创新资源协同主体行为的演化博弈分析

宋之杰　程翠苹　赵　桐

(燕山大学，秦皇岛　066004)



创新资源协同主体行为的演化博弈分析

宋之杰程翠苹赵桐

(燕山大学，秦皇岛066004)

〔摘要〕创新资源是支撑社会发展的战略资源，创新资源协同主体的行为对创新资源协同起到重要作用，在对政府、企业、高校及科研院所、科技中介机构之间的关系和协同方式进行分析的基础上，运用演化博弈理论，分析企业、高校及科研院所作为博弈主体在有无其他协同主体作用情况下的动态演化过程，并找出在各个主体参与下影响两方长期协同稳定的因素，据此提出相应的政策建议。

〔关键词〕创新资源协同主体演化博弈协同

创新资源在大国之间的竞争中具有举足轻重的地位，不仅是支持国家发展的重要战略资源，更是社会发展的不竭动力。然而，创新资源依然存在诸多问题：资源的分布零散，整合协同困难、部分之间沟通协调困难等。透过这些问题不难看出，其本质问题在于协同创新资源协同过程中各行为主体存在很大问题，因此，为了更好地提高创新资源的利用效率，充分发挥创新资源对社会进步的促进作用，对创新资源协同主体的行为研究显得尤为重要。

1创新资源协同主体行为研究述评

1.1创新资源协同主体

国家创新资源协同，创新技术优势转化的重要方法是加强国家实验室的作用和提升对国家实验室的有效管理[1]，国家各个产业对协同的需求与国家实验室的供应之间的关系，为制定协同政策提供依据[2]。Dianne等指出企业必须加大对高校及科研院所资源投入，才能更好地促进高校及科研院所的科研成果转化，从而给自身带来更多收益[3]。如果能够实现创新资源的协调同步，企业在技术领域就会逐步走向成熟，商业化能力也会变得越来越强，将科研成果进行市场化就会越容易取得进展和成功[4]，影响企业从高校获取知识资源的协同能力主要取决于企业的规模等7方面因素[5]。无独有偶，Harrison等研究也发现高校和科研院所为其当地的企业提供各方面科研人才、创新科技技术和科研成果等创新资源，使得企业在创新发展中形成协同创新的显著优势，对技术和知识的扩散，高新技术产业区的形成具有重要意义[6]。对于企业、高校及科研院所之所以能够协同的原因，Brostrom发现企业对改进产品、工艺的需求是寻求协同的主要动机[7]。Ankrah等则认为，二者之间寻求稳定的协同是为了组织个体利益，而不是寻求社会的利益[8]。2004年，Renaud Bellais指出，政府为达到广泛形成科技投入机制的目的，需制定相应政策，这样企业就可以投入较少的基础研究[9]。Minna Halme根据北欧中小企业的经验数据，探讨中小企业的环境和社会负责的创新资源问题，研究结果表明，中小企业可以创造负责任的创新具有非常不同的资源组合[10]。对于中介机构在创新资源协同中的作用，Ankrah认为中介在促进企业、高校及科研院所协同方面是成功的[8]。可见政府下设的中介机构作为资源整合的一种存在模式，所发挥的重要作用同样不可小觑。

国外学者强调突破创新路径依赖最重要的因素是创新主体的作用，在创新资源协同整合中，要突破路径限制，充分调动各个创新主体的作用，实现创新资源的高效利用[11]，在政府建立创新资源协同的服务平台，制定相关协同的政策法规之后，放宽对企业、高校及科研院所的监管，培育科技中介机构，使得其与创新资源研用者之间可以通过高效协同，创造更多收益[12]。国内学者郑长江同样支持这种观点，认为创新资源协同的实质是采用适当的方式共享创新资源使用权，是将协同风险分配至不同主体之间，进而实现协同收益共享的全新合作方式[13]。

