我国区域产学研创新系统耦合协调度评价及时空特征分析

（大连理工大学，辽宁 大连 116024）

随着创新驱动发展战略的实施，科技创新已成为促进我国经济发展的又一重要引擎。库克等人 （Cooke,et al）提出区域创新系统的概念，认为区域创新系统是由企业、高校、科研机构等创新主体所构成的，支持并产生创新的区域性组织体系。[1]各个创新主体发挥自身的资源集聚优势，通过知识、资金、技术等创新要素的共享与扩散，从而形成协同互动的创新模式。然而，创新系统的复杂性决定了单一创新主体的行为并不能有效地促进知识增长与效率提升，多主体联合互动、协同发展才是创新的必然。一般来讲，创新主体包括企业、高校、科研机构、政府、金融等中介服务机构，而企业、高校、科研机构所构成的产学研协同创新系统是知识创造、技术创新的重要载体。因此，研究产学研创新主体之间的耦合协调对于整合产学研创新主体的资源优势、促进创新资源在创新主体之间的流动、推动产学研协同创新系统的发展具有积极意义。

产学研协同创新系统是开放性的、非线性的耦合复杂系统，[2]并通过创新主体之间的非线性合作关系，共享创新资源，使创新系统涌现新的功能与效应。[3]目前，相关学者基于协同学[4]、耦合理论[5]、自组织[6]等理论分析了产学研耦合协调机理。而在产学研耦合协调的影响因素上，政府扶持程度、区域经济发展水平、技术市场发展水平等因素对产学研耦合协调状况影响显著；[7]创新系统的内部因素 （内部监督机制和利益分配机制）与外部环境因素 （政府行为与用户创新）对创新主体协同演化具有积极影响。［8］在产学研创新系统耦合协调的测度上，相关学者采用DEA方法测度产学研创新系统共生网络效率；[9]三螺旋互信息算法分析了政产学研合作体系的区域耦合效应；[10]利用协同创新中心公共边特性，分析其产生的协同效应和耦合强度；[11]有学者则构建耦合协调度模型测度产学研耦合协同发展水平。[12]

纵观上述文献，相关学者对产学研耦合机理、产学研耦合影响因素、产学研耦合协同发展水平的测度等问题进行了大量的分析，这对本文的研究提供了有益的参考。但少有学者从区域角度对产学研协同创新系统耦合协调的状态、发展趋势与特征展开研究。故此，在从知识势差与知识耦合视角系统厘定产学研创新系统耦合协调机理的基础上，构建企业、高校、科研机构三大创新子系统耦合协调度评价模型，实证测度我国不同省区产学研创新系统的耦合协调度，并对其时空分异特征进行相应分析，既可在区域层面上为区域内产学研创新系统的创新绩效提升提供实践参考，也可为国家层面上不同区域间产学研创新系统的协同互动、共赢发展，寻得理论借鉴。

