智慧城市背景下政企合作博弈仿真分析

許 瑩，陳 莉

(安徽建筑大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，合肥 230601)

隨著社會的發(fā)展和人類的不斷進(jìn)步，城市承載的人口越來越多，為打擊日益復(fù)雜的“城市病”，實現(xiàn)城市綠色、宜居、高效率發(fā)展，建設(shè)智慧城市已是破解當(dāng)今社會困境、建設(shè)現(xiàn)代化國家的重要途徑。特別今年年初發(fā)生的重大公共衛(wèi)生事件，更加引發(fā)了對于智慧城市治理模式的思考。黨的十九大報告曾明確提出，建設(shè)“智慧社會”應(yīng)該涵蓋四個層面的要求：一是統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展；二是實現(xiàn)萬物感知數(shù)字化；三是實現(xiàn)萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)化；四是實現(xiàn)全社會的融合、協(xié)同、共享智慧化。

如今，智慧城市建設(shè)已進(jìn)入新的發(fā)展階段，更多元的主體參與智慧城市建設(shè)的重要性不斷凸顯，政企合作開發(fā)“智慧項目”將逐漸成為主要趨勢。一方面，政企合作可以有效利用地區(qū)政府的數(shù)據(jù)資源優(yōu)勢，為城市數(shù)據(jù)集成與動態(tài)分析平臺的建立奠定基礎(chǔ)，緩解政府的財政壓力；另一方面，能充分發(fā)揮企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢，為政府提升社會各方面服務(wù)能力提供支撐，形成可持續(xù)發(fā)展的智慧城市生態(tài)環(huán)境。隨著智慧城市布局的深入，各地政府都在積極推動企業(yè)投資來建設(shè)智慧城市，政府的角色已經(jīng)由之前的主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)。這不僅更加符合市場經(jīng)濟(jì)的規(guī)律，也可以給企業(yè)帶來更多主動性。

1 研究綜述

1978年，在錢學(xué)森與許國志、王壽云聯(lián)合發(fā)表的《組織管理的技術(shù)：系統(tǒng)工程》這一理論文章中，將城市概括為：以人類為核心，集約商業(yè)、經(jīng)濟(jì)、文化、生態(tài)的多功能系統(tǒng)。智慧城市也是在集合了原始城市應(yīng)有功能的基礎(chǔ)上，融合了最新一代的信息技術(shù)，使其與社會各領(lǐng)域資源優(yōu)化整合配置共同發(fā)生作用，形成具有智能特性、可持續(xù)成長、美好和諧的城市系統(tǒng)[1]。美國學(xué)者安東尼·湯森曾在《智慧城市》一書中用前沿性的發(fā)展眼光描繪了城市的未來：由于信息技術(shù)的成熟及普及，它將與我們?nèi)粘Ｉ钕嗳诤?，以提高社會生活的效率，?chuàng)造更加美好的生活[2]。許慶瑞院士曾提出智慧城市是社會和諧、經(jīng)濟(jì)繁榮、生態(tài)文明全方位可持續(xù)發(fā)展的城市，以提供有安全感和幸福感的生活為目標(biāo)追求[3]。賽迪信息時代總裁趙剛認(rèn)為智慧城市不僅要考慮到城市基本運(yùn)營的智能化，還要結(jié)合到其內(nèi)在理念和模式[4]。可以看出，智慧城市的實現(xiàn)需要以海量數(shù)據(jù)資源的共建、整合、共享為基礎(chǔ)，以完善的信息網(wǎng)絡(luò)布局為支撐，需要政府、非政府機(jī)構(gòu)等各方的共同參與、協(xié)同合作。