1.2创新资源协同主体的行为策略

近年来，博弈论方兴未艾，同时也为国内学者对于创新资源协同主体行为的研究提供了一种全新的视角：谢科范等运用博弈模型，分析了企业向高校及科研院所投入的研发费用对其总体研发费用的影响过程[14]；李强等创建一个博弈论模型，并且讨论了在协同模式下，企业、高校及科研院所之间的利益合理分配情况[15]；李江通过构造博弈模型，首先着重分析了在完全信息的条件下，企业、高校及科研院所对于协同合作模式会做出如何选择，接下来分别考虑当信息不对称时，对于技术交易模式、技术购买模式以及商业化协作模式会造成什么样的影响，最后应用信号博弈对协同合作模式的选择问题进行了扩展[16]；薛克雷，潘郁等应用演化博弈模型对企业、高校及科研院所在协同创新过程中，信任、不信任两种行为的动态演变进行了深入的研究[17]；陈劲等舍弃了以往两两博弈的方式，依据3种博弈策略，成功构建出了三维演化博弈模型，并依托Netlogo仿真平台进行模拟仿真[18]；曹武军等利用演化博弈模型建立政府与企业、企业与高校及科研机构、政府与高校及科研机构3对博弈主体，找出了影响各方长期稳定协同的因素[19]。

上述研究对于探索创新资源协同创新这一课题具有深远的意义和影响。但是，从总体的角度来说，当前对于创新资源协同主体的绝大部分研究仍然集中在政府、企业、高校及科研院所，对科技中介机构的研究甚少，对科技中介机构在整个创新资源的协同过程中所起的关键作用更是鲜有深入研究。因此，本文在借鉴已有研究成果的基础上，对包括科技中介机构在内的所有创新资源协同主体的行为进行了深入研究。

2创新资源协同的主体与行为

创新资源协同是一个复杂的系统，不能单对某个或某几个主体进行研究，而应将其看作一个整体进行研究。

2.1创新资源协同的主体

创新资源协同主体分为3类：(1)以政府为主的监管主体；(2)以企业、高校及科研院所为主的研用主体；(3)以科技中介机构为主的辅助主体。政府、企业、高校及科研院所、科技中介机构之间形成的创新资源协同网络体系，如图1所示。

政府，作为创新资源协同最有力的部门，负责对创新资源的参与主体进行监督与管理，可以采用政策引导、信息提供等手段有效推动促进创新资源协同活动的深入开展和有效实施。在区域创新资源协同过程中，政府要做好总体规划和宏观调控政策等方面的工作，营造各个参与者共同寻求协同的良好氛围，搭建创新资源协同的先进优势平台，对成功进行协同的主体进行奖励，对中途毁约等不利协同的主体进行相应惩罚。

技术创新的根本主体是企业，在整个创新资源的协同过程中，各类创新资源最终要被企业应用从而创造出市场价值。企业需要通过整合内部创新资源促进发展，但仅仅依靠自身内部的那些资源，企业是很难有所作为的，这就要求企业向外部寻求更为前沿的科研与技术成果，然后才能实现把获得的技术、成果等创新资源转化为能够提高整体水平的现实生产力。

创新资源中重要的一项是知识创新，而它的源头在于高校及各类科研院所，这些机构在取得先进科研成果的同时，其更需要做的是寻找能够将这些科研成果转化为生产力的外部组织，在政府的引导下，力争为企业发展提供丰富的创新人才、创新成果等，进一步提高企业的创新能力。

图1　创新资源协同网络体系

科技中介机构是一种连接的桥梁，它可以为企业提供咨询服务，提供技术支持，投资金融等；可以为高校及科研院所寻求协同对象，前沿科技成果的推介等服务，使政府、企业、高校及科研院所等真正成为一个系统，彼此联系。

2.2创新资源协同主体的行为策略

作为一个开放的系统，以企业、高校及科研院所为核心的创新资源协同，政府、科技中介机构等为创新资源协同提供政策扶持和各类辅助性服务，为各行为主体施加良性的行为策略，本文称为协同的行为策略。反之称为不协同的行为策略。

