新疆科技创新与产业结构优化升级分析

宋香荣，张 坤

(新疆财经大学 统计与数据科学学院，乌鲁木齐 830012)

自西部大开发战略实施以来，新疆经济发展速度不断提升。在2020年9月的第三次中央新疆工作座谈会上，党和中央领导层既肯定了新疆近些年来取得的伟大成果，又对新疆在今后发展中注入了新的期盼。站在第二个百年奋斗目标的新起点上，如何在建成小康社会后的第一个五年规划中推动新疆地区的高质量发展？如何实现新疆地区的繁荣发展？是接下来“十四五”规划期间新疆发展新阶段重中之重的事情。

产业结构的优化升级是区域经济高质量发展中的重要抓手，科技创新是经济增长过程中产业结构不断优化调整的原动力，二者对国民经济发展发挥着重要作用。产业结构的升级调整作为促进经济发展的重要驱动力，已经成为区域经济高质量发展中的核心着力点。一方面，产业部门作为推动经济增长的主要动力，不仅能解决供给侧领域问题，还能转变经济增长方式；另一方面，产业内部的不断优化升级可以提高劳动生产效率，引起社会生产力的提升进而带动经济平稳增长。然而新疆当下三次产业发展不协调、产业结构质量及现代服务业比重不高等问题成为制约经济发展的主要因素。随着高质量发展进程的不断推进，新发展理念逐渐贯穿整个经济发展过程，科技创新逐渐成为影响区域内经济发展的重要因素。一方面，创新作为新兴生产要素，是解决产业发展领域中所出现问题的有效手段；另一方面，通过科技创新对产业结构进行优化升级，促进产业结构的转型调整；同时依靠技术创新引领产业发展、提升产业竞争力。这既是创新驱动发展战略的重要内容同时也是接下来产业发展的主要趋势。穆荣平从引领型产业的发展需求角度指出，要以科技创新敦促新兴产业的培育，以新兴产业作为引领带动产业结构的转变，为经济高质量发展增添动能[1]

可见运用科学技术培育新产业、以创新推动传统产业的优化升级，是实现经济繁荣发展的关键一步。在当前“全国一盘棋”的经济发展战略思维下，对新疆科技创新与产业结构的优化升级情况进行分析，研究二者之间的动态演变关系，不仅有利于推动新疆区域内产业转型升级与科技创新的健康可持续发展，还能进一步助力新疆实现高质量发展目标。

1 文献综述

有关产业结构的优化升级，学术界普遍认为是产业结构的一种动态发展，是产业结构逐渐达到“最优化状态”的过程[2]。对其内容可大致归为两个方面，即产业结构的合理化和高级化。周振华[3]从合理化和高级化角度定义了产业结构优化升级的内涵。产业结构合理化的概念最早在西方古典经济学理论中出现。随着对产业理论的不断深入研究，干春晖等[4]认为产业结构合理化是指产业之间、各产业中部门之间协调能力以及对资源有效利用程度的提高，即产业结构的优化过程，这一过程主要表现为三次产业的投入资源被有效合理的利用。测算方法主要有Krugman 产业结构差异系数、产业结构偏离度和泰尔指数[5]。产业结构高级化则是指在合理化的基础上，投入要素从低效率部门向高效率部门流入而发生的产业结构的转变[6]，即产业结构的升级过程，这一过程主要表现为三次产业的产值占比由“一、二、三”转换为“三、二、一”形式并伴随着劳动生产率的提高。测算方法主要包括产业结构层次系数、Moore 结构变动指数和基于生产率的高级化指数[5]。

