基于灰色关联模型的我国海洋生物医药产业发展分析

李红艳，王 颖*，李 晓，孙元芹，姜晓东，刘天红，纪 蕾，郑永允

(1.山东省海洋生物研究院，山东 青岛 266104；2.山东省海洋发展研究会，山东 青岛 266000)

海洋生物医药业(Marine biomedicine industry)是指以海洋生物为原料或提取有效成分，进行海洋药品与海洋保健品的生产加工及制造活动。我国海域辽阔，海洋生物种类丰富多样，为开发和生产海洋生物医药提供了坚实的资源基础。改革开放四十余年来，我国在海洋生物医药研发方面取得了长足进步，研究深度与广度大幅提高，产业初具规模。

1 我国海洋生物医药发展现状

1.1 海洋生物医药研究取得一定的成果

我国现代海洋生物医药产业起步相对较晚。1978年，关美君研究员在全国科技大会上提出“向海洋要药”，海洋药物研究被正式纳入国家科技发展规划。1979年7月，我国首次召开海洋药物座谈会，海洋药物研究由此步入正轨。1996年，海洋生物技术研究首次列入国家863计划，继而启动了一批海洋生物技术的重大项目，带动了海洋生物医药技术的迅速发展。历经二十余年，我国海洋药物的研发取得了较为显著的成果，由技术累积进入产品开发阶段。目前，我国已有多种海洋药物经批准上市，药学功效广泛，包括抗病毒、抗凝血、降血脂、免疫调节、镇静、麻醉、延缓动脉粥样硬化等；自主研发的海洋药物包括GV971、藻酸双酯钠、盐酸甘露醇、角鲨烯、河豚毒素、鱼肝油等在内的40余种产品[1]，其中刚刚批准上市的阿尔茨海默病新药GV-971是我国自主研发并拥有自主知识产权的创新药物，也填补了阿尔茨海默病领域17年无新药上市的空白。

同时，利用生物技术进行海洋生物活性物质的研发也形成一定优势，科研人员已从海洋生物中克隆出一批重要的功能基因，利用基因工程先后开展了别藻蓝蛋白、海葵毒素、鲨鱼软骨蛋白、芋螺毒素等药用基因的克隆与表达研究；临床前和临床研究也聚集了一批成熟度高的项目，目前共有7个候选海洋药物进入各期临床研究，包括几丁糖酯(PS916)、D-聚甘酯、螺旋藻肽聚糖、聚甘古酯、褐藻淀粉硫酸酯等[2]。

1.2 产业规模逐渐扩大，产业发展速度略有下降

随着国内外对海洋生物医药需求的扩大和对药品质量要求的提高，海洋生物医药发展进程加快，市场规模不断扩大。统计表明，我国海洋生物医药产业增加值从2009年的59×108元增长到2018年的413×108元。

2009—2017年，我国海洋生物医药产业增加值一直保持高速增长，远超同期国民经济的增长速度和其他主要海洋产业的增长速度，尤其是2010年出现25.0%的产业最高增速。2018年产业增长率为9.6%，产业发展速度较之前略有下降。

领军企业持续发力，引领产业蓬勃发展。目前，国内已有数十家海洋药物研究单位和1 500余家开发、生产企业，以山东达因海洋生物制药股份有限公司、福建石狮华宝海洋生物化工公司、广东昂泰集团有限公司、青岛国风药业股份有限公司等为代表，专门从事海洋生物医药生产且拥有优势产品的企业也大量涌现[3]。山东达因海洋生物制药股份有限公司的代表性产品“伊可新”，是以非深海鱼肝脏提取制造的维生素AD滴丸，已经成为我国最常用的儿童鱼肝油产品；石狮华宝海洋生物化工公司将虾蟹壳、鱼鳞、鱼骨等原料“变废为宝”，生产海洋生物医药保健品30多种，成为世界最大的N-乙酰氨基葡萄糖系列衍生物的专业化生产基地，日产氨基葡萄糖系列产品10 t，产品全部出口欧盟、美国、日本等市场。

1.3 发展空间相对广阔

随着生活水平的不断提高，人们对健康消费的重视与日俱增，在医疗健康方面的开支增加，对药物市场提出了更高的要求[4]。海洋生物由于长期处在低温高压、高温高压、高盐缺氧、无光或低光等极端环境下，因化学防御而产生具有特殊功效的活性天然产物，这些活性产物普遍显示出较强的抗菌、抗病毒、抗肿瘤或心血管活性等作用，成药性强，具有良好的药物开发前景[5-6]。据前瞻产业研究院统计，2018年中国海洋生物医药需求量为215.22×104t，市场需求十分可观。