3创新资源研用主体的演化博弈模型

本文采用复制动态演化博弈方法[20]，从有限理性出发，以参与人为研究对象，在演化博弈的动态过程中，演化的初始条件及演化路径决定了演化稳定策略的最终状态。具体到本项研究，作为创新资源的研用者，企业不断调整自己的行为方式，直到没有其他方式可以比其带来更多收益，这种行为方式被不断模仿复制，直到采取此行为方式的比例趋向稳定[21]。

3.1假设条件与支付矩阵

(1)假定在只有创新资源研用者的情况下进行博弈。(2)假定企业在与科研院所的协同过程中，会表现出两种行为方式：①协同；②不坚持协同。(3)假定高校及科研院所在与企业的实际协同过程中也会有以上这两种行为方式。(4)假设企业方在集群中有占比为m的企业选择协同策略，则在集群中有占比例为1-m的企业选择不协同策略；高校及科研院所在集群中有比例为n的群体成员选择协同策略，则占比例为1-n的高校及科研院所选择不协同策略。

另外有如下假设：

A方代表企业方，B方代表高校及科研院所；iA为A方采取不协同策略时的预期收益；WA为A方采取协同策略时的额外收益；CA为A方采取协同策略时的额外成本；同理，iB为B方采取不协同策略时的预期收益；WB为B方采取协同策略时的额外收益；CB为B方采取协同策略时的额外成本。根据以上假设A方与B方博弈的支付矩阵如表1所示。

表1　双方博弈支付矩阵

3.2演化博弈模型构建

A方择协同策略的收益为：

UA协=n(iA+WA-CA)+(1-n)(iA-CA)

(1)

A方选择不协同的策略收益为：

UA不协=niA+(1-n)iA

(2)

则A方的平均收益为：

(3)

同理可得，B方的平均收益为：

(4)

分别构造A、B方的复制动态方程组为：

(5)

(6)

(7)

矩阵J的迹为：

tr(J)=(1-2m)(nWA-CA)+(1-2n)(mWB-CB)

(8)

3.3演化博弈模型分析

A、B双方演化博弈演化的稳定性情况可分以下两种情况来讨论：

(1)当WACB或WA>CA，WB

表2　不同情况下局部稳定点分析情况

然后，分别通过相位图如图2、图3和图4将A、B方群体比例变化复制的动态关系表示出来，从各个相位图可知，无论任何初始状态如何，系统都将收敛于O(0，0)点。也即在A、B集群中内至少一方采取创新资源协同策略的成本大于其收益的情况下，演化的稳定策略是集群成员均采取不协同的策略。

图2　WA

图3　WA>CA，WB

图4　WACB

(2)当WA>CA，WB>CB时，即当集群内A、B方采取协同策略时的预期收益大于其成本时，在式(7)中，矩阵的稳定性分析如表3所示。

表3　WA>CA，WB>CB时局部稳定点分析情况

进一步将两个群体类型比例变化复制的动态关系用相位图如图5表示出来。

图5　WA>CA，WB>CB

从相位图不难看出，初始状态处在由A(1，0)和C(0，1)与鞍点D(m′，n′)分别与O(0，0)、B(1，1)连成的两个区域OADC、CDAB时，系统将收敛于不同状态，初始状态在CDAB区域时，系统将收敛于B(1，1)点；初始状态在OADC时，系统将收敛于O(0，0)点。即当只有创新资源研用者参与的演化博弈时，演化的最终状态是(协同，协同)、(不协同，不协同)共存的状态。为进一步打破彼此不协调的局面，需要加入创新资源协同的其他主体的作用。

