创新扩散理论与清华科技园空间扩散模式

2010-09-11吴小玉

中国科技论坛 2010年5期

关键词：科技园清华空间

吴小玉

（中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101）

创新扩散理论与清华科技园空间扩散模式

吴小玉

（中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101）

通过对清华科技园的空间扩散模式进行探讨，指出科技园区的空间扩散实际上是两种或多种模式的组合，究竟采用何种模式，取决于自身条件、发展阶段、城市环境、政府推动、管理者理念等诸多因素，下一阶段清华科技园的空间扩散可能会以扩展扩散为主，向现有规划区内部及周边扩展，兼顾向条件突出的二三线城市扩散，即重点建设现有集群，扩散速度将放缓。

技术创新；空间扩散；大学科技园

Abstract:The paper discusses the spatial diffusion model of Tsinghua Science Park,presents that spatial diffusion of the science park is a complex of two or more patterns.Which pattern we chose depended on many factors such as its own qualifications,development phase,urban environment,promotion of government and Management concept.The paper puts forward in the next stage Tsinghua Science Park will expand in way of expansion diffusion,focusing on expanding existing subsidiary parks.Its expansion step is expected to slow down.

Key words:innovation diffusion;spatial diffusion;Tsinghua science park

1 引言

清华科技园经过15年的建设与发展，已成为中关村核心区中建设速度最快、入住率最高、入园企业质量最好、服务体系最完善的区域之一，具有强劲的国际竞争力，2008年入住企业已超过400家。园区内研发经费投入达30多亿元，GDP产值达300亿元，与清华大学合作研发的横向科研经费超过1亿元，初步形成了以企业为主体、产学研良性互动的技术创新格局。清华科技园的快速成长主要遵循早期制定的三大战略，其中辐射发展战略是其重要组成部分。从1998年建设第一个外地分园——清华科技园（陕西）开始，清华科技园不断探索适合地方经济发展的创新型科技园发展模式，至今已形成了辐射北京、上海、广州、西安、沈阳、昆山、南京、威海、南昌等18个主要城市的全国分园网络，为推动地方经济发展和营造区域创新环境做出了显著贡献。清华科技园的辐射发展在目标城市的选择上是否有规律可循，具有什么样的空间特征，已成为人们广泛关注的问题，但目前尚未见到相关的研究。本文将清华科技园辐射发展的时空间特征结合起来，利用进入城市的先后次序、城市规模和城市间距离数据，开展创新扩散模型的模拟分析，以期发现清华科技园的空间扩散模式。结论对于清华科技园未来的辐射发展、其他科技园区扩张模式的选择具有借鉴意义［1］。

2 创新扩散理论及模式

2.1 创新扩散理论

创新扩散是创新的空间传播或转移过程，通过创新者与接受者之间的信息传输实现，当接受者的累积数量趋于饱和时，扩散过程亦趋结束（魏心镇，1993）［2］。最早进行创新扩散研究的是瑞典学者T.Hägerstrand(1953)，随后 F.Bonn、B.Hudson、J.Berry等一大批英美学者在此基础上做了更加深入的研究。

创新扩散受近邻、等级、阶段性等效应的影响。首先，扩散过程具有明显的距离衰减特征。在距创新源地较近的地区比较容易先获得有关的信息及技术，距离远的地区则较为困难，即扩散中的近邻效应。

第二，创新地和接受地都需具有一定的技术层次，否则难于完成扩散过程。一个城市的技术水平取决于其产业基础、人才储备、信息基础设施条件，以及城市在区域组织中的地位等。

第三，创新扩散在不同时段呈现一定的统计规律，即接受者在开始阶段较少，中间阶段剧增，后期亦趋减少，呈正态分布曲线，其累计数量符合逻辑斯谛曲线。

2.2 创新扩散模式

20世纪60年代末至70年代初，许多经济地理学家提出了创新空间扩散的思想。这种思想的核心观点是，创新可发生在任何空间，但其扩散是沿一定路径的。技术在空间上大致以两种方式进行扩散，即以达温特（narwent，1969）、莫里尔（Morri11，1970）为代表的扩展扩散（或称波浪式扩散）与以加斯蒂（Casetti，1969）、派德森（Pedersen，1970）、理查森（Ri.hardson，1973）为代表的等级扩散。

扩展扩散即技术创新是由一个中心向其腹地扩散。创新先扩散到邻近区域，再逐渐向更远的区域扩散，在空间上表现出连续性，严格遵循距离衰减规律，邻近效应明显。在微观尺度上和成长早期阶段，由于剧烈的市场竞争和企业对信息的完全依赖性，企业只有围绕高新技术园区集聚才能立于不败之地，这一布点准则正与扩展扩散的过程机制相同，因此，高技术产业的区位成长在微观上、在扩散早期阶段，主要受扩展扩散过程支配。同时，对潜在采用者技术基础要求较低的一般性技术扩散往往也是通过这种方式实现的。

等级扩散是指技术创新并非在均质的空间里扩散，而是首先从创新源地向其他较大的中心城市扩散，随着时间推移，再扩散到次一级的城市中心。主要原因是：较大的城市集中了丰富的人力资源（管理者、R&D人员和熟练工人），良好的基础设施与配套服务，又多是大企业总部所在地，因而大城市往往成为技术创新扩散的首选地。由于城市的规模（通常用人口表示）代表了市场潜力大小以及可能的产业空间集聚，因而成为衡量技术创新扩散的重要因素。按照等级扩散规律，创新在区域间的扩散是有序的，先扩散到人口较多的大城市，然后是较小的城市，这一扩散方式主要见于发达国家和地区，适用于较为复杂、先进技术的扩散。在这里决定技术扩散方向和速度的不是距离远近，而是区域对于创新的吸收能力和适配性的差别，技术在非均质的扩散空间中按照区域的等级大小呈跳跃式扩散，技术扩散的等级效应十分明显。

