?公共图书馆促进了区域科技创新吗？

张猷星 谭颖

摘 要 基于中国2009—2018年30个省市的面板数据，利用系统GMM方法实证分析了公共图书馆对于区域科技创新的影响。研究发现：公共图书馆流通人次的增加显著提升了区域专利的授权量，公共图书馆流通人次每增加10%将推动区域专利授权量增加2%;稳健性检验和中介效应分析结果表明公共图书馆通过提升区域人力资本水平对区域科技创新产生了促进作用;但公共图书馆在信息服务方面对区域创新发挥的作用并不显著。文章进一步利用空间计量方法研究发现公共图书馆对区域创新的促进作用具有显著的空间溢出效应。

关键词 社会型基础设施 区域创新 系统GMM方法 人力资本 空间溢出效应

AbstractBased on the panel data of 30 provinces in China between 2009 and 2018， this paper empirically analyzes the impact of public libraries on regional scientific and technological innovation by using the systematic GMM method. The results show that the increase of circulation in public libraries has significantly promoted the amount of regional patent authorization. A 10% increase in the number of visits to public libraries will increase the number of patents granted in the region by 2%. The robustness test and mediational effect analysis demonstrate public library does promote regional innovation through the channel of human capital. However， the public librarys function of information service has not exerted a significant influence on regional innovation. Analysis with spatial econometric method shows that there is significant spatial spillover effect in terms of public librarys positive role in promoting regional innovation.

Keywords Social infrastructure. Regional innovation. Sys-GMM. Human capital. Spatial econometric.

1 研究背景和文獻综述

20世纪初，熊彼特（Schumpeter） 提出了技术创新是驱动经济社会结构变迁和经济增长的最根本动力的内生增长理论，并在世界各国经济实践中得到越来越多的认同[1]。因此，如何提升国家或区域创新能力一直是学术界热衷讨论的话题。公共基础设施建设不仅与经济增长关系紧密 [2]，在提升创新能力方面也扮演着重要角色。大量研究表明，公共基础设施建设能够提升国家或区域创新能力，如：交通基础设施能够显著促进创新要素流动、降低企业创新成本、扩大新产品市场等 [3-4];通信基础设施大幅削减了信息传输的时间和成本，提高了创新参与者获取知识和情报的效率，促进创新伙伴形成更紧密的合作关系 [5-6]。然而，不难发现已有文献基本都聚焦于经济型基础设施的研究，却忽视了另一类基础设施——根据世界银行（1994年）的定义，基础设施不仅包含电力、通信、铁路、公路、机场等在内的经济型基础设施（economic infrastructure），还涵盖了教育、卫生、文化等在内的社会型基础设施（social infrastructure），后者对经济社会发展同样有着重要的作用。公共图书馆作为一种文化基础设施，是社会公众进行非正式学习的重要场所，也是国家提升公民知识素养、积累人力资本的重要渠道。因此，它对科技创新这样一种知识密集型活动是否存在某种影响效应？以往的研究主要从定性的视角对该问题进行分析，而普遍缺乏经验证据[7-8]。近年来，部分学者开始尝试以计量经济学的方法来评估公共图书馆对科技创新的影响，但仍存在一些不足。一些研究由于计量模型设定过于简单且完全没有考虑内生性问题，将数据间的相关关系或共同趋势错误地理解为因果关系，得出的结论难以令人信服[9-10]。陈英和洪源采用协整和误差修正等方法较严谨地识别了我国公共图书馆发展综合指标和科技创新间的因果关系[11]，不过基于综合指标的分析难以有效区分公共图书馆不同功能对科技创新影响的差异。事实上，现有文献主要侧重于研究公共图书馆的信息服务功能对科技创新的影响[12]，而较少考虑其在促进社会人力资本积累方面的作用。那么公共图书馆到底通过什么机制影响科技创新呢？回答这个问题需要从公共图书馆的功能定位出发进行探讨。

公共图书馆最早在19世纪中叶出现在西方国家，其主要目的之一就是进行社会改良的全民教育活动。这一时期，“知识就是力量”逐渐成为一种普遍的社会意识，并培育出一种对公共图书馆作用的信念——“图书馆信仰”，即图书馆通过向社会大众提供图书等知识资料，可以起到传播知识、培养公民阅读兴趣和改善个人素质的作用，进而推动整个社会进步 [13]。尽管随着时代的发展，教育使命已不再是公共图书馆的唯一功能，但它仍是现代图书馆众多功能中始终不变的一种，即公共图书馆始终是公民正规教育的辅助中心和自主学习中心 [14-15]。因此，理论上公共图书馆应该能够提升一个区域的人力资本水平，而后者对区域技术创新活动有着显著的促进作用[16]，从这个角度上看，公共图书馆对区域创新可能具有正向的影响。

