生态创新系统功能、过程和可持续评估

李 力

中国科学院文献情报中心,中国现代化研究中心,北京 100190

根据联合国可持续发展目标,到2030年要实现自然资源的可持续管理和高效利用,采用可持续的消费和生产模式,使经济增长和环境退化脱钩,促进持久、包容和可持续经济增长。为此各国都在积极寻求变革之路,以协调社会经济发展与生态环境保护。生态创新是开发新产品、流程或服务的过程,这些过程可以为客户和商业提供价值,同时减少对环境的影响[1]；通过减少对环境的影响(有意和无意的)或实现对资源的更有效和负责任的使用,实现可持续发展目标[2]。生态创新正在吸引越来越多的公司、政府和学者的关注[3]。然而创新不是从研发到新产品的单向线性流动,而是将技术可能性与市场机会相匹配的过程,涉及多种互动和学习类型[4]。引入创新是一项集体活动,发生在一个更广泛的系统内,这个系统通常被称为“创新系统”[5],它是影响创新产生和采用,影响创新绩效的一组组件和因果关系[6]。

生态创新具有知识和环境双重外部性特征,对市场和政策的敏感性更高[7],需要通过创新系统来协同推进。不同国家由于资源禀赋、技术条件、社会基础、管理体制千差万别,因此其生态创新系统存在多样性,不仅影响创新发展的方向,创新资源的配置,也会影响相关市场的形成和企业的发展,最终导致不同国家生态创新效率的高低和生态创新影响的大小。比较各国生态创新系统的差异,从理论层面上有助于加深对生态创新系统作用机制的认识,从实践层面上有助于促进生态创新系统的优化完善,为各国生态创新促进政策的有的放矢提供基础。

近年来,国际研究机构和各国学者纷纷推出各种生态创新系统科学评价体系,这些评价研究或是基于投入-产出模型[8—11],或是基于系统功能模型[12],把两者结合起来并付诸评价实践的研究鲜有发现。创新系统主要涉及八大功能[13—15],每个功能都有相应的投入、产出和影响,把功能和过程结合起来,有利于更加精准地判断创新系统各部分、创新过程各环节的优势和不足。此外,创新研究的最终目标是实现创新的可持续性,一些领域已经开展创新系统可持续性(即系统推动创新的持续能力)评价,如健康医疗创新系统的可持续性评估[16]。而很多生态创新往往投资较大、周期较长,涉及大量公共投资,对国家和地区的可持续发展影响深远。因此,生态创新系统在评估现状的同时,也亟需开发潜力评估工具,把不同因素对生态创新系统未来的影响纳入科学评估框架中,帮助决策部门提前发现创新系统的短板,及时调整创新政策。

基于上述分析,本文主要解决两个问题,一是对生态创新系统的现状水平进行评估,把生态创新系统的功能评价和过程评价结合起来；二是对生态创新系统的可持续性进行评估,着重研究创新系统资本的存量、流量和风险因素,包括知识资本、人力资本、经济资本和社会资本等。

1 生态创新系统及其评估

1.1 生态创新系统

根据《奥斯陆手册》,创新即“在业务实践、工作场所组织或外部关系中实施新的或显著改进的产品(商品或服务)、流程、新的营销方法或新的组织方法”[17]。生态创新源于“绿色创新”、“可持续创新”和“环境创新”,更加力求平衡经济效益和环境效益。

创新系统的研究由来已久[18]，它主要基于Schumpeter关于创新和企业家精神的理论研究[19—20]，Rogers的创新扩散理论[21]，以及Nelson[22]、Lundvall[23]、Edquist[24]、de la Mothe[25]、Pavitt[26]、Jacobsson[27]等提出的创新系统框架。 总的来说,创新系统由参与者、网络和机制组成[27],通过参与者及其活动将创新输入转化为创新输出,影响创新的产生、采用和绩效[6]。在此基础上形成“国家创新系统”[22—23,28—29]、“地区创新系统”[25,30—31]、“部门创新系统”[32]、“公司创新系统”[33—34]、创新生态系统[6,35—37],还有把创新政策作为专门的政策领域进行研究[38—42]。

