耦合路径视角下科学、技术对经济增长的影响分析

卢雨婷，周小亮

（1.福建社会科学院，福州 350000；2.福州大学 经济与管理学院，福州 350108）

0 引言

目前，我国越来越重视通过科学研究部门和技术研究部门之间的有效互动，即通过促进科学与技术融合，来提高科学、技术对经济增长的促进作用。但技术研究部门所开展的研究工作一般以市场利益为导向，并倾向于完善自身在市场运营中的运行机制，而科学研究工作所围绕的课题一般不与市场利益挂钩，导致其改善自身与技术研究部门合作机制的动机也较弱，这两方面导致目前科学、技术研究领域的“孤岛现象”仍较严重，由此抑制了科学、技术对经济增长的促进作用。为提升这一促进作用，两类研究部门在此过程中势单力薄。对此，十三五规划提出，“为深化科技管理体制改革，实行中长期目标导向的科研考核评价机制，以实现科技与经济的深度融合”。为顺应这一导向，在重视两类研究部门各自分工的基础上，应充分挖掘科学技术相互转化进程的推进促进经济增长的潜力。因此，探究不同耦合路径下科学、技术与经济增长之间关系，从而进一步剖析科学技术低效互动导致经济增速放缓的现实问题，对于实现科学、技术与经济的深度融合具有较大的现实意义。

本文在依据Gardner(1999)[1]的科学—技术相对地位观划分耦合路径类型的基础上，在一个包含最终产品部门、中间产品部门、技术研究部门、科学研究部门和创新服务部门的五部门经济体中探索不同耦合路径下如何提升科学、技术对经济增长的促进作用，并据此得出相应结论。

1 科学与技术耦合路径的界定及类型划分

依据Gardner[1]的观点，本文将科学与技术耦合系统中两者的相对地位大致分三类：（1）理想主义观认为科学先于技术，且科学累积有利于技术发展[2,3]；（2）唯物主义观认为技术本体地先于科学[4,5]；（3）互动及划界主义观认为两者的地位相同。其中，互动主义观将科学与技术看作“一对舞伴”[6]，划界主义观强调对科学的探究可能导致技术对科学的脱离[7,8]。

依据这三种科学与技术相对地位观，科学与技术耦合路径可以界定为科学与技术耦合系统的状态演化过程。由于科学与技术之间存在科学技术化和技术科学化这两种作用倾向，且这两种作用可基本反映科学与技术耦合情形，因此，本文将“科学与技术耦合强度”界定为科学与技术耦合系统中的科学技术化强度(记为β1)与技术科学化强度(记为β2)的差距。记耦合强度的临界值为γ。据此，该耦合系统演化的主导路径包括如下情形：

(1)当 β1-β2＞γ时，主导路径为科学技术化，产生技术化强势路径；

(2)当 β2-β1＞γ时，主导路径为技术科学化，产生科学化强势路径；

(3)当 ||β1-β2≤γ时，主导路径是技术化和科学化的交替，可以产生科技化强势路径。

同时，考虑到划界主义观提出的“对科学的探究可能导致技术对科学的脱离”，本文认为解析“科学与技术耦合路径”的指标不仅包括科学与技术相互作用强度的指标，还包括科学与技术之间存在相互脱离倾向所导致的脱离成本指标，即“耦合成本率”，其是指提高一个单位科学与技术耦合强度所付出的成本，记作υ，其临界值为κ。据此，本文将耦合路径细化如下：当υ≤κ时，相应的耦合路径为良性的；否则，耦合路径为不良的。

基于上述分析，可将科学与技术耦合路径划分为六类，分别是技术化强势良性路径、技术化强势不良路径、科学化强势良性路径、科学化强势不良路径、科技化强势良性路径和科技化强势不良路径。

由于科学技术化进程的推进是以寻找性能稳定且可靠新产品并由此驱动市场需求为动机，同时以其所能产生的经济效益为落脚点，因此科学技术化进程的推进有利于驱动产业结构转型升级、加快社会物质财富累积等，且能够为技术科学化进程的推进累积资本。总体来说，技术化强势耦合路径是由技术化进程的推进直接驱动经济增长及科学发展的路径形式，此时技术研究部门被看作是实现科学发展和经济增长的核心部门。由于技术科学化进程的推进是在兴趣驱动下以寻找新发现、创造新发明为动机，同时市场不能为技术科学化进程提供足够的经济激励，因此科学化强势耦合路径是由科学化进程的推进驱动技术发展，从而间接促进经济增长的路径形式，也就是说，该路径下科技发展向科学偏颇。此时，科学研究部门被看作是实现科技发展的关键部门，且技术研究部门被看作是提升科学发展对经济增长促进作用的枢纽部门。由此也不难理解，科技化强势耦合路径是技术化强势和科学化强势耦合路径的集合。此时，科技发展表现为科学与技术之间的相互转化过程较为畅通，且两者能够实现相对充分的融合。

