科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)的時空演變特征分析

楊光明，楊蕓瑞，桂青青

（重慶理工大學a.管理學院；b.鄉(xiāng)村振興與區(qū)域高質(zhì)量發(fā)展研究中心，重慶 400054）

0 引言

科技創(chuàng)新能力的不斷提高促進了產(chǎn)業(yè)結構的轉(zhuǎn)型，加快了經(jīng)濟發(fā)展與數(shù)字化技術的融合，催生出新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)、新商業(yè)模式?？萍紕?chuàng)新和經(jīng)濟發(fā)展是相輔相成的，科技創(chuàng)新能力的不斷提高能夠促進經(jīng)濟發(fā)展，經(jīng)濟水平的提高也有助于更好地實現(xiàn)科技創(chuàng)新。

目前，國內(nèi)外針對科技創(chuàng)新效率的研究主要集中于效率評價、影響因素和時空演化等方面；對經(jīng)濟發(fā)展水平的研究集中于區(qū)域差異、影響因素、聚類分析等方面。由于學術界對兩者的研究已經(jīng)相對成熟，因此部分學者將目光聚焦于科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平關系的研究。李向榮等（2021）[1]通過對長江經(jīng)濟帶科技創(chuàng)新效率及其經(jīng)濟發(fā)展效率進行測度分析，發(fā)現(xiàn)科技投資、科技輸出以及科技環(huán)境對于地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有關鍵作用。狄乾斌和徐禮祥（2021）[2]測度了科技創(chuàng)新對海洋經(jīng)濟發(fā)展的空間效應，發(fā)現(xiàn)海洋科技創(chuàng)新效率能夠有效促進本地區(qū)的海洋經(jīng)濟發(fā)展，海洋高等教育和產(chǎn)業(yè)結構水平等均對海洋經(jīng)濟發(fā)展存在正向影響。周一成和廖信林（2019）[3]運用空間計量方法發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動對經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有顯著的促進效應，尤其是中東部地區(qū)表現(xiàn)明顯。孫藝璇等（2021）[4]在測算經(jīng)濟發(fā)展效率的過程中發(fā)現(xiàn)，科技創(chuàng)新各要素對經(jīng)濟高效發(fā)展具有較強的驅(qū)動作用，且呈現(xiàn)東中部地區(qū)較強的分布格局。Dhrif（i2015）[5]在探究外商直接投資、技術創(chuàng)新與經(jīng)濟增長之間關系的實證研究中發(fā)現(xiàn)，技術創(chuàng)新在經(jīng)濟增長中發(fā)揮著重要作用。Epicoco（2021）[6]在探究技術革命與經(jīng)濟發(fā)展的內(nèi)生和外生波動時，發(fā)現(xiàn)技術創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展之間存在相互促進的關系。Yeon等（2021）[7]認為技術發(fā)展被廣泛認為是經(jīng)濟增長的關鍵驅(qū)動力，但其從兩種不同的技術能力角度重新解釋了經(jīng)濟增長的過程。Aritenang（2021）[8]研究了產(chǎn)業(yè)結構和技術水平對印度尼西亞地區(qū)地方經(jīng)濟增長的影響，認為高新技術產(chǎn)業(yè)空間分布越集聚，對經(jīng)濟增長的影響越顯著。

可見，國內(nèi)學者針對科技創(chuàng)新與經(jīng)濟發(fā)展的研究主要聚焦于其效率評價、空間分布、耦合協(xié)調(diào)及相關性分析等方面，國外學者主要聚焦于科學技術進步對經(jīng)濟增長的影響等相關研究。這表明眾多學者認為科技與經(jīng)濟是相輔相成的兩個系統(tǒng)，研究其中的內(nèi)在關系對于促進科技創(chuàng)新和提高經(jīng)濟發(fā)展水平具有重要意義。因此，本文在前人研究的基礎上，聚焦于科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合狀況，并對其時空特征和集聚狀態(tài)進行分析，探究兩個系統(tǒng)的現(xiàn)實狀況和協(xié)調(diào)發(fā)展方向。