“创新”是20世纪初期经济学家Joseph[7]提出的概念。随着技术革命浪潮的到来，创新不断与生产相结合，创新逐渐被学者们应用于经济发展领域。如Christopher[8]论述了创新对于经济发展的效用，并进一步提出了以创新营造区域内某些产业领域的比较优势。进入21世纪后，在信息技术的推动下，学术界对创新有了更深层次的认识。科技创新作为经济增长过程中产业结构不断优化调整的原动力，已被国内外多数研究者所证实。如Montobbiof[9]基于企业异质性，证明了创新行为与产业结构之间的相互作用；袁航等[10]根据中国省际面板数据，基于PVAR模型实证了创新数量和创新质量对产业转型升级过程能够产生持续动态的正向作用。此外，部分学者认为创新在推动产业结构优化升级过程中也会促进经济发展。如李成刚等[11]基于动态空间杜宾模型实证了技术创新与产业结构转型升级对地区经济增长的效应。可见创新已成为继劳动力、资本之后推动经济增长的新型生产要素。那么，只要牢牢扭住创新要素去推动产业结构的变革，就等同是抓住了经济转型、经济高质量发展的牛鼻子。如在对新时代中国高质量发展进行阐释时，任保平[12]认为要借助创新发展动力打造经济发展模型新境界。即以科技创新作为高质量发展的战略支撑，助推产业结构、要素结构的全面优化；通过产业创新走出一条质量型的发展道路，引领中国经济迈入高质量发展轨道。

综合以上研究文献，科技创新驱动产业结构优化升级的研究成果已经非常丰富，不过针对具体区域的实证分析却相对匮乏，尤其是一些经济发展相对落后、创新能力相对较弱的地区。对于这些地区，创新要素对产业结构的促进效用是否依然显著？创新要素的作用是否会有所不同？鉴于此，本文对新疆科技创新和产业优化升级之间进行了实证分析。

2 实证研究

2.1 新疆科技创新发展现状分析

科技创新对经济增长效果素来显著。中国科技因素对经济增长的贡献率明显加大，由2012年的不足53%到2020年超过60%。其中R&D(研究与开发)经费和R&D人员作为国家、地区重要的创新资源，随着二者的高速增长，中国已逐步转变为创新资源投入大国。而新疆有关科技创新的发展情况如何？本文将从创新投入和创新产出两个方面对其发展现状进行分析。采用R&D经费投入额和R&D人员数量来衡量创新投入，采用有效专利申请数和高技术产业营业收入来衡量创新知识产出成果和创新产品产出成果。

2.1.1 创新投入

表1为2012—2020年新疆R&D总费用、R&D人员数量、R&D费用在GDP中的比例数据。在R&D费用方面，新疆R&D投资费用在2012—2018年总体呈现增长趋势，增幅达1.62倍；其中在党的十九大之后的一年增量最大，即提出“高质量发展”目标后的2017—2018年，增加额为73 616万元。此后在2019年出现小幅回落，到2020年由于受到疫情影响，投资额下跌较大，与国内其他省份情况相似。关于投资力度方面，2012—2016年，政府对R&D的投资强度基本是有增有减，不过总体是处于向好态势。但在2016年后，投资额在GDP中的比重迅速降为2017的0.592 8%，在随后的4年里，也一直处于下降趋势，到2020年已经跌为0.506 8%，相较于2012年时下降了0.089 7个百分点。R&D人员数量方面，新疆R&D人员变动趋势基本与费用的投资力度相吻合。在2015年时，研究人员数量增至最多达16 949人，到2019年时降为1 380人，是自2012年以来的最低值。随后在2020年人员数开始回升，但仍低于2012的15 671人。

表1 2012—2020年新疆R&D相关数据

2.1.2 创新产出

表2为2012—2020年新疆有效专利申请数与高技术产业营业收入数据。在专利申请方面，新疆有效专利申请数逐年增加，由2012年的10 571件增至2020年的40 942件，申请数量扩大了3.87倍。在高技术产业发展方面，通过营业收入来看，新疆高技术产业明显跨上了新的台阶，其收入持续增加，2012年时仅为16.9亿元，到2018年时已达到178.49亿元，收入额扩大了10.56倍。随后在2019年出现大幅下跌，结合创新投入数据可知，其原因可能是由于R&D人员的突然缩减以及R&D费用投入强度的降低，不过这种情况在2020年又出现好转。

