基于信息熵的中原城市群城市創(chuàng)新能力評價研究

丁青艷 尹 翀

(1. 山東省計算中心(國家超級計算濟南中心)；2.齊魯工業(yè)大學(山東省科學院) 山東省科技發(fā)展戰(zhàn)略研究所，山東 濟南 250014)

0 引言

中原城市群包括鄭州、洛陽、蚌埠、邢臺、聊城等5省的30座城市，是國家推動中部地區(qū)崛起和培育新的經(jīng)濟增長引擎的重要戰(zhàn)略。區(qū)域創(chuàng)新能力與支撐體系是驅(qū)動中原城市群產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和經(jīng)濟發(fā)展質(zhì)量提升的核心力量。當前研究還較為側(cè)重于中原城市群物流交通、信息流、經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)空間布局等問題[1～3]，對于城市創(chuàng)新條件與能力差異的關(guān)注性不強，相關(guān)成果較少。城市群科技創(chuàng)新戰(zhàn)略的有效實施需要明確城市創(chuàng)新能力的優(yōu)劣勢，進而對城市群的創(chuàng)新資源配置和發(fā)展路徑形成清晰定位。

本文構(gòu)建城市創(chuàng)新核心能力的評價指標體系，并采用信息熵方法對城市群城市創(chuàng)新能力進行評價與比較分析，把握不同城市的創(chuàng)新實力和發(fā)展態(tài)勢，并根據(jù)分析研究提出了參考建議，為城市群協(xié)同創(chuàng)新體系構(gòu)建提供研究支持。

1 評價指標與方法

1.1 指標設(shè)計

城市群城市評價指標主要基于如下準則進行設(shè)計。一是目的性。構(gòu)建指標體系對中原城市群城市創(chuàng)新能力構(gòu)成要素進行考察，采用定量方法實現(xiàn)對城市群內(nèi)各城市創(chuàng)新能力水平進行綜合性評價，從而為城市群創(chuàng)新協(xié)同戰(zhàn)略研究提供支持；二是客觀性。城市創(chuàng)新能力指標體系需要客觀真實反映城市創(chuàng)新能力實際情況；三是相關(guān)性。城市作為一個創(chuàng)新資源投入、轉(zhuǎn)化和產(chǎn)出的系統(tǒng)，本指標體系需要對城市創(chuàng)新系統(tǒng)運動的主要結(jié)構(gòu)要素進行描述；四是結(jié)構(gòu)性。城市創(chuàng)新能力指標之間一般存在一定的相關(guān)性，強相關(guān)指標描述共同的系統(tǒng)特征，屬于同一評價維度，指標體系呈現(xiàn)一種層次性結(jié)構(gòu)，從整體到局部描述城市創(chuàng)新能力的基本特征；五是可行性。指標對應數(shù)據(jù)應當是從公開而可靠渠道獲得的。

根據(jù)城市創(chuàng)新的特點和指標體系設(shè)計的基本準則，建立了一個包含3個層級，3個二級指標和8個三級指標的城市群科技創(chuàng)新能力指標體系(見表1)。

1.2 信息熵評價方法

在已有指標體系基礎(chǔ)上，進一步采用信息熵方法進行城市創(chuàng)新能力評價[4]，其主要步驟如下。

(1)原始數(shù)據(jù)的規(guī)范化或標準化。設(shè)被評測城市系統(tǒng)中城市集為M={u1,u2,…,un}，評價指標集為X={x1,x2,…,xm}，原始評價信息矩陣為：

由于待評價系統(tǒng)中各因素的量綱不一定相同，而且存在數(shù)值的數(shù)量級相差懸殊，無法直接進行比較。因此對需要對原始數(shù)據(jù)作標準化處理。對指標數(shù)據(jù)矩陣A進行標準化處理后，得到規(guī)范化數(shù)據(jù)矩陣B。由于城市創(chuàng)新能力評價指標值為越大越好，所以：

