基于灰色关联度的河南省高校R&D影响因素分析

刘小彩,韩宗霖,付 宁,许昭一,郭漫玉

(1.郑州轨道工程职业学院，河南 郑州 450052； 2.新乡职业技术学院 旅游学院，河南 新乡 453000)

1 研究背景

“创新”最早由经济学家熊彼特提出，是指要做出新发现、提出新见解、开拓新思路、解决新问题，能够运用已有成果做出创造性运用的过程[1]。中国在2000年发布重要文件，明确指出要提高企业持续创新能力[2]。2015年，国家修订《促进科技成果转化法》，推动新一轮科技成果转化改革，2021年全国技术合同交易额达到3.7万亿元[3]，比2015年增长276%[4]，说明构架科技成果转移转化体系日渐成熟，科研人员积极性大幅提高。

R&D指的是Research and Development或者Research and Developing，是衡量一个国家或者地区科技发展水平的重要指标之一[5]。国际上公认，企业要想具有核心竞争力，研发强度(当年的研发经费/当年的主营业务收入)要保持在5%以上，要维持生存现状，研发强度要保持在2%以上，如果企业的研发强度在1%以下的话，说明企业难以维持生存水平[6]。经济合作与发展组织 (OECD)出版的《弗拉斯卡蒂手册(2015)》(Frascati Manual)将R&D活动划分成基础研究、应用研究和试验发展三种类型，这也是目前被广泛应用的一种分类方式[7]，中国R&D活动的定义和分类基本参照OECD的标准。

2 河南省高校R&D概述

河南省科技厅2020年8月发布《河南省促进科技成果转化条例》,旨在加速科学技术进步，实施创新驱动发展和科技兴豫战略，推动经济建设和社会发展[8]。2020年河南省有研发活动单位6090个，较2019年增加697个，增长12.9%；河南省全社会有研发活动的单位数占比21.6%，较2019年提升了2.2个百分点。其中企业有研发活动单位数5730个，较2019年增加了727个，占全社会研发活动单位数的94.1%(见图1)[9]。

综合对比河南省高校R&D与中部地区及全国的占比情况,2020年河南省高校R&D学校数为151个，占全国比例为5.51%，占中部地区比例为21.03%；河南省高校从业人员为145 124人，占全国比例为5.33%，占中部地区比例为22.59%；河南省R&D人员为40 477人，占全国比例为3.18%，占中部地区比例为16.94%；R&D经费内部支出为465 416万元，占全国比例为2.47%，占中部地区比例13.49%；河南省高校R&D经费内部支出中，河南省高校R&D基础研究内部支出为147 416万元，占河南省高校R&D经费内部支出比例为31.67%;应用研究支出为230 282万元，占河南省高校R&D经费内部支出比例为49.48%;试验发展为87 717万元，占河南省高校R&D经费内部支出比例为18.85%。

图1 2019-2020年河南省研发活动企业情况

表1 2020年河南省高校R&D发展情况及与全国、中部地区占比情况

河南省高校R&D内部资金来源方面，政府资金为25 3181万元，企业资金为162 557万元，国外资金207万元，其他资金49 470万元。河南省高校发表科技论文52 537篇，占全国总发表科技论文3.52%，占中部地区比例为17.71%；河南省高校出版科技著作2 382种，占全国出版科技著作总数的5.48%，占中部地区比例为24.06%；河南省专利申请书为15 765件，其中有效发明专利为11 493件，专利所有权转让收入3 316万元，分别占全国比例为4.63%、2.33%、1.34%，占中部地区21.61%、14.98%、10.42%，详细数字见表1。

3 选择模型

灰色系统理论(Grey System Theory)是一种信息区间分析的概念，是我国学者邓聚龙教授在1982年创立，该系统理论将信息分为白色、黑色、灰色三类，白色为在一系统里的信息是完全清楚的、黑色则表示对信息完全一无所知，而灰色的不确定则是包含已知与未知的信息，尤其在社会、经济及生态等大系统中，除了时间数据外，其他信息一无所知。邓聚龙教授开始研究数据列建立系统动态模型，并于1981年，在上海召开的中美控制系统学术会议上，宣读“Control Problem of Unknown System”一文，发言中首度使用“灰色系统(Grey System)”一词，接着于1982年在北荷兰(North-Holland)出版公司所出版的国际杂志“System and Control Letters”上发表了“Control Problem Grey Systems”一文，这意味着灰色系统正式在国际上受到肯定。经过邓教授及国内外广大灰色系统研究人员及学者的不断努力，灰色系统理论体系更加完善，受到各界好评。

3.1 模型架构描述

灰色系统与模糊数学常被外界混为一谈，其实两者对于内涵及外延处理的态度不同，研究内涵与外延性不同而有所区别。灰色系统着重外延明确，内涵不明确的对象，采用补充信息转化性质的方法，将不确定的“灰”转化为可解读的“白”信息；模糊数学则以外延不明确，内涵明确为研究对象，以模糊集来加以描述处理。

