“一带一路”国家贸易网络结构特征及韧性研究

王妍 路兰

摘要：“一带一路”倡议重在推动沿线国家进行高水平的经济融合，其重点在于明确各国家在贸易网络中的地位、角色及结构韧性。以“一带一路”沿线65个国家为研究对象，基于复杂网络理论，对国家间贸易网络结构进行模体检测，通过识别网络中重要模体和关键节点，对节点和三元模体国家进行中断模拟。结果表明：“一带一路”贸易网络呈现“小世界”特征，具有较高的连通性和网络凝聚力;“一带一路”贸易网络模体检测中，中国和波兰扮演了对外贸易的角色，土耳其扮演了贸易中转站的角色，俄罗斯和印度扮演了贸易输入国的角色，互惠性模式在贸易关系中有至关重要的作用;模体失效比国家节点失效对网络结构韧性的影响更大，且由中国、土耳其和俄罗斯组成的模体对贸易网络结构韧性影响是最大的。

关键词：“一带一路”;贸易网络;模体特征;网络结构韧性

中图分类号：F742

文獻标识码：A

文章编号：1673-5595（2021）04-0040-08

韧性的概念最早由加拿大生态学家Holling提出并用于描述生态系统的特点，意指生态系统在受到冲击和扰动时，吸收、变化、恢复到稳定状态的能力。[1]网络结构韧性是指当网络受到外界冲击或干扰时，网络结构对整个地区恢复、维持甚至改善网络功能的影响程度。[2-3] 2018年以来，中美贸易争端产生，贸易摩擦不断升级，这对中国经济产生了不容小觑的负面影响。但改革开放40多年来，中国的市场经济体制不断完善，经济韧性得以显著增强，抵御外部冲击的能力也大幅提高。对中美贸易摩擦问题，中国不会不顾及双方利益而与美国全面“脱钩”，而是以“斗而不破”为原则，并持续扩大对外开放，积极参与经济贸易全球化。此外，美国试图通过中美贸易战达到建立孤立中国的、有利于美国的新国际体制的目的，这对全球各国经济同样产生负面影响，而“一带一路”倡议越来越受到除美国以外国家的欢迎，加强“一带一路”国家间的国际经济合作，不仅可以应对美国的贸易保护主义，还可有效降低中美贸易摩擦对中国经济的影响[4]。在此背景下，中国更应注重“一带一路”沿线国家贸易网络的结构特征及其未来发展前景，从而做出利于长远发展的决策。因此，对“一带一路”贸易网络局部结构特征的分析有助于优化沿线国家投资的空间布局，对贸易网络进行中断模拟有助于预知贸易网络抵御潜在风险和减少灾害影响的能力以及功能特性，从而使关于区域韧性策略的制定更具科学性。

一、文献综述

随着学界对复杂网络的深入研究，学者们开始着眼于国际贸易这一典型的复杂网络。Serrano等最早提出了使用复杂网络理论研究国际贸易网络的结构特征，并指出国际贸易网络具有复杂网络的典型特征，如小世界性、无标度性等。[5]近些年，国内学者对国际贸易网络结构特征进行了诸多研究。如刘贤品对“一带一路”国家双边贸易网络中心性结构特征做了细致分析[6];魏素豪和别诗杰分析了“一带一路”国家农产品贸易网络结构的内在特征及影响因素[7-8];徐晓玉对“一带一路”沿线主要国家高端装备制造业贸易网络的结构和动态演变进行了研究[9];学者马远等、李梦等研究了“一带一路”沿线国家天然气贸易网络、化石能源贸易网络等特定网络的结构特征以及各个国家在特定贸易网络中的地位和角色等。[10-11]上述文献研究的大都是国际贸易网络的整体结构特征，鲜有文章研究贸易网络结构中模体及网络韧性的特征。Boschma认为地区网络内部结构及对外界开放程度会影响区域韧性，究其原因是网络结构可能影响地区受冲击的敏感性以及区域发展新增长路径的能力，研究显示城市韧性与区域网络结构具有极强的关联性。[12]因此，将贸易网络结构特征与网络韧性进行关联研究是很有必要的。Crespo等指出对于城市网络结构而言，增加网络关联密度有助于事前的区域诊断和对特定环节的针对性干预[13];崔明欣等从油气资源、经济、政治、社会、市场体制和国际合作环境六个方面，提出中国应根据沿线国家油气资源禀赋进行差异化合作的建议[14];Vu等和程涛等基于复杂网络理论构建了韧性指标，从网络结构的视角对地区的整体稳定性进行了量化分析[15-16]。此外，还有学者研究表明，无标度网络、小世界网络等不同经典网络模型的韧性也不尽相同。[17-19]