假定存在具有等级差异的若干城市，最大中心城市的规模为P1，第r级城市的规模为Pr，依位序-规模分布知：Pr=P1·r-q，其中r为规模级数，q为系数。城市之间信息、技术的空间相互用随距离而衰减，类似于牛顿万有引力的形式：

其中，T表示空间相互作用，O、D分别是两个城市的“供应”和“需求”，C为两城市的空间分离，一般以距离、时间或资金消耗来测度，C2为空间分离函数，表示空间间隔对空间相互作用的影响。因函数形式类似于牛顿万有引力公式，故式（1）被称为重力模型（安德松、屈恩，2001）。为适应社会经济系统的复杂性，模型的形式可以拓展为:

其中，b为指数，根据不同形式的空间作用取不一样的数值。

将空间相互作用中的空间流T视为扩散信息流，以信息的累积效果与创新扩散之间的关系来研究创新空间扩散的机制。假设某个城市体系中有n个城市，一项创新已被一些城市所采用，采用创新的城市受到已采用城市的信息辐射。根据重力模型有:

其中，Tij表示从城市i流向城市j的空间流，b被称作相互作用的“摩擦系数”，Oi和Dj表示两城市的规模。若用人口数表示城市规模，并以权数和指数来修正，可得到如下函数形式：

其中，Wi、Wj反映 i、j两地人口数受收人水平、教育程度及其他因素影响而赋予的权数，两个指数α和β用来反映可能的影响因子。对于未采用创新的城市j，接受其他所有已采用城市的辐射总量为：

创新扩散必然存在一个相互作用量的门槛值F，如果城市j所接受的辐射量小于F，就不会用创新。所以，创新扩散到j城市的条件为:

表明创新扩散受空间分离函数Cbij的影响为：当距离摩擦系数b趋于0时，创新扩散趋于纯等级扩散，当b趋于无穷大时，创新扩散则表现为纯扩展扩散（安德松、屈恩，2001）。如果市体系中各级中心间可达性得到改善，创新扩散的形式更趋向于等级关系［3］。

3 清华科技园创新扩散的实证分析

3.1 清华科技园创新扩散的描述性分析

表1给出了清华科技园从成立至今进入城市的规模分布情况。如果以进入的时间先后次序为横轴，以城市的人口规模为纵轴，可以得到清华科技园辐射发展进入城市的次序-规模散点图（见图1）。图表显示，一开始清华科技园在大城市发展，然后少量扩散到小城市；之后又开始进入大城市，最后向中小城市大势扩张。从整体扩散过程来看，难以看出清华科技园的空间扩散究竟属于等级扩散还是扩展扩散。但若将清华科技园的空间扩散过程分阶段进行考察，则会有完全不同的发现。

将清华科技园的空间扩散过程分为两个阶段:第一阶段为1994—2004年，清华科技园在北京和两个省会城市建立主园和2个分园，并逐步在进驻城市的不同区域及周边扩展；第二阶段为2005—2010年，清华科技园制定了以全国主要中心城市为基础的战略布局，先在上海、沈阳、广州、南京布点，之后在全国较大范围内大势向二三级城市渗透。第一阶段的扩散方向是城市内部和周边，即：北京主园区——玉泉慧谷，西安分园——咸阳，呈现出扩展扩散特征；第二阶段清华科技园一改早期的渐次扩张模式，主动在大城市布局，在全国扩展，进入次序与城市规模负相关，呈典型的等级扩散特征。

3.2 清华科技园创新扩散的模拟分析

采用重力模型，以已进驻城市作为创新接收者，未进入城市作为创新潜在接受者，不考虑权数及指数的影响，选用2005年后建立的13个分园所在城市作为样本城市，对清华科技园的空间扩散过程进行模拟计算。

模拟次序d与真实次序dj的离差平方和见表2。如表2显示，当b=0.05时，Σd2最小。总体来看，清华科技园空间扩散模型的摩擦系数b接近于0，说明清华科技园空间扩张接近于等级扩散模式。

4 结论与启示

科技园区的空间扩散不可能完全遵循等级扩散或扩展扩散的模式，往往是两种或多种模式的混合，但在不同发展阶段，则会以某种扩散模式为主。究竟采用何种模式，取决于自身条件、发展阶段、城市环境、政府推动、管理者理念等诸多因素。分析显示，从进入城市的次序规模关联分析来看，清华科技园空间扩散的第一阶段显示出扩展扩散的特征，即先在市域内和周边县镇扩张，再进入大城市。第二阶段，无论从城市次序规模分析还是对摩擦系数b的模拟分析看，清华科技园的空间扩散都表现为等级扩散模式，即先进入大规模城市，再依次进入有潜力的中小规模的城市。下一阶段清华科技园的空间扩散模式可能以扩展扩散为主，重点在现有规划区内部及周边扩展，兼顾考虑向条件突出的二三线城市扩散，即重点建设现有集群，扩散速度将放缓。一是因为在快速扩张之后更应强化管理，加速整合，提高核心竞争力，保持企业的长期稳定发展；二是清华科技园空间扩散第一阶段分园数量较少，第二阶段剧增，下一阶段亦趋减少，符合逻辑斯谛曲线，即创新扩散的时间模式。