科技创新对经济高质量发展耦合协调及影响因素研究——基于河南18个地市2010—2020年的数据分析

张联锋

（河南科技学院，河南 新乡 453003）

0 引言

2022 年5 月18 日习近平主席在庆祝中国国际贸易促进委员会建会70 周年大会上指出，新一轮科技革命和产业变革正在重塑全球经济结构，科技和经济互融成为必然趋势。科技创新既是中国经济社会高质量发展的强大引擎，也促进中国深度参与世界合作交流。科技创新作为第一动力正推动中国经济社会发展呈现勃勃生机。科技立则国家立，科技强则国家强，河南省也不例外。近十年来河南经济高速发展，截至2020 年底国内生产总值54 977.07亿元，人均国内生产总值55 435元。在经济发展的同时，河南省研究与试验发展产出不断增多，专利申请数63 514 件，被授权的专利数15 439件，其中发明专利4 246 件，占总授权专利数的28%，发表科技论文71 391 篇，出版科技专著2 561种。高质量发展是河南经济进行战略调整的重要方向，作为经济发展的主要引擎，科技创新在提高资源配置效率和增强市场活力中起着重要作用。主动融入国家科技创新，打破各地市科技、人才、资源之间的壁垒，河南同样要立足当前新的发展阶段，全面准确贯彻新发展理念、着力推动科技与经济深度融合与创新发展。在此背景下，本研究对河南省18 个地市近十年科技创新与经济发展进行耦合协调度分析，考查两者的耦合协调度，以期为河南省经济保持高质量发展提供相关政策建议。

1 文献综述

在知网以主题词“科技创新 经济发展”检索出的核心期刊文章数量是4 617 条，主要集中在国家对科技创新政策的制定、科技创新效率的测算、科技创新与经济质量发展的关系等方面。两个或多个不同系统能够实现协调发展关联关系的，其协调状况的好坏通过耦合相互作用关系中良性耦合程度来衡量，当前两系统耦合度的相关研究已经比较普遍。张攀等［1-2］研究旅游业和新型城市化建设的耦合度。Zhao 等［3］研究城市化与生态环境交互耦合关系情况。彭要龙［4］从文化、体育产业研究国家经济发展与社会民生的耦合关系情况。研究科技创新和经济发展耦合度问题的一共是105 篇，从地区视角出发的研究并不多。苏竣等［5］以海南省为例构建科技创新环境和经济子系统综合水平评价指标体系，使用耦合协调度模型测算耦合关系，研究认为两系统从极度不协调发展到高度协调，并给出一定的建议对策。胡彪等［6］通过使用SBM 模型、耦合度模型测评京津冀科技创新效率和生态经济效率，并用Tobit 对影响两者效率的因素进行回归分析。陈章喜等［7］从粤港澳大湾区数据出发，对科技创新和经济高质量发展进行研究，结果表明科技创新与经济高质量发展的耦合协调程度在稳步上升，整体水平不高，并提出相应的措施，促进粤港澳大湾区科技创新与经济高质量发展的协调发展。姜玉梅等［8］通过构建区域科技创新驱动经济高质量发展的评价指标体系，采用改进的TOPSIS 法对中国区域科技创新驱动经济高质量发展的绩效进行了评价和排序。认为目前科技创新驱动经济高质量发展的整体绩效水平偏低，同时具有“南强北弱”的特征，阻碍了整体绩效水平，在此基础上提出相应的解决对策。王慧艳等［9］从系统论角度构建科技创新驱动经济高质量发展，运用网络WSBM 模型进行测算，认为中国科技创新驱动经济高质量发展整体地区差距较大，使用Arc GIS 对各地区总效率进行空间聚类研究，认为各地区总效率具有空间集聚特征，并进行了影响因素分析。丁涛等［10］使用“五大发展理念”构建经济高质量发展评价指标体系，运用灰色系统理论，对2017 年我国经济增长排名前15 的省市相关数据进行实证分析，认为现阶段我国创新发展对协调发展的推动作用最强，对绿色发展的推动作用最弱。最后提出深化科技体制改革，优化创新生态系统；强化创新市场导向，建立政产学研合作新机制等相关建议。本研究选取河南18 个地市的相关数据研究创新和经济发展之间的关系，以期为河南各地市的科技创新发展提供一定的启示。

