创新合作与广州建设粤港澳大湾区创新增长极

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一、引言

湾区即是所在国参与国际竞争合作的重要平台，也是引领技术变革的领头羊和全球经济发展的重要增长极[1]。与纽约、旧金山、东京等世界一流湾区相比，粤港澳大湾区如何在“一国两制”的基础上，推进城市间的协同创新与分工合作，实现创新驱动发展，打造世界一流湾区，参与世界经济发展竞争，是其担负的战略使命之一[2]。2017年7月，在习近平主席的见证下，国家发改委与粤港澳三地政府共同签署了《深化粤港澳合作 推进大湾区建设框架协议》。根据该协议，粤港澳三地将在中央支持下完善创新合作机制，优化跨区域合作创新发展模式，打造国际科技创新中心。从整体上看，粤港澳大湾区的创新驱动力强大，具备良好的创新资源[2]，特别是粤港澳三地在创新方面各有优势。但从内部看，粤港澳大湾区内部的创新资源及要素并未得到充分的利用，尤其是城市间的创新合作亟待加强。已有研究表明，一个区域的创新源泉有两种，一种是增加本地的创新投入，一种是接受来自其他区域的创新空间溢出[3]。区域间创新要素的动态流动有利于知识的空间溢出，从而促进区域创新效率的提升[4-5]。由此可见，加强城市间的创新合作，将有利于促进创新要素在不同城市间的充分流动，从而有利于充分发挥各个城市的创新资源优势，提升区域整体创新效率，推动粤港澳大湾区建设成为全球领先的科技创新中心。

广州作为广东省的省会城市，拥有全广东省77%的科研机构、70%的科技人员、80%的高等院校与97%的国家重点学科，是华南地区的科教文化中心，创新资源丰富。此外，广州作为国家中心城市，具有综合交通枢纽的区位优势，区域合作基础良好。因此，在粤港澳大湾区建设背景下，随着城市间经济联系的进一步加深，城市间的创新合作关系也将进一步加强，从现有创新资源与合作条件来看，将更加有利于发挥广州在创新领域的重要作用，从而建设成为粤港澳大湾区创新增长极。而上述预设的前提是，广州需明确自身在粤港澳大湾区创新合作网络中的地位与作用，充分发挥其创新比较优势。基于这种认识，本文以城市间发明专利合作数量衡量城市间创新合作水平，基于网络视角与空间视角，探究广州在粤港澳大湾区创新合作网络中的地位与作用，通过分析广州的创新结构特征，发现广州的创新比较优势。以期为广州建设粤港澳大湾区创新增长极，推动建设国际科技创新中心提出相应的对策及建议。

二、粤港澳大湾区创新合作格局

（一）创新合作关系呈现向大湾区内部集聚的趋势

专利申请量被广泛地作为衡量技术创新的指标。专利包括发明专利、实用新型以及外观设计三种类型，其中，发明专利是三种专利类型中最具技术含量与创新性的指标，常常被用作技术创新的成果或是表征创新绩效[6]。由于发明专利联合申请体现了不同创新主体间协同互动与创新合作的成果，因此，本文采用不同城市创新主体间的发明专利联合申请衡量城市间的创新合作。

通过广东省知识产权局专利信息查询系统，本文获取了2008至2016年粤港澳大湾区11个城市的发明专利数据共547564条。其中，申请人包括2个及以上的发明专利联合申请数量为68988件，平均合作率约为12.60%。从创新合作关系的区域合作模式来看，粤港澳大湾区创新合作联系有向湾区内部，尤其是湾区各个城市内部集聚的趋势（见图1）。

首先，从湾区城市与非湾区城市间的合作情况来看。2008年，湾区与非湾区城市的发明专利合作量占总合作量的87.34%，处于绝对领先的位置，但此后呈现快速下降的趋势，在2012至2013年期间开始被湾区城市市内合作关系所超过，成为粤港澳大湾区发明专利的次要合作模式，到了2016年，其仅占总合作关系的29.60%。

