城市科技创新能力主旋律模式分析方法研究

杨 锴，赵希男，周 岩

(东北大学 工商管理学院，辽宁 沈阳 110167)

一、引 言

经济转型时期，城市科技创新能力已经成为收益增长的引擎。自2009年3月在北京中关村设立第一家自主创新示范区以来，截至2016年3月底，已经陆续成立了14个自主创新示范区，逐步形成以城市为中心的创新能力建设区域，这些区域是科技创新驱动经济增长的示范区。根据Cooke对区域创新体系的研究，城市科技创新能力是指以城市为中心[1]，由相互关联的创新企业、科研单位、高等教育团体等形成的城市创新性组织结构，同时这种结构产生出创新绩效，是将创新思想、创新知识转化为创新产品的能力[2-3]。可以看出，城市作为区域经济增长的关键少数个体，每个城市的科技创新能力发展模式都有各自的特色，如同音乐演奏，在创新驱动发展的旋律中城市就是每个子旋律，每个个体旋律构成了创新能力主旋律。主旋律为音乐演奏当中出现多次以及贯穿主线的旋律，在社会群组当中表示为流行的价值主张或者主导的行为。而主旋律分析方法就是针对一类群组的评价信息，比如城市科技创新能力方面，探索群组的共同特点，进行共性内容的提炼，是提出针对性分析的技术手段[4-5]。因此，如何合理评价城市的个体科技创新能力旋律，并提炼出发展模式主旋律，从而培育区域科技创新能力，是城市与区域科技管理部门密切关心的经济建设问题[6]。

回顾已有研究成果，城市科技创新能力分析方法集中在定性与定量结合的方式，表现为综合评价方法。国外研究侧重科技创新绩效、科技人员创新能力评价等，针对城市科技创新能力的分析相对缺少[7]。然而国内的研究成果较为丰富，其中张仲梁和邢景丽运用因子分析法与聚类技术对城市创新能力内涵进行评价[8]。陶雪飞采用层次分析法对城市科技创新综合能力进行指标确定和实证分析[9]。赵玉红等以江苏省为例，使用主成分与聚类分析对城市创新综合能力进行评价排序[10]。章熙春和柳一超介绍了德国的科技创新能力评价方法，其中采用灵敏度分析确定指标权重，划分创新能力等级[11]。此外，其他评价方法还有模糊数学法、神经网络等[12-13]。不难发现，以上评价分析方法的指导思路未脱离“他主式”评价，即被评价对象接受评价者赋予的统一权重系数进行城市科技创新能力评价，在此基础上判别个体的表现优劣，采用“一刀切”的方式评价，未体现出个性化个体旋律。

基于以上分析，从判别城市科技创新能力个体旋律入手，本文根据多级的城市科技创新能力评价指标，提出了主旋律模式分析方法，最后以郑洛新示范区为实例验证方法的适用性与合理性。

二、城市科技创新能力主旋律模式分析方法设计

(一)指导思想

现实中，因为行为个体认知上存在差异，对待同一事物的看法往往不同，对于事物的评价，群组决策者实际上采用统一的标尺度量个体的优势特征，不可避免会造成“一俊遮百丑”或者“一叶障目”的不利后果，被评价行为个体难以接受或者反对评价结果，违背了创新能力管理中“优中评优”的初衷。行为个体在群组目标主张下，希望能够突出个体优势特征，发挥个体长处，受到群组认可。

因此，面对过度竞争所带来的消极影响，从总结事物发展规律、反思进化理论角度，在尊重个体差异基础上，赵希男提出竞优思想，并在此基础上逐步形成系统的方法以及应用的理论体系。所谓竞优，就是被评价主体竞相探索、认识并利用事物的规律，展现自身优良的行为[14]。相比于竞优，竞争是竞优活动的一种选择，而不是全部的内涵，竞优在此基础上认为竞争是对规律的认识与掌握，不仅仅是争夺，是实现个性优势展现的过程。竞优思想强调在认识规律基础上，利用规律、挖掘信息、探索逻辑，实现共赢以及互利的目标。

