政府促进创新集群协同创新的作用机理——基于演化博弈视角的分析

邓元慧，邢虎松

（1.中国科协创新战略研究院，北京 100863；2.交通运输部水运科学研究院，北京 100088）

一、引言

作为区域经济发展的重要载体，产业集群已成为了当今世界经济地理空间的重要节点，随着产业结构调整和优化，产业集群面临的低端锁定、同质化竞争等问题日益加剧，亟需转型升级。随着创新成为经济、社会发展最为重要的动力来源，推动产业集群向创新集群转变已成为保持和提升集群竞争力的重要手段。自20 世纪90 年代起，各国学者们就开始围绕创新集群进行探索和讨论，世界各国也积极实践，为创新集群的发展奠定了理论和实践基础。

在迈克尔·波特（Michael Porter）对“集群”进行描述和界定之前，学术界对创新集群的研究尚未形成统一的认识，对集群的认识还处于萌芽阶段，对创新集群的理解也局限于创新集群式的出现。波特的“集群”思想既包含了“创新的累积与集中”，又包含了“产业集聚”的内涵，在继承中突破了传统的概念和内涵，掀起了创新集群研究的热潮[1]。OECD（2001）在《创新集群：国家创新体系的推动力》中提出创新集群是简化的国家创新系统，并对主要成员国发展创新集群的经验进行介绍，认为集群是企业通过相互作用逐步聚合以提高竞争力的经济现象[2]。这与传统上关于“创新成群出现”或“创新集中分布”概念界定有了明显区别与提升。而本文所研究的创新集群是指由企业、研究机构、大学、风险投资机构、中介服务组织等构成，依托产业链、价值链、创新链和知识链形成的有利于创新的战略联盟和合作网络系统[3]。显然，根据这一概念的界定，创新集群内部各参与主体之间并不仅仅具有单纯的合作关系，更强调它们之间基于正式和非正式的合作进行协同创新，即以各方的共同利益为基础，构建资源共享优势互补机制、文化融合机制和收益分配机制，从而实现创新集群内不同创新要素的有效互动与共享，使集群整体上作为一个系统协调运作，从而提升集群内参与主体以及整体的创新能力。

近年来，通过创新集群推动经济发展已逐渐成为世界各国重要的战略手段，国内外学者也从不同角度对政府在创新集群发展中的作用进行了探索。在创新集群形成和发展过程中，除了要充分发挥市场这只“看不见的手”的作用，政府的支持也十分重要。刘馨然（2013）[4]指出政府在创新集群中扮演着政策制定者、建设者、协调者三个角色。不少学者通过实证研究验证了政府在创新集群发展过程中发挥了积极作用。何彬和范硕（2014）[5]利用空间面板数据模型证明了政府在韩国创新集群演化中发挥了较大的作用。董微微（2016）[6]构建了创新集群复杂网络演化模型，发现政府干预能够推动创新集群更快进入稳定发展阶段，且不同阶段政府干预力度的差异对创新集群有不同影响。还有些学者从理论上对政府如何在创新集群的发展、成长等不同阶段制定相应的政策体系来鼓励和支持集群的发展进行了研究[7-13]。从现有研究看，学者们对创新集群的研究大多集中于概念内涵、发展模式、政策分析等方面，尚未有学者对政府如何促进创新集群内部的协同创新进行深入分析，本文将运用演化博弈理论对政府促进创新集群协同创新的作用机理进行分析，更有针对性地提出相应的政策建议。

二、政府在创新集群中发挥的作用

一般而言，创新集群的参与主体主要包括：政府、企业、大学、科研机构、金融机构和中介机构等。各参与主体依托资金流、物资流、信息流、知识流、人才流、政策流的汇集和转化[13-14]，形成创新网络，促进协同创新，最终促使创新集群的发展和提升，这其中既有长期正式合作交流，也有非正式的合作交流[15]。企业作为技术创新的主体，是技术创新的需求者和实施者，应用创新成果并将其转化为商品，并通过生产、销售活动成为创新集群内物资流和资金流的关键节点；大学和科研机构是人才和技术创新的发源地，是创新成果的供给方，通过人才、知识、信息与创新集群内其他参与主体相连接；金融机构是创新集群内资金的提供主体，是资金顺利流动的关键环节；中介机构是各参与主体、各种创新要素之间信息沟通及流动的中间环节，发挥着桥梁纽带作用；而政府是创新集群发展的政策支撑主体，通过资金和政策的对创新集群内各参与主体的活动予以支持，推动创新要素的流动，完善相关基础设施，营造良好的创新环境（见图1）。