2 模型构建及描述

2.1 经济体的描述

对Romer模型的扩展包括两个方面。一方面，通过借鉴杨立岩等的经济增长模型，引入科学研究部门和技术研究部门这两类研究部门[9-11]；另一方面，考虑到这两类研究部门的互动需要相关部门提供政策支持、机制设计等服务来促成，在模型中进一步引入创新服务部门，由此得到由最终产品部门、资本设备生产部门、技术研究部门、科学研究部门和创新服务部门构成的五部门经济体。

在五部门经济体中，有非熟练工人（L）和研究人员（H）这两类不可替代的劳动力。非熟练工人能够为最终产品部门生产最终产品（Y），付出的是体力型劳动力；研究人员既可以为科学研究部门服务，设定其人员数量为（Hs），也可以为技术研究部门服务，设定其人员数量为HT，分别生产科学产出（As）和技术产出（AT），付出的是研究型劳动力。由于创新服务是通过嵌入并连接科学研究和技术研究这两类活动来提高生产力的，因此创新服务部门能够提供科学技术化和技术科学化这两类机制设计服务产品（B），本文将这两类机制设计服务的成本率分别设定为 υT和 υS。

五部门之间的相互作用能够为彼此提供相应的政策或产出支持。为促成科学、技术研究部门的有效互动，创新服务部门在累积创新服务产出的基础上，为两部门提供相应的政策支持、机制设计等服务；随着创新服务产出流入科学、技术研究部门，创新服务产出成为促成科学与技术互动的“粘合剂”，科学研究人员在结合技术产出(由技术研究部门提供)的基础上从事科学研究，技术研究人员在科学产出的基础上从事技术开发，并获得新的资本设备设计方案，随后出售给资本设备厂商；由技术研究部门获得的设计方案能够作为资本设备厂商的投入，在此基础上投资获得新资本设备收益，资本的累积有利于为最终产品生产商提供充足的资本投入。

2.2 模型构建

依据以上论述的五部门经济体运行机制，本节为各部门构建相应的生产技术。

（1）最终产品部门的生产函数为：

其中α为非熟练工人的效率参数，0＜α＜1；xi为资本设备生产部门投入的资本数量，xi＞0。

（2）资本设备生产部门的函数表示为：

式（2）表示经济中的资本存量是经济中所有资本设备厂商或资本设备的集合。令设备折旧率为零，假定资本设备厂商和资本设备 xi间有一一对应关系，且 xi≠xj， i≠j，区间[0 ， AT]上的无数资本设备厂商在购买到新设计方案后，就一定有能力以一比一的比例实现最终产品与资本设备的相互转化，即式（2）是可逆的。

依据式（2），式（1）可以变化为：

（3）据Jones[12]的研究，技术创新产出的不断累积会促使技术研发人员的增速逐渐超过技术产出的增速，由此技术部门的生产函数可以表示为，其中0＜λ≤1， φ＜1。进一步考虑科学创新产出和技术化成本率会对技术产出存在影响，由此，技术研究部门的技术生产率为：

其中φ1为技术研究人员的效率参数，φ1＞0；ω1为研究型劳动力的效率参数，0＜ω1＜1；ϕ1为现有规模技术产出的效率参数，ϕ1＜1；β1为科学技术化强度，β1＞0。

式（4）表示：对于该部门的任意技术研究人员 j，其拥有一单位研究型劳动，AT生产率依赖于其他技术研究人员数量 hT，定义为是技术研究人员 j无法控制的。当该部门的研究人员较多时，其他研究人员与技术研究人员 j的研究发生重复的概率较大，因此这里要求效率参数满足ω1＜1。AT还依赖于其他技术研究人员的产出水平aT，因此 j产出的重复概率也很大，要求ϕ1＜1。在均衡时，由此得到：

υT越小，B越大，科学产出AS对技术生产率AT的促进作用越大。

（4）依据Jones的思路，将科学研究部门的科学生产率函数设定为：

其中φ2为科学研究人员的效率参数，φ2＞0；ω2为科学研究人员对产出的作用程度；ϕ2为现有规模的科学产出的效率参数，ϕ2＜1；β2为技术科学化强度，β2＞0。

（5）基于科学、技术研究部门之间的互动信息，创新服务部门能够对这两类研究部门间的互动提供政策支持，因此提高一单位科学与技术耦合强度所获得的收益成为衡量该部门产出的重要指标。记提高一单位科学技术耦合强度能够促使该部门获取的收益为η。一方面，服务产品的累积会随着技术化进程的推进不断加快，即B=(β1-β2)(η -υT)B；另一方面，由于科学产出难以与市场接轨，因此科学化进程的推进所需成本较大，且其带来的收益很小，几乎可以忽略，即=(β2-β1)υSB 。因此，技术化进程所获得的收益越大，科学化进程所付出的成本越大，则创新服务产出越多。另外，为实现对创新服务要素的有效管理，一定量的基础储备是必须的，即=θB，θ为创新服务效率。由此可得创新服务产出方程为：