目前，國內(nèi)外對于“政企合作”的研究也較為豐富。Sumney[5]針對美國DRAMs和高清電視市場，提出政府與企業(yè)犧牲特權(quán)，接受共同目標(biāo)并記錄優(yōu)先事項，在此前提下政企合作運(yùn)營可以提高技術(shù)的競爭力。Wang等[6]認(rèn)為電子政務(wù)在協(xié)助應(yīng)對危機(jī)方面具有諸多優(yōu)勢，政企合作化解公共危機(jī)體系的建立應(yīng)以電子政務(wù)平臺為基礎(chǔ)。Vaivode[7]通過對企業(yè)(生產(chǎn))和政府(治理)之間關(guān)鍵行動關(guān)系網(wǎng)絡(luò)的研究，提出補(bǔ)貼對政企合作研發(fā)投資和企業(yè)創(chuàng)新績效影響的新途徑。趙黎明等[8]通過建立政企合作的微分博弈模型的方式，提出政企合作能夠推動企業(yè)更大程度地投入低碳經(jīng)營,區(qū)域低碳效益得到顯著提升。袁安琳等[9]提出利用企業(yè)信息化的技術(shù)和政府可共享的大數(shù)據(jù)來共同應(yīng)對自然災(zāi)害。張毅[10]認(rèn)為在開放的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，政企合作可以有效抵御金融風(fēng)險。鐘誠等[11]針對我國工業(yè)園區(qū)發(fā)展的特點(diǎn)，基于演化博弈的理論基礎(chǔ)，提出了政企合作的穩(wěn)定政策。

基于上述研究，本文在建設(shè)新型智慧城市大背景下，結(jié)合演化博弈模型和系統(tǒng)動力學(xué)模型的研究方法，借助于Vensim6.4E軟件，對該模型做出仿真分析。

2 演化博弈模型

演化博弈理論(Evolutionary Game Theory)是在德國經(jīng)濟(jì)學(xué)家西蒙(Simon.H.A.)的有限理性理論基礎(chǔ)上提出的，將博弈論與動態(tài)演化理論相結(jié)合的方法。傳統(tǒng)的博弈論認(rèn)為人是完全理性的，且是在完全信息環(huán)境中進(jìn)行決策，這顯然與實際經(jīng)濟(jì)社會決策條件是不符的。因此，西蒙提出博弈的有限理性參與者通過具體的動態(tài)學(xué)習(xí)過程，使博弈結(jié)果達(dá)到一種穩(wěn)定的狀態(tài)，博弈的均衡狀態(tài)就是在不斷演化的以尋找最優(yōu)的決策[12-13]。

2.1 模型假設(shè)

本文中參與博弈的雙方是：政府和企業(yè)。在建設(shè)智慧項目中，政府和企業(yè)只存在兩種策略選擇，即“合作”和“不合作”。對政府而言，假設(shè)其采取“合作”策略的概率為x(0≤x≤1)，采取“不合作”策略的概率為1-x。對企業(yè)而言，假設(shè)其采取“合作”策略的概率為y(0≤y≤1)，采取“不合作”策略的概率為1-y。具體的參數(shù)設(shè)定，見表1。

表1 博弈雙方損益參數(shù)值設(shè)定與解釋

2.2 模型建立

根據(jù)前文中的假設(shè)和對博弈各方參數(shù)的設(shè)定，建立政府和企業(yè)有關(guān)“智慧項目”合作的反復(fù)博弈支付矩陣，詳見表2。

表2 雙方博弈支付矩陣

從支付矩陣中可以看出，政府方在博弈中有兩種策略：合作、不合作?！昂献鳌被颉安缓献鳌辈呗缘钠谕找娣謩e為：

UY1=y(a1+ɑЛ-θC)+(1-y)(a1-θC+c2)

UN1=y[a1+a2-θC-c1]+(1-y)a1

政府方選擇策略的平均收益為：

企業(yè)方在博弈中有兩種策略：合作、不合作。選擇“合作”或“不合作”策略的期望收益分別為：

UY2=x[b1+(1-ɑ)Л-(1-θ)C]+(1-x)[b1-(1-θ)C+c1]

UN2=x[b1+b2-(1-θ)C-c2]+(1-x)b1

企業(yè)方選擇策略的平均收益為：

2.3 模型分析

演化博弈論中有關(guān)演化穩(wěn)定策略(Evolutionary Stable Strategy,ESS)的觀點(diǎn)認(rèn)為：由于博弈雙方的認(rèn)知有限，博弈模型在一開始不會找到最優(yōu)解。因此，博弈方需要不斷學(xué)習(xí)或改變，修正博弈的過失，在動態(tài)中逐漸達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，即模型在演化過程中，尋找最有利的策略。復(fù)制動態(tài)方程(Replication Dynamics)就是對博弈中某一動態(tài)策略調(diào)整的描述，用動態(tài)微分方程表示。

由此得到，政府采用“合作”策略下的動態(tài)變化率dx/dt：

dx/dt=x(UY1-U1)