4各主体参与下创新资源使用主体的演化博弈模型

各主体参与下的博弈主体依然是企业、高校及科研院所，双方都是有限理性的经济人。双方的策略选择均是协同策略与不协同策略。

4.1假设条件与支付矩阵

对博弈影响要素进行如下假设：

A方代表企业方，B方代表高校及科研院所；iA为A方采取不协同策略时的预期收益；WA为A方采取协同策略时，除交与中介机构的费用(为研究中介机构对演化博弈的影响，单独研究)外的纯收益(收益与成本的差值)；同理，iB为B方采取不协同策略时的预期收益；WB为B方采取协同策略时的纯收益；ΔC为A、B方进行协同时，需要交付中介机构的费用，用r代表A方的成本分摊比例，则B方的分担比例为(1-r)，r∈[0，1]。F为政府作用下对A、B方不进行协同的一方规定的罚金，也即一方不再进行协同时交给另一方的罚金；G为政府作为创新资源的监管主体，通过扶持机制引导激励A、B方协同时给予的政府补贴。

假设企业方在集群中有占比为m的企业选择协同策略，则在集群中有占比例为1-m的企业选择不协同策略；高校及科研院所在集群中有比例为n的群体成员选择协同策略，则剩下占比例为1-n的高校及科研院所选择不协同策略。

根据以上假设，A、B方进行博弈的矩阵如表4所示。

表4　双方博弈支付矩阵

4.2演化博弈模型构建

A方选择协同策略的收益为：

UA协=n(iA+WA-rΔC+G)+(1-n)(iA-rΔC+F)

(9)

A方选择不协同策略时的收益为：

UA不协=n(iA-F)+(1-n)iA

(10)

则A方的平均收益为：

(11)

同理可得，B方的平均收益为：

(12)

(13)

方程组(13)的雅克比矩阵为：

(14)

则

(15)

矩阵J的迹为：

tr(J)=(1-2m)[n(WA+G)-(rΔC-F)]+(1-2n)[m(WB+G)-(1-r)ΔC+F]

(16)

4.3演化博弈模型分析

A、B双方演化博弈的稳定性情况同样可分以下两种情况来讨论：

(1)当rΔC<0且(1-r)ΔC-F<0，即违约方罚金大于A、B方需支付的中介费用时，在式(15)中，矩阵的稳定性如表5所示。

表5　罚金大于中介费用时局部稳定点分析情况

由表5可以看出，当双方投入中介费用小于违约罚金时，O点为不稳定点，A点、C点为鞍点，B点为(协同，协同)策略稳定点，也就意味着当违约罚金远远高于双方投入中介费用时，双方演化博弈策略必然是“协同”，这充分说明了在A、B方协同构建中建立惩罚机制的重要性。系统相位图如图6所示。

图6　罚金大于中介费用

当rΔC-F>0且(1-r)ΔC-F>0，即当罚金小于A、B方需支付的中介费用时，在式(15)中，矩阵的稳定性如表6所示。

表6　罚金小于中介费用时局部稳定点分析情况

图7　罚金小于中介费用

由演化相位图可知，稳定状态为(协同，协同)，(不协同，不协同)两种。演化将向哪一个方向发展，取决于CDAB区域面积与OADC区域面积的大小比较，OADC区域面积越小，(协同，协同)策略的概率越高，CDAB区域面积越小，双方实施(不协同，不协同)策略的概率越高。其中CDAB区域面积为：

4.4对影响CDAB区域面积变化的主要因素

4.4.1违约罚金

4.4.2政府补贴

4.4.3中介费用

当中介费用增加时，CDAB区域面积将不断增大，双方“不协同”的概率将增大，向(不协同，不协同)的稳定状态演进的可能性提高；当双方中介费用降低时，CDAB区域面积将不断减少，双方“协同”的概率将增大，向(协同，协同)的稳定状态演进的可能性提高。因此，要向(协同，协同)稳定状态演进，中介机构必须有效控制对双方收取的中介费用，以降低双方协同风险。

4.4.4中介费用分摊系数

5结论及对策建议

本文在对政府、企业、高校及科研院所、科技中介机构之间的关系和各个主体协同方式进行分析的基础上，运用演化博弈理论，分析了企业、高校及科研院所作为博弈主体在有无其他协同主体作用情况下的动态演化过程，并找出在各个主体参与下影响两方长期协同稳定的因素。对此作者提出以下几点对策建议。

