基于博弈视角探索新兴产业绿色技术创新演化模式

于 娜 何文韬

（1.合肥学院，安徽 合肥 230601；2.东北财经大学，辽宁 大连 116025）

一、引言

近年来，随着新兴产业在迅猛发展的同时，出现了一些诸如盲目投资、重复建设、对低素质劳动力和政府补贴依赖等不良现象，产业发展“虚火”，技术呈现低端化趋势，严重影响了新兴产业的发展态势和整体国际竞争力[1]。正确认识新兴产业技术创新，厘清新兴产业发展的关键，是解决该问题的源泉。在经济发展与环境污染之间的矛盾日益激烈的背景下，中国“十三五”规划纲要提出了绿色发展理念。同时，党的十九大明确提出 “构建市场导向的绿色技术创新体系，推动绿色发展”，强调实施创新驱动发展战略，强化科技创新引领作用。因此，在面对新一轮科技革命和产业革命的到来之际，培育和发展新兴产业绿色技术创新是目前要解决的关键问题之一[2]。

绿色技术创新是指通过改善和调整自然资源的利用和配置，避免、消除或减轻生态环境污染和破坏，达到开发节能产品的目的[3]，涉及绿色产品设计、绿色材料、绿色工艺、绿色设备、绿色回收处理、绿色包装等技术的创新等，是一种高附加值、高技术含量、高效率、有溢出效应且与生态环境系统相协调的新型现代技术系统[4]。但是目前阶段，受到研发高成本以及收益不确定性的影响，新兴产业对绿色技术创新态度比较消极，降低了绿色技术创新研发、扩散的效率。因此，如何有效利用政府规制推动新兴产业进行以绿色收益为诉求的技术创新，对中国产业结构升级、转变经济发展方式具有重大的现实意义[5]。

目前，国内外学者针对新兴产业技术创新问题的研究，主要集中在技术创新效率、技术创新路径两方面。第一，影响新兴产业技术创新效率方面：张治河通过对样本城市战略性新兴产业创新能力进行分析，发现遵循“蠕虫状”内在演化规律[6]。吕岩威运用SFA模型对中国战略性新兴产业18个大类行业进行技术效率分析，发现企业规模和产业集聚度与技术效率正相关，外商直接投资和国有经济比重与技术效率负相关[7]。Qazi采用DEA方法对新兴产业生产率进行了测算等[8]。 Klepper[9]、Cappelen和 Castellacci从不同国家不同视角探究了新兴产业技术创新的影响因素。第二，产业技术创新路径优化方面：Gereffi、Argyres、Sen 等学者提出通过模块化分工，实现技术创新路径的优化。岳中刚提出要将技术链和产业链充分融合，实现新兴产业的创新发展。针对环境规制方面的研究，国外学者认为可以通过市场调节、下达命令以及披露信息等手段达到规制的目的。童昕对多家电子制造企业市场调研后发现，环境规制与企业绿色技术创新息息相关，并呈现出正相关关系。

国内少数学者围绕战略性新兴产业绿色技术创新展开研究。刘雯、徐嘉祺对战略性新兴产业的绿色技术创新走势做了分析，发现其展示出“S”型路线，认为目前中国的战略性新兴产业自主创新能力低，大量的技术依靠国外的引进。接着对影响战略性新兴产业的因素作进一步分析发现，固定资产投资与干中学对战略性新兴产业绿色技术创新能力呈现正向关系，R&D人员的数量与绿色技术创新能力关系不显著。

基于上述研究发现，国内外学者对战略性新兴产业技术创新及环境规制分别进行了较为深入的分析，但是现有研究仅仅关注新兴产业的技术创新和环境规制与技术创新之间的关系，鲜有学者从环境规制视角研究新兴产业绿色技术创新机制，而培育和发展新兴产业的前提是实现产业发展和绿色技术创新的深度融合。在上述研究基础上，将政府和产业同时纳入分析框架，基于演化博弈理论，构建政府与产业的演化博弈模型，探索政府监管对产业绿色技术创新的动态演进规律及其影响因素，同时分析在不同情况下产业行为的最终演化结果，以期为产业绿色技术创新提供客观指导，最终为政府环境规制的高效执行提供理论依据。

