福建省R&D经费投入的发展趋势预测与分析

张良强 周功元

摘 要：R&D投入作为支撑科技竞争力最重要的物质基础，其投入的力度直接影响着一个国家或地区科技、经济、社会的发展水平。在分析福建省R&D经费投入时间序列发展变动特征和对其的影响因素进行假设分析的基础上，分别建立ARMA（3，5）时间序列预测模型和相关关系预测模型，然后建立组合预测模型，对福建省2015—2020年的R&D经费投入的发展变化趋势进行准确可靠预测，并对福建省“十三五”科技发展规划中R&D经费投入强度规划目标值提出合理建议。

关键词：R&D经费投入；时间序列预测模型；相关关系预测模型；组合预测模型

中图分类号：F 204，F 201 文献标识码：A 文章编号：1672-7312（2016）06-0650-07

0 引 言

当今世界，科技竞争力成为决定国家前途和命运的重要因素，成为推动经济发展、促进社会进步和维护国家安全的关键所在。R&D投入作为支撑科技竞争力最重要的物质基础，其投入的力度直接影响着一个国家或地区科技、经济、社会的发展水平[1]。增加R&D经费投入，大力提高科技竞争实力，实现经济发展由主要依靠资金、物质要素投入向主要依靠科技进步和人力资本提升转变。因此，深入认识福建省R&D资金投入的现状，预测其发展变动的趋势和规律，对于福建省科学制定科技发展战略与规划目标，从而寻求合理、有效的配置R&D资金的规模与方式，具有重要的实践意义。文中拟对福建省R&D资金投入的发展趋势进行预测与分析。

1 预测方法选择及预测模型的建立

理论研究和实际应用表明，组合预测模型比单个预测模型具有更高的预测精度，能减少预测的系统误差，显著改进预测效果，增强预测的稳定性，具有较高的适应未来预测环境变化的能力[2]。文中在分析福建省R&D经费发展特征和影响因素的基础上，拟分别建立时间序列预测模型和相关关系预测模型，然后建立组合预测模型，对全省2015—2020年的R&D经费增长趋势进行预测。

1.1 时间序列预测模型

R&D经费支出额是一个动态数列或称时间序列。因此，对于福建省R&D经费投入情况的预测，将通过计量分析方法建立ARMA模型[3-4]，运用软件EView 6.0进行模型估计与检验，得出R&D经费支出的变化趋势模型，为预测经费支出提供数量化的参考依据。福建省1999—2014年的R&D经费支出数据见表1.

1.1.1 R&D经费内部支出时间序列平稳化处理

从表1可以看出，福建省1999—2014年的R&D经费内部支出序列（记为X）时序图具有明显的上升趋势，需进行ADF检验验证序列的平稳性。经验证该序列存在单位根，即该序列属于非平稳时间序列，需要进行平稳化处理。首先将时间序列X经过一阶差分，得到的时间序列记为（DX），经ADF验证，DX序列仍然呈现出明显的增长趋势，是非平稳序列，需进一步处理。将DX序列进行对数化处理，得到新时间序列（LDX），经ADF验证，仍属于非平稳时间序列，所以对其再进行一阶差分，经单位根检验，得到平稳序列，记为（DLDX），结果见表2.

1.1.2 ARMA模型识别与定阶

在时间序列分析中，可以直接通过观察自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）对模型有一个初步的识别，见表3.

1.1.3 ARMA模型建立与参数估计

ARMA模型参数估计的方法有多种。根据表1中的数据，文中采用最小二乘法估计模型参数，模型估计结果见式（1）。

1.2 相关关系预测模型

在对影响福建省R&D投入因素进行假设分析的基础上，利用逐步回归方法对相关影响因素进行了筛选，然后建立福建省R&D经费投入的相关关系模型[5-6]。

1.2.1 对R&D经费投人影响因素的分析

根据R&D经费投入的特点，我们认为影响区域R&D经费投入的因素有如下几个方面。

1）地区经济发展水平的提高有助于R&D经费投入的增加。区域经济发展水平是影响区域R&D经费投入的重要因素之一。一般来说，一个地区经济发展水平越高，越有条件增加对R&D经费的投入，从而有利于提高区域的科技创新能力。