2 實證分析

采用的數(shù)據(jù)主要包括《中國城市統(tǒng)計年鑒2019》[5]、相關(guān)省份和各城市發(fā)布的國民經(jīng)濟和社會統(tǒng)計公報、全社會科技投入統(tǒng)計公報及技術(shù)交易合同成交情況公報等。中原城市群規(guī)劃范圍包括5省和30個城市，由于濟源市數(shù)據(jù)指標不完整，實際分析的城市數(shù)量為29個。

2.1 原始指標與標準化數(shù)據(jù)

原始指標數(shù)值進一步將進行標準化處理，各數(shù)值都處于0～1之間(見表2)。

蚌埠市研發(fā)投入的占比(X1)是最高的，洛陽和新鄉(xiāng)緊隨其后，這3個城市的指標水平都超過了2%的水平。聊城、焦作和鄭州的研發(fā)投入強度水平也都在1.8%以上。而邢臺、駐馬店和周口等的研發(fā)能力明顯不足。在財政預算的支出比重(X2)上，蚌埠是遙遙領(lǐng)先，洛陽緊隨其后，也在3%以上。漯河、新鄉(xiāng)、鄭州、鶴壁等城市的水平處于2～3%之間，表明這些城市的政府公共科技投入水平較高，而菏澤和聊城處于最末兩位，政府科技投入明顯不足。從科技行業(yè)就業(yè)人員情況(X3)看，洛陽和鄭州處于第一集團，遠遠高于其他城市。而漯河和商丘的知識行業(yè)人員密集度不高。技術(shù)交易占比(X4)同X1～ X3的情況顯著不同，處于第一層次的邢臺、菏澤、南陽、信陽、阜陽和亳州基本接近，這些城市的技術(shù)交易以技術(shù)吸納為主，借助外部技術(shù)輸入支撐城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展。鄭州、安陽、許昌和晉城的占比則較低。鄭州具有強大的城市群知識技術(shù)供給能力，但是尚未充分發(fā)揮其優(yōu)勢，對其它城市的技術(shù)轉(zhuǎn)移水平較低。安陽、許昌和晉城的技術(shù)吸收能力則不強。教育從業(yè)人員占比上(X5)，鄭州遠超其他城市，而濮陽、宿州、駐馬店等城市指標水平較低，內(nèi)部人才資本投入和人力資源保障水平不高。大學生人數(shù)占比(X6)上，邯鄲、阜陽、蚌埠和聊城的占比較高，在人力資本創(chuàng)造上具有一定相對優(yōu)勢。從專利水平(X7和X8)綜合來看，鄭州具有絕對優(yōu)勢，是城市群的創(chuàng)新中心，洛陽、許昌、新鄉(xiāng)和焦作也是知識產(chǎn)權(quán)密集型城市，蚌埠、淮北和阜陽申請專利的人員占比高，而授權(quán)專利的人員占比則相對較低。

表1 城市創(chuàng)新能力核心評價指標體系

表2 標準化數(shù)據(jù)矩陣

2.2 計算權(quán)重

計算的各指標變量熵值和權(quán)重如表3所示。整體上各指標權(quán)重之間的差異不大，都在0.11～0.14之間。X1～ X4的權(quán)重值高于0.13，而X5～ X8的權(quán)重則低于0.13。R&D經(jīng)費投入強度(X1)和技術(shù)交易強度(X4)在評價中的分量是最大的。

表3 熵值及權(quán)重

2.3 計算總得分

將各指標根據(jù)權(quán)重加總后，獲得中原城市群各城市創(chuàng)新能力排名(見表4)?？傮w上，鄭州、蚌埠和洛陽等中原城市群的核心城市排名居于前列，這些城市的得分基本在0.5分以上，邯鄲和新鄉(xiāng)兩個城市的得分也在0.3以上。但是也有多達11個城市的總得分在0.2以下。而有13個城市得分則在0.2～0.3之間。由此可見，中原城市群創(chuàng)新能力的不均衡性和分層性的特征明顯。3～5個城市具有創(chuàng)新中心位置，中間層和最外層都分布著10個以上的城市。城市群城市之間創(chuàng)新能力存在較大的差異，表明城市群的創(chuàng)新管理重點不僅在于對能力短板進行彌補，更需要依據(jù)創(chuàng)新比較優(yōu)勢，推進創(chuàng)新鏈協(xié)同，以優(yōu)化城市群整體創(chuàng)新績效。

