成渝城市群创新网络空间结构演化及优化策略研究——基于社会网络分析法

王 斌 万栗江 罗 坚

（西南大学国家治理学院，重庆 400715）

引 言

自2008年金融危机以来，我国持续多年的粗放式发展模式由于生态环境不断恶化与要素成本的持续攀升而难以为继，并且各地长期以来重点发展大城市的区域经济策略，使得区域内部差异逐渐拉大、核心城市辐射效应远低于聚集效应。2016年以来，习近平总书记多次视察成都、重庆、绵阳，反复明确应充分发挥科技创新工作在成渝城市群建设中的引领作用。因此，以成渝一体化为出发点，通过整合区域内部创新资源，优化节点间创新合作模式以构建成渝创新网络便成为协同区域发展、转换增长动能的关键之举［2］。

“创新网络”这一概念由英国经济学家弗里曼所提出，“系统创新过程的网络化表达”即城市群创新网络可以视作 “组织化”在创新领域的延伸［3］。相较于个体城市科技创新，其更加重视内部各节点以其所拥有的创新资源为基础，依托网络内部联通硬件，通过展开线性合作，最大化发挥知识外部性，从而提高整体创新效益。作为“组织化”的创新主体，创新网络效能的高低在相当程度上归因于其成员间合作框架的合理性。因此，本文以城市间创新合作的重要成果——合作专利为分析变量，借助社会网络分析法对成渝创新网络组织演变过程进行可视化分析，并由此对其中相关问题进行梳理以及尝试性提出解决策略。这一问题的解决能够更好地发挥成渝城市群长江经济带战略支撑、新型城镇化重要示范区的战略作用。

1 文献回顾

由于创新尤其是重大领域的创新往往需要多领域资源的有序配合，以及面临着巨大的潜在风险和需要大体量市场以实现其经济价值，因此创新的顺利实现往往需要政府、高校、企业与科研院所的高效协同，加之创新活动所固有的正外部性以及创新资源在空间上的分布失衡，这便迫切要求同处一定范围内的各城市构建起稳定高效的合作框架［4］。也就是说当前的创新行为自身就包含网络特性，而协同创新网络正是这一行为过程的重要成果。因此，研究城市群创新的重点，就应当在于以网络化的视角对其内部各节点间合作模式以及整体组织结构进行探究。

然而，就现有研究而言，学者们多集中在城市群创新机理、能力层面，如Miruelez［5］运用区域层面的知识生产功能分析框架探讨了技术人员区际移动在不同的协同创新网络空间尺度、范围和密度条件下对区域协同创新模式的影响；在协同创新能力研究方面：朱颖［6］基于2012～2017年间30个省市区的面板数据，利用遗传算法的投影寻踪分类模型对区域产学研协同创新能力进行分析；此外即使是对城市间创新联系的测度，在模型的选择上，现有研究也存在改进空间，具体而言，我国不少学者借助引力模型对城市间创新联系进行测度，从而对该区域创新网络展开分析，如刘建华和李伟［7］通过自己建立的评价量表，借助修正后的引力模型对中原城市群创新网络演变形态进行测度分析，尽管该模型自身工具逻辑通俗易懂且经过长时间的验证，但其仅仅是对城市间创新联系的 “间接测度”，忽视了城市群这一创新主体的自身特质——在创新过程中，各子城市间的相互作用与协同。

综上所述，对城市群创新研究既不可拘泥于静态化的数据分析，也要跳出传统视角下将个体视为 “均质化”而重点研究整体之窠臼。由此，本文以成渝城市群作为分析对象，以城市间合作专利为变量，借助社会网络分析法通过构建成渝协同创新网络来透视该区域协同创新过程的时空演变，并对该区域内各节点城市的相对地位以及各子区域所扮演的角色进行剖析。