灰色系统理论所探索的内涵主要分为：

①将不明晰规律的系统数据加以处理，使得白化的过程称为灰色生成；

②将灰色生成后的规律数列，探求得精确的数学关系式，此建模的过程称为灰色建模；

③利用数学模型对未来发展情况做定量预测行为，称为灰色预测；

④在对策不完善，情况不明显下所做的决策，称为灰色决策；

⑤利用灰色系统理论，对系统内容众多因素的影响及关联性加以量化、序化，作因素关系的白化称为灰色关联度分析。

学者的不断开拓，使得灰色系统理论体系更加完善，并运用于数十个领域中，如环境工程、农业、交通、气象等，发展迅速。有关灰色系统相关文献探索如下：蔡芳(2020)运用灰色关联度模型对区域经济与高校R&D活动关联度进行分析[10]；刘勇(2020)构建时滞灰色关联分析模型对高校R&D影响因素进行分析[11]；陈秀玲(2018)运用灰色关联度理论研究基础研究、应用研究和试验发展对高校R&D产出的灰色关联度[12]。

3.2 灰色关联度分析

这是灰色系统理论中分析离散序列间相关程度的一种测度方法。传统的统计回归是处理变数与变数之间关系的一种常见的数学方法，对统计回归而言，有下列几项限制：

①变数与变数之间存在着“相互影响”的关系；

②需要大量的数据；

③数据分布必须为典型的，如正态分布等；

④不能有太多变化因素。

因此在某些分析状态下运用统计回归无法很容易求出答案，而灰色关联分析具有少数数据及多因素分析的特性，因此可以弥补统计回归的缺点。本研究主要是运用灰色系统理论中的整体性灰色关联度方法，为河南省高校R&D经费投入的影响因素进行分析。

其数学描述过程为：

①设n个数据序列形成如下矩阵：

③对指标数据进行无量纲化。无量纲化后的数据序列形成如下矩阵：

常用的无量纲化方法有均值化法(见(1)式)、初值化法(见(2)式)和变换等。

(1)

(2)

i=0,1,…，n;k=1,…，m.

④逐个计算每个被评价对象指标序列(比较序列)与参考序列对应元素的绝对差值。即 |x0(K)-xi(K)|，k=1 ， …，m,i=1 ， …，n，n为被评价对象的个数。

⑥计算关联系数。由(3)式，分别计算每个比较序列与参考序列对应元素的关联系数。

(3)

式中ρ为分辨系数，在(0,1)内取值，若ρ越小，关联系数间差异越大，区分能力越强，通常ρ取0.5。

4 河南省高校R&D影响因素及灰色关联度分析

4.1 影响因素选择

参考相关专家论文，刘勇(2020)运用灰色关联分析模型，从知识产出阶段和成果转化阶段，分别选择不同的指标体系进行分析，选取R&D经费(基础研究、应用研究、试验发展)支出、R&D全时人员、高等学校研发机构当年投入人数、高等学校研发机构当年支出经费等作为影响因素，运用专利授权数和发明专利授权数作为绩效指标[8]。

表2 河南省高校R&D影响指标及绩效指标

本文选取R&D经费—基础研究支出(万元)、R&D经费—应用研究支出(万元)、R&D经费—试验发展支出(万元)、R&D人员全时当量(人年)、高等学校数(个)为影响因素，选取高等学校有效发明专利(件)、高等学校R&D课题数(项)、专利所有权转让收入(万元)为绩效指标。选取2009-2020年数据，数据来源于《中国科技统计年鉴》(2010-2021)，具体数据如表2所示。

4.2 灰色关联度分析

将R&D经费—基础研究支出(万元)、R&D经费—应用研究支出(万元)、R&D经费—试验发展支出(万元)、R&D人员全时当量(人年)、高等学校数(个)、高等学校研发机构当年支出经费(万元)六个影响因素分别记为X1、X2、X3、X4、X5、X6，将高等学校有效发明专利(件)、高等学校R&D课题数(项)、专利所有权转让收入(万元)三个绩效指标作为参考数列Y0、Y1、Y2，利用计算公式(1)和(3)进行标准化处理及灰色关联度计算，得出表3、表4和表5，各个影响因素与三个绩效指标之间的关联系数趋势图如图2、图3、图4所示。

