人工智能對創(chuàng)新的影響研究
——基于城市層面的實(shí)證分析

仝瑤瑤

一、引言

隨著新一代人工智能技術(shù)的發(fā)展，以其為代表的新一輪技術(shù)革命正在興起，人工智能技術(shù)除了應(yīng)用于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，也開始逐漸應(yīng)用到其余各行業(yè)，如金融、醫(yī)藥、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域，這對人類社會(huì)的生產(chǎn)生活方式產(chǎn)生了全局性的影響。而我國當(dāng)前正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期，在此背景下，準(zhǔn)確評價(jià)人工智能應(yīng)用對創(chuàng)新的影響，有助于判斷人工智能是否能成為支撐經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下我國創(chuàng)新能力提升的新支撐；理解人工智能對創(chuàng)新的影響機(jī)制，有助于高效利用人工智能來提高我國科技創(chuàng)新能力，這對促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和長期經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長具有重要意義。

在人工智能與創(chuàng)新兩者關(guān)系的研究中，一方面，創(chuàng)新常被理解為一個(gè)中間機(jī)制，在人工智能對經(jīng)濟(jì)增長或勞動(dòng)力市場的影響中起著中介傳導(dǎo)作用。如程承坪和陳志（2021）研究發(fā)現(xiàn)人工智能可以通過促進(jìn)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化從而助推經(jīng)濟(jì)增長。何勤等（2020）通過制造業(yè)企業(yè)的微觀數(shù)據(jù)，將創(chuàng)新作為一個(gè)中間傳導(dǎo)機(jī)制，研究了人工智能技術(shù)應(yīng)用對就業(yè)的影響，認(rèn)為人工智能技術(shù)應(yīng)用能夠通過促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新，對制造業(yè)員工數(shù)量、技能和收入產(chǎn)生影響等。

另一方面，在兩者的直接關(guān)系研究中，有學(xué)者認(rèn)為人工智能能夠利用其學(xué)習(xí)能力，提供越來越精確的數(shù)據(jù)分析，促進(jìn)創(chuàng)新資源流動(dòng)，為創(chuàng)新提供新的方向參考等。也有學(xué)者認(rèn)為，人工智能可以通過節(jié)省創(chuàng)新成本來加速創(chuàng)新過程，尤其在醫(yī)藥等行業(yè)，新產(chǎn)品通常創(chuàng)新周期長，風(fēng)險(xiǎn)高，而人工智能可以幫助人類縮短信息搜集和處理的周期，提供更多可行的思路或方法，由此加速創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)。如Aniket Kittur（2019）認(rèn)為從其他領(lǐng)域?qū)ふ液蛻?yīng)用類比的能力是人類在許多領(lǐng)域取得成就的基礎(chǔ)。人們可以在給定適當(dāng)數(shù)據(jù)的領(lǐng)域之間找到深層次的關(guān)系相似性，而人工智能越來越能夠通過模擬人腦來實(shí)現(xiàn)這種能力，人工智能技術(shù)應(yīng)用有助于克服原有認(rèn)知、拓展研究思路、并支持具有多重約束的復(fù)雜問題。李曉華（2019）探析了前沿技術(shù)創(chuàng)新與新興產(chǎn)業(yè)演進(jìn)的內(nèi)在規(guī)律，認(rèn)為未來的創(chuàng)新與生產(chǎn)更可能是人工智能與人類的高度協(xié)作。也有學(xué)者進(jìn)一步研究了人工智能產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的創(chuàng)新機(jī)理，或者從微觀制造業(yè)企業(yè)層面分析“智能+”對創(chuàng)新績效的影響機(jī)制。但總體來看研究較分散，研究還不夠充分。

基于以上背景以及現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，本文研究的核心問題是人工智能應(yīng)用對創(chuàng)新的影響。一方面，在理論上分析人工智能如何對創(chuàng)新產(chǎn)生影響及其傳導(dǎo)機(jī)制，這完善了當(dāng)前對兩者關(guān)系研究的理論框架。另一方面，采用固定效應(yīng)模型，對2003-2017 年中國288 個(gè)城市的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。結(jié)果表明，人工智能對創(chuàng)新水平有顯著正向影響，并且2010 年之后的正向作用更明顯，這為未來我國提高創(chuàng)新能力提供了新的參考思路。

