高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化研究

伊輝勇　 曾芷墨

摘 要：高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化可以促進創(chuàng)新驅動的高質量發(fā)展，并緩解區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展不平衡的問題。對Brusselator模型進行經(jīng)濟學轉譯，構建“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”二維框架的評價指標體系，可以推導高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)形成耗散結構的判定條件，并可進一步運用“全局熵—突變級數(shù)”評價模型刻畫系統(tǒng)耗散演化的過程。采用2013—2019年中國30個省級區(qū)域高技術產(chǎn)業(yè)相應數(shù)據(jù)的分析表明：北京、天津、上海的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)已形成耗散結構，大部分地區(qū)雖未形成耗散結構但正向耗散結構演進;樣本地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”二維框架整體呈現(xiàn)“Ⅲ象限→Ⅱ象限→Ⅰ象限”的演化趨勢，且“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”的評價值趨于提高，同時各地也具有不同的耗散演化特征。在增加高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新投入的同時，更要致力于創(chuàng)新環(huán)境的改善，并積極構建創(chuàng)新主體的協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡;各地區(qū)既要采取差異化發(fā)展策略，也應促進區(qū)域間的協(xié)調發(fā)展，以進一步推動高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演進。

關鍵詞：創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng);高技術產(chǎn)業(yè);耗散結構;耗散演化;Brusselator模型;突變級數(shù)法

中圖分類號：F224.12;O415.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-8131（2021）0-0081-15

一、引言

創(chuàng)新是引領發(fā)展的第一動力。在現(xiàn)代經(jīng)濟體系中，不同層面、不同領域、不同類型的創(chuàng)新主體和創(chuàng)新活動之間聯(lián)系日益緊密，并通過協(xié)同創(chuàng)新形成創(chuàng)新網(wǎng)絡，驅動經(jīng)濟高質量發(fā)展。在創(chuàng)新網(wǎng)絡迅猛發(fā)展的推動下，中國創(chuàng)新范式從創(chuàng)新體系2.0演變?yōu)閯?chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)3.0，演化出具有絕對競爭力的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是中國未來實現(xiàn)全球創(chuàng)新引領的關鍵（譚勁松 等，2021）[1]。產(chǎn)業(yè)發(fā)展是整個國民經(jīng)濟系統(tǒng)進化的基礎，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新則是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的根本驅動力，因而產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)成為學界研究的熱點。其中，從生態(tài)學視角對產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)的研究衍生出“產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”的概念。自Moore（1993）提出商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)后[2]，國外學者開始研究產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，多種利益相關者被納入系統(tǒng)以探究其協(xié)同演化過程。Gobble（2014）指出，區(qū)域產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是創(chuàng)新群落和創(chuàng)新網(wǎng)絡的融合和延伸[3];Layton等（2016）將產(chǎn)業(yè)生態(tài)學和與協(xié)同創(chuàng)新理論相結合，進一步分析產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的網(wǎng)絡性、自組織性、協(xié)同性等特征[4];Jacobides等（2018）研究了產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的演化和治理等問題[5]。

國內學者對產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的研究起步較晚，且大部分文獻以高技術產(chǎn)業(yè)為切入點對產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)進行理論分析和實證檢驗。高技術產(chǎn)業(yè)具有高技術密集、高創(chuàng)新、高附加值等特征，是驅動區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的核心產(chǎn)業(yè)。構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)能有效激發(fā)區(qū)域內創(chuàng)新要素合理流動，提高自主創(chuàng)新能力，獲取核心競爭優(yōu)勢，進而推動產(chǎn)業(yè)結構升級（范德成 等，2021）[6]。高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新過程的本質是系統(tǒng)內部創(chuàng)新主體不斷與創(chuàng)新環(huán)境進行物質、能量及信息交換，各種創(chuàng)新資源通過創(chuàng)新網(wǎng)絡產(chǎn)生非線性放大作用，形成“1+1>2”的協(xié)同效應的動態(tài)演化過程（劉和東 等，2021）[7]。高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)能否及時調整以適應動態(tài)的社會經(jīng)濟環(huán)境是決定其能否持續(xù)向高層次結構演化的關鍵所在。高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是一種具有自組織特性的耗散結構，系統(tǒng)的運行容易受到創(chuàng)新政策、創(chuàng)新主體能力和市場競爭態(tài)勢等因素漲落的影響，當漲落達到一定程度，系統(tǒng)就會通過非線性機制形成“巨漲落”，進而推動系統(tǒng)發(fā)生突變和形成耗散結構（梁中，2015）[8]。因此，從生態(tài)學視角分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)內主體與環(huán)境如何通過協(xié)同關系促使系統(tǒng)向耗散結構演化，有助于創(chuàng)新資源的優(yōu)化配置，對推動產(chǎn)業(yè)結構升級，最大釋放創(chuàng)新潛力和促進高質量發(fā)展具有重要意義。