当 技 术 科 学 化 强 度 较 大 时 ，(β2-β1)υS＞0 ，则(β1-β2)(η -υT)＜0，此时，(β1-β2)(η -υT)可以表示为落后的科学技术化进程所产生的机会成本，且会导致创新服务产出水平的减少。当科学技术化强度较大时，(β1-β2)(η -υT)＞0，则 (β2-β1)υS＜0，表示落后的技术科学化进程所产生的机会成本，也会导致创新服务产出水平的减少。

（6）考虑到科学发现是科学研究人员满足自身好奇心的情怀驱使的，因此不同的科学研究人员之间可能存在偏好不一致的问题。在偏好问题上，假定个科学研究人员与其他HS-个人员不一致，且个科学研究人员的偏好仅与其能够维持基本生存消费量cˉ有关。因此，个科学研究人员的效用为常数，与 c无关，将其余成员的效用函数设为(c1-σ-1)(1 -σ )形式，其中σ为相对风险厌恶系数，σ≥0。由此可得整个规划为：

其中,ρ为消费者的主观时间偏好率。

3 经济增长实践分析

为求解规划问题，定义现值Hamilton函数为：

依据Hamilton函数的一阶条件、欧拉方程和横截性条件，可求得：

在式（10）基础上，可计算得到耦合成本率υS+υT：

3.1 促进短期经济增长的最佳耦合路径

短期内，假定任一耦合路径下的科学技术相互转化强度(即 β1， β2)基本保持不变，因此在利用式（11）探讨降低耦合成本率的最优耦合路径的基础上，依据式（7），分析不同路径对科学、技术与经济增长关系的影响。

分析式（11）可得：

综合上述两种情形，短期内较为有效地促成耦合成本率减低的最佳路径是科学化强势路径。

由式（7）可知：

①在科学化强势路径下，υS越小，υS+υT也越小，但据此难以进一步推断式（7）的符号。因此，需要同时控制[(υS+υT-η ) β1β2+(β2υT+β1υS)](β1-β2)υS和(β1υS-(1 -ϕ1)υT)这两个多项式的符号，保证满足条件 ∂g/∂υS＜0，∂g/∂υT＜0，才能提升科学化强势路径下科学、技术对经济增长的促进作用。

②在技术化强势路径下，υS越小，υT和υS+υT均越大，据此可以判断得到，[( υS+υT-η ) β1β2+(β2υT+β1υS)](β1-β2)则越大，(β1υS-(1 - ϕ1)υT)则越小，但[(υS+υT-η) β1β2+(β2υT+β1υS) ](β1-β2)υS的变动趋势却难以判断。因此，需要控制[( υS+υT-η ) β1β2+(β2υT+β1υS)](β1-β2)υS这一多项式的符号，保证满足条件∂g/∂υS＜0， ∂g/∂υT＜0，才能实现技术化强势路径对科学、技术与经济增长关系的促进作用。

综合以上围绕式（7）的讨论可得，技术化强势路径是短期内提升科学、技术对经济增长促进作用的最佳路径。

综上，科学化强势路径是短期内降低耦合成本率的最佳路径，且技术化强势路径是促进经济增长的最佳路径。在科学化主导的科技发展路径下，通过国外技术引进获得的或国内自主创新产生的技术成果一般能快速转化为科学成果，从而为经济的长期增长提供条件。虽然科学成果无法在短期内快速表现其经济价值，但组织科学研究活动的低成本、高产出特性可以理解为科学化强势路径的优势所在。在技术化主导的科技发展路径下，虽然学术成果一般能快速转化为技术成果，从而促进短期经济增长且累积大量资本，但科学化进程的相对缓慢推进在一定程度上减缓了技术化进程，由此增加了该路径的“沉没成本”。即使国外领先的科学研究成果能够加快科学化进程，但由此也弱化了国内自主创新的动力，且降低了该路径对经济增长的促进作用。

3.2 促进长期经济增长的最佳耦合路径

假定长期条件下耦合成本率υS+υT逐渐减小，且提高一单位耦合强度所获的收益率η逐渐增大。在这一假定下，式（7）可用于进一步分析科学、技术促进经济长期增长的最佳路径。

①当 β1υS＞(1 -ϕ1)υT，且(β1-β2)[(υS+υT-η ) β1β2+(β2υT+β1υS) ]＞ θβ1β2＞0 时，gY＞0 ，且 ∂gY/∂θ ＜0 。此时，创新服务效率θ越小，经济增长率越大，但这一情形与现实不符。

