支撑度、界系比与高技术产业界壳卫护力

史一鸣，谭清美，王 磊，3

（1.南京航空航天大学经济与管理学院，江苏南京 211106；2.安徽商贸职业技术学院，安徽芜湖 241002；3.南京信息工程大学管理工程学院，江苏南京 210044）

1 研究背景

高技术产业是典型的技术密集型产业，具有研发投入比重大、渗透力强、低能耗等特点，是经济发展的先导性产业，对国民产业结构升级和经济增长方式的转变起到关键作用。高技术产业的发展是一个系统性活动，内部和外界环境的变化都会影响其发展进程。从产业安全的角度分析，高技术产业要保持高成长性发展，必须同时满足“抵御威胁”和“创新发展”两方面，要合理配置产业内外部资源的交换和防御，使其能够抵御外部因素的威胁且实现产业持续发展［1］。但目前关于高技术产业的研究多集中在创新发展问题研究，对抵御威胁能力判断方面的研究甚少。与系统论的研究范围不同，界壳理论认为一个系统总是存在一个边缘周界将自身与外部隔离，界壳是处在系统边缘起到卫护系统且与环境交换作用的中介体，可见用界壳这个中介体来分析高技术产业抵御外界干扰的能力是有据可循的。目前将界壳理论与高技术产业安全相结合的研究尚属空白，支撑度、界系比是界壳强度的研究的两个要素，如何从界壳论角度分析支撑度、界系比与高技术产业界壳卫护力之间的相互作用关系，是本文拟深入阐释的问题。

高技术产业最早起于20 世纪30 年代美国硅谷的电子产业，美国商务部从1965 年开始对高技术产业进行规范化数据统计。早期众多国外学者认为高技术产业的内涵是一个模糊框架，应随科技的不断发展而完善［2］，随着高技术产业的发展，其界定越来越清晰，Doody 等［3］认为高技术产业应包涵产品和技术两个方面，其中技术涵盖生产过程的高技术控制和生产设备的高技术领先。目前关于高技术产业的研究主要集中在创新效率影响因素、投入产出效率两个方面。第一，关于高技术产业创新效率影响因素的研究。如Chakrabar［4］对比日本、美国等国家数据，分析专利技术对产业创新效率的影响。Yang 等［5］分析高技术企业创新能力与企业竞争力间的关系，结果发现二者成明显的正相关关系，企业的技术扩散能力越强其同行业内的竞争优势越明显。Carayannis 等［6］构建多目标DEA 模型分析欧洲23 个国家的创新效率，发现不同国家及相同国家的不同区域的创新效率存在显著差异。Hong 等［7］分析了中国高技术企业科研投入力度、政府资助力度和企业创新效率间关系。宛群超等［8］分析高技术产业创新效率中现实差距与转变路径问题，利用随机前沿法测度高技术产业创新效率。刁秀华等［9］利用DEA-Malmquist指数分析法构建技术创新效率变量，结合省际面板数据验证高技术产业技术创新效率的区域差异。王伟等［10］构建EBM 模型分析高技术产业技术开发、技术转化及市场化三阶段效率，发现研发强度与劳动力素质及生产效率成正相关。第二，关于高技术产业投入产出效率的研究。如Chiu 等［11］构建两阶段评价模型，从高技术专利产出、科研人员数和科技固定资产量角度分析中国高技术产业化效率。Triplett 等［12］利用产业间模型研究高技术部门的投入产出效率。Hallh 等［13］、Brown 等［14］学者分析高技术产业创新投入与产业发展的关系［15］。方福前等［16］利用DEA 分析法研究中国高技术产业投入产出相对有效性的连续变化情况，寻找行业非有效因素并提出改善投入产出效率建议。宇文晶等［17］分析高技术产业研发投入与经济产出之间的关系，发现二者间存在明显正相关。成定平等［18］研究发现政府R&D 支出与企业技术效率增幅正相关，研发机构数量的增加能显著促进企业的技术效率。