為了適應創(chuàng)新發(fā)展的需要，大多學者圍繞協(xié)同創(chuàng)新、創(chuàng)新機制、治理模式、構成要素等方面對高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)進行研究。李紅和左金萍（2018）基于價值獲取理論，提出知識產(chǎn)權價值獲取概念模型，為中國高新技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展提供理論支撐[9]。吳菲菲等（2020）從創(chuàng)新四螺旋視角分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的整體協(xié)同性，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新具有區(qū)域異質性特征，需加大創(chuàng)新政策調控力度，進而實現(xiàn)創(chuàng)新螺旋積極效應最大化[10]。宋華和陳思潔（2021）基于協(xié)調能力、知識觸達能力、創(chuàng)新擴散能力構造高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)核心能力評價模型，分析表明三種能力對系統(tǒng)的健康性均產(chǎn)生積極作用[11]。但這些研究大多是從靜態(tài)視角分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，并沒有揭示各組成要素間的動態(tài)關系。因此，需要從復雜系統(tǒng)角度，通過構建創(chuàng)新過程演化模型來分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的演化趨勢。

為進一步研究高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的演化機制，學界已衍生出多種復雜系統(tǒng)與生態(tài)學評價方法（劉洪久 等，2013;汪良兵 等，2014）[12-13]。王宏起等（2016）對新能源汽車創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演化路徑的分析發(fā)現(xiàn)，在創(chuàng)新鏈和采用鏈的協(xié)同作用下系統(tǒng)能實現(xiàn)持續(xù)演進[14]。還有學者利用生態(tài)位適宜度對高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演化進行評價，探討系統(tǒng)發(fā)展的可持續(xù)性，并為創(chuàng)新資源配置與創(chuàng)新發(fā)展路徑提出建議（張貴 等，2017;雷雨嫣 等，2018）[15-16]。然而，高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是一個自組織演化的復雜系統(tǒng)，線性靜態(tài)的演化分析過于簡單，難以捕捉深層次演變規(guī)律。由于耗散理論在處理復雜系統(tǒng)時具有獨特優(yōu)勢，往往被創(chuàng)新領域的學者用來分析復雜系統(tǒng)的演化過程。Deng等（2017）以電信產(chǎn)業(yè)為例，通過構建模型探討產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演化為耗散結構所需要的動態(tài)條件[17]。Liu等（2017）等基于熵理論構建利用外資研發(fā)的創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)評價體系，進而測度系統(tǒng)演化偏離耗散結構的程度[18]。吳穎和車林杰（2016）通過對協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)的Brusselator模型轉譯，根據(jù)正負熵理論推導協(xié)同創(chuàng)新系統(tǒng)形成耗散結構的判定條件，并實證分析重慶自主品牌汽車協(xié)同創(chuàng)新的能力[19]。范德成等（2018）構建區(qū)域產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)耗散結構的運行熵、關聯(lián)熵測度模型，通過有序度實證分析區(qū)域產(chǎn)業(yè)結構演化的系統(tǒng)運行效率[20]。

目前大多學者認為系統(tǒng)中總混亂度（熵）是不斷增加的，使系統(tǒng)無法形成有序的耗散結構，因此定義系統(tǒng)內部運行產(chǎn)生的矛盾形成正熵，而與外部環(huán)境的物質、能量交換形成負熵，并認為當負熵足夠大時就能抵消系統(tǒng)在自身發(fā)展過程中產(chǎn)生的熵增，實現(xiàn)系統(tǒng)從無序向有序的演化。但耗散理論指出，負熵的增加需要達到一定的

