CAS理论视角下产业集群协同创新系统研究

叶晖

摘 要：创新对产业集群保持竞争优势和可持续发展有着至关重要的作用，多主体协同创新能进一步有效提高产业集群整体创新能力。从CAS理论视角出发，对产业集群协同创新系统的结构和特征进行分析，并基于CAS理论的刺激—反应模型，构建产业集群协同创新系统对创新环境的刺激—反应行为模型。

关键词：产业集群;协同创新;CAS理论

中图分类号：F260        文献标志码：A      文章编号：1673-291X（2019）06-0026-03

引言

随着计算机、通信技术的不断进步，经济全球化步伐加快、市场竞争加剧，产业集群所面临的挑战和不确定因素也在急剧增加，集群内企业需要根据各种因素和对未来的预测做出快速反应，创新能力和应变速度已经成为决定产业集群竞争力的关键因素。产业集群协同创新作为一种新的创新模式对于产业集群继续保持竞争优势、获得持续发展，发挥着至关重要的作用。

外部经济理论的一个重大贡献是发现了一种产生聚集的“空气”——协同创新环境[1]。在这种环境中，集群主体可以持续不断地与环境、与其他主体相互促进、相互协作，在交互过程中，各个底层主体改变自身的结构和行为方式，形成上一层次的、整体层次上的新的结构、现象及更复杂的行为。可见，产业集群协同创新是一个自组织过程，其正负反馈机制的非线性作用促发了集群创新系统的协同演化，同时也使其演化行为具有复杂性、动态性和非均衡性。而这些特性，无法完全用传统经济学方法论来理解和研究。

密歇根大学霍兰（John H.Holland）教授提出的复杂适应系统（Complex Adaptive Systems，简称 CAS）理论将宏观表现与微观行为进行了有机结合。宏观方面，强调主体的层次性、多样性与聚合性，强调主体与其周围环境及主体间的相互作用使系统不断演化;微观方面，强调主体的主动性和适应性，主体通过与环境及其他主体的非线性交互作用“学习”或“积累经验”，并且根据学到的经验以某种方式把“经历”记住，使之“固化”在其以后的行为方式中，改变自身的结构和行为方式，以便更好地生存和发展[2]。CAS理论强调的这些特点能弥补传统经济理论在刻画产业集群动态行为上的不足，因此，将CAS理论应用于正在由基础到复杂、线性到非线性过渡的集群创新问题具有一定优越性。

一、产业集群协同创新系统基本架构

协同创新概念起源于弗里曼（Freeman），他认为，协同创新是一种系统性创新，由企业、客户、中介机构和供应商等通过垂直或水平的关联节点形成的一种网络创新模式[3]。随着社会的发展，技术的復杂性和环境的复杂性不断提升，创新的难度也不断提高，单凭企业或集群自身能力很难完成更复杂的创新活动。因此，为优化创新资源配置，加快知识与信息的传播与扩散，弥补个体创新能力不足，同时降低创新风险，技术创新从单个企业内部向企业外部延伸，从集群内向位于集群外的高校、科研机构、金融机构、服务咨询机构、培训机构、行业协会甚至政府机关等等延伸，产业集群与政府、高校、科研机构、金融机构、中介组织等多种要素相互协作结成复杂的创新网络。在这个网络内，各种不同形态与性质的组织，彼此间形成互相依赖、竞争与合作的互动关系，使知识、技术、信息、资金、物资、人才在产业集群内顺畅交流和转化，构成为一个资源共享、互补优势的协同创新系统（如下页图1所示）。

产业集群协同创新系统中，企业是核心创新主体，对创新行为起着关键作用，根据各自承担的功能任务可以分为如下几类：核心企业、供应商企业、客户企业、竞争企业、互补企业，他们之间相互作用而形成横向链与纵向链两种结构关系并进行互动。纵向链中，供应商为核心企业提供内部生产要素，处于核心企业上游，客户企业则是处在下游的产品需求者，这种高度依赖关系促使协同创新的发生。横向链中，竞争企业与核心企业间存在竞争行为，激烈的竞争要求企业不断进行改革创新，是创新原动力，但单个企业很难有持续不断的创新能力，因此各企业之间也需要有协同合作;互补企业是为核心企业提供资源、生产要素、基础设施等条件的关联企业，本身存在着互利关系，他们之间开展协同创新更能达到利益扩大化。产业集群协同创新系统中的主体还包括政府、高校、科研机构、金融机构、中介组织等，他们不进行产品的生产和销售，不属于创新活动的直接行为者，但能为创新活动提供必要支持和专业服务，起创新能动作用。政府通过制定相关政策制度或建设基本设施，引导和促进产业集群健康发展，是创新活动的扶持者和推动者;高校、科研机构作为知识和技术的支撑机构，不仅是新知识、新技术的创造者，还通过教育、培训等方式将知识和技术进行推广传播，将科研成果转化为企业生产经营活动实现其市场价值，是创新活动的智力源;创新离不开金融的支持，金融机构能为集群的科技创新提供资金保障，实现金融与科技的有机结合，各类中介组织能为集群创新系统中的各行为主体提供专业化的各种咨询与培训服务，建立各种非正式网络，促进系统中各行为主体之间的交流[4]，是创新活动的活力保证。

二、产业集群协同创新系统的CAS特性

霍兰教授提出现实世界中的复杂适应系统通常具备四个特性：聚集、非线性、流和多样性。从产业集群协同创新系统的整个形成和运作行为分析，产业集群协同创新系统具备复杂适应系统的基本特性，是典型的复杂适应系统。