界壳论被誉为中国五大原创智能科学基础之一，界壳原理可描述为：Jieke={System,Wall,Gate,Environ mental}。已有众多学者利用界壳理论思想分析系统平衡、交通环境、气象地理、信息安全等问题。谭清美等［19］建立安全界壳体系，讨论界壳开放度的管控问题，并讨论了该体系的经济学和管理学意义。王磊等［20］设计智能生产与服务网界壳的开放度，结合中国制造业产业构成特点，提出发展对策建议。王立媛［21］建立Lorenz 界壳模型，分析关联维等非线性动力问题。李华等［22］将复杂系统中的限制约束条件视为一个界壳体系，分析实体竞争环境下界壳和界门的寻求方式。黄传坤等［23］将界壳思想与虚拟企业管理相结合，分析虚拟企业生态特征，讨论了界壳论在虚拟企业管理领域的意义。王花兰等［24-27］运用界壳思想分析高速公路的周界结构，提出高速公路界壳理论框架。黄震方等［28］讨论了界壳论和分形论与自组织论间的关系，并总结两个理论在地理学中的应用，提出界壳论在地形分析应用创新领域的建议。刘朝峰等［29］引入Lotka-Volterra 方程与界壳理论结合，建立防御界壳体系用于防范地震突发事件。丁祥海等［30］基于界壳理论，评价企业综合实力，并构建安全评价系统。可见目前关于中国高技术产业的研究主要集中在发展方面的创新效率影响因素、投入产出效率，但作为经济发展关键引擎，高技术产业安全防御方面的研究甚少，对高技术产业安全卫护力评价的研究尚属空白。

鉴于此，本文从界壳论角度出发，分析界壳的支撑度、界系比与高技术产业界壳卫护力之间的相互作用关系，构建高技术产业卫护界壳套体系，并讨论两个问题：第一，高技术产业卫护界壳体系的支撑度与卫护力的相互作用机制是什么？界壳体系卫护力的下限是什么？第二，高技术产业界系比与界壳卫护力强弱的关系是什么？高技术产业界系比值的高低如何测度？

在下文的分析中重点推演界壳支撑度，找出卫护力的熵判据，进而判定界壳支撑力下限，构建高技术产业界壳的界系比模型，利用界系比判据量化界壳的卫护力，进而分析高技术产业界壳的安全卫护能力。

2 界壳支撑度与高技术产业界壳卫护力

界壳论定义Universal 表示全集，当不考虑界壳存在时，整个论域全集是系统与环境的和，表示为：

当考虑界壳存在时，论域应表示为：

简写为U=(S+J)+E。卫护力表示界壳体系抵御外来攻击和信息交换的能力，是界壳体系的一项非常重要的功能，如同人的皮肤一样。从界壳理论的视角考察卫护力，进攻或防御都要考虑卫护力判据，界壳支撑度是衡量界壳卫护力的重要指征。界壳的开放度P=1 时，表示界壳壁的卫护能力为零，此时任何介子可以无障碍地自由出入界壳，在这种情况下界壁是没有存在意义的，即界壳的界壁不存在，界壳的支撑力为零，显然不合理，故界壳存在必须满足P＜1。界壳理论从系统熵的角度分析界壳体系的开放度问题，引入熵平衡方程讨论界壳开放度熵判据。显然要保持系统固有属性，界壳卫护力必须大于某个极值，否则卫护力太弱，物质能量信息的交换量过大，将诱发系统变性，导致主导属性被覆盖。因此，研究高技术产业卫护力首先要讨论界壳的支撑度，判定其卫护力的下限，从熵平衡角度分析界壳卫护力的下限，以Lw表示高技术产业界壳内的局域熵（local entropy），表示高技术产业界壳内的熵流（entropy flow），表示高技术产业界壳内的局域熵产生，局域熵平衡方程推导如下［31-32］：

