我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力機制研究
——基于系統(tǒng)動力學(xué)方法

杜躍平 杜夢靈

(西安電子科技大學(xué) 經(jīng)濟與管理學(xué)院，陜西 西安710126)

0 引言

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)是國際經(jīng)濟和科技競爭的重要戰(zhàn)略陣地，是推動一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要力量?，F(xiàn)階段，我國經(jīng)濟增長處于轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、優(yōu)化經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換增長動力的關(guān)鍵時期，推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展是我國未來經(jīng)濟發(fā)展的根本政策要求。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為我國知識、技術(shù)密集、產(chǎn)品高附加值的戰(zhàn)略性先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)代表著我國科技發(fā)展水平和綜合實力，為我國產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型調(diào)整提供了重要技術(shù)支撐和參考價值。積極推動高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提升高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜合質(zhì)量是解決傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造困境、提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)國際競爭力的有效手段，也是調(diào)整我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、帶動產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級和實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展目標的重要舉措。因此，在當前我國工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的深度調(diào)整期，深入探究我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展內(nèi)在機制、加快推進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，對我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有重要的參考價值。

1 研究述評

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是社會進步和經(jīng)濟發(fā)展的必然選擇，是指以技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、有效供給為核心的可持續(xù)發(fā)展模式。其不同于傳統(tǒng)以效率為導(dǎo)向的經(jīng)濟模式，不是追求發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)模，而是要追求效率更高、供給更有效、結(jié)構(gòu)更合理、更綠色可持續(xù)以及更和諧的增長[1]。我國對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的研究開始于21世紀初，主要從高技術(shù)產(chǎn)業(yè)與經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)系角度進行了實證研究。趙玉林和魏芳〗[2](2006)運用灰色關(guān)聯(lián)分析方法發(fā)現(xiàn)我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與經(jīng)濟增長之間存在正相關(guān)關(guān)系，并建議通過加速發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟穩(wěn)定增長的目標。林秀梅，徐光瑞等[3](2012)通過相關(guān)研究表明，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶動的經(jīng)濟發(fā)展不僅是穩(wěn)定的總量上的增長，而且是可促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級、經(jīng)濟發(fā)展方式高級化轉(zhuǎn)變的可持續(xù)性的發(fā)展?；诟呒夹g(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的內(nèi)涵可以得出，產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是以多動力要素驅(qū)動為源頭的產(chǎn)業(yè)全方位、多角度的發(fā)展模式。關(guān)于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力問題，Czarnitzki,Thorwarth[4](2012)研究發(fā)現(xiàn)政府產(chǎn)業(yè)政策、市場現(xiàn)實需求、區(qū)域技術(shù)水平以及區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施條件等方面對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展都將產(chǎn)生的重要影響作用。向吉英[5](2005)從市場需求、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)競爭、政策、投資等方面分析了影響產(chǎn)業(yè)成長的動力因素。趙玉林等(2009)認為主導(dǎo)性高技術(shù)產(chǎn)業(yè)成長的動力是一個由技術(shù)創(chuàng)新、市場需求、企業(yè)競爭和政府行為等子系統(tǒng)組成的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)。張鵬[6](2015)等從區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展角度出發(fā)研究得出，R&D強度、區(qū)域開放程度、區(qū)域要素稟賦結(jié)構(gòu)以及區(qū)域自然資源稟賦都可以對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到一定的影響作用。這些研究,為本文的研究奠定了理論和事實基礎(chǔ)。但是，從總體看來，現(xiàn)有的針對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的研究主要集中于高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個或多個影響因素，尚未涉及各要素間的動態(tài)反饋機制，且大多僅僅為在定性研究，缺少相關(guān)的定量分析。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量提升的實質(zhì)是通過各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)共進實現(xiàn)復(fù)合系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展及效益總和的最大化[7]。因此，只有從系統(tǒng)論的微觀角度揭示高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的動力機制，并對其進行深層次的定量分析，才能全面把握其內(nèi)在發(fā)展規(guī)律。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，它涉及許多影響因素和環(huán)節(jié)，同時具有內(nèi)涵多維性、發(fā)展目標多元性、發(fā)展路徑多樣性和戰(zhàn)略選擇靈活性等特征[8]，由此決定了產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力要素的多樣性和復(fù)雜性。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力的產(chǎn)生是由諸多驅(qū)動要素前后匹配、上下耦合，并通過非線性迭加演進而來[9]。而系統(tǒng)動力學(xué)運用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能的原理，將系統(tǒng)構(gòu)成為結(jié)構(gòu)、功能的因果關(guān)系模型，利用反饋、調(diào)制原理進一步設(shè)計反映系統(tǒng)行為的反饋回路，最終通過建立計算機仿真模型并借助于計算機仿真定量研究高階次、非線形的反饋系統(tǒng)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能、歷史相結(jié)合[10]。通過系統(tǒng)動力學(xué)模型的優(yōu)化調(diào)整，可以試驗各種虛擬假設(shè)條件的變化對系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響，也可以將不同產(chǎn)業(yè)政策或增長方式呈現(xiàn)出來，為明晰產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標、制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提供參考依據(jù)。因此，本文以高技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為研究對象，將高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力視為一個由多要素構(gòu)成的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)，利用系統(tǒng)動力學(xué)方法模擬仿真我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，通過情景模擬比較不同發(fā)展路徑下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿?，力求為制定我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策框架以及促進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高效化建設(shè)提供政策參考。