表2 2012—2020年新疆有效专利数与高技术产业营业收入

根据上述对新疆科技创新的分析可知，新疆地区的创新投入能力明显不足。R&D人员数量不增反减，并且缩减人员数量在西北5省中居于首位(1)西北5省为甘肃、青海、宁夏、新疆、西藏。。R&D费用虽然在逐年增加，但在地区经济中所占的比例却逐步缩减，与其他4省相比，R&D费用投入强度明显偏低、增长幅度偏慢。相比于创新投入而言，新疆创新产出表现出较好效果，知识产出成果和产品产出成果不断增加。创新驱动发展作为在党的十八大上提出的一项发展战略，对于加快实现高质量发展具有重要意义。因此，新疆有必要在创新发展方面增加投入力度，使得研究与开发投入强度跟得上地区经济增长速度。

2.2 新疆产业结构优化升级现状分析

根据新疆三次产业数据，运用泰尔指数和产业高级化指数从合理化和高级化两个方面来测度新疆区域内产业优化升级状况。

2.2.1 产业结构合理化测度

泰尔指数是Theil在信息熵的概念上所构建出的指标，经过改进后逐渐被用来衡量产业结构的合理化水平。其内容上反映了产业间的协调程度、产业结构与就业结构的耦合度及资源是否得到了有效利用。基于干春晖等修改后的泰尔指数对新疆产业结构的合理化进行测度[13]，泰尔衡量指标TL的计算公式为

(1)

图1为根据泰尔指数所计算出的新疆产业结构合理化指标值。可以看到，泰尔系数从2012年的0.329降至2020年的0.17，这表明新疆三次产业及产业部门之间的协调能力和对资源的利用程度都在提高。此外，根据图1中虚线(趋势线)的趋势变化，明显可以看到新疆产业结构合理化方面仍有很大的优化空间。不过合理化水平提升速度却在逐渐减缓，2016年后的合理化水平远没有2016年前的变化幅度大。这意味着，新疆三次产业的比重自2016年后基本进入了一个相对协调的发展区间，但是如何进一步突破瓶颈、实现产业结构合理发展的最优化？是亟须探析的问题。

图1 2012—2020年新疆产业结构合理化水平

2.2.2 产业结构高级化测度

产业结构高级化指数是基于产业结构高级化内涵所建立的测度产业结构高级化程度的模型，即运用三次产业的产值占比和劳动生产率作为衡量指标来对产业结构的高级化进行测度[14]，该指数测度新疆产业结构高级化水平模型公式为

(2)

式中：Ht为t时期的产业结构高级化水平；αit为t时期i产业所占GDP比重；LPit为t时期i次产业的劳动生产率。

图2为依据产业高级化指数所计算出的新疆产业结构高级化的演变过程，其中实线为新疆2012—2020年产业结构高级化指标值。根据图2中数据可知，新疆产业结构高级化水平处于起伏不定的发展状态，并且产业结构高级化效果不明显，仅从2012年的12.976提升至了2020年的14.13。这表明在过去数年的发展中，新疆各产业的生产效率提高不明显，甚至某些产业内部出现劳动生产率倒退情况，从而导致产业结构高级化水平无法稳定提升。以上产业结构高级化所表现出来的发展现象，暗示着新疆原有的生产动力已无法维持今后产业的高质量发展，原有的生产要素已不能再持续提高生产能力。

图2 2012—2020年新疆产业结构高级化水平

经由上述对新疆产业结构优化升级的分析可知，新疆产业发展在过去数年间取得了一定的成效，但随之而来的是更大的挑战。当前新疆总体产业结构优化升级效果虽然明显，然而合理化和高级化进程均处于缓慢发展态势，甚至高级化水平呈现出了趋势性下降。这不仅会影响产业的高质量发展，甚至会阻碍新疆整体高质量发展。可见新疆产业发展走到了关键一步，亟须转换动力源，进而不断推进产业结构的优化升级。

