基于演化博弈的航空专业产学研协同创新策略

贾纯洁，张海峰，刘 钰

（安阳工学院 飞行学院，河南 安阳 455000）

0 引言

为了更好服务地方经济社会发展，应用型高校应加强校企深度合作、资源共享，积极探索人才培养新模式，为社会培养出创新型、应用型的高质量复合型人才[1]。安阳工学院作为应用型高校，积极开展与航空企业的合作，着力打造航空专业集群，全面对接航空产业发展需求，设有飞行技术、飞行器制造工程、飞行器适航技术、机场运营管理等特色航空品牌专业，实现航空专业集群的创新发展。周磊等指出航空产业的发展主要依托关键核心技术，而关键核心技术的研发必须依赖自主创新，而不是技术引进或模仿[2]。曹叔亮认为协同创新是提高自主创新的重要途径，而产学研则是协同创新的主要表现形式，企业与科研机构（高校、研究院等）为共同推动技术创新而开展合作，共享信息、技术、知识等，形成资源优势互补[3]。邹鹏君等指出我国航空产业处于快速增长时期，要扎实推动民航高质量发展，提升创新优势共识[4]。薛莉等认为企业与科研机构均是国家创新体系的重要组成部分，但其创新主体间开展深度协同创新程度不够，通常在协同创新过程中表现出积极合作和消极合作，导致创新效益不高，需要改善产学研协同创新的运作机制，以集群的力量促进技术的创新突破[5]。因此，积极探索航空产业集群中产学研协同创新的运作机制，推进产学研协同创新的深度融合，是实现航空产业集群人才培养的关键路径。

陈劲等人指出产学研合作的本质就是企业与科研机构双方为各自利益，进而产生的既积极合作又消极合作的反复博弈关系[6]。Pfeffer等认为科研机构与航空企业均作为独立的经营实体，存在利益分歧，均期望自己获取最大收益，相互依赖程度通常是不对等的，依赖程度高的一方易受制于另一方，对方采取机会主义行为的可能性就会增加[7]。因此，本文将博弈双方协同创新采取的策略假定为积极合作与消极合作，探讨产学研协同创新过程中两种策略的动态演化博弈过程，并据此提出相应的建议与对策。

1 构建产学研协同创新演化博弈模型

航空产业的创新活动具有高度的复杂性、不确定性和外溢性，创新资源不足导致单个创新主体技术创新活动很难实现，协同创新成为必然选择[8]。一方面，航空产业因技术创新投入多、创新风险高、核心技术独创性强，为确保技术创新成果的保密性、专有性并在行业中处于较高的领先地位，存在搭便车的行为。另一方面，航空产业集群中创新主体间的技术交流与知识信息共享会提高技术创新的成功率、降低市场和技术不确定性所带来的风险。因此，航空企业与科研机构在协同创新的过程中会表现出积极合作与消极合作两种策略。这两种策略在具体的创新博弈过程中协同演进、相互联系、相互转化、相互依赖，最终形成二元关系。协同创新博弈表现出个体理性、非零和博弈、创新主体行为的不确定性共三个特性。

为构建模型，借鉴王国红等[9]、李丽[10]研究成果，做如下假设：

①Wc、Ws为分别表示航空产业集群中企业C与科研机构S（主要指的是学校）采取“消极合作”所获得的收益。

②Vc、Vs分别表示企业与科研机构分别采取“积极合作”时的创新收益系数。

③Ic为企业C所拥有的创新资源数；Is为科研机构S所拥有的创新资源数；Rc、Rs分别表示集群中企业与科研机构采取“积极合作”时的风险系数；IsVc、IcVs分别表示企业与科研机构采取“积极合作”所获得的预期收益；IcRc表示企业采取“积极合作”所需付出的初始成本；IsRs为科研机构采取“积极合作”所需付出的初始成本。

④在协同创新过程中，当一方采取“积极合作策略”，另一方采取“消极合作策略”时，假设采取“积极合作策略”方为了整体利益而共享了必要的资金、知识、信息、技术等成本，采取“消极合作策略”方正好利用此机会加强自身创新能力的提升。由于消极合作方所付出的初始成本较少，假设为0，但是消极合作方多大程度上将其转化为自身的优势取决于自我的学习能力K；设企业C与科研机构S的学习能力分别为k1、k2；采取“消极合作策略”时的收益分别为IsRsk1与IcRck2。