2 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)動力學(xué)模型

2.1 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)因果關(guān)系分析

2.1.1 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)的構(gòu)成

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)由相互關(guān)聯(lián)、相互作用的要素構(gòu)成。在系統(tǒng)動力學(xué)中，要素之間的聯(lián)系或關(guān)系可以概括為因果關(guān)系，正是這種因果關(guān)系的相互作用，最終形成系統(tǒng)的功能和行為[11]。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由規(guī)模效益系統(tǒng)、科技創(chuàng)新系統(tǒng)、環(huán)境支撐系統(tǒng)、國際競爭系統(tǒng)四大子系統(tǒng)構(gòu)成，分別從產(chǎn)業(yè)效益、技術(shù)創(chuàng)新、政府行為和市場需求角度，探究高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量的影響因素及作用機理。

(1)規(guī)模效益子系統(tǒng)。產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益體現(xiàn)的是一國或一地區(qū)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)整體規(guī)模和產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有知識密集、高投入、高風(fēng)險和高產(chǎn)出的特征，其中高產(chǎn)出不僅包括規(guī)模產(chǎn)出，更包括效益產(chǎn)出[12]。規(guī)模產(chǎn)出反映該產(chǎn)業(yè)在人員、資金以及基礎(chǔ)設(shè)施等方面的基本概況，能夠從產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟存量的絕對層面客觀展現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平；效益產(chǎn)出則是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造的企業(yè)效益和社會效益的綜合體現(xiàn)[13]。高產(chǎn)出則進一步帶動了產(chǎn)業(yè)高效益的產(chǎn)生，產(chǎn)業(yè)效益作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的經(jīng)濟反映，表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)盈利能力和收入增長水平的提升。因此，總體來看，規(guī)模效益子系統(tǒng)將重點從產(chǎn)業(yè)自身規(guī)模和產(chǎn)業(yè)盈利能力的經(jīng)濟因素角度影響高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

(2)科技創(chuàng)新子系統(tǒng)。在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，科技創(chuàng)新是整個產(chǎn)業(yè)生存與發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，作為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動力，創(chuàng)新能力的高低直接決定了了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)程度，科技創(chuàng)新子系統(tǒng)具體包含創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出及技術(shù)轉(zhuǎn)移能力三方面內(nèi)容[14]。其中，創(chuàng)新投入反映了企業(yè)的研發(fā)投入水平，作為科技創(chuàng)新活動的起點直接影響了企業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)出能力。創(chuàng)新產(chǎn)出能力一般可通過專利產(chǎn)出和新產(chǎn)品產(chǎn)出來衡量，往往凝聚了一個企業(yè)最新的技術(shù)，體現(xiàn)了企業(yè)當前的科技發(fā)展水平和技術(shù)創(chuàng)新成果的經(jīng)濟價值。此外，企業(yè)還通過技術(shù)轉(zhuǎn)移路徑將引進獲得的新技術(shù)加以消化、吸收和創(chuàng)新，逐步實現(xiàn)外來研發(fā)技術(shù)與本企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新的融合，從而加速將專利、知識、技術(shù)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的過程[15]。

