科技创新能力与国家位势关系研究——基于结构方程模型的量化分析

李 涛，张 璋

(中国航天系统科学与工程研究院，北京 100048)

一、引言

在国际竞争日趋激烈的今天，科技创新能力已成为影响国家位势的决定性因素。国家位势是指国家在国际社会中所处的地位，“位”和“势”分别表示国家当前的“实力”和“潜力”。纵观当今世界格局，知识和科技对国家位势演进的贡献早已大大超过了传统资源要素贡献的总和。

目前，针对科技创新能力的研究主要侧重于国家科技创新能力的主体——国家科技创新体系，大体划分为两类:

第一类是对国家科技创新体系的发展水平进行评估，采用定性与定量相结合的方式，挖掘影响国家科技创新能力的核心因素:如郑海琳(2005)［1］主要从定性角度对比了中美两国科技创新体系的差异，结合美国国家创新体系的现状和特点，对我国创新体系建设提出了相关建议;刘新艳(2011)［2］从定量角度建立了国家创新能力评价指标体系，并从创新绩效、制度支撑、创新环境三个方面评价了发达国家、发展中国家与我国在科技创新能力上的差异;王从霞(2000)［3］、蒋小燕(2009)［4］、张继宏(2009)［5］等人也对国家科技创新的发展水平评估开展了相应研究。

第二类是对国家科技创新体系的演进过程进行系统建模，量化剖析科技创新能力的影响因素:如冯婷婷(2009)［6］将国家创新体系划分为载体、环境、产出三个功能模块，以创新政策对创新成果的影响为主线建立系统动力学模型，对国家创新体系的运行机理进行了分析;李灿(2012)［7］基于1980～2008年主要OECD国家的面板数据，从国家创新体系的创新能力、吸收能力两个维度，验证了两者之间的长期动态均衡关系，并量化和验证了这一长期均衡关系对国家创新能力的动态演化。

从现有的研究成果来看，针对国家科技创新能力的评价和推演的研究极其丰富，但概括起来仍存在一些不足:1)国家科技创新能力的构成要素并未得到系统划分，尚未形成具备较强适用性和普遍性的评判维度(可能只适用于某些国家);2)作为国家科技创新能力的“因变量”——国家位势的内涵及特征并未得到充分论证和研究，多是从定性角度认定科技创新对国家实力存在显著影响;3)国家创新能力的构成要素与国家位势内涵之间的影响机制和影响作用并未得到量化剖析。

结构方程理论和模型是较为常用和有效的社会科学分析工具，能够量化不同概念之间的关联关系。借用此工具，本文将从论证国家科技创新能力的构成要素和国家位势的评判维度入手，建立国家科技创新能力与国家位势之间的结构方程模型，量化国家科技创新能力各因素对国家位势的影响路径和作用机制，为提高我国科技创新能力提供一定依据。

二、科技创新能力与国家位势的构成要素

首先详细论证国家位势的评判维度，再基于国家位势的视角对国家科技创新能力的构成要素进行划分，为建立科技创新能力与国家位势的结构方程模型提供理论依据。

(一)国家位势的评判维度

国家位势包括国家位势基础和国家位势潜力两个部分，通过综合研究各部分的评判标准构建国家位势整体的评判维度。

1.基于综合国力的国家位势基础评判

综合国力是衡量国家位势的静态指标，是指一个国家所拥有的生存、发展以及对外部施加影响的各种力量和条件的综合。从世界各国位势的演进过程来看，综合国力的评判标准在不断发生着变化，其测度方法可以分为定性研究和定量研究两种，如表1所示。

从表1可以看出，关于综合国力的研究具有两个规律:一是衡量综合国力的指标趋向于增多，除了自然资源、经济实力、军事实力及外交实力几个基本指标外，各研究均根据不同的研究目的，多维度增添衡量指标，并且在指标的具体分解以及权重比重上各异;二是无论是定性研究还是定量研究，综合国力所衡量的是一个存量，是各国截止到某一时间点所积累的资源、财富和能力的比较。

