基于耗散结构理论的资源型城市创新能力评价

曹 杨,王雪青

(天津大学管理与经济学部,天津 300072)

资源型城市可持续发展对保障能源供给、实现国民经济持续健康协调发展具有重要意义,近年来国家和社会各界对此给予了高度关注。资源型城市转型面临众多障碍,其中技术老化、创新精神缺失是主要障碍之一,邵帅与齐中英(2009)证实了资源输出对技术创新的挤出效应[1]。张秀生等(2001)认为,资源型城市的生活环境和行业特点使高学历人才带有偏见,即使引进人才也是围绕资源开发利用,专业方向单一,造成生产技术及科研水平落后,人口素质较低[2]。许多国外资源型城市转型成功的经验表明:通过发展高科技新兴产业、利用高新技术改造传统产业、建立高新技术园区等措施提高城市创新能力[3],形成新的经济增长点,有利于资源型城市可持续发展。发展创新能力是我国资源型城市产业转型的重要途径[4],用科学的方法客观评价资源型城市创新能力的发展水平,分析阻碍资源型城市创新能力提高的因素,具有重要的现实意义。

国内外学者采用多种方法对区域创新能力进行评价,如模糊综合评价、灰色聚类分析、DEA法、BP人工神经网络、层次分析法(AHP)等[5]。这些研究成果丰富了区域创新能力评价理论体系,但大多数学者的研究对象是我国科技实力较强的省份,专门研究资源型城市创新能力的文献较少。资源型城市具有产业结构单一、环境污染严重等特征,属于典型的复杂系统,本文从耗散结构理论出发,设计针对资源型城市的创新能力评价指标体系。考虑创新能力评价指标间具有相互影响、相互作用的关系,本文构建网络层次分析法(ANP)评价模型,并结合实例进行评估。与以往的评价方法相比,ANP法可以利用超矩阵对具有相互影响的因素进行综合分析,是一种准确高效的评价方法。

一、创新能力评价指标体系的构建

1. 以耗散结构视角评价资源型城市创新能力

耗散结构理论是复杂系统理论中非平衡系统自组织理论最重要的组成部分,由伊里亚·普里戈金(Ilya Prigogine)教授在1969年提出[6]。耗散结构理论的基本内容是:远离平衡态的非线性的开放系统,通过与外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定阈值时,系统有可能通过涨落发生突变,由原来的混沌无序状态转变为一种在时间、空间或功能上的有序状态,形成“耗散结构”。

复杂系统要形成耗散结构有四个条件:首先,系统具有开放性。开放的系统可以自由与外部进行物质和能量交换,吸收系统外界的负熵,减少系统内部的熵增,使系统由无序转为有序。第二,系统远离平衡态。在平衡态和近平衡态,系统内部物质和能量分布过于均匀,扰动总是被系统自身的稳定性抵消;只有在远离平衡态条件下,系统才能形成动态特征。第三,系统内存在非线性机制。非线性机制是系统产生耗散结构的内部动力学机制,在临界点处,子系统之间非线性的相互作用将微涨落放大为巨涨落。第四,涨落是耗散结构出现的触发器,涨落的性质和方向决定了系统演变的方向。

资源型城市属于典型的复杂系统,黄溶冰、胡运权等(2005)基于耗散结构视角分析了矿业城市的产业转型路径[7]。我国大多数矿业城市受计划经济体制的影响,技术落后、设备陈旧、人才流动性差,处于平衡或线性近平衡区。为避免出现热力学“热寂”现象,矿业城市应该不断吸收“负熵”,使系统从高熵无序状态逐步向低熵有序状态发展。

将耗散结构理论引入资源型城市创新能力评价,就是把资源型城市的创新体系视为复杂系统,通过一系列合理的机制设计和制度安排为城市创新体系输入“负熵”流,使这一复杂系统逐渐演进成为自组织和自适应的耗散结构。