1.聚集性。聚集指系统中主体可以相互黏着形成多个体聚集体（多主体），多主体还可以继续粘着形成更为复杂的聚集体[5]。从本质上讲，产业集群本身就是企业集聚和共生的结果，产业集群协同创新系统中企业、政府、高校、科研机构、金融机构、中介组织等各主体聚集一起通过协同合作产生有机联系，在整体层次上凸显出更复杂的行为活动，形成规模更大、能力更强的新的组织结构。在这个组织结构中，技术人才更聚集、信息资源更丰富、交流共享更通畅。因此，相对于单个主体，它拥有更强的创新能力和价值增值能力，其功能远远大于各个主体功能的简单叠加之和。

2.非线性。非线性的本质是事物之间的相互作用，说明相互联系的事物不是单方面的影响，而是相互影响、相互制约和相互依存的[6]。产业集群协同创新系统由多个不同类别的、具有不同行为特征的主体组成网络状，主体的资金、技术、劳动力之间的相关作用，研究开发、技术创新、市场创新的反馈作用，创新活动过程中各主体的协同作用，都反映了他们之间的相互影响、作用、依赖，非简单的、被动的、单向的因果关系，而是主动适应的、正负反馈的非线性复杂关系。

3.流特性。流指主体之间乃至主体与环境互动过程中出现的信息流、能量流、物质流等等。产业集群协同创新系统中，上下游企业从原料采购到产品生产到商品销售，合作企业从知识共享到经验交流到技术创新，以及企业与政府、高校、科研机构、金融机构、中介组织等其他主体间的合作与互动，无不存在着知识、技术、信息、资金、物资、人才的交流和转化，即使是竞争企业，不考虑知识溢出等流的存在，竞争主体间也可以通过消费需求媒介实现信息的间接流通。因此，信息流、能量流、物质流广泛存在于产业集群协同创新系统中，他们的通畅流动能保证系统的有效运转。

4.多样性。多样性指主体之间存在着各种差异性。产业集群协同创新系统的创新主体在规模、能力、实力上存在较大差异，创新活动的方式和过程也会有多种不同选择，每一次具体的协同创新行为需要涉及到系统中多种不同的要素组合，因此创新行为所取得的成效和影响范围也会因为条件的差异而存在差别。产业集群协同创新系统的构成主体和演化过程都具有多样性特征，也是其产生复杂性的重要原因之一。

三、基于刺激—反应的产业集群协同创新系统模型

CAS理论的刺激—反應模型是对主体的适应和学习过程进行的描述，通过模型描述说明主体对环境的适应反应能力。模型包括三个部分：探测器、规则集、效应器。其运行基本原理是：探测器接收外部输入信息，主体根据规则集将探测器获取的信息与之进行匹配，效应器接收到消息后做出实时响应，这是一个循环链式反应过程，多个规则能够同时作用并进行更新。

产业集群协同创新系统作为一个复杂适应系统，其创新主体与外界环境间不断进行着刺激—反应的交互行为（如图2所示）。探测器是产业集群协同创新系统与环境交互的核心机制之一。探测器感知产业集群协同创新系统内外环境激励信号，并迅速把信号传输给系统各创新主体。通过探测器感受的外界刺激是形成协同创新的动力，如市场需求、竞争压力、知识外溢、社会成本等，以及系统创新主体的协同合作带来知识技术、资源条件、沟通便利等益处。多种创新驱动因素交织一起形成信息集合，创新主体将从探测器中获取的信息集合与系统的创新规则集进行比对，如果这些信息有利于新知识的获取、新技术的产生、新产品的形成，有利于创新周期的缩短、创新能力的提升、创新效用的扩大，即是成正反馈的积极作用，则可进行强化，反之则需弱化处理，由此也就激活了效应器做出行为反应，如对创新规则及系统结构的重新调整等等，效应器响应输出的信号会反作用到环境，引起环境的某些变化。从模型运行过程可以看到，产业集群协同创新系统的发展在要求创新主体适应环境的同时，也要求创新主体能发挥主观能动性在一定程度上改变甚至创造环境。

参考文献：

[1]  张廷海，宋马林.产业集群CAS创新与技术学习研究[J].科技进步与对策，2011，（3）：60-63.

[2]  John H.Holland.Complex Adaptive System[M].Reading：Addison Wesley，1995.

[3]  Freeman.Technology Policy and Economic Performance[M].London：Pinter Publishers，1991：46.

[4]  李星.产业集群创新网络内多主体间的互动机制研究[J].商业时代，2014，（19）：110-111.

[5]  约翰·霍兰.隐秩序——适应性造就复杂性[M].周晓牧，韩晖，译.上海：上海科技教育出版社，2000.

[6]  保罗·克鲁格曼.地理和贸易[M].北京：北京大学出版社，中国人民大学出版社，2000.

Abstract：Innovation is very important to maintaining the competitive advantage and sustainable development of industrial clusters.Multi-agent collaborative innovation can further effectively improve the overall innovation capacity of industrial clusters.From the perspective of CAS theory，analyzes the structure and characteristics of collaborative innovation system of industrial cluster，and builds a stimulation-response behavior model to innovative environment of collaborative innovation system of industrial cluster based on stimulation-response model of CAS theory.

Key words：CAS theory;industrial cluster;innovation

[责任编辑 刘娇娇]