进化视角下京津冀区域创新生态系统共生度及对策研究——与长三角地区的对比分析

靖鲲鹏，徐伟志，宋之杰

(燕山大学 经济管理学院，河北 秦皇岛066004)

一、 引言

改革开放四十多年，中国经济取得了飞速发展，中国也正在向创新型强国迈进。十八大以来，习近平总书记提出的创新驱动发展战略，高屋建瓴，深入人心。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”。正在进行的京津冀协同发展、粤港澳大湾区规划、长三角城市发展群等，成为建设创新型国家的重要举措。区域创新成为国内外学者研究的热点。为解决京津冀区域发展不协调的突出问题，优化北京首都核心功能，国家提出了京津冀协同发展战略，成为国内区域创新生态系统发展的新趋势[1]。协同创新是不同主体间的集成创新行为。而创新主体间以及主体与环境间具有不可分割性和进化特质，不仅要关注创新主体的协同效应，也要关注主体与环境之间的相互依存、共生发展的相互作用。高效的共生模式、良好的共生关系和协同创新的共生界面，对于区域创新生态系统的稳定健康发展起着至关重要的作用。目前，京津冀区域协同创新合作还处于起步阶段。因此，研究京津冀区域创新生态系统共生发展态势，对于促进京津冀协同发展，打造全球创新高地具有重要意义。

二、文献综述

创新生态系统受到国内外学者的广泛关注，学者们从不同角度对区域创新系统[2]、区域创新生态系统[3-4]进行了研究，并认为区域创新生态系统具有整体性、层次性、耗散性、复杂性等特征[3][5]。可以说，学者们的研究视角从区域创新系统逐渐发展为区域创新生态系统，通过引入生态概念，以表达区域创新系统的动态演化过程。

从生物学中衍生出来的共生理论是对生态系统结构理论的有益补充，基于共生视角对区域创新生态系统的研究，已成为当前的研究热点。Bosch-Sijtsema等[6]关注到在创新生态系统中的特定技术平台上，企业处在一种共同进化的共生关系之中。欧忠辉等[7]通过创建共生视角下的创新生态系统演化的概念模型，认为一个完整的共生系统应该由共生单元、共生模式和共生环境三部分构成。曾建丽等[8]通过构建人才集聚与区域创新环境的互惠共生演化模型，探讨Allee效应影响下人才集聚与区域创新环境共生演化问题。Hong等[9]基于logistic方程，构建了城市节能创新生态系统的双主体共生模型,仿真结果表明，共生系数的正负是影响城市节能创新生态系统共生均衡结果的重要参数。

李煜华等[10]从共生视角对战略性新兴产业的主体关系和系统运行方式进行分析，提出了共生单元、模式、环境优化的重要性。何向武等[11]对区域高技术产业创新生态系统进行评价，认为我国高技术产业创新生态系统协同性整体态势偏好，但区域间差距过大。吴菲菲等[12]基于四螺旋视角，建立高技术产业创新生态系统有机性评价体系。商亮等[13]依据生命周期理论，认为区域产业创新生态系统的成长过程可以分为系统形成阶段、系统成长阶段、系统成熟阶段和系统衰退/更新阶段。

实证研究方面，学者们主要通过建构模型，从多维度对不同区域的创新生态系统进行评价。孙丽文等[14]基于Logistic增长模型对京津冀区域创新生态系统进行适宜度评价。刘钒等[15]运用PCA分析法从定量和定性两个维度对省、市两个层次的区域创新生态系统做了健康度评价。张小燕等[16]基于Lotka-Volterra模型构建共生关系指数与共生水平指数模型,利用我国内地30个省区市相关数据,对我国区域创新生态系统共生性进行分类评价并提出优化对策。王展昭等[17]认为区域创新生态系统具有耗散结构特性，对31个省市进行实证分析，并从全面性、灵活性、互动性、协调性四个方面提出对策建议。

综上所述，区域创新生态系统正逐渐成为国内外研究的热点。目前，国内学者着重于研究创新生态系统的概念、结构、特征和模式，或倾向于对区域创新生态系统进行协同度、健康度、有机性、适宜度等评价。从共生角度对区域创新生态系统的研究大多基于各个省市来分析，鲜见对跨行政区域(如京津冀区域、长三角区域)进行共生度以及进化动量分析，难以对特定区域创新生态系统的发展给出完善的建议。长三角是我国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一。京津冀协同发展是国家重要发展战略，两大区域也是科技创新的前沿阵地，创新主体众多，高校、创新型企业密集度高。对京津冀区域和长三角地区进行对比分析，可以取长补短，弥补差距，对于提高京津冀科技创新能力，打造创新增长极具有现实意义。因此，本文通过建立京津冀区域创新生态系统共生度测度模型、融合进化速度状态和趋势的共生进化动量模型，测度京津冀地区和长三角地区的共生度和共生进化动量，发现京津冀协同发展中存在的优势及突出问题，为京津冀区域创新生态系统的共生式发展提供对策建议。