因熵具有延展性，设整个体系为W，则总熵对时间微分表示为：

H1：界壁B（Barrier）是绝缘的，能阻止熵流，界门是唯一的熵交换通道。

上式（3）可以改写成：

3 界壳界系比值与高技术产业界壳卫护力关系

3.1 界系比模型设定

3.2 指标选取

目前学术界普遍认可的关于产业安全体系的设计模型，主要是借鉴瑞士桑洛国际管理发展学院（IMD）和世界经济论坛（WEF）的多指标竞争力体系标准模型［33］。模型表示为：

式（9）中的S表示产业安全度，X、Y、Z、W分别表示产业的环境、竞争力、对外依存度和产业控制度。α、β、γ分别表示一级指标系数。xi、yj、zk、wl为二级指标，ai、bj、ck、dl为各指标权重，i、j、k、d=1,2,3,...,n。

式（7）可以写成：

显然产业安全与产业卫护力成正相关关系，产业安全级别越高，对应的产业抵御外界影响的卫护力也越高，反之越低。本文结合高技术产业特征，参考产业安全模型建立高技术产业卫护力指标体系，来分析界系比值对界壳卫护力的影响，变量选取思路如下。

Porter［34］于1997 年提出产业创新系统理论，认为产业创新系统是产品和主体进行市场和非市场交互，包括知识、技术主体、网络、制度。在此基础上很多学者将产业创新要素引入产业问题研究中，分析产业构成要素及其内在联系，研究创新能力与竞争能力之间的关系等。王明明等［35］重构了产业创新理论发展轨迹，以石油产业为例，构建产业创新系统模型。郝峰［36］认为产业创新力的基础是科技能力，通过技术创新、产品创新、市场创新、制度创新或组合创新等来优化现有产业结构。结合已有研究发现高技术产业创新能力越强，安全卫护力越强。构架高技术产业创新力界壳（creativity subjieke）包括：新产品销售子界壳、新产品出口子界壳、人均有效发明专利子界壳等,表示为C1，C2，C3，...，Cn。各子界壳的界壳物量为Cj1，Cj2，Cj3，...，Cjn,系里物量为Cw1，Cw2，Cw3，...,Cwn。

李孟刚［37］对产业安全理论做了详细的剖析，认为产业对外依存度主要指产业在出口、进口、技术等方面的对外依赖程度。高技术产业属于产业分支模块内容，同样适用于高技术产业。借鉴已有研究，高技术产业对外依存度界壳（external interdependence subjieke）包括：产业出口对外依存度子界壳、产业创新技术对外依存度子界壳等分别表示为：D1，D2，D3，...，Dn。各子界壳的界壳物量为Dj1，Dj2，Dj3，...，Djn,系里物量为Dw1，Dw2，Dw3,...,Dwn。

由上述分析可知，构建的高技术产业卫护界壳包含高技术产业创新力界壳和高技术产业对外依存度界壳，两个界壳内部又包括新产品销售子界壳、新产品出口子界壳、人均有效发明专利子界壳和产业出口对外依存度子界壳、产业创新技术对外依存度子界壳。

高技术产业卫护界壳是一个全新的结构体系，目前尚未有权威的评价结构。文献［1］以影响高技术产业安全发展的关键因素为出发点，分析产业特征、要素环境、内资企业竞争力潜在变量设计评价指标。孟维站等［38］认为高技术产业的创新效率测算应从专利和产品两方面考虑，选取研发阶段和转化阶段数据为评价指标。杨武等［39］从科技创新驱动效应出发，选取科技创新收入、科技创新产出、产业竞争力、产业规模为评价指标。史欣向等［40］以市场和创新为一级指标，以生存和发展为二级指标构建高技术产业安全评价指标体系。陈侠飞［41］、胡亚茹等［42］、张达君［43］还另外考虑了产业环境、区域特征及政策支持等指标。根据上述文献分析，本文从高技术产业安全评价角度出发，以产业创新力界壳、产业对外依存度界壳为例构建高技术产业卫护界壳评价体系（见表1）。

