武器装备预先研究协同创新演化博弈分析

乔哲 李云龙

(1.装备学院，北京101416;2.中国人民解放军96542 部队，河南 洛阳471399)

1 引言

随着科学技术的不断发展，武器装备特别是高技术武器装备的科技含量越来越高，涉及的专业领域、知识类别和人才种类越来越多［1］，现代技术创新的非线性和相互依赖性特点决定了武器装备科研生产专业化分工越来越细，涉及的技术领域越来越窄，这种矛盾导致单个装备承研、承制单位很难完全依靠自身力量开发出高质量、具有先进水平的武器装备，故开展协同创新，组织全社会的优势技术力量实施合作开发，成为我军武器装备发展的必然选择。

装备的预先研究为研制新型装备提供技术支撑，为改进现役装备的性能提供实用的技术成果，为国防科学技术进步和装备发展提供技术储备，为缩短装备研制周期、降低装备研制风险提供服务，是发展新型装备的技术先导［2］。在协同创新过程中，装备预研主体是否应该进行协同创新取决于协同创新能否带来更高的收益。不同主体的各自发展条件不同，创新能力有所差别。如果一部分主体由于进行了协同创新取得了更高的收益而不断发展壮大，其他主体就会效仿这部分主体的行为，这种行为就逐步获得了稳定性而达到均衡。相反，如果这部分主体遭遇了挫折、蒙受了损失，同样会给其他主体带来警示作用，使其他主体更加谨慎地面对协同创新，这种行为就会被淘汰，而原来的状态保持其稳定性达到均衡。由此可以清楚地看出，武器装备预先研究协同创新中的主体通过相互之间的学习与模仿不断调整和改进自己的行为，而不是一次性决策的结果，即使经过初始博弈就达到了均衡，也可能受扰动因素影响而再次偏离。演化博弈理论基于有限理性的群体，不依赖理性假设这个前提，强调系统达到博弈均衡的渐进过程，对于分析复杂的经济和社会关系具有独特优势，所以演化博弈理论对于装备预先研究协同创新主体之间的博弈决策具有很强的适用性。

2 模型假设与构建

装备预先研究涉及应用基础研究、应用研究和先期技术开发［3］，是从知识到技术的过渡阶段，承研单位主要是取得资质的科研院所和高校，还有部分科研能力非常强的企业内部研究机构，所以，可以把科研机构和高校看作装备预研阶段的参与群体。本文主要分析参与群体之间的博弈关系:设承研单位a和b为参与装备预研的两个群体，承研单位a的选项为是否与承研单位b进行协同创新，承研单位b的选项为是否与承研单位a进行协同创新，而军队根据承研单位的策略，选择是否对承研单位实施政策或资金支持。博弈建立在承研单位的有限理性基础上，属于不完全信息博弈。

2.1 博弈假设

(1)参数设置。Ia和Ib分别为承研单位a和承研单位b在不进行协同创新时的正常收益;Ra和Rb分别为承研单位a和承研单位b提供的共享创新资源参数，如实验设备的共享利用、技术人才的交流、技术成果的有偿使用等;Pa和Pb分别为承研单位a和承研单位b对共享创新资源的学习、利用、吸收、转化能力参数，可以得出，RbPa和RaPb分别为承研单位a和承研单位b采取协同创新策略时的收益;Qa和Qb分别为承研单位a和承研单位b因协同创新导致的知识技术外溢风险参数，可以得出，RaQa和RbQb分别为承研单位a和承研单位b采取协同创新策略时的损失;μ为军队为支持协同创新活动提供的支持资金，α(0 ≤α≤1)为军队支持承研单位a的比例，1- α为军队支持承研单位b的比例。且存在约束条件RaQa - αμ ＜RbPa，RbQb -(1-α)μ ＜RaPb，即承研单位进行协同创新的收益大于其成本与军队的资助之差，以构成协同创新的可能性。

(2)信息情况。博弈属于有限理性的不完全信息博弈。

(3)承研单位a的策略集合为{协同创新，独立创新}，承研单位b的策略集合同样为{协同创新，独立创新}。假设承研单位a会先行动，并选择策略。

(4)假设承研单位a在装备预研阶段选择协同创新的概率为x，选择独立创新的概率为1- x;承研单位b选择协同创新的概率为y，选择独立创新的概率为1- y，其中，0 ≤x≤1，0 ≤y≤1。

2.2 博弈收益

基于上述假设关系，承研单位a和承研单位b之间的博弈支付矩阵见表1。

表1 承研单位a 和b 之间的博弈支付矩阵

由博弈支付矩阵得到承研单位a选择协同创新的期望得益Ua1、选择独立创新的期望得益Ua2、群体平均收益Ua分别为:

可以得到承研单位a选择协同创新策略的复制者动态方程为:

此方程表示承研单位a选择协同创新策略的概率随时间的增长率。

同理，从装备预研阶段博弈支付矩阵中得到承研单位b选择协同创新的期望得益Ub1、选择不协同创新的期望得益Ub2、群体平均收益为Ub分别为:

承研单位b选择协同创新策略的复制者动态方程为:

此方程表示承研单位b选择协同创新策略的概率随时间的增长率。

3 主体协同的演化稳定策略

3.1 承研单位a 的演化稳定策略

由F'(x)=(1-2x)(RbPay - RaQa + αμ)可知，当时，F'(x)=0，即所有X轴上的点都是稳定状态;考虑扰动因素的影响，当y ＞时，F'(0)＞0，F'(1)＜0，则x =1 是演化稳定策略;当时，F'(0)＜0，F'(1)＞0，则x =0 是演化稳定策略。图1 给出了以上三种情况的复制者动态相位图和稳定状态。

3.2 承研单位b 的演化稳定策略

由F'(y)=(1-2y)［RaPbx - RbQb +(1-α)μ］可知，当时，F'(y)=0，即所有Y轴上的点都是稳定状态;考虑扰动因素的影响，当时，F'(0)＞0，F'(1)＜0，则y =1 是演化稳定策略;当x ＜时，F'(0)＜0，F'(1)＞0，则y =0 是演化稳定策略。图2 给出了以上三种情况的复制者动态相位图和稳定状态。

4 主体协同的演化及参数分析

4.1 承研单位博弈策略演化分析

将上述承研单位a和承研单位b的复制者动态相位图在同一坐标平面表示，如图3 所示。

由图3 箭头指向可知，O(0，0)和B(1，1)为承研单位a和b的演化稳定策略均衡点，当初始值落在OXSY区域时，将最终收敛到演化稳定策略［独立创新，独立创新］，即所有的承研单位都选择独立创新策略。当初始值落在XSYB区域时，将最终收敛到演化稳定策略［协同创新，协同创新］，即所有的承研单位都选择协同创新策略。X(1，0)和Y(0，1)是承研单位a和b的博弈演化不稳定点，对应的策略分别是［协同创新，独立创新］和［独立创新，协同创新］，S(x，y)是鞍点。

通过图3 可知，承研单位a的策略调整是以y作为临界点表示的是装备预先研究阶段承研单位a预期承研单位b选择协同创新策略的比例，这个比例对承研单位a的策略选择有决定性影响。当时，承研单位b选择协同创新策略的比例较高，承研单位a选择协同创新策略具有演化稳定性;同样，当y ＜时，承研单位b选择协同创新策略的比例较低，承研单位a选择独立创新策略具有演化稳定性。

同样，承研单位b的策略调整以x =为临界点表示的是装备预先研究阶段承研单位b预期承研单位a选择协同创新策略的比例，这个比例对承研单位b的策略选择有决定性影响。 当x ＞时，承研单位a选择协同创新策略的比例较高，承研单位b选择协同创新策略具有演化稳定性;同样，当时，承研单位a选择协同创新策略的比例较低，承研单位b选择独立创新策略具有演化稳定性。

4.2 参数变化对演化博弈行为的影响

(1)承研单位提供的共享创新资源Ra和Rb。装备预研单位提供的共享创新资源的多少将影响承研单位的策略选择，若其他参数保持不变，Ra和Rb的值越大，则导致承研单位参与协同创新活动的收益RbPa和RaPb越大，即图3 中XSYB区域的面积越大(初始博弈策略落在该区域的概率越大)，演化系统收敛于B(1，1)点的概率越大，承研单位选择协同创新策略的概率越大;反之，Ra和Rb的值越小，承研单位选择独立创新策略的概率越大。

(2)承研单位的学习、利用、吸收、转化能力参数Pa和Pb。若其他参数不变，Pa和Pb越大则导致承研单位参与协同创新活动产生的收益RbPa和RaPb越大，即图3 中XSYB区域的面积越大(初始博弈策略落在该区域的概率越大)，演化系统收敛于B(1，1)点的概率越大。承研单位选择协同创新策略的概率越大;反之，Pa和Pb的值越小，承研单位选择独立创新策略的概率越大。

(3)承研单位的知识技术外溢风险系数Qa和Qb。若其他参数不变，Qa和Qb越大则导致承研单位参与协同创新活动产生的损失RaQa和RbQb越大，即图3 中XSYB区域的面积越大(初始博弈策略落在该区域的概率越大)，演化系统收敛于B(1，1)点的概率越大。承研单位选择协同创新策略的概率越大;反之，Qa和Qb的值越小，承研单位选择独立创新策略的概率越大。