三、研究框架

(一)区域创新生态系统的共生模式

区域创新生态系统的共生模式可以呈现为在政府政策的引导下进行创新投入，使得创新主体在创新环境中可以结成协同共生网络。共生创新主体是创新生态系统的构成要素，创新投入是创新主体得以发展的源泉，进一步形成了网络化的发展关系，其发展依托于共生环境，其中政府发挥政策调节的作用。

(二)指标构建

本文综合考虑区域创新生态系统共生度的科学含义，结合相关学者研究及京津冀、长三角地区的发展状况，依据指标选取的科学性、可靠性、代表性、可获得性等原则，从共生创新主体、共生创新投入、共生网络协同、共生创新环境四个维度进行选取，形成京津冀以及长三角地区区域创新生态系统共生度指标评价体系(表1)。

表1 区域创新生态系统共生度评价指标体系

1.共生创新主体，指的是促进该区域共生式创新发展与研究的组成部分。二级指标包括大中型工业企业数、研究与开发机构数、普通高等学校数，分别衡量参与直接创新活动的企业、研发机构以及高校的规模。

2.共生创新投入，指的是为促进该区域共生式创新，各主体支撑创新发展、高科技产出的投入规模。二级指标包括高技术产业R&D折合全时当量、地区研发经费内部支出、高技术产业固定资产投资额、国家级科技孵化器数量。

3.共生网络协同，指的是在促进该区域创新发展、科技研究以及经济发展方面，各地区、各创新主体间交流与合作关系的总和。二级指标包括高校研发经费内部支出中企业资金、研发机构研发经费内部支出中企业资金、股份合作企业固定资产投资额、国家铁路地区货物交易量、民用航空客运量。

4.共生创新环境，是指区域创新发展所依托的经济环境、人文环境、生产生活环境、投资环境等。二级指标包括地区人均GDP、高等学校(机构)研究生在校数、公共图书馆藏书量、人均公园绿地面积、国外技术引进合同金额。

四、理论模型的构建

(一)共生度测度模型

对京津冀以及长三角地区区域创新生态系统共生度的测度，本文主要参考王俭等[18]提出的区域创新生态系统共生度测度模型，权重确定采用熵权法，以便充分体现评价结果的客观性。计算过程如下。

首先，设各网络要素间网络水平序参量为：X={xij},{i=1,2,…,k;j=1,2,…,n}式中xij表示系统i共生网络水平的第j个序参量，βij≤xij≤αij。在均为正向影响因素的情况下，子系统序参量有序度为：

dij(xij)=xij-βijαij-βij

(1)

其次，利用几何加权法对子系统序参量有序度进行集成，可得到区域创新生态系统中系统i的共生水平：

(2)

再次，采用熵权法，确定权重λij：假设给定了n个指标，x1，x2,…，xn，其中xi∈(x1，x2,…，xn)。将指标对应的数据进行标准化处理，可得：

(3)

求得各指标的信息熵:

(4)

最后，计算各指标的权重：

(5)

算出区域创新生态系统各共生要素的共生度之后，再对各共生要素的共生水平进行集成，权重采用层次分析法，可以得到区域创新生态系统共生度DSM。DSM值越大则说明该系统协同性越高，创新效率也与此呈正相关关系。

(6)

(二)区域创新生态系统共生进化动量模型

本模型主要利用李晓娣等[19]提出的共生进化动量模型，该模型的优点是对传统进化动量模型做了进一步改进，能够反映共生进化速度的状态和趋势，从而得知共生进化的质量和潜力。其方法如下：

区域Ei在[tj,tj+1]时间段内共生度的进化速度:

(7)

该区域创新生态系统共生进化速度矩阵:

(8)

当求得Vij<0,表明区域Ei的共生状态在衰退；当求得Vij>0,表明区域Ei的共生状态在进步；当求得Vij=0,表明区域Ei的共生状态保持稳定。

假设某时段内区域创新生态系统共生进化呈现匀速状态。区域Ei在[tj,tj+1]时间段内的共生进化速度状态值为：

(9)