一、产学研创新系统耦合协调机理的分析阐释

产学研创新系统耦合是指企业、高校、科研机构三大创新子系统相互影响、相互依赖而彼此互动联系的现象，[13]是产学研创新系统发展水平和创新能力的体现。耦合协调则是指各个子系统在非线性相互作用的过程中协同互动、从无序走向有序的状态。本文借鉴物理学中“势能”的概念，以知识势差与耦合表示创新主体所具有的知识资源价值与属性存在异质性，通过系统的耦合协调，在知识资源转移和创新的基础上优势互补，从而实现产学研创新系统整体目标。而不同创新主体由于地域、文化、经济、政策等因素的差异，导致知识资源在区域内呈非均衡分布特征，这种非均衡性是创新主体之间知识势差的根本原因。[14]马基林（Marjolein）认为，知识的有效转移建立在合理的知识势差基础上，势差过小会造成知识流量不足和转移力量微弱；势差过大则会造成难以消化吸收。[15]因此，产学研创新主体之间知识势差是创新系统耦合协调的前提。产学研创新系统耦合协调机理如图1所示，企业作为技术的需求方与应用方，利用自身在资金、人才、信息等要素集聚的优势，进行技术创新，提高生产效率，实现新产品研发，从而向社会输出产品，获取经济利益。相较于其他创新主体而言，企业通过研发得到的技术创新其实是一种知识资源，通过不断的技术更新来扩大知识存量，从而构建专业化的技术结构，形成知识势差。企业在应用技术创新和成果转化方面具有优势，但是在基础理论知识创新方面有所欠缺，因此，企业需要协调高校、科研机构的知识属性和价值，加强融合及创新。高校的主要任务是为企业、科研机构培养应用型人才和科研人才，通过智力输出服务社会。高校以学科研究为导向，不断进行基础知识研究与创新，从而构成知识结构的专业化和理论化，并在自身的专业领域内形成知识壁垒。高校在基础知识资源方面具有集聚优势，但是在知识技术成果应用层面还存在较多问题，产学研之间的耦合与协调对于解决高校科技成果转化具有积极作用。科研机构承担着新知识、新技术的研究与开发，是我国的科技创新智库。科研机构集聚优势科研资源，联合优势科研力量，通过与企业、高校、政府等创新主体合作，共建产学研创新联盟，从而开展技术转移与技术咨询服务，将技术研究成果转化为现实生产力。因此，企业、高校、科研机构存在不同的发展目标，并且其知识属性和价值存在特征差异，在产学研创新主体耦合协调过程中需要不断改变自身的结构和行为方式，从而整合创新主体的优势创新资源，实现资源共享、优势互补、风险共担，最大化实现创新价值。产学研创新系统是区域创新系统的重要组成部分，厘清各创新主体之间的知识势差，整合创新主体的资源优势突破系统壁垒实现有效耦合协调，对于创新主体所在区域具有明显的技术效应和经济效应。

图1 产学研创新系统耦合协调机理图

二、创新系统的创新发展水平评价指标构建及耦合协调测度模型选择

（一）区域产学研创新系统创新发展水平评价指标体系构建

区域产学研创新系统是企业、高校、科研机构三大创新主体深度协作与融合，既具内在联系又存异质性的复杂动态系统。因此，构建科学、合理的区域产学研创新发展水平评价指标体系，不仅可为 “企业、高校、科研机构”三大创新子系统的创新发展水平测度提供最根本的测度工具，同时也能为后续从协同体的创新发展水平为观测点展开系统评价产学研协同体的耦合协同程度测度提供数据支撑。学界关于区域产学研创新系统评价指标的研究较为成熟。盛彦文、马彦吉从创新投入、创新活动、创新产出三个角度衡量产学研创新系统耦合协调指标体系；[16]肖振红、范君荻从创新投入、创新产出角度设置产学研耦合协调度指标。[17]因此，本文借鉴相关学者的研究成果，从创新投入、创新产出两个方面设置区域产学研创新系统创新发展水平一级指标，并在综合考量区域产学研协同发展实际情况和数据获取的便捷性、可靠性的基础上，统合提出下列区域产学研创新系统创新发展水平评价指标体系。

（二）区域产学研创新系统创新发展水平指标权重的测算

研究采用熵权法计算区域产学研创新系统创新发展水平各指标权重。熵权法是一种可以用于多对象、多指标的综合评价方法，在社会经济领域已广泛应用。其基本思路是根据指标变异性的大小来确定客观权重，某个指标的信息熵越小，信息的无序度越低，表明指标值的变异程度越大，其信息的效用值就越大，权重自然就越大，反之亦然。因此，其可靠度和精确度要优于主观赋权法，具体测度步骤如下。

1.数据标准化

首先对m行×n列的目标矩阵X=(xij)m×n的数据进行无量纲化处理，以消除不同量纲对指标的影响，将各个指标的变化幅度控制在0—1之间。假设对各指标数据标准化后的值为Y1,Y2,L,Yi，那么对于正向指标的标准化公式为：

负向指标的标准化公式为：

其中Xij，表示第i个区域的第j个指标值，min(Xi)表示第i个区域的第j个指标的最小值，max(Xi)表示第i个区域的第j个指标的最大值。

2.求各指标的信息熵

3.确定各指标的权重

表1 区域产学研创新系统创新发展水平评价指标体系

（三）区域产学研创新系统耦合协调度测度的模型选择

首先引用物理学中容量耦合概念与系数模型到本文中，并将包含企业创新子系统、高校创新子系统、科研机构创新子系统的耦合度函数建立如下：

其中，f(x)代表企业创新子系统的创新发展水平，g(y)代表高校创新子系统的创新发展水平，h(z)代表科研机构创新子系统的创新发展水平，C定义为区域产学研创新系统耦合度。在式（5）中，耦合度值范围为 [0，1]，当时 C=0，表示区域产学研创新系统不存在耦合关系；当C=1时，表示区域产学研创新系统耦合度最大，实现优质耦合。