2.3 新疆科技创新与产业结构优化升级关联度分析

上文概述了新疆科技创新和产业结构优化升级的发展情况，对二者的发展现状有了基本的了解。由分析可知，新疆产业结构亟须突破现有困境，而打破这一困境的重要抓手就是科技创新。那么新疆的科技创新和产业结构优化升级之间是否存在着联系？并且这种联系程度是强还是弱？下文将根据灰色关联法来对新疆科技创新中的创新投入与产业结构合理化和产业结构高级化之间的关联程度进行分析，对上述问题进行解答。

2.3.1 灰色关联分析法概述

灰色关联分析法的基本思想是通过序列曲线间几何形状的相似程度来判断事物之间的联系[15]。因为关联分析是将所要研究的内容看作是一个部分信息明确、部分信息不明确的“灰色系统”，最终根据事物之间发展趋势的相似或相异程度去衡量它们的接近程度，因此该分析法对样本的多少并无较多要求，从而被广泛应用于实际问题的研究中。其分析步骤如下：

1)选取指标数值并确立母因素序列(参考序列)和子因素序列(比较序列)，其中参考序列为X0=X0k|k=1,2,…,m，比较序列为Xi|i=1,2,…,n。

2)对原始数据序列进行预处理，一般有均值法、阙值法、初值法。

2.3.2 指标选取和数据处理

根据经济发展理论学说，选取产业结构合理化水平(X01)、产业结构高级化水平(X02)作为被解释变量(参考序列)来衡量新疆产业结构的优化升级情况。解释变量(比较序列)选取R&D经费(X1)、R&D人员(X2)来衡量新疆创新投入情况。

对以上所选数据指标进行无量纲预处理，此处基于初值法计算，公式为

(3)

经过预处理后的数据如下：

X′01(k)=(1,0.965,1,1.129,1.021,1.068,0.826,0.926,0.826,1.013,1.007,0.947,1.025,1.236,1.213,1.377,1.405,1.394,1.313,1.591,1.984);

X′02(k)=(1,1.081,1.112,1.240,1.485,1.578,2.022,2.266,2.826,2.473,3.138,3.608,3.666,3.450,3.710,3.339,3.260,3.683,4.359,4.245,3.992);

X′1(k)=(1,0.990,1.087,1.172,1.857,1.979,2.618,3.094,4.945,6.734,8.231,11.906,13.655,14.666,16.628,16.673,18.360,20.359,22.263,21.770,21.596);

X′2(k)=(1,1.095,1.279.1.284,1.478,1.681,1.782,2.133,2.301,3.045,3.461,3.718,3.771,3.807,3.769,4.077,3.660,3.615,3.325,3.395)。

2.3.3 结果分析

将以上初值化后的指标数据代入Stata计算，得各指标之间关联度系数γ011=0.639 2，γ012=0.873 8，γ021=0.659 5，γ022=0.967 1。

根据以上分析结果，创新投入中的部分要素与产业结构优化升级之间的关联度系数均大于0.6，表明二者具有相对较高的关联程度。 其中在产业结构合理化方面，各比较序列数据指标与参考序列数据指标X01的相关度为γ012>γ011，说明在产业结构合理化进程中，R&D经费投入相对于科技人员来说，与产业结构合理化的关联程度更高。在产业结构高级化方面，各比较序列数据指标与参考序列数据指标X02的相关度为γ022>γ021，说明衡量产业结构高级化的高级化指数与R&D经费投入的联系度最强，而与R&D经费投入联系度较弱。

2.4 新疆科技创新与产业结构优化升级作用关系分析

通过灰色关联分析结果可知，新疆科技创新中的创新投入和产业结构优化升级之间具有较高的关联程度，说明新疆的科技创新对产业结构的优化升级具有一定的影响。那么以新疆现有的科技创新能力能否助力产业结构的优化升级？二者之间是否存在着这种助推关系？ 根据VAR模型分析2012—2020年新疆科技创新和产业结构优化升级之间的动态关系，同时根据格兰杰因果检验来判别新疆科技创新和产业结构优化升级之间是否存在因果关系。