二、政府规制下新兴产业绿色技术创新演化的机理分析

（一）绿色技术创新演化的博弈模式

传统博弈是基于博弈主体是完全理性的，即能够及时完全掌握自身及对手的信息，具有较强的预测、判断与推理能力，据此能够通过一次博弈达到最佳策略。但是在现实情况下，每个参与主体并非能够获取全部信息，不能对结果做出完全正确的预期。基于此，演化博弈从“有限理性”视角将博弈论与动态演化进行结合，以群体行为为研究对象，认为博弈主体往往是在不断试错过程中通过模仿、学习不断修正自身策略逐步达到博弈均衡状态。因此，基于有限理性来探索政府的环境规制对产业绿色技术创新的影响更具现实意义。

（二）演化博弈对绿色技术创新演化的影响机理

1.参与主体的期望收益是影响演化路径的内在驱动力

期望收益是指在排除其他偶然事件外，参与主体根据已知信息预测所收获的利益，在数学上，它通常用可能取得的收益与取得收益发生的概率乘积来表示。产业与政府作为博弈不同的参与者，对绿色技术创新的演化产生不同的影响。产业作为绿色技术创新主体，根据自身状况、政府要求等，进行绿色技术的研发。如果参与主体的利益诉求不同，那么期望收益也存在差异。在排外其他因素的影响，某种路径的期望收益与参与主体对其选择的动力呈现正比，期望收益越大，选择动力越足。因此，为实现各自的预期收益，参与主体均希望能够成为演化博弈的主导者，在演化过程中相互抗争，最终推动了路径演化。

2.政府规制的实施是产业进行绿色技术创新的外在驱动力

政府实施环境规制的目的是通过提高产业的生产成本促使产业研发绿色技术来增加资源的利用率、减少污染物的排放等，对未采取绿色技术创新的产业加大诸如罚款、限期整改、停产整顿等处罚力度。政府在强调环保标准的同时，一方面加大对产业绿色补贴以弥补绿色技术创新研发成本，另一方面调整配套政策以达到推动绿色技术创新的目的。在高强度环保政策压力下，为避免受到环境监管的处罚，产业会加大对绿色技术的创新力度，提高产业绿色生产率水平。

三、绿色技术创新演化博弈模型的假设与构建

（一）演化博弈模型假设

根据政府规制下新兴产业绿色技术创新演化的机理，基于Lotka-Volterra模型构建绿色技术演化模型，以此分析产业绿色技术的演化轨迹。首先依据绿色技术创新与演化博弈模型的相关理论，作出如下假设：

假设1：新兴产业绿色技术创新系统的博弈主体包括产业和政府两个群体，由于产业和政府自身的认知问题，决策过程不可能是完全理性的，两个群体之间存在信息不对称问题，因此假定产业和政府建立和分析博弈是基于有限理性的基础之上。

假设2：产业与政府均可以进行行为策略选择，产业可以选择是否进行绿色技术创新，政府可以选择是否进行管制。产业以x∈[0,1]的概率选择进行绿色技术创新，以（1-x）的概率选择不进行绿色技术创新；政府以y∈[0,1]的概率选择进行严格管制，以（1-y）的概率选择不进行管制。

假设3：产业选择传统技术进行生产获得收益为R0，若采用绿色技术进行生产所增加的收益为ΔR，研发绿色技术花费的成本为CT，产业是否选择绿色技术创新取决于于绿色技术创新是否能带来利益最大化。