表3 各影响因素与高等学校有效发明专利的关联系数表

图2 各影响因素与高等学校有效发明专利的关联系数趋势图

针对高等学校有效发明专利的关联度分析，如表3和图2所示。各个影响因素与高等学校有效发明专利的灰色关联度结果为：r1=0.806，r2=0.823，r3=0.830，r4=0.726，r5=0.695，r6=0.648，关联度排序结果为：r3>r2>r1>r4>r5>r6，由此可见，对于河南省高等学校R&D现状来说，R&D经费—试验发展支出与高等学校有效发明专利灰色关联度最强，其次为R&D经费—应用研究支出和R&D经费—基础研究支出，高等学校研发机构当年支出经费与高等学校有效发明专利的灰色关联度最弱。

针对高等学校R&D课题数的关联度分析，如表4和图3所示。各个影响因素与高等学校R&D课题数的灰色关联度结果为：r1=0.648，r2=0.788，r3=0.756，r4=0.898，r5=0.795，r6=0.736，关联度排序结果为：r4> r5> r2>r3>r1>r6，由此可见，对于河南省高等学校R&D发展来说，R&D人员全时当量与高等学校R&D课题数灰色关联度最强，其次为高等学校数和R&D经费—应用研究支出，高等学校研发机构当年支出经费与高等学校R&D课题数的灰色关联度最弱。

表4 各影响因素与高等学校R&D课题数的关联系数表

图3 各影响因素与高等学校R&D课题数的关联系数趋势图

针对专利所有权转让收入的关联度分析，如表5和图4所示。各个影响因素与专利所有权转让收入的灰色关联度结果为：r1=0.625，r2=0.743，r3=0.715，r4=0.889，r5=0.839，r6=0.814，关联度排序结果为：r4> r5> r6>r2>r3>r1。由此可见，对于河南省高等学校R&D现状来说，R&D人员全时当量与专利所有权转让收入灰色关联度最强，其次为高等学校数和高等学校研发机构当年支出经费，R&D经费—基础研究支出与专利所有权转让收入的灰色关联度最弱。

表5 各影响因素与专利所有权转让收入的关联系数表

图4 各影响因素与专利所有权转让收入的关联系数趋势图

5 河南省高校R&D发展的对策建议

科技成果转化涉及各个主体、多个环节，本文重点选取“十一五”中2009年和2010年、“十二五”“十三五”年度数据对河南省高等学校R&D发展影响因素进行分析， 根据本文的分析，结合现实发展需求，提出对策如下：

5.1 增加研发机构科技支出

经过上文计算可以看出，高等学校有效发明专利、高等学校R&D课题与高等学校研发机构当年支出经费的关联度均为最弱，说明河南省高等学校R&D研发机构当年支出的增长并没有带动R&D的充分发展，相比较，高等学校专利所有权转让收入与河南省高等学校R&D研发机构当年支出的关联度较强，说明河南省高等学校更应该增加科技支出，同时帮助学校科研团体进行科技成果转化。具体来说，第一，增加高等学校研发机构科技支出在高等学校总支出中的比例，规范科技成果转化机制，对高校课题组及科研机构给予相应的转化指标；第二，制定科技成果转化奖励的分配政策，对高等学校来说，调动科技人员转化科技成果的积极性，高等学校应该改进和完善职称评定的岗位考核办法，切实落实国家在科技成果转化过程中的奖励政策，探索制定科技人员兼职和离岗创业的管理办法；第三，安排专项资金，加快高等学校综合服务平台机制的构建，为高等学校科研机构和科研人员提供综合性创新服务。

5.2 增加对科技人才的支持力度

经过上文计算可得出，R&D人员全时当量和高等学校数与高等学校R&D课题数、专利所有权转让收入关联度都很强，与高等学校有效发明专利关联度较弱，“十三五”期间，我国R&D人员全时当量快速增长，年均增速超过7%，从2016年的387.8万人年，增至2020年的509.2万人年，连续多年居世界第一。R&D建设过程中，高等学校R&D的发展占据比例较大，重大科研攻关项目应该对科技人才的支持力度不断加大，开展赋予科研人员职务科技成果所有权和长期使用权试点，完善科技奖励制度和分类评价机制，开展高等学校和科研院所扩大与科研相关的自主权试点，放宽科研人才和科研团队的进人要求，出台相关破除“唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项”的“硬措施”，深入开展专项清理行动。

5.3 提升河南高等学校科技成果转化能力

从上文计算得出，R&D经费—试验发展支出与高等学校有效发明专利关联度最强，与高等学校R&D课题数和高等学校专利所有权转让收入相对较弱，说明利用基础研究和应用研究的现有知识，无法真正转化为新的产品、材料和装置，或者无法做出实质性的改进工作。R&D经费—应用研究支出和R&D经费—基础研究支出在高等学校有效发明专利的关联度较强，与高等学校R&D课题数和高等学校专利所有权转让收入的关联度较弱，在实际发展中，基础性和应用性研究投入是试验发展研究的基础和前提，应当注重试验发展的同时发展基础性研究和应用性研究，高等学校科研机构应当主动对基础性和应用性研究加大投入，为试验发展及科技创新奠定基础。