表1 综合国力评判维度综述

2.基于国际竞争力的国家位势潜力评判

国际竞争力衡量的主要是一国发展的效率和耐力，实质上反映了综合国力发展的速度。在动态变化的国际社会体系中，国际竞争力强的国家才具备向高位势演进的实力，以及长期处于高位势的能力。在国际竞争力的相关研究中，世界经济论坛及洛桑管理学院的研究成果是受到广泛认可的。

世界经济论坛［9］运用十二个指标衡量国际竞争力，分别为:组织机构，基础设施，宏观经济，卫生和教育，高等教育及培训，商品市场效率，劳动力市场效率，金融市场，技术成熟度，市场规模，商业成熟度，创新。洛桑管理学院(IMD)［10］则是运用“经济运行状况”、“政府工作效率”、“商务活动效率”、“基础设施状况”四个维度的相关指标对世界上60个主要国家评定综合排名。据此可以总结出，不同于衡量国家位势基础的存量概念，国家位势潜力的评判标准的核心是效率和成熟度。

3.国家位势的核心评判标准

根据不同维度的评判标准，借鉴综合国力、国际竞争力等多种指标测度方案、兼顾指标的科学性和指标体系结构的合理性，并充分考虑数据的可获得性:在国家位势基础方面，选取资源、经济和国际化三个要素构成国家位势基础。在国家位势潜力方面，选取商品市场和劳动力市场作为主要要素。在明确了国家位势核心评判标准的六大构成要素后，根据数据的可靠性、可比性进一步选取相应的表征指标(见表2)。

表2 国家位势核心评判标准

(二)科技创新能力的构成要素

为了探究科技创新能力与国家位势之间的关系，本文将基于国际组织所建立的评价体系，提出可用于多数国家的科技创新能力构成要素。

1.国际组织关于国家科技创新能力测度的指标体系

近年来，多个国际组织基于不同的研究目的，开发出多种国家创新能力测度方案，这些方案对国家创新能力构成要素进行了分解，通过建立多指标测度体系，得出测度结果，以此对样本国家进行排序、分类。在这些国家创新能力测度方案中，较有代表性、获得较广泛认可的评价机构包括欧盟 (EU)、经济发展与合作组织(OECD)、世界经济论坛 (WEF)、瑞士洛桑管理学院 (IMD)等。各国际组织的测度方案如表3所示:

表3 国际组织关于国家科技创新能力的测度

由于测度主体和测度目标不同及对国家创新能力理解的分歧，各种方案在国家创新能力测度视角和表述方式等方面存在较大差异，但是都从科学、技术、创新、知识、产业等角度反映了国家创新能力的内涵，测度国家创新能力的不同侧面。

2.国家科技创新能力的核心评判标准

在充分借鉴吸收现有国家创新能力核心指标体系研究成果基础上，以能够获得可统计的或可调查得到的指标数据为前提，从创新环境、创新潜力、创新产出三个层面建立国家创新能力核心指标体系。其中，创新环境衡量该国对科技创新能力的支撑情况，创新潜力衡量该国未来科技创新发展能力，这两个指标侧重于对本国情况的描述，创新产出衡量当前科技创新效率与贡献情况，侧重描述本国在国内及国际环境中取得的成果。

三、科技创新能力与国家位势的结构方程模型分析

在提出科技创新能力构成要素和国家位势评判维度的基础上，下面将基于国家位势演进的主导路径分析，建立科技创新能力与国家位势的结构方程模型，并提出国家位势演进的影响因素与崛起路径。

