区域科技创新绩效评价体系的建模与实证

张东波， 方 玺， 邓 浩， 李 浩， 王 进， 马 靖

(1.武汉理工大学 理学院， 湖北 武汉 430070；2.武汉理工大学 高邮研究院， 湖北 武汉 430070)

0 引 言

近年来，科技创新的快速发展极大地促进了经济增长，对社会发展起着举足轻重的作用。科技创新已经成为推进一个区域乃至国家经济稳定发展的主要动力之一[1]。近几年特别是党的十八大以来，我国经济整体上步入了一个发展的黄金时期，区域经济蓬勃稳定发展，区域创新活动也日益活跃[2]。建立完善的区域科技创新评价体系，可以充分调动科技创新所需的各类资源,提高资源的利用率，有效降低创新成本[3]。

随着科技创新能力评价体系的数字化、智能化与一体化，区域科技创新综合评价方法已成为一个热门研究课题。但迄今为止，对区域科技创新绩效评价体系缺乏比较系统的研究[4]。因此亟需深入开展关于区域科技创新绩效评价的研究工作，找到一种合适的评价方法和对应的数学模型对区域科技创新绩效进行合理的评测[5]。

区域科技创新绩效的评价是一个复杂的系统，多个指标因素间相互影响，指标的设置要满足多样性、社会性、经济内涵与多维性。常见的科技创新绩效的定量评价指标主要包括科技进步环境、科技投入、科技产出与科技促进可持续发展，这四类为一级指标，根据指标内涵与专家意见建立一系列二级指标与三级指标。在设定指标体系权重时，首先要分析各个指标的相关程度，明确各指标对科技创新绩效的影响大小。在建立指标体系的过程中，要确保指标项基准价值与权重的合理性和客观性，以保证区域科技创新绩效评价的公平性与科学性。

1 指标项关联规则挖掘

项集为反应科技创新的全部指标项的集合，即I={i1i2…ik}，其中包含k个项的项集称为k项集。假设数据库事务集E中，任意事务项集T都为非空的，使得T⊆I。A为一个项集，当且仅当A⊆T[6]。

其中,在E中若存在规则A⟹B，则具有置信度s,置信度s表示E中A∪B的百分比，即P(A∪B)。其中规则A⟹B，E中即包含A的事务又同时包含B的事务，则具有置信度c，置信度c表示条件概率P(A|B)，即：

support(A⟹B)=P(A∪B)

confidence(A⟹B)=P(A|B)

(1)

根据式(1)中两种置信度的计算方法，若该规则计算得到同时满足最小支持度阈值与最小置信度阈值，则该规则称为强规则。数据挖掘过程分为两部分[7-8]：

1)找出所有的频繁项集，这里在数据挖掘中普遍使用Apriori算法，在候选集中查找至少与预设定的最小支持数一样频繁的频繁项集;

2)由频繁项集产生强关联规则，若在数据库E中的事务中发现频繁项集，此时只需验证是否满足强关联规则即可，即验证是否满足最小支持度的同时又满足最小置信度阈值。对于置信度，可以用下面的公式计算：

confidence(A⟹B)=P(A|B)=

(2)

通过上述数据挖掘方法，可针对科技创新绩效评价指标体系中各指标项进行内在关联规则分析,其中强关联规则通常不会重复出现,为指标权重的调整提供一定参考。

2 基于熵值法的指标项权重模型

为了研究每个指标项对科技创新绩效的影响程度，拟采用熵值法对各三级指标项计算权重。熵值法经常被用于综合评价分析中的权重计算，最突出的优点是它属于一种客观的赋权算法，根本原理是根据各三级指标项中提供的信息量的差异来确定权重分配，即根据各项的变异程度，通过计算信息熵表示各个指标具有的熵值，进而推断各指标的熵权信息，最后通过综合指标的重要性和信息量综合确定出最终的指标权重[9-11]。

熵值法估计权重模型：假设待评方案数目为m，评价指标数目为n，则原始数据矩阵R的结构如下：

(3)

式中：rij----第i个待评价的第j项指标的值(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)。

对数据进行归一化处理。

对于正向指标：

(4)

对于负向指标：

(5)

计算第j项指标下第i个方案的指标项所占比重pij：

(6)

计算第j项指标的熵值ej：

(7)

计算第j个指标的熵权wj：

(8)

考虑实际状况设置各个指标项重要性的权重αj,j=1,2,…,n，再根据上述计算得到熵权wj就可以得到第j个指标项的最终权重βj：

(9)

计算各城市科技创新绩效评价的综合得分

(10)

3 实证分析

利用熵值法对近年江苏省科技创新绩效的指标数据进行初步权重的设定，并对各指标的关联度进行计算，考虑权重的合理程度，根据实际情况对初始权重进行微调，得到各级指标权重,见表1。

表1 科技创新各级指标权重

由表1各级指标权重可知，对科技创新绩效影响最大的一级指标为科技促进可持续发展，即经济增长、结构优化、环境治理及效益提高等对科技进步的影响程度，也符合科学发展观中在科技创新、经济效益与环境的保护不可分开进行的共同发展要求；其次为科技进步环境的要求，即高学历人才与科技信息环境等基础设施的完善，此类为科技创新进步发展的重要基础，科技投入与产出的关联度也较高，二者近似正比。根据表1得到的各指标权重数值对江苏省各城市进行打分排名，结果见表2。

表2 江苏省科技创新绩效的城市得分排名

根据表2可知，扬州市在省内排名第7，处于全省中等水平，从各指标得分情况看，扬州市在科技促进可持续发展项中得分较突出，尤其效益提高与环境治理两项得分排名比较靠前，在发展科技效益的同时环境治理与经济效益的转化水平较高，充分贯彻了可持续发展的理念，有助于科技与社会的共同发展。此外，扬州市在科技进步环境、科技投入与科技产出这三个一级指标项的得分整体偏低，为重要改进项，由于科技投入与科技产出两项的关联程度较高，近似正比关系，应继续增加科技投入以保证科技产出，同时提高这两项的得分。在科技进步环境指标中，对扬州市影响较大的三级指标为科技企业孵化器面积，该数据值的得分在全省处于较低，在扬州市所有三级指标排名中位于最低，表示在科技企业提供的创新环境基础存在明显不足，在未来可加大科技企业孵化器的建设，以增强科技进步环境基础设施的完善。

4 结 语

根据区域科技创新绩效评价指标体系的建模及实证分析，扬州市的科技发展处于全省中等水平，在发展科技效益的同时对环境的治理与经济效益的转化方面尤为突出，成效显著，充分做到科技与社会的共同发展。科技投入与科技产出整体略显不足，为增强科技创新绩效，应继续增加科技投入，以保证科技产出。发展科技进步环境为其他科技创新发展的重要基础，可通过加大科技企业孵化器的建设，以增强科技进步环境基础设施的完善。

区域科技创新绩效评价指标体系的建模有助于综合反映区域科技水平的发展状况，从科技进步环境、科技投入、科技产出与科技促进可持续发展四个一级指标得分反映该区域在科技发展中的优势与不足，利用有效的权重计算与数据挖掘结果，发现指标数据间的关联度强弱，针对性地调整发展方案，高效利用科技资源，更好地促进区域科技创新。