事实上，在创新集群形成、发展、衰退的每一个发展阶段，政府都是极其重要的推动力量[11]。由于在资金、政策和土地规划等方面具有明显优势，大多数创新集群在建设过程中，都离不开政府的参与和引导。在创新集群的后续发展中，作为政策制定者，政府可以通过出台和执行一系列鼓励政策营造良好的创新环境和市场环境，例如积极的税收政策、财政政策、人才政策、产业政策等，吸引一批具有独创成果和能力的大学、研究机构、企业等集聚，为创新集群参与主体搭建有利平台，提供良好的发展机遇，并引导其形成有序的竞争秩序与稳定的网络合作关系。同时，为了集群内部创新需求与供给更加匹配，政府部门还可以通过提供相关的研究项目资助推动集群内其他参与主体的合作，促进集群内创新和技术转移，推动产业化发展。本文将运用演化博弈理论和模型，分析和验证政府在创新集群中能够通过政策手段，促使不同参与主体间更好地形成良好的合作关系，从而促进集群内部的协同创新。

图1 创新集群参与主体之间关系

三、演化博弈视角下政府促进创新集群协同创新的作用机理

创新集群内部的协同创新水平与各参与主体之间的合作程度密切相关，这种合作关系既有正式的，也有非正式的，具有高度的开放性和弹性，它依赖于各参与主体之间的信任程度、依存程度、价值认同、心理认同以及集群的政策环境等。在协同创新的过程中必定伴随着各参与主体之间的密切沟通、频繁互动、相互博弈。同时，随着创新集群发展阶段和集群内外部环境的变化，参与主体之间的合作意愿、创新能力等也将相应发生变化，促使各参与主体间通过反复博弈达到新的协同创新模式。本文将基于演化博弈理论，分析在这个过程中，政府将如何发挥作用，促使集群内尽快形成新的协同创新模式，重新形成稳定的创新网络。

本文假定创新集群内参与主体A 与参与主体B 通过合作进行协同创新，参与主体A 与参与主体B 都具有有限理性，在连续博弈的过程中，他们会根据上一轮博弈的结果及对手的策略，不断模仿、改进，以追求自身利益最大化，直至形成稳定的博弈结果。同时，为与现实情况更加接近，本文假定参与主体A 和参与主体B 在合作过程中的成本不同，且他们的期望收益、保留收益也各不相等，即为非对称博弈[16-18]。

假设：

1.参与主体A 与参与主体B 合作，投入成本分别为C1与C2，若合作成功，则总收益为R，其中参与主体A 获得的合作收益为θR，参与主体B 获得的合作收益为（1-θ）R；显然，要使双方有意愿保持长期合作，需同时满足R>C1+C2，θR>C1，（1-θ）R>C1。

2.参与主体A 若“中途违约”则合作失败，获得的收益为R1，同样，参与主体B 若“中途违约”则获得的收益为R2。

3.当一方坚持合作，另一方“中途违约”时，违约的一方可获得的额外收益，即若参与主体A 坚持合作，参与主体B“中途违约”，则B 获得额外收益V2，反之，则A 获得额外收益V1。

4.若政府作为监督方可以根据相关法律及合同条款等对“中途违约”的一方进行处罚，同时补偿给坚持合作的一方。假设处罚为P，补偿为F，即当A“中途违约”时，受到的处罚为P，同时B 可获得补偿F，反之亦然。为便于分析，本文分析假设P=F。

5.政府作为政策制定者及集群发展的引导者，可以通过财税政策、项目资助等手段来引导和支持创新集群内部各参与主体间的合作，假设政府提供补贴以鼓励参与主体开展合作，即当A、B 开展合作时，可分别获得政府补贴G1，G2。

6.参与主体A“坚持合作”的概率为x，则选择“中途违约”的概率为1-x，同样，参与主体B“坚持合作”的概率为y，则选择“中途违约”的概率为1-y，且x∈[0，1]，y∈[0，1]。