量（即閾值）

時才能使系統(tǒng)向耗散結構演化（蘇屹，2013）[21]。以往研究往往忽視閾值問題，對“熵”的理解存在偏差，即只考慮到正負熵的抵消作用，偏離復雜系統(tǒng)的科學分析思維，導致分析結果不夠嚴謹。此外，突變理論指出，原有結構在連續(xù)時段內突然變化使系統(tǒng)分岔演化，進而形成耗散結構，這是一個動態(tài)的過程。然而相關實證研究大多基于自然熵增理論（Prigogine et al，1985）[22]，對某一特定時段的橫截面數(shù)據(jù)進行分析，缺乏時空維度的全局考量，不能從時空演化視角評價高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)變化，在更深層次探索系統(tǒng)耗散演化的影響因素方面也有所欠缺。

鑒于上述分析，本文在已有研究的基礎上，基于復雜系統(tǒng)觀，把高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)演化過程看作一種耗散突變過程，對耗散理論的經(jīng)典模型——Brusselator模型進行科學轉譯，將其移植于高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)研究中，并進一步利用優(yōu)化的突變級數(shù)法評價系統(tǒng)的耗散演化狀態(tài)，同時，還對2013—2019年中國30個省級區(qū)域的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)進行實證分析，以期為促進高技術產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供經(jīng)驗借鑒和決策啟示。本文的邊際貢獻主要在于：一是將Brusselator模型進行經(jīng)濟學轉譯，促進復雜性科學與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)理論的交叉融合;二是構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的演化動力學方程，解決耗散突變閾值確定問題，以明確系統(tǒng)形成耗散結構的判定條件;三是在“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”二框架下，構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的Brusselator模型評價指標體系，并將截面數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)相結合，利用“全局熵—突變級數(shù)”模型動態(tài)評價系統(tǒng)耗散演化的過程。上述研究，不但可以為相關研究提供理論參考和方法借鑒，而且動態(tài)刻畫了中國區(qū)域高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和演化趨勢，進而為各地區(qū)的創(chuàng)新資源優(yōu)化、創(chuàng)新環(huán)境改善以及產(chǎn)業(yè)政策制定等提供決策依據(jù)。

二、研究設計

耗散結構理論指出：一個開放的復雜系統(tǒng)會不斷與外部環(huán)境進行物質、信息和能量交換，當系統(tǒng)內部參數(shù)突破臨界閾值時，系統(tǒng)通過漲落導致突變，此時形成的時間、空間和功能上的有序結構，稱為耗散結構。從系統(tǒng)的長期動態(tài)演進來看，耗散結構是系統(tǒng)進化的關鍵節(jié)點，是系統(tǒng)從低級向高級進化的結構形態(tài)。高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的進化就是一種典型的耗散突變演化：較低級的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)處于無序狀態(tài)，創(chuàng)新資源的流動與創(chuàng)新環(huán)境的改變持續(xù)作用于系統(tǒng)結構，當創(chuàng)新投入的累積疊加創(chuàng)新環(huán)境的改善達到系統(tǒng)耗散演化的閾值時，系統(tǒng)將突變?yōu)楹纳⒔Y構——新的更高級的有序結構。

1.基于Brusselator模型的系統(tǒng)耗散演化分析

普利高津在研究化學動力學反應過程中總結出的布魯塞爾模型（Brusselator Model）為研究系統(tǒng)耗散結構的演化過程提供了一種分析工具。該模型通過構建數(shù)學模型描述化學反應過程中相關元素的擴散過程，可以定量判定系統(tǒng)是否形成耗散結構，其重要的數(shù)學方程組表達如式（1）所示（Schneider，1985）[23]：

式（4）的系統(tǒng)耗散結構判定條件，只是判定系統(tǒng)是否形成耗散結構，并不能明確控制變量A（如創(chuàng)新投入）和B（如創(chuàng)新環(huán)境）兩者如何影響系統(tǒng)形成耗散結構，無法在更深層次探究系統(tǒng)耗散演化的規(guī)律。突變是復雜系統(tǒng)演化的一種方式，突變理論認為，通過調整控制變量，可以使穩(wěn)定無序的系統(tǒng)突變?yōu)楹纳⒔Y構。因此，從本質上講，系統(tǒng)的耗散演化是“均衡—非均衡—動態(tài)平衡”的過程，適合突變理論的應用。進一步利用突變級數(shù)法用來分析復雜系統(tǒng)的動態(tài)演化過程，構建“全局熵—突變級數(shù)”評價模型，能在耗散結構判定條件的基礎上，進一步明確控制變量A和B如何影響系統(tǒng)耗散演化（李柏洲 等，2012）[26]。