⑤假设企业C采取“积极合作策略”的概率为p，采取“消极合作策略”的概率为（1-p）；科研机构S采取“积极合作策略”的概率为q，采取“消极合作策略”的概率为（1-q）。

基于上述假设，构造航空企业与科研机构演化博弈支付矩阵，如表1所示。

表1 航空企业与科研机构协同创新过程演化博弈的支付矩阵

2 航空企业与科研机构协同创新行为的动态演化博弈分析

根据表1的演化博弈矩阵，可以计算出航空企业C选择“积极合作策略”的预期收益：

航空企业选择“消极合作策略”的预期收益：

那么，航空企业C的平均期望收益为：

同理，可以求解出科研机构选择“积极合作策略”的预期收益为：

科研机构选择“消极合作策略”的预期收益为：

那么，科研机构S的平均期望收益为：

根据公式（1）～（6），构造航空企业与科研机构协同创新博弈的复制动态方程：

2.1 演化路径及演化稳定策略分析

根据Fridma提出的Jaconbian矩阵局部稳定性，求解航空企业与科研机构协同创新的演化博弈均衡的稳定状态。方程组（7）的雅克比矩阵为：

矩阵J的迹为

根据雅克比矩阵的局部稳定分析方法，对复制动态方程的讨论分两种情况：

表2 演化博弈局部稳定点分析结果

图1 航空企业与科研机构竞合策略演化的相位图

2.2 基于参数变化的模型讨论

由2.1的分析表明，航空企业与科研机构协同创新演化博弈的结果受区域面积SOADB与SADBC的影响。当区域面积 SOADB=SADBC时，企业与科研机构采取“积极合作策略”与“消极合作策略”的概率相等；当区域面积 SOADB＞SADBC时，企业与科研机构采取“消极合作策略”的概率大于采取“积极合作策略”的概率；当区域面积SOADB＜ SADBC时，企业与科研机构采取“消极合作策略”的概率小于采取“积极合作策略”的概率。通过分析演化博弈模型中各参数的变化对区域面积变化的影响，提出相应的协同创新策略。其中，区域面积

对区域面积中参数进行分析，得到以下结论：

①协同创新风险系数增加，会降低创新主体选择“积极合作策略”的概率。根据公式（11）对协同创新风险系数求导数，得到：

区域面积是协同创新风险系数的增函数。当协同创新风险系数与增加时，区域面积将增大，演化系统收敛于O（0，0）点的概率将增加，创新主体趋向于选择“消极合作策略”；反之，集群内创新主体就趋向于选择“积极合作策略”。

航空产业的技术创新活动具有高度的复杂性、不确定性、高风险性，需要集群内各创新主体加强合作，实现知识与信息共享、优势资源互补，但企业与科研机构的协同创新过程中，在合作动机、投资分配、利益共享、知识技术专利转移等方面存在分歧，因此会产生协同创新风险。协同创新主体间的信任能够有效降低协同创新的风险，提高整体创新绩效。另外随着双方合作次数的增加，合作越紧密，进而双方的信任度增加，合作效益随之增加；建立投资风险共担、创新收益共享机制，使博弈双方在共享协同创新成果的同时，共担风险，以降低成本，增强彼此间协同创新的积极性。

②协同创新预期收益提高，会增加集群创新主体选择“积极合作策略”的概率。当航空企业与科研机构的协同创新预期收益、提高，区域面积变小，演化系统将收敛于点C（1，1），博弈双方选择“积极合作策略”的概率增加；反之，就会增加博弈双方选择“消极合作策略”的概率。

如果博弈双方均认为协同创新的预期收益较高，航空企业与科研机构更愿意选择“积极合作策略”，获得更多的超额收益。当协同创新取得初步成果后，博弈双方在协同创新收益的驱使下会持续选择“积极合作策略”，进而形成良性循环，促进双方再一次的合作。在航空产业集群内，航空企业应该与科研机构一起构建产学研技术创新联盟，为共同的创新目标开展协同创新活动，实现创新效益最大化。