图1 粤港澳大湾区发明专利的区域合作类型

其次，从湾区城市间的合作情况来看。2008至2016年期间，湾区城市间的发明专利合作所占比重依次呈现为缓慢上升、快速上升、回落后再上升的变化趋势。但总的来看，湾区城市间的发明专利合作所占比重呈现整体上升的趋势。

最后，从湾区城市市内的合作情况来看。2008年，湾区城市市内发明专利合作量仅占总合作量的10.38%，但此后取得了快速增长，除了2014年稍有波动，其余年份均保持较为稳定的增幅，到了2016年，其占比为57.11%，在合作关系中占据了主导地位。

现有研究认为，地理邻近是促进组织之间创新合作的重要影响因素，主要表现为，创新过程中隐形知识的强度越大，就越需要面对面的沟通和接触[7]。这意味着，在粤港澳大湾区，地理临近仍然是影响不同城市的创新主体间开展创新合作的重要因素，且随着时间的推移，这种影响的程度可能进一步加深。因此，可以预见，随着粤港澳大湾区交通联系日益密切，未来，城市创新合作关系将会进一步向湾区内部转移，湾区内部的创新联系将会越来越紧密。

（二）形成了“佛—穗—莞—深”创新走廊

粤港澳大湾区创新合作关系呈现向湾区内部集聚的趋势，表明大湾区内部城市间创新联系越来越紧密，因此，有必要从大湾区内部揭示各个城市间的创新联系情况。为此，本文利用ArcGis制图软件，进一步考察粤港澳大湾区城市创新联系的空间格局及其动态演变，结果见图2。整体而言，粤港澳大湾区城市创新联系格局呈现以下两个特征。

图2 粤港澳大湾区城市发明专利合作网络①

第一，整体联系格局呈现更加网络化、复杂化的趋势。粤港澳大湾区城市间发明专利合作的联系格局呈现“邻近”与“跳跃”并存的现象。随着时间的推移，城市间的合作关系越来越多，创新联系越来越紧密。从一开始主要由以广州和深圳为核心节点所形成的较为发散、均衡的射线集所组成，逐渐演变为形成以广州、深圳为核心，并分别向佛山与东莞延伸的创新走廊，而其他城市则通过与广州、深圳连接，从而向“佛—穗—莞—深”创新走廊集聚。

第二，广州承担重要的枢纽功能。首先，从城市自身的创新合作水平来看，广州城市内部的创新联系长期维持在一个较高的水平且保持着稳定的增长，在前两个阶段，城市内部的创新规模仅次于深圳，始终作为创新网络中的重要城市。值得注意的是，在2014至2016年期间，佛山市市内合作的发明专利数量从1065件增加到2348件，增长了1.2倍，分别超过了广州与深圳，排名从第三升至第一。由此可见，佛山城市内部的创新联系较强，创新合作需求较大，且近几年呈现快速增长的趋势。从更微观的角度看，这可能归功于其发达的制造业体系。其次，从城市间的联系强度来看，广州与深圳在创新合作网络连接了大部分的城市，承担了重要的枢纽功能。仅在2014至2016年期间，与广州、深圳有关的发明专利合作数量占湾区内所有城市间总合作量的63.48%。

通过对比可以发现，深圳的平均联系强度更大，但广州合作的城市数量更多、空间范围更广、水平更加均衡。具体来看，在2008至2010年期间，与广州产生创新合作关系的城市数量更多，结构更加均衡，而深圳则主要与邻近城市产生创新合作关系，连接的城市数量较少，但联系的强度更强。此后的阶段，广州主要加强了与合作城市的联系强度，新增的联系城市数量不明显，而深圳则是主要扩展了合作城市的数量，分散了邻近城市的联系强度。到了2014至2016年阶段，两者的空间联系结构演变有逐渐趋同的趋势。