=x(1-x)[y(αЛ-c2-a2+θC+c1)+c2-θC]

企業(yè)采用“合作”策略下的動態(tài)變化率dy/dt：dy/dt=y(UY2-U2)

=y(1-y)[x((1-ɑ)Л+(1-θ)C+c2-c1-b2)+c1-(1-θ)C]

用動態(tài)變化率表示模型的復(fù)制動態(tài)方程，政府策略的復(fù)制動態(tài)方程為：

F(x)=dx/dt=x(1-x)[y(αЛ-c2-a2+θC+c1)+c2-θC]

企業(yè)策略的復(fù)制動態(tài)方程為：

F(y)=dy/dt=y(1-y)[x((1-ɑ)Л+(1-θ)C+c2-c1-b2)+c1-(1-θ)C]

令F(x)=F(y)=0，可得模型的5個穩(wěn)定點(diǎn)：(0,0)，(1,0)，(0,1)，(1,1)，(x*,y*)。

此時，博弈方對穩(wěn)定策略的選擇要求對微小的干擾可以具有穩(wěn)健性。在數(shù)學(xué)表達(dá)上需要滿足：當(dāng)干擾x0才能使偏離x恢復(fù)到x*；當(dāng)干擾x>x*時，dx/dt<0才能使偏離x恢復(fù)到x*。根據(jù)美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家Milton Friedman提出的對博弈穩(wěn)定性的分析方法：當(dāng)博弈模型的雅可比矩陣中，當(dāng)detJ> 0且trJ< 0時，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，對應(yīng)著演化穩(wěn)定策略(ESS)。

雅可比矩陣：

其中，d11=(1-2x)[y(αЛ-c2-a2+θC+c1)+c2-θC]

d12=x(1-x)(αЛ+θC-c2-a2+c1)

d21=y(1-y)[(1-ɑ)Л+(1-θ)C+c2-c1-b2]

d22=(1-2y)[x((1-ɑ)Л+(1-θ)C+c2-c1-b2)+c1-(1-θ)C]

此時，要同時滿足detJ=d11×d22-d12×d21>0，trJ=d11+d22<0，演化博弈模型才能處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時對應(yīng)穩(wěn)定策略(ESS)。由于在點(diǎn)(x*，y*)時，trJ=0，顯然不符合穩(wěn)定條件，因此不在研究的范圍內(nèi)。

表3 博弈穩(wěn)定結(jié)果

根據(jù)表3，對平衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析：(1)當(dāng)c1+c2

3 SD模型仿真

系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics,SD)是美國J.W.Forrester教授于20世紀(jì)50年代末提出的，是基于系統(tǒng)學(xué)、信息學(xué)、控制學(xué)等學(xué)科理論和系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)制和結(jié)構(gòu)，通過數(shù)學(xué)建模和計算機(jī)仿真的方法，研究得出總系統(tǒng)及其子系統(tǒng)形態(tài)變化的方法。由系統(tǒng)論的觀點(diǎn)可知，系統(tǒng)由要素、運(yùn)動、信息三部分組成，這三個部分之間相互作用、相互耦合產(chǎn)生了系統(tǒng)的總體功能。SD從系統(tǒng)的微觀入手，將復(fù)雜的社會經(jīng)濟(jì)問題構(gòu)造成可以反映其基本結(jié)構(gòu)的模型，以進(jìn)行定性與定量相結(jié)合的分析。SD的基本原理：收集實際系統(tǒng)狀態(tài)的信息，根據(jù)這些信息進(jìn)行決策，決策作用于實際系統(tǒng)，改變系統(tǒng)的狀態(tài)。這一改變還向系統(tǒng)提供新的信息以形成系統(tǒng)的反饋環(huán)路[14]。

3.1 模型建立

系統(tǒng)動力學(xué)的“內(nèi)生”觀點(diǎn)認(rèn)為：系統(tǒng)所有功能的發(fā)揮主要取決于系統(tǒng)的內(nèi)部因素，只有內(nèi)因才可以決定系統(tǒng)的演化方向。也就是說系統(tǒng)內(nèi)部反饋結(jié)構(gòu)與機(jī)制決定了系統(tǒng)行為的性質(zhì)，系統(tǒng)外部的因素只能在一定程度上影響系統(tǒng)的行為。基于該理論，確定了SD模型的時間邊界：INTIALTIME=0，F(xiàn)INALTIME=24，單位：month(月)。同時，基于前文中的復(fù)制動態(tài)方程和系統(tǒng)動力學(xué)理論，在仿真軟件Vensim6.4E平臺上，繪制“智慧城市”背景下的政企合作的SD模型，具體模型如圖1。模型初始假設(shè)值為：a1=3，a2=0.7，C1=1.2，Л=3.2，C=2，b1=0.7，b2=1.1，C2=1，α=0.5，θ=0.5，x=0.5，y=0.5。