根据假设，可得出参与主体A 与参与主体B 的合作博弈收益矩阵如表1 所示。

表1 创新集群参与主体合作博弈的收益矩阵

参与主体A“坚持合作”的期望收益为：EA=y（R1+θR+G1-C1）+（1-y）（R1-C1+F）；若其“中途违约”，则期望收益为：=y（R1+V1-P）+（1-y）R1；因此，根据参与主体A，选择不同策略的概率，可以计算得出参与主体A 的平均期望收益为

则参与主体A 的复制动态方程为：

同理，参与主体B 选择“坚持合作”的期望收益为：EB=x[R2+（1-θ）R+G2-C2]+（1-x）（R2-C2+F）；选择“中途违约”的期望收益为则参与主体B 平均期望收益为

则参与主体B 的复制动态方程为：

在演化博弈中，只有当参与主体的复制动态方程F=0 且F<0 时，才能保证合作策略具有稳定性，形成演化稳定策略（ESS）。为了更加直观地对参与主体演化博弈的稳定策略进行分析，本文将在二维平面坐标系上绘制出演化博弈稳定策略相位图进行分析。令F（x）=0，F（y）=0，可以得到A、B 两个参与主体演化博弈后的五个平衡点：O（0，0）、A（0，1）、B（1，1）、C（1，0）、D（（C2-F）/[（1-θ）R+G2-V2]，（C1-F）/[θR+G1-V1]），其中，（C2-F）/[（1-θ）R+G2-V2]∈（0，1）且（C1-F）/[θR+G1-V1]∈（0，1）。

（一）政府不干预参与主体间合作的演化博弈稳定性分析

在政府完全不干预参与主体间的合作的情况下，参与主体之间完全通过市场机制自发形成合作，假设没有政府的监管，守约方难以向违约方收取违约金，即参与主体间违约成本P 为零（即P=F=G=0），因而，相较于违约后获得的收益，参与主体经过权衡后可能采取“中途违约”策略以获得更高的利益。在这种情况下，对参与主体A 和参与主体B 合作策略的稳定性进行分析，可以得到以下两种情形：

情形1：当R>C1+V1+C2+V2时，即两参与主体坚持合作获得的总收益大于他们合作成本和他们中途违约所获得的收益，此时演化博弈稳定策略相位图如图2 所示。可以看出，（x，y）=（0，0）和（x，y）=（1，1）是参与主体A 与参与主体B 在没有政府支持下的合作演化博弈的最终稳定策略。其中，当初始状态为{（x，y）|x∈（C2/[（1-θ）R-V2]，1），y∈（C1/（θR-V1），1）}时，即图2 中Ⅰ区域，演化博弈的最终结果将为（x，y）=（1，1），即双方均将“坚持合作”策略。同理，当初始状态落在Ⅲ区域，双方最终博弈的结果将为（x，y）=（0，0），即双方将选择“中途违约”；而当初始状态落在Ⅱ或Ⅳ区域，双方最终博弈的结果不确定，可能为（x，y）=（0，0）或（x，y）=（1，1）。

情形2：当V1+V2>R>C1+C2时，即两参与主体坚持合作获得的总收益大于他们合作的总成本，但是小于他们中途违约获得的收益之和，此时演化博弈稳定策略相位图如图3 所示。可以看出，当{（x，y）|x∈[0，1]，y∈[0，1]}时，即无论两个参与主体初始的合作意愿强烈与否，在无政府干预情况下，他们合作演化博弈的最终稳定策略均为（x，y）=（0，0），即他们均放弃合作“中途违约”。

图2 情形1 演化博弈稳定策略相位图

图3 情形2 演化博弈稳定策略相位图

（二）政府干预下参与主体间合作演化稳定策略分析

当政府参与到参与主体间合作的协调与监管中时，可以依靠财政、税收或其他行政手段对参与主体的合作予以物质或非物质支持，同时，可通过行政、法律等手段对中途违约的参与主体以严厉的惩罚，因此，可以认为政府的干预使得P，F，G>0。本文将假定在政府干预不改变C、R、V、θ 等参数，因此，可以通过分析在P，F，G 发生变化的情况下，参与主体合作演化博弈稳定策略与政府不干预情况下参与主体的演化博弈稳定策略的不同之处，以此判断政府干预对参与主体稳定策略的影响。

由上文分析可知，当P=F=G=0 时，D 点的坐标为（C2/[（1-θ）R-V2]，C1/（θR-V1）），而当P，F，G>0时，D点的坐标将变为D'，此时D'的坐标为（（C2-F）/[（1-θ）R+G2-V2]，（C1-F）/（θR+G1-V1）），此时（C2-F）/[（1-θ）R+G2-V2]