2 研究设计

2.1 指标体系构建

河南整体经济的发展由科技创新系统与区域经济发展系统两者共同推动，科技创新与区域经济良性耦合在区域整体经济均衡发展中得到了广泛的关注。习近平总书记多次强调当前的发展不能损害子孙后代的利益，要经济效益与社会效益并重，因此在党的十八届五中全会上提出了创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，绿色解决的是对良好生态的诉求，要求社会发展的可持续性。绿色是可持续发展的基础，没有可持续性未来资源会枯竭，进一步影响经济发展。发展解决的是对内搞活、对外开放互动进行的问题，扩大对外开放、谋求区域合作协调发展，充分利用国际国内市场，发挥本省优势、积极培育新的产品和新技术。发展更高层次的开放，参与全国全球创新产品供给，提高河南在全国乃至在全球经济中的地位。本研究借鉴孙兰学［11］、周德田（2020）的分析架构，从科技创新和“五大发展理念”对河南区域经济社会发展进行研究分析。

2.1.1 河南经济质量发展评价指标子系统。河南和全国发展要保持一盘棋，经济高质量发展同样坚持创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，这些理念能够正确指导河南经济可持续发展，在此基础上构建河南省18 个地市经济高质量发展评价指标。创新发展首先用每万人中专利授权数来衡量专利的获取能力，另外两个指标用各地市高等教育学校数、高等教育在校生人数来表示。协调发展用三个产业的所占比例衡量，在这个指标中计算第三产业产值、第二产业产值与第一产业产值的比值。当前农村发展和城市还有一定的差距，城乡居民消费水平还有一定的距离，因此在协调发展中的另外一个指标选用城乡居民人均年消费之比来衡量。绿色发展用河南18 个地市的地方节能保护支出占财政总支出比值、河南建成区绿化覆盖率、生活垃圾无害化处理率（这个指标在2011—2012 年的统计中没有比率，在研究中涉及这三年的数据用生活垃圾处理率除以生活垃圾清运量来表示）三个方面来衡量。开放发展用外商投资总额和各市实际利用外资来衡量。共享发展用人人可以共享的若干资源来衡量，比如人均地区生产总值、每万人拥有卫生床位数、每万人拥有卫生人员数等。这些指标经过认真筛选、斟酌和计算整合，有些指标缺失使用插值法进行补充，整体来看这些指标较全面地反映河南经济高质量发展水平。经济高质量发展评价指标体系一览表如表1 所示。

表1 经济高质量发展评价指标体系一览表

2.1.2 河南科技创新评价子系统。本研究借鉴孙兰学［11］的科技创新指标选取一文的成果以及笔者的总结，从科技创新人员、科技创新经费投入、科技创新政策倾斜和科技创新产生的效果等方面构建河南18 个地市科技创新评价指标，如表2 所示。其中，科技创新资源通过科技活动人员数占总人口数之比、从事创新活动的单位数量，以及具有一定规模的研发机构所从事科研的人数来衡量，科技创新经费以科研经费的投入（科研经费的投入一般分为两个部分，一个是内部经费的投入，一个是对外部合作单位的投入），考虑到对外部合作单位的投入这一数据的部分不可得性，这里选用经费的内部投入、科学技术支出占财政支出的比重来衡量；科技创新政策是由科学研究和技术服务业投资比重、R&D 经费内部支出相当于GDP 比例来衡量；科技创新产出指标为企业新产品销售业务收入与研发新产品所花费的经费比值、企业新技术产品出口销售收入与技术市场成交额来衡量。这些指标经过筛选和计算整合，基本都是正项指标，能够较好地代表河南的科技创新发展进程，描绘出河南科技创新的发展现状。

表2 科技创新发展水平评价指标体系一览表

2.2 数据来源

本研究的数据来源于2010—2020 年《河南省统计年鉴》，有些是免费获取，有些需要付费才能得到，由于河南在进行数据统计时，不同年度应用的名称有变化，再加之有的统计数据是原始数额，有的统计值是比重。比如各市全社会固定资产投资，2017 年统计的是投资额，2018、2019、2020 年统计的是比重，对于垃圾处理率同样在不同的年份统计的数据不同，所以根据数据表中的指标，为了统一通过认真计算得出最终结果，其余基本都是原始数据。