信息服务是公共图书馆的另一项重要功能，即針对特定问题（个人或组织在从事职业活动、日常生活、兴趣爱好时产生的各类问题）提供参考资料、具体知识、信息或直接答案[17]。科技创新是以现有知识为基础的创造性活动，并且在这个过程中的各个环节都对知识和信息有高度依赖，是一种知识密集型活动 [18]。因此知识和信息的获取及其效率在创新过程中扮演着重要角色。公共图书馆作为一个社会信息资源中心，收藏着大量的专业书籍、科技文献、专利信息、标准信息等，有些甚至能够提供专门的创新项目信息和创新成果的应用与转化信息等 [19]。如果这些信息能够得到创新参与者的切实利用，将对区域科技创新发挥强大的支撑作用。不过，在社会进入互联网时代的今天，无论是个人还是企业获取信息和知识的渠道都被极大拓宽，创新参与者可能并不需要依赖公共图书馆获取相关情报。因此，公共图书馆传统的信息服务功能可能面临挑战，它在区域科技创新中的作用也存在不确定性。

在波特（Porter）提出的国家创新体系理论中[20]，国家创新能力取决于三大要素：公共创新基础设施、特定集群的创新环境、公共创新基础设施与特定集群之间相互联系的质量。其中，创新基础设施包括教育基础设施和情报信息基础设施，从这个意义上来说，公共图书馆可能是兼具这两种功能的创新基础设施。然而正如前文所述，关于公共图书馆对区域科技创新是否存在实质影响的实证研究还不够充分，作用机制也有待进一步验证。因此，本文利用中国2009—2018年30个省市的面板数据，采用动态面板模型对此进行重新估计，同时考虑到科技创新活动具有较强的空间关联性[21]，我们还采用空间计量方法考察了公共图书馆可能存在的空间溢出效应。

2 实证策略

2.1 计量模型设定

现有文献中科技创新产出投入模型一般基于柯布-道格拉斯生产函数构造得来[22-24]，其基本形式为Y=α·ka·Lb，其中Y为创新产出，K、L分别代表资本投入和劳动力投入，方程对数化后变为lnY=α·lnK+b·lnL。本文沿用这一基础模型来检验公共图书馆对区域科技创新的影响，在方程中加入公共图书馆变量和控制变量后得到如下创新投入产出模型（1）。同时，考虑到技术创新活动普遍具有连续性（即基于已有成果基础上再创新），引入创新产出的滞后一期作为解释变量;由于研发投入（资本和劳动投入）和创新产出之间可能呈非线性关系[25]，借鉴已有文献在方程中加入研发投入的平方项二分之一以更好地拟合数据[21]。

上式中，i表示省份，t表示时间。    表示常数项，     表示创新产出，Lib表示公共图书馆变量，            表示研发人力投入，           表示研发资本投入，     表示控制变量，   是不随时间变化的个体效应，    是不随个体变化的时间效应，     是随机误差项。

2.2 变量选择与测度

被解释变量：即科技创新产出变量。借鉴已有关于创新的研究经验[26]，本文采用各省市专利数据作为衡量指标。考虑到授权专利更能反映区域实际创新产出，本文在基准回归中选用专利授权数据而非申请数据 ，具体为我国2009—2018年30省市（因数据缺失，未包含西藏）3项专利（发明专利、实用新型专利和外观设计专利） 授权数之和。

核心解释变量：即公共图书馆变量。根据前文的分析，公共图书馆可能因其具备的教育功能和信息服务功能对区域科技创新产生促进作用，但是目前并没有专门的统计数据衡量这两项功能。考虑到教育的核心在于人，而图书馆流通人次能在一定程度反映读者到图书馆从事学习活动的规模[27]，因此在兼顾数据可得性的基础上以图书馆总流通人次作为其教育功能的代理变量。类似地，考虑到图书馆所拥有的信息资源量一定程度上决定了其所具备的信息服务供给能力，因此以图书馆总藏量作为其信息服务功能的代理变量。本文具体选取我国2008—2017年30省市公共图书馆总流通人次和总藏量数据（考虑到专利从申请到授权有一定时间周期，所有解释变量均相对专利数据滞后1年）。