③集群创新主体学习能力的差距越大，采取“积极合作策略”的概率就越低。根据公式（11）对企业与科研机构的学习能力求导数，可得：

其他参数不变的条件下，区域面积SOADB是学习能力的单调增函数，即航空企业或者科研机构的学习能力越强，区域面积SOADB越大，演化系统将收敛于O（0，0）点的概率增加，在协同创新过程中，创新主体选择“消极合作策略”的概率增大；反之，创新主体选择“积极合作策略”的概率增大。

令IC=DIS，区域面S积SOADB为：

区域面积是集群创新主体学习能力的差距的单调增函数，航空企业与科研机构学习能力差距越小，区域面积就越小，系统收敛于C（1，1）点的概率增加，航空企业与科研机构更倾向于选择“积极合作策略”。反之，集群中企业与科研机构更倾向于选择“消极合作策略”。

当协同创新主体已经具备了较强的独自创新、学习能力时，一方面，可以通过自身的知识、技术基础进行创新活动，更有利于保证创新成果的独创性，使自己在行业中处于领先地位；另一方面，协同创新的博弈双方可以通过学习对方共享的信息、知识、技术等资源，进而获得机会主义行为所带来的收益。特别是当一方的学习能力远远大于另一方的学习能力时，导致选择协同创新的动机就会降低，更倾向于选择“消极合作策略”的机会主义行为。

协同创新主体的学习能力通常取决于两方面的因素：一是创新主体自身的能力；二是创新主体的意识。控制自身的学习能力并不符合市场经济发展的规律，因此需要控制创新主体的学习能力k的消极影响。一方面创新主体要避免恶意模仿学习，尊重他人的创新成果的意识，另一方面要加强立法监管，保障技术创新成果的独有性，减少协同创新过程中的机会主义行为。

④创新资源水平差距越大，创新主体采取“积极合作策略”的概率就会降低。令Ic=DIs，区域面积SOADB为：

区域面积SOADB是创新资源水平差距的单调增函数，航空企业与科研机构创新资源水平差距越小，区域面积就越小，系统收敛于C（1，1）点的概率增加，航空企业与科研机构更倾向于选择“积极合作策略”。反之，集群中企业与科研机构更倾向于选择“消极合作策略”。这说明在企业与科研机构在协同创新过程中，创新资源水平方面差距太大会影响协同创新效益。在航空产业集群中，企业与科研机构在选择协同创新合作伙伴时，应该优先考虑创新资源互补、知识技术水平相当的合作伙伴，更有利于协同创新主体间建立长期、稳定的合作关系。

3 研究结论

3.1 研究发现

从产学研协同创新的策略层面入手，研究航空产业集群中企业与科研机构协同创新行为“积极合作策略”与“消极合作策略”的演化过程，得出以下结论：①协同创新风险系数增加，会降低航空产业集群创新主体选择“积极合作策略”的概率。②协同创新预期收益提高，集群创新主体选择“积极合作策略”的概率就会增加。③创新主体间学习能力差距越大，选择“积极合作策略”的概率就越低。④博弈双方的创新资源水平差距越大，不利于集群创新主体在协同创新过程中选择“积极合作策略”。

3.2 管理启示

基于演化博弈分析结论，对航空专业产学研协同创新发展提出情况以下建议。

①地方政府积极引导产学研协同创新。协同创新风险的存在，降低了高校和航空企业积极合作的意愿，地方政府可以通过设立科技研发项目、研发补助、制定支持政策等多项措施，减少双方在协同创新过程中所付出的成本，促进高校与企业的合作，深化技术研发与创新，推动科技成果转化，实现地区经济与科技的协同发展。

②应用型高校和航空企业作为协同创新的重要主体，要制定科学合理的收益与成本分配比例，综合考虑双方的资源投入与风险承受能力，对协同创新收益与成本分担进行动态分配，尽可能满足各方需求，形成主体双方合作共赢的局面。

③应用型高校要加强“双师双能型”教师队伍建设。让教师能够参与企业的技术研发、科技攻关等工作，全面提高实践教学能力，提升学校的科研创新能力。一方面可以缩小应用型高校与企业的创新学习能力，另一方面可以让高校的创新能力尽可能与企业实际问题结合，切实解决航空企业的难点问题。

④应用型高校要组建优良的学术团队。学术团队通常由学院学术带头人主导，不同层级的教师与学生构成，这不仅可以激发高校应用型人才的培养与积累，还可以缩小协同创新双方创新资源水平差距，为航空企业技术创新和产学研协同创新提供必要条件。