根据公式(7)求得的Vij，可以计算出区域Ei创新生态系统共生进化速度在[tj,tj+1]时间段内的线性增长率：

(10)

设β是关于ρij的函数，建立区域创新生态系统共生进化速度趋势模型：

(11)

根据进化速度状态值和进化速度趋势值，可以进一步得到区域Ei在[tj,tj+1]时间段内的综合进化动量模型：

(12)

该区域Ei共生进化状态和共生进化趋势共同决定了共生进化动量值的大小。

通过加权平均,可以得出区域Ei在[t1,tn]整个研究时间段内的进化动量：

(13)

Pi>0,表明该区域共生进化呈现上升态势；Pi<0,表明该区域共生进化呈现下降态势；Pi=0,表明该区域共生进化呈现保持稳定态势。且Pi的值越大，该区域共生进化的上升态势越好。

五、实证研究

(一)数据来源

以2013—2018年为研究时段，对京津冀地区(北京、天津、河北)和长三角地区(上海、浙江、江苏、安徽)七个省市的样本进行研究。本研究所用数据来自2014—2019年《中国统计年鉴》《中国科技统计年鉴》《中国火炬年鉴》《中国高技术产业统计年鉴》以及各省市的统计年鉴。

(二)七省市创新生态系统共生度测度分析

由区域创新生态系统共生度测度模型，可计算得到七个省市在2013—2018年的共生度(表2)。计算结果表明， 2013—2018年，江苏省的共生度最高，均维持在0.715 0以上，处于波动态势，2014年和2018年分别达到高点0.734 1和0.732 2。其次是北京市，维持在0.500 0左右，且处于波动上升的趋势，2018年达到最高点0.515 9。再次是上海和浙江，共生度处于0.350 0—0.417之间；浙江省稳步上升，从2013年的0.376 1达到2018年的最高点0.412 6；上海在2013年达到最高点0.417 0，之后呈现出波动下降趋势。而相对于以上四省，河北、天津和安徽三省市的共生度水平明显偏低，大约分布在0.140 0—0.190 0之间；河北在2013—2015年共生度呈上升趋势，且在2015年达到顶峰0.191 6后，由2013年的0.176 0下降到2018年的0.148 5；安徽省则是处于波动下降态势，从2013年的0.151 7下降到2015年的0.139 2，在2016—2017年有小幅回升，到2018年达到最低点0.136 7；天津处于整体下降趋势，从2013年的0.160 7降低到2018年的最低点0.115 3。

表2 京津冀和长三角七省市创新生态系统共生度计算结果(2013—2018年)

由表2得到的区域创新生态系统共生度DSM(t)，以时间维，采用时序算术平均算子进行二次加权，求解时间序列权重，得到时间向量vt=(v1,v2,…,vk)T，求解非线性规划问题：

(14)

λ表示时间维度的重要程度，值越小，近期数据越重要。

最后，获取动态评价综合值：

(15)

据此，可得七省市共生度的综合排序值(表3)。

表3 七省市创新生态系统共生度综合值

根据综合值计算结果，得知长三角地区排名优于京津冀地区，其中长三角地区中安徽创新生态系统共生度落后明显，京津冀中天津创新生态系统共生度发展遭遇很大障碍。

同时，计算得出七省市创新生态系统共生度平均值、京津冀及长三角地区创新生态系统共生度平均值、七省市离散系数、京津冀及长三角地区离散系数(结果如图1)。

图1 区域创新生态系统共生度均值、变异系数

从图1可以看出，京津冀区域三省市区域创新生态系统共生度的平均值低于七个省市的平均值，而长三角区域四省市区域创新生态系统共生度的平均值高于七个省市的平均值。六年间，长三角地区创新生态系统共生度一直在京津冀区域共生度的1.45—1.60倍之间，表明京津冀区域创新生态系统共生发展状况与长三角地区有较大差距。从离散程度来看，七个省市的离散程度处于动态增长趋势，七省市之间共生状况的差距处于扩大状态；京津冀的离散程度越发明显，表明京津冀区域内部的发展差距越来越大。同时在2013年，长三角地区创新生态系统共生度平均值是京津冀地区共生度平均值的1.48倍，到了2018年该数值为1.58倍，表明京津冀创新生态系统共生状况与长三角地区的差距呈现扩大趋势。