②当 β1υS＜(1 -ϕ1)υT，且(β1-β2)[(υS+υT-η ) β1β2+(β2υT+β1υS) ]＜θβ1β2时，gY＞0 ，且 ∂gY/∂θ＞0 。这时，存在以下四种情形：

情形Ⅰ和情形Ⅳ：通过对第二式进行移项通分，可以得到 η＜υS+υT+υS/β2+υT/β1。由此可得，即使长期条件下科学与技术的耦合强度提高了，υS+υT的减小也会导致创新服务部门的收益率η逐渐减小，因此情形Ⅰ并不利于经济的长期增长。

情形Ⅱ：同理，通过对第二式进行移项通分，可以得到η＞υS+υT+υS/β2+υT/β1。长期来看，不仅科学化和技术化耦合成本率之和(υS+υT)会逐渐减小，而且科学化强度和技术化强度(β1， β2)会逐渐增强，此时 η 会逐渐增大，即情形Ⅱ有利于经济的不断增长。但由于情形Ⅱ还需要满足科学化强度高于技术化强度(β1-β2＜0)的条件，这一条件对我国技术科学化进程的推进提出了过高要求，因此对我国的科技发展而言，情形Ⅱ并不是最优的。

情形Ⅲ：同理依据情形Ⅱ的分析，情形Ⅲ也有利于经济的长期增长，且情形Ⅲ需要满足技术化强度高于科学化强度(β1-β2＞0)这一条件，依据我国当前科技发展的现实情况，情形Ⅲ是较合适的。

因此，后两种情形基本满足我国当前的国情要求，但在同一时间点上，技术化强势型和科学化强势型这两类路径难以共存。由于科技的发展只能长期渐进地推进，且耦合路径之间的不断转化会导致科技创新主体付出较多的“沉没成本”，因此这两类路径的互动不可能成为我国科学技术发展的最优路径，而科技化强势路径才是提升科学、技术对我国长期经济增长促进作用的最优路径。事实上，Bernardes和Albuquerque[13]的研究早就得到这一结论。他们采用历史事实分析了在经济的不同发达程度下科学、技术产出比的门槛值，且发现经济发展速度越快，该门槛值一般越小。但本文从更一般的角度，研究发现一定范围内的科学技术发展偏颇有利于驱动科学与技术之间的互动，从而有利于经济增长。

由于创新服务产出是由提高一单位耦合强度的收益率决定的，而前文假定短期内科学技术相互转化强度基本保持不变，因此创新服务对科学、技术与经济增长关系的影响效应在长期条件下才会表现得较为显著。由式（8）可得:

当(1 -ϕ1)υT＞β1υS满足时，gB的增加会促进 g 的提高。具体地，当ϕ1不变时，科学化强度β2和技术化成本率υT越大、科学化成本率υS越小，均有利于创新服务产出对经济增长的促进作用。为实现技术化强势路径，技术化强度β1与科学化强度β2的差至少需保持在阈值γ之外。同时，在该路径下，为保持与科学化强势路径相同的创新服务贡献率，技术化强势路径所需的科学化成本率υS越少，也就是说，在长期条件下，科学化强势路径一般需比技术化强势路径付出更多的耦合成本率。否则，若υS， υT保持不变，科学化强势路径与技术化强势路径相比，创新服务对科学、技术与经济增长关系的贡献率较小。

综上，短期内(υS， υT保持不变)，技术化强势路径有利于提升创新服务产出均衡增长率对科学、技术与经济均衡增长率关系的紧密作用，其次是科技化强势路径，最后是科学化强势路径。从长期来看，为达到其相同程度的促进作用，实现科学化强势路径所付出的耦合成本率最多，其次是科技化强势路径，最后是技术化强势路径。与前文的研究结果“科学化强势路径是短期内降低耦合成本率的最优路径”对比可知，短期内，组织科学研究的低成本、高产出特性对该路径的耦合成本率影响较显著，而长期条件下，科学研究成果与实践脱离的特性大大增加了该路径的耦合成本率。因此，任一耦合路径下的科技发展路径均具有长短期差异。

4 结束语

依据科学与技术的相对地位观，本文得到科学与技术耦合强度和耦合成本率的六种组合，即六类科学与技术耦合路径，分别是技术化强势良性路径、技术化强势不良路径、科学化强势良性路径、科学化强势不良路径、科技化强势良性路径和科技化强势不良路径。在借鉴杨立岩等的经济增长模型基础上，本文扩展了Romer模型，并结合我国的科技发展实践，对扩展后的模型进行均衡增长路径分析，得到了与“不同耦合路径下科学、技术与经济增长关系”相关的结论。