表1 高技术产业卫护界壳指标体系

4 实例研究

4.1 数据来源

基于数据的可获得性和高技术产业的发展特点，本研究指标数据来源于2010—2020《中国高技术产业统计年鉴》《中国统计年鉴》《中国工业统计年鉴》及科技部高技术产业2010—2020 年的统计数据，数据获取真实有效。在高技术产业指标数据收集过程中，选取口径为大型企业高技术产业，最大限度规避因统计标准不同可能造成的结果偏差。其中2018年《中国高技术产业统计年鉴》停刊一年，故2017年统计数据缺失，统计数据顺延一年。高技术产业出口额与制造业出口额比值在《中国高技术产业统计年鉴》中已有具体统计数据，故无需再处理此项数据。

4.2 数据标准化处理及赋权

标准化处理搜集数据，采用极差标准化法去掉数据单位量纲不同造成的影响，指标区间为［0,1］，公式为：

采 用CRITIC 法（criteria importance though intercrieria correlation）计算权重。CRITIC 法是由Diakoulaki 提出的一种客观赋权法，包涵两个重要衡量概念：对比强度和指标间冲突度。公式为：

对原始数据标准化处理，代入CRITIC 计算公式得到各指标权重值。MATLAB 计算结果见表2。

表2 CRITIC 法计算的指标权重

4.3 计算界系比

处理原始数据，计算高技术产业卫护界套壳体系中子界壳界系比，见表3。

表3 高技术产业卫护界壳套子界壳的界系比值

4.4 界系比模型改进前后对比分析

表4 界系比模型改进前后对比分析

进一步分析子界壳内部指标界系比。原界系比模型计算的η值排序由强到弱依次为：人均有效研发专利比（C3）、产业出口对外依存比（D1）、新产品开发比（C2）、新产品销售比（C1）、产业创新技术对外依存比（D2），即：C3＞D1＞C2＞C1＞D2。采用CRITIC 法计算指标权重，利用改进界系比模型计算的η*值排序由强到弱依次为：产业出口对外依存比（D1）、人均有效研发专利比（C3）、新产品开发比（C2）、新产品销售比（C1）、产业创新技术对外依存比（D2），即：D1＞C3＞C2＞C1＞D2。通过结果可以看出，模型改进前后的评价结果有差别，人均有效研发专利比与产业出口对外依存比强弱排序发生颠倒。数据对比分析，高技术产业人均有效研发专利比的权重为0.155 9，高技术产业出口对外依存比的权重为0.329 2，原界系比模型忽视了指标要素的权重，评价结果因未能全面考虑原始数据特征而出现偏差。因此，改进界系比模型在原模型引入指标权重，可以更全面客观地评价高技术产业的卫护力。

5 研究结论

本文从界壳理论出发，将界壳理论引入产业安全研究中，从熵平衡角度推演高技术产业卫护力熵判据，讨论界壳支撑力即高技术产业界壳卫护力的下限。结果发现，卫护界壳套系统稳定的基础条件需满足界壳支撑度。从界系比的角度分析界壳物量与系里物量之间的关系，改进传统界系比模型，以解决高技术产业卫护力量化分析问题。构建高技术产业创新力子界壳和高技术产业对外依存度子界壳，实证分析两个子界壳及其界壳套内部子界壳的界系比强度。结果发现，改进前后两子界壳整体卫护力不一致，界壳套里子界壳内部评价要素人均高技术产业有效研发专利比和高技术产业出口对外依存比的强弱排序发生颠倒，CRITIC 权重的引入使改进模型能更全面考虑原始数据特征避免出现偏差，进而得到更客观全面的评价结果。本文将界壳理论引入到高技术产业安全研究领域，是研究高技术产业安全的新角度，对我国高技术产业创新发展提供参考。另外，如何进一步优化高技术产业界壳体系的其他功能，是我们今后要深入研究的问题。