基于演化博弈的航空專業(yè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新策略

賈純潔，張海峰，劉 鈺

（安陽工學(xué)院 飛行學(xué)院，河南 安陽 455000）

0 引言

為了更好服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，應(yīng)用型高校應(yīng)加強(qiáng)校企深度合作、資源共享，積極探索人才培養(yǎng)新模式，為社會培養(yǎng)出創(chuàng)新型、應(yīng)用型的高質(zhì)量復(fù)合型人才[1]。安陽工學(xué)院作為應(yīng)用型高校，積極開展與航空企業(yè)的合作，著力打造航空專業(yè)集群，全面對接航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，設(shè)有飛行技術(shù)、飛行器制造工程、飛行器適航技術(shù)、機(jī)場運(yùn)營管理等特色航空品牌專業(yè)，實現(xiàn)航空專業(yè)集群的創(chuàng)新發(fā)展。周磊等指出航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要依托關(guān)鍵核心技術(shù)，而關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)必須依賴自主創(chuàng)新，而不是技術(shù)引進(jìn)或模仿[2]。曹叔亮認(rèn)為協(xié)同創(chuàng)新是提高自主創(chuàng)新的重要途徑，而產(chǎn)學(xué)研則是協(xié)同創(chuàng)新的主要表現(xiàn)形式，企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)（高校、研究院等）為共同推動技術(shù)創(chuàng)新而開展合作，共享信息、技術(shù)、知識等，形成資源優(yōu)勢互補(bǔ)[3]。鄒鵬君等指出我國航空產(chǎn)業(yè)處于快速增長時期，要扎實推動民航高質(zhì)量發(fā)展，提升創(chuàng)新優(yōu)勢共識[4]。薛莉等認(rèn)為企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)均是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，但其創(chuàng)新主體間開展深度協(xié)同創(chuàng)新程度不夠，通常在協(xié)同創(chuàng)新過程中表現(xiàn)出積極合作和消極合作，導(dǎo)致創(chuàng)新效益不高，需要改善產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的運(yùn)作機(jī)制，以集群的力量促進(jìn)技術(shù)的創(chuàng)新突破[5]。因此，積極探索航空產(chǎn)業(yè)集群中產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的運(yùn)作機(jī)制，推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的深度融合，是實現(xiàn)航空產(chǎn)業(yè)集群人才培養(yǎng)的關(guān)鍵路徑。

陳勁等人指出產(chǎn)學(xué)研合作的本質(zhì)就是企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)雙方為各自利益，進(jìn)而產(chǎn)生的既積極合作又消極合作的反復(fù)博弈關(guān)系[6]。Pfeffer等認(rèn)為科研機(jī)構(gòu)與航空企業(yè)均作為獨立的經(jīng)營實體，存在利益分歧，均期望自己獲取最大收益，相互依賴程度通常是不對等的，依賴程度高的一方易受制于另一方，對方采取機(jī)會主義行為的可能性就會增加[7]。因此，本文將博弈雙方協(xié)同創(chuàng)新采取的策略假定為積極合作與消極合作，探討產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新過程中兩種策略的動態(tài)演化博弈過程，并據(jù)此提出相應(yīng)的建議與對策。

1 構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新演化博弈模型

航空產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新活動具有高度的復(fù)雜性、不確定性和外溢性，創(chuàng)新資源不足導(dǎo)致單個創(chuàng)新主體技術(shù)創(chuàng)新活動很難實現(xiàn)，協(xié)同創(chuàng)新成為必然選擇[8]。一方面，航空產(chǎn)業(yè)因技術(shù)創(chuàng)新投入多、創(chuàng)新風(fēng)險高、核心技術(shù)獨創(chuàng)性強(qiáng)，為確保技術(shù)創(chuàng)新成果的保密性、專有性并在行業(yè)中處于較高的領(lǐng)先地位，存在搭便車的行為。另一方面，航空產(chǎn)業(yè)集群中創(chuàng)新主體間的技術(shù)交流與知識信息共享會提高技術(shù)創(chuàng)新的成功率、降低市場和技術(shù)不確定性所帶來的風(fēng)險。因此，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)在協(xié)同創(chuàng)新的過程中會表現(xiàn)出積極合作與消極合作兩種策略。這兩種策略在具體的創(chuàng)新博弈過程中協(xié)同演進(jìn)、相互聯(lián)系、相互轉(zhuǎn)化、相互依賴，最終形成二元關(guān)系。協(xié)同創(chuàng)新博弈表現(xiàn)出個體理性、非零和博弈、創(chuàng)新主體行為的不確定性共三個特性。