表4 国家科技创新能力的核心评判标准

(一)国家位势演进的主导路径分析

1.良好的创新环境是取得大国优势的关键

创新环境是指在创新过程中，影响创新主体进行创新的各种外部因素的总和。创新环境直接决定着创新潜力能否发挥最大效力，同时也深刻影响着国家位势发展潜力的强弱。著名科学家周光召院士这样强调创新环境的重要性:“一项重大的科技发现，由什么样的人、在什么时候发现，有一定的偶然性。但如果我们建立了良好的创新环境，形成了有高度的科研战略，集中了一批优秀的科技人才，并坚持按照科学规律和科学方法去研究，终究是会做出成果来的。”［12］

2.雄厚的创新潜力是大国崛起的不竭源泉

拥有什么样的生产力，比拥有多大的GDP更为重要，更能标志一个国家是否可以跻身世界强国的行列。先进的生产力是由人才创造的，只有优先开发人才资源，依靠人才资源，国家才能真正强大。在世界发展史上，有三次后进国家赶超先进国家的成功事例，一是美国赶超英国，二是日本追赶美国，三是韩国追赶欧洲［13］。美日韩之所以能够成功实现追赶和超越，正是由于他们对人才、教育等创新潜力因素的高度重视。

3.先进的创新产出是直接推动大国崛起的力量

创新产出是科技创新能力的最终体现，包括专利技术、先进产品、先进制度等成果。创新产出直接推动产业结构升级、社会体制机制完善，从而全方位推进着大国崛起的进程。这种以创新产出为核心的经济发展模式被称为创新驱动型经济，为经济长期发展提供了可能。历史上的大国崛起，都是沿着“科技领先—装备领先—经济领先—政治优势”的轨迹来发展的［14］，仅靠资源、资本和人力的大量投入，无法获取持久的动力支撑。从大国走向强国，要通过提升创新产出水平推动经济发展的转型，实现经济发展方式由数量型向质量型、由粗放型向集约型的转变。

(二)国家位势演进的影响因素与路径的结构方程模型

1.模型假设

根据前文国家位势演进的影响因素分析与路径分析，可以初步判断国家创新环境、国家创新潜力与国家创新产出存在一定联系，国家创新产出与国家位势基础、国家位势潜力存在一定联系。因此，在结构方程的理论框架下，结合以下假设开展相应的建模工作:

H1:国家创新环境对国家创新潜力存在显著正向影响。

H1-1:本国对知识产权的保护力度越高，国家创新潜力越高;

H1-2:本国高水平的研究培训机构的可获得性越高，国家创新潜力就越高;

H1-3:本国公司对员工的培训投入越高，国家创新潜力就越高。

H2:国家创新潜力对国家创新产出存在显著正向影响。

H2-1:本国高等教育的入学率越高，国家创新产出水平就越高;

H2-2:本国教育体系的质量越高，国家创新产出水平就越高。

H3:国家创新产出对国家位势基础存在显著正向影响。

H3-1:本国先进技术的可获得性越高，国家位势基础就越高;

H3-2:本国产学研结合水平越高，国家位势基础就越高;

H3-3:本国专利合作条约的申请量(PCT，每百万人口)越高，国家位势基础就越高。

H4:国家创新产出对国家位势潜力存在显著正向关系。

H4-1:本国先进技术的可获得性越高，国家位势潜力就越高;

H4-2:本国产学研结合水平越高，国家位势潜力就越高;

H4-3:本国专利合作条约的申请量(PCT，每百万人口)越高，国家位势潜力就越高。

H5:国家创新环境对国家位势潜力存在显著正向关系。

H5-1:本国对知识产权的保护力度越高，国家位势潜力越高;

H5-2:本国高水平的研究培训机构的可获得性越高，国家位势潜力就越高;

H5-3:本国公司对员工的培训投入越高，国家位势潜力就越高。

2.变量及数据来源

根据上述假设，国家位势演进与崛起路径的 原始模型可初步设定为如下形式:

图1 结构方程模型的关系路径

图2 模型选用的国家名单

其中，F表示潜变量，X表示观察变量，e表示观察变量与潜变量之间的各个误差(残差)，图中各个变量及其所代表的含义如表5所示:

表5 结构方程模型变量及其解释

需要特别说明的是，全部观察变量数据均来源于世界经济论坛2012年发布的《全球竞争力报告:2012-2013》;其次，为体现样本的代表性①结构方程模型是基于大样本的统计分析方法;，本文将选取全球竞争力排名的前100名国家作为样本，并在指标维度进行标准化②将全部数标准化到10以内;(统一量纲)，开展模型验证与修正工作;此外，由于一些国家(地区)在以上14项指标中缺失个别数据，故将该国(地区)数据剔除，并按后续排名补充进模型样本当中，直到模型样本总量为100个③目前已剔除的国家或地区为 Hong Kong、Taiwan、Puerto Rico、Barbados、Malta、Seychelles、Gabon;。全部国家名单见图2所示。

图3 结构方程模型参数估计结果

3.模型估计结果及解释

基于以上数据，经过结构方程理论特定的参数检验和模型修正后，计算得到了各项参数的估计值，如图3所示。

从路径关系来看，如图4所示:1)国家创新环境(F1)对国家创新潜力(F2)存在显著正向影响;2)国家创新环境(F1)对国家位势潜力(F5)存在显著正向影响;3)国家创新潜力(F2)对国家创新产出(F3)存在显著正向影响;4)国家创新产出(F3)对国家位势基础(F4)存在显著正向影响;5)国家创新产出(F3)对国家位势潜力(F5)存在显著正向影响。

从影响作用来看:1)国家创新环境(F1)对国家创新潜力(F2)和国家位势潜力(F5)的影响作用相对接近，分别为0.402和0.352;2)国家创新潜力(F2)对国家创新产出(F3)的影响作用最大为2.538，远高于其他因素之间的影响作用;3)国家创新产出(F3)对国家位势基础(F4)和国家位势潜力(F5)的影响作用分别为0.159和0.362，国家创新产出对国家位势潜力的影响更大。

图4 结构方程模型潜变量关系图

(三)国家位势演进的影响因素与路径关联分析结论

1.营造国家创新环境是激发国家创新潜力的重要基础

通过模型分析发现，国家创新环境对国家创新潜力存在显著正向影响(影响系数0.402)。以专利保护制度和创新投入为体现的国家创新环境，有利于激发以国家教育水平为代表的国家创新潜力，为国家创新人才的培养营造了稳定而充满活力的创新基础环境。

以英国为例，该国历史上一度成为统治多半个地球的“日不落帝国”，强大的国力与其鼓励和保护创新的传统和体制机制密切相关。英国是世界上最早实行知识产权保护的国家，该国有关知识产权的法律可以追溯到400多年以前，现代意义的知识产权体制也有100多年历史［15］，并以法律法规健全、执法严明、审批和保护程序公开透明而著称。此外，英国无论是在国家层面还是企业层面，其创新经费投入水平均排在世界各国前列，为该国提供了源源不断的创新活力。

2.激发国家创新潜力是提升国家创新产出水平的核心环节

通过模型分析发现，国家创新潜力对国家创新产出存在显著正向影响(影响系数2.538)。以国家教育水平为代表的国家创新潜力能够有效推动以技术生产能力为代表的国家创新产出水平的提高，激发国家创新潜力既是提升国家创新产出水平的核心环节，也是提高国家技术进步速度与国家生产力水平的核心环节。

以美国为例，美国的高等教育规模和质量全球领先。其中，该国对高级人才的培养长期保持较高水平，其教育体系质量也排在了世界各国前列，决定了美国在国家创新产出水平上的绝对地位:美国的先进技术研发能力长期保持领先，特别是美国专利合作条约(PCT)的申请量已达到每百万人口137.9个，2012年位列世界第12位;美国成熟的产学研合作机制创造了“硅谷”、“Route 128”、“科研三角园”等世界高科技的发源地，将高校、科研院所的创新成果通过企业实现产品化、商业化、产业化，使高水平的国家创新潜力转化为强大的创新产出能力。