生态创新系统是特定领域范围的创新系统,生态创新系统由一系列参与者,包括生态知识生产者、传播者、政府机构、企业、公众通过相互作用形成的网络系统,目的是提高有利于协调生态环境保护和社会经济发展的知识和技术的生产、传播和应用。

1.2 创新系统评价

创新系统的评价模型主要遵循投入-产出、结构-功能、三重螺旋、四重螺旋等逻辑进行构建。常见的评价指标一是按照创新的过程组织,分为投入指标、活动指标、产出指标、影响指标等,主要指标包括研发支出、专利、出版物、服务、产品、资源利用效率、生产力变化等[11,43—48]。二是按照创新系统的功能组织,分为知识发展指标、知识传播指标、搜索向导指标、创业活动指标、市场形成指标、资源筹集指标、发展正外部性、创建合法性指标等。三是按照创新系统的参与者进行组织,分为政府指标、大学指标、产业指标和公民社会指标。四是综合多种分类方法,创建评估指标矩阵,如根据创新系统七个功能和创新过程五个方面构建的评价指标矩阵[13],根据创新系统四重螺旋与四个维度构建的创新系统四重螺旋指标矩阵[49]。具有代表性的国家生态创新系统评估研究有生态创新记分板[8]、全球清洁技术创新指数[9]、生态创新指数[11]等(表1)。

表1 代表性生态创新系统评价Table 1 Representative evaluation of eco-innovation systems

2 生态创新系统综合评估

2.1 模型构建

研究采用两步法对生态创新系统进行综合评估,一是对现有生态创新系统功能和过程进行评估,二是对生态创新系统的可持续性进行评估(图1)。整个分析框架既反映生态创新系统的客观现实水平,也兼顾生态创新系统的未来前景。

由于针对生态创新系统功能的数据获取困难,部分功能存在交叉重叠,研究在综合分析生态创新系统八个功能基础上,对生态创新系统功能进行整合,包括三个评估维度,分别为生态基础研究功能、生态创新引导功能和生态市场创建功能。生态基础研究功能主要针对在创新系统中发展生态新知识、新技术,在研究网络内部和跨网络的参与者或代理人之间进行知识转移。生态创新引导功能主要引导参与者选择进入某一创新系统和开发特定应用场景,促进企业家进行创新商业实验,发现并利用商机,引导政府、企业和公众做出有利于生态的战略决策和行为选择。生态市场创建功能促使生态创新的双重外部性实现内部化,摆脱路径依赖,提高创新的社会认可度,降低生态创新阻力。把这三个集成的系统功能与生态创新系统的投入、产出、影响过程进行交叉组合,形成生态创新系统功能-过程评估的3×3维矩阵。

图1 基于功能-过程-可持续性的生态创新系统综合评价模型Fig.1 Evaluation model of eco-innovation systems based on function-process-sustainability

实现创新的可持续性,需要考察各个创新系统关联的社会经济系统的状况,衡量用以维持创新系统持续运转的不同资本的存量、流量、风险因素和弹性。生态创新系统的可持续性衡量主要参考一些国际倡议所采用的方法,如经合组织(OECD)的美好生活倡议把经济资本、自然资本、人力资本、社会资本纳入可持续美好生活的评估中[51],联合国欧洲经济委员会的可持续发展测量把经济资本、生产资本、自然资本、人力资本、社会资本纳入可持续性发展评估中[52]。借鉴上述研究成果,本评价根据生态创新和生态创新系统的特征,把影响生态创新系统可持续发展的资本因素分为四个部分,即知识资本、经济资本、人力资本和社会资本。知识资本是支撑未来创新的基础,生态知识的积累、传播、交流的广度和力度都会对生态创新的可持续性产生影响。经济资本既包括资金投入,也包括生态创新市场前景。人力资本既包括专业研发人员,也包括相关的工程师、管理人员和熟练工人,他们的数量和质量直接影响生态创新系统的可持续发展。社会资本是促进不同群体之间合作的社会网络、规范和共享价值观,公共环境政策和公众参与是生态创新最主要的社会支持。

