基于知识网络的集群创新演化研究

杨雪　顾新　张省

摘要：借鉴耗散结构理论、自组织理论和产业集群生命周期理论，构造了基于知识网络的集群创新演化模型，以成都高新区集群创新演化为例，验证了知识网络的结构模式在集群创新中的作用。

关键词：知识网络；集群创新；演化

中图分类号：F062.3 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2014）04-0083-05

Abstract： This paper uses dissipative structure theory， selforganizing theory， industrial clusters life cycle theory and constructs networkbased cluster innovation evolution model， validates the effect of knowledge networks structure on cluster innovation by taking the evolution road of cluster innovation in Chengdu hitech industrial development zone.

Key words： knowledge network； cluster innovation； evolution

引言

自熊彼特1912年首次提出“创新是经济增长的关键因素” [1]的观点后，马歇尔、凯恩斯、克鲁格曼等人都肯定了创新对经济增长和产业发展的重要作用。Baptista等[2]指出，创新是集群发展的动力，并通过实证研究支持了“集群中企业技术创新更多”的结论，但他们没有解释企业地理上的接近性与创新产出的必然性之间的相关关系，创新仍然是锁在集群中的“黑匣子”。此后的增长极、比较优势、梯度转移等理论流派试图通过自己的研究打开这个“黑匣子”，却都没有得出令人信服的结论。

随着20世纪80年代网络分析法的逐渐成熟，创新研究进入第五代网络范式创新模式。瑞典工业界在90年代初首先提出了知识网络的概念[3]，Freeman[4]首次从集群角度考察了知识网络的溢出效应对集群创新产出和生产率提高的影响，认为集群创新水平的提高是通过缄默知识联接碰撞实现的。沿着这个思路Ritter等[5]认为，集群的知识网络具有动态性和根植性特征，网络成员之间的联系是源自其自主性和相互依赖的结合，网络中的交流规则促进或抑制了知识交流，从而影响了创新能力发展。Rogers等[6]分析了知识网络的结构和功能对整个创新网络的影响，得出结论：在知识溢出度相同的前提下，时间序列上网络溢出密度是创新的凸函数，并认为应当加强集群内网络的密度而非促进集群规模的快速扩大。Robin等[7]研究了网络型产业集群中知识演化的动态过程，比较了参与者随机交互转移知识和在正式体系下的交互转移知识两种方式对知识网络演化的影响，并对相应的模型进行了仿真研究。

与国外学者运用网络范式动态研究集群创新的演化相比，国内学者大多停留在集群内部知识网络的结构、机制和功能分析上。傅荣等[8]认为，知识网络是产业集群网络演化的重要组成部分和先决条件，他们将产业集群中参与者进行交互的偏好分为任务导向型和知识导向型，构建了基于多智能主体的产业集群知识网络模型。李文博等[9，10]对产业集群中知识网络结构的测量进行了研究，应用扎根理论提炼知识网络演化的关键影响因素模型。张永安和付韬[11]研究了集群创新系统中知识网络的界定及其运作机制。陈金丹等[12]将多主体仿真分析与实证研究相结合，模拟了集群知识网络的内生演化过程，并分析其演化结果。

本文借鉴耗散结构理论、自组织理论和产业集群生命周期理论，构造集群知识增长方程模型，从知识网络的角度探讨集群创新演化趋势，寻找集群创新从孕育到成熟直至衰退的发展规律，以期使集群中的知识网络突破各种瓶颈的限制，增强整个知识网络的运行效率，延长集群创新的成长和成熟期，提升其创新能力。

1基于知识网络的集群创新演化模型

Poter[13]认为创新集群的形成和演化存在生命周期形态，并把创新集群的生命周期划分为萌芽、演进和衰落三个阶段。Poter的划分方法描述了创新集群走向解体的规律，但没有深入探讨创新集群生命周期形成的原因。本文认为，知识网络是集群创新演化的根本动因，正是知识网络的自组织特性导致集群创新体系的动态演化，并先后经历知识生成、知识扩散和知识衰减三个阶段。