借鉴竞优思想中个体优势识别的思路，对城市科技创新能力进行个体旋律判别，然后以此为基础进行比较旋律分析、综合旋律分析，最后运用聚类工具进行主旋律的判别，为城市个体与区域管理部门提供方法支持。其中个体旋律判别，就是在共同认可的评价指标以及评价参数方法下，使被评价个体能够获得最高的评价权重(权重系数)。可见，个体旋律以被评价个体的个性化优势(个体权重)作为价值参数，对所有被评价的其他个体进行评价筛选，判断其是否具有个体优势。如果被评价个体排在其他个体的前面，则认为具有比较优势，如果排在后面，则表明缺乏优势。从而，从个体最有利角度出发，即从个体最有利的价值参数来评价，群组中个体会主动接受评价的结果。

此外，比较旋律就是站在最有利某个个体的立场，以其个体旋律作为评价标准，对其他所有的被评价个体进行评估的过程，不仅明确了被评价个体在群组当中的创新能力表现，而且从最有利于自己的角度确定创新能力排名，利于创新能力标杆的确立。而综合旋律判别就是在比较旋律基础上，如果被评价个体作为标杆出现频率高且集中，即群组中个体共同认为的优秀者，那么就具备了良好的“民主”基础。具体而言，综合比较旋律评价结果就是对群组的优势特点进行算数平均计算，可以确定群组代表的标杆排序。

主旋律判别就是在个体旋律基础上，运用聚类方法，将具有相似特征的优势(个体旋律)识别出来，并归并为一类，形成群组的个体旋律集合。本文根据以上指导思路设计相应的方法流程。

(二)问题描述

假设城市科技创新能力评价指标由n层构成，对城市j(j=1,2,…,N)科技创新能力进行个体旋律评价，并分析相应的主旋律模式。第n层指标上，存在第n-1层第i项指标Yi的下级个性化权重，表达式为Yi=(xi1,xi2,…,xip)f，其中pi表示指标维度；第n-1层上包含m维向量Y，表达式为Y=(Y1,Y2,…,Ym)f，个性化权重为μ，μ=(μ1，μ2，…,μm)f；此外，对于层次结构下评价指标体系进行描述，顶层科技创新能力指标由k项子项目构成，相应的个性化权重是ξ，表达式为ξ=(Y1,Y2,…,Yk)f。

(三)方法设计及求解过程

关于城市科技创新能力的判别效用函数中，距离函数是一种具有明显区域价值导向的识别函数，根据竞优思想，其一般表达式为：

层次结构下城市科技创新能力评价存在个体旋律体系，单层或多层城市科技创新能力主旋律分析模型由基层向高层求解每项被评价的个体旋律得来。

1.基层科技创新能力个体旋律特征评价

(1)

(2)

(3)

i=1,2,…,m;j=1,2,…,m;t=1,2,…,pi

2.上层科技创新能力个体旋律特征评价

(4)

(5)

类似地，依次确定城市由基层到上层指标上的个性化优势特征，将得到每项的个体旋律(价值参数)，从而判别出个体能力优势分布情况。

(四)基于个体旋律的比较旋律评价和综合旋律评价

(6)

q=1,2,…,N;j=1,2,…,N;i=1,2,…,m

如模型(6)所示，xit(q)为城市q在指标xit上的指标值。根据式(3)可以计算上层指标比较旋律评价值。比较旋律评价值越小，表明在城市j的个体旋律下，城市q与城市j的个体旋律越接近，城市q与理想解的差距就越小。

同时，也可分别基于每个城市的个体旋律对所有被评价城市进行比较旋律评价，评价模型如下：

(7)

模型(7)计算的E*(j,q)结果，按照升序准则进行排列，其结果越小越好。模型(7)展现了城市在层次结构中被评价群组的比较旋律评价意见，将这些意见进行民主综合，按照城市能力分析的指导思想，构建一种综合旋律评价的方法，综合评价每个个体评价信息，即计算其算数平均数，表现出“人人参与”的公平思想。因此，基于比较旋律评价方法可获得综合旋律结果，即对其进行求解算数平均值，数学表达式为:

(8)

三、郑洛新城市群科技创新能力的主旋律评价

(一)评价指标体系

为了验证方法的有效性和合理性，本文采用中郑洛新城市科技创新能力评价指标体系[15]以及其所提供的原始数据，进行实证分析。其中，郑洛新国家自主创新示范区于2016年4月获得批准，成为中部地区经济崛起的重要实施者，如何发挥个体优势、形成“发展模式”的问题一直困扰科技管理部门，因此对其进行城市科技创新能力主旋律模式测评分析十分必要。而其评价指标体系，包括知识创新能力、企业创新能力、政府创新能力、创新主体间联系和创新环境优化能力5个方面3个层次17个子指标，如表1所示。

表1 郑洛新城市科技创新能力评价指标体系

(二)数据来源及处理

原始数据中包含18个城市2015年的数据，因为其中部分指标数据参考文献[15]未列示，且经查询官方统计年鉴也未显示，所以剔除许昌市、信阳市和周口市，对剩下的15个城市进行比较优势分析。

因为实例中指标均属于极大值型，并且各个指标之间的量纲不一致，所以需要对原始数据进行规范化处理。因此，可以采用如下规范化公式处理：

这样就可以将原始数据处理成0～1之间的数据，相应的处理结果如表2所示。

表2 郑洛新等15个城市科技创新能力经过规范化之后数据(2015)

(三)比较优势的求解及评价过程

1.个体旋律的判别

将表2规范化之后的数据带入模型(2)、模型(4)、公式(3)和公式(5)中，求得层次结构下15个城市的个体旋律特征值(权重系数)，如表3所示。

2.比较旋律的求解

根据表3计算的结果，采用模型(6)和模型(7)，计算层次结构下15个城市科技创新能力的比较旋律评价结果。如表4所示，共有15×15=225个比较旋律评价结果，按照约定越小越好的原则，采用升序方式进行排列，形成顶层指标下郑洛新等15个城市科技创新能力比较旋律排名结果。同理，其他层次的比较旋律计算结果以及排名以此类推。

表3 层次结构下郑洛新等15个城市科技创新能力个体优势特征值(2015)

续表3 层次结构下郑洛新等15个城市科技创新能力个体优势特征值(2015)

表4 顶层指标下郑洛新等15个城市科技创新能力比较旋律排名结果(2015)

注：“●”“■”“▼”表示从最有利于被评价城市科技创新能力个体视角确定的比较旋律排名。其中“●”代表明显优势，“■”代表一般优势，“▼”代表缺乏优势.

3.基于比较旋律的综合评价

根据模型(8)，获得每个城市的基于比较旋律的综合评价结果，按照约定由小到大升序排列，得到相应的综合排名，如表5所示。

表5 郑洛新等15个城市科技创新能力综合旋律评价结果及排名(2015)

4.城市发展模式评价

根据系统聚类方法，对表3中层指标下郑洛新等15个城市的个体旋律进行Q型分析，其中不同样本点之间距离采用平方欧式距离，类间距离采用WARD法，运用软件SPSS 21.0处理表3数据，得到4种主旋律模式，如表6所示。

表6 中层指标下城市及主旋律模式评价结果

四、郑洛新城市群科技创新能力的主旋律分析

(一)个体旋律的判别

根据模型(2)和模型(4)，可以获得层次结构下的城市科技创新能力个体优势权重，即个体旋律，权重值越大，表明该城市在这项指标上的优势越明显，权重值越小，表明缺乏优势。为了直观展现，根据表3，以郑州为例，其层次结构下的城市科技创新能力个体旋律特征体系如图1所示。

图1 郑州城市科技创新能力个体旋律层次体系

从图1可以发现，郑州在5个指标上均衡发展(个体旋律特征值均为0.2000)，其中在知识创新能力(Y1)方面，其优势体现在X11、X13、X14；企业创新能力(Y2)方面，其优势体现在X21、X22、X23、X24、X25；政府创新能力(Y3)方面，其优势体现在X32、X33；创新主体间联系(Y4)方面，其优势体现在X42；创新环境优化能力(Y5)方面，其优势体现在X51、X51、X53。类似地，其他城市以此类推。由此看出，权重值分布情况表明相应旋律的分布，可以从最有利城市个体视角确定相应的旋律结构。