研发投入变量：区域科技创新最重要的直接要素为研发投入，分为人力和资本两类[28]。在已有研究创新的文献中，主要采用区域R&D人员投入和R&D经费支出数据作为代理变量，本文沿用这一做法。对于R&D人员投入，官方统计年鉴一般记录为R&D人员全时当量，可直接使用;对于R&D经费支出，它只是一项流量指标，然而对创新发挥作用的不仅是当期资本，还有往期投入的固化资本，因此将其转化为资本存量更合适。本文借鉴金戈的资本存量测算经验[29]，采用永续盘存法对中国2008—2017年30省市的R&D资本存量进行估算（资本折旧率取9.73%）。

控制变量：控制变量选取的基本原则是该因素既会对被解释变量产生影响，也与核心解释变量相关。根据已有研究，影响区域科技创新的因素包括地区GDP水平，经济型基础设施，金融发展水平，对外开放程度，政府科技扶持力度等[28]。本文认为其中的GDP水平可能会对公共图书馆变量产生影响，一方面GDP水平高的地区可能建立更多的图书馆，另一方面GDP水平高的地区人们可能拥有更多的闲暇时间花费在图书馆。另外，由于公路基础设施可能影响人们前往图书馆的便利性，从而对上述公共图书馆变量产生影响，因此本文在模型中控制了地区GDP和地区实际公路里程数2个变量。

2.3 估计方法

采用动态面板模型能够很好地反映科技创新活动的时空持续性特征，更稳健地推断解释变量与被解释变量之间的因果关系。但是动态面板模型具有明显的内生性问题，即被解释变量滞后一期必然与随机误差项相关，采用一般的固定效应或随机效应方法进行估计将导致严重偏误。为使研究结果更具说服力，本文采用阿雷拉诺（Arellano）等提出的系统广义矩估计方法（System generalized method of moments，以下简称“系统GMM”）[30-31]，该方法是解决动态面板模型内生性最常用的方法。相比于不考虑水平方程的差分GMM方法，系统GMM保留了模型中的个体差异，并能有效解决潜在的弱工具问题，更适用于类似本文的省域差异比较研究。系统GMM又可分为一步估计和两步估计，后者通过构建协方差矩阵可以更好地处理变量间的内生性，尽管其估计系数的标准差可能被低估，但其总体上更有效[32]。本文在主要回归模型中将同时报告一步估计和两步估计的结果，在稳健性和机制分析中只采用两步法估计。

2.4 变量描述性统计

本文使用的数据全部来自《中国统计年鉴》和《中国图书馆年鉴》，其中专利数据为2009—2018年，所有解释变量滞后1期，为2008—2017年。下表1是所有变量的描述性统计结果，其中包含稳健性检验和机制分析的变量，它们的选取原则将在下文中解释。从表1中可以看出，各省市中公图书馆总藏量最高的已达8708万册，而年总流通人次最高的已超过1亿人次，说明我国公共图书馆事业取得了巨大成就。不过，应当看到各个变量的标准差非常大，尽管其中包含了时间维度的发展变化，但也在一定程度上反映出区域发展不平衡的问题。

3 实证结果与分析

3.1 主要模型回归结果

我们首先基于简单OLS方法考察了公共图书馆总藏量及总流通人次和区域专利授权量的相关性，从下表2的第（1）  （2）列中可以看出二者均和区域专利授权量显著正相关。但该结果远不能说明公共图书馆和区域科技创新之间存在因果关系，因为这很可能只是不同变量之间有相同的时间趋势而已。接下来分别针对公共图书馆总藏量和总流通人次两个变量同时使用一步系统GMM和两步系统GMM进行回归，并控制了模型（1）中的所有其他变量，结果展示在下表2的第（3）～（6）列。首先，所有方程中AR（2）统计量的P值均大于0.05、Hansen统计量的P值均大于0.1，说明本文进行的系统GMM估计有效。

从列（3）和列（4）的结果可以看出，使用一步系统GMM估计时，公共图书馆总流通人次在5%水平上与区域专利授权量显著正相关，系数值为0.196;在两步系统GMM条件下，二者依旧在10%水平上显著正相关，且系数值达到0.225。这说明公共图书馆确实促进了区域科技创新，并且很可能是通过其社会教育功能发挥作用的。从数值上来说，公共图书馆流通人次每增加10%将推动区域专利授权量增加2%。考虑到公共图书馆功能的多样性，且非专门的科技服务机构，上述对科技创新的促进效应在经济意义上是十分显著的。