（三）广州与粤港澳大湾区其他城市的创新合作潜力

现有研究认为，技术邻近是影响创新合作的重要因素。技术邻近对创新合作的影响呈倒U型关系[8]。当技术邻近很小的时候，主体之间不能充分地相互理解，随着技术邻近的增加，主体之间有效的交互沟通和知识的互补性可以激发创新成果的产生，但超过某一个点后，技术邻近太大导致主体之间知识的互补性很小，很难激发创新的产生，创新合作的绩效开始降低。因此，城市间应注意维持合理的技术邻近度，运用好创新技术资源的互补性，以提升创新合作的效率。

为了进一步发现大湾区内部与广州具备创新合作潜力的城市，本文计算了广州与大湾区其他城市的专利技术邻近指数（见表1）。从时间维度来看，广州与粤港澳大湾区其他城市间的专利技术邻近指数演变呈现出以下三种类型。

第一种是由初期较低的水平逐渐增加至一个较高的水平。这种类型主要发生在广州与深圳、珠海、佛山、东莞、澳门之间。这意味着，广州与深圳、珠海、佛山、东莞和澳门之间的专利技术结构相似度处于一个较为合理的阶段，城市间的技术资源存在一定的交互与互补的空间，有利于城市间创新合作的绩效，城市间创新合作的潜力较大。

第二种是始终维持在高水平阶段。长期来看，广州与中山、肇庆的技术邻近指数基本维持在0.80以上，广州与惠州、香港之间的技术邻近指数基本维持在0.90以上。说明广州与中山、肇庆、惠州、香港之间的专利技术结构趋同，技术知识的互补性比较小，可能形成一定的竞争关系，创新合作的绩效较低，缺乏创新合作的潜力。

第三种是始终处于低水平阶段。在2008至2016年期间，广州与江门的技术邻近指数始终在0.21～0.32间波动。由此说明，广州与江门的专利技术结构相似程度比较低，缺乏产生创新联系的交互基础，难以激发创新合作的产生，创新合作的潜力也较低。

因此，总的来看，广州与深圳、珠海、佛山、东莞、澳门具备较大的创新合作潜力，应着重加强与这部分城市的创新联系，激发创新合作的知识溢出效应，从而有利于发挥自身的创新资源优势，提升区域创新效率。与此同时，也应注重与中山、肇庆、惠州、香港、江门形成更加合理的技术邻近度，提高城市间创新资源的互补性，从而增加创新合作的可能性。

三、广州在粤港澳大湾区创新合作网络中的地位与作用

（一）整体创新合作网络发育程度增强

粤港澳大湾区城市间创新合作联系呈现网络化的趋势，因此，本文将城市作为发明专利合作网络中的节点，采用网络密度、网络度数中心势与集聚系数描述粤港澳大湾区城市创新合作网络的整体特征（见表2）。总的来看，粤港澳大湾区创新合作网络的发育程度随着时间的推移而逐渐增强。

首先，从网络密度来看，在2008至2016年期间，粤港澳大湾区间发明专利合作的网络密度从0.28逐渐增至0.60。这意味着，在粤港澳大湾区内部，具有发明专利合作关系的城市对数量越来越多，城市间创新合作关系越来越紧密。形成这个趋势的原因可能有两方面：一是时间上的增长，二是空间上的转移。

表1 广州与粤港澳大湾区城市的专利技术邻近指数②

表2 港澳大湾区发明专利合作网络整体特征③

其次，从网络度数中心势来看，在2008至2016年期间，粤港澳大湾区发明专利合作网络度数中心势分别由67.78%降至6.85%，降幅达到了89.89%，呈现明显的递减趋势。由此说明，从粤港澳大湾区内部城市间相互合作的程度来看，各个节点城市的相对差距进一步缩小，创新合作网络呈现更加均衡的趋势。