2）政府科技投入力度的增加能够带动和促进区域R&D经费投入的增长。R&D活动需要大量的经费，具有较大的风险性和不确定性，预测R&D活动未来到底能带来多大的收益是非常困难的，而且其成果可能需要经过相当长的一段时间才能够显现出来，对于那些具有上述特点的公共性强的基础研究，企业都会更多地依赖于政府的投资，政府的支持力度就显得特别重要。因此，政府科技投入的增加，可以促进公共基础研究的提高，从而带动和促进企业R&D投入的增长，进而使得R&D经费的整体投入增加。

3）区域产业结构的优化需求将提高区域R&D经费的投入力度。区域产业结构会随着区域经济所处的发展阶段而呈现不同的变化。而科技创新能力较强的地区，必然是第二、三产业相对发达的地区。直接的观察表明，一个国家或地区农业的R&D活动相对较低，工业和第三产业的R&D活动相对活跃。可以认为产业结构优化程度越高，R&D强度也会相应地越大。

4）科技人力资源投入规模的扩大将促进R&D经费投入的增加。科技创新要求科技人力资源的投入不断增长，这在一定程度上代表了一个区域研究开发的规模水平。而科技人力资源投入规模的扩大，必然要求增加相应的R&D 经费投入，从而提高区域的R&D活动规模水平。

5）对外贸易活动会对R&D经费的投入产生影响。进出口总额是构成地区生产总值的一部分，它对R&D活动具有双向的影响。一方面，由于缺乏必要的人力资本和知识资本的积累，那些在生产高科技产品方面处于比较弱势的地区，会因为进出口贸易而减少R&D活动。另一方面，跨越国界、地区的技术溢出为技术落后国家、地区提供了模仿技术前沿国家或地区技术的机会，模仿的过程是一个“干中学”的过程，在这一过程中，落后的地区可以提高其技术水平，使其地区R&D活动在更高的平台上进行，并刺激R&D的需求。另外，对外贸易到底是促进了地区的技术进步还是阻碍了其技术进步，与进出口贸易中产品的构成也有直接的关系。相对于农产品和服务出口，技术含量较高的制造业产品和高技术产品的出口更能提高产品的知识密集度，使得这些出口国的贸易模式，更趋向于需要投入更多的研发资金。

1.2.2 变量选取及模型的建立

为剔除通货膨胀、年度结构性变化等因素影响，选择R&D经费投入强度作为被解释变量，以此作为间接考量R&D经费投入水平的指标，用y表示。

基于对R&D投入影响因素的分析，本模型依次选择的影响R&D经费投入的因素变量如下：

1）R&D活动具有较强的持续性，前期R&D投入会对当期投入产生较大的影响，因此，我们选择滞后一期的R&D强度作为其中一个解释变量，记作rdt-1，其中

rdt-1=RDt-1GDPt-1，RD t-1表示t-1年R&D经费投入值，GDPt-1表示t-1年的地区GDP值。

2）经济发展水平一般用人均GDP衡量。由于被解释变量R&D强度本身就是R&D经费支出占GDP的比重，为避免解释变量非随机性，我们选取了GDP的增长率来衡量经济发展水平，记作gdp，其中gdp=GDPt-GDPt-1GDPt-1，t表示年份。

3）选择政府财政科技支出作为衡量区域政府的科技资金投入力度，记作gov.

4）由于在三次产业划分中，第二产业主要是工业和建筑业，而第三产业除了包括批发零售、贸易、餐饮、卫生体育、广播影视等传统的服务业和金融保险、房地产外，还包括地质勘查、水利管理、交通运输、仓储及邮电通信、教育、科学研究和综合技术服务事业以及国家机关、党政机关和社会团体等，在这些领域里，教育、科学研究和综合技术服务事业都是直接的R&D活动主体。因此，对于衡量产业结构优化提升的指标，文中借鉴江静（2006）的做法，选取第三产业产值占GDP的比重[7]，记为cy.