1 研究設計

1.1 指標體系構建

本文參考科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的相關研究成果[9—11]，遵循指標選取的科學性、可比性和代表性等原則，選取能夠較大程度地反映科技創(chuàng)新能力和經(jīng)濟發(fā)展狀況的指標，分別構建了科技創(chuàng)新效率評價指標體系和經(jīng)濟發(fā)展水平評價指標體系，如下頁表1所示。

表1 科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平指標體系

1.2 研究方法

1.2.1 耦合協(xié)調(diào)度模型

耦合協(xié)調(diào)度反映的是內(nèi)部各要素或各系統(tǒng)之間的發(fā)展水平和相互影響程度，通過耦合協(xié)調(diào)度能夠判斷各要素之間的協(xié)調(diào)程度。為此，本文構建耦合協(xié)調(diào)度模型[12]對科技創(chuàng)新效率和經(jīng)濟發(fā)展水平兩個系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)水平進行判別。模型構建如下：

在式（1）中，f(x)與g(y)分別是科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平綜合評價指數(shù)。耦合協(xié)調(diào)度值Cd∈[0，1]，當Cd=1 時，表明兩個系統(tǒng)處于最佳協(xié)調(diào)狀態(tài)。h 為調(diào)節(jié)系數(shù)，本文認為兩個系統(tǒng)的重要程度相近，故將h 的值設定為2。根據(jù)相關文獻[13,14]和兩個系統(tǒng)的實際關系，將測算結果劃分為五個等級，如表2所示。

表2 耦合協(xié)調(diào)等級表

1.2.2 空間自相關分析

通過空間自相關分析可以探究數(shù)據(jù)在空間上的關聯(lián)程度，反映其空間上的集聚特征，常用Moran’s I 進行分析。全局Moran’s I 可以反映數(shù)據(jù)在空間上的集聚狀態(tài)[15,16]，具體公式如下：

其中，I表示Moran’s I；n表示省份數(shù)量；xi、xj分別表示在省份i、j位置的耦合協(xié)調(diào)度；xˉ表示耦合協(xié)調(diào)度的平均值；Wij表示省份i與j的鄰域關系，當省份i與j鄰近時，Wij=1，反之為0。全局Moran’s I 的取值在[-1,1]區(qū)間，大于0表示空間正相關，小于0表示空間負相關，等于0表示空間呈現(xiàn)隨機性。

為了反映數(shù)據(jù)在空間上的具體集聚位置，進一步采用局部Moran’s I探究科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度在局部空間上的不均衡性，具體公式如下：

其中，xi表示省份i的耦合協(xié)調(diào)度值，xˉ表示所有省份耦合協(xié)調(diào)度的平均值。Ii＞0，表示與某省份的耦合協(xié)調(diào)度值相似的觀測值的空間集聚（HH或LL）；Ii＜0，表示與某省份的耦合協(xié)調(diào)度值不相似的觀測值的空間集聚（LH或HL）。

1.3 數(shù)據(jù)來源

由于西藏與港澳臺數(shù)據(jù)較難獲取，因此本文數(shù)據(jù)主要涵蓋我國30個省份（不含西藏和港澳臺）2007—2019年的相關指標數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要來源于歷年《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》以及各省份統(tǒng)計年鑒，少數(shù)缺失數(shù)據(jù)采用相鄰3年的平均增長率估算得到。

2 科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)分析

2.1 科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平測度

（1）科技創(chuàng)新效率結果分析

運用DEA 模型[17,18]對30 個省份2007—2019 年的科技創(chuàng)新效率進行測算，選取研究期內(nèi)起止年份和中間年份為代表，分析研究區(qū)域科技創(chuàng)新效率，結果如下頁表3 所示?？梢钥闯?，2007年僅安徽、內(nèi)蒙古2個省份處于0.4以下的低效率水平；到2011年，河北、山西、河南、湖南4個省份效率值下降到0.4以下的低效率水平，甘肅、吉林和安徽3個省份從0.6以下上升到0.6以上；2015年全國科技創(chuàng)新效率呈現(xiàn)向好趨勢，0.4 以下低效率水平僅剩內(nèi)蒙古1 個省份。到2019 年，無0.4 以下低效率水平省份，僅剩山西和湖南2個省份處于0.4到0.6的中等水平，其余省份均處在0.6 以上水平。整體來看，全國的科技創(chuàng)新效率在不斷提高，總體處于較高水平，但因各個省份自身科技發(fā)展狀況、地區(qū)科技政策、科技創(chuàng)新資源配置等諸多問題，各省份科技創(chuàng)新效率水平各有不同。