(三)七省市区域创新生态系统共生进化速度、状态、动量分析

为进一步衡量京津冀及长三角七省市区域创新生态系统共生进化的动态特征，本文利用构造的模型计算得出了七省市的共生进化速度状态值、共生进化速度趋势值和共生进化动量(表4)。当共生进化速度状态值为正时，表明该区域创新生态系统共生水平不断向好；若该值为负时，表明该区域创新生态系统共生水平不断恶化。当共生进化速度趋势值大于1时，表明该区域创新生态系统共生进化速度越来越快；当该值小于1时，表明该区域创新生态系统共生进化速度越来越慢。

表4 七省市区域创新生态系统共生进化速度状态值、趋势值和进化动量

根据表4可知，天津、河北、上海、安徽等4个省市的共生进化动量为负值，也就意味着在2013—2018年间，这些省市创新生态系统共生进化呈现恶化下降趋势；北京、浙江、江苏这三个省市的共生进化动量为正值，意味着在2013—2018年间，这三省市创新生态系统共生进化呈现良好上升趋势，其中浙江的共生进化动量最高，表明在七个省市中浙江的共生进化势头最为强劲。

综合区域创新生态系统共生测度模型及进化动量模型，得出的结果与京津冀及长三角地区的技术创新与经济发展水平具有高度的一致性。从发展水平来看，京津冀地区的确与长三角地区存在一定差距。虽然京津冀地区和长三角地区各有北京和上海两个世界级特大城市，但是河北、天津与长三角地区的江浙两省在经济实力、教育资源、科技创新能力等方面差距较大。综合来看，相较于长三角地区，京津冀区域创新主体较少，创新投入不足，区域协调发展水平低，创新产出处于劣势，创新环境有待提升，因此共生度低于长三角地区。

六、结论与建议

本文构建了区域创新生态系统共生度测度模型和区域创新生态系统进化动量模型。在此基础上，通过对北京、天津、河北以及上海、浙江、江苏、安徽等七个省市的共生度及进化动量的测算，得出：京津冀地区中北京市创新生态系统共生度较高，且处于上升态势；长三角区域中的江苏省在七省市中共生度最高，共生状况趋于稳定；京津冀区域创新生态系统共生状况逊于长三角地区，并且与长三角区域创新生态系统共生状况的差距有扩大趋势；京津冀地区和长三角地区区域创新生态系统共生式发展的稳定性均有待提高。

基于以上结论，为促进京津冀协同发展，实现京津冀区域创新生态系统的共生式发展，提出以下对策建议：

1.增强区域协同性，提升共生度

京津冀地区应密切联系，以空间联动促进地区间创新生态协调发展。在政府层面，积极探求政府合作的新模式，打破行政区划造成的创新要素配置壁垒，完善统一规划、统一指挥、统一管理制度。在产业层面，发挥京津冀各自的比较优势，加强对先进技术的研发和吸收能力，加大高技术产业科技人力资源投入，提升研发经费投入强度，催生一批有竞争力的科技创新成果，促进制造业产业升级，实现京津冀上下游产业链条深度融合。强化北京人才溢出效应，一方面防止北京出现“天花板效应”，增强发展后劲；另一方面，政府应出台相应人才政策，福利政策，合理分配教育资源，探索京津冀人才培养、引流、吸纳、服务的强大平台。加强高校、研发机构与高技术企业间的联系，完善政产学研用共生网络，实现京津冀协同式共生发展。

2.打造创新共同体，提高共生进化动量

打造创新共同体，扶植以人工智能、互联网、现代通讯技术、医疗健康、大数据等为主导的新兴产业。通过区域间联合，推动共同科技成果转化，使京津冀地区成为创新发展引领区。通过京津冀合作构建技术创新联盟，助力天津市突破发展瓶颈，改善河北发展窘境。完善京津冀交通网络体系建设，发挥新建大兴国际机场的强大枢纽作用，为京津冀区域交流以及对外交流提供平台支撑。通过提高京津冀共生进化动量，实现京津冀区域创新生态系统高质量发展。

3.弥补内部差距，实施开放式创新

实现京津冀区域创新生态系统共生式发展，防止短板效应，逐步引导创新资源向落后地区聚集，使北京的辐射效应压过虹吸效应。具体而言，加大北京市对于天津市、河北省的创新辐射的力度和强度；加强平台建设，促进三地高校以及科研机构的合作深度及广度，实现创新资源和创新成果共享；加大产业孵化器投资力度，建设更多国家级科技孵化器，利用现有科技园区的创新平台支撑作用，多措并举为科技创新提供源动力。推进建立人才互认共享机制，加强与国外世界级城市群的沟通联系，完善信息基础设施以及交通基础设施建设，以“一带一路”为契机，实行开放式创新模式。