最后，从网络集聚系数来看，在2008至2016年期间，粤港澳大湾区发明专利网络集聚系数由0.38逐渐增加到0.68。表明城市间创新合作联系的扩散能力更强，整体网络的集聚能力更强，特别是主要城市间的相互联系进一步加强，网络内部集团化程度越高。

（二）广州在创新合作网络中处于重要地位

为了进一步分析粤港澳大湾区发明专利合作网络内部的城市结构特征，从而明确广州在创新合作网络中的地位与作用，本文计算了各个城市的度数中心度。并且，为了展现城市间创新合作的方向性，本文根据专利联合申请关系中是否为第一申请人，将度数中心度进一步分为出度与入度。总的来看，广州在粤港澳大湾区创新合作网络中发挥着重要的连接功能与辐射作用。

首先，从城市出度中心度排名来看（见表3），粤港澳大湾区发明专利合作网络呈现出“中心—外围”的城市结构特征。具体的，广州、深圳、东莞与佛山4个城市的出度始终排在前4名。一方面说明了这4个城市在创新合作网络中与其他城市的创新联系较为紧密。另一方面也说明，在与其他城市的创新合作关系中，这4个城市更多的是承担合作发起人的角色，发挥了主导的作用，主动创新能力较强。从增长的角度看，广州的排名表现稳中有升，在2008至2010年期间，广州的出度中心度排名第三，此后在2011至2016年期间，广州排名上升到了第二名，且不断缩小了与第一名之间的差距。

其次，从城市入度中心度排名来看（见表4），在不同时间段下，广州与深圳均稳定地占据了前两名的位置，且与其他城市保持着较为明显的优势。这说明，广州与深圳不仅有着比较强大的自主创新的能力，得益于强大的创新资源优势，还发挥了重要的辅助创新的作用。这意味着，对于大湾区其他城市而言，在创新合作关系中，需要主动寻求广州或深圳的创新配合与技术支持。值得注意的是，相比于出度中心度排名，广州在入度中心度的排名表现上更加突出。在2008至2013年期间，广州排名第二，仅次于深圳，到了2014至2016年期间，广州则是超越了深圳，排名升至第一。

表3 粤港澳大湾区发明专利合作网络城市中心度（出度）排名④

整体而言，广州与深圳在粤港澳大湾区城市创新网络中发挥着重要的连接功能与辐射作用。但相比之下，深圳在创新合作关系中更多的是作为发起者的角色，主动创新能力相对更强，而广州则是辅助创新能力更强，成为湾区内部更多城市的创新合作伙伴。

表4 粤港澳大湾区发明专利合作网络城市中心度（入度）排名

四、广州的创新结构特征及比较优势

（一）创新主体多元化

广州作为广东省的省会城市，集中了全省的大部分高校及科研院所资源，是华南地区的科教中心。目前，广州拥有全省80%的高校、77%的科研机构、97%的国家重点学科与100%的国家重点实验室，拥有国家工程技术研究中心18家，国家级企业技术中心25家，以及8700多家高新技术企业。因此，从创新主体的角度看，广州具有产学研深度融合与协同创新的良好基础。

广州的创新主体呈现出多元化发展的特征。以创新主体对发明专利贡献程度的高低进行排序，广州的创新主体结构依次为企业、高校、科研机构（见图3）。2008年，广州的产、学、研发明专利申请数量的比值分别为3.6∶3.1∶1。从变化的趋势来看，2008年，企业的创新贡献程度略高于高校，但此后企业的创新能力得到了更快的提升，逐渐拉大了与高校的差距，与此同时，科研机构的发明专利数量则保持着较为平稳的增长。到了2016年，企业、高校、科研机构三者的发明专利贡献比值变化为7.5∶3.3∶1。

