技术研发的三阶段模型

○邓忠奇

（南开大学经济与社会发展研究院天津 300071）

一、引言

先进技术作为现代产业的核心所在，一直都受到政府和企业的重视。我国政府一方面加大投入力度，鼓励企业自主研发，并强调核心技术的独立自主性，另一方面也支持企业引进国外的先进技术，主张国际协作。由于我国以往的技术积淀较少，技术层面上一直先天不足，因而很大程度上依赖技术的引进。但是众多战略型产业的发展对于我国而言，不仅仅体现在经济效应上，更重要的是体现我国的综合国力和未来经济发展的制高点，所以我国对内必须形成良好的自主研发氛围，不能过度依赖进口。这就导致了技术研发和引进的矛盾，如果技术问题不能得到有效解决，我国产业的发展将受到重大制约。

目前科技水平飞速发展，不断有新技术新产品问世，各国都想抓住这次新技术革命时期来大力发展自身综合力量，因而现阶段从技术角度来研究产业的发展显得尤为重要。但是国内的相关文献较少，基本上都是侧重于政策论述，没有具体模型的支持，使得这些论述显得相当空洞。本文试从技术研发、技术引进、技术外溢以及政府资助等方面建立模型，并用模型来分析具体问题。一来对企业技术层面的决策提供一定的指导，以促进我国技术的快速发展。二来响应我国政府大力发展新兴产业的号召，希望对我国新兴产业的发展有所裨益。

图1 实际回报率偏离预期回报率的可能性

聂洪光（2010）认为，在自主创新模式下产业的发展源于企业实验室自主研发的技术项目，当技术成熟以后开始进行试生产，试生产成功以后的产品进入市场试水，只有获得市场认可后才能进行规模生产和产业化。他将自主创新模式下的产业发展归纳为三个阶段：自主研发阶段、企业试生产阶段、市场化阶段。这与Link&Scott（2001）将产业技术研发分为研发阶段、商业化阶段和应用阶段的分类方法一致。

图2 自主研发与技术引进的期望收益率关系

徐佩、费方域（2010）在Link&Scott（2001）的三阶段模型的基础上，从政府资助共性技术研发对企业收益和风险影响的微观角度研究了政府资助对共性技术研发企业研发投入的影响，并识别了共性研发失灵的主要影响因素以及政府对共性技术研发企业资助效果的作用原理及主要影响因素。他们认为政府对共性技术研发企业进行资助，会使研发企业的期望收益率、收益的方差增加，但会使研发企业资本的下偏风险降低，从而可以看出政府加大资助是有利的。本文沿用三阶段模型来分析技术研发与引进问题。

二、技术研发的三阶段模型

Link&Scott（2001）在研究美国ATP计划对技术研发的资助时，将新技术的研发分为三个阶段，即研发阶段、商业化阶段、应用阶段，然后通过实际调查来确定各阶段的时间长度和相关参数，进而分析社会的预期回报率和私人的预期回报率，以及ATP资助的必要性等问题，这就是所谓的三阶段模型。本文在Link&Scott的框架下对模型加以扩展，并且比较了自主研发和技术引进的期望收益率，推出了政府资助的下限。

1、模型假设

假设1：技术研发市场上所有企业的规模大小，以及所面临的外部环境和获得的政府资助均相同。

假设2：技术研发的预期社会回报率大于社会要求的最低回报率，即政府倾向于资助企业进行自主研发。同时政府出于经济安全、持续发展等方面的考虑，也更偏好技术的自主研发而非直接引进。

假设3：在技术研发阶段，如果企业进行自主研发则需总投入L1，并且经过t1年的研发过后能成功的概率为PRD；如果企业直接引进技术（此时假定t1等于0），则须一次性支付δ的费用。在该阶段政府为鼓励企业自主研发而给予L的资助，对技术引进者不予资助。

假设4：在商业化阶段，不管初始技术是自主研发还是引进的，都将投入成本L2用以使新技术成功商业化，但是经过t2年以后真正能成功商业化的概率只有PDP。

假设5：在应用阶段，企业能使用该项技术t3年。在t3年的生命长度里，潜在的市场收益为R，并且该技术对外的技术溢出效应为η，n表示研究该项技术的企业总个数，进而假定开发新技术的企业在第三阶段能获得（1-η）R/n的收益。这里假定R服从F（u，θ2），其中ER=u，Var（R）=θ2。