5）为了衡量对外贸易对R&D投入的影响，选择区域进出口总额占地区生产总值的比重指标，记作jck.

6）科技人力资源投入规模方面，选择区域科技研发人员占地区总就业人员的比例指标，记作ry.

通过以上分析，建立R&D经费投入的相关关系模型如下：

Y=α+β1（rd）+β2（gdp）++β3（gov）++β4（cy）++β5（ry）++β6（jck）+μ.

（2）

其中α是回归常数；βk（k=1，2，3，4，5，6）是回归参数；μ是随机误差。

1.2.3 数据来源及回归结果

从《福建社会与科技统计年鉴》、《福建统计年鉴》等有关统计资料收集到福建省2000—2014年有关指标的统计数据如表4所示。为了减少异方差现象，对各变量进行对数处理，同时为了避免伪回归现象的出现，对各变量进行了ADF的单位根检验，验证序列的平稳性。检验结果表明，这些时间序列的原序列都是非平稳的，但是它们的一阶差分序列，除了jck在5%的显著性水平下平稳，其他时间序列都在1%的显著性水平下平稳，因此它们都是一阶单整序列。

由于文中确定的影响R&D经费投入的因素较多，且经对表4中影响因素间进行两两相关系数分析，发现变量间有些相关系数值大于0.8，可能存在共线性，因此，在建立回归模型时必须对解释变量进行取舍，在此采用逐步回归的分析方法来建立模型。逐步回归分析法的基本形式和核心思想是在备选的全部解释变量中，按照它们对因变量影响大小、变量的显著程度或对回归方程整体显著性的贡献大小，由大到小地逐个引入回归方程。

通过应用Eviews 6.0软件，变量引入的过程和相应回归结果见表5。通过变量的逐步引入，最后确定的影响福建省R&D经费投入的因素为政府财政科技支出（gov）、进出口总额占地区生产总值的比重（jck）和科技研发人员占地区总就业人员的比例（ry）等3个。所得的相关关系模型结果见式（3）所示。

经检验，回归方程整体显著性较高。模型表明，对福建省R&D经费投入强度，政府财政科技支出、进出口总额占地区生产总值的比重、科技研发人员占总就业人员的比例的变化都对其有着正向的影响。其中科技研发人员占总就业人员的比例的回归系数为0.891，进出口总额占地区经济总值的比重的回归系数为0.699，政府财政科技支出的回归系数较小，为0.082.

1.3 组合预测方法和模型

组合预测法是将若干种预测方法赋予不同的权重，从而形成综合的组合预测值的方法。在预测福建省R&D经费投入的发展趋势的过程中，文中拟通过组合预测的方法，对时间序列预测结果和相关关系模型预测结果赋予不同权重，提高预测精度。组合预测有多种模型，文中采用被普遍应用的基于最小误差平方和的模型[8]。

设福建省R&D经费内部支出的序列为{xt，t=1，2，…，N }，t表示时间，以2000年为基期，2000年时t=1；时间序列预测方法和相关关系模型预测方法在第t时刻的预测值为xit，i=1，2；i=1时表示时间序列预测方法，i=2表示相关关系模型预测方法；设eit=（xt-xit）表示第i种预测方法在t时刻的预测误差；设li为第i种预测方法的权重，为了使组合预测保持无偏性，权重应满足

根据组合预测模型（8），运用MATLAB求解，求出l1=0.092 2，l2=0.907 8，得到以预测误差平方和最小为准则建立的线性组合预测模型为：

xt=0.092 2x1t+0.907 8x2t.（9）

式中xt为组合预测值；xit 为时间序列预测值；x2t为相关关系模型预测值；t为时间变量。

2 福建省“十二五”末期及“十三五”时期R&D经费投入的预测

2.1 时间序列模型预测R&D经费投入

利用式（1）模型对福建省2015年至2020年R&D经费支出进行预测，其结果见表7.