当对产学研创新系统进行多区域比较分析时，各区域的企业创新子系统、高校创新子系统、科研机构创新子系统创新发展水平不可能完全一致，但三者的耦合度 （即值）测算结果却有可能相同。[18]因此，单纯依靠耦合度无法有效表现出产学研创新系统的区域差异，本文在耦合度的基础上引入耦合协调度模型，模型函数形式如下：

其中，D为区域产学研创新系统耦合协调度，C为耦合度，T为三大创新子系统的综合协调指数，α、β、γ为待定系数，其取值取决于各子系统在系统中的重要程度。部分学者将α、β、γ均设置为1/3，[19]因为企业创新子系统承担着将技术转化为生产力的职能，是产学研有效结合的区域技术创新体系的中枢环节，而高等学校和研究机构则在整合产学研协同创新体中起到知识生产的职能，总体上作用发挥基本相当。所以本文设定 α=0.4、 β=0.3、 γ=0.3；［20］同样，D值越大，代表区域产学研创新系统耦合协调程度越高，反之则越小。为了清晰地展现各区域耦合协调状态，本文采用Arcgis10.2软件中的自然间断点分级法 （Jenks）将耦合协调状态分为四种类型，从高到低依次为：极度耦合协调、高度耦合协调、中度耦合协调、低度耦合协调。自然间断点分级法 （Jenks）能够将相似性较大的数据分为同一组，差异性较大的数据分到不同组，最终达到组间差异最大、组内差异最小的统计效果，因此能够较好地分析各区域产学研创新系统耦合协调的空间分异规律。[21]

三、区域产学研创新系统耦合协调状况的实证测度

（一）区域产学研创新发展水平测度与分析

基于表1和图2所示，技术市场成交额、研发机构数对企业创新发展水平贡献最显著，其权重分别为0.206、0.172。企业是技术交易与成果转化的主体，技术市场环境的持续优化，技术要素配置的日益合理，为企业的创新发展营造了良好的氛围。研发创新基础实力的提高，扩大了企业技术存量和增量，促进企业从 “要素驱动”升级为 “创新驱动”。此外，研发人员数和研究经费对企业创新发展水平的提高也起到了积极作用。但是，从企业创新发展水平上来看，其创新发展水平测度值从2009年的0.164到2016年的0.158，略有下滑，说明企业的创新能力未有较大改善，仍然有待提高。因此，在产学研创新系统发展过程中，要突出企业在产学研创新主体中的主导地位，发挥企业在技术成果转化过程中的作用，提高创新效率。

发明专利数、R&D经费内部支出对高校和科研机构的创新发展水平影响最大，其权重分别为0.261、0.229；0.227、0.201。近些年来，高等学校和科研机构主动发力，依托自身科研创新要素集聚优势，激发原始创新能力，通过专利转让、入股等形式，产学研相合作，通过知识创新、科技创新驱动区域经济发展。科研经费的不断投入代表了各区域对高等学校和科研机构的重视程度和支持力度。基于区域经济发展水平的提高，投入到高校和科研机构的创新资金越来越多，为高校和科研机构的创新发展提供了有效支撑。而高校和科研机构在创新投入和创新产出方面的表现也反映了高校和科研机构创新主体在我国创新系统中活跃度的提高，可创新潜力的增强。从高校和科研机构的创新发展水平上看，其创新发展水平测度值分别从2009年的 0.267、0.119到 2016年的 0.280、0.132，均呈现小幅度的提升，表征了高校和科研机构科研体系的优化，创新资源配置效率的提高，创新价值得到更大程度的体现。

