方面，企業(yè)自身的研發(fā)團隊也可以促使企業(yè)自己研發(fā)出低技術(shù)附加的產(chǎn)品，從而無需購買科研院所技術(shù)，這也促進了科研院所與企業(yè)合作來研發(fā)高技術(shù)產(chǎn)品的動力。

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（責(zé)任編輯 王婷婷）