常見的突變系統(tǒng)模型如表1所示，其中x為階段變量，a、b、c、d為指標變量。同層的評價指標間存在互補和非互補的兩種關系，明顯相關則下級指標間是互補的，無明顯相關性則下級指標間是非互補的。例如尖點突變系統(tǒng)，評價對象N有2個評價指標a和b，權重qa>qb，則：互補型指標取均值，即xN=12（a+3b）;非互補型指標按“大中取小”進行取值，即xN=MIN（a，3b）。

2.Brusselator模型的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)轉譯

根據(jù)普利高津關于耗散理論的闡述，耗散結構的形成需要系統(tǒng)具備開放性、非線性、遠離平衡態(tài)及漲落4個基本條件。高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)具有形成耗散結構的4個基本條件：（1）高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，創(chuàng)新主體和創(chuàng)新環(huán)境間通過知識流動、創(chuàng)新資源交換和科技信息傳遞等進行物質、能量及信息交換。（2）不同的創(chuàng)新主體間形成錯綜復雜的創(chuàng)新網(wǎng)絡，創(chuàng)新資源流動于創(chuàng)新網(wǎng)絡中，創(chuàng)新產(chǎn)出并非隨創(chuàng)新投入成比例地增長。（3）不同創(chuàng)新主體擁有各自優(yōu)勢，創(chuàng)新資源、信息和技術能力以及創(chuàng)新成果等處于不均衡分布狀態(tài)。（4）外部政策變革和內部技術革新等擾動時有發(fā)生，創(chuàng)新突變不斷疊加達到一定閾值時，系統(tǒng)結構將產(chǎn)生根本性變化，形成新的有序結構。因此，針對高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，可以從耗散結構角度分析其時空演化規(guī)律。

Brusselator模型產(chǎn)生于化學領域，將其應用于經(jīng)濟學領域時需要對進行相應的經(jīng)濟學轉譯。對于高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，A和B代表系統(tǒng)演化過程中的控制變量，比如“創(chuàng)新投入”和“創(chuàng)新環(huán)境”;D和E代表創(chuàng)新活動的產(chǎn)出，比如“創(chuàng)新績效”和“耗散結構”;x和y代表狀態(tài)變量（反應的中間生成物），比如“創(chuàng)新成果”和“創(chuàng)新成果轉化能力”。進而，高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)中的Brusselator模型結構可以描述為：

A（創(chuàng)新投入）k1x（創(chuàng)新成果）。該反應表示從創(chuàng)新投入到產(chǎn)出的非線性動態(tài)過程。加大產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新投入能促進創(chuàng)新成果的產(chǎn)出，并具有改善創(chuàng)新環(huán)境的外部效應，有利于降低創(chuàng)新要素流動的阻礙和增強產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力，從而提升系統(tǒng)的創(chuàng)新成果濃度。

B（創(chuàng)新環(huán)境）+xk2y（創(chuàng)新成果轉化能力）+D（創(chuàng)新績效）。該反應表示創(chuàng)新環(huán)境對創(chuàng)新成果的轉化作用。創(chuàng)新資源的投入產(chǎn)生一定數(shù)量創(chuàng)新成果后，在系統(tǒng)中與創(chuàng)新環(huán)境交流互動，完成創(chuàng)新成果的市場化轉換，不僅使系統(tǒng)的科技轉化能力增強，還帶來技術創(chuàng)新的收益。