1.政府干预对情形1 演化稳定策略的影响。当R>C1+V1+C2+V2时，政府干预使得相位图由图2 变为图4，D 点将移动至D'。可以看出，Ⅰ区域面积较图2 有所增加，即演化博弈结果收敛于B 点坚持合作的可能性变大，可见在政府的干预下，原先不能实现“坚持合作”稳定策略的区域可能最终实现“坚持合作”，说明政府干预可以增加参与主体坚持合作的可能性。

2.政府干预对情形2 演化稳定策略的影响。当V1+V2>R>C1+C2时，若无政府干预，无论参与主体初始合作意愿如何，都将选择“中途违约”，这将使得创新集群内的参与主体各自为政，缺乏合作信任，导致恶性竞争，不利于创新集群的长远发展。当政府运用政策、法律手段进行干预后，演化博弈稳定策略相位图将由图3 变为图5，可以看出，在政府的支持下，若初始状态下参与主体具有足够高的合作意愿，则可能出现图中Ⅴ区域，使得参与主体最终可能选择“坚持合作”，实现共赢。

图4 政府支持对情形1的影响

图5 政府支持对情形2的影响

综上所述，当政府对创新集群内参与主体间的合作进行引导和监管时，能有效促进参与主体间“坚持合作”，形成稳定的合作关系，促进创新集群形成协调创新的良好氛围，从而推动创新集群的发展。

四、仿真模拟分析

为了更加直观地展现政府干预对创新集群参与主体合作演化博弈稳定策略的影响，本文将采用数值模拟对上文的演化博弈分析进行仿真，并进行探讨。

（一）情形1 下的演化博弈仿真分析

为演算方便，假设各参数如下：C1=2，C2=1，θ=0.6，V1=7，V2=5，R=20，此时R>C1+V1+C2+V2，即满足情形1 的条件。同时，令政府参与变量P=F=0.5，G1=0.25，G2=0.125。根据上文分析可知，若参与主体具有很高的合作意愿，则不需要政府干预，他们就会自发形成稳定合作，若他们的参与意愿非常低，自发无法形成稳定合作，则需要政府进行较大程度的干预，这样的干预将造成较大的效率损失，是否值得还需要进一步讨论，因此，为便于分析政府干预的作用，本文假设参与主体具有适度的合作意愿且略有不同，故令（x，y）的初始值为（0.6，0.5），并对其进行无政府干预、有政府补贴无处罚机制和有政府补贴有处罚机制三种情况的仿真，仿真结果如图6 所示。

图6 情形1 政府干预对参与主体合作演化博弈稳定策略的影响

从图6 可以看出，当（x，y）初始值为（0.6，0.5）的情况下，当无政府干预情况下，参与主体的合作经过3 期演化，最终演化为“坚持合作”；当政府对参与主体只进行补贴但无处罚干预，可以看出在第2.5 期时参与主体合作的博弈策略就演化为“坚持合作”，较无政府干预情况下加快。当政府对参与主体进行补贴且有处罚干预时，参与主体在第2 期时就形成了“坚持合作”稳定策略，演化速度更加迅速。可以看出，既有补贴又有处罚机制时，两参与主体选择“坚持合作”策略并演化为稳定策略的速度最快，同时，补贴力度和处罚力度越大，两参与主体选择“坚持合作”并演化为稳定策略的速度也越快。因此，政府的干预能够促进参与主体之间选择“坚持合作”，并加快稳定策略的演化，更好地实现创新集群参与主体的合作，进而促进创新集群的协同创新。