二、理論分析及模型構(gòu)建

（一）理論分析及研究假說

首先，人工智能可以通過人機(jī)協(xié)作模式促進(jìn)創(chuàng)新。在以往的創(chuàng)新過程中，計(jì)算機(jī)通常是作為一個(gè)輔助角色，可以幫助人類執(zhí)行部分簡單的重復(fù)性任務(wù)，但并不擁有分析、提取信息的能力。而人工智能使得信息搜集發(fā)生了質(zhì)的改變，它能夠幫助人類跨越信息處理的生理學(xué)界限，因?yàn)槠涮烊坏恼J(rèn)知和學(xué)習(xí)能力，能夠在海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)中提取底層信息，幫助在不同概念和事件中建立聯(lián)系，探索新的機(jī)會(huì)和模式，為人類進(jìn)行創(chuàng)新決策提供全面幫助與參考。同時(shí)，人工智能再結(jié)合大數(shù)據(jù)與算法的優(yōu)化，可以更好的了解消費(fèi)者需求，了解市場動(dòng)向與行業(yè)動(dòng)態(tài)，提供更精準(zhǔn)的創(chuàng)新方向，減少無效探索或降低試錯(cuò)成本，幫助人類更有效地進(jìn)行創(chuàng)新活動(dòng)。也就是說，在人工智能的協(xié)助下，創(chuàng)新主體能更容易地將碎片化的信息搜集整理，這促進(jìn)了創(chuàng)新資源的有效整合與加工。由此便更容易催生出新技術(shù)、新產(chǎn)品或者新模式，推動(dòng)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)。

其次，人工智能可以通過節(jié)約勞動(dòng)力資源促進(jìn)創(chuàng)新。以企業(yè)為例，應(yīng)用人工智能后，其特有的認(rèn)知能力能夠幫助提高企業(yè)內(nèi)部以及企業(yè)之間的溝通效率，基礎(chǔ)的日常問題便不再需要人工解決，人類即可以從任務(wù)型勞動(dòng)中解放出來轉(zhuǎn)而進(jìn)行創(chuàng)造型勞動(dòng)。Acemoglu（2018）曾研究指出，現(xiàn)階段人工智能的出現(xiàn)更多的是對中等技能的勞動(dòng)力進(jìn)行替代，對于低技能和高技能的非重復(fù)性勞動(dòng)的替代還較為困難。這種情況下，日常的任務(wù)型、重復(fù)型溝通協(xié)作可以交給人工智能機(jī)器完成，人力資本則可以專心從事更復(fù)雜的創(chuàng)新活動(dòng)。

鑒于此，本文提出如下研究假說：

H1：人工智能應(yīng)用能夠促進(jìn)創(chuàng)新水平的提高。

（二）計(jì)量模型設(shè)定

根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)研究及上述分析，本文采用雙向固定效應(yīng)模型進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，模型設(shè)定如下：

其中，LnY 為本文的被解釋變量創(chuàng)新水平，LnAI 為核心解釋變量人工智能應(yīng)水平，X 為一系列控制變量，具體包括：X1 研發(fā)投入；X2 人力資本水平；X3 城市化水平以及X4 市場活力。λi為個(gè)體固定效應(yīng)，μt為時(shí)間固定效應(yīng)，εi,t為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

（三）變量選取及數(shù)據(jù)來源

本文選取2003-2017 年全國288 個(gè)城市的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計(jì)局歷年統(tǒng)計(jì)年鑒、《中國城市和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新力報(bào)告2017》、國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）等。

創(chuàng)新水平（Y）為本文的被解釋變量，采用各城市創(chuàng)新指數(shù)來表示（寇宗來，劉學(xué)悅，2017）。該指數(shù)綜合了專利數(shù)量、專利價(jià)值以及城市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活躍程度等因素。相比以往單一的專利申請授權(quán)數(shù)量能更全面的反應(yīng)地區(qū)的創(chuàng)新水平。

人工智能（AI）是本文的核心解釋變量，但因?yàn)槿斯ぶ悄艿陌l(fā)展應(yīng)用時(shí)間至今還較短，難以在統(tǒng)計(jì)年鑒中找到直接的衡量指標(biāo)，于是本文借鑒當(dāng)前大多數(shù)學(xué)者的做法，用各地區(qū)的工業(yè)機(jī)器人密度來表示各地區(qū)人工智能應(yīng)用水平。具體計(jì)算方法借鑒韓民春等學(xué)者（2020），將全國行業(yè)層面的機(jī)器人數(shù)據(jù)根據(jù)各區(qū)域各行業(yè)就業(yè)人數(shù)匹配到城市層面，由此得到城市層面的機(jī)器人滲透度指標(biāo)。

一系列控制變量（X）包括：研發(fā)投入，采用R&D投入強(qiáng)度來表示。人力資本，用勞動(dòng)年齡人口平均受教育年限來表示。城市化水平，用常住人口城鎮(zhèn)化率表示。市場活力，用非國有企業(yè)員工占比來表示。