现有文献大多从宏观视角衡量网络整体韧性，缺乏微观视角的深入探讨，从网络模体的视角来研究网络结构特征及测度网络结构韧性的文献更是少之又少。鉴于此，本文基于复杂网络理论，利用网络模体分析，采用中断模拟方法分析“一带一路”沿线国家出口贸易网络的结构特征，同时量化沿线国家的贸易结构韧性，以期为贸易网络的优化、区域韧性策略的规划及“一带一路”战略的完善提供实证依据。

二、研究方法

（一）中断模拟

现实生活中的网络都可以抽象为一个由点集V和边集E组成的图G=（V，E），其中N=V记为节点数，M=E记为边数。边集E中的每条边都有点集V中两个节点与之对应。若任意两点（i，j）与（j，i）对应的不是同一条边，则该网络为有向网络，否则为无向网络。若对边集E中的每条边都赋予一定的权值，则该网络为加权网络，否则为无权网络。[20]构建网络时通常以具有实际含义的数值及其流向作为边的权值及方向，如资金流、信息流等。

1.节点中断模拟

在贸易网络中，国家节点的失效对整个网络的稳定性有着不同程度的影响。对于复杂网络结构韧性的研究，一般采用攻击某些特定节点的方法，如根据节点度值或节点介数值进行蓄意攻击。

本文对节点进行中断模拟的具体实施过程如下：首先，依据模体检测的结果，确定各模体中出现频次最多的节点;其次，构建对应节点失效时的贸易网络关联矩阵，从网络多样性和网络传输性两个角度去衡量贸易网络结构韧性水平。对节点进行的中断模拟是为了探究三元模体中重要的国家节点对贸易网络结构韧性的影响机制。

2.模体中断模拟

模体是指网络中节点对交互并反复出现的基本模式，是网络中模块的主要表现形式，实际网络中主要模体出现的概率远远大于相同节点和连边数的随机网络。[21]网络中通常用Z分数来衡量模体的重要性，Z得分越大，表明该模体在网络中的地位越重要。Z分数的计算公式为

Z=Nreali-Nrandiσrandi （1）

式中：Nrandi为模体i在随机网络中出现的次数;Nreali为模体i在真实网络中出现的次数;σrandi为标准差。

在国家贸易网络中，网络模体反映了国家间的贸易模式。本文在对特定节点进行攻击的基础上，进一步深入探究这些体现不同贸易模式的模体如何影响贸易网络的结构韧性，即对某些特定的三元模体进行中断模拟，构建相应模体失效下贸易网络关联矩阵，测度其韧性水平，从而探究三元模体所具备的特征与其对网络结构韧性影响的关系。

（二）网络韧性测度

目前，对网络结构韧性的评价尚未形成统一的评价体系，已有学者从连通性、多样性、网络效率等多个角度对其进行评价[22-24]。本文借鉴相关研究成果，采用传输性反映贸易网络结构总体韧性水平，多样性代表网络结构中不同国家的韧性水平。

1.传输性

传输性表示网络中要素交换的能力，可由节点间最短路径长度表示。如果网络具有较高的传输性，则意味着网络中国家节点之间可以更迅速地实现各类要素的交换，如信息、资金、贸易等要素的交换，可以加强国家间的往来、沟通，促进国家间的学习与创新，增强“一带一路”区域应对风险的抵抗能力，同时能对冲击做出迅速的反应。网络传输性采用网络效率指标进行量化，用来衡量整个网络的传输能力[25]，网络效率计算公式为