2x+yk33x（創(chuàng)新成果的自催化反應）。該反應表示創(chuàng)新成果轉化能力的市場正反饋效應。在市場經(jīng)濟的正反饋機制作用下，創(chuàng)新成果轉化促使市場需求不斷增長和升級，市場需求又促進企業(yè)加大創(chuàng)新投入，從而進一步提升創(chuàng)新成果的質量和數(shù)量。

xk4E（耗散結構）。該反應表示在創(chuàng)新投入和創(chuàng)新環(huán)境的共同作用下，創(chuàng)新成果產(chǎn)出推動系統(tǒng)向更高級的耗散結構演化。系統(tǒng)中各經(jīng)濟主體之間是相互關聯(lián)的，創(chuàng)新主體通過創(chuàng)新投入產(chǎn)生的創(chuàng)新成果及其轉化帶來整個系統(tǒng)技術水平的提升和系統(tǒng)結構的演化。一方面，創(chuàng)新主體基于共同利益的技術合作（如協(xié)同創(chuàng)新）以及經(jīng)濟交往帶來的技術溢出（如產(chǎn)品貿易、學習交流等）將加速創(chuàng)新成果在整個系統(tǒng)的擴散，提升系統(tǒng)的技術水平和創(chuàng)新能力;另一方面，一旦創(chuàng)新成果轉化為產(chǎn)品，就可能會被市場上的其他經(jīng)濟主體模仿，而模仿創(chuàng)新帶來的競爭效應又將推動形成新的創(chuàng)新成果。與此同時，創(chuàng)新環(huán)境也得到改善，創(chuàng)新轉化和擴散速度不斷加快，進而推動系統(tǒng)向更高級有序的耗散結構演化。

對經(jīng)過上述轉譯后的Brusselator模型進行動力學運算，得到控制變量A、B影響狀態(tài)變量x、y的演化動力學方程，能夠進一步分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化趨勢。

3.模型構建、指標選取與數(shù)據(jù)來源

本文借鑒李柏洲和蘇屹（2012）的研究[26]，構建“全局熵—突變級數(shù)”評價模型來分析高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化。具體評價步驟如下：首先，基于“A（創(chuàng)新投入）—B（創(chuàng)新環(huán)境）”二維框架，構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化的評價指標體系;然后，對指標進行無量綱化處理，并利用全局熵值法確定各指標的相對重要性;接著，對各樣本系統(tǒng)是否形成耗散結構進行判定;最后，采用突變級數(shù)法進行耗散結構演化分析。

根據(jù)轉譯后的Brusselator模型，高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化主要取決于A（創(chuàng)新投入）和B（創(chuàng)新環(huán)境）兩方面，因而本文基于“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”二維框架，按照科學性、合理性、簡明性、通達性、可操作性的原則，構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化評價指標體系（見表2）。目標層“創(chuàng)新投入”和“創(chuàng)新環(huán)境”分別包含3個變量、10個指標。其中：創(chuàng)新投入主要包括經(jīng)費投入、研發(fā)投入和設施投入，具體的評價指標多為投入性指標，主要評估系統(tǒng)的創(chuàng)新發(fā)展?jié)摿?創(chuàng)新環(huán)境主要包括經(jīng)濟環(huán)境、文化環(huán)境和技術市場環(huán)境，具體的評價指標多為存量性指標，主要評估系統(tǒng)的創(chuàng)新環(huán)境現(xiàn)狀。

基于數(shù)據(jù)的一致性和可獲得性，本文以中國大陸的30個省區(qū)市（不包括港澳臺地區(qū)和西藏）為研究樣本。在政策引導下，2013年后各地區(qū)開始大力培育和發(fā)展高技術產(chǎn)業(yè);在2013年前后，居民人均消費支出、居民人均可支配收入等指標的調查方法有所不同。因此，本文將數(shù)據(jù)樣本期設定為 2013—2019年。對高技術產(chǎn)業(yè)的界定，本文參考經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD，Organization for Economic Coopera-tion and Development）的劃分標準，同時考慮統(tǒng)計口徑一致性和數(shù)據(jù)可獲得性，將航空航天與裝備制造業(yè)、計算機與辦公設備制造業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、醫(yī)療設備與儀器儀表制造業(yè)、電子與通信設備制造業(yè)五個產(chǎn)業(yè)歸為高技術產(chǎn)業(yè)。分析所用數(shù)據(jù)來源于相應年度的《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國高技術產(chǎn)業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國火炬統(tǒng)計年鑒》以及相應地區(qū)的《科技統(tǒng)計年鑒》。