2、模型分析

（1）企业自主研发时的净收益率。对于自主研发的企业，在技术研发阶段和商业化阶段需要付出成本，只有在应用阶段能获得收益。研发的可能结果有三种：在第一阶段研发失败，概率为 1-PRD；在第二阶段未能商业化，概率为 PRD（1-PDP）；成功应用技术，概率为PRDPDP。

前两种情况的收益率均为-1，第三种情况的收益率为：

综合考虑三种情况，则企业自主研发的净收益率为：

其中：r为贴现率。

又根据假设5，由R服从的分布可知收益率的期望和方差分别为：

（2）企业直接引进技术时的净收益率。企业除了可以自主研发技术以外，还可以直接引进技术，此时将跳过研发阶段而直接进入商业化阶段，即t1等于0。根据上文类似的推导，以及假设3可知，企业直接引进技术时获得的净收益率为：

又根据R服从的分布可知期望收益率和方差分别为：

（3）考虑下偏风险。技术研发面临很大的风险，企业在决定自主研发还是引进技术时，不仅仅要考虑期望收益率的大小，还要考虑到风险的大小。实际生活中，企业所害怕的风险往往并非是收益的波动，而是投资是否会亏本。所以本文沿用Link&Scott（2001），徐佩&费方域（2010）所使用的下偏风险，即：v=P｛∏＜ζ｝，ζ为投资的机会收益率。

正如Link&Scott（2001）所指出的，“方差测度的是实际回报率偏离预期回报率的可能性，而下偏风险测度的是实际回报率低于最低回报率的概率”（见图1）。

根据下偏风险的定义，以及等式（2）、（5），可知：

图3 技术引进与自主研发收益率比较

自主研发的下偏风险为：

技术引进的下偏风险为：

在不考虑下偏风险的条件下，仅仅从期望收益的角度看，政府为鼓励企业自主研发，就应当使自主研发的期望收益率大于技术引进的期望收益率，由（3）和（6）式可知：

所以，在假定其他变量不变的条件下，当l＞l*时，自主研发的期望收益率就会大于技术引进的期望收益率；反之，自主研发的期望收益率小于技术引进的期望收益率。期望收益率的关系在坐标系中可以表示为图2。

图4 期望收益率的组合坐标系

图5 均衡状态

从风险的角度看，当l＞l*时，企业自主研发的风险比技术引进的风险要大，因为将l＞l*带入（4）和（7）式中可以得出：Var（∏1）＞Var（∏2），即自主研发的期望收益率分布比技术引进的期望收益率分布更“扁平”。但是，正如前面所说，企业并非看重收益本身的风险，而看重的是下偏风险。那么将l＞l*带入（8）和（9）式中可以得出：v1＜v2。一般来说，只要R的分布不变，不管收益率的分布如何变，期望收益率变大，下偏风险就变小；期望收益率变小，下偏风险就变大。

这就表明：只要l＞l*，就能保证企业自主研发的期望收益率比技术引进的期望收益率高，同时下偏风险反而降低，如图3所示。

（4）考虑机会成本。在前面的分析中并没有考虑到机会成本，实际上当l＞l*时，企业也不一定会选择自主研发，因为企业在实际决策过程中，并非只有自主研发和技术引进两条路可以选择，它还可以选择既不自主研发也不引进技术，而是保持原有的生产方式，将资金投入其他领域，以获得ζ的收益率，即机会收益率。所以，企业自主研发还必须满足必要条件：E∏1＞ζ；同理，企业引进技术也必须满足：E∏2＞ζ。

将机会收益率引入到图2中得出图4，坐标系被分成了A、B、C、D、E、F六块区域，在政府资助前如果位于A、B区域，则企业会进行自主研发；如果位于E、F区域，则企业会进行技术引进；如果位于C、D区域，则企业既不会自主研发，也不会引进技术。由于政府资助能增加自主研发的期望收益率，同时不影响技术引进的期望收益率，即会使坐标向上移动。所以政府资助的目的就是让C、D、E、F区域中的期望收益率组合向上移动到A、B区域中。