2.4.1 VAR模型概述

向量自回归模型(VAR)主要用来考察多个变量之间的动态演变关系[16]。由于在估计中不含任何事先的约束条件，因而被广泛采用。其一般表示为

Yt=C+φ1Yt-1+φ2Yt-2+…+φpYt-p+εt

2.4.2 指标体系构建和数据处理

科学合理的评价指标体系是开展研究的基础，根据相关文献资料[17-18]，结合新疆科技创新和产业结构优化升级情况，从创新投入、创新产出、产业结构合理化、产业结构高级化等4个方面来建立科技创新和产业结构优化升级之间的动态关系衡量指标。所建指标体系见表3。

表3 新疆科技创新和产业结构优化升级指标体系

由于各个指标之间存在度量单位及量纲的差异，为便于分析，需要将各指标转换成无量纲且去除了单位限制的纯数值。具体步骤如下：

3)对指标总分值进行对数化处理来消除异方差影响，得到最终数据。

2.4.3 序列平稳性检验

因为多数时间序列会具有明显的趋势特征，因此在对时间序列进行分析时需要进行平稳性检验，以此来判断该序列是否平稳，以防止出现伪回归现象而致使检验的统计量产生误差。在此处采用ADF(augmented dickey-fuller)方法来对上述时间序列进行平稳性检验，样本检验结果见表4。

根据表4可知，所有序列在5%的显著性水平下均无法拒绝原假设，即两个时间序列都是不平稳的。经过一阶差分后，非平稳时间序列在相同置信水平下变为平稳序列。说明科技创新指数和产业结构优化升级指数是一阶单整序列，即I(1)序列。

表4 新疆科技创新指数和产业结构优化升级指数单位根检验结果

2.4.4 模型滞后阶数选择

VAR模型除要满足平稳性条件外，还需要确定滞后的阶数。一般希望有较大滞后期以此来更好地反映所要描述事物的动态特征，不过滞后阶数越大，所要估计的参数也会增多，反而会影响最终的估计结果。在此通过LogL、LR、FPE、AIC、SC、HQ等6个指标的综合比较，选取该模型的最优滞后阶数。检验结果见表5，根据结果可知滞后一阶的模型最优，即标有星号的位置。

表5 VAR模型滞后阶数选择结果

2.4.5 模型构建

表6为新疆科技创新和产业结构优化升级动态关系的VAR模型估计结果，根据表6结果构建新疆科技创新和产业结构优化升级的VAR模型为

由分析结果可知，新疆科技创新和产业结构优化升级存在相互作用关系。其中滞后一期的科技创新指数对当期自身的影响系数为0.780 4，对当期产业结构优化升级指数的影响系数仅为0.131 7，说明在新疆的产业结构优化升级过程中，科技创新对其推动效果较小。此外，滞后一期的产业结构优化升级指数对当期自身的影响系数为0.689 8，对当期科技创新指数的影响系数为0.312，说明在新疆的发展中，产业结构优化升级对科技创新的推动效果高于科技创新对产业结构优化升级的推动效果。可以看到，新疆科技创新和产业结构优化升级之间虽然有着相互作用，但二者对彼此的作用效果却并不显著。接下来将根据格兰杰因果检验来进一步确定两者是否存在因果关系。

表6 新疆科技创新和产业结构优化升级动态关系VAR模型估计结果

2.4.6 模型稳健性检验

基于特征根方法对一阶情况下的VAR模型进行稳健性检验，根据单位圆结果数据，新疆科技创新和产业结构优化升级的VAR模型中特征根倒数的模均小于1，没有点在单位圆以外，说明该VAR模型很稳定。