假设4：政府对产业绿色技术创新进行规制记为CG，包括工作人员搜集、评估所投入的时间、精力等成本。政府进行管制的方式有两种：一是对采取绿色技术创新的产业进行激励RG，包括政府给产业提供绿色技术创新资金、提供低息贷款、优先采购等物质奖励以及公开表扬等提高声誉的奖励等；二是对未采取绿色技术创新的产业加大惩罚力度TP，比如征收污染税费、加倍罚款、强制创新整顿、勒令关闭等措施。若产业选择不进行绿色技术创新，政府要付出社区治理费用CP。

基于以上假设，构建产业与政府之间演化博弈支付矩阵，具体见表1所示。

表1 产业与政府的演化博弈支付矩阵

（二）演化博弈模型构建

从产业与政府的博弈支付矩阵中，计算出产业采取绿色技术创新的期望收益E1Y、不采取绿色技术创新的期望收益E1N和平均收益分别为：

从产业与政府的博弈支付矩阵中，计算出政府进行规制的期望收益E2Y、不进行规制的期望收益E2N和平均收益分别为：

根据Malthusian动态方程，只要采取该策略的适应度强于群体的平均适应度，该策略就会增长。在有限理性假设下，政府与产业之间的博弈是主体间相互学习的重复博弈，策略调整过程可用复制动态机制来模拟，由此可构建产业绿色技术创新的复制动态方程为：

构造政府进行规制的复制动态方程为：

四、演化博弈模型稳定性分析

产业与政府之间的博弈可以用两个微分方程（7）和（8）组成的系统来分析。Friedman提出构建系统结构分析的雅克比（Jacobim）矩阵（J），据此判断演化博弈均衡点的稳定性。该系统对应的Jacobim矩阵为：

动态演化研究的主体是群体，如果一种策略的适应度比种群的平均适应度低，那么这种策略会在种群中逐渐消失；相反如果这种策略适应度比种群的平均适应度高，那么这种策略在种群中会逐渐发展，即“物竞天择，适者生存”。演化博弈论分析的是种群结构的变迁，而非单个参与者的效用，因此博弈演化的焦点是 “演化稳定策略 （Evolutionarily Stable Strategy，即ESS）”。若同时满足Jacobim行列式条件（detJ＞0）和迹条件（trJ＜0），那么复制动态方程的平衡点即为ESS，它具有局部稳定性。

图1 产业与政府在不同情形下的动态演化相位图

（1）ΔR＞CT，TP＞CG

产业进行绿色技术创新增加的收益高于产业进行绿色技术创新消耗的成本，且政府对不采取绿色技术创新的产业进行惩罚的力度高于政府进行规制的成本时，演化博弈复制动态方程存在四个均衡点：O（0,0）、Q（0,1）、P（1,0）和 R（1,1）。分别计算各均衡点的Jacobim行列式detJ和trJ迹，如表2所示。

表2 高绿色技术创新收益、低政府监管成本下的稳定性分析结果

由表2和图1（a）可知，经过动态演化博弈之后，较高的绿色技术创新收益和较高的政府惩罚力度下的演化稳定策略为 （1，0）。根据企业价值最大化理论，只要产业绿色技术创新获取的收益要高于成本，作为“经济人”，无论政府是否监管，为改善环境产业自然会选择积极进行绿色技术创新。虽然政府对未进行绿色技术创新的产业开征较高的污染税费，但对产业影响不大，因为产业受绿色技术创新收益影响，自身进行绿色技术创新的动力较足，政府监管积极性会下降，因此政府会选择不进行规制。

（2）ΔR＞CT， TP＜CG

产业进行绿色技术创新增加的收益高于产业进行绿色技术创新消耗的成本，且政府进行规制的成本高于产业不进行绿色技术创新时政府的惩罚力度时，演化博弈复制动态方程存在四个均衡点：O（0,0）、Q（0,1）、P（1,0）和 R（1,1），各均衡点的稳定性如表3所示。

表3 高绿色技术创新收益、高政府监管成本下的稳定性分析结果

由表3和图1（b）可知，经过动态演化博弈之后，较高的绿色技术创新收益和较高的政府规制成本下的演化稳定策略为（1，0）。产业由于绿色技术创新获取的收益要高于成本，作为理性经济人，自然会选择积极进行绿色技术创新。对于政府而言，进行环境规制的成本较高，且政府监管对企业影响不大，政府如果不监管的话可以节省费用，政府会理性选择不进行环境监管。