E（G）=∑i≠j∈G1dijN（N-1） （2）

式中：dij为指网络中节点i与节点j之间的最短路径长度;E（G）为网络效率，且0≤E（G）≤1;N为网络中所有节点的数量。

2.多样性

多样性是指网络的容错能力。在网络的空间结构上，节点对间具有多种联系的路径被称为网络多样性，网络富有多样性意味着当某个节点失效从而导致连边失效的情况下，其他的路径能够保证整个网络的正常运行，也就是说，当网络受到外部攻击时，两节点之间存在两条甚至多条独立路径可以保证网络恢复正常运行，因此多样性在国家间贸易网络中显得尤为重要。Ip等提出了用平均独立路径数量进行网络多样性的测度，节点之间的独立路径是指由包含节点之间连接的所有没有相同边的一组路径组成的集合。[26]

使用平均独立路径数量量化网络多样性，具体公式为

V（G）=∑i≠j∈GnijN（N-1） （3）

式中：nij为网络中节点i与节点j之间存在的独立路径数量;N为网络中所有节点数量。

Ip指出，平均独立路径数量不易计算，可以使用一种简单方法近似代替，即nij=min{di，dj}。本文的贸易网络为有向网络，nij≠nji，其中，nij为节点i出度和节点j入度中的最小值，nji为节点j出度和节点i入度中的最小值。

三、“一带一路”沿线国家贸易网络特征分析

（一）研究对象及数据来源

选取“一带一路”沿线65个国家作为研究对象，见表1。选取2018年国家间贸易出口额为边权重，构建有向加权贸易网络，其中贸易数据取自联合国商品贸易统计数据库。考虑到权重较小的连边，即出口贸易额较少的路径对整个网络影响较小并且会增加网络的复杂性，因此将网络连线阈值设为一亿美元，将所有贸易额小于一亿美元的连线清除，最终建立了65×65的矩阵，并将网络数据导入R语言软件中进行网络结构韧性计算。

（二）贸易网络全局空间结构特征

基于复杂网络理论，计算出2006—2018年“一带一路”沿线65个国家间的贸易网络结构整体参数值，见表2。

网络密度反映了网络中不同国家之间贸易联系的紧密性和相关性，值越大，网络中节点之间的联系越密切，也就是说，各个国家之间的贸易活动越频繁。平均距离可视为节点间的可达性，是指网络中不同节点之间连接的平均距离，两节点之间的平均距离越短，可达性越强。[27]聚集系数即网络的聚集程度可以反映国家间贸易联系的关联度。[28] 异质性衡量网络中各个节点是同质还是异质，贸易网络中的异质性表示各个贸易国在“一带一路”区域贸易网络中是否具有平等地位。

由表2可知，从2006年到2018年间，网络密度值整体较低，表明“一带一路”贸易网络整体上联系不够紧密，没有形成良好的互通性。然而，2013年“一带一路”战略提出后，網络密度在2014年达到了最高值0.302，2014年以后网络密度有所下降但仍逐年上升，总体来看沿线各国贸易联系有所增强。2006到2008年间平均距离逐年下降，但2009年突然升高，这可能是2008年金融危机导致的。2009年以后平均距离有所下降，并较为稳定，到2018年平均距离值降低到1.789，说明网络中节点间的可达性增强。同时，网络聚集系数和中心性都显著提高，表明古代丝路的复兴，推动了“一带一路”沿线国家的贸易联系，缩短了各国之间的贸易距离。贸易网络异质性除2013年和2014年以外一直在0.700以上，说明贸易网络中各国的地位不平等。但也可以看到，随着“一带一路”战略的提出，使得网络异质性程度有所下降，这意味着贸易量小的国家在逐步扩大对外贸易强度，贸易大国与小国之间的贸易额差距正在逐步缩小。