2 研究方法与数据说明

2.1 研究方法

本文采用社会网络分析法对成渝城市群创新网络进行实证分析，该方法系以数理和图论为基础应用于研究社会现象的一种研究范式，有别于传统研究方法仅仅是对网络整体特征如网络创新能力、潜力等静态化指标的宏观描述［8］，社会网络分析是对网络运行过程中，各节点地位及其交互关系以及由此对整体功能产生影响的刻画，从而可以更加直观清晰地理解不同节点在网络运行的各阶段所扮演的角色以及由此对网络框架结构进行深入剖析［9］。基于此，本文以过去10年间成渝城市群各城市间创新联系的结果——合作专利为变量，并按照城市群成立前、成立初期、一体化进一步提高为时间线索，将上述数据分为3个时间段，并在此基础上借助Ucinet软件，通过网络密度这一指标对成渝创新网络总体特征进行刻画［10］；通过社会网络分析中常用的点度中心度、接近中心度等指标对各节点城市在创新交互中所扮演的角色进行分析以迅速明确 “重点”；借助凝聚子群分析对网络内各 “派系”在不同阶段的变化进行描述，最终实现对成渝创新网络结构从“点”到 “片”再到 “面”的立体、动态可视化分析［11］。

2.2 数据说明

本文在借鉴徐宜青［12］的研究基础上，以城市间联合发明专利为研究变量。发明专利由于其自身较强的可获得性与可操作性而成为创新研究领域普遍使用的重要变量［13］。此外，为了更好地对成渝协同创新网络结构特征的时空演变做出可视化分析，本文收集了成渝城市群16个地级市间2010～2019年10年间的联合专利，并且剔除了城市内部合作专利，同时创新主体涵盖了自然人、企业与高校。本文所有数据都来自于国家知识产权总局官网、四川省科技局、重庆市科技局。

3 实证结果与分析

3.1 成渝创新网络总体结构分析

网络密度是分析创新关联网络结构形态的重要指标［14］。如表1所示，成渝网络密度尽管初始值较低，在第一阶段仅为0.342，可是从第二阶段开始有了较为快速地提升，从0.392上升至第三阶段的0.508。网络密度的持续增加说明节点间创新联系越发紧密，网络组织结构也愈发成型。

表1 2010～2019年成渝城市群三阶段创新网络密度

为了更清晰地描述出成渝创新网络演变过程，本文利用Ucinet软件生成了创新关联拓补图（见图1），图中连接线代表两城市间发生创新联系即存在联合专利，连接线方向符号表示在某一创新合作中指向城市占据主动地位，某一节点的连接线越多其在拓补图中就越靠近中心位置，说明该城市为整个创新关联网络的核心。

图1 成渝城市群网络拓扑图

具体而言，在第一阶段（2010～2013）内，城市间创新合作多集中于成都、重庆、德阳、绵阳与雅安，并形成了以成都为绝对核心，重庆为次级中心的关系网络结构。同时，大量的非中心城市如达州、广安、资阳等并未产生创新联系，体现出边缘城市孤立且较为被动地参与网络创新。该阶段网络整体密度较低且节点城市间地位悬殊，主要是由于此阶段为成渝城市群规划正式提出前的 “空白期”，缺乏国家层面的整体规划，因而创新资源在各节点间流动时往往受到很强的行政体制分割，从而导致内部分工难以得到优化。并且该阶段各城市间创新联系多由各地方政府牵头，故而城市的自身科创实力、所拥有的创新资源将决定合作的方式，因此形成了以成都、重庆为 “双核”的网络架构。

第二阶段（2014～2016）在维持上一阶段结构特征的基础上，雅安和宜宾两座城市网络相对地位明显上升，大有成为次级中心的势头。此外，边缘城市间如内江与眉山、达州与德阳都开始出现创新联系，这些都表明次级与边缘城市参与网络创新主动性增强，网络开始呈现多元化。