（3）ΔR＜CT， TP＞CG

产业进行绿色技术创新消耗的成本高于产业进行绿色技术创新增加的收益，且政府对不进行绿色技术创新征收的污染税费高于政府进行环境监管的成本时，演化博弈复制动态方程存在四个均衡点：O（0,0）、Q（0,1）、P（1,0）和 R（1,1），各均衡点的稳定性如表4所示。

由表4和图1（c）可知，经过动态演化博弈之后，较高的绿色技术创新消耗成本和较高的政府惩罚力度下的演化稳定策略为（0，1）。产业由于绿色技术创新获取的收益要低于成本，产业自然会选择不进行绿色技术创新。对于政府而言，政府进行监管的成本较低，同时在实施监管过程中对未进行绿色技术创新产业惩罚力度较大，这进一步加强了政府监管的意愿。

（4）ΔR＜CT， TP＜CG

产业进行绿色技术创新消耗的成本高于产业进行绿色技术创新增加的收益，且政府进行监管的成本高于政府对不进行绿色技术创新产业的创惩罚力度时，演化博弈复制动态方程存在四个均衡点：O（0,0）、Q（0,1）、P（1,0）和 R（1,1），各均衡点的稳定性如表5所示。

表5 低绿色技术创新收益、高政府监管成本下的稳定性分析结果

由表5和图1（d）可知，经过动态演化博弈之后，较高的绿色技术创新消耗成本和较高的政府环境监管成本下的演化稳定策略为（0，0）。考虑到绿色技术创新获取的收益要低于成本，产业会选择不进行绿色技术创新。基于政府视角，政府如果进行监管的话，产生的费用较高，对未采取绿色技术创新产业惩罚力度较小，在长期演化过程中基于理性视角政府会选择不进行管制。

五、仿真分析

为能够直观分析不同政府规制力度下，产业绿色技术创新的稳定演进轨迹，利用Matlab R2010a软件对图1中四种不同情形下的演化模型进行仿真分析。

初始阶段，新兴产业面对两种选择：进行绿色技术创新和不进行绿色技术创新，政府面对两种选择：进行规制和不进行规制，为简化分析，假设新兴产业与政府均有50%的概率选择不同的行为决策。为对上述四种情形下的均衡点作进一步证实，设定时间布长为0.1，初始时间为0，终止时间为5，结果如图2所示，图中横轴和纵轴分别代表产业选择进行绿色技术创新的概率 （比例）x和政府选择进行管制的概率（比例）y。

图2 产业与政府在不同情形下的动态演化轨迹

图2 （a）显示，在高绿色技术创新收益、高污染治理费用下的动态演化轨迹趋向于（1，0），即（绿色技术创新，政府不进行规制）。不同的初始点[x，y]趋向演化稳定点（1，0）的路径：当初始值x较小时，先迅速提高x值，然后再共同降低y，最终趋向稳定均衡点（1，0）。在仿真分析中，最初有较小比例的产业采取绿色技术创新策略，由于绿色技术创新收益明显高于进行绿色技术创新所消耗的成本，同时可以受到政府的奖励，在利益驱动下，进行绿色技术创新的产业比例会越来越高。此时政府监管对产业影响不大，政府为节省管制和奖励支出，会选择对产业不进行规制。

图2（b）显示，在高绿色技术创新收益、高政府规制成本下的动态演化轨迹同样趋向于（1，0），即（绿色技术创新，政府不进行规制）。不同于情形（1），不同的初始点[x，y]趋向演化稳定点（1，0）的路径：当初始值y较大，先迅速降低y值，然后共同提高x值，最终趋向稳定均衡点（1，0）。在仿真分析中，最初有较高比例的政府选择进行规制，但考虑到政府规制成本较高，政府会趋向于选择不进行规制，同时产业考虑到绿色技术创新收益要大于成本，继而越来越多产业选择进行绿色技术创新。