(3)環(huán)境支撐子系統(tǒng)。提升高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量不僅要重視產(chǎn)業(yè)自身發(fā)展能力，更要關(guān)注外部環(huán)境對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支撐引導(dǎo)作用。經(jīng)濟環(huán)境、政府政策和市場機制對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展均有重要的影響作用。政府部門作為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的外部支撐力應(yīng)發(fā)揮其對市場的宏觀調(diào)控作用，通過政策引導(dǎo)和制度建設(shè)創(chuàng)建良好的產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境，通過建立投資引導(dǎo)、財稅支持以及相關(guān)法律、法規(guī)政策支持進一步提高政府“有形的手”對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的牽引力功能。

(4)國際競爭子系統(tǒng)。20世紀90年代以來,世界各國經(jīng)濟的競爭越來越多地表現(xiàn)為各國產(chǎn)品科技水平高低的競爭。一般而言，產(chǎn)品質(zhì)量好，國際競爭力強，需求也更旺盛，因此，高技術(shù)產(chǎn)品的國際需求反映了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)國際競爭力，國際需求越多，產(chǎn)品出口越多，市場占有率越高，產(chǎn)業(yè)競爭力和質(zhì)量競爭力越強[16]。在國際競爭子系統(tǒng)中，國際競爭是推動高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的外在動力，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的提升又進一步加劇了國際競爭，由此帶動新的市場需求、激發(fā)創(chuàng)新潛力，觸發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益的大幅提升。

圖1 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展動力系統(tǒng)模型框架

2.1.2 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)的因果關(guān)系分析

將上述各子系統(tǒng)中的變量進一步細化，分析高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展子系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系，由此構(gòu)成了一個各要素相互交錯的復(fù)雜的動力源系統(tǒng)，如圖1所示。

從結(jié)構(gòu)上看，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)由規(guī)模效益子系統(tǒng)、科技創(chuàng)新子系統(tǒng)、環(huán)境支撐子系統(tǒng)和國際競爭子系統(tǒng)四個子系統(tǒng)構(gòu)成。基于對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，加之以各子系統(tǒng)的行為及互動關(guān)系為研究主線,構(gòu)建高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展動力系統(tǒng)因果關(guān)系模型，如圖2所示。高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)具體由以下回路構(gòu)成：

圖2 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)因果關(guān)系

(1)產(chǎn)業(yè)效益→基礎(chǔ)R&D投入→研究開發(fā)支出/新增固定資產(chǎn)→創(chuàng)新產(chǎn)出能力→專利申請數(shù)量→新產(chǎn)品產(chǎn)值率→產(chǎn)業(yè)效益。該回路形成正反饋回路，反映高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量提升的根本動力為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提高，企業(yè)為追求利潤作大化會繼續(xù)擴大基礎(chǔ)R&D投入，其中包括R&D經(jīng)費投入、R&D人員投入以及固定資產(chǎn)等基礎(chǔ)設(shè)施投入，隨著高技術(shù)產(chǎn)業(yè)企業(yè)內(nèi)所擁有的資源、技術(shù)、資產(chǎn)的積累，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力得到進一步提升，專利及新產(chǎn)品的科技創(chuàng)新成果增加了產(chǎn)品價值，又將促進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