為構(gòu)建模型，借鑒王國紅等[9]、李麗[10]研究成果，做如下假設(shè)：

①Wc、Ws為分別表示航空產(chǎn)業(yè)集群中企業(yè)C與科研機(jī)構(gòu)S（主要指的是學(xué)校）采取“消極合作”所獲得的收益。

②Vc、Vs分別表示企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)分別采取“積極合作”時的創(chuàng)新收益系數(shù)。

③Ic為企業(yè)C所擁有的創(chuàng)新資源數(shù)；Is為科研機(jī)構(gòu)S所擁有的創(chuàng)新資源數(shù)；Rc、Rs分別表示集群中企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)采取“積極合作”時的風(fēng)險系數(shù)；IsVc、IcVs分別表示企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)采取“積極合作”所獲得的預(yù)期收益；IcRc表示企業(yè)采取“積極合作”所需付出的初始成本；IsRs為科研機(jī)構(gòu)采取“積極合作”所需付出的初始成本。

④在協(xié)同創(chuàng)新過程中，當(dāng)一方采取“積極合作策略”，另一方采取“消極合作策略”時，假設(shè)采取“積極合作策略”方為了整體利益而共享了必要的資金、知識、信息、技術(shù)等成本，采取“消極合作策略”方正好利用此機(jī)會加強(qiáng)自身創(chuàng)新能力的提升。由于消極合作方所付出的初始成本較少，假設(shè)為0，但是消極合作方多大程度上將其轉(zhuǎn)化為自身的優(yōu)勢取決于自我的學(xué)習(xí)能力K；設(shè)企業(yè)C與科研機(jī)構(gòu)S的學(xué)習(xí)能力分別為k1、k2；采取“消極合作策略”時的收益分別為IsRsk1與IcRck2。

⑤假設(shè)企業(yè)C采取“積極合作策略”的概率為p，采取“消極合作策略”的概率為（1-p）；科研機(jī)構(gòu)S采取“積極合作策略”的概率為q，采取“消極合作策略”的概率為（1-q）。

基于上述假設(shè)，構(gòu)造航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)演化博弈支付矩陣，如表1所示。

表1 航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新過程演化博弈的支付矩陣

2 航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新行為的動態(tài)演化博弈分析

根據(jù)表1的演化博弈矩陣，可以計算出航空企業(yè)C選擇“積極合作策略”的預(yù)期收益：

航空企業(yè)選擇“消極合作策略”的預(yù)期收益：

那么，航空企業(yè)C的平均期望收益為：

同理，可以求解出科研機(jī)構(gòu)選擇“積極合作策略”的預(yù)期收益為：

科研機(jī)構(gòu)選擇“消極合作策略”的預(yù)期收益為：

那么，科研機(jī)構(gòu)S的平均期望收益為：

根據(jù)公式（1）～（6），構(gòu)造航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新博弈的復(fù)制動態(tài)方程：

2.1 演化路徑及演化穩(wěn)定策略分析

根據(jù)Fridma提出的Jaconbian矩陣局部穩(wěn)定性，求解航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新的演化博弈均衡的穩(wěn)定狀態(tài)。方程組（7）的雅克比矩陣為：

矩陣J的跡為

根據(jù)雅克比矩陣的局部穩(wěn)定分析方法，對復(fù)制動態(tài)方程的討論分兩種情況：

表2 演化博弈局部穩(wěn)定點分析結(jié)果

圖1 航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)競合策略演化的相位圖

2.2 基于參數(shù)變化的模型討論

由2.1的分析表明，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新演化博弈的結(jié)果受區(qū)域面積SOADB與SADBC的影響。當(dāng)區(qū)域面積 SOADB=SADBC時，企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)采取“積極合作策略”與“消極合作策略”的概率相等；當(dāng)區(qū)域面積 SOADB＞SADBC時，企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)采取“消極合作策略”的概率大于采取“積極合作策略”的概率；當(dāng)區(qū)域面積SOADB＜ SADBC時，企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)采取“消極合作策略”的概率小于采取“積極合作策略”的概率。通過分析演化博弈模型中各參數(shù)的變化對區(qū)域面積變化的影響，提出相應(yīng)的協(xié)同創(chuàng)新策略。其中，區(qū)域面積

對區(qū)域面積中參數(shù)進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論：

①協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險系數(shù)增加，會降低創(chuàng)新主體選擇“積極合作策略”的概率。根據(jù)公式（11）對協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險系數(shù)求導(dǎo)數(shù)，得到：