三、實證分析與結果討論

1.系統(tǒng)耗散結構判定

本文利用Matlab 2019b計算樣本地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的A、B值，進而根據(jù)式（4）進行耗散結構判定。對投入產(chǎn)出滯后期的選擇不宜過長（Fang et al，2016;Ali，2020）[27-28]，本文設置為1年（李新 等，2016）[29]。k1為高技術產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入平均滯后期的倒數(shù)，k2為創(chuàng)新成果市場化時間的倒數(shù)，k3為市場對創(chuàng)新成果促進作用時間的倒數(shù)，k4為技術外溢時間的倒數(shù)，本文設定如下：k1=1、k2=1、k3=12、k4=15。具體分析結果見表3和圖 2。

從耗散結構的判定結果來看，大部分地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)還未形成耗散結構。僅北京、天津、上海的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)形成耗散結構，由演化動力學方程穩(wěn)態(tài)分析可知，系統(tǒng)失穩(wěn)形成耗散結構后將處于隨時間周期保持振動的狀態(tài)，因此，這些地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)在接下來的一段時間內將保持耗散結構。從耗散結構的形成趨勢來看，大部分地區(qū)的耗散結構評價值呈現(xiàn)逐年上升的趨勢。特別是西部地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的評價值上升較快，趕超勢頭明顯，而東部地區(qū)的增長趨勢緩慢，中部地區(qū)則呈現(xiàn)擺動趨勢。隨著中國發(fā)展方式的轉變和創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的推進，將有更多地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)形成耗散結構。

2.系統(tǒng)耗散演化評價

為進一步探究系統(tǒng)耗散演化的過程，利用突變級數(shù)模型對創(chuàng)新投入和創(chuàng)新環(huán)境進行評價。對所有數(shù)據(jù)進行無量綱化處理，再利用全局熵值法確定指標權重。按照指標數(shù)量對各變量層進行分類：1個子指標為折疊突變，2個子指標為尖點突，3個子指標為燕尾突，4個子指標為蝴蝶突。根據(jù)SPSS 25.0的分析結果，子指標有明顯關聯(lián)的為互補型關系，無明顯關聯(lián)的則為非互補型關系。分析結果如表4所示。

（1）從表5的評價結果來看：在樣本期間的初期，多數(shù)樣本地區(qū)忽視創(chuàng)新環(huán)境的作用（創(chuàng)新環(huán)境評價值普遍低于創(chuàng)新投入評價值），創(chuàng)新環(huán)境較差導致創(chuàng)新成果轉化率偏低，而創(chuàng)新轉化效益低下會造成高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)處于無序狀態(tài)，進而不能形成耗散結構。隨著各地對創(chuàng)新環(huán)境的日益重視，多數(shù)地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新環(huán)境持續(xù)優(yōu)化，極大釋放了創(chuàng)新活力，并加快創(chuàng)新成果轉化，“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”評價值正向演化，系統(tǒng)逐步向耗散結構演進（趨近于判定值）。

（2）從圖3的演變趨勢來看：“創(chuàng)新投入-創(chuàng)新環(huán)境”二維框架整體呈現(xiàn)出“Ⅲ象限→Ⅱ象限→Ⅰ象限”的演化趨勢，多數(shù)地區(qū)的“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”評價值趨于提高。同時，樣本地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化也各具特色。東北地區(qū)的創(chuàng)新投入較低且變化不大，基本處于Ⅱ象限，急需增加創(chuàng)新投入。廣東在創(chuàng)新投入方面名列前茅，但創(chuàng)新環(huán)境評價值較低（相對與其創(chuàng)新投入評價值），需要進一步改善創(chuàng)新環(huán)境。而上海和北京高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散結構的形成，得益于其較好的創(chuàng)新環(huán)境。進一步對廣東與北京和上海進行比較，廣東的創(chuàng)新投入評價值遠高于北京和上海，而創(chuàng)新環(huán)境評價值略低于北京和上海。可見，僅僅依靠增加創(chuàng)新投入是不能形成耗散結構的，創(chuàng)新環(huán)境的改善在高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化中起到更為重要的作用。