2.2 指标筛选

基于ISI Web of Science,搜索关键词、标题和摘要中包括生态创新、创新系统和指标、评估的出版物,识别生态创新系统相关评估中使用的所有类型的指标。同时参考主要国际组织、国家和地区的相关研究报告、指南、手册等,构建生态创新系统候选指标数据库,作为评估的潜在使用指标。根据含义明确性、相关性、可获得性、可度量性原则,分析文献中指标采用的频次,遴选出优先评估指标。把指标按照创新过程三个方面和创新系统三大功能进行聚类,形成生态创新系统功能-过程指标矩阵(表2),按照创新系统四类资本和三个因素划分指标,形成生态创新系统可持续性评估指标矩阵(表3)。

表2 生态创新系统功能-过程评估指标矩阵Table 2 Function-process evaluation index matrix of eco-innovation systems

表3 生态创新系统可持续评估指标矩阵Table 3 Sustainability evaluation index matrix of eco-innovation systems

2.3 评估方法和数据准备

本研究采用主成分分析和综合评价方法相结合,首先对评估指标进行选取,指标备选的原则是指标数据获取率超过80%,指标不能出现大量的数据空缺,同时利用主成分分析法,对原始变量信息进行浓缩。根据主成分分析结果,利用主成分F1,F2……Fm作线性组合,并以每个主成分Fi的方差贡献率αi作为权数构建综合评价指数：

式中,y为评价指数,α为各主成分的方差贡献率,F为选取的主成分,m为选取的主成分个数。

根据OECD环境技术专利数据库,2018年环境技术专利数排前30名国家的环境专利数占全球总量的95.9%,其中23个国家属于OECD成员国,其环境技术专利占OECD成员国总量的99.1%。因此,这些国家基本囊括了全球主要的生态创新。根据数据获得情况,选择2018年作为功能-过程评估的基准年,采集2018年或最近年数据进行评估。在可持续性评估中,考虑资本作用的持续性和不同资本作用的时间差异性,指标数据采集的原则为累计类指标选择2009—2018年的累计数据,速率类指标选择2009—2018年的平均增长率数据,其他指标选择2009年以后的最新年数据。

由于部分国家数据不全,为避免因数据缺乏、指标不全导致的评估偏差,国家备选的原则是至少有50%的指标可获得数据。在功能-过程评估和可持续性评估中,分别有18个和13个国家的数据覆盖率符合评估要求。

3 评估结果

3.1 功能-过程评估

剔除数据缺失严重和重复性指标,得到10个功能-过程评估指标的相关性矩阵(表4)。结果表明部分变量之间存在较强的相关性(如公共生态研发与生态高等教育),有必要对原始变量信息进行浓缩。

表4 相关性矩阵Table 4 Correlation matrix

根据系统功能-过程评价各主成分的方差贡献率和累积贡献率,有4个主成分的特征值大于1,其中第一主成分方差占所有原始变量总方差的29.78%,前4个主成分的累积方差贡献率为83.95%(表5)。

表5 总方差解释Table 5 Interpretation of total variance

根据主成分载荷矩阵(表6),可以清楚看到第一主成分中生态研发支出、生态科学出版物的载荷均达到0.728,因此,第一主成分主要代表生态创新系统的生态基础研究。第三主成分中企业生态研发人员的载荷达到0.772,代表生态创新系统的生态创新引导。第四主成分中环境税征收的载荷达到0.611,代表生态创新系统的生态市场创建。

表6 成分矩阵Table 6 Component matrix

根据主成分系数矩阵,计算各国生态创新系统功能-过程的综合评价值。根据评估结果,18个参评国家生态创新系统功能-过程评分较高的国家包括法国、德国、韩国、西班牙和挪威(表7)。

表7 不同国家生态创新系统功能-过程评估结果(2018年)Table 7 Results of the function and process assessment of eco-innovation systems in different countries (2018)

3.2 可持续性评估

剔除数据缺失严重和重复性指标,得到9个可持续评估指标的相关性矩阵(表8)。结果表明部分变量之间存在较强的相关性(如生态研发投入增长率与产品税减补贴),有必要对原始变量信息进行浓缩。

表8 相关性矩阵Table 8 Correlation matrix

根据可持续性评价各主成分的方差贡献率和累积贡献率,有3个主成分的特征值大于1,其中第一主成分方差占所有原始变量总方差的31.79%,前3个主成分的累积方差贡献率为74.99%(表9)。

