基于主成分分析的安徽省科技投入产出水平评价研究

王 俊，凌 岚

（安徽省科学技术情报研究所，合肥 230011）

党的十九届五中全会提出，坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位，把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。安徽作为长三角原始创新的重要策源地，近年来，政府逐步加大研发投入力度，科技投入及科技产出各项指标持续上升，但科技投入效率不高、区域发展不平衡等问题也日趋明显。如何科学评价全省乃至各市的科技投入产出水平，是摆在政府决策者面前的重要课题。本文在学习借鉴他人研究成果的基础上[1-5]，秉持科学性、系统性和可操作性的原则，采取主成分分析法，构建相应指标体系，对全省16个市的科技投入产出水平进行综合评价，并对16个市进行聚类分析，找出各市科技投入产出水平的特点，进而提出提升安徽省科技投入效率的具体建议。

1 指标的选取

1.1 研究方法的选择

目前，学界对于科技投入产出水平的研究主要是通过构建指标体系，并运用数据包络（DEA）分析法、模糊数学法、因子分析法等方法，研究科技投入产出效率。近年来，对于安徽省科技投入产出水平的研究主要是安徽与周边省（市）的对比分析，专门研究全省各市科技投入产出水平的相对较少。主成分分析法是一种统计方法，使用数学方式抽取出较少且相互独立的成分[6]，将原有的多个变量重新组合成一组相互无关的综合变量[7]，同时根据实际需要，从新的综合变量中提取几个较少的综合变量，即利用降维思想，将多个指标转化为较少的独立综合指标，这是一种进一步简化研究的统计方法[8]，从而进一步使研究变得简单。聚类分析是一种分类过程，指将集合分组为类似的多个类的分析过程，其原则是把具有较大相似性的个体归为一类，个体差异很大的归为另一类。本文拟采取主成分分析和聚类分析法，对全省各市的科技投入产出水平进行全面分析与评价。

1.2 评价模型的建立

科技研发活动是一个系统工程，涉及因素很多，包括宏观上的财税政策、金融环境、产业的市场集中度、产业的外部筹资环境，以及自身单位性质、股权分红、治理体系等政策的执行情况。评价一个地区的研发投入与产出发展情况，需要科学论证、广泛调研，并在之基础上建立一套科学的创新评价指标体系[9]。本研究结合安徽省科技发展的特点，经过专家咨询、相关分析及变差系数分析后，确立了一套评价指标体系。该评价体系中包括2个一级指标，6个二级指标，18个三级指标，如表1所示，数据主要来源于《安徽统计年鉴》。

2 计算结果和实证分析

运用SPSS软件，采用KMO检验、Bartlett球形检验、变量共同度这三种方法对原变量可否进行因子分析进行检验[6-7]。使用SPSS软件将表1中的原始数据进行标准化处理并进行检验，检验结果说明可以通过因子分析对指标体系中的18个指标进行降维。

表1 科技投入产出水平综合评价指标体系

2.1 提取公因子

按照主成分分析法，在18个基础指标中提取5个互不相关的公因子，如表2所示。由因子提取结果可以得出，这5个公因子特征值累积贡献率达89.225%，即所提取的5个公因子可以解释原变量89.225%的变异。5个公因子在不同的原始指标中各有侧重[6-10]，其中 F1在 X1、X2、X3、X10、X11和X12上相对有高荷载，这6个指标分别从不同的角度反映一个地区科技投入产出的总体规模，因此将其命名为“投入产出规模因子”；同理，根据各因子的不同指标荷载侧重，命名F2为“投入潜力因子”，F3为“产出效率因子”，F4为“投入效率因子”，F5为“产出潜力因子”。

2.2 安徽省各市投入产出水平总体分析

把计算所得的公因子特征值进行归一化处理，可以得到一个地方科技投入产出水平的综合得分F，即F=0.536 4F1+0.167 7F2+0.111 4F3+0.102 9F4+0.081 6F5。计算各市各项公因子得分及综合得分，具体结果如表3所示。从中可以得到以下结论：

一是合肥都市圈居引领地位。合肥都市圈是指以合肥为中心的都市圈，具体包括合肥、淮南、六安、滁州、芜湖、马鞍山、蚌埠7个市。都市圈中的合肥、芜湖、滁州综合得分分别位居全省第1、2、3，且在分因子上各有特色。其中，合肥“投入产出规模因子”以绝对优势位居全省第1，远高于第2名的芜湖，表明其科技投入产出基础较好、实力强劲。芜湖“产出效率因子”位居全省第1，表明其科技产出结构较好、发展比较平衡。而滁州各项公因子得分水平比较均衡，各项公因子得分徘徊在3、4、6位，表明其近年来融入长三角一体化发展成效明显。