知识网络的自组织特性包括开放性、非平衡性、非线性和涨落性。开放性特征决定了组织网络中的创新主体必须要与其他主体交换信息和知识，通过网状结构获取创新要素，这部分知识量在模型中被定义为“引入的知识量”；非平衡性特征是指知识网络中的不同主体拥有自己的知识优势，这是形成“知识势能”的动力，这一特征决定了网络中的知识主体可从事知识生产，这部分知识量在模型中被定义为“生产的知识量”；非线性和涨落性代表了系统一种随机探索新结构的趋势，是对组织网络“创造性的破坏”，其中必然包括旧知识的衰减，这部分知识量在模型中被定义为“遗忘或死亡的知识量”。

集群的知识网络作为一个自组织系统，其结构、状态和功能必然随着时间的推移发生变化，时间作为模型中的自变量是连续可微的。本文将知识网络中知识的流动简化为“引入的知识量”、“生产的知识量”和“遗忘或死亡的知识量”，三类知识量均表示为时间的函数，并在集群演化的不同阶段进行比较，然后根据比较的结果构造知识演化曲线。

1.1集群知识增长方程[14]

1.3对模型的解释

集群中创新要素的流动本质上是知识的流动，知识网络的形成与发展源自集群内部创新主体之间知识共享和合作的需求，当主体之间知识共享得到实现或合作的机会消失时，知识网络就会失去运作和发展的动力，知识的流动濒于停滞，集群创新体系逐渐衰退或解体。根据知识网络在不同时间段的作用，集群创新体系的演化过程可分为形成、发展和衰亡三个阶段。endprint

在集群创新体系的形成期，知识网络的雏形初步建立，集群的核心企业（知识盟主）通过明确自己的知识需求，识别网络成员，依靠谈判制定契约，创新基础设施得以建立。随着知识网络创新主体之间合作加强，创新氛围日益浓厚，知识的外溢性开始体现，集群的创新能力不断得到提升。这一阶段自我生产知识和外界引入知识得到指数级的扩散和外溢，知识网络迅速发展。

随着创新环境的优化和知识网络节点关系的密切，集群创新体系进入成熟期，各主体间不仅加强了显性知识的传播，也加强了隐性知识的扩散，各种创新知识、创新技术和创新思维得到充分的交流和共享。此外，知识网络创新能力的提升使得合作创新的收益效应开始显现，创新主体数量不断增多，协同创新得以实现，知识网络的规模不断扩大，创新知识的增速趋于平稳并逐渐递减[16]，这一阶段是创新的高峰期。

作为自组织系统，集群创新体系在经历高速扩张后，若没有充分开放的条件并与环境不断产生知识能量的交换，集群中的知识网络创新能力开始下降，集群创新逐渐走向衰退。从宏观环境来看，集群创新的竞争优势被学习和模仿，创新主体退出网络，创新收益呈递减趋势，单位成本上升，知识网络变得规模不经济；从知识网络内部来看，创新成功企业建立的专业分工和程序化方法成为不同部门之间开展技术交流和融合的障碍，创新活动日趋内部化，知识网络的学习能力逐步丧失，知识创新数量不断递减。

2案例分析：成都高新区集群创新演化之路本节数据均来自成都高新技术产业开发区网站（www.cdht.gov.cn）和《成都高新技术产业开发区年鉴》（2007～2011）

2.1成都高新区集群创新现状

成都高新区于1991年被批准为首批国家级高新技术产业开发区，现有规划面积130平方千米，是四川省和成都市高新技术产业的重要聚集地。经过20多年的发展，已形成电子信息、生物医药和精密机械制造三大主导产业，以及集成电路、软件及服务外包、生物医药、精密机械、通信、光电显示六大产业集群，在科技部国家级高新区综合排名中长期位居前列。2012年，成都高新区完成产业增加值878.9亿元，同比增长23.2%；实现工业总产值2230亿元；财政总收入251.16亿元，同比增长15.9%；到位外资16.15亿美元，同比增长34.8%；区内认定的高新技术企业515家，占成都市的52%。

从成都高新区集群创新发展现状来看，它正处在集群发展的成熟期，这一时期，集群内部形成了相对完善的知识网络，集群基本实现了经济、知识、社会资本的最优组合，集群创新的外部性开始显现，但也面临着一定的挑战。本文从知识网络视角对成都高新区的发展进行梳理，意在探究其演化规律，为延长成熟期、减缓衰退期提供建议。