2.3 研究方法

2.3.1 数据处理。由于评价体系中各指标的单位不同，为了进行比较，必须首先进行数据预处理并确定不同指标之间的权重，即对每个数据进行无量纲化处理。本研究采用归一化方法进行进一步的数据处理［3］，设有r个年份、m个指标，则Xit为第t年的第i项二级指标。由于指标具有不同单位，比如科技活动人员占比、创新活动人口就业占比是百分比，而每十万人口高等学校平均在校生数单位是人，必须进行无量纲化等标准化处理，得到标准化后的二级或者三级指标Rit。

对于正向指标，变换公式为式（1）。

对于负向指标，变换公式为式（2）。

式中：Xit为第i年指标t的初始值，Xit为标准化值；max{Xi}和mix{Xi}为索引i的最大值和最小值。

2.3.2 熵值法。根据河南省科技创新子系统与河南经济质量发展子系统的整体发展水平和数据本身的特性，采用熵值法分析。根据吴平雄等［12］的研究，运用熵权法测算科技创新及经济高质量发展水平，步骤如下。

第一步：计算指标的特征比重fit。公式为式（3）。

第二步：计算信息熵ei及其冗余度di。公式为式（4）、式（5）。

第三步：确定第i项二级指标的权重wi。公式为式（6）。

将各指标的标准化值乘以相应的权重，得到科技创新综合指数U1和河南经济高质量发展综合指数U2，分别为科技创新子系统和河南经济质量子系统的综合发展。计算公式分别为式（7）、式（8）。

在以上计算的基础上进行耦合度计算，耦合度是一种定量指标，用来反映系统在协调过程中的协调程度发展［13-14］。综合评价指标是衡量母体系统整体功能和效益的指标，但在某些情况下，会有两个父系统，如A 和B，它们的坐标度是相同的，综合评价指标各不相同。在这种情况下，即使它们有相同的协调程度，也难以表明它们的协调发展状况是一致的。通过计算河南18 个地市科技创新与经济高质量发展的综合值之间的耦合度，并画出它们的走势图，就可以反映出两者相互作用的协调程度，通过计算判断两子系统之间是否协同发展。通过借鉴前人的相关资料，使用以下模型，表示为式（9）至式（11）。

系统发展模型：

系统协调模型：

系统耦合模型：

式中：A表示河南科技创新和经济高质量发展的耦合协调指数；U1和U2分别是科技创新子系统与经济高质量发展子系统综合指数；α和β系数根据掌握的文献资料需要根据两者的重要程度拟定，因为ɑ+β=1，普遍认为科技创新与经济高质量发展在社会发展中具有同等重要的作用，因此选取ɑ=β=0.5；B为耦合度，可以判断两子系统之间的相互关系；D为科技创新与经济高质量发展的协调度，耦合协调度判别标准如表3 所示。

表3 耦合度协调度的判别标准及划分类型一览表

3 计算结果分析

3.1 变量的描述性统计

对于变量进行描述性统计（见表4），变量有效个数共计198 个，从经济高质量发展和创新发展子系统来看，最大值和最小值差距很大，说明各个地市的分布不均衡。从经济发展情况来看，各地市差距很大，比如创新发展指标，郑州和洛阳两市的指标远超过其他16个地市，对于生活垃圾和建成区的绿色覆盖率来讲，有的地市达到100%，有的地市还达不到及格标准。从科研经费的支出来看，濮阳、商丘、济源也远远落后于其他城市，还不足财政支出的0.01。

表4 变量的描述性统计

3.2 两个系统各个指标权重值

根据以上步骤，首先对数据进行标准化，然后采用熵值法，用EXCEL 计算得到数据并处理结果，表5 是科技创新子系统指标权重和经济高质量发展各子系统指标的权重值。

表5 指标评价体系熵值及权重值

3.3 河南科技创新子系统和经济质量发展子系统综合指标分析

U1表示科技创新系统综合指数，U2为经济质量发展系统综合指数，用权重乘以各个标准化后的数据计算出两个子系统的综合评价指数（见表6），对河南省2010—2020 年科技创新和经济高质量发展水平评价指数数据进行分析，系统综合指数呈现出简单的整体上升趋势（见图1）。