海洋生物医药产业的发展受到政府的高度重视。近年来，国家陆续出台了《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《“十三五”海洋领域科技创新专项规划》《山东省“十三五”海洋经济发展规划》《江苏省海洋主体功能区规划》《福建海峡蓝色经济试验区发展规划》等一系列规划、政策，提出海洋生物医药行业的发展目标，大力支持行业发展。在需求的推动和政策的扶持下，海洋生物医药产业发展空间十分广阔。

海洋生物医药业作为战略性新兴产业，研究影响其发展的主要因素，预测其发展前景，探索促进产业发展的有效措施，为产业顶层设计和政策制定提供一定的理论基础，对于促进我国海洋生物产业的稳步发展具有现实意义。

2 我国海洋生物医药业的灰色关联度分析

2.1 我国海洋生物医药业影响因子的选择

综合考虑我国海洋生物医药产业的特点和数据来源，本文选取社会因素、资源因素、资金因素和科研因素以做研究[7]。1)社会因素选取我国海洋生产总值和反映医药需求的城镇居民人均医疗保健支出；2)资金因素选取全国海洋生物医药业科研经费收入；3)资源因素选取全国海洋捕捞养殖产量；4)科研因素选取全国海洋生物医药行业科技活动人员、课题数和拥有发明专利总数。

2.2 灰色关联模型的建立

灰色关联分析是灰色系统理论研究的主要组成部分，它是通过将运行机制与物理原型不明或者缺乏物理原型的灰色关系序列化、模式化，进而建立灰色关联分析模型，使灰色关系量化、序化、显化，从而为复杂系统的建模提供技术分析手段。灰色关联的基础思想是以系统中各个序列曲线集合之间接近的程度来反映各个序列之间关系的紧密程度。曲线的几何接近度越高，它们之间的关联程度就越紧密[8-9]。

关联度分析是分析系统中各因素关联程度的方法，其计算过程如下：

1)设X0={x0(1)，x0(2)，x0(3)，……，x0(n)}为参考序列；X1={xi(1)，xi(2)，……，xi(n)}，i=1，2，…，n为比较序列。

3)求参考序列和比较序列的差序列：Δt={Δi(1)，Δi(2)，Δi(3)，……，Δi(n)}，其中，Δt(k)=|x0(t)-xi(t)|，i=1，2，…，m。

4)求所有差序列中元素的最大值和最小值：M=maxΔt(k)；m=minΔt(k)。

2.3 灰色关联度计算

根据对我国海洋生物医药业各影响因子数据的统计分析，建立了产业增加值与各影响因子的统计表(表1)。

根据表1数据，以我国海洋生物医药产业的增加值为参考序列，以7列影响因子数据为比较序列，按2.2所述步骤进行灰色关联建模，对海洋生物医药产业与所选影响因子的关联度进行测定。

表1 我国海洋生物医药产业增加值与各影响因子统计表

1)相对关联系数

海洋生物医药产业增加值与各影响因子在不同时间的相对灰色关联系数如表2所示。

表2 我国海洋生物医药业与各影响因子相对灰色关联系数

2)灰色关联度

根据表2的相对灰色关联系数，计算得到灰色关联度，如表3所示。

表3 我国海洋生物医药产业增加值与各影响因子灰色关联度

2.4 结果分析

表3结果表明，我国海洋生物医药产业与发明专利数目的关联度最高。海洋生物医药产业作为高新技术产业，其技术发展水平的高低直接影响海洋药物的发现和研制，而发明专利是科研成果实用化和商业化的反映，与科技创新水平密切相关，必然会影响海洋生物医药产业的发展。

其次，关联度从高到低依次为海洋生产总值、科研经费收入和城镇人均医疗保健支出。海洋生物医药产业是海洋经济的重要组成部分，其发展状况对我国海洋经济的发展有一定的影响；海洋生物医药产业由于其产品开发难度大，投资周期长，风险高，需要充足的资金支持推动药物开发和成果转化，因而与科研经费的投入有较高的关联度；城镇人均医疗保健支出作为反映海洋生物医药需求量的因素，其与海洋生物医药产业增加值的关联度较高，这反映出随着海洋生物医药行业的发展，海洋药物的数量逐渐增多，海洋药物的消费有所增加。

海洋养殖捕捞产量、海洋科技活动人员和海洋科研机构课题数作为反映海洋生物资源量与海洋科学科研的因素，与海洋生物医药增加值的关联度较低，这说明现阶段我国海洋生物医药产业的发展尚不受海洋生物资源量的限制，我国海洋生物资源量丰富，短时间内不会成为行业发展的制约因素；另一方面，海洋生物医药行业的基础研究能力或成果转化能力较为薄弱，尚不能为行业发展提供强有效的驱动力，需要加强海洋生物医药行业的研发能力，同时大力推动科研成果转化为生产力。