(二)比较旋律的分析

根据模型(6)和模型(7)，从最有利于每个城市科技创新能力发展视角，计算出个体城市比较旋律的评价结果及给出相应比较排序，如表4所示。根据约定，第1种类型是郑州、新乡、济源，排名位居前5%，具有明显优势；第2种类型是洛阳、开封、安阳、焦作，排名位居前20%，具有一般优势；第3种类型是剩下的城市，缺乏个体比较优势。不难看出，第2种类型和第3种类型的城市即使站在最有利于自身评价立场，还是存在比其科技创新能力更好的其他城市，如洛阳的榜样为郑州，驻马店的榜样为郑州、新乡、洛阳等，相比传统的“固定式”权重评价方法，被评价的城市更愿意主动从自身角度向榜样学习，弥补不足。同时，也说明基于比较优势的评价方法具有客观性与自主性。因此，通过比较优势分析，居于第1类的城市可以发现潜在竞争者，为了防止被赶超而发挥个体优势；居于第2类的城市能够确定发展方位，既保持优势又要赶超榜样；位居第3类的城市以第1类和第2类城市为学习榜样，树立标杆并明确超越方向。

(三)基于比较旋律的综合旋律评价分析

根据表5可知，在郑洛新等15个城市科技创新能力比较旋律计算结果基础上，其综合评价结果依次排序为：郑州>洛阳>焦作>开封>新乡>安阳>平顶山>济源>南阳>濮阳>三门峡>驻马店>漯河>商丘>鹤壁。可以看出，郑州是被评价城市当中公认的标杆(表4中排在第1名出现了13次)，其次是洛阳(表4中排在第2名出现了8次)。因此，基于比较旋律的综合旋律评价体现“民主集中”的思想，在比较旋律基础上，将个体旋律和民主优势有效结合，评价结果更容易被接受。

(四)郑洛新城市群创新能力的发展主旋律分析

根据表6可知，通过聚类分析，15个城市科技创新能力评价得到4种类型发展主旋律模式。其中模式A以郑州等10个城市为代表，其模式旋律特征w*=(0.2694、0.2841、0.1452、0.1322、0.1691)，该城市群最大优势在企业创新能力(Y2)；模式B以新乡市和开封市两个城市为代表，其模式旋律特征w*=(0.2547、0.0695、0.1928、0.4526、0.0303)，该城市群最大优势体现在创新主体间联系(Y4)；模式C以安阳市1个城市为代表，其模式旋律特征w*=(0.1099、0.7718、0.0393、0.0274、0.0516)，最大优势也是体现在企业创新能力(Y2)；模式D以三门峡市和济源市两个城市为代表，其模式旋律特征w*=(0.3697、0.1345、0.0674、0.0451、0.3832)，该城市群最大优势体现在创新环境优化能力(Y5)。显然，4类模式中Y2出现了2次，表明企业创新能力是该区域科技创新能力发展的绝对优势，而政府创新能力(Y3)优势不明显，是该城市群共同的弱项。

五、结 语

根据竞优思想，本文研究区域中城市科技创新能力表现优秀者的识别，从最有利于个体旋律的视角，确定城市个体旋律之后，设计了层次结构背景下的主旋律模式分析方法，构建比较旋律评价和综合旋律评价模型，运用聚类技术给出主旋律模式及特征，运用实例验证了方法的合理性。对比其他分析方法，基于主旋律模式的城市科技创新能力分析方法解决了个体与群组隶属关系的问题。

需要指出的是，在不同城市科技创新能力分析过程中，对其个体评价会因为其指标以及区域或群组价值主张不同而得出与上文中不同的评价结论。以上的分析内容，是依托本文中郑洛新能力评价指标体系得来的。如果被评价个体、判别目标、评价指标体系发生改变，那么得到的讨论结果就会发生改变，但是本文所提供的主旋律分析方法同样适用。

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