2.4.7 格兰杰因果检验

格兰杰因果检验是用于检验变量之间因果关系的方法。不过格兰杰因果关系并非真正意义上的因果关系，而是一种动态相关关系。一般在经济学研究中，以此检验来确定一个变量的变化是否是另一个变量变化导致的结果，即某一变量的滞后期能否显著解释另一变量的变动[19]。表7为新疆科技创新指数和产业结构优化升级指数的格兰杰检验结果。根据结果可知，两个统计量的P值均大于0.05，表明在5%的显著性水平下未能通过检验，即接受原假设。即表示在2000—2020年，新疆的科技创新不是产业结构优化升级的格兰杰原因，同时产业结构优化升级也不是科技创新的格兰杰原因。

根据已有研究，出现此种现象的原因可能是由于科技创新和产业结构优化升级之间的门槛效应(2)“门槛效应”是Grossman和Helpman在研究对外贸易途径国际技术溢出时首次发现，即当一个地区经济发展水平还未达到某一门槛时，国际贸易对经济增长的拉动作用非常有限，当这个地区经济发展水平越过这一门槛值时，国际贸易对经济增长将会具有较强的拉动作用。，即新疆科技创新能力过低，无法有效推动产业结构的优化升级。根据前文中对新疆创新投入情况的分析可知，新疆科技人员在过去数年里处于缩减状态，创新投入费用虽然在增加，但投入强度明显逐渐降低。这大概也是为什么二者在发展趋势基本相似的情况下，科技创新和产业结构优化升级之间作用效果并不是十分显著的部分原因。

表7 VAR模型格兰杰因果关系检验结果

3 结论与建议

在通过对新疆科技创新和产业结构优化升级的描述性分析以及计量分析后，得出如下结论：

1)新疆整体创新能力相对较差，创新投入程度偏弱。在过去数十年的发展中，科技人员数量不增反减，投入费用增加量偏低，并且R&D投入额在GDP中所占比重逐年下降，无法适应地区经济发展速度。

2)新疆产业结构优化升级取得了明显成效，产业结构的合理化和高级化水平相对较高。不过自2016年后合理化进程开始逐渐减慢，高级化水平也呈现出趋势性下降，新疆产业发展进入了一个瓶颈期。

3)新疆科技创新中的创新投入要素与产业结构的优化升级具有较高的关联度，其中投入费用相比于科技人员对产业结构合理化、高级化发展具有较大的影响。此外，根据VAR模型结果，新疆科技创新和产业结构优化升级存在相互作用，但作用效果不明显。通过格兰杰因果检验可知，目前新疆科技创新和产业结构优化升级之间并不具备显著的因果关系，即不能在较高的可信度下解释科技创新是促进产业结构优化升级的格兰杰原因。

根据以上分析结果，针对新疆科技创新和产业结构优化升级发展中的相关问题给出以下参考性建议：

1)优化科技创新环境，加大创新投入力度。新疆目前创新环境较差，创新投入力度较低。科技创新作为推动产业结构优化升级的核心，将会是今后经济发展中的源动力。因此搭建灵活高效的创新环境，使得创新资源可以在各产业间有效流动；对创新投入较弱的领域增加投入力度，积极引导国企、央企等大型企业对科技创新的研发是亟须提上日程的。

2)借助科技创新破解当前产业结构高级化的制约条件，同时大力推进产业结构的合理化。新疆目前产业发展面临重大困境，依靠现有发展方式，很难再提高产业结构的合理化和高级化水平，实现产业的高质量发展。需依托新的生产要素提升劳动生产率，促使生产力发生质的飞跃。

3)顺应国家发展规划，紧跟时代发展步伐。当前科学技术的发展日新月异，新疆要把握好发展机会，响应国家区域协调发展战略，以“一带一路”为发展契机，抓住“丝绸之路经济带”发展机遇，引导疆外创新资源流入，提高本地区的科技创新能力，进而使科技创新能够显著促进产业结构的优化升级。