到了第三阶段（2017～2019），网络密度有了显著提升，这主要是由于从2019年开始，成渝城市群建设在国家层面得到了更多的重视，如习近平总书记2019年3月视察重庆时，发表了关于进一步提升成渝一体化的重要讲话，以及2019年出台的 《国务院关于依托黄金水道推动长江经济带发展的指导意见》及 《2019年新型城镇化建设重点任务》，都彰显了成渝城市群在我国新型城镇化中的中坚地位，后者更是将该区域与长三角、粤港澳城市群并列，使得该区域大有成为我国发展 “第四极”的趋势［15］。上述举措都坚实推动了区域内各节点城市在科技创新领域的合作，从而极大地提升了网络密度；重庆在该阶段网络内的地位有所下降，成都、重庆 “双龙头”格局被打破，并形成了以成都为中枢，伴有重庆、雅安、宜宾、自贡和内江5个次级中心的网络结构，网络多元化有了明显提升，这一现象的出现主要是由于当前重庆投入运营的线路仅有成渝高铁，而渝西、川东与重庆间的轨道交通建设严重滞后，这就使得尽管重庆、成都两核心城市间实现了1小时通勤圈，而重庆至宜宾、泸州、内江等地基本通勤超过3小时，这与 《成渝城市群发展规划》中提出的 “核心城市到次中心城市间两小时到达”相距甚远，从而严重影响了重庆与上述地区间的创新联系，最终导致其网络地位的下降；另外，四川省近几年十分重视次级城市科创工作，培植了包括宜宾、内江、自贡等在内的6座省级创新型城市从而极大地提升网络内次级节点的地位。

综上，成渝创新网络经过10年间的发展演变，已经形成了较为稳定的组织架构，但创新联系依然主要集中于几个核心城市之间，外围城市较为孤立且参与形态为单向被动式，因此，该网络在多元化方面仍有很大的提升空间。

3.2 节点城市网络地位

在社会网络学看来，某一网络的各节点城市的网络地位主要是看其在成员发生交互作用时是否处于核心地位即结构洞。主要体现在以下3个方面。

（1）点度中心度。点度中心度是对某一成员是否处于核心位置的刻画，某一城市i的点度中心度定义为与其直接相连的其他节点的个数，其表达公式为：

式 （1）中，连接数量越多则点度中心度越高，表示该节点在网络运行中与其他节点间创新关联越大，则其更加处于网络中心位置。

如图2所示，2010～2013年间，由于此时成渝城市群尚未正式设立，各节点城市大多依据数年前川渝签订的 “1+6”框架协议展开创新合作，因此创新联系十分松散，缺乏组织化，从而该阶段该网络内各城市点度中心度普遍处于低值，一半的城市数值不足2，这说明各城市对于创新网络效用的发挥普遍贡献不大；进入第二阶段，各城市点度中心度总体有了一定提升，成都数值遥遥领先，标志着其毫无争议的网络中心地位。乐山、绵阳和雅安数值增长最快，重庆的次中心地位受到冲击；进入第三阶段，成渝一体化进程持续推进，如2018年6月川渝两地签署 《深化川渝合作深入推动长江经济带发展行动计划（2018～2022年）》，明确了12项专属合作协议，其中大部分为科技创新领域并制定出为期3年的具体行动计划，从而不仅为成渝创新网络勾画出未来发展蓝图，也切实提高各节点城市创新合作效率，从而使得本阶段点度中心度总体数值再度提升。

图2 成渝网络度数中心度

（2）中间中心度。中间中心度的意义为该节点处于其它任意两节点最短路径上的程度，以此来描述其在整个创新网络中对创新资源的传递发挥了多大的效用。某一节点的中间中心度越高，便说明其为整个网络资源传递的中枢，节点中间中心度的具体计算过程如下：

式 （2） 中，bsd（Pi）表示经由Pi转发的Ps和Pd之间成功完成创新资源传递的次数占所有Ps和Pd之间成功完成资源传递的次数的比值。

如图3所示，对比图2的度数中心度，除了成都在第一阶段以外，成渝创新网络各城市中间中心度明显低于点度中心度，说明创新资源的匮乏严重制约了该网络的运行效率，而且城市间差异巨大，这鲜明地揭示了在该网络内部存在创新资源分布严重不均的现象，从而造成城市间话语权极不对等。此外，不少城市如达州、遂宁和资阳等长期数值趋近于0，这主要是由于上述城市长期处于网络结构边缘，其主要是以被动、单向的形态参与网络运作，从而几乎没有掌控网络内部资源与信息的能力。纵观该网络的3个阶段，作为网络中心的成都，其中间中心度下降较为明显，排名靠后的城市尽管数值仍然偏低，但也有所成长。这说明该网络内部创新资源逐渐实现共享，一定程度上缓解了创新资源分布极度不均的现象，但更为重要的是网络内部整体创新资源持续缺乏的问题一直没有得到解决，以重庆为例，全市2019年科技研发投入强度仅为2.01%，低于全国平均水平2.23%，较之东部发达地区更是相差甚远，并且研发经费主要流向传统大型企业，就2017年而言，不到3%的传统企业科研投入就占到上市公司的一半以上。此外根据路透社 《2019全球最具创新力大学排名》，该区域内没有一所高校上榜，而我国长三角城市群有3所高校上榜，再次印证成渝城市群在创新能力、创新资源上与其他成熟城市群间的差距，高层次创新人才与科研经费的匮乏成为抑制成渝网络创新活力的关键动因。