图2 2009—2016年企业、高校、科研机构创新子系统创新发展水平折线图

（二）区域产学研创新系统耦合协调度测度与分析

本文根据耦合协调度模型的测算步骤，得到2009—2016年的我国31个省市自治区的产学研创新系统耦合协调度的测算结果 （见表2）。

根据表2可以看出，在研究时期内我国各区域产学研创新系统耦合协调度总体上呈波动上升趋势，说明在经济发展新常态下，我国区域企业、高校、科研机构等创新主体创新发展水平与耦合协调水平不断提高，技术效应和经济效应日益显著。但是除北京、江苏、广东产学研创新生态系统耦合协调度较高之外，其他诸省耦合协调度水平偏低且发展缓慢。而北京、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、上海、广西、西藏、甘肃、青海11个地区产学研创新系统耦合协调度呈波动下滑的趋势。各年度区域产学研创新系统耦合协调度变异系数均在0.465左右，区域差异也比较大。空间上，东部地区的产学研创新系统耦合协调水平普遍高于中西部，在区域产学研创新系统耦合协调度排名前10名的地区中，除湖北、四川、陕西三省，其余地区均位于东部。具体来看，北京市、江苏省、广东省的产学研创新系统耦合协调度历年平均值分别为0.807、0.701、0.622，位列全国前3名。北京市作为首都，经济发展规模和质量一直走在全国前列，并且科教资源富集，拥有二十多所 “双一流”高校和行业特色高校，以及一批科研院所，得益于科教资源利用效率的不断提升，其拥有的存量资源和增量资源也位于全国第一。中关村国家自主创新示范区为产学研创新互动深度融合搭建了创新平台，促进了多元要素创新和成果转化。因此，北京市的产学研创新主体之间的耦合协调最理想。江苏省和广东省的民营企业经济较为发达，而且也是创新型企业、高校和科研院所的集聚区，创新人才、资本、技术、知识流动效率较高，科技成果转化率也较高，产学研各创新子系统优势互补，资源共享，是我国创新发展的引领区。西藏、青海、海南的产学研创新系统耦合协调度历年平均值分别为0.102、0.114、0.126，在全国属于垫底。这三个省份经济体制结构相似，以传统农牧业和工业为主，高新技术产业规模较小，企业创新活跃程度较低，自主创新发展平台少；高校和研究机构数量也较少，难以培养出足够的科技创新型人才。因此创新主体之间难以有效形成产学研创新系统，产学研创新主体间的耦合协调效果不理想。

表2 2009—2016年间各省区产学研创新系统耦合协调度

云南 0.256 0.250 0.251 0.255 0.251 0.256 0.274 0.283 0.260 22西藏 0.131 0.100 0.092 0.095 0.088 0.109 0.102 0.096 0.102 31陕西 0.417 0.406 0.415 0.411 0.432 0.433 0.420 0.423 0.420 10甘肃 0.242 0.246 0.244 0.246 0.245 0.246 0.243 0.238 0.244 24青海 0.147 0.120 0.114 0.100 0.103 0.107 0.103 0.115 0.114 30宁夏 0.156 0.153 0.152 0.170 0.165 0.161 0.164 0.181 0.163 28新疆 0.180 0.185 0.196 0.206 0.208 0.209 0.219 0.222 0.203 27

为了进一步分析我国区域产学研创新系统耦合协调类型，本文选取2009年与2016年两个时间点通过自然间断点分级法客观的确定耦合协调类型的等级划分标准，并分别对两个年度各省区产学研创新系统耦合协调状况类型进行相应划分 （见表3、表4）。

如表3所示，我国区域产学研创新系统耦合协调度呈 “橄榄型”结构。2009年处于极度耦合协调状态的有北京、上海、江苏、广东4省市，全国占比为13%；高度耦合协调状态的有12个地区，占全国比重为38%，主要分布于东北和中部地区；中度耦合协调状态的有8个地区，占全国比重为26%，集中分布在华北、东南、西南地区；低度耦合协调状态的有7个地区，占全国比重为23%，区域分布在西北、西南地区。到了2016年，浙江和山东发展状态由高度耦合协调上升到极度耦合协调，福建由中度耦合协调上升到高度耦合协调，黑龙江和吉林却由高度耦合协调下滑到中度耦合协调状态，低度耦合协调状态的地区在研究时期内保持不变。高度耦合协调和中度耦合协调是我国区域产学研创新系统的主要耦合协调类型，极度耦合协调状态的地区数量极少，结合各地区耦合协调度测度值可以看出我国产学研创新系统的协调状态是一种中低水平的耦合协调，而且在研究时期内，整体耦合协调发展趋势没有发生较大改善，区域产学研创新系统耦合协调度总体呈现东部>中部>东北>西部的空间发展格局。