5.1政府部门

一方面作为创新资源协同的引路人，为更好的鼓励促进企业、高校及科研院所的创新资源协同，政府在协同项目的审批过程中优化流程、精简手续，使项目立项更便捷；同时，应投入更多的协同项目基金，对进行协同的主体给予更多资金上的支持，对成功完成协同企业获得的收益免征收或少征收相应税费；引导社会资金、金融机构对协同项目的投入，资助企业、高校及科研院所协同创办的各类项目，通过建立此类激励制度，充分调动双方积极性，提高创新资源协同的成功率。另一方面作为创新资源协同的监管者，在协同过程中政府应制定与创新资源协同配套的法律规范和管理办法，如为企业、高校及科研院所建立信用记录。对违反协议的任一方给予不良信用记录，向社会外界披露违约方在协同过程中的不良行为，同时给予其适当的经济处罚，对于博弈双方中途不协同的行为具有很好的预警作用。

5.2创新资源的研用者

企业、高校及科研院所在一项创新资源协同活动开始之前，双方均应对是否开展此类协同进行充分调研论证工作，应积极寻求科技中介机构、政府等方面的支持。因为协同工作一旦展开，双方在对预期抱有希望的同时，也会承担相应风险。在双方达成协同后，并不是一劳永逸，随着创新资源协同进一步深入，由于协同动机、产权归属等方面双方会产生分歧，从而阻碍了创新资源协同的顺利实施，此时，双方应建立相互依赖和相互理解的有效沟通，加强双方的信任关系，使协同实现各自预期的收益。

5.3科技中介机构

一方面应进一步提高网络信息服务水平，构建面向创新资源研用主体的更加完善的协同信息网：定期向企业征集其所面临的技术问题，做好高校及科研院所的科研成果推介工作，及时发布政府提供的有关协同项目的各类政策支持、申报条件、扶持力度等信息，为寻求协同的双方提供全面而精准的信息参考。同时，科技中介机构要为协同的双方提供个性化的定制型服务，在协同项目的各个阶段都能起到强有力的协调沟通作用，建立一条更为完整的服务链，辅助协同项目的顺利完成。另一方面应合理收取中介服务费用，合理分配对协同双方收取的费用比例，唯有此，协同双方才会寻求其为协同发挥作用。

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(责任编辑：史琳)

The Evolutionary Game Analysis on the Behavior of Collaborative Innovation Resources Entities

Song ZhijieCheng CuipingZhao Tong

(Yanshan University，Qinhuangdao 066004，China)

〔Abstract〕Innovation resources are strategic resources to support social development,and innovation resource synergy bodies play an important role on synergistic innovation resources.This article,on the basis of innovation resources and the relationship of government,enterprises,universities and research institutes and science and technology agency analysis,analyzes the dynamic evolution of the enterprise,universities and research institutes as the main role in the case of the presence or the absence of other co-main roles,uses the evolutionary game theory,and identifies the both long-term and stable factors in the participation of all the synergy bodies,thus putting forward the corresponding policy suggestions.

〔Key words〕innovation resources;synergy bodies;evolutionary game;collaboration

收稿日期：2016—02—04

基金项目：河北省科学技术研究与发展计划软科学研究项目“河北省创新资源协同及政策协调机制研究”(项目编号：144576136D)；河北省科学技术研究与发展计划软科学研究项目“河北省装备制造业依靠创新驱动转型升级的路径及对策研究”(项目编号：154576154D)。

作者简介：宋之杰，燕山大学经济管理学院教授，博士，博士生导师。研究方向：技术创新、产业经济。程翠苹，燕山大学经济管理学院硕士研究生。研究方向：企业管理。赵桐，燕山大学经济管理学院博士研究生。研究方向：技术创新。

DOI：10．3969/j．issn．1004-910X．2016．06．006

〔中图分类号〕F263

〔文献标识码〕A