图3 成渝网络中间中心度

（3）接近中心度。接近中心度用来衡量某一节点城市通过创新网络对其他节点产生影响的能力，若某一节点的接近中心度越大，则表示该节点的网络辐射能力越高，对于其它节点的带动能力越强，其计算方式如下：

式 （3） 中，dij表示节点vi、vj之间的最短距离。

如图4所示，成都在3个阶段内该项数值都为100，再次表明了其作为该创新网络中枢的地位。重庆在前两个阶段都保持第2位，而到了第三阶段被雅安与自贡反超，这不仅是由于随着成渝城市群规划的出台，其内部出现小圈层使得地理邻近的城市创新互动更为频繁，同时创新合作半径有限使得其合作范围难以覆盖到资阳、广安、遂宁等较为偏远的城市，故而影响了其数值表现；最后，尽管雅安、自贡、绵阳和宜宾这样的中坚城市数值成长较快，但是后半段的城市如南充、广安、资阳等长期保持低位且增长缓慢，这说明成渝协同创新网络出现多中心化趋势，内部凝聚子群开始成长；同时也面临着发展不均衡， “弱者恒弱”的问题。

图4 成渝网络接近中心度

综上，成都在以上3个数值的各阶段都遥遥领先，说明了作为成渝协同创新网络核心的成都，其他节点城市或多或少都需要依托它来展开创新合作，不少城市在各项指数中，与排名前段的城市差距过大，这说明了成渝创新网络还处在成长阶段，增强网络协同性就成了今后该区域面临的重大课题。

3.3 成渝创新网络凝聚子群分析

在创新合作中，常常由于邻近性，如地理、制度、经济等层面的相似，某些成员往往有着更为密切的交互作用即形成了次级系统，社会网络分析将其称之为凝聚子群。实际上，整个协同网络正是由这些凝聚子群在交互作用的过程中不断发展演变而来。因此，在明晰成渝创新网络结构总体特征的基础上需要对其内部各子系统的形态以及关联情况做出剖析，尤其是其中的核心子系统，唯有如此，才能更加立体地认知该网络。

凝聚子群分析通常使用Ucinet软件中的Con⁃cor方法，该方法是一种迭代相关收敛法，其具体过程如下：（1）对原始矩阵的各行（各列）进行相关系数矩阵T1计算； （2）再将系数矩阵作为输入矩阵，继续计算此矩阵的各行（各列）的关系矩阵T2； （3）继续依次迭代计算，得到 “相关系数的矩阵……”； （4）不断重复上述操作，直到最后矩阵中的相关系数值不是1就是-1。另外，由于成渝创新网络规划较晚，尚处成长期，许多城市间在某些阶段并不存在专利合作，而Concor软件会将这一类情况归为一类子群，但这一类别不存在实际意义，因此其不在本文谈论的范围内。本文通过Ucinet软件中的Concor模块，按照上文划分的3个时间段，对成渝创新网络凝聚子群分析结果具体如下（见图5）。

图5 2010～2019年成渝城市群凝聚子群

在第一阶段（2010～2013），成渝城市群的创新合作就第二层级而言，存在4个子群，其中以重庆为核心的子系统规模最大。作为成渝创新中心的成都，其不隶属于任何一个第二层级子群，但在第三层级上，单独作为一个子群，而这一层级的其它子群分别以重庆和绵阳这两个直辖市与科技城作为核心而构成，这说明了成渝城市群在未正式成立前，网络内各成员在创新合作上较为松散，即使作为绝对核心的成都与周边以外的城市创新联系也十分有限，创新联系主要更多源自地理邻近性。