为了进一步展现广州创新主体多元化发展的比较优势，本文将深圳发明专利的创新主体结构与广州进行比较（见图4）。相比之下，深圳企业创新的规模优势明显，但创新主体结构较为单一，产学研创新比例悬殊。以2016年为例，深圳的企业、高校、科研机构的发明专利贡献比值约为30.0∶1.3∶1。这表明，深圳的科技创新主要由企业驱动，而高校与科研机构的创新贡献则较为有限。

通过比较可以发现，在发明专利领域，企业的创新优势明显，在创新主体中占据着主导作用。广州的创新主体多元化发展，创新结构较为均衡，产、学、研的创新水平均不断提升。因此，与深圳相比，得益于丰富的高校及科研院所资源，广州更有利于实现产学研深度融合，发挥产学研协同创新的优势。

图3 广州发明专利创新主体分类情况

图4 深圳发明专利创新主体分类情况

（二）技术多样化程度高

广州创新资源丰富不仅体现在创新主体的多样性上，同时也体现在优势技术领域的多样性上。通过计算广州在2008至2016年期间各个发明专利部占总申请量的比重（见图5），发现广州的专利技术结构较为均衡，技术多样化程度高，在人类生活必需品、作业与运输、化学与冶金、物理和电学等5个技术领域具备创新比较优势。

广州的技术结构表现为均衡性与稳定性两个特征。一方面，从8个专利部的分布情况来看，广州的创新优势领域分布较为均衡。广州占比超过10%的专利部分别有A、B、C、G、H，涉及的技术领域分别为人类生活必需品、作业与运输、化学与冶金、物理和电学。此外，本文根据《国际专利分类表》的8个大部及其分部与我国《国民经济行业分类》中的门类以及制造业中的大类进行匹配（见表5），发现广州具有潜在技术优势的产业包括农副食品加工业、食品制造业、烟草制造业、交通运输设备制造业、化学原料及化学制品制造业、化学纤维制造业、医药制造业、专用设备制造业、电气机械及器材制造业等。

图5 广州发明专利的IPC分类情况

另一方面，从时间的变化趋势看，广州的专利技术结构变化整体比较稳定。在2008至2016年期间，除了C专利与G专利部存在此消彼长的变化关系，其余专利部的变化则不明显。其中，C专利部由2008年的24.24%降至2016年的15.05%，而G专利部占比则由2008年的17.44%增至2016年的25.99%。由此表明，近年来，广州的传统优势领域，即化学及冶金技术的创新优势有所弱化，但与此同时，物理领域的技术创新能力则取得了一定的提升。

同样，为了进一步发现广州在技术领域的创新比较优势，本文以深圳的情况作为对比（见图6）。相比于广州而言，深圳的专利技术专业化程度较高，但技术结构较为集中，且波动幅度较大。深圳占比超过10%的专利部只有G和H，且两者相加占总申请量的比重超过了70%。由此表明，深圳的比较优势产业基本集中在计算机、通信和其他电子设备制造业、仪器仪表制造业、信息传输、软件和信息技术服务业等行业上，其创新活动主要是沿着产业链纵向延伸。

图6 深圳发明专利的IPC分类情况

相比之下，广州的优势产业不仅囊括部分高技术产业，同时也包括一些传统产业。例如，交通运输设备制造业、化学原料和化学制品制造业、烟草制造业、医药制造业等行业一直是广州的绝对优势产业。除此之外，广州在农业、食品加工业、交通运输业、通用设备制造业等行业也具有创新比较优势。这意味着，广州的创新发展模式适合向产业间横向发展，通过整合跨产业链的创新资源，促进不同产业间的创新联系，从而发挥跨产业的创新优势。