使用R语言软件构建与本文贸易网络具有相同节点数和边数的ER随机网络，其聚集系数为C′=0.393，平均路径长度L′=1.805。“一带一路”贸易网络相较于随机网络有更高的聚集系数和更短的平均路径长度，这说明“一带一路”贸易网络具有较高的连通性和网络凝聚力，有“小世界”特征。

（三）模体分析

使用Mavisto软件对2018年“一带一路”沿线国家贸易网络中三节点模体进行检测（假设三元模体的上顶点为i，左顶点为j，右顶点为k），模体所体现贸易模式的分析结果见表3，表中仅展示了Z值为正数的模体。

在2018年“一带一路”贸易网络中，所有模体中出现频数最多的国家为中国，土耳其、俄罗斯、波兰、印度紧随其后。模体JQF的Z值在所有模体中最高，模体K4F、GQX紧随其后。由此可知，重要模体中均存在双边贸易，即在贸易网络中，“互惠性”的贸易模式具有举足轻重的地位。

“一带一路”沿线重要国家的贸易模式见表4。由表4可知，中国出现较多的模体为F8X（作为输出国或中转站）、GCX（作为输入国或中转站）、FKX（仅作为输出国），且中国的出度值远高于入度值。因此，中国在贸易网络中主要作为贸易输出国。波兰出现较多的模体和中国类似，在贸易网络中也充当贸易输出国的角色。土耳其出现较多的模体为FMF（作为输入国或中转站）、GCX（仅作为中转站），说明土耳其在其所在区域内承担着贸易集散的责任，是国家贸易网络的中转站，这也是其近年来发展迅速的重要原因。从模体频率来看，俄罗斯和印度在贸易网络中充当贸易输入国的角色，这与杨文龙等的研究结果一致[29]。

为比较分析“一带一路”贸易网络的发展情况，分别对2006年、2010年以及2014年的贸易网络分别做模体检测（相关结果限于篇幅未列出）。分析结果可知，“一带一路”对不同国家的影响不尽相同，很多国家没有改变既有的贸易地位，但贸易网络中各模体频数增长十分迅速，这意味着“一带一路”贸易网络发展迅速，各国之间的贸易往来愈加密切。2006年，中国在贸易网络中的大部分模体中出现的频数均较高，但和其他国家差距不大。到2010年，中国虽居所有模体频数第一，但仍没有和其他国家拉开差距。自“一带一路”战略提出并开始实施，中国在贸易网络中地位愈加重要，到2018年稳居各模体频数第一，并与其他国家拉开了一定的差距。从模体频数的排名情况可以看出，土耳其在贸易网络中发展迅速，而波兰、阿联酋颇具发展潜力。从历年的贸易网络可以看出，互惠性的双边贸易都是重要的贸易模式，因此，未来中国更应倾向于与各国开展双边贸易模式，以巩固其在贸易网络中的地位。

四、中断模拟下贸易网络结构韧性特征

将某一网络中去掉一个节点，同时去掉所有与之相连的边，进而可能会使网络中其他节点之间的路径被中断。大多学者对网络韧性的研究是根据网络中节点度值、节点介数值来选择进行攻击的节点，本文的中断模拟是基于模体分析得出的国家在网络中的地位和作用而进行有选择性的攻击，进一步对某些国家所在的模体进行攻击，在此基础上分析网络结构韧性的变化情况。本文中断模拟的假设条件为：当某一节点遭到攻击时，该节点和与之相连的所有边将全部失效。

（一）节点对网络结构韧性差异性影响分析

首先，基于模体识别结果，采用R语言的igraph包对原始贸易网络的结构韧性指标进行测度;随后，构建中国、波兰、土耳其、俄罗斯及印度这五个节点失效情景下贸易网络联系矩阵，测度其网络结构韧性水平，结果见图1。

由图1可知，网络传输性和多样性的变化大体上具有趋同性，这意味着国家节点遭到攻击时，贸易网络的支路数量和平均路径长度通常同时受到影响，这增加了国家之间贸易往来的成本，减少了贸易联系的备选路径，导致网络抵抗外部冲击和恢复的能力同时衰减。虽然这五个节点失效对网络结构总体韧性的影响都较大，但是节点失效后的网络结构韧性水平变化与失效的节点有关。