2.2星月式知识网络结构──成都高新区集群创新知识网络的形成

我国高新区创新集群的建立大都带有很强的行政命令特征，其发展一般遵循“政府联姻→产业聚集→创新产出”的固定路径，即首先是政府招商引资，利用高新技术产业的带动性，成为区域经济发展的主导，然后集群内的企业在市场竞争和文化融合中形成合作关系，最终通过知识网络的构建促进创新思想的涌现和创新产品的产生。成都高新区从建立开始，就确定了“大项目引领，就像夜空中的那轮明月，一大批中小企业支撑，繁星点点”的 “星月式”格局发展模式。

1991年3月6日，成都高新区被国务院批准为全国首批国家高新技术产业开发区，产业定位为现代通讯、生物制药、计算机多媒体技术、光机电（机电一体化）、精细化工、环保技术和新能源、新材料。1996年，成都市委、市政府对高新区进行了区划调整，赋予高新区市级经济管理权限，并将产业定位修订为电子与信息技术、生物医药工程、食品工业，规划面积扩展为47平方千米。之后的5年中，成都高新区形成了一区多园的产业格局，拥有西门子、阿尔卡特、普天、地奥制药、恩威制药、迪康药业、旺旺食品等一批重点企业。2000年，实现产业增加值41.2亿元，工业增加值16.9亿元。以IT产业集群为例，在英特尔、微软、IBM等国际巨头进驻后，旨在促进IT企业相互融合的成都高新区孵化器协会随即成立，在2006年就有成员单位32家，孵化场地面积达62.5万平方米，在孵企业1330家。

高新区建立初期，集群创新形成了星月式知识网络结构，这种发展模式一方面能够充分利用跨国母公司技术和研发优势，大量引进知识；另一方面上、下游关联的中小企业不断模仿创新，知识生成力度加大，因此，该阶段的知识生产速率呈递增趋势，创新成果丰硕。

2.3全通道式知识网络结构──成都高新区集群创新知识网络的成熟

高新技术产业集群创新对知识和技术的需求量大，而这些知识又以隐性知识为主，因此，在知识网络中应重视人与人之间的非正式交流和沟通，并保证网络联接的畅通，知识网络需逐渐涵盖高校、科研机构和中介服务组织，这样才更有利于集群内隐性知识的流动和扩散。

成都高新区集群初步形成之后，以核心企业为中心的轮轴式知识网络的封闭性和排他性逐渐显现，高新区开始重视跨企业交流平台的构建，在中西部地区率先建立了“962000”企业呼叫服务中心，筹建了专业园区管理服务公司、技术创新服务中心、创新投资公司等专业技术服务团队，为企业提供技术平台、人才培育、融资担保、行业分析咨询等增值服务。

2001年，随着西部园区的并入，成都高新区逐渐形成了南部园区和西部园区组成的产业布局，规划面积扩展到68平方千米，产业定位再次修订为电子信息、生物医药、现代制造（航空航天技术）。2003年，规划面积扩大到近80平方千米，初步确定了电子信息、生物医药、精密机械制造三大主导产业。这一时期，英特尔、中芯国际、宇芯等重大项目加快落户，集成电路产业集群逐渐形成。2005年，实现产业增加值140.8亿元，工业增加值66.2亿元。2006年，成为全国首批“创建世界一流高科技园区”试点单位。endprint

全通道式知识网络结构使得集群内部创新气氛浓厚，知识扩散加快，自主创新能力提升。2006年，成都高新区专利申请数608件，专利授权296件，专利授权量同比增长35.78%，新增实施项目156件，专利实施项目当年新增产值11.78亿元，新增利税3.52亿元。此外，有11家区内企业的项目获得2006年四川省专利实施专项补助资金立项支持，立项总金额为67万元，立项数占全市的50%，立项总金额占全市的55.8%。