三、實(shí)證檢驗(yàn)

（一）實(shí)證結(jié)果及分析

逐步回歸結(jié)果如表1 所示。第一列為僅包括人工智能水平的單變量回歸結(jié)果，可以看到人工智能對創(chuàng)新的影響顯著為正。為了模型的穩(wěn)健性，第二列為加入一系列控制變量后的回歸結(jié)果，此時(shí)核心解釋變量人工智能對創(chuàng)新的影響依舊顯著為正。進(jìn)一步，第三列為同時(shí)考慮控制變量以及時(shí)間和地區(qū)固定效應(yīng)后的結(jié)果，人工智能對創(chuàng)新的正向作用在1%的水平上顯著，且系數(shù)為正，驗(yàn)證了前文的假設(shè)1，即人工智能可以促進(jìn)社會(huì)創(chuàng)新水平的提高。在控制變量方面，研發(fā)投入（X1）強(qiáng)度越大，表明可以用于創(chuàng)新的資源越多，也就越能促進(jìn)創(chuàng)新；人力資本水平（X2）越高，意味著能夠參與創(chuàng)新的高素質(zhì)人才就越多，有助于推動(dòng)創(chuàng)新的實(shí)現(xiàn)；城市化（X3）和市場活力（X4）一定程度上可以體現(xiàn)出某地區(qū)創(chuàng)新要素流動(dòng)的效率，因此對創(chuàng)新水平也會(huì)造成顯著影響。

表1 人工智能對創(chuàng)新的影響

（二）異質(zhì)性分析

為了探究不同時(shí)間段內(nèi)人工智能對創(chuàng)新的影響，進(jìn)一步以2010 年為分界線，進(jìn)行分組回歸，結(jié)果如表2 所示。列1 表示2010 年及之前的回歸結(jié)果，列2 表示2010年之后的回歸結(jié)果?？梢钥吹剑瑑蓚€(gè)時(shí)間段內(nèi)，人工智能應(yīng)用對創(chuàng)新的影響都在1%的水平上顯著為正，而且2010 年之后的影響系數(shù)大于2010 年及之前的系數(shù)。這可能是由于2010 年之前，人工智能整體處于初步發(fā)展階段，其助推創(chuàng)新的作用也由有限；而2010 年之后，我國人工智能研發(fā)和應(yīng)用水平逐漸有了較大的提升，并且隨著數(shù)據(jù)越來越豐富，算法不斷優(yōu)化，人工智能對創(chuàng)新也就帶來了更大的影響。

表2 分時(shí)間段回歸結(jié)果

（三）穩(wěn)健性檢驗(yàn)

為了盡可能的使實(shí)證結(jié)果穩(wěn)健，上文中已經(jīng)采用城市層面的面板數(shù)據(jù)以及雙向固定效應(yīng)模型進(jìn)行檢驗(yàn)。為了進(jìn)一步減少極端值對結(jié)果的影響，本文繼續(xù)對樣本進(jìn)行1%分位數(shù)上的雙邊截尾處理，隨后繼續(xù)采用固定效應(yīng)模型進(jìn)行回歸。結(jié)果顯示，核心解釋變量人工智能依舊在1%的水平上顯著為正，說明上文的實(shí)證結(jié)果較為可靠，有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

四、結(jié)論與建議

本文通過理論分析與實(shí)證檢驗(yàn)，研究了人工智能對創(chuàng)新的影響，得出了人工智能應(yīng)用能夠促進(jìn)創(chuàng)新的結(jié)論，并且隨著2010 年之后人工智能應(yīng)用水平的提高，這種促進(jìn)作用更加明顯。這意味著抓住此次第四次科技革命的機(jī)遇，發(fā)展人工智能產(chǎn)業(yè)，對于助推社會(huì)創(chuàng)新水平的提高具有重要意義，進(jìn)而也有助于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。由此引申出以下幾點(diǎn)建議：

首先，要通過一系列措施助推人工智能的發(fā)展應(yīng)用，瞄準(zhǔn)全球人工智能核心技術(shù)前沿，前瞻性地布局人工智能基礎(chǔ)研究，增加人工智能基礎(chǔ)性研發(fā)相關(guān)的支撐平臺建設(shè)、資金投入等等，助推人工智能應(yīng)用水平的進(jìn)步，發(fā)揮人工智能的作用來推動(dòng)創(chuàng)新水平的提高。其次，要注重培育人工智能相關(guān)人才，推動(dòng)人機(jī)協(xié)作創(chuàng)新模式發(fā)展，更好的利用人工智能這一重要合作伙伴，以實(shí)現(xiàn)更高效率的創(chuàng)新。