结合这里的必要条件和前面的分析，可知：

企业选择自主研发的条件为：

企业选择技术引进的条件为：

由不等式（12）得：

命题1：政府为鼓励企业自主研发，就应当使资助满足l＞max｛l*，l#｝。

3、模型的扩展

（1）自主研发企业的均衡数量。按照命题1的条件，政府给予企业资助，使得企业能够自主研发以促进我国产业技术的发展，从而形成良好的技术基础和研发氛围。但是，由于市场竞争的存在，在期望收益率大于ζ的情况下将不断会有新的企业进行自主研发。按照前文的假设，随着市场上研究该项技术企业数量的增加，企业在应用阶段的潜在获利将减少。最终将会使市场重新趋于均衡，此时所有的企业进行自主研发又只能获得正常利润。即令：

观察（14）式可知，市场上最终会有n*家企业进行自主研发，此时企业进行重复研发只能获取正常利润，因而也没有企业愿意进行该项技术的研发。如图5所示，均衡时收益率位于坐标系中的阴影区域，所有企业均获得正常利润。如果政府想要推动新一轮的技术进步，就必须改变相应参数，例如增加l。当然也可能出现内生增长，例如PRD、PDP的增加，时间t1、t2的缩短。由此可见，依靠政府资助而产生的技术进步只能维持一时，并不能长期持续。真正能促进技术进步的是企业自身的发展，只有企业不断地发展才能导致更大的E∏1和E∏2，相对而言ζ所包括的区域更小，每一轮技术进步所持续的时间也就更长。

命题2：自主研发企业的均衡数量与政府资助、潜在市场收益的期望、技术的生命长度，以及研发成功的概率成正比；与技术外溢性、机会收益率成反比。但是政府资助只能维持一时的研发，要想长期持续还应该依靠企业的内生动力。

（2）技术外溢性对期望收益和风险的影响。企业的研发虽然属于个体行为，但是企业却不能完全占有研发的成果，因为技术往往具有很强的外溢性。技术的外溢性会大大抑制企业研发的积极性，当外溢性大到一定程度时将没有企业愿意再进行研发，此时政府不得不出面组织这些共性技术的研究。这里继续使用前面的模型，由等式（3）、（4）、（8）知：

在存在技术外溢性的情况下：

不存在技术外溢的情况下：

由上面的关系可以得出一个新的结论。

命题3：技术外溢性降低了研发企业的期望收益率，同时增加了下偏风险，从而抑制了企业自主研发的积极性。

（3）有关模型的补充说明。模型中假设研发阶段、商业化阶段，以及应用阶段的时间长度都是固定不变的，但是实际上研发的时间长度受到很多因素的影响，比如企业的研发效率和付出的研发努力等，而且不同企业所经历的时间长度也不尽相同。还有L1、L2等一系列参数也会因企业而异，这就导致了政府资助下限仅仅能用来做定性分析，但是如果要用模型来进行定量分析，就必须针对不同的企业调查出不同的参数，而这是相当复杂的，同时很多企业为了获得政府资助，会谎报信息，甚至寻租。Link&Scott（2001）就是用三阶段模型来进行定量分析，他们对ATP项目中的企业通过访谈等方式收集了大量信息，据此得出t1、t2、t3等一系列参数的估计值，并将这些估计值代入模型中来求解企业的期望回报率。

模型的分析中，根据假设2认为政府倾向于鼓励企业自主研发，如果政府的目的仅仅是促进技术发展，而不管企业是技术研发还是引进，那么在图4中只需政府采取措施，使C、D区域中的组合移动到A、B、E、F即可。当然，政府也很有可能给予技术进口企业补贴或者税收减免等优惠政策，而且政府的资助形式也可能是多样的，此时只需要对基本模型加以改进即可引入相关的参量。

此外，模型的假设5中将技术外溢性η，以及总企业个数n，以（1-η）R/n的形式引入到模型中来，这是从经济理论出发给予的较强的设定，现实经济中可能存在的形式较为复杂，涉及的因素也很多，所以这里可能存在一定的误差，但是对于定性分析的影响并不大。

4、模型结论

第三，技术外溢性降低了企业研发的期望收益率，同时增加了下偏风险，从而抑制了企业自主研发的积极性。当然，这里的技术外溢性是以特定形式引入的，对于定量分析可能存在一定的问题。

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