图2（c）显示，在低绿色技术创新收益、高污染治理费用下的动态演化轨迹趋向于（0，1），即（不进行绿色技术创新，政府进行规制）。不同的初始点[x，y]趋向演化稳定点（0，1）的路径：当初始值x较大时，先迅速降低x值，然后共同提高y值，最终趋向稳定均衡点（0，1）。在仿真分析中，最初有较高比例的产业选择进行绿色技术创新，但是绿色技术创新成本较高而收益却较低，产业进行绿色技术创新比例在下降。但是政府进行规制成本较低，政府会趋向于进行规制。

图2（d）显示，在低绿色技术创新收益、高规制成本下的动态演化轨迹趋向于（0，0），即（不进行绿色技术创新，政府不进行规制）。不同的初始点[x，y]趋向演化稳定点（0，0）的路径：当初始值y较大时，先迅速降低y值，然后共同降低x值，最终趋向稳定均衡点（0，0）。在仿真分析中，最初有较高比例的政府进行环境规制，但是考虑到规制成本过高，政府会趋向于不进行规制。同样产业进行绿色技术创新成本高于收益，产业也会选择不进行绿色技术创新。

六、结论与对策建议

（一）结论

以博弈主体有限理性假设为前提，运用演化博弈理论探究了政府规制与产业绿色技术创新的演化过程，研究结果表明：

参与主体的支付水平是影响演化博弈的主要因素，当产业绿色技术创新净收益大于零时，必然会有越来越多的产业选择进行绿色技术创新，直到所有的产业都选择进行绿色技术创新；当产业绿色技术创新净收益小于零时，在短期内产业的绿色技术创新成本增加过快，加之产业与政府之间存在信息不对称现象，产业往往不会完全执行政府监管，而是通过博弈寻求自身利益最大化，进而削弱了政府规制的执行力度。因此，产业是否进行绿色技术创新主要是由其自身经济效益决定的。

当产业绿色技术创新收益远远高于进行绿色技术创新成本时，无论政府规制成本是否高于政府对未进行绿色技术创新产业的惩罚力度，政府对产业的影响较小，政府均会选择不进行规制。当产业绿色技术创新收益低于进行绿色技术创新成本时，若政府规制净收益大于零时，政府选择会进行规制，否则，当政府的监管成本过高而不监管产生的政治损失较低从而弱化环境规制政策。

（二）政策建议

第一，产业作为绿色技术创新的主体，应将开展绿色技术创新作为己任，通过增强社会责任意识自发进行绿色技术创新工作。一方面加大对研发工作和人才的投入力度，实现自主研发；另一方面，合理利用国外技术并进行消化吸收转化为自身的关键技术。充分利用绿色技术创新的外部性，以点带面真正实现绿色技术的产业化与市场化，实现经济的可持续发展。第二，政府要把握规制力度，转变单一的政府主导模式，合理选择规制手段，处罚与激励相结合，充分发挥政府的调节机制和市场导向作用，实现产业绿色技术创新成本的内部化。此外建议构建多方参与的环境监督体系，拓宽政府环境规制执行的信息反馈机制；同时加大对纵容产业污染、不执行环境规制行为的惩罚力度。政府通过完善监管体系，实现“无为而治”。第三，引入第三方约束机制，诸如提高公众、新闻媒体以及民间组织等对产业的监管力度。Wheeler发现，社会团体的压力促使企业减少了污染物的排放。公众及媒体的监督能够直接对政府产生约束，同时能够协助政府监督企业，有效减少政府与企业之间的信息不对称，降低政府的监督成本，这均有利于政府管制。此外，产业的声誉与政府的政治成本对绿色技术创新的执行产生一定的影响，这在很大程度上依赖于第三方约束机制的监管。因此，为更好地执行产业绿色技术创新，亟需广泛调动整个社会的积极性。