(2)產(chǎn)業(yè)效益→GDP→市場需求→基礎(chǔ)R&D投入→創(chuàng)新產(chǎn)出能力→專利申請數(shù)量→新產(chǎn)品產(chǎn)值率→產(chǎn)業(yè)效益。該回路形成正反饋回路，反映出高技術(shù)產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展對拉動我國經(jīng)濟增長具備顯著作用。GDP的增加代表國民消費能力的提升，消費需求將帶動高技術(shù)產(chǎn)品市場需求的增加，從而激發(fā)企業(yè)進行更高規(guī)模的基礎(chǔ)研發(fā)投入，提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益。

(3)產(chǎn)業(yè)效益→GDP→政府資金投入→基礎(chǔ)R&D投入→創(chuàng)新產(chǎn)出能力→專利申請數(shù)量→新產(chǎn)品產(chǎn)值率→產(chǎn)業(yè)效益。該回路形成正反饋回路，反映政府及相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展支撐作用，一方面政府加大對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)資金、人力及設(shè)備投入可以有效提升產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新水平，另一方面將激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新意識，激勵高技術(shù)企業(yè)加大基礎(chǔ)研究投入，為企業(yè)研究開發(fā)、生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)注入新的活力。

(4)產(chǎn)業(yè)效益→國際競爭→市場需求→基礎(chǔ)R&D投入→創(chuàng)新產(chǎn)出能力→專利申請數(shù)量→新產(chǎn)品產(chǎn)值率→產(chǎn)業(yè)效益。該回路形成正反饋回路，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提高不僅要求加速高技術(shù)產(chǎn)業(yè)科技系統(tǒng)自身的發(fā)展，而且加劇了國家競爭，帶動了新的市場需求，新的市場需求促進了產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)出具有更高品質(zhì)和科技含量的新產(chǎn)品，從而帶動技術(shù)進步，進一步推動了國內(nèi)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

(5)產(chǎn)業(yè)效益→產(chǎn)業(yè)規(guī)?！鷦?chuàng)新產(chǎn)出能力→專利申請數(shù)量→新產(chǎn)品產(chǎn)值率→產(chǎn)業(yè)效益。該回路形成正反饋回路，反映高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益的提升會進一步增加企業(yè)對R&D投入和自身規(guī)模的擴大，有利于產(chǎn)業(yè)在短期內(nèi)占領(lǐng)市場，為獲取壟斷利潤企業(yè)將進一步擴大產(chǎn)出，將對提升產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益發(fā)揮極大的促進作用。

2.2 我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型是一個以系統(tǒng)動力學(xué)為基礎(chǔ)的研究模型，用于定量分析復(fù)雜反饋系統(tǒng)下的產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力問題。在本研究中，使用Vensim軟件進行系統(tǒng)因果關(guān)系構(gòu)建、模型建立以及行為模擬，通過引入系統(tǒng)動力學(xué)的狀態(tài)變量、速率變量、物質(zhì)流等因素，構(gòu)建成更加深入的系統(tǒng)流圖，更加詳細地描述系統(tǒng)行為和系統(tǒng)元素相互作用、上下耦合的全過程。利用其系統(tǒng)優(yōu)化和變量分析技術(shù)檢驗變量之間的因果反饋關(guān)系，并展現(xiàn)變量的動態(tài)演化過程，模型構(gòu)建如圖3所示。

圖3 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)流

3 我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型仿真及結(jié)果

3.1 建模目的

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅受到經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律的影響，還受到社會條件、環(huán)境政策等方面的制約。通過建立高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)動力學(xué)模型，分析我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)各因素間的作用機制，并進行量化處理。通過建模情景分析，對比不同調(diào)控政策對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的作用效果，探尋促進我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的最佳路徑，為促進我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供理論依據(jù)和政策支持。

3.2 模型基本假設(shè)、數(shù)據(jù)來源與主要動力學(xué)方程

3.2.1 基本假設(shè)

由于社會經(jīng)濟系統(tǒng)是一個復(fù)雜的多重非線性反饋系統(tǒng)，為保證模擬的準確性和可行性，需要對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)實中的主要因素進行高度概括，并對反饋系統(tǒng)提出基本假設(shè)，以保證在較為全面的基礎(chǔ)上將模型進行簡化。本文模型構(gòu)建基本假設(shè)：

