消费者行为驱动下两型技术创新的演化博弈分析※

刘琦

消费者行为驱动下两型技术创新的演化博弈分析※

刘琦

内容提要:在目前中国亟待建设两型社会提倡循环经济的时间节点，产学研协同创新以及政府对两型技术创新的支持已经成为共识。另一方面，消费者环保意识和消费能力是推动产学研两型技术创新效率的一个重要因素。该文通过构建包括政府、创新联盟以及消费者在内的三群体演化博弈模型以及与消费者环保意识相关的效用函数，在此基础上对两型技术创新主体之间的协同博弈过程进行仿真分析，结果表明，环保意识较高的消费者能推动产学研真实研发生产两型技术创新产品，同时，政府通过提高消费者的环保意识能以较小的投入成本实现生产消费的良性循环。

两型技术 三群体博弈 消费者行为 效用函数

面对资源约束趋紧、环境污染加重、生态系统退化的严峻形势，十三五规划纲要中提出要坚持绿色发展理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，加快建设资源节约型、环境保护型社会。构建和谐的两型社会十分迫切和必要，同时两型社会的建设是中国进入21世纪提出的经济社会发展的战略目标和任务，是一项关乎民生福祉的系统工程，需要全社会的参与（简新华、叶林，2009）。两型技术作为两型社会建设的服务工具，其创新发展同样离不开政府、产业、科研院所、消费者、金融机构等的参与和协同（曹兴、张琰飞、张伟等，2013）。十三五规划提出强化科技创新引领作用就是要打造一个产学研协同发展的区域科技创新高地。政府参与力度空前，两型社会的建设将迎来一个高速发展的阶段，但坚持创新驱动的同时，还要拉动内需，市场对于两型技术创新和两型技术产品的认可和支持是生产方积极主动生产的驱动力。

研究发现，任何一个新兴产业崛起的初期都离不开政府对于研发生产主体的扶持，两型技术产业的发展也不例外。因此，本文研究的基础建立在政产学研已经能够达成一致，产学研在政府的支持下能够构成一个稳固的联盟。但由于产学研作为一个理性群体，假如消费端疲软，不能为联盟带来收益，创新联盟可能会选择虚假研发和生产。通过构建政府、创新联盟、消费者三群体的演化博弈模型，进一步对消费者的类型进行假设，分析创新联盟真实研发生产两型技术产品的条件，政府在其中所扮演的角色以及所需采取的措施。

一、多群体演化博弈模型构建

参与博弈的主体分为政府、两型技术创新联盟（以下简称为创新联盟）、消费者。假设这三个群体都是有限理性的，其中，政府的策略空间为强支持或弱支持，当政府采取强支持策略时，政府对购买两型技术产品的消费者提供一定的绿色补贴，如节能补贴，对虚假研发生产的创新联盟主体进行惩罚；采取弱支持对政府对策略时，政府对两型技术产品销售环节无作为。创新联盟的策略空间为生产或不生产，当采取生产策略时，创新联盟生产两型技术产品，采取不生产策略时，创新联盟生产非两型技术产品。消费者的策略空间为参与或不参与，当消费者采取参与策略时，消费者购买两型技术产品，不参与策略则是消费者并没有购买两型技术产品。

消费者购买两型技术产品的效用函数:

模型的参数如下:

R1表示创新联盟采取“生产”策略时的收益。

R2表示创新联盟采取“不生产”策略时的收益。

p，w分别表示政府采取“强支持”对选择“不生产”的创新联盟的惩罚及对“参与”的消费者的补贴。

U1，U2分别表示消费者购买两型与非两型技术创新产品时的效用。

C1，C2分别表示创新联盟研发生产两型与非两型技术产品付出的成本。

C3，C4分别表示消费者购买两型与非两型技术产品所付出的成本。

当消费者选择“不参与”且创新联盟选择“不生产”时，政府治理环境需付出成本C5。

C6表示当政府“强支持”时的人力成本。

U3表示政府在强监管策略下所获得的效用，包括口碑和上级部门的表彰等。

根据上述假设，得出政府、创新联盟、消费者的博弈矩阵。（见表1）

表1　政府、创新联盟及消费者的博弈支付矩阵

假设创新联盟、政府和消费者三个群体在博弈的初始阶段，创新联盟中采取生产策略的主体占该群体的比例为x；消费者群体中采取参与策略主体占比为y；政府群体中采取强支持策略的主体占比为z。其中，x，y，z∈［0，1］。

对于创新联盟，其生产策略可以获得收益u11，不生产策略可以获得收益u12，平均收益为u1。根据支付矩阵，可以得到:

此时，创新联盟的平均收益:

由此，可以得到创新联盟的复制动态方程:

同理，可得消费者群体、政府群体的复制动态方程:

复制动态方程（4）、（5）、（6）系统地描绘了创新联盟、消费者、政府群体之间的博弈演化过程。

该系统的Jacobi矩阵为:

二、均衡分析及路径模拟

表2　参数赋值情况

将第I组数据代入方程（4）、（5）、（6）以及Jacobi矩阵，通过matlab计算，可以得到动力系统的均衡点，以及各均衡点的稳定性情况。

从表3可知，在第I组数据假设下，（0，0，0）与（1，1，1）是动力系统的稳定点。当然，最理想目标均衡点是（1，1，1）。按照均衡策略点的性质，在该点附近的导数小于零，进而得到收敛于（1，1，1），因此初始状态

从该区域中选取一个初始点。

表3　第I组假设下动力系统均衡点的稳定性情况

从均衡条件上看，创新联盟、消费者、政府群体之间相互制约，只有当彼此满足一定的初始值时才能实现理想的均衡。从图1中看，在满足条件的初始状态下，三个群体都较快地实现了最终均衡。

类似地，将第Ⅱ组、第Ⅲ组数据代入复制动态方程与Jacobi矩阵，对比Ⅰ、Ⅱ组数据，仅增大了w值，对比Ⅱ、Ⅲ组，增大了p值。通过计算后发现，在一定程度上增大w值和p值对演化博弈的均衡点并不会没有造成影响。

在第Ⅱ组数据和第Ⅲ组数据的情况下，实现（1，1，1）均衡的条件分别为:

图1　第I组数据下初始状态（0.5，0.8，0.5）的演化路径

对比Ⅰ、Ⅱ组数据的均衡条件可知，增大w值减小了x的下限，扩大了初始状态策略点范围。因为政府增加对消费者的补贴，原本选择不参与策略的部分消费者最终会改变策略，随着更多消费者的参与，也会促使更多的创新联盟选择真实研发生产两型技术创新产品。

对比Ⅱ、Ⅲ组数据的均衡条件，增大了p值减小了y的下限，政府加大对创新联盟虚假研发的惩罚力度，意味着政府在同等成本支出下收入增加，成本的增加促使更多的创新联盟愿意真实研发生产两型技术产品。总而言之，增加p值也扩大了初始状态策略点范围。

另一方面，增大w值和增大p值对相同初始状态下的收敛速度会产生影响。同样以（0.5，0.8，0.5）为例。增大政府对于消费者的补贴，消费者会更快达到均衡状态，但是另一方面，增加补贴意味着政府的成本提高，因此，政府群体需要更长的时间来实现均衡。在政府提高惩罚力度时，创新联盟会以更快的速度收敛于均衡状态。同时，惩罚力度的提高，缩减了政府的成本支出，因此政府也会更快地实现均衡。

三、不同类型消费者对于创新联盟与政府策略的影响分析

上述的分析基于模型参数相互独立，但创新联盟的收入并不是一个固定值，它与消费者策略选择紧密相连，而消费者参与策略的选择与消费者的环保意识相关。不妨假设两型技术产品的生产，创新联盟投入的成本越大，环保效果越好。基于此，根据消费者环保意识的高低，将消费者分为一是环保意识较低，成本驱动型消费者；二是环保意识较高，效用驱动型消费者。这两种类型的消费者可以用以下函数表示:

其中，U是效用，a可称为环保因子，当0＜a＜1时，该类型的消费者为成本驱动型；当a叟1时，该类型的消费者为效用驱动型；C是成本，也是产品的销售价格。设两型技术产品的价格R1＞1，而非两型技术产品的价格0＜R2＜1。

1.效用驱动型消费者的影响分析

当消费者群体都为效用驱动型消费者时，当这一类型的消费者选择不参与策略时，其获得的效用R2，因0＜R2＜1，a叟1，故-R2≤0；而选择参与策略时，其效用为-R1，R1＞1，a叟1-R1叟0。故这一类型的消费者具有较高的环保意识，所以会选择参与策略。此时政府、创新联盟、消费者群体的博弈矩阵如表4所示。

表4　政府、创新联盟及效用驱动型消费者的博弈支付矩阵

从以上博弈矩阵中可以看出，不管政府选择强监管策略还是弱监管策略，创新联盟都会选择真实研发生产两型技术产品，而效用驱动型的消费者也会选择参与策略。这类均衡最优，在没有政府干预的情况下就能实现生产或参与的均衡。因此，政府应注重培养加强消费者的环保意识，提高效用驱动型消费者在消费者群体中的占比。

2.成本驱动型消费者的影响分析

当消费者群体都为成本驱动型消费者时，当这一类型的消费者选择参与策略时，其获得的效用为R1，此时R1＞1，0＜a＜1，故-R1＜0；而当消费者选择不参与策略时，其获得的效用为-R2，因0＜R2＜1，0＜a＜1，故-R2＞0。因此，成本驱动型消费者、政府及创新联盟的博弈支付矩阵如表5所示。