2.4传染流式知识网络结构──成都高新区集群创新知识网络的发展趋势

2007年以来，成都高新区进入产业层次升级、创新能力增强、产业规模做大的跨越发展阶段，规划面积逐步扩大至130平方千米。5年来，先后引进了京东方、深天马、中光电等重大项目，光电显示产业快速聚集，成都已成为全国重要的光电显示产业核心城市；继富士康之后，戴尔、联想等一批重大项目的落户加快推动了成都高新区终端制造业的崛起，让成都彻底告别IT产业“缺芯少魂没面子”的时代；在高端制造业加快突破的同时，软件及服务外包产业也取得了突飞猛进的发展，拥有11个软件类国家级产业基地，全球软件20强中有13家落户，软件企业总数达600余家，成都已成为中国第二大信息安全产品研发生产基地、第三大游戏产品研发运营中心和中西部3G通信企业聚集度最高、最具产业活力的区域，整体产业规模和水平位居全国前列；此外，总部经济和金融等高端服务业也呈现加快聚集态势，产业竞争力显著提升，成为中西部高端产业招商引资成效最为显著、创新创业资源最为富集、对区域经济拉动最为强劲的区域之一。

2010年，高新区共申请专利6807件，同比增长12.8%，占成都市同期申请总量的21.8%。其中发明申请1587件，同比增长22.4%，占申请总量的23.3%，企业申请3077件，同比增长30.4%，占申请总量的45.2%。全年共获得专利授权5571件，其中发明专利402件，每万人新增发明专利13.3件，同比增长166.2%。截至2010年底，高新区累积申请专利20062件，获得授权11966件。

虽然成都高新区集群创新取得了巨大成功，但也面临着两大挑战：一是集群内企业基本属于“空降”企业，与当地企业和本土文化的“根植性”较差，彼此之间结网度低；二是对外知识依存度高，核心技术创新能力不强。迄今为止，生物制药和精密仪器产业仅培育了地奥和海特两家本土企业，而电子产业基本都是封装测试企业。

成都高新区和国外高新区在发展过程中面临相似的问题：跨国公司蓬勃发展，而本土中小企业孵化乏力；企业与本地科研机构知识交流频度低；随着区域经济的发展，集群内跨国公司因土地、人力和基础设施等价格的上涨而搬迁。解决高新区集群创新发展的困境可借鉴美国硅谷的成功经验，构建传染流式知识网络结构──鼓励网络内的员工频繁流动，打破企业的科层制以减少知识流动的层级，加强与集群外部科研机构的结网度。

20多年来，成都高新区先后经历了筹建、形成、成长和发展四个时期，回顾其发展历程，印证了本文提出的基于知识网络的集群创新演化路径（见图4），为基于知识网络的集群创新演化提供了实践样本。

3结论

知识网络是创新集群演化过程中最根本的内在动力，“引入的知识量”、“生产的知识量”和“遗忘或死亡的知识量”三者的大小决定着集群创新的演化趋势。在集群建立初期，大多遵循“引进来”的原则，而创新集群的成熟最终需依靠知识网络中的知识溢出和知识扩散，因此，熟悉知识网络的结构模式对于集群创新至关重要。

进一步分析高新区集群创新中知识网络的作用可以发现，非正式网络可促进以隐性知识为主体的高科技知识的交流，提高知识共享的深度和效率，解决跨国公司“根植性”不强的问题。同时，各类知识主体在网络非正式交流中产生的合作创新文化气氛，是集群创新保持旺盛生命的重要因素。

参考文献：

[1]约·熊彼特.经济发展理论[M].北京：商务印书馆，2000.55-60.

[2]Baptista R.Geographical Cluster and Innovation Diffusion[J].Technological Forecasting and Social Change， 2001，66（1）：31-46.

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[9]李文博，郑文哲，刘爽.产业集群中知识网络结构的测量研究[J].科学学研究，2008（8）：787-792.

[10]李文博，林云，张永胜.集群情景下企业知识网络演化的关键影响因素——基于扎根理论的一项探索性研究[J].研究与发展管理，2011，23（6）：17-24.

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[13]Porter，M.Clusters and The New Economics of Competition[J].Harvard Business Review，1998（6）：77-91.

[14]司训练.知识生产网络的进化研究[M].北京：经济科学出版社，2007：43-49.

[15]李志青.社会资本技术扩散和可持续发展[M].上海：复旦大学出版社，2005：118-121.