表3 2009年、2016年产学研创新系统耦合协调类型等级划分标准

表4 2009年、2016年各省区产学研创新系统耦合协调状况

四、区域产学研创新系统耦合协调度时空分异特征分析

（一）“级差化”分异特征

2009年与2016年我国区域产学研创新系统耦合协调度均值分别为0.361和0.367，耦合协调水平发展比较缓慢，上升不是很明显。2009年四种耦合协调类型的耦合协调度均值从低度到极度分别为0.159、0.285、0.423、0.685，极度耦合协调度地区是低度耦合协调地区的4.3倍，高度耦合协调度地区是低度耦合协调地区的2.7倍；2016年四种耦合协调类型的耦合协调度均值从低度到极度分别为 0.168、0.289、0.416、0.642，极度耦合协调度地区是低度耦合协调地区的3.8倍，高度耦合协调度地区是低度耦合协调地区的2.5倍。较之2009年，2016年低度和中度耦合协调度均值均呈现缓慢增长的态势，高度和极度耦合协调度均值有所下滑，极度、高度耦合协调与低度耦合协调之间的差异在逐渐减小。

单个地区之间的耦合协调度差距也是非常明显。2009年，北京市的耦合协调度为0.832，而最低的海南只有0.087，二者相差近10倍；而2016年最高的北京市耦合协调度为0.772，最低的西藏只有0.102，两者相差7倍多。2016年中度、低度耦合协调类型的地区相比2009年增加，高度和极度耦合协调类型的地区减少，可见我国区域产学研创新系统耦合协调度 “级差化”分异特征显著，说明区域差异仍然是阻碍我国区域产学研协同发展的主要问题，影响我国区域产学研创新系统耦合协调的因素依然存在。

（二）“阶梯化”分异特征

基于31个地区产学研创新系统耦合协调度，按照东部、中部、西部、东北①四大地理区分别统计其耦合协调度值，发现我国区域产学研创新系统耦合协调状态在空间上由前期的东部>东北>中部>西部的 “阶梯化”地理分布特征转变为东部>中部>东北>西部的地理分布特征。2009年，东部、东北、中部、西部地区产学研创新系统耦合协调度均值分别为0.472、0.397、0.355、0.244，而到了2016年，四大地理区位耦合 协 调 度 均 值 分 别 为 0.491、 0.344、 0.363、0.251，除东北地区均值有所下降之外，其余地区均呈现不同程度的上涨，而中部地区超越东北位居第二位。近几年来，中部地区各省出台一系列政策如 《促进中部地区崛起 “十三五规划”（2016—2025年）》《湖北产业转型升级发展纲要》等支持创新转型，着力构建 “源头创新-成果转化-新兴产业”的全产业链，有效促进了战略性新兴产业的发展，产学研协同创新发展水平不断提升，并且相继成立了一批国家自主创新示范区，在引领区域创新发展、集聚创新资源、技术成果转化等方面发挥了重要作用。而东北地区以传统重工业、偏资源型产业结构为主，科技与经济融合不够紧密，产业转型与升级比较困难，产学研创新体系的基础平台比较薄弱。因此，科技创新的浪潮中，东北地区难以为企业、高校、科研机构等创新主体创造良好的创新生态环境。