3.提升国家创新产出水平是夯实国家位势基础、激发国家位势潜力的重要路径

通过模型分析发现，国家创新产出水平对国家位势基础和国家位势潜力存在正向显著影响(影响系数为0.159和0.362)。以技术生产能力为代表的国家创新产出水平既决定了以经济、政治、国际化为代表的国家位势基础，也决定了以效率、公平、价值为代表的国家位势潜力，对国家位势潜力的作用相对更大。

以日本为例，作为二战后迅速崛起的国家之一，日本不仅承受住了二战对该国经济的沉痛打击，并在上世纪80年代建立了日本经济的“黄金时代”，一举跃居世界大国的行列之中。在美国科技博客Business Insider发布的《全球最具创新的科技公司》排名中，除了美国的IBM和GE分别排名第一位和第三位外，日本的佳能、日立、三菱等企业占据了剩下的前十席位。从上世纪70年代以前的“引进-消化-创新型”发展模式，到上世纪80年代的“自主创新型”发展模式，再到上世纪90年代以后的“科技创新立国”发展模式，使日本由一名科技追随者的角色转化成了一名科技领导者的角色。

4.营造国家创新环境与提升国家创新产出水平是协同激发国家位势潜力的有效途径

通过模型分析发现，国家创新环境、国家创新产出水平对国家位势潜力同时存在显著正向影响(影响系数分别为0.352和0.362)。国家未来的发展潜力不仅与技术生产能力有关，还与国家的创新保障制度和创新投入力度等创新基础条件之间存在一定联系。

以瑞士为例，该国十分重视在创新保障制度上的建设，对知识产权的保护力度强于美国、英国、日本等经济强国;而在创新投入上位居世界第1位，瑞士联邦教育署2012年2月公布的联邦财政计划中指出，在2013年至2016年期间，瑞士将在科研、教育和创新领域(BFI)预计总投入260亿瑞士法郎，占国内生产总值(GDP)比例约为2.7%～3.2%之间，是少数几个接近《里斯本战略》目标①《里斯本战略》提出了欧盟各国的科研投入占国内生产总值(GDP)3%的发展目标。的国家之一。此外，瑞士50%的大学生在世界排名前200位的大学就读，而瑞士在先进技术的可获得性、产学研合作水平、专利申请量等方面也位居世界各国前列。这样的国家创新环境和创新产出水平决定了瑞士的人均GDP位于世界第4位，对高级人才的吸引能力位居世界第1位;同时，瑞士已发展成为了世界上发展潜力巨大的国家之一，是世界上经济发达、科技领先的强国。

四、提升国家位势的路径选择及对策建议

(一)提高科技创新能力是实现我国迅速崛起的关键路径

我国正处于国家位势由大国向强国演进的关键阶段，着力提高科技创新能力是实现我国迅速崛起的一项重要战略任务。提高科技创新能力，是优化产业结构、实现经济发展方式转变的必要条件，是提升国际政治地位、加强经济外交合作、把握外交话语权的重要基础，是加快军事现代化步伐、提高国防军事实力、形成军事威慑力的有效途径，是打造创新驱动强劲引擎、托起中国梦的重要支撑力量。要发挥科技创新的支撑引领作用，加强前沿技术研究，突破关键核心技术，才能实现科技创新的跨越式发展，才能最终实现强国梦、强军梦。

(二)稳步推进创新型国家建设，实现国家位势基础与潜力的同步提升

建设创新型国家是一项艰巨的、复杂的和长期的战略任务，也是实现中国梦的重要任务，需要从体制改革、机制完善、政策扶持、人才培养、文化建设等方面形成鼓励和支持科技创新的良好环境，以此实现我国从大国走向强国，并长期立于强国之林而不衰的目标。具体来说，要从以下几个方面来进行:

一是增强自主创新能力。拥有科技的自主创新能力，才能使我们在国际竞争中掌握主动权。自主创新能力将引领经济社会全面发展，通过自主科技创新，将大幅提高生产力水平，提高利用自主技术来解决当前和未来我国经济社会发展重大问题的能力，提高我国的综合国力、国际竞争力和抗风险能力。

二是优化技术创新体系。建设创新型国家，要建立以企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系。要发挥企业创新主体的重要作用，把提升企业自主科技创新能力放到更加突出的位置。要改善技术创新的市场环境，保证企业获得技术创新带来的超额利润。要加快建立现代技术转化制度，使产学研发展模式更具活力。

三是加快培养创新人才。建设创新型国家的关键是人才培育。人才资源是永不枯竭的第一资源，是经济增长的动力之源。目前，发达国家普遍加大了在全世界搜寻、吸引、利用人才的力度。全球范围的人才争夺，要求我们要以国际化的眼光来培养人才、吸引人才、留住人才、使用人才，营造良好的体制机制和社会环境，充分发挥创新人才的突出作用。

四是推进国家创新体系建设。要在科技体制改革中加强政府的主导作用，加强市场对资源配置的基础性作用，加强企业作为技术创新主体的作用。通过完善法律和加强执法，要加大知识产权保护力度，要建立健全知识产权保护体系。要创造有利于科技创新的政策环境，建立与创新相配套的技术创新体制和机制，推进科技创新基地与平台建设，加强对科技创新的统筹协调。

五是在全社会培养创新文化。要在全社会培育创新意识，倡导创新精神，大力倡导敢于创新、勇于竞争和宽容失败的精神，努力营造鼓励和支持优秀人才实现创新的有利条件。要在全社会广为传播科学知识、科学方法、科学思想、科学精神，使广大人民群众更好地接收科学技术的武装，进一步形成讲科学、爱科学、学科学、用科学的社会风尚。

［1］郑海琳.中美国家创新体系比较研究［D］.青岛大学硕士学位论文，2005.

［2］刘新艳.我国国家创新能力评价与国际比较研究［D］.南昌大学硕士学位论文，2011.

［3］王从霞.论我国国家创新系统的环境及其塑造［D］.中央党校青年教师研究生班硕士学位论文，2000.

［4］蒋小燕.国家创新系统的国际比较［D］.厦门大学硕士学位论文，2009.

［5］张继宏，罗玉中.国家集成创新能力评价的指标体系［J］.产业经济，2009.

［6］冯婷婷.基于系统动力学的国家创新体系运行机理研究［D］.大连理工大学硕士学位论文，2009.

［7］李 灿.国家创新体系的动态演进研究——基于OECD国家面板数据的实证分析［D］.海南大学硕士学位论文，2012.

［8］综合国力的测算指标与方法［EB/OL］.www.china.com.cn/chinese/zhuanti/295894.htm，2003-3-19.

［9］世界经济论坛.全球竞争力报告［R］.2013.20-24.

［10］肖红叶，郑华章.IMD国际竞争力评价技术及其应用——以中国区域国际竞争力评价为例［J］.统计与信息论坛，2006，21(9):5-9.

［11］刘凤朝等.国家创新能力测度方法及其应用［M］.北京:科学出版社，2009.20.

［12］周光召.开放的科学，开放的创新环境［EB/OL］.news.163.com/07/1226/21/40LU3N3B00125LI.html，2007-12-26.

［13］人才优先:大国崛起的战略抉择［EB/OL］.finance.ifeng.com/a/20130702/10049071_0.shtml，2013-07-02.

［14］肖 洋.可持续动力:新兴大国崛起如何规避“比较优势陷阱”［EB/OL］.dangjian.people.com.cn/GB/17965290.html，2012-05-23.

［15］邹 琳.英国专利制度发展史研究［D］.湘潭大学博士学位论文，2011.