在“一带一路”沿线国家中，中国作为重要的贸易输出国，在贸易网络中的衰减对网络传输性和多样性影响最大。究其原因可能是中国所在的模体数量最多，和其他国家关联性最大，因此中国作为“一带一路”的倡议国，在贸易网络中有着至关重要的作用，其失效会对整个网络的连通性和凝聚力造成严重的影响。波兰同样作为贸易网络中重要的贸易输出国，失效后对整个网络的传输性和多样性的影响比中国略小。在贸易网络中扮演中转站角色的土耳其，失效以后致使网络多样性大大降低，仅次于中国失效后的水平，但对网络传输性的影响相对较小。这意味着像土耳其这样的国家，不仅是其他国家贸易往来的重要“桥梁”，也是保障网络多样化贸易联系的必经节点，在韧性的角度上更加凸显了其重要性。俄罗斯作为贸易网络中重要的贸易输入国，对网络的传输性和多样性影响都仅次于中国。印度同样作为重要的贸易输入国，其对网络传输性的影响更大。因此，在贸易网络中扮演不同角色的国家对贸易网络结构韧性的影响不尽相同：中国对整个网络的总体结构韧性影响最大，俄罗斯次之;贸易输出国或贸易输入国对网络传输性的影响较大，而贸易中转站国家对网络多样性的影响较大。

（二）模体对网络结构韧性差异性影响分析

综合《“一带一路”大数据报告》中国家的数字丝路畅通度和“发展潜力”指标得分以及学者郑轶斐对“一带一路”沿线国家贸易潜力的分析[30]，选取阿联酋、新加坡、俄罗斯、马来西亚、波兰、泰国这六个最具发展潜力的国家，根据实际贸易额选取这六个国家所对应的最重要的六个三元模体，即Ⅰ（阿联酋、中国、印度），Ⅱ（中国、新加坡、印度尼西亚），Ⅲ（中国、土耳其、俄罗斯），Ⅳ（中国、马来西亚、新加坡），Ⅴ（波兰、捷克、中国），Ⅵ（中国、泰国、越南）進行模体对网络结构韧性差异性分析。对最具发展潜力的六个国家所在的重要模体进行中断模拟，构建不同三元模体国家失效下贸易网络联系矩阵，测度其网络结构韧性水平，结果见图2。

由图2可知，图中所示的两条折线的走势具有趋同性，表明贸易网络的支路数量和平均路径长度受到同步影响。当模体遭到攻击时，网络的传输性和多样性大幅度下降，这意味着国家间发生贸易联系更加困难、成本更多、备用路径更少，致使模体失效比节点失效后的贸易网络抵抗外部冲击和恢复的能力衰减程度更大。

在“一带一路”沿线国家贸易网络中，由中国、土耳其、俄罗斯组成的三元模体对网络结构韧性的影响最大，其失效后整个网络的多样性及传输性都达到了最低值。可见，俄罗斯在最具发展潜力的国家中具有相对重要的地位，与模体分析结果相吻合（中国、土耳其和俄罗斯位于所有模体数量的前三位）。其次是由中国、新加坡、印度尼西亚及阿联酋、中国、印度组成的三元模体，这两个三元模体对整个网络的结构韧性影响也较大，这也印证了《“一带一路”大数据报告》中数字丝路畅通度排名第一的新加坡和“发展潜力”指标得分排名第一的阿联酋在贸易网络中具有良好的发展前景，且它们所在的模体在贸易网络中同样具有非常重要的地位。最后是由马来西亚、波兰、泰国分别对应的三个模体，其对网络结构韧性的影响相对较小，但在贸易网络中也具有相对重要的作用。