表2 旋转后的成分矩阵及累计贡献率

二是后发地区发展潜力较大。阜阳、亳州、池州、安庆、黄山分别出现在F2和F5前5位中。其中，F2居全省第1位、第2位的阜阳和亳州分别得分2.037 8和1.663 3，远高于第3位，表明皖北后发地区投入潜力较大；池州F5得分位居全省第1，远高于其他城市，且F2居全省第4位，表明其发展势头较为强劲，皖南后发地区产出潜力较大。

三是皖江带城市辐射带动作用有待发挥。皖江带城市中，皖南地区占大多数，均经济基础较好、创新起步较早，但近年来，其科技投入和产出潜力不足。其中芜湖、马鞍山、滁州、宣城、铜陵基本位居F3、F4领先位置，投入、产出两方面的效率水平均较为平衡，但其投入、产出潜力水平相对较为落后，铜陵和芜湖F2得分分别居全省倒数第2和倒数第3，有待进一步提高。

2.3 安徽省各市投入产出水平聚类分析

采用组间联接聚类分析全省各市的样本数据，运用SPSS可以得到聚类结果，如图1所示。根据聚类分析的差异性原则，同时为避免每一类个体数量过多，本文把安徽省16个市划分为5类，具体结果如表4所示。

从聚类结果可以得出如下结论：

第一类是综合能力领先型。归于这一类的仅有合肥一个城市，其作为省会城市和全省第一个国家级创新型城市， 拥有较多的科研院所、高校、国家实验室等科技资源以及综合性国家科学中心，有着其他地市不可比拟的优势，科技投入产出水平稳居全省第1，得分远高于第2名，且投入产出规模因子也位居第1。

表3 各市公因子得分、综合得分及其排名情况

图1 聚类结果树状图

表4 聚类分析的具体结果

第二类是产出效率领先型。芜湖依托“合芜蚌”、皖江带示范区以及创新型城市建设，企业创新活力较为活跃，创新氛围较为浓厚。科技投入产出总体得分虽然位居全省第2，落后于合肥，但其产出效率位居第1，科技产出结构较好，质量较高。

第三类是投入潜力领先型。作为皖北城市代表的阜阳和亳州，近年来政府重视科技创新工作，加大科技投入力度，且由于其基数小，科技投入增速明显，科技投入潜力较大，分别居全省第1、2；且综合投入产出水平居全省前列，分别位居全省第4、5，说明安徽省振兴皖北工作成效显著。

第四类是产出潜力领先型。池州作为老牌皖江带城市，由于其传统产业较为落后，科技发展稍显落后，科技投入实力较为落后，位居全省第10，但其科技产出潜力较大，位居全省第1，产出增长势头强劲。

第五类是其他。这一类中也分为几种，一是投入效率较高、结构较好，比如宿州、淮南、滁州、马鞍山、铜陵、蚌埠；二是投入产出综合实力较为落后，且各项因子较为均衡，发展势头较为落后，比如淮北、六安、宣城、安庆、黄山，这些地区科技创新步伐有待加快。

3 相关建议

本文选取了科技投入产出相关的18个指标，利用主成分分析法，通过SPSS软件，对全省16个市的科技投入产出水平进行评价，得出合肥都市圈引领全省，皖西皖北等后发地区潜力较大，皖江带城市辐射带动有待增强。并对分析结果进行聚类，把全省16个市分为5大类，下面针对得到的结果提出相关建议：

（1）各市需要继续保持原有的发展优势，扬己所长。从聚类结果可以看出，科技投入产出发展均衡的地市较少，比如科技投入实力较弱的地市，其投入效率和产出潜力较大；而产出效率较高的地市，其投入潜力又较小。各市基本都有较为薄弱的地方，因此亟需围绕自身的产业特点，扬长避短，最大发挥自身优势。

（2）围绕“一圈五区”发展，优化创新布局，促进区域协调发展。首先，围绕“一圈五区”发展，政府需做好顶层设计，统筹好全省各地的科技资源，全省一盘棋，避免资源浪费。其次，破除区域交流障碍，降低一体化成本。主动对接长三角先进省市的科技人才管理机制、社保薪酬机制、学术交流机制等，从政策、理念、资金、人才、技术等方面加强学习和创新，破除区域交流障碍，形成一体化创新环境。第三，领先地区需要发挥领头羊的作用，促进全省科技协调发展。比如合肥、芜湖、蚌埠等发展基础较好的地区要充分发挥战斗堡垒和示范引领作用；科技基础较为薄弱的地区也需要根据自身的产业优势，重点发力，扬长避短，最大化发挥自身优势。