[16]万君.知识网络的形成与演化研究[D].四川大学，2010：116-122.

（责任编辑：王惠萍）endprint

全通道式知识网络结构使得集群内部创新气氛浓厚，知识扩散加快，自主创新能力提升。2006年，成都高新区专利申请数608件，专利授权296件，专利授权量同比增长35.78%，新增实施项目156件，专利实施项目当年新增产值11.78亿元，新增利税3.52亿元。此外，有11家区内企业的项目获得2006年四川省专利实施专项补助资金立项支持，立项总金额为67万元，立项数占全市的50%，立项总金额占全市的55.8%。

2.4传染流式知识网络结构──成都高新区集群创新知识网络的发展趋势

2007年以来，成都高新区进入产业层次升级、创新能力增强、产业规模做大的跨越发展阶段，规划面积逐步扩大至130平方千米。5年来，先后引进了京东方、深天马、中光电等重大项目，光电显示产业快速聚集，成都已成为全国重要的光电显示产业核心城市；继富士康之后，戴尔、联想等一批重大项目的落户加快推动了成都高新区终端制造业的崛起，让成都彻底告别IT产业“缺芯少魂没面子”的时代；在高端制造业加快突破的同时，软件及服务外包产业也取得了突飞猛进的发展，拥有11个软件类国家级产业基地，全球软件20强中有13家落户，软件企业总数达600余家，成都已成为中国第二大信息安全产品研发生产基地、第三大游戏产品研发运营中心和中西部3G通信企业聚集度最高、最具产业活力的区域，整体产业规模和水平位居全国前列；此外，总部经济和金融等高端服务业也呈现加快聚集态势，产业竞争力显著提升，成为中西部高端产业招商引资成效最为显著、创新创业资源最为富集、对区域经济拉动最为强劲的区域之一。

2010年，高新区共申请专利6807件，同比增长12.8%，占成都市同期申请总量的21.8%。其中发明申请1587件，同比增长22.4%，占申请总量的23.3%，企业申请3077件，同比增长30.4%，占申请总量的45.2%。全年共获得专利授权5571件，其中发明专利402件，每万人新增发明专利13.3件，同比增长166.2%。截至2010年底，高新区累积申请专利20062件，获得授权11966件。

虽然成都高新区集群创新取得了巨大成功，但也面临着两大挑战：一是集群内企业基本属于“空降”企业，与当地企业和本土文化的“根植性”较差，彼此之间结网度低；二是对外知识依存度高，核心技术创新能力不强。迄今为止，生物制药和精密仪器产业仅培育了地奥和海特两家本土企业，而电子产业基本都是封装测试企业。

成都高新区和国外高新区在发展过程中面临相似的问题：跨国公司蓬勃发展，而本土中小企业孵化乏力；企业与本地科研机构知识交流频度低；随着区域经济的发展，集群内跨国公司因土地、人力和基础设施等价格的上涨而搬迁。解决高新区集群创新发展的困境可借鉴美国硅谷的成功经验，构建传染流式知识网络结构──鼓励网络内的员工频繁流动，打破企业的科层制以减少知识流动的层级，加强与集群外部科研机构的结网度。

20多年来，成都高新区先后经历了筹建、形成、成长和发展四个时期，回顾其发展历程，印证了本文提出的基于知识网络的集群创新演化路径（见图4），为基于知识网络的集群创新演化提供了实践样本。

3结论

知识网络是创新集群演化过程中最根本的内在动力，“引入的知识量”、“生产的知识量”和“遗忘或死亡的知识量”三者的大小决定着集群创新的演化趋势。在集群建立初期，大多遵循“引进来”的原则，而创新集群的成熟最终需依靠知识网络中的知识溢出和知识扩散，因此，熟悉知识网络的结构模式对于集群创新至关重要。

进一步分析高新区集群创新中知识网络的作用可以发现，非正式网络可促进以隐性知识为主体的高科技知识的交流，提高知识共享的深度和效率，解决跨国公司“根植性”不强的问题。同时，各类知识主体在网络非正式交流中产生的合作创新文化气氛，是集群创新保持旺盛生命的重要因素。

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[16]万君.知识网络的形成与演化研究[D].四川大学，2010：116-122.