表5 专利IPC分类及其对应行业

五、结论及对策建议

本文以城市间发明专利合作数量衡量城市间的创新合作水平，重点分析了广州在粤港澳大湾区创新合作网络中的地位与作用，以及广州在创新领域的比较优势。研究结果显示，广州在粤港澳大湾区创新合作网络中承担了重要的枢纽功能；在空间上，粤港澳大湾区形成了“佛—穗—莞—深”创新走廊；在技术创新领域，广州具有创新主体多元化与技术多样化程度高的比较优势。基于现已形成的城市创新合作格局，本文就广州如何根据自身在粤港澳大湾区创新合作网络中的地位与作用，发挥其创新比较优势，从而推动建设国际科技创新中心，提出以下对策建议。

第一，广州应巩固与利用其在粤港澳大湾区创新合作网络中的枢纽地位，依托国家中心城市、省会城市与大湾区交通枢纽的综合优势，特别是公共服务体系全、质量高和综合创新能力强的有利条件，吸引创新人才，成为大湾区创新人才的集聚地与供应地，积极承担湾区内部城市与外部城市的创新联系人角色，扩大创新辐射力。

第二，广州应依托“佛—穗—莞—深”创新走廊，重点加强与深圳、佛山、东莞、珠海、澳门等合作潜力较大的城市间的创新联系。特别是，应重视利用广州与佛山、东莞之间的空间邻近优势，推动广佛同城化等，建立跨区域的创新合作平台，从而更好地发挥广州的科教资源优势与佛山、东莞的制造业创新资源优势，推动三地产学研的协同创新，提高科研成果转化能力，进一步巩固作为粤港澳大湾区创新合作网络枢纽的地位。

第三，广州需充分发挥创新主体多元化及其科教资源优势，促进本地高校、科研院所与其他高水平院校的交流，尤其是与香港国际知名大学形成更加紧密、频繁的科研交流与创新合作关系，提升科技创新的国际化程度。同时，加强本地高校、科研院所与企业间的创新联系，利用好周边城市的创新合作需求，促进产学研协同创新。通过这些方式，增强广州在粤港澳大湾区创新合作中的引领能力。

第四，广州应利用其技术优势领域多样化的特点，促进本地产业间横向扩张的创新合作，形成跨产业链的创新合作优势。此外，在一些不是本地优势产业但具备创新比较优势的产业领域，广州可加强与大湾区内这类优势产业所在城市的创新合作，从而促进大湾区的创新合作，发挥广州对粤港澳大湾区创新合作的推动作用。

注释：

①图中点的大小表示湾区同一城市市内合作的数量，点越大，合作数量越多。线的粗细表示湾区不同城市间创新合作的数量，同理，线越粗，则合作数量越多。采用Jenks最佳自然断裂法，根据组间方差最大、组内方差最小的聚类结束条件将城市间的创新联系强度划分为4个等级。

②本文采用Jaffe指数度量粤港澳大湾区城市间的技术邻近程度。Jaffe指数的原理是根据创新主体在专利分类上的分布数目来构造技术空间向量。然后，用各向量间的非中心化的相关系数来衡量创新主体的技术邻近程度。Jaffe指数将专利分成120类，考虑到数据的可得性，本文参考史峰等（2016）的处理方法，采用简化的Jaffe指数进行测量：

其中，1～8表示按照国际专利分类法将专利分成8个专利部，fi,tk表示t期内城市i在第k部专利申请的发明专利数，同理，fj,tk表示t期内城市j在第k部专利申请的发明专利数。如果Tecij,t的值越接近1，表明城市i与城市j的技术结构越邻近，值越接近0，则表示城市i与城市j的技术结构差距越大。

③网络密度用于刻画网络中节点间相互连边的密集程度，值越大，则网络联系越紧密，整体网络对节点的影响越大；网络度数中心势表示网络的中心性，体现网络的集中程度，值越大，则网络越集中，核心节点越突出；网络集聚系数表示一个网络中节点集聚的程度，反映了节点的邻接点之间相互连接的程度，值越大，网络节点的集聚性越强，网络集团化的程度越高。

④城市中心度排名越高，意味着该城市在创新合作网络中的辐射能力越强，地位越高，处于核心位置。