表3 科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平測度結果

（2）經(jīng)濟發(fā)展水平結果分析

利用全局熵權法對經(jīng)濟發(fā)展水平進行綜合指數(shù)計算，選取研究期內(nèi)起止年份和中間年份為代表，分析經(jīng)濟發(fā)展水平的得分情況。2007—2019 年，各省份的經(jīng)濟發(fā)展水平均有不同程度的增長。2007 年，除北京、天津和上海3個省份外，其余省份經(jīng)濟發(fā)展水平綜合指數(shù)均在0.2 以下。2011 年，依然是北京、天津和上海3 個省份在全國范圍綜合指數(shù)最高，大部分省份綜合指數(shù)還處在0.2 以下水平。2015年，全國總體綜合指數(shù)有所改善，大部分省份綜合指數(shù)上升為0.2到0.4的水平。到2019年部分省份綜合指數(shù)有所增長，浙江邁入0.6到1的較高水平，重慶、湖北、福建、安徽4個省份也跨入0.4到0.6的水平梯隊。整體來看，全國的經(jīng)濟發(fā)展水平綜合指數(shù)從較低水平逐步改善，且東西部地區(qū)呈現(xiàn)不同的增長速度，尤其是北京、上海在不同時間階段其綜合指數(shù)均處于全國前列。

2.2 科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度

通過建立耦合協(xié)調(diào)度模型計算出我國科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)度，各省份耦合協(xié)調(diào)度均值等級分類如表4 所示。由表4可知，不同省份之間耦合協(xié)調(diào)度等級略有不同，但多數(shù)省份集中在中度協(xié)調(diào)，省份數(shù)量為22 個，約占全國省份數(shù)量的73%?；緟f(xié)調(diào)和高度協(xié)調(diào)兩個等級的省份數(shù)量較少，其中基本協(xié)調(diào)省份有3 個，高度協(xié)調(diào)省份有5 個。低度協(xié)調(diào)和優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)省份數(shù)量為零。這表明雖然不存在低度協(xié)調(diào)省份，但在全國范圍內(nèi)，無優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)省份，即各省份科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度還存在較大提升空間?？傮w而言，未來應注重科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平兩個系統(tǒng)之間的耦合協(xié)調(diào)，提高整體的協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

表4 各省份2007—2019年耦合協(xié)調(diào)度均值等級

研究期內(nèi)起止年份和中間年份的數(shù)值比較具有代表意義，因此選取2007 年、2011 年、2015 年以及2019 年4 個年份的數(shù)值來對我國科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度的時空演變特征進行研究，如表5所示。從表5中可以看出，各省份的耦合協(xié)調(diào)度隨著時間的推移不斷提高。同時可以看出不同區(qū)域的省份耦合協(xié)調(diào)水平增長速度不同，其中東部省份，尤其是沿海省份增長較快，中西部省份相比東部省份增長較慢。

表5 主要年份30個省份科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)等級

2007年僅北京、上海2個省份處于高度協(xié)調(diào)，天津、浙江處于中度協(xié)調(diào)，東中部地區(qū)省份處于基本協(xié)調(diào)，西部地區(qū)省份處于低度協(xié)調(diào)，全國范圍無優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)。2011 年天津進入高度協(xié)調(diào)，全國范圍內(nèi)無低度協(xié)調(diào)，中度協(xié)調(diào)省份數(shù)量增多，體現(xiàn)了科技創(chuàng)新效率和經(jīng)濟發(fā)展水平在耦合過程中協(xié)調(diào)水平逐漸增強的發(fā)展趨勢。但從全國范圍來看仍然缺少高度協(xié)調(diào)和優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)省份。2015年開始出現(xiàn)北京、上海優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)省份，東部沿海地區(qū)省份增長為高度協(xié)調(diào)，其余省份均向中度協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)變。到2019 年優(yōu)質(zhì)協(xié)調(diào)省份和高度協(xié)調(diào)省份開始增多。從空間特征來看，東部地區(qū)區(qū)域協(xié)調(diào)水平最高，尤其是沿海地區(qū)省份，西部地區(qū)協(xié)調(diào)水平相對較低。