而到了第二阶段（2014～2016），成渝城市群专利合作尽管在第二层级依然为4个子群，但除了成都以外都得到了归类，并且最大的子群成员数量为9个，这说明随着成渝城市群正式规划的提出，各节点城市在创新联系上变得更为紧密，这一点同样体现在第三层级上。本阶段第三层级子群数量从上一阶段的6个减少为4个，并且从子群成员构成上来看，创新联系开始突破地理范围的局限，如重庆与绵阳、达州与内江，这说明了创新合作的推动因素除了地理邻近性外开始多元化，因而，合作机制也更加成熟化。此外，成都在该层级不再隶属于任何一个子群，说明成都凭借自身强大的创新资源，其创新独立性与辐射半径进一步提升。

进入第三阶段（2017～2019），该网络整体创新关联度进一步提高，表现为第二层级仅有两个子群：（1）以成都为核心的小子群，随着成都与自贡于2017年签署了 《关于在自贸框架内开展协同创新发展的合作协议》，两地协同化大大提升从而形成子群；（2）以雅安、重庆、绵阳和宜宾构成的多中心化子群，说明随着成渝创新网络的日益成熟化，原有子群的辐射范围日益扩大，从而出现了子群间的合并现象，这同时标志着网络运行机制的复杂化与成熟化，但资阳、广安与遂宁这类网络边缘城市在第二层级并无归类，说明在成渝网络内部发展非均衡的问题依然未得到解决，非核心城市依然更多的以被动、单向的形态参与网络运作。

上述对成渝城市群不同阶段凝聚子群构成特征描述以及分析，初步展示了该创新网络在成长过程中，内部各子系统相互连结的情况及变化。为了对上述子系统做出进一步分析以找出引领网络发展的核心区域，就需要对凝聚子群的联系密度做出进一步分析（见表2、图6）。

表2（a） 2010～2013年凝聚子群密度联系表

续 表

表2（b） 2014～2016年凝聚子群密度联系表

表2（c） 2017～2019年凝聚子群密度联系表

图6 2010～2019年凝聚子群网络图

依据各子群联系密度，第一阶段（2010～2013）（图6（a）），成渝城市群第二层级的7个子群间创新联系普遍较弱，说明该城市群未得到正式规划前，核心城市对其它节点城市创新辐射力度较弱，这与前文分析较为一致；成都作为该网络内中心度最高的城市，相较于其他节点城市，其与各子群的联系更为紧密；以德阳为首的5号子群在此阶段联系密度最大，主要是由于其作为中点连接了核心城市成都与科技之城绵阳。到了第二阶段（图6（b）），随着成渝城市群在国家战略层面正式地提出，作为该区域绝对核心的成都，其创新辐射力度大幅增加；另外，以自贡为核心的4号子群，其网络中心度仅次于2号子群，说明次级城市创新对外开放度大幅提升，网络开始出现多中心化趋势。第三阶段（图6（c））成渝协同创新网络内各子群进一步整合，开始呈现出以成都为首的2号子群和以雅安、绵阳、泸州为首的4号子群双中心的局面，表明网络内各子群交互形态进一步固定与成熟化。

4 研究结论与建议

4.1 研究结论

本文以成渝城市群为研究对象，借助社会网络分析法构建了该地区近10年来的创新网络，并借助点度中心度、接近中心度、凝聚子群分析、网络密度等指标方法对该网络组织框架及其演进过程进行了可视化分析。研究发现：（1）成渝协同创新网络已经初步形成，成都在区域内处于绝对核心地位，以绵阳、雅安、宜宾为代表的次级城市的网络地位正在不断攀升，网络开始出现多中心化。但就总体而言，与长三角、京津冀等成熟创新网络相比，仍存在网络密度低、核心城市中心度过高的问题；（2）由于成渝城市群规划起步晚，加之创新资源地理分布不均，致使该网络存在明显的 “中心-边缘”结构，外围城市有效参与不足，参与方式多为单向、被动，因此网络内协同度的进一步提升就成为该区域未来面对的核心问题；（3）在该网络发展演变的过程中，其内部子群经过不断调整合并，呈现出数量下降、规模上升的态势，并逐渐形成了以成都和以重庆、雅安、绵阳为首的两大核心子群，标志着其内部子系统生态日益成熟。