四、研究結論與啟示

本文基于耗散結構理論研究高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的演化進程，通過經(jīng)濟學轉譯構建高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的Brusselator模型，采用演化動力學的穩(wěn)定性分析得出耗散結構的判定條件，進而在“創(chuàng)新投入—創(chuàng)新環(huán)境”二維框架下引入系統(tǒng)突變理論，構建“全局熵—突變級數(shù)”評價模型刻畫系統(tǒng)的耗散演化狀態(tài)，為進一步深入研究社會經(jīng)濟系統(tǒng)的耗散演化提供新的視角和方法啟示。同時，本文還采用2013—2019年中國30個樣本地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)的相應數(shù)據(jù)進行了實證分析，結果表明：（1）北京、天津、上海的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)形成耗散結構，大部分地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)未形成耗散結構;但大部分地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)正向耗散結構演進，且演進進程整體上呈現(xiàn)“東先西后”的態(tài)勢，不過近年來西部地區(qū)趕超勢頭明顯，而東部地區(qū)演進相對緩慢。（2）樣本地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的“創(chuàng)新投入-創(chuàng)新環(huán)境”二維框架整體呈現(xiàn)出“Ⅲ象限→Ⅱ象限→Ⅰ象限”的演化趨勢，“創(chuàng)新投入-創(chuàng)新環(huán)境”評價值趨于提高。（3）各地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)具有不同的耗散演化特征。比如，廣東的創(chuàng)新投入水平很高，但其創(chuàng)新環(huán)境還不能很好地促進其成果轉化和創(chuàng)新溢出，阻礙了耗散結構的形成，而東北地區(qū)的創(chuàng)新投入水平亟待提高。隨著中國發(fā)展方式的轉變和創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略的推進，將有更多地區(qū)的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)形成耗散結構。為進一步推動高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化，基于上述結論本文提出如下政策啟示：

第一，各地應繼續(xù)增加高技術產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新投入，不斷提升創(chuàng)新主體的自主創(chuàng)新能力。但是，創(chuàng)新投入在促進高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化時會受到創(chuàng)新環(huán)境的制約，因而不能只考慮增加研發(fā)投入，還應著力于創(chuàng)新環(huán)境的改善，要使政策調控滿足系統(tǒng)耗散演化的要求。要完善相關法律法規(guī)，增強對知識產(chǎn)權的保護;要營造良好的創(chuàng)新環(huán)境，使創(chuàng)新投入更快地產(chǎn)出更多的創(chuàng)新成果，促進創(chuàng)新成果更快地轉化為更高的生產(chǎn)力;要加大人才引進力度，推動產(chǎn)學研創(chuàng)新合作，為高技術產(chǎn)業(yè)的高質量發(fā)展提供創(chuàng)新源泉;要整合創(chuàng)新資源，優(yōu)化創(chuàng)新資源配置方式，從而防止系統(tǒng)長期處于低級無序狀態(tài)，突破耗散演化過程中的瓶頸約束。

第二，創(chuàng)新主體應構建協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡，實現(xiàn)創(chuàng)新績效的最大化，促進系統(tǒng)結構向高級狀態(tài)演進。在創(chuàng)新成果的生產(chǎn)、轉化和擴散過程中，創(chuàng)新主體間的協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡能夠產(chǎn)生非線性放大作用，使知識和技術在系統(tǒng)內快速擴散，促進系統(tǒng)結構升級，形成耗散結構。知識和技術相關的活動具有顯著的空間外溢效應，創(chuàng)新主體間的技術交流可提高網(wǎng)絡中各主體的創(chuàng)新能力，形成創(chuàng)新示范作用和輻射帶動效應，進而改善高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)，實現(xiàn)系統(tǒng)內外聯(lián)動的協(xié)同創(chuàng)新。創(chuàng)新網(wǎng)絡的構建，不僅能有效降低知識流動和技術獲取成本，實現(xiàn)創(chuàng)新資源和成果的高效流動，還能使微小的創(chuàng)新活動在網(wǎng)絡結構下擴散到整個系統(tǒng)，并帶來系統(tǒng)漲落波動，進而突破耗散限制，促進高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)向耗散結構演化。