3 耦合協(xié)調(diào)度空間關聯(lián)格局分析

根據(jù)30 個省份之間的地理空間關系，基于距離空間權重，通過運用GeoDa 軟件計算出全局Moran’s I（見表6）。全局Moran’s I 均為大于0 的正數(shù)，且均通過1%水平上的顯著性檢驗，這表明科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)度存在正向空間自相關性的特征。

表6 耦合協(xié)調(diào)度全局Moran’s I

通過局部空間自相關對2007 年、2011 年、2015 年、2019年四個時間節(jié)點的科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度進行空間集聚程度分析，利用局部空間自相關指數(shù)進一步刻畫30 個省份空間集聚的特征及區(qū)域關聯(lián)程度，如表7所示。

表7 耦合協(xié)調(diào)度集聚類型

（1）“高高”集聚區(qū)（HH）。本地區(qū)與周圍鄰近地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度均較高，空間的內(nèi)部差異較小。如表7所示，4個時間節(jié)點均存在該類型省份。總體來看，4個時間節(jié)點內(nèi)，“高高”集聚區(qū)省份數(shù)量為4～8個，占比較少，2011年最多，有8 個省份，2015 年最少，只有4 個省份。其中新疆、江蘇、上海的耦合協(xié)調(diào)度在4 個時間節(jié)點內(nèi)一直處于“高高”集聚區(qū)。2011 年，內(nèi)蒙古邁入“高高”集聚區(qū)類型。2015 年、2019 年，遼寧、內(nèi)蒙古均退出“高高”集聚區(qū)。2019 年，安徽、浙江加入“高高”集聚區(qū)類型，成長為具有輻射能力的地區(qū)。從分布情況來看，西部地區(qū)除新疆外，其余“高高”集聚區(qū)省份均分布在東部地區(qū)，這與其科技創(chuàng)新效率變化一致，長期分布于“高高”集聚區(qū)的省份其科技創(chuàng)新效率基本處于高效率階段，這表明科技創(chuàng)新效率水平對于耦合協(xié)調(diào)水平具有重要影響。

（2）“高低”集聚區(qū)（HL）。本地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較高而周圍鄰近地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較低，空間內(nèi)部異質(zhì)性較大。該類型省份2007年與2011年沒有，2015年與2019年僅有重慶1個省份。2007年與2011年，重慶處在“低低”集聚區(qū)，隨著“低低”集聚區(qū)的輻射能力減弱，2015 年后重慶進入“高低”集聚區(qū)。從分布上看，該地區(qū)位于西南地區(qū)，在科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的協(xié)調(diào)發(fā)展過程中沒有帶動周圍省份實現(xiàn)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平的提升，因此應加強省份之間的互動聯(lián)系，發(fā)揮空間聯(lián)動作用，提升區(qū)域整體協(xié)調(diào)發(fā)展水平。

（3）“低高”集聚區(qū)（LH）。本地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較低而周圍鄰近地區(qū)耦合協(xié)調(diào)度較高，空間內(nèi)部異質(zhì)性較大。該類型省份2007年與2011年分布一致，均為吉林、河北與安徽。2015年受河北與安徽2個省份輻射作用影響，河南進入低高集聚區(qū)，2019 年該類型省份僅剩河南與江西。整體來看，4 個時間節(jié)點內(nèi)，“低高”集聚區(qū)2007 年、2011 年、2015 三年保持為3 個，2019 年減少到2 個，在數(shù)量上變化起伏不大，在空間分布上也主要分布在中東部地區(qū)。該類型省份自身耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平較低，但鄰近省份耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平較高，且主要分布于“高高”集聚區(qū)附近，是最容易受周邊省份耦合協(xié)調(diào)發(fā)展輻射帶動作用的地區(qū)，是具有較大可能發(fā)展成為“高高”集聚區(qū)的潛力地區(qū)。