（责任编辑：王惠萍）endprint

全通道式知识网络结构使得集群内部创新气氛浓厚，知识扩散加快，自主创新能力提升。2006年，成都高新区专利申请数608件，专利授权296件，专利授权量同比增长35.78%，新增实施项目156件，专利实施项目当年新增产值11.78亿元，新增利税3.52亿元。此外，有11家区内企业的项目获得2006年四川省专利实施专项补助资金立项支持，立项总金额为67万元，立项数占全市的50%，立项总金额占全市的55.8%。

2.4传染流式知识网络结构──成都高新区集群创新知识网络的发展趋势

2007年以来，成都高新区进入产业层次升级、创新能力增强、产业规模做大的跨越发展阶段，规划面积逐步扩大至130平方千米。5年来，先后引进了京东方、深天马、中光电等重大项目，光电显示产业快速聚集，成都已成为全国重要的光电显示产业核心城市；继富士康之后，戴尔、联想等一批重大项目的落户加快推动了成都高新区终端制造业的崛起，让成都彻底告别IT产业“缺芯少魂没面子”的时代；在高端制造业加快突破的同时，软件及服务外包产业也取得了突飞猛进的发展，拥有11个软件类国家级产业基地，全球软件20强中有13家落户，软件企业总数达600余家，成都已成为中国第二大信息安全产品研发生产基地、第三大游戏产品研发运营中心和中西部3G通信企业聚集度最高、最具产业活力的区域，整体产业规模和水平位居全国前列；此外，总部经济和金融等高端服务业也呈现加快聚集态势，产业竞争力显著提升，成为中西部高端产业招商引资成效最为显著、创新创业资源最为富集、对区域经济拉动最为强劲的区域之一。

2010年，高新区共申请专利6807件，同比增长12.8%，占成都市同期申请总量的21.8%。其中发明申请1587件，同比增长22.4%，占申请总量的23.3%，企业申请3077件，同比增长30.4%，占申请总量的45.2%。全年共获得专利授权5571件，其中发明专利402件，每万人新增发明专利13.3件，同比增长166.2%。截至2010年底，高新区累积申请专利20062件，获得授权11966件。

虽然成都高新区集群创新取得了巨大成功，但也面临着两大挑战：一是集群内企业基本属于“空降”企业，与当地企业和本土文化的“根植性”较差，彼此之间结网度低；二是对外知识依存度高，核心技术创新能力不强。迄今为止，生物制药和精密仪器产业仅培育了地奥和海特两家本土企业，而电子产业基本都是封装测试企业。

成都高新区和国外高新区在发展过程中面临相似的问题：跨国公司蓬勃发展，而本土中小企业孵化乏力；企业与本地科研机构知识交流频度低；随着区域经济的发展，集群内跨国公司因土地、人力和基础设施等价格的上涨而搬迁。解决高新区集群创新发展的困境可借鉴美国硅谷的成功经验，构建传染流式知识网络结构──鼓励网络内的员工频繁流动，打破企业的科层制以减少知识流动的层级，加强与集群外部科研机构的结网度。

20多年来，成都高新区先后经历了筹建、形成、成长和发展四个时期，回顾其发展历程，印证了本文提出的基于知识网络的集群创新演化路径（见图4），为基于知识网络的集群创新演化提供了实践样本。

3结论

知识网络是创新集群演化过程中最根本的内在动力，“引入的知识量”、“生产的知识量”和“遗忘或死亡的知识量”三者的大小决定着集群创新的演化趋势。在集群建立初期，大多遵循“引进来”的原则，而创新集群的成熟最终需依靠知识网络中的知识溢出和知识扩散，因此，熟悉知识网络的结构模式对于集群创新至关重要。

进一步分析高新区集群创新中知识网络的作用可以发现，非正式网络可促进以隐性知识为主体的高科技知识的交流，提高知识共享的深度和效率，解决跨国公司“根植性”不强的问题。同时，各类知识主体在网络非正式交流中产生的合作创新文化气氛，是集群创新保持旺盛生命的重要因素。

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（责任编辑：王惠萍）endprint