第三，各地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新投入水平和創(chuàng)新環(huán)境條件各不相同，需要采取差異化策略，營造適宜的創(chuàng)新環(huán)境，使創(chuàng)新投入與創(chuàng)新環(huán)境間協(xié)調發(fā)展，為系統(tǒng)的耗散演化提供源源不斷的驅動力。比如：東部地區(qū)應積極探索創(chuàng)新驅動發(fā)展的新路徑，克服原有路徑依賴，形成創(chuàng)新高地;東北地區(qū)應以深層次解決體制機制問題和推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級為政策導向;中部地區(qū)要將“后發(fā)優(yōu)勢”轉化為“厚發(fā)效應”，繼續(xù)增加創(chuàng)新投入和改善創(chuàng)新環(huán)境;西部地區(qū)應積極打造引領西部高質量發(fā)展的創(chuàng)新極核，帶動周圍地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級，形成創(chuàng)新網(wǎng)絡和創(chuàng)新共同體。

第四，促進地區(qū)間高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調發(fā)展，緩解區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的不平衡，尋求系統(tǒng)耗散演化過程中創(chuàng)新驅動經(jīng)濟發(fā)展的新路徑。目前，各地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新資源流動存在區(qū)域集聚現(xiàn)象，系統(tǒng)耗散演化呈現(xiàn)“馬太效應”。因此，系統(tǒng)的耗散演化需要突破“路徑依賴”，不能僅僅依賴于本地的經(jīng)濟結構和創(chuàng)新資源稟賦，既要考慮區(qū)域差異問題，也要加強區(qū)域間的協(xié)調。資源和環(huán)境的異質性使得創(chuàng)新資源和創(chuàng)新活動具有明顯的集聚效應，但在創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的支撐作用下，創(chuàng)新主體與創(chuàng)新環(huán)境之間的有效協(xié)同有助于突破后發(fā)地區(qū)的發(fā)展瓶頸，使系統(tǒng)演化為更加高級有序的結構。所以，在各地區(qū)推進各具特色的高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化的同時，也應促進地區(qū)間的協(xié)調發(fā)展。

對系統(tǒng)耗散演化進行精確刻畫、科學判定是當前和未來復雜系統(tǒng)研究的一個重要方向。本文從理論上探究了高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的耗散演化機制，并進行了實證分析，但仍然存在著不足。比如，囿于系統(tǒng)耗散演化評價中的4種突變類型，評價指標的個數(shù)受到限制，可能會使耗散結構的判定結果不夠精確，同時本文也未對不同地區(qū)高技術產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)耗散演化的影響因素進行進一步的探討。因此，在未來的研究中，可進一步細化評價指標，并從指標層維度探究系統(tǒng)耗散演化的影響因素，進而提高耗散結構判定結果的可靠性，也能得出更有價值的結論，并提出更具有針對性的政策建議。

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Abstract： The dissipative evolution of the innovation ecosystem in the high-tech industry can promote innovation-driven high-quality development and alleviate the problem of unbalanced regional innovation development. The Brusselator model is interpreted in an economic way， and the evaluation index system of “innovation input-innovation environment” framework is constructed， which can deduce the judgment conditions of the formation of the dissipative structure of the innovation ecosystem of high-tech industry， and describe the process of the system dissipation evolution by using the “global entropy-catastrophe series” evaluation model. Based on the data of 30 provincial high-tech industries in China from 2013 to 2019， the analysis shows that the high-tech industry innovation ecosystem in Beijing， Tianjin and Shanghai has formed a dissipative structure， and most of the regions have not formed a dissipative structure， but are evolving toward the dissipative structure. The two-dimensional framework of “innovation input-innovation environment” of the high-tech industry innovation ecosystem in the sample areas presents an overall evolution trend of “Quadrant Ⅲ → Quadrant Ⅱ → Quadrant Ⅰ”， and the evaluation value of “innovation input-innovation environment” tends to increase， and different regions have different characteristics of dissipative evolution. While increasing investment in high-tech industry innovation， it is necessary to devote ourselves to improving the innovation environment， and actively build a collaborative innovation network of innovation subjects. In order to further promote the dissipative evolution of the high-tech industry innovation ecosystem， each region should not only adopt differentiated development strategies， but also promote the coordinated development among regions.

Key words： ?innovation ecosystem; high-tech industry; dissipative structure; dissipative evolution; Brusselsator model; catastrophe progression method

CLC number：F224.12;O415.3 Document code：A Article ID：1674-8131（2021）0-0081-15

（編輯：劉仁芳）