(4)军队支持协同创新活动提供的政策资金支持μ。若其他参数不变，μ越大则表示承研单位得到的政策资金支持αμ和(1- α)μ越大，即图3 中XSYB区域的面积越大(初始博弈策略落在该区域的概率越大)，演化系统收敛于B(1，1)点的概率越大。承研单位选择协同创新策略的概率越大;反之，μ的值越小，承研单位选择独立创新策略的概率越大。

(5)军队支持协同创新活动提供的政策资金支持的比例α和1- α。若其他参数不变，α越大则承研单位a得到的政策资金支持αμ越大，承研单位b得到的政策资金支持(1- α)μ越小，所以军队可以根据承研单位的创新资源水平、协同创新收益系数、协同创新风险系数和军队支持资金的总额度来调整α值，使系统演化更有利于趋向B点。

5 建议

5.1 确保创新主体利益，充分调动积极性

在整个武器装备发展协同创新系统中，各类创新主体间复杂的合作、竞争关系使他们在武器装备发展协同创新过程中形成了多元化的利益关系。武器装备发展创新活动的高风险性和高收益性使得协同创新主体之间的利益关系复杂化，各种矛盾也凸显出来，只有当创新主体之间的利益关系平衡，武器装备发展协同创新才能顺利进行，协同创新的效应才会显现出来。要通过制定公平合理的利益分配方案，完善政府和军队的利益补偿制度，建立创新主体利益诉求和沟通渠道，构建有效的矛盾预警和防范体系等方法措施确保创新主体利益。

5.2 制定利好政策，推动协同创新体制建设

在促进装备预研协同创新的过程中，军队要发挥桥梁和纽带作用。首先，军队可以对协同创新提供资金支持，引导不同的创新主体参加到同一个研发项目中来，使创新主体通过项目合作逐步结识并成为合作伙伴;其次，可以创造良好的协同创新环境，倡导不同的创新主体自发进行项目合作，解除创新主体进行协同创新的风险顾虑，使其能够在优越的大环境下取得发展进步;再次，军队作为装备预研项目的主导者，可以作为超越局部利益的项目协调者来推动协同创新。

5.3 建立沟通协调机制，发挥协同主体的主动性

协调沟通机制遵循以较小的代价、较高的效率来保证协同创新的运行为原则，协同主体针对协同创新的要素环节，通过协调沟通意识培养、制度建立、内容充实、渠道扩宽等几个环节，使彼此相互配合、协同工作，产生“1 +1 ＞2”的整体效应;其次，要设置反馈过程，进行不断地充实、整改、深化与完善机制，强调意识、制度、内容、渠道等四个方面的沟通协调因素对协同创新效果的影响。

5.4 重视协同伙伴选择，促进协同创新运行

协同创新的目标是实现综合优势最大化而提升武器装备的自主创新能力，按照“主体优势识别—协同优势培育—综合优势形成”的发展过程提升综合创新能力，产出更多的创新成果。装备预研协同创新运行过程会出现不同行业、不同领域成员的进出与合作，他们在科研实力、组织结构、运行方式、体制机制等多方面存在着诸多差异，所以协同伙伴的选择问题是影响协同稳定性和成员自主创新能力的关键环节。如何权衡多种因素，对潜在的合作伙伴的特征信息加以考察、分析、评估和甄别都显得特别重要。协同伙伴选择重点需要把握信任关系的培养、技术兼容性和互补性、收益平等性和共赢性、组织灵活性和扩展性、综合效益性和风险性。

5.5 保护知识产权，形成协同创新氛围

协同创新和知识产权保护存在固有冲突，主体之间还存在公开透明度不够、学习能力欠缺、协作经验和时间较少、彼此文化距离疏远等障碍因素，加之国防技术转移中知识产权划分不清晰、评估制度缺失等现实情况迫切需要知识产权保护机制的构建。要通过进一步促进相关法律法规的完善和政策的制定，设立专门的技术转移机构，建立信息流通及管理制度，权利划分方式及保护，构建知识产权质量与价值评估体系等方法措施来保护装备预研协同创新的知识产权。

5.6 加强风险管理，排除协同创新隐患

装备预研协同创新的风险管理就是指创新主体通过对风险因素的预判、识别和评估，采取合理的方法措施对风险因素进行有效控制，尽可能地减少协同创新风险带来的损失和后果，以较低成本实现较高安全的管理活动。加强风险管理要认清风险的来源，建立风险共担的责任制度，提高风险识别和预判的能力，定性定量结合进行风险评估，采取有效方法措施进行风险控制。

［1］ 赵慧.武器装备研制生产过程质量风险管理研究［D］. 哈尔滨:哈尔滨工业大学，2011.

［2］ 全军军事术语管理委员会，军事科学院. 中国人民解放军军语［M］.北京:军事科学出版社，2011.

［3］ 冯敬.军民融合式国防科技创新体系建设研究［D］. 郑州:解放军信息工程大学，2011.

［4］ 陈劲.协同创新［M］.杭州:浙江大学出版社，2012.