(1)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展是一個持續(xù)、動態(tài)的過程，其系統(tǒng)行為的變化并非隨機產(chǎn)生，而是由系統(tǒng)內(nèi)變量間的因果循環(huán)關(guān)系引起。

(2)對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的評價兼顧產(chǎn)業(yè)增長能力和可持續(xù)發(fā)展能力的指標設(shè)計，產(chǎn)業(yè)增長能力主要反映為產(chǎn)業(yè)的收益能力，本文以利潤總額作為監(jiān)測指標，可持續(xù)發(fā)展能力主要表現(xiàn)為產(chǎn)業(yè)的研發(fā)與創(chuàng)新能力，本文以專利申請數(shù)作為監(jiān)測指標。

3.2.2 數(shù)據(jù)來源

本模型運行的時間為2010-2030年，仿真步長為1，2010-2018年數(shù)據(jù)用于模型的構(gòu)建、檢驗。模型中的數(shù)據(jù)主要來源于《中國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計年鑒》、《中國統(tǒng)計年鑒》，相關(guān)參數(shù)值通過借鑒早期研究成果和實際歷史數(shù)據(jù)計算外推確定。

3.2.3 主要動力學(xué)方程

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)主要涉及4個狀態(tài)變量，4個速率變量和13個輔助變量，變量類型及模型主要方程如下：

(1)GDP=INTEG (GDP增加值,401202)

(2)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入 = INTEG (新增主營業(yè)務(wù)收入,744828)

(3)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤=0.026*高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主營業(yè)務(wù)收入+0.036*高技術(shù)產(chǎn)業(yè)資本存量+1082.03

(4)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)資本存量=INTEG (高技術(shù)產(chǎn)業(yè)年投資增加值，57408)

(5)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)年投資增加值=0.048*高技術(shù)產(chǎn)品需求量+0.319*新產(chǎn)品銷售收入-20725.2

(6)高技術(shù)產(chǎn)品需求量=83218.748*產(chǎn)業(yè)競爭強度+1.003*國內(nèi)生產(chǎn)總值GDP-461284.684

(7)政府R&D資金投入=0.023*高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤-7.277

(8)企業(yè)R&D資金投入=0.001*R&D人員數(shù)量+0.181*高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤-339.719

(9)R&D經(jīng)費支出=0.729*政府R&D資金投入+1.019*企業(yè)R&D經(jīng)費投入+0.631*金融機構(gòu)貸款R&D投入+21.399

(10)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)=INTEG (新增從業(yè)人員數(shù)，1092252)

(11)R&D人員數(shù)量=343101+0.093*高技術(shù)產(chǎn)業(yè)從業(yè)人員數(shù)-151884*產(chǎn)業(yè)競爭強度

(12)專利數(shù)量=30982.2+35.726*R&D經(jīng)費支出

(13)新產(chǎn)品銷售收入=0.479*專利申請數(shù)量-17107.3

3.3 模型有效性檢驗

根據(jù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量SD模型的特點，選取具有完整歷史數(shù)據(jù)的2010-2018年變量作為考察對象，檢驗仿真結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)的一致性。在模型驗證中，我們使用了兩個核心變量：高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤總額、R&D經(jīng)費支出為檢驗變量，以2010-2018年為模型運行時間區(qū)間，將2010年數(shù)據(jù)作為初始值對檢驗變量進行賦值，運用Vensim軟件進行仿真模擬，并于歷史數(shù)據(jù)進行對比。

將仿真模擬數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)進行誤差分析，公式建立如下：

(a)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤總額歷史數(shù)據(jù)及模擬結(jié)果 (b)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)內(nèi)部R&D支出歷史數(shù)據(jù)及模擬結(jié)果圖4 模型檢驗

仿真結(jié)果表明高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤總額和內(nèi)部R&D支出相對誤差均在10.00%以內(nèi)，表明模型與現(xiàn)實系統(tǒng)擬合度較好，滿足預(yù)測要求，能夠較為真實地反映我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及變化情況，可用于后續(xù)模擬預(yù)測分析。