表5　政府、创新联盟及成本驱动型消费者的博弈支付矩阵

面对成本驱动型的消费者，市场应该是买方市场，消费者的决策行为直接会倒逼政府和创新联盟改变自己的策略。对比成本驱动型消费者选择不参与策略时，创新联盟为了获得较高的利润，会更趋向于选择虚假研发，而对政府群体而言，如果惩罚的力度大于强监管所投入的人力成本，那么政府会选择“强监管”，否则政府将选择“弱监管”。如果政府部门提高了惩罚的力度，使得创新联盟虚假研发无利可图，这时使得均衡策略向真实研发演化。此时，政府必须给予参与策略的成本驱动型消费者一定的补贴，该类型的消费者才可能选择“参与”，这主要也是由两型技术创新产品的研发和生产成本的内在属性决定。

3.仿真分析

效用驱动型消费者的均衡显而易见，下面对成本驱动型的消费者、政府、创新联盟的均衡进行仿真分析。假设成本驱动型消费者的参数α=0.5。

假如市场中充斥着成本驱动型的消费者，在初始状态下，选择参与策略的概率为取决于政府给予的补贴大小。将政府选择强监管策略时其监管力度的大小分为三种情形进行赋值:（1）α=0.1，β=0.2；（2）α=3，β= 0.2；（3）α=3，β=0.8。

表6　参数赋值情况

不同情形下，政府与创新联盟的博弈演化过程如图2所示。在（1）、（2）的情形，成本驱动型的消费者“参与”的收益小于“不参与”的收益，消费者会选择“不参与”。当政府惩罚力度较小的时候，随着博弈的进行，最终创新联盟和政府也会趋向于虚假生产和弱监管。当惩罚力度增加到3时，此时政府通过实施强监管策略来获得惩罚收入。但创新联盟为避开高额惩罚选择真实生产，如此政府和创新联盟之间的博弈陷入了不停演化的困境，最终不能实现均衡。在（3）的情形，成本驱动型的消费者选择“参与”的收益大于“不参与”的收益，消费者会选择参与策略。在这种情形下，随博弈的进行，创新联盟和政府会选择“生产”和“强监管”。这时，政府付出一定的监管成本和补贴，才能实现三个群体最优均衡。

图2　不同情形下政府与创新联盟演化博弈路径

四、结论

通过构建三群体的演化博弈模型对创新联盟、消费者、政府群体之间均衡进行分析，分析表明三者之间存在相互制约的关系。政府在这三者的均衡中扮演不可或缺的角色:政府的惩罚措施可以保障创新联盟的真实研发和生产，随着政府加大对创新联盟虚假研发的惩罚力度，更多的创新联盟愿意真实研发生产两型技术产品。由于两型技术创新产品的价格高于非两型技术创新产品，政府对消费者的补贴能让消费者倾向于购买两型技术创新产品。随着政府增加对消费者的补贴，原本选择不参与策略的部分消费者也最终会改变策略。

消费者环保意识的高低直接决定了消费者的行为，进而对两型技术的创新和发展造成影响。将消费者分为成本驱动和效用驱动两种类型，对这两种类型消费者的效用函数进行假设后赋值进行研究。研究表明，对效用驱动型消费者而言，政府不管采取选择强监管策略还是弱监管策略，两型技术产品的研发生产和销售能够形成两型循环，创新联盟不会存在虚假研发的情况。而由于成本驱动型的消费者选择参与策略的收益小于不参与策略时的收益，此时政府参与力度将决定博弈的最终均衡状态。对于政府而言，培育效用驱动型的消费者是实现两型技术创新和发展的较优选择。

两型技术发展最终的形态，应该是在没有政府干预的情况下就能实现真实研发生产策略与参与策略的均衡。为了这一目标，在目前两型技术创新发展的初级阶段，政府在给予补贴以及对创新联盟虚假生产采取惩罚措施的基础上，还应注重培养加强消费者的环保意识，提高效用驱动型消费者在消费者群体中的占比。

1.简新华、叶林:《论中国的“两型社会”建设》，《学术月刊》2009年第3期。

2.曹兴、张琰飞、张伟、杨春白雪:《“两型”技术研发制约因素的案例研究》，《中国软科学》2013年第5期。

3.易先忠、彭炳忠:《“两型技术”生成机制与培育体制》，《湖南社会科学》2010年第3期。

［责任编辑：吴群］

F063.2

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1009-2382（2016）09-0040-05

刘琦，中南大学博士生（长沙410083），湖南工业大学讲师（株洲412000）。

※本文系湖南省哲学社会科学基金项目“湖南省两型技术产学研协同创新效率提升路径研究”（项目编号：15YBB031）研究成果。