區(qū)域面積是協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險系數(shù)的增函數(shù)。當(dāng)協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險系數(shù)與增加時，區(qū)域面積將增大，演化系統(tǒng)收斂于O（0，0）點的概率將增加，創(chuàng)新主體趨向于選擇“消極合作策略”；反之，集群內(nèi)創(chuàng)新主體就趨向于選擇“積極合作策略”。

航空產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新活動具有高度的復(fù)雜性、不確定性、高風(fēng)險性，需要集群內(nèi)各創(chuàng)新主體加強(qiáng)合作，實現(xiàn)知識與信息共享、優(yōu)勢資源互補(bǔ)，但企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新過程中，在合作動機(jī)、投資分配、利益共享、知識技術(shù)專利轉(zhuǎn)移等方面存在分歧，因此會產(chǎn)生協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險。協(xié)同創(chuàng)新主體間的信任能夠有效降低協(xié)同創(chuàng)新的風(fēng)險，提高整體創(chuàng)新績效。另外隨著雙方合作次數(shù)的增加，合作越緊密，進(jìn)而雙方的信任度增加，合作效益隨之增加；建立投資風(fēng)險共擔(dān)、創(chuàng)新收益共享機(jī)制，使博弈雙方在共享協(xié)同創(chuàng)新成果的同時，共擔(dān)風(fēng)險，以降低成本，增強(qiáng)彼此間協(xié)同創(chuàng)新的積極性。

②協(xié)同創(chuàng)新預(yù)期收益提高，會增加集群創(chuàng)新主體選擇“積極合作策略”的概率。當(dāng)航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新預(yù)期收益、提高，區(qū)域面積變小，演化系統(tǒng)將收斂于點C（1，1），博弈雙方選擇“積極合作策略”的概率增加；反之，就會增加博弈雙方選擇“消極合作策略”的概率。

如果博弈雙方均認(rèn)為協(xié)同創(chuàng)新的預(yù)期收益較高，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)更愿意選擇“積極合作策略”，獲得更多的超額收益。當(dāng)協(xié)同創(chuàng)新取得初步成果后，博弈雙方在協(xié)同創(chuàng)新收益的驅(qū)使下會持續(xù)選擇“積極合作策略”，進(jìn)而形成良性循環(huán)，促進(jìn)雙方再一次的合作。在航空產(chǎn)業(yè)集群內(nèi)，航空企業(yè)應(yīng)該與科研機(jī)構(gòu)一起構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，為共同的創(chuàng)新目標(biāo)開展協(xié)同創(chuàng)新活動，實現(xiàn)創(chuàng)新效益最大化。

③集群創(chuàng)新主體學(xué)習(xí)能力的差距越大，采取“積極合作策略”的概率就越低。根據(jù)公式（11）對企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)能力求導(dǎo)數(shù)，可得：

其他參數(shù)不變的條件下，區(qū)域面積SOADB是學(xué)習(xí)能力的單調(diào)增函數(shù)，即航空企業(yè)或者科研機(jī)構(gòu)的學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)，區(qū)域面積SOADB越大，演化系統(tǒng)將收斂于O（0，0）點的概率增加，在協(xié)同創(chuàng)新過程中，創(chuàng)新主體選擇“消極合作策略”的概率增大；反之，創(chuàng)新主體選擇“積極合作策略”的概率增大。

令I(lǐng)C=DIS，區(qū)域面S積SOADB為：

區(qū)域面積是集群創(chuàng)新主體學(xué)習(xí)能力的差距的單調(diào)增函數(shù)，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)能力差距越小，區(qū)域面積就越小，系統(tǒng)收斂于C（1，1）點的概率增加，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)更傾向于選擇“積極合作策略”。反之，集群中企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)更傾向于選擇“消極合作策略”。

當(dāng)協(xié)同創(chuàng)新主體已經(jīng)具備了較強(qiáng)的獨自創(chuàng)新、學(xué)習(xí)能力時，一方面，可以通過自身的知識、技術(shù)基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新活動，更有利于保證創(chuàng)新成果的獨創(chuàng)性，使自己在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位；另一方面，協(xié)同創(chuàng)新的博弈雙方可以通過學(xué)習(xí)對方共享的信息、知識、技術(shù)等資源，進(jìn)而獲得機(jī)會主義行為所帶來的收益。特別是當(dāng)一方的學(xué)習(xí)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于另一方的學(xué)習(xí)能力時，導(dǎo)致選擇協(xié)同創(chuàng)新的動機(jī)就會降低，更傾向于選擇“消極合作策略”的機(jī)會主義行為。