3.4 模型的仿真模擬結(jié)果

根據(jù)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)動力學(xué)模型可以對我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展趨勢進行模擬，按照歷史發(fā)展水平，保持我國現(xiàn)有發(fā)展方向和政策規(guī)劃的條件下，我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)主要變量模型預(yù)測結(jié)果如表2所示。

表2 模型預(yù)估數(shù)據(jù)

從系統(tǒng)模擬結(jié)果可以看出，在保持現(xiàn)有政策引導(dǎo)的方向下，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)保持良好發(fā)展態(tài)勢，未來十年內(nèi)產(chǎn)業(yè)規(guī)模將持續(xù)擴大，技術(shù)創(chuàng)新能力及產(chǎn)業(yè)效益大幅提升，同時產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入力度不斷增強，為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了更大的增長空間。

3.5 模擬情景設(shè)置與分析

在系統(tǒng)動力學(xué)模型中，根據(jù)相關(guān)變量的設(shè)定原則，通過相關(guān)參數(shù)的改變可以直接或間接的影響監(jiān)測變量的值，對此進行調(diào) 控或任意組合，將得到不同的狀態(tài)變量值[17]。據(jù)此，在本文構(gòu)建的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展系統(tǒng)動力學(xué)模型中，改變?nèi)魏我粋€政策變量即可以形成一個新的發(fā)展方案，逐項觀察控制變量變化對系統(tǒng)相關(guān)監(jiān)測變量數(shù)值輸出的影響，即可量化不同控制變量對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的影響效果。在此選擇R&D人員數(shù)量、財政投資比例和產(chǎn)業(yè)競爭強度作為控制變量，以利潤總額和專利申請數(shù)作為監(jiān)測變量，設(shè)計以下四種高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展情景：

基準情景，即利用歷史數(shù)據(jù)推測系統(tǒng)的未來發(fā)展情形，借鑒相關(guān)研究成果和常識對參數(shù)進行設(shè)置，用于作為仿真實驗的對照。

調(diào)整方案一：技術(shù)創(chuàng)新能力改善情景，即在高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)情景下，將從業(yè)人員增長率從2020年開始上調(diào)5%，在此情景下討論R&D人員數(shù)量增加對促進產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的影響。

調(diào)整方案二：環(huán)境支撐力提升情景，即在調(diào)整方案一的基礎(chǔ)上增強政府財政支持力度，選取財政支出比例作為政策參數(shù)，在保持其他參數(shù)不變的情況下，將財政投資比例由0.293%上調(diào)一倍，達到0.586%。

調(diào)整方案三：國際競爭力增強情景，即在調(diào)整方案二的基礎(chǔ)上通過擴大高技術(shù)產(chǎn)品出口需求來提升高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量，將產(chǎn)業(yè)競爭強度從2020年開始上調(diào)一倍，其他參數(shù)保持不變，同時該情景也為前三種情景的同時應(yīng)用模擬，可以在此情境下綜合考慮前三種政策措施對推進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步、促進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策效益。

利用系統(tǒng)動力學(xué)模型對以上情景進行模擬，討論不同情景對我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤、專利申請數(shù)、R&D經(jīng)費支出的變化影響，各方案系統(tǒng)運行模擬結(jié)果如圖5、圖6所示。

圖5 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤模擬結(jié)果

圖6 高技術(shù)產(chǎn)業(yè)專利申請數(shù)模擬結(jié)果

通過模擬結(jié)果可以看出，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力、環(huán)境支撐力和國際競爭力的提升均對高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到了不同程度的促進帶動作用。由產(chǎn)業(yè)效益變化趨勢圖可以看出，調(diào)整方案一和方案二與基礎(chǔ)情景相比變化較為微小，變化量不足6%；在調(diào)整方案三即綜合情景下，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D投入強度、財政投入強度以及產(chǎn)業(yè)競爭強度與產(chǎn)業(yè)效益之間呈正相關(guān)，且高技術(shù)產(chǎn)業(yè)利潤額在2020年之后呈現(xiàn)指數(shù)增長趨勢，模擬結(jié)果明顯優(yōu)于基準情形運行結(jié)果。