表9 总方差解释Table 9 Interpretation of total variance

根据主成分载荷矩阵(表10),可以清楚看到第一主成分中人均环保固定资产、累计生态专利、环境绩效、环境政策严厉指数的载荷分别达到0.790、0.761、0.761和0.741,因此,第一主成分主要代表生态创新系统的知识资本和社会资本。第二主成分中生态研发投入增长率、产品税减补贴的载荷分别达到0.891和0.877,主要代表生态创新系统的经济资本。第三主成分中科技人员职业技能短缺的载荷达到0.843,代表生态创新系统的人力资本。

表10 成分矩阵Table 10 Component matrix

根据主成分系数矩阵,计算各国生态创新系统可持续综合评价值。根据评估结果,13个参评国家生态创新系统可持续性较高的国家包括韩国、德国、奥地利、挪威、捷克(表11)。

表11 不同国家生态创新系统可持续性的综合评价值(2009—2018年)Table 11 Results of sustainability assessment of eco-innovation systems in different countries (2009—2018)

4 讨论和展望

生态创新是平衡人类社会经济发展和生态环境保护的重要工具。在有关生态创新的评估中有两点需要特别注意,一是需要注意区分生态创新水平和生态创新系统水平,前者在宏观上主要关注创新本身的数量、质量和投入-产出关系,在微观上关注具体创新的成本-效益,以及对经济社会和生态环境的影响；后者主要关注创新系统的结构、功能、过程是否完善,有哪些方面可以改进,大到一个国家,小到一个具体生态技术,都有可能形成其独特的创新系统。两者的评价结果有时会出现不一致的地方,甚至差距较大。以美国为例,2018年美国生态创新总量(环境专利数)在30个国家中排名第一,生态创新密度排名第十位,但其生态创新系统功能-结构评分并不高,在18个参评国家中仅排第14位。从另一个角度看,仅用创新数量去衡量国家的生态创新宏观水平时可能会产生偏差,需要更多地从系统的角度去考察国家的生态创新水平。

二是需要区分生态创新系统水平和生态创新系统可持续性,前者关注系统的现实水平,后者关注系统的发展潜力。根据生态创新系统现有的功能-过程水平和可持续性,主要生态创新国家大致可以分为四种类型(图2)。第一种类型是生态创新系统现状水平和可持续性都较高,属于先进的生态创新国,如韩国、德国、挪威和法国。特别是韩国,近20年来其国家创新能力大幅提升、生态创新系统不断优化、创新投入源源不断。第二种类型是系统现状水平较高而可持续性较弱,或者可持续性较高而现状水平较低,西班牙、芬兰属于前者,需要加大对生态创新系统的投资,捷克、奥地利属于后者,需要加大系统功能的优化和创新过程的提升。第三种类型是现状水平和可持续性都较弱的国家,包括土耳其、丹麦,除了要加大对生态创新系统的资本投入外,还要加强系统功能的提升和创新过程的优化。第四种类型包括荷兰、波兰、意大利,属于现状发展和可持续性较同步的类型,需要继续保持创新系统水平和可持续性。

图2 生态创新系统评估结果Fig.2 Results of eco-innovation system assessment

本文的生态创新系统评估框架有三个特征：(1)它侧重于创新系统的功能、过程和发展潜力,而不是简单的资源配置和成本-效益分析,对生态创新系统的功能、结构和资本储备进行全方位评价；(2)它把创新系统的当前水平和未来发展潜力综合起来进行评价,未来可以扩展分析创新系统功能、过程与系统可持续性的关系,从资本的角度挖掘影响系统功能和过程的因素；(3)它兼顾考虑产业部门和公共部门在生态创新系统的作用,同时着眼生态创新系统的硬件和软件。

当前,对生态创新系统的评估和分析仍受理论研究不充分、社区创新调查不完善、生态创新相关数据可获得性差等的极大限制。未来,一方面要加大对生态创新系统结构、功能、过程和可持续性问题的分析和评估,包括不同系统结构功能和不同创新资本的相互作用,以及对生态创新总体效果的影响,增加创新功能、创新资本对生态创新系统综合表现影响的时间序列分析。另一方面要加大对生态创新系统相关指标的研究和数据采集,充分利用大数据和创新社区调查数据,完善生态创新数据库建设。此外,在国家比较和评估的基础上,增加对不同地区、不同行业和不同部门生态创新系统的评估和比较研究。