2.2 相关关系模型预测R&D经费投入

2.2.1 2015—2020年福建省R&D经费投入各影响因素发展趋势预测

应用移动平均法，对福建省2015—2020年政府财政科技支出（gov）、进出口的总额占地区生产总值的比重（jck）、科技研发人员占总就业人员的比例（ry）进行预测，结果见表8.

2.2.2

2015—2020年R&D经费的相关模型预测值

根据各影响因素在2015—2020年的预测值，以及GDP预测值（其中：根据《福建统计年鉴2015》，2014年福建省的GDP为24055.76亿元；由于近几年我国整体经济形势出现了回落，国家对于以后几年经济形势预测为年增长率7%的新常态，文中则以7%作为福建省2015—2019年GDP年增长率的预测值），结合（3）式模型，可得出2015—2020年福建省R&D经费投入强度以及R&D经费投入值的预测值见表9.

2.3 组合预测模型预测R&D经费投入

将表7中用时间序列模型预测得到的2015—2020年R&D经费支出预测值x1t，以及表9中用相关关系模型预测得到的2015—2020年R&D经费支出预测值x2t，代入公式（9），即可得到2015—2020年福建省R&D经费支出组合预测值见表10.在此基础上，还可计算出2015—2020年福建省R&D经费支出年增长率及R&D经费投入强度预测值见表10.

根据预测结果，福建省2015年R&D经费支出为410.51亿元，增长14.58%，投入强度为1.59%，与《2015年福建省国民经济和社会发展统计公报》预计的2015年福建省R&D经费支出实际值400亿元，比2014年增长12.7%、投入强度为1.5%相比，极为符合，预测结果应当是十分准确的。因此，表6对于福建省“十二五”末期及“十三五”时期R&D经费投入的组合预测的数据应该具有较高的精确度和可信度。根据预测，2015年R&D经费支出将达到410.51亿元，2020年将达到800.07亿元。福建省的R&D经费投入将在2017年突破500亿，将在2020年突破800亿，并且2015年至2020年的年增长率一直保持在14%左右，投入强度将在2019年突破2%，2020年达到2.22%.

3 对福建省“十三五”时期R&D经费投入规划目标的建议

多年来，福建省委省政府都非常重视提高科技投入水平。2011年，《福建省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出，力争到2015年，研究与试验发展经费支出占GDP比重达2.2%.2006年编制的《福建省中长期（2006—2020年）科学技术发展规划纲要》提出，到2020年，自主创新能力大幅度提升，全社会R&D投入占GDP比重超过全国平均水平，区域创新能力继续保持全国先进行列。而同期的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》提出，到2020年，全社会研究开发投入占国内生产总值的比重提高到2.5%以上。意味着2020年福建省的R&D经费投入强度目标必须达到2.5%以上。

但是，现实情况是，福建省提高科技资金投入强度的进展并不令人满意。至2015年，福建省R&D经费投入强度预计仅为1.5%，与2.2%的计划目标还有较大差距。因此，《福建省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》提出的2015年R&D经费投入目标已经不可能实现。同时，从2010年至2015年，福建省R&D经费投入强度从1.16%，增加到1.5%，5年时间仅提高了0.34个百分点，年均提高 0.07个百分点，十分缓慢。照此进度，2015年至2020年，R&D经费投入强度要从1.5%，提高到2.5%，5年时间提高1个百分点，年均提高0.2个百分点，看来也是基本不能实现。

因此，对既将开始编制的福建省“十三五”科技发展规划中，对“十三五”科技资金投入的规划目标需要重新确定。科学计划的编制必须以科学的预测为依据，才能使计划指标的确定更符合实际情况。根据前文所建立的预测模型，以及表10的预测结果，我们建议，将2020年福建省R&D经费支出目标确定为800亿元、R&D经费投入强度确定为2.2%，将是比较合理的规划目标。根据这一目标值，2015至2020年福建省R&D经费投入的年均增长率必须达到14%以上，将是GDP增长率（7%）的2倍，既能体现福建省“创新驱动”的发展要求，也是切实可行的。

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