從高技術(shù)產(chǎn)業(yè)專利申請數(shù)變化趨勢圖可以看出，不同方案下高技術(shù)產(chǎn)業(yè)專利申請數(shù)增長速度不同。短期內(nèi)，方案二的政策效果凸顯，但從長遠角度來看，綜合情景下的政策效果更為顯著，考慮到企業(yè)為追尋出口競爭優(yōu)勢，會在一定程度上降低產(chǎn)業(yè)研發(fā)成本投入，由此導(dǎo)致企業(yè)創(chuàng)新產(chǎn)出能力在一段期間內(nèi)表現(xiàn)為發(fā)展?jié)摿Σ蛔?。由此可以得出，實現(xiàn)我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，首先需要增強提升產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力、加大產(chǎn)業(yè)研發(fā)資金及人員投入；同時需進一步提升產(chǎn)業(yè)國際競爭力，刺激市場需求，力求實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展硬實力和軟實力同步提升、促進產(chǎn)業(yè)向高質(zhì)量發(fā)展方向邁進，為我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供良好、持久的發(fā)展動力。

4 結(jié)語

高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展動力系統(tǒng)是一個多因素、多關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，是各個驅(qū)動因素相互協(xié)同、互為因果的非線性作用行為。傳統(tǒng)的從單一動力角度尋求高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究方法是難以有效的。因此，本文采用系統(tǒng)動力學(xué)方法，重點研究了產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益、技術(shù)創(chuàng)新力、環(huán)境支撐力和國際市場競爭之間的動態(tài)反饋關(guān)系，構(gòu)建了高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展系統(tǒng)動力學(xué)模型，并運用該模型進行仿真模擬。模擬結(jié)果表明，當產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益、技術(shù)創(chuàng)新能力、環(huán)境支撐力度以及國際競爭力同步提高時高技術(shù)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟運行效益達到最佳。由此我們可以得出，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展是一個由規(guī)模效益、技術(shù)創(chuàng)新、環(huán)境支撐和國際市場競爭系統(tǒng)共同作用、互為反饋的動態(tài)系統(tǒng)，任何一個驅(qū)動因素的變化都會導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)生不同程度的變化，其中技術(shù)創(chuàng)新是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本動力，在技術(shù)研發(fā)投入、研發(fā)人員投入增大的前提下產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平有了明顯的提升。在推動高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中不僅要從內(nèi)部激發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ瑫r積極引導(dǎo)各級政府加大創(chuàng)新投入、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)外部發(fā)展環(huán)境。只有將高技術(shù)產(chǎn)業(yè)規(guī)模效益、科技創(chuàng)新、環(huán)境支撐、產(chǎn)業(yè)競爭協(xié)同推進，才能使政策效益得到最大程度的顯現(xiàn)，促進高技術(shù)產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

基于上述研究結(jié)果，本文提出以下政策建議。首先增強高技術(shù)產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入力度可以有效提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效益，激發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Γ覈鴳?yīng)積極鼓勵高技術(shù)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新活動的開展，大力支持重點企業(yè)開展自主創(chuàng)新，推進產(chǎn)業(yè)鏈及創(chuàng)新鏈深度結(jié)合，加強產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)。同時，根據(jù)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略升級和市場需求變化構(gòu)建多層級人才培育體系，為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供豐富的人力資源投入儲備。其次，在加強產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新動能培養(yǎng)的同時，還應(yīng)注重市場條件和政策措施等要素的支撐作用，進一步完善財政、稅收、專利技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)保護等方面政策措施，積極引導(dǎo)資金流入高科技含量的產(chǎn)業(yè)項目中去，鼓勵和引導(dǎo)金融機構(gòu)加大對科技成果轉(zhuǎn)化、專利研發(fā)等項目的支持力度，為高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供方向指引和制度保障。