2. 评价指标的选择

按照耗散结构的形成条件,资源型城市创新能力的评价指标主要从以下四个方面考虑:第一,资源型城市的开放程度是否可与外界环境自由地进行人才和信息的交换。如通过逐步改善投资环境,增加对技术、资金和人才的吸引力等。第二,能否跃迁至远离平衡态。大部分资源型城市的创新能力较差,依靠自身能力难以达到远离平衡态,需要国家和地方政府有重点、有规划地制定科技政策,对科技系统进行必要的投入。第三,是否形成非线性结构。资源型城市须要建立多层次的技术创新体系,形成具有弹性的技术开发结构,将创新能力转化为科技成果。第四,是否具备产生涨落的潜力。高素质的劳动力是重要的创新载体，他们能够将创新体系中的“微涨落”发展为“巨涨落”，从而实现创新体系自组织的过程。资源型城市应重视人力资源素质的提高，加大对教育系统的投入。

按照以上分析,构建资源型城市创新能力评价指标体系,如表1所示。一级指标分为创新环境、创新政策、创新结构和创新潜力四个方面;二级指标按照全面性、可得性和可比性原则,借鉴以往资源型城市创新能力的评价指标[8],尽量选择在公开出版的统计年鉴中可查的统计指标,共18个。

表1 资源型城市创新能力评价的指标体系

二、构建基于ANP方法的评价模型

1. ANP法及其层次结构

层次分析法(AHP)是以往多准则决策确定指标权重最常用的方法,但AHP法只考虑上级准则对下级元素的支配和影响,假设同级的元素之间是相互独立的,这种假设使AHP法在处理内部元素存在非独立递阶结构的复杂问题时会受到限制。为此,Saaty教授在1996年提出网络层次分析法(ANP),这种方法考虑了不同层次的元素组及元素组内部的元素间具有关联或反馈关系的情况,将系统内各元素的关系用类似网络结构表示。ANP法可以更真实地反映客观事物之间的复杂关系,更准确地描述决策问题[9]。天津大学赵国杰等(2004)应用ANP法对我国12个省市区域科技实力进行了评价[10]。曹萍等(2010)应用ANP法对企业的技术创新能力进行了评价[11]。

ANP的网络层次结构包含两部分:一部分是控制层,包括问题目标及决策准则,所有的决策准则均相互独立,且下一准则只受上一准则支配,每个准则的权重可由传统AHP方法获得。另一部分是网络层,由所有受控制层支配的元素组成,元素和层次之间内部不独立,构成相互依存的网络结构。控制层和网络层共同组成了ANP层次结构,见图1。

图1 ANP的基本结构

应用ANP法处理评价问题包括以下三个基本步骤:①确定评价准则和评价指标,判断元素集之间和元素之间是否存在相互依存和反馈关系;按元素集和元素的支配关系在ANP专用计算软件Super Decisions中构造ANP网络结构。②采用专家评价法首先对评价模型中的准则层指标进行重要性比较,然后对存在相互依存关系的元素进行重要性比较,将结果输入Super Decisions。③构造ANP超矩阵,计算指标的综合权重。

2. 基于ANP法的资源型城市创新能力评价模型

由表1选取的评价指标可以看出,各个元素并非完全独立的关系。在元素集内部某些元素之间存在相互影响,以元素集C3创新结构为例,企业工程技术中心数C31与年度市级以上科技成果登记数C34之间存在相关性。在不同元素集的元素之间也存在互相影响,如元素集C2创新政策中的人才引进优惠政策C23与元素集C4创新潜力中的万人拥有专业技术人员数C44之间,存在明显的正相关。因此,在建立评价模型时须要考虑元素之间的相互依存和反馈关系,ANP法正适用于解决此类问题。ANP法在计算指标权重时,首先根据元素集和元素之间的关系构建网络结构,再针对资源型城市创新能力这一目标,对元素集之间和元素之间进行逐一比较,构成两两比较矩阵。图2是根据元素集C1、C2、C3、C4所包含元素的相互关系建立的资源型城市创新能力ANP评价模型。

图2 资源型城市创新能力的ANP评价模型

三、案例分析

本文选取辽宁省葫芦岛市杨家杖子经济技术开发区作为研究对象,采用上述评价模型对其2006—2008年创新能力进行评价。杨家杖子经济技术开发区是我国重要的金属钼生产基地和资源型城市转型的重点地区。自2006年以来,该开发区加快实施科技兴区的战略,建设“产、学、研”一体化的科技创新体系,本文对其创新能力进行评价具有一定的代表性。