一般認(rèn)為，“智慧項目”的政企合作模式可以分為以下幾種類型：(1)政府與企業(yè)合資建設(shè)，即政府與目標(biāo)企業(yè)聯(lián)合投資、共享股權(quán)、共擔(dān)風(fēng)險，也可以是雙方共同出資建立一個新的企業(yè)，共享資源，按規(guī)定比例分配利潤。(2)政府獨(dú)立投資建設(shè)，即政府直接注入資金，一般來說這種模式是被應(yīng)用于涉及公共安全的項目。(3)企業(yè)獨(dú)立投資建設(shè)，即完全利用社會資本建設(shè)運(yùn)營，也可以是企業(yè)獨(dú)立建設(shè)，政府購買的方式[15]。根據(jù)以上3種模式及演化博弈模型均衡點(diǎn)，在SD模型的初始值之外，另外假設(shè)了仿真模型的4種情景，即(合作，合作)(合作，不合作)(不合作，合作)(不合作，不合作)。合作模式見表4。

圖1 “智慧城市”背景下的政企合作的SD模型

表4 合作模式設(shè)置

3.2 模型仿真分析

3.2.1期望收益分析

當(dāng)博弈雙方都采取“合作”策略時，從圖2中可以看出，本項目對于企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益較高，可見，政府的支持和合作可以為企業(yè)建立良好的外部政策環(huán)境，促進(jìn)企業(yè)的生存和發(fā)展。而政府的效益不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)收益上，作為社會治理的調(diào)控者、公共服務(wù)的提供者，出于對地區(qū)發(fā)展的考慮，政企合作使政府的影響力和形象得到樹立和傳播。因此，相比于政府，企業(yè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的微觀基礎(chǔ)和最直接的參與者，依托于政企合作關(guān)系的企業(yè)發(fā)展過程中，政府的形象會有更為真實的構(gòu)建，這對于政府影響力提升有重要幫助。

圖2 博弈雙方期望收益

3.2.2“智慧項目”收益分配比例α對政企合作演化博弈的影響

借助于仿真軟件Vensim6.4E，將收益分配比例α在初始值的基礎(chǔ)上提高20%(見圖3)，即在政企合作項目時，將政府收益比例提高。在這種情況下，政府合作意愿顯然在(合作，不合作)的策略下最高，企業(yè)相對來說不愿意參與合作。

圖3 合作收益比例對博弈雙方合作意愿影響

3.2.3獨(dú)立開發(fā)收益對“智慧項目”的影響

借助于仿真軟件Vensim6.4E，將企業(yè)獨(dú)立開發(fā)收益b2在初始值的基礎(chǔ)上降低20%(見圖4)。在這種情況下，企業(yè)選擇“不合作”的意愿增高。而在此模型中，(1，0)策略的期望收益明顯增高，即政府方獨(dú)立完成項目的收益提高。

圖4 獨(dú)立開發(fā)收益對博弈雙方期望收益影響

3.2.4日常收益對“智慧項目”的影響

在Vensim6.4E軟件平臺上，將SD模型中政府日常收益a1和企業(yè)日常收益b1分別提高20%(見圖5)。顯然，政府和企業(yè)參與合作的意愿都略有降低，其中政府更愿意選擇獨(dú)立完成項目，企業(yè)選擇(0，0)策略的意愿更高。

4 結(jié)語

政企合作能夠打造地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的利益共同體，從而為地區(qū)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展提供穩(wěn)定的服務(wù)。建立良好融洽的政企合作關(guān)系，對于政府而言，需要從管理型政府向服務(wù)型政府轉(zhuǎn)變，為企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造良好發(fā)展環(huán)境；對于企業(yè)而言，需要主動參與到區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，將自身發(fā)展深度融合地方發(fā)展中。此外，政企合作關(guān)系的建立需要因時制宜、因地制宜選擇不同的政企合作模式，最終促進(jìn)企業(yè)的健康發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長。