表6 科技金融水平和经济高质量发展评价指数

从以上结果可以看出，2010—2020年河南省科技创新水平和经济高质量发展评价指数呈现稳定增长态势。科技创新水平和经济高质量发展评价综合指数分别由2010 年的0.048 7、0.095 9 上升到2020 年的最高点0.881 59、0.779 7，科技创新和经济高质量发展指数最高值均出现在2020 年。根据以上结果绘制的图1 可以看出两者在不同年份的增长趋势。

图1 科技创新水平和经济高质量发展评价指数

3.4 河南省科技创新和经济高质量发展的协调度分析

根据SPSSAU 软件测算河南省2010—2020 年科技金融系统与经济高质量发展系统的耦合度和协调度（见表7）。从表7 可以看出，河南省2010—2020 年科技创新系统与经济高质量发展系统的耦合协调度处于稳步上升状态，根据表3耦合协调度的判别标准及划分类型一览表，2010—2020 年河南科技创新综合指数和经济高质量发展综合指数从0.268 779 上升到0.910 542，从2010 年的失调状态发展到2020 年的高级协调状态。

表7 科技创新发展水平与经济高质量发展水平及耦合协调度一览表

本研究中，耦合度C代表河南省科技创新与经济质量发展的耦合效应的强弱。2010—2020 年河南省科技创新与经济发展耦合度呈逐年上升趋势，从2010 年的0.951 上升到2020 年的0.998。说明河南省科技创新与经济质量两大系统是持续协调运行的，保证了科技创新和经济的稳定发展。耦合协调模型的综合评价值T描述了两个子系统的整体发展水平对耦合协调度的贡献程度。综合评价值越大，各子系统的开发对耦合协调度贡献越大。相反，综合指数越小，贡献越小。本研究中，河南省科技创新与经济质量发展综合评价指标描述了河南省科技创新与经济质量发展对两个系统耦合协调度的贡献。河南省科技金融与经济质量发展综合评价值T呈上升趋势，综合评价值由2010 年的0.063 上升至2020 年的0.83。说明自2010 年以来，两个子系统的整体发展对其耦合协调度的贡献有所增加。耦合协调度D描述了2010—2020 年河南省科技创新与经济质量发展两个子系统的耦合协调度的变化情况。在总结已有研究成果和现有数据的基础上，根据表3 耦合度协调度的判别标准，本研究将耦合状态划分为4 个不同阶段，从濒临失调阶段到高级协调阶段。根据分类标准，得出2010—2020 年科技创新系统与经济高质量发展系数的耦合协调度为以下四阶段:濒临失调阶段（2010—2012 年）、初级协调阶段（2013—2014 年）、中级协调阶段（2015—2018 年）、高级协调阶段（2019—2020 年）。2020 年河南生产总值是54 977.07 亿元，研发经费支出是9 012 742万元，研发机构数量是2 923 个，从研发投入来看，河南的支出占比还是适中的，但是研发机构数量稍显不足。通过以上结果说明，当前河南省科技创新模式和河南省科技金融发展状况良好，科技创新贡献指数较高，科技创新和经济发展结合状态良好。

4 结论与启示

从当前的研究来看，在当前河南经济高速发展下离不开创新的支持，创新机构数量质量不断增加，2020 年河南省创新机构总资产投入同比上升了9.8 个百分点，业务在广度与深度方面有了不同程度的扩展。但是从河南18 个地市数据分析来看，增加科技活动人员、创新单位个数和科研经费的投入过大，成果转化不足，造成资源的浪费，从而增加了经济负担，因此每一个地市应该在成果转化上下功夫。本研究虽然论证了河南省科技创新与经济高质量发展之间耦合协调度良好，为了保持科技创新与经济质量发展两者之间协调关系的长期稳定，需要从动态的角度探究两系统内部子系统之间的作用，进一步研究阐述系统内部要素的相互影响机理。下一步努力的方向是参考前面计算的指标权重，结合河南省18 个地市经济发展和科技创新发展情况，进行DEA-malquist 测算，然后综合评价不同地市的排名和动态效率，目的是促进河南科技创新和经济质量更加协调发展。