協(xié)同創(chuàng)新主體的學(xué)習(xí)能力通常取決于兩方面的因素：一是創(chuàng)新主體自身的能力；二是創(chuàng)新主體的意識?？刂谱陨淼膶W(xué)習(xí)能力并不符合市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的規(guī)律，因此需要控制創(chuàng)新主體的學(xué)習(xí)能力k的消極影響。一方面創(chuàng)新主體要避免惡意模仿學(xué)習(xí)，尊重他人的創(chuàng)新成果的意識，另一方面要加強(qiáng)立法監(jiān)管，保障技術(shù)創(chuàng)新成果的獨有性，減少協(xié)同創(chuàng)新過程中的機(jī)會主義行為。

④創(chuàng)新資源水平差距越大，創(chuàng)新主體采取“積極合作策略”的概率就會降低。令I(lǐng)c=DIs，區(qū)域面積SOADB為：

區(qū)域面積SOADB是創(chuàng)新資源水平差距的單調(diào)增函數(shù)，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)創(chuàng)新資源水平差距越小，區(qū)域面積就越小，系統(tǒng)收斂于C（1，1）點的概率增加，航空企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)更傾向于選擇“積極合作策略”。反之，集群中企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)更傾向于選擇“消極合作策略”。這說明在企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)在協(xié)同創(chuàng)新過程中，創(chuàng)新資源水平方面差距太大會影響協(xié)同創(chuàng)新效益。在航空產(chǎn)業(yè)集群中，企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)在選擇協(xié)同創(chuàng)新合作伙伴時，應(yīng)該優(yōu)先考慮創(chuàng)新資源互補(bǔ)、知識技術(shù)水平相當(dāng)?shù)暮献骰锇椋欣趨f(xié)同創(chuàng)新主體間建立長期、穩(wěn)定的合作關(guān)系。

3 研究結(jié)論

3.1 研究發(fā)現(xiàn)

從產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的策略層面入手，研究航空產(chǎn)業(yè)集群中企業(yè)與科研機(jī)構(gòu)協(xié)同創(chuàng)新行為“積極合作策略”與“消極合作策略”的演化過程，得出以下結(jié)論：①協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險系數(shù)增加，會降低航空產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新主體選擇“積極合作策略”的概率。②協(xié)同創(chuàng)新預(yù)期收益提高，集群創(chuàng)新主體選擇“積極合作策略”的概率就會增加。③創(chuàng)新主體間學(xué)習(xí)能力差距越大，選擇“積極合作策略”的概率就越低。④博弈雙方的創(chuàng)新資源水平差距越大，不利于集群創(chuàng)新主體在協(xié)同創(chuàng)新過程中選擇“積極合作策略”。

3.2 管理啟示

基于演化博弈分析結(jié)論，對航空專業(yè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展提出情況以下建議。

①地方政府積極引導(dǎo)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。協(xié)同創(chuàng)新風(fēng)險的存在，降低了高校和航空企業(yè)積極合作的意愿，地方政府可以通過設(shè)立科技研發(fā)項目、研發(fā)補(bǔ)助、制定支持政策等多項措施，減少雙方在協(xié)同創(chuàng)新過程中所付出的成本，促進(jìn)高校與企業(yè)的合作，深化技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，推動科技成果轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)與科技的協(xié)同發(fā)展。

②應(yīng)用型高校和航空企業(yè)作為協(xié)同創(chuàng)新的重要主體，要制定科學(xué)合理的收益與成本分配比例，綜合考慮雙方的資源投入與風(fēng)險承受能力，對協(xié)同創(chuàng)新收益與成本分擔(dān)進(jìn)行動態(tài)分配，盡可能滿足各方需求，形成主體雙方合作共贏的局面。

③應(yīng)用型高校要加強(qiáng)“雙師雙能型”教師隊伍建設(shè)。讓教師能夠參與企業(yè)的技術(shù)研發(fā)、科技攻關(guān)等工作，全面提高實踐教學(xué)能力，提升學(xué)校的科研創(chuàng)新能力。一方面可以縮小應(yīng)用型高校與企業(yè)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力，另一方面可以讓高校的創(chuàng)新能力盡可能與企業(yè)實際問題結(jié)合，切實解決航空企業(yè)的難點問題。

④應(yīng)用型高校要組建優(yōu)良的學(xué)術(shù)團(tuán)隊。學(xué)術(shù)團(tuán)隊通常由學(xué)院學(xué)術(shù)帶頭人主導(dǎo)，不同層級的教師與學(xué)生構(gòu)成，這不僅可以激發(fā)高校應(yīng)用型人才的培養(yǎng)與積累，還可以縮小協(xié)同創(chuàng)新雙方創(chuàng)新資源水平差距，為航空企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新提供必要條件。