3 我国海洋生物医药产业增加值的预测

3.1 灰色预测模型

灰色预测是指通过建立灰色模型，发现、掌握灰色系统的发展规律，对系统的未来状态作出科学的定量预测[8]。灰色系统理论认为，一切随机量都是在一定范围内、某一时段上变化的灰色量及灰色过程[9]。以我国海洋生物医药业不同年份的增加值为原始序列，建立GM(1，1)模型，过程如下：

1)设x为某一年我国海洋生物医药产业增加值，共有n年的数据，可组成原始序列，记为：x0={x0(1)，x0(2)，x0(3)，…x0(n)}。

4)构造矩阵B和向量Y：

Y=[x0(2)，x0(3)，…x0(n)]。

3.2 灰色预测模型的建立

表4 我国2013-2018海洋生物医药产业增加值灰色预测值与实际值

3.3 灰色模型精度检验

灰色预测模型检验最常用的方法有平均相对误差检验和后验差检验，根据检验结果可分为4个级别，如表5所示。

表5 精度检验等级表

1)平均相对误差检验

由表4数据可知，所建灰色预测模型的平均相对误差为1.86%，属于二级以上水平，模型的精密度良好。

2)后验差检验

原始数据标准差：

3.4 灰色模型预测值

根据所建立的GM(1，1)灰色预测模型，对我国海洋生物医药2019—2023年的产业增加值进行预测，预测结果如图2所示。

由图2可以看出，按照目前发展趋势，我国海洋生物医药产业增加值将呈稳步增长趋势，2023年海洋生物医药产业增加值将达到746×108元的巨大规模，发展态势良好。从关联度方面考虑，应加强人才培养和人才引进，强化海洋生物医药产业科研成果转化率，加大研发资金投入，拓宽海洋生物医药产业资金来源，加快海洋经济结构优化升级，坚持提高城镇居民收入，多方面促进我国海洋生物医药产业的健康快速发展。

4 政策建议

4.1 加强海洋生物医药人才培养和研发能力建设

海洋生物医药产业是典型的高新技术产业，优秀的专业技术人才和强劲的研发能力可以为产业的可持续发展提供不竭动力。国家可以出台政策，鼓励高校、科研院所和企业培养专业人员，加强引进相关高层次人才的力度，为我国海洋生物医药产业的发展奠定人才基础；科研机构也要着力加强能力建设和技术创新，推进产品由简单模仿、模仿创新进入自主创新，为产业的发展提供良好技术支持。

4.2 多渠道共同发力，提高科研成果转化率

一方面，扶持鼓励有能力、有实力的龙头企业积极开展、早期介入海洋生物医药研发；畅通科研院所与企业的对接渠道，建立科企资源共享平台，整合基础研究、应用研究和产业转化的集成创新，坚持产品开发与市场开拓相结合，提高科研成果的产业化率。另一方面，优化药物审批程序，科技成果转化进程。加快推进海洋生物医药的评价、论证、审批进程，对创新型药物开启绿色通道，加快审评审批流程，积极促进产业化。

4.3 加快海洋经济结构优化升级，坚持提高城镇居民收入

海洋生物医药产业是海洋经济的重要组成部分，海洋经济的发展为海洋生物医药产业的发展提供良好环境，海洋生物医药产业的发展对海洋经济的发展和结构优化具有推动作用。要大力推进海洋经济结构优化升级，同时坚持提高城镇居民收入，保障普通居民医疗保健消费能力，推进产业的可持续发展。

4.4 加大资金投入，促进海洋药物的研发

海洋生物医药产业产品开发周期长、成本高，是资金密集型和技术密集型产业。政府需加大财政投入，出台相关优惠政策，支持海洋生物医药产业领域的公共服务平台建设、科技研发、成果产业化和园区基础设施建设等。改善融资环境，加大金融信贷支持，积极向金融机构推介中小企业，促进中小企业信贷便利化；引进风险投资，吸引和鼓励政府、社会等创投资金投入到产业中来；通过发行债券、上市等方式扩展融资渠道，支持有实力的生物医药企业走出去，实现合作共赢发展。

4.5 完善产业管理机制，推动产业集聚发展

政府做好海洋生物产业发展的顶层设计和统筹规划，引导企业和资本高质量投入到产业中来，避免“一哄而上”，简单重复的低水平建设；因地制宜，在政策和资金上多做文章，吸引科研单位、生物技术企业、制药企业、风投机构集聚发展，在已有产业集聚园区的基础上扩容提质，提升产业集群发展水平，促进海洋生物医药产业效益的不断提升。