从列（5）和列（6）的结果可以看出，不论是使用一步估计法还是两步估计法，公共图书馆总藏量的系数均不显著，且数值非常小，符号也发生了变化，表明它和区域专利授权量之间不存在稳定的相关性。这说明公共图书馆作为一种信息资源中心的存在，在推动区域科技创新方面发挥的实质作用还比较有限。正如前文所述，样本期为我国互联网高速发展的时代，公众获取各类信息的渠道被极大拓宽，科技人员可能并不需要通过公共图书馆来获取科技情报和相关知识。

另外，从列（3）～列（6）中均可以看到，滞后一期的区域专利授权量系数在1%水平上显著为正，且数值均超过0.9，说明科技创新活动确实具有很强的时间连续性，也表明使用动态面板模型是正确且必要的。我们还发现直接研发人力投入同区域专利授权量存在明显的非线性关系，即一次项系数显著为正，二次项显著为负，这和多数已有研究发现的倒U形关系相符合。而研发资本存量一次项系数显著为负，但二次项并不显著，与区域专利授权量的关系并不明确，这可能是因为方程中还控制了GDP及公路基础设施这类具有资本属性的变量。

综上所述，公共图书馆确实促进了区域科技创新，但主要是通过其教育功能而非信息服务发挥作用的。

3.2 稳健性检验与影响机制分析

前文结果表明公共图书馆促进了区域科技创新，并且主要是通过其教育功能发挥的作用。为增强结果的可靠性，下面通过稳健性检验和影响机制分析作进一步论述。以下模型全部使用两步系统GMM回归，下文不再特别说明。

3.2.1 稳健性检验

考虑到专利授权量并不是创新参与者的第一手产出，而是经过了审查部门筛选的结果，也许不能完整反映创新参与者的全部努力成果。因此我们使用专利申请量替代专利授权量作为区域科技创新的代理变量，重复表2中列（4）的回归。结果如下表3列（2）所示，公共圖书馆总流通人次的系数依旧显著为正，数值为0.130，说明前文的结果是可靠的。

前文基于公众进入图书馆主要是进行学习活动的假设，使用总流通人次作为图书馆教育功能的代理变量，但这可能存在偏差，因为现实中人们可能进入图书馆从事非学习活动。考虑到读者要在图书馆学习一般需要座位，图书馆阅览席位数可能是一个更合理的衡量指标。因此我们使用公共图书馆阅览席位数（lnSeat）替代总流通人次作为图书馆教育功能的代理变量，重复表2列（4）的回归。结果如表3列（3）所示，阅览席位数的系数在5%水平上显著为正，系数值为0.165，同前文结果接近，再次增强了本研究的可靠性。

3.2.2 影响机制分析

如果公共图书馆确实是通过其社会教育的功能对区域创新产生了促进作用，那么公共图书馆应该对区域人力资本水平有提升作用，并通过其对区域创新产生推动作用。为了验证这个逻辑，进一步增强本研究的可靠性，本文借鉴温忠麟和叶宝娟的中介检验方法进行论证[33]，并设定如下中介效应方程：

其中，             为中介变量也就是区域人力资本水平变量，本文选取各省市大专学历以上人口数量作为代理;     为方程（2）中的控制变量组，即影响一个区域人力资本水平的因素，本文选取了大专院校数量、政府教育经费支出、全社会总人口和GDP，同时还控制了人力资本水平的滞后1期和滞后2期;   和   为常数项;和分别为方程（2）和（3）中公共图书馆总流通人次的待估系数;为中介变量的待估系数;和为控制变量的待估系数;和为扰动项。方程（3）实际上只是在前文方程（1）的基础上增加了中介变量，其余保持一致。

中介效应辨别需要3个条件：解释变量与中介变量显著相关，即显著;解释变量与因变量显著相关（前文已证实）;将中介变量和解释变量同时引入后，中介变量与因变量显著相关，即显著，而解释变量显著性下降且系数减小。

表3列（4）为方程（2）的回归结果，可以看到公共图书馆总流通人次的系数在1%水平上显著为正，数值为0.192，说明公共图书馆确实提升了区域人力资本水平。表3列（5）为方程（3）的回归结果，可以看到区域人力资本的系数显著为正，数值为0.298，而此时图书馆总流通人次的系数不再显著且数值减小为0.004。结合列（1） （2） （3）的结果，证明中介效应逻辑成立，即公共图书馆确实是通过提升区域人力资本水平，进而对区域创新产生了推动作用。这说明前文关于公共图书馆主要通过其社会教育的功能对区域创新产生了促进作用的研究结论是可靠的。