4.2 问题与政策建议

根据以上研究，本文根据存在问题提出政策建议。

（1）依托核心城市圈，提升网络密度。根据本文实证结果不难发现，成渝创新协同网络运行过程中，高度依赖成都、重庆两个核心城市，即存在明显的核心-边缘结构，“边缘城市”之间创新交流较少且被动。成渝创新协同网络密度低固然与规划起步较晚有关，但更为重要的是，成渝城市群存在中级城市塌陷的困境， “一家独大”不仅相当程度上抑制了网络多中心化，同时由于成都、重庆两大核心城市间缺少经济体量较大、承接能力强和发展潜力大的城市作为枢纽，从而严重制约了核心城市的辐射效果。由于成渝城市群 “中坚城市”的缺失，为了进一步提高网络密度，可行的方法是依托核心城市打造都市圈，从而 “以点带面”充分发挥成都、重庆两座核心城市的引领作用，加快周边城市与其一体化进程，以此扩大成都、重庆城市圈创新辐射的广度与深度，从而弥补因 “中部城市塌陷”带来的困境。

（2）突破利益格局，深化协调机制。自我国府际关系改革以来，地方政府从中央政府的 “执行机构”转变为 “独立利益体”，其进行公共管理背后的行为逻辑也就自然地将本地区利益放在首位，而常常与区域整体利益产生冲突。地方政府间恶意竞争、产业高度同质化、发展严重背离等现象都是这一问题的重要表征。成都、重庆作为成渝城市群的绝对核心，其地方政府在城市发展规划中也明显地存在上述逻辑，如在发展电子信息产业方面，两地政府都出台了优惠政策去吸引IT大企业。正是地方政府这种仅仅重视自身发展、而忽略区域整体协调性的狭隘管理逻辑，才在相当程度上造成了成渝创新网络过于松散的局面，由于地方政府 “利己”的行为逻辑短期难以真正改变，由此必须深化协调机制的建立以对此行为加以约束。具体而言，要建立专门协调机构以便召开相关事宜领导会议，建立健全成渝城市群腹地横向协调机制，并设立由相关市县为成员的轮值联席会议制度；扩充现有治理形式，将座谈会、合作论坛纳入其中；要积极构建网络内各节点城市在交通、科研、教育等领域的合作框架，尽量做到统一部署、标准一致、资源共享；进一步提升区域内公共服务一体化水平，加快推进城市间教育、医疗、社保无缝对接。其次，建立成渝城市群利益共享机制；可以成立成渝城市群专门投资基金，按照区域总体发展规划与各城市实际情况酌情发放，制定科学合理的GDP值及税收分成办法，避免各节点城市为某一项目恶意竞争从而出现囚徒困境。

（3）搭建网络平台，实现资源共享。自知识生产函数被提出以来，不少学者都将创新视作一种生产过程，故而创新资源质量的高低在相当程度上便左右着整个创新过程。而在现实中，创新资源在某一区域内的地理分布往往都呈现非匀质化，从而使得整个创新网络过于依赖某些核心城市。就成渝城市群而言，作为创新资源核心部分的科研院所、高等院校与高科技企业，其绝大部分都分布在成都与重庆，如四川大学、重庆大学、电子科技大学与西南大学等川渝最为知名的高等学府皆坐落于上述地区，此外在创新配套资源方面，如医疗、交通、通讯与财政支持，这两座核心城市同样有着绝对优势。创新与普通的实体生产过程不同，其所运用的创新资源多为专利、技术、理念等虚拟化资源，与实体资源相比，这类资源在各节点城市间流通的成本与难度都大大降低。因此，成渝城市群亟须构建内部创新资源数据库与分享平台，以修正资源分布不均所带来的节点城市创新能力差距日益加大的问题。面对即将到来的 “5G”时代，成都与重庆通过签订战略合作协议，将在本年内建立3万个5G物理基站，5年内将超过20万个，同时，由于两地拥有本区域内绝对的核心创新资源，大可借着 “新基建”的东风，在教育、医疗、电子通讯等领域通过设立网络分享平台，使得虚拟化资源能够真正流向边缘城市。