(1)明確權(quán)責(zé)任務(wù)。智慧城市是可持續(xù)成長的，所以要用現(xiàn)代化的理念和先進(jìn)的技術(shù)來規(guī)劃，同時企業(yè)的健康發(fā)展也缺少不了政府政策的保障。在這個過程中，政府不僅要做好頂層設(shè)計，制定合理的發(fā)展規(guī)劃，而且要探索整合各類企業(yè)的技術(shù)資源，與企業(yè)積極展開合作，密切配合形成工作合力，特別是對核心技術(shù)的研發(fā)。明確各方的權(quán)力與義務(wù)，避免一些本該由政府履行的行政權(quán)利，賦予了企業(yè)建設(shè)方，以致于企業(yè)建設(shè)方對某些領(lǐng)域行政資源形成壟斷。同時，企業(yè)內(nèi)部應(yīng)有專與政府進(jìn)行對接，切實反映問題的部門，不能讓雙方都不愿承擔(dān)風(fēng)險，這樣也就很難形成公私合作伙伴關(guān)系，合力作用不明顯。對于重大問題，政府應(yīng)能同企業(yè)一起督促落實相關(guān)工作任務(wù)，真正做到“政府牽頭、分工明確、落實有效、督查有方”的工作局面。

(2)拓寬融資渠道。智慧城市建設(shè)涉及到各個領(lǐng)域的信息化建設(shè)，每個領(lǐng)域“智慧項目”的落地開花都需要大量的資金支持。政企合作的資金來源是項目落地的根本保障，合作過程中容易遇到融資渠道受限，導(dǎo)致項目無法持續(xù)下去的問題。因此，在控制風(fēng)險的前提下，政府應(yīng)推進(jìn)融資平臺的建設(shè)，引進(jìn)第三方資金參與，創(chuàng)新融資模式等降低融資成本的方式，以促進(jìn)政企合作有利發(fā)展。例如，PPP模式的運(yùn)用，不僅可以撬動社會資本參與智慧城市公共項目，還可以有效減輕政府公共財政的舉債壓力，既解決了智慧城市項目建設(shè)的資金不足問題，也會緩解政府增量債務(wù)。

(3)合理分配盈利。政企合作項目的收益能否得到合理分配是“智慧項目”能否可持續(xù)運(yùn)營的關(guān)鍵。我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，智慧城市的需求非常迫切。實際建設(shè)中，由于一些智慧城市項目盈利方向不明確，容易存在企業(yè)參與積極性低的問題，而一些盈利明確的項目，政府更傾向于自身投資建設(shè)。想要吸引更多方主體參與合作，關(guān)鍵是如何保證項目收益的合理分配。因此，地方政府需要成立一個獨(dú)立的智慧城市建設(shè)發(fā)展部門，統(tǒng)籌“智慧項目”建設(shè)和運(yùn)營，用二層收益來承擔(dān)項目方所需要的費(fèi)用。比如說城市大數(shù)據(jù)，“城市大腦”系統(tǒng)建成以后，能收集很多與城市相關(guān)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的增值服務(wù)有可能成為補(bǔ)充項目收益的重要來源。從企業(yè)的角度來說，最重要的是做好項目，在穩(wěn)定第一層基礎(chǔ)收益的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新性的服務(wù)，開發(fā)第二層的增值收益，保證整個項目有更好的收益回報。

(4)健全法規(guī)體系。智慧城市建設(shè)的過程中，一定會有這樣或者那樣的問題出現(xiàn)，要未雨綢繆，數(shù)據(jù)共享規(guī)則、數(shù)據(jù)采集規(guī)定、信息安全規(guī)定、智慧城市項目審核規(guī)則等，需要保障智慧城市按照法律、法規(guī)順暢建設(shè)。在一些“智慧項目”中，存在因某一方單方面違約，而導(dǎo)致合作項目利益受損的情況。因此，為保障更多的“智慧項目”落地開花，應(yīng)從市場出發(fā)多方面、全方位地制定配套法律法規(guī)，規(guī)劃政府與企業(yè)之間的合理的責(zé)、權(quán)、利關(guān)系，建立完善的法律保障體系，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展和實現(xiàn)政企合作的健康發(fā)展。