4 空间溢出效应分析

区域之间的创新活动往往存在较强的空间相关性，因此本文进一步分析公共图书馆对区域科技创新的促进作用是否也存在空间溢出效应。

4.1 空间相关性检验

首先考察各省市科技创新及图书馆变量间是否存在空间相关性，本文基于邻接权重矩阵对核心变量进行Moran全局空间相关性检验[34]。Moran I指数的取值范围为[-1， 1]，大于0表示正相关，越接近于1表明单元间的空间关系越紧密;等于0表示不相关，表明单元间没有空间关系;小于0表示负相关，越接近于-1表明单元间的差异越大。表4结果表明，2008—2017年各省市公共图书馆流通人次的Moran I指数都在1%水平上显著大于0，数值为0.2～0.3，即存在较强空间正相关关系;区域专利授权量除了2011年、2012年P值略大于0.1以外，其余年份也均表现出显著的空间正相关关系。因此，公共图书馆对区域科技创新的促进作用可能存在空间溢出效应，可考虑建立空间计量模型进行检验。

4.2 空间计量分析

本文采用基本的空间面板滞后模型（SAR，如方程（4）所示）[35]来估计公共图书馆对区域科技创新促进作用的空间溢出效应。

上式中，     是因变量，   为邻接权重矩阵，     为因变量空间相关系数，为解释变量组，为解释变量的系数向量，为随机误差项。

从表5的结果可以看到，公共图书馆总流动人次的系数均在5%水平显著为正，数值为0.141，与前文非空间计量模型结果比较接近。而系数也在1%水平上显著为正，数值为0.371，说明公共图书馆对区域科技创新的促进作用确实存在空间溢出放应。空间效应解析结果表明，公共图书馆对科技创新的直接促进效应（对本地科技创新的作用）系数为0.149，间接促进效应（对邻接区域科技创新的作用）系数为0.076，总效应为0.225，分解效应均在10%水平上显著。这种空间溢出效应的存在有其合理性：由于公共图书馆主要通过提升区域人力资本来推动科技创新，而人才的区域间流动是普遍现象[36]。

5 结论与启示

科技创新是知识密集型活动，需要大量的人力资本作为支撑。而公共图书馆作为一种文化基础设施，在提升公民文化素养、传播知识与信息等方面发挥着重要的作用，尤其是其作为正规教育的辅助中心和公民自主学习中心，在社会人力资本积累上起着不容忽视的作用。本文利用中国2009—2018年30个省市的面板数据，通过系统GMM法实证研究发现，公共图书馆总流通人次的增加显著提升了区域的专利授权量，进一步通过稳健性检验和中介效应分析证明了公共图书馆提升了区域人力资本水平，并由此对区域科技创新产生了实质促进作用。不过，公共图书馆在信息服务方面对科技创新发挥的作用却比较有限，这很可能是受到了互联网技术的挑战，即科技人员拥有更加宽阔的渠道获取创新情报及相关知识。本文还进一步利用空间计量方法研究发现，公共图书馆对区域创新的促进作用具有一定的空间溢出效应。

本文的研究结论有两个层面的现实意义。首先是在公共图书馆建设层面，公共图书馆的社会教育功能从其诞生之初就作为它的主要使命之一，至今依旧对社会进步发挥着实质促进作用，我国应当坚持并发展这一项功能，比如优化空间布局增加读者自主学习的空间和时间。而其信息服务功能则应紧跟时代潮流，应对互联网技术带来的挑战，一方面可以发展专业信息服务（比如科技查新等）增强不可替代性;另一方面继续加强数字化建设，提升读者对图书馆资源的可获得性及其便利性。

其次，本文更深一层的现实意义在于突出社会型基础设施的重要性。我们以公共图书馆为例说明了社会型基础设施对科技创新具有实质的正向效应，而其作用中介则是社会人力资本水平。不论是科技创新还是经济发展，其最本质的来源还在于人力。实际上社会型基础设施就是以人为核心的，它所包括的教育、科研、文化、医疗、卫生、体育等基础设施与公民的知识、健康和体格等息息相关。提升社会型基础设施水平很大程度上就是提升社会人力资本水平。我国过去数十年依靠大規模的经济型基础设施建设推动了经济高速发展，不过随着这类基础设施投资接近高位水平，它们对经济的拉动作用越来越有限，此时社会型基础设施应当得到更多的重视和发展。特别是当下“新基建”呼声高涨之时，更应当以此为契机将高新技术同社会型基础设施有机结合。

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