在上述六个三元模体中，每个模体都有中国的参与，这意味着“一带一路”国家中最具发展潜力的国家均和中国有着密切的联系，进一步体现了中国在“一带一路”贸易网络中重要的地位，并且它们对网络结构韧性的影响都较大。这意味着中国和这六个最具发展潜力的国家组成的模体在贸易网络中具有极其重要的作用，并且，大多模体为K4F号“互惠性”模体，体现出互惠性在贸易网络中的重要性。

五、结论与建议

在“一带一路”沿线国家贸易网络中，中国作为重要的贸易输出国，对整个网络起着至关重要的作用。2019年，中国与“一带一路”沿线国家贸易额超过了13 000亿美元，占我国对外贸易总额的比重提高了2%，达到29.4%。由此可见，中国与“一带一路”沿线国家的贸易越来越在中国的外贸中占有一席之地，而这种多国之间的贸易往来更加具有可靠性。中美贸易摩擦的产生，给中国带来了挑战中的机遇，如果我们能将外部挑战变为内生动力，那么贸易摩擦时期可能会成为中国发展的关键时期。在此背景下，中国应秉持让“一带一路”成员国共建共享经济收益的理念，进一步深化“一带一路”国际合作，如积极推进与沿线国家贸易协议的谈判进程;加快促成与沿线国家自由贸易协定的签订，使“一带一路”区域贸易不断趋于集团化。同时应加强与“一带一路”国家的贸易联系，使中国各个省市充分发挥自身的产业优势，从而更多地参与到“一带一路”经济带中，提升中国在贸易网络中的地位，促进全国各地区经济协同发展，缩小中国各省市间的贫富差距。如增加与东南亚和南亚地区在高铁、电力及通信设备等高技术含量制造业项目上的贸易往来;推进与北非、西亚等地区在煤炭、钢铁冶炼等资源性行业领域的贸易合作; 加强与中亚地区通信交通领域的贸易合作，提高“一带一路”沿线国家的贸易效率，促进贸易便利化;进一步推进与中东欧加工业的贸易联系，使中东欧成为中国的加工业制造基地，从而向欧洲市场出口。未来中国更应该将“一带一路”沿线国家贸易网络的发展置于重中之重的地位，让整个贸易网络发挥更大作用。

同时，基于“一带一路”沿线国家的贸易网络结构，应加强国家间“互惠性”的贸易联系，提升节点的中心性，使网络更加稳定。中国应充分利用“一带一路”政策，重点加强与本国贸易模式相似的国家（如波兰）之间的贸易往来，向与邻近国家贸易模式较相似的沿线重点国家（如俄罗斯）进行拓展[31];进一步加强与具有发展潜力的国家，如阿联酋、新加坡的贸易往来，使其发展为贸易网络中的重要节点，从而向周边辐射，带动其他国家与边缘国家的贸易往来，推动区域贸易一体化的形成，增强“一带一路”贸易网络结构的稳定性;中国也应进一步完善“一带一路”政策，并促进更多的发达国家加入，与发展中国家一同共建国际合作新规则。

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责任编辑：韩国良

Research on Structural Resilience of Trade Network of the Countries Along the Belt and Road

WANG Yan， LU Lan

（College of Economics， Qingdao University， Qingdao， Shandong 266100， China）

Abstract： The Belt and Road initiative aims at promoting high-level economic integration among countries along the route and focuses on clarifying the status， role and structural resilience of each country in the trade network. In this paper， 65 countries along the Belt and Road are taken as the research objects to examine the motifs of the trade network structure among countries based on the complex network theory， and disruption simulation is used for the identified important motifs and key nodes in the network. The results are as follows： Firstly， the Belt and Road trade network has the characteristics of "small world" and has high connectivity and network cohesion. Secondly， the results of motif detection shows that in the Belt and Road trade network， China and Poland have played the role of export country nodes， Turkey has played the role of trade transfer station， Russia and India act as trade importing country nodes， and the reciprocal pattern plays a vital role in trade relations. Finally， the failure of the motifs has a greater impact than the country node on the structural resilience of the network， and the failure of the motif composed of China， Turkey and Russia has the greatest impact on the structural resilience of the trade network.

Key words： the Belt and Road; trade network; motif feature; network structural resilience