表4 城市得分及排名

3 結(jié)論與啟示

本文基于信息熵的方法對中原城市群的城市創(chuàng)新能力進行了綜合評價分析。主要有以下發(fā)現(xiàn)：

(1)城市創(chuàng)新能力異質(zhì)性特征明顯。鄭州、蚌埠和洛陽依托較強的綜合創(chuàng)新能力確立了在城市群中的中心位置和發(fā)展支撐地位。中小城市與中心城市之間的能力差距較大。這種非均衡性一方面為創(chuàng)新組織和能力協(xié)同匹配造成較大的障礙；另一方面這種異質(zhì)性也為城市間資源和信息交流創(chuàng)造了現(xiàn)實需求與必要條件。

(2)創(chuàng)新能力強的城市各具優(yōu)勢。其中，鄭州在知識產(chǎn)權(quán)產(chǎn)出和人力資本投入上具有絕對優(yōu)勢，而在其他指標上也比較突出，具有明顯的依托現(xiàn)代知識產(chǎn)權(quán)要素構(gòu)筑創(chuàng)新競爭優(yōu)勢的典型市場導向型特征；蚌埠和洛陽是研發(fā)投入密集性城市，也是政府科技投入強度最強的兩個城市，表明其重視政府的引導作用，著重依托政府財政與金融科技投入政策，通過項目支持、稅收減免、研發(fā)補貼、成果獎勵等對創(chuàng)新資源進行再配置，進一步優(yōu)化創(chuàng)新主體網(wǎng)絡和推動產(chǎn)學研合作，充分挖掘自身的創(chuàng)新潛力，具有典型的政府導向型特征。

(3)具有中等創(chuàng)新能力的城市注重培育并發(fā)揮科技服務業(yè)的作用。邢臺、菏澤、南陽、信陽、阜陽和亳州等城市由于傳統(tǒng)資源性產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和新興主導產(chǎn)業(yè)培育而具有強烈技術(shù)要素需求。但其基礎(chǔ)創(chuàng)新能力(經(jīng)費與人員投入)水平不強，較弱的技術(shù)供給能力同較強的技術(shù)需求不平衡。這些城市需要通過科技中介實現(xiàn)對外部創(chuàng)新資源的有效吸納來解決技術(shù)供需矛盾。開放性創(chuàng)新環(huán)境下，其中等的綜合創(chuàng)新能力就由較強的技術(shù)交易水平所支撐。

(4)創(chuàng)新能力較低城市的創(chuàng)新能力要素全方位落后。商丘、長治、周口、安陽、濮陽、晉城等城市創(chuàng)新資源薄弱，創(chuàng)新體系不完善，在城市群創(chuàng)新網(wǎng)絡中處于較為孤立的位置。其創(chuàng)新能力突破是城市群實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展的關(guān)鍵。

根據(jù)上述分析，對于優(yōu)化中原城市群創(chuàng)新發(fā)展提出如下建議：

(1)建立城市群有效的創(chuàng)新協(xié)同機制?？商剿鹘⒅性鞘腥簞?chuàng)新治理委員會。治委會由政府部門、企業(yè)、高校院所、行業(yè)協(xié)會、科技中介等組成，由鄭州、洛陽和蚌埠三城市科技主管部門作為輪值主席。治委會具有增強城市創(chuàng)新信息溝通，促進技術(shù)供求對接與政策銜接等職能。

(2)完善城市群的科技服務體系。一是推動建立城市群技術(shù)轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化機構(gòu)的城市聯(lián)盟，二是在創(chuàng)新能力薄弱城市不斷培育科技服務業(yè)態(tài)，或支持域內(nèi)有實力的科技服務企業(yè)或機構(gòu)在當?shù)亟嶓w分支[6～7]，多種方式促進技術(shù)輸入和轉(zhuǎn)化績效。