（三）“集聚化”分异特征

从表4可以发现，我国区域产学研创新系统耦合协调度呈集聚化发展趋势。极度耦合协调主要位于长三角地区②的上海、江苏、浙江，环渤海地区的北京、山东，以及长江经济带的四川、重庆、湖北、湖南等地，这些地区创新资源聚集、创新要素活跃，新兴产业、科研院所和高校众多，产学研耦合效应显著；高度耦合协调位于中部等传统经济发达地区，这些地区积极推动产业转型升级，培育战略性新兴产业，促进新旧动能转换；中度耦合协调主要分布在华北与西南地区，这些地区目前正处于科技创新与经济发展的瓶颈期；低度耦合协调则主要位于西北等自然环境恶劣、经济发展条件差的地区。不难发现，耦合协调度较高的地区一般都有国家自主创新示范区的支撑，如长三角地区的上海张江、苏南、杭州国家自主创新示范区，环渤海地区的天津滨海国家自主创新示范区，长江经济带地区的成都国家自主创新示范区，武汉东湖、长株潭、郑洛新、合芜蚌国家自主创新示范区，等等，可见国家自主创新示范区在推动产学研协同创新，科技与经济深度融合方面发挥了重要作用，这些国家自主创新示范区也是 “创新驱动发展”战略政策的重要载体。此外，耦合协调度较高的地区在经济、政策和文化等外部因素的影响下，其创新资源也在逐渐流向邻近地区。如北京市的耦合协调度在2009—2016年间一直处于下降态势，上海市也同样出现了下滑现象，而同期北京、上海周边的河北、天津、江苏、浙江等省份耦合协调度水平却呈现上升的趋势。这说明创新资源集聚而产生的辐射效应和邻近效应，促进了创新资源在区际间的流动。

五、结论与建议

基于我国各省区产学研创新系统耦合协调度的区域差异及时空分异，为更好地促进区域内产学研创新系统的创新绩效，同时寻得不同区域间产学研创新系统互动共赢路径，特凝练以下结论及相应建议。

第一，从企业、高校、科研机构创新发展水平上看，在研究时期内，企业创新发展水平测度值略有下滑。而企业作为产学研区域创新体系的中枢，在产学研创新系统中处于主导地位。由此可见，企业创新发展水平的下滑是导致区域产学研创新系统耦合协调度发展缓慢的主要因素之一。与此同时，实证测度中 “技术市场成交额、研发机构的数量对企业创新发展水平的影响显著”，也反映了技术交易与研发成果转化对企业经济效益作用突出。因此，为进一步提升区域产学研创新体的创新效能，既需要政府层面进一步加大对高校和科研机构的研发经费投入，也需要高校和科研机构在基础研究创新和科技成果产业化上持续突破，更需要企业围绕战略性新兴产业发展开展多维的结构调整。

第二，我国区域产学研创新系统耦合协调水平偏低，而且在研究时期内，耦合协调状态发展趋势没有发生较大改善。2016年，极度耦合协调状态的地区较少，占全国比重为19%，高度耦合协调状态的地区占29%，中度耦合协调状态的地区占比29%，低度耦合协调状态的地区占23%。因此，为持续创造各省区间产学研创新系统互动共赢的局面，可一方面考虑打破区域界限和资源的跨区域、跨部门、跨行业流动壁垒，打造横向产学研创新联盟，最大限度地实现不同省区间、不同产业部门间的技术交流和资源共享；另一方面发挥国家自主创新示范区在促进产学研创新系统的资源整合、技术合作、成果转化等方面的作用，达到企业、高校、科研机构等创新主体的深度耦合，从而推动经济社会的可持续发展。

第三，我国区域产学研创新系统耦合协调兼具 “级差化、阶梯化、集聚化”的时空分异特征。［22］低度耦合协调水平的地区与高度、极度耦合协调水平地区差距较大，且耦合协调水平最高的地区与最低的地区差距也较大。从空间上看，我国区域产学研创新系统耦合协调状态呈现 “东部>中部>东北>西部”的地理分布特征。区域产学研创新系统耦合协调度变异系数在0.465左右，区域差异比较大。针对这种可能影响各省区间产学研创新整体效能的区域差异，可考虑由国家全面统筹，更多地向中西部地区予以产学研协同建设的资源要素倾斜，与此同时，各省区需立足实际、找准定位，并走特色化的产业研协同体建设发展道路。

注释：

①论文将我国31个省级行政单位 （不包括港澳台）划分为东、中、西、东北四个地区。东部地区包括北京、天津、河北、上海、江苏、浙江、福建、山东、广东、广西、海南11个省市自治区；中部地区包括山西、河南、安徽、江西、湖北、湖南6省；西部地区包括内蒙古、重庆、四川、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆11个省市自治区；东北地区包括辽宁、吉林、黑龙江3省。

②因以省区为单位进行产学研创新体创新发展水平的测度，故珠三角地区的发展 （基本上以广东省为主）未能得到较好体现。