（4）“低低”集聚區(qū)（LL）。本地區(qū)與周圍鄰近地區(qū)的耦合協(xié)調(diào)度都較低，空間內(nèi)部差異較小。該類型省份主要為云南、貴州、四川等西部地區(qū)省份，2007 年與2011 年分別有5 個與6 個，2015 年減少到3 個，2019 年減少到2 個。該類型省份中，青海在“低低”集聚區(qū)類型中徘徊。該類型省份耦合協(xié)調(diào)度低于其周邊地區(qū)，是區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的短板，但其空間格局在2015年開始逐漸變化，“低低”集聚區(qū)的輻射作用開始減弱，部分省份開始脫離“低低”集聚區(qū)。要提高這類省份的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展水平就必須加強與周圍省份的交流合作，制定符合自身實際情況的發(fā)展路徑。

從整體演變格局來看，相比于2007 年，2011 年的“高高”集聚區(qū)與“低低”集聚區(qū)均有所增加，青海進入“低低”集聚區(qū)，內(nèi)蒙古進入“高高”集聚區(qū)。到2015 年“高高”集聚區(qū)與“低低”集聚區(qū)均有所減少，青海退出“低低”集聚區(qū)，內(nèi)蒙古、遼寧、北京、天津4個省份退出“高高”集聚區(qū)，“低高”集聚區(qū)中吉林退出，河南進入，“高低”集聚區(qū)開始出現(xiàn)。2019年格局發(fā)生較大變動，山東退出而湖北、安徽與浙江3個省份進入“高高”集聚區(qū)，“低低”集聚區(qū)僅剩青海與四川，“低高”集聚區(qū)變?yōu)楹幽吓c江西，“高低”集聚區(qū)依然為重慶。空間格局上“高高”集聚區(qū)主要在東部地區(qū)，“低高”集聚區(qū)緊隨“高高”集聚區(qū)分布，“低低”集聚區(qū)主要分布在西部地區(qū)，“高低”集聚區(qū)緊隨其分布。要提高區(qū)域耦合協(xié)調(diào)水平，應充分利用“高高”集聚區(qū)的輻射帶動作用，將緊隨分布的“低高”集聚區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)椤案吒摺奔蹍^(qū)。對于“低低”集聚區(qū)，應作為重點關注，將其作為提高耦合協(xié)調(diào)水平的首要發(fā)展對象。

4 結論

本文基于2007—2019 年我國30 個省份的相關數(shù)據(jù)，利用耦合協(xié)調(diào)模型測算了科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平的耦合協(xié)調(diào)度，采用空間自相關分析探究了耦合協(xié)調(diào)度的集聚分布，得出如下結論：

（1）各省份耦合協(xié)調(diào)度呈現(xiàn)上升態(tài)勢，尤其是北京與上海，在各個時間階段其耦合協(xié)調(diào)度均處于全國前列。在空間布局上呈現(xiàn)東高、西低的分布格局，尤其是沿海一帶，其耦合協(xié)調(diào)度值總是高于中西部地區(qū)。這是因為中西部地區(qū)的區(qū)位條件、地理環(huán)境、政策扶持和經(jīng)濟發(fā)展水平與東部沿海地區(qū)存在一定差異，造成不同省份對科技創(chuàng)新能力的重視和經(jīng)濟資源投入不同，而科技創(chuàng)新能夠提升產(chǎn)業(yè)技術、提高社會生產(chǎn)力，從而反饋經(jīng)濟發(fā)展，對科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度產(chǎn)生影響。

（2）在集聚程度方面，“低低”集聚區(qū)與“低高”集聚區(qū)在逐步減少，“高低”集聚區(qū)開始出現(xiàn)，“高高”集聚區(qū)則有所波動。在空間分布上，“低低”集聚區(qū)主要分布在西部地區(qū)，“高高”集聚區(qū)主要分布在東部地區(qū)。東西部地區(qū)集聚程度不同，表明科技創(chuàng)新效率與經(jīng)濟發(fā)展水平耦合協(xié)調(diào)度存在不平衡、不充分問題，其集聚狀態(tài)與耦合協(xié)調(diào)度的空間分布具有相似性。