（二）情形2 下的演化博弈仿真分析

为更好地进行对比，保持C1=2，C2=1，θ=0.6，V1=7，V2=5 不变，令R=10，则满足V1+V2>R>C1+C2，即符合上文情形2 的条件。经过模拟，在情形2 下，上文设定的政府参与变量值无法使参与主体实现坚持合作，因此增加政府参与变量的数值，令政府参与变量P=F=1.6，G1=1.6，G2=0.8，依然假定（x，y）的初始值为（0.6，0.5），进行无政府干预、有政府补贴无处罚机制和有政府补贴有处罚机制三种情况的仿真，结果如图7 所示。由图7 可以看出在无政府干预的情况下，在情形2 的约束条件下，参与主体坚持合作获得的合作收益小于中途违约获得的额外收益，因此双方无法坚持合作，最终的演化稳定策略为“中途违约”；当政府仅给予参与主体一定的支持，双方最终确定终止合作的时间较无政府干预时有所延长，但最终仍为“中途违约”。当政府对两参与主体进行补贴和制定了相应的处罚措施时，双方将在第5 期后实现“坚持合作”，较之前的合作有了明显改善。将情形1 和情形2 的结果对比看，相较于情形1，情形2 所设置的P，F，G1，G2有明显的增加，说明在情形2 下，要想实现参与主体“坚持合作”的稳定策略，需要政府加大补贴和处罚力度，同时，由有政府补贴无处罚机制和有政府补贴有处罚机制的结果对比看，政府给予补贴的作用效果不如处罚直接、有效。为了比较处罚力度对合作双方博弈结果的影响，我们通过仿真试验发现，若将处罚力度P，F 增加到2，参与主体实现坚持合作所花费的时间更短，说明处罚力度越大，效果越显著。

图7 情形2 政府干预对参与主体合作演化博弈稳定策略的影响

根据上面的分析可知，参与主体的合作意愿、他们坚持合作的成本、收益与违约所获得的额外收益的关系是政府是否需要对创新集群参与主体的合作进行干预的先决条件。政府的干预在一定程度上能够促进参与主体双方的合作，其中处罚、监管的力度比补贴更加直观、有效。为了避免政府过度干预，若参与主体坚持合作获得的合作收益大于合作成本与违约所获得的额外收益，且参与主体双方有较强的意愿进行合作时，依靠市场机制促使参与主体开展合作，不需要政府的介入，以保证合作的效率。当参与主体坚持合作获得的收益小于违约所获得的额外收益时，仅依靠市场机制无法形成最终合作，若需要促使他们合作，则需要政府的干预。值得注意的是，政府的监管和对违约的处罚比单一补贴更有效果，且政府进行补贴时，应对补贴支出是否低于参与主体合作的收益，过度的补贴是否影响效率，且政府财政水平是否可以维持补贴等进行综合考虑。

五、政策建议

通过上文的分析，可以知道政府的支持能够在一定程度上促进创新集群内参与主体间的合作，推动创新集群的协同创新。为更好地发挥政府这只“看得见的手”的作用，既不“越位”影响“看不见的手”充分激发市场活力，又不“缺位”造成市场失灵，应当从以下三个方面着手。

（一）加强基础设施建设，打造创新集群产学研协同创新平台

完善、便捷的基础设施是创新集群发展的基础。政府作为创新集群发展的协调人，应当积极搭建参与主体之间沟通交流平台，加强参与主体之间的了解与沟通；在集群内建设各类协同创新实验室、科技成果转化平台等，推进集群内部产学研协同创新，打通知识、人才、资金流通的通路，增强参与主体间的合作，提升它们之间的亲密度和信任感，营造良好的创新文化，从而提高参与主体间合作的有效性。

（二）提升服务意识，建立健全法律法规体系，营造良好的合作环境

政府部门在加大力度建设创新集群发展所必需的基础设施环境的同时，更应该注重营造促进创新集群协同创新的软环境。一方面，政府应不断提升服务意识、提高服务质量，规范行政行为，简政放权，提高行政审批事项审批的效率，为创新集群各参与主体提供更加高效便捷的政务服务，吸引更多的企业、大学、科研机构、金融和中介机构加入创新集群；另一方面，根据上文的分析可以看出，政府的监管、处罚机制较政府的补贴机制更能促进参与主体间的合作，因此，政府部门应当加强监管力度，规范集群内参与主体行为，促使他们的行为更加合法、合规，保证参与主体间的合作更加有序开展，避免集群内部恶性竞争。

（三）因势利导，加强政府的引导作用，充分调动其他参与主体积极性

创新集群建设既要强调企业的主体地位，又不能忽视政府的引导作用。在集群的发展、培育过程中，离不开政府积极的引导，找准集群的优势领域，并在基础、前沿领域提前布局，作为协调人，整合各方资源和力量，并以财政资金为抓手，撬动、引导其他资金、资源共同参与，突破集群发展瓶颈，促进集群整体实力的提升。如德国以财政资金为引导推出了“尖端集群计划”和“走向集群计划”采用竞赛方式形成良好的互动与竞争，帮助创新集群防止出现“闭门造车”现象，促进创新集群整体实力升级。