1. 确定指标权重

采用专家评价法首先对评价模型中的准则层指标进行重要性比较,然后对存在相互依存关系的元素进行重要性比较,将结果输入计算ANP的专用软件Super Decisions,得出开发区创新能力评价指标体系各元素对总目标的权重,运行结果如表2所示。从表2可以看出，财政科技投入占GDP比重、高技术产业增加值占工业增加值比重、主要矿产资源保有储量三个指标的权重略高于其他指标，这与现实情况相符，资源型城市创新体系的发展主要靠财政的积极扶持、高技术产业的快速发展，以及外部资源的流入。

表2 评价指标的权重

2. 杨家杖子经济技术开发区创新能力评价

分别对杨家杖子经济技术开发区2006—2008年的创新能力进行打分和计算,其中定量数据来源于《葫芦岛年鉴》(2007—2009)及杨家杖子经济技术开发区提供的统计数据;等级数据的打分采用五级李克特量表(Likert Scale),即“5=很好,4=较好,3=一般,2=较差,1=很差”,由开发区相关专家组成的评价小组进行打分。对数据进行无量纲化处理,消除量纲的影响,用加权法得到各年综合得分,如表3所示。

表3 杨家杖子经济技术开发区2006—2008年创新能力得分

从表3可以看出,杨家杖子开发区的创新能力近几年来有一定改善,模型很好地反映了开发区创新能力的提高,说明开发区科技兴区的政策取得了较好的效果。2006年以来开发区加强了对科技人才的科研环境建设,引进高等院校、高层次科研院所等研发机构,促进人才资源开发和优化配置,营造有利于科技人才成长和创业的社会环境,在推动优秀科研成果的创造与转化方面取得了一定的成绩。但在研究过程中发现开发区科技人员明显偏少,其中研究生以上学历只有5人,人才总量相对匮乏,在今后的政策制定过程中应进一步加强人才引进和培养的制度建设,加大对科技和教育的资金投入,满足科技创新对人才的需求,实现资源型城市成功转型。

四、结 语

科技创新是资源型城市实现产业转型和可持续发展的根本途径,对资源型城市创新能力的评价可以从多个角度进行。本文从复杂系统理论中耗散结构的形成条件出发,设计了新的资源型城市创新能力评价指标体系;建立了ANP评价模型,通过Super Decisions 软件计算出指标权重,解决了指标之间存在相互影响的问题。应用该模型对葫芦岛市杨家杖子经济技术开发区创新能力进行了评价,验证了模型的有效性。

资源型城市的创新能力评价具有复杂性、动态性,本文设计的指标体系还存在一定的局限性,如仅从单一城市的视角分析创新能力,忽略了区域以外科研资源的运用水平对资源型城市创新能力的影响,这须在进一步的研究中加以改进。

参考文献:

[1] 邵帅,齐中英. 资源输出型地区的技术创新与经济增长----对“资源诅咒”现象的解释[J]. 管理科学学报,2009,12(6):23-33.

[2] 张秀生,陈先勇. 论中国资源型城市产业发展的现状、困境与对策[J]. 经济评论,2001(6):96-99.

[3] 宋东林. 东北老工业基地资源型城市发展接续产业问题研究[M]. 北京:经济科学出版社,2009.

[4] 钱勇. 资源型城市产业转型的区域创新系统[J]. 辽宁工程技术大学学报:社会科学版,2005,7(5):470-472.

[5] 邵云飞,唐小我. 中国区域技术创新能力的主成分实证研究[J]. 管理工程学报,2005,19(3):71-76.

[6] Prigogine I,Glansdorff P. Thermodynamic Theory of Structure,Stability and Fluctuations[M]. New York: Wiley,1971.

[7] 黄溶冰,胡运权,吴冲. 耗散结构视角下的矿业城市产业转型路径[J]. 西安交通大学学报:社会科学版,2005,25(4):34-38.

[8] 田红娜. 基于因子分析的资源型城市创新体系效能测度研究[J]. 科技管理研究,2009,29(11):161-163.

[9] Saaty T L. The Analytic Network Process: Decision Making with Dependence and Feedback[M]. Pittsburgh,PA:RWS Publications,2001.

[10] 赵国杰,邢小强. ANP法评价区域科技实力的理论与实证分析[J]. 系统工程理论与实践,2004,24(5):41-45.

[11] 曹萍,陈福集. 基于ANP理论的企业技术创新能力评价模型[J]. 科学学与科学技术管理,2010,31(2):67-71.