协同视阈下长三角创新共同体演化机制研究

孙大明，夏海力，董 琨

（1.苏州科技大学商学院，江苏苏州 215009；2.大连理工大学经济管理学院，辽宁大连 125001）

1 研究背景

在新一轮科技革命与经济高质量发展背景下，创新来源和方式都发生了前所未有的重大变革。“十三五”国家科技规划将“完善跨区域协同创新实现机制”列为建设区域创新能力的重要内容，由此加快推动城市群空间尺度上的协同、建设创新共同体成为新时代落实创新驱动发展战略的关键举措。长三角城市群作为践行区域一体化和协同发展的先行示范区，具有地域邻近、文化相融、经济依存和资源互补等优势特征，近年来，相继颁布《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》《长三角科技创新共同体建设发展规划》等政策文件，强调要建设协同创新共同体，推动区域协同发展和经济转型升级。

创新共同体是协同创新在空间层面的新理念和新形式，致力于跨边界联系与空间力量［1］。Lynn等［2］较早地指出，创新过程涉及直接或间接参与个人或组织，这些个体根植于特定的制度与区域环境，由此引入“创新共同体”概念。创新共同体依赖多个体参与和利益共享，具有自主组织性、开放性和动态性等特征［3-4］。王峥等［5］将创新共同体界定为基于相似经济、文化、社会基础，具有共同目标和创新远景的企业、高校、政府和中介机构等结成的紧密创新关联和网络化结构。胡俊峰等［6］强调创新共同体是特定区域集聚，打破区域行政壁垒和市场分割，实现更大范围、更高层次的资源配置，推动产业链和知识链在更大空间的延伸整合，提高区域创新能力。进一步，臧红敏等［7］、蒋开东等［8］、Wang 等［9］以特定区域为例，探究创新共同体建设的实践模式和具体路径。如赵超［10］以粤港澳大湾区为例，指出创新共同体建设涵盖分布式、共享型和开放式3 种主要模式，协同助力创新型国家建设。赵新峰等［11］以雄安新区为例，由价值体系、协同体系、制度体系和数字治理四方面入手建设雄安新区创新共同体。上述文献对创新共同体内涵、特征和实践模式进行了较为丰富研究，但对创新共同体实现和演化机制等核心问题缺乏深入探究。

创新共同体实现是一个长期、重复过程，部分学者采用博弈论刻画策略选择和演化行为。Youssef［12］考察了同一区域双寡头企业的协同创新及演化机制，并探究了知识溢出的作用机制。李柏洲等［13］以演化博弈模型探究了我国战略性新兴产业上下游企业间的协同与演化机制，考察技术收益、社会收益、政府补贴等因素对该机制的作用效应。上述研究往往将协同活动抽象成单个企业间的协同，假定创新活动发生在同一区域内，忽略了更大规模群体间的协同与演化，较少考虑跨区域层面的关联与溢出，难以解释城市群创新共同体的合作和演化机制。实践中，创新共同体演化机制放大至不同城市多主体在有限理性条件下的资源耦合协调、区域间的竞合关系、开放与封闭、空间关联与知识溢出，简单采用开放式创新理论、单主体博弈理论难以准确刻画多主体参与下的协同创新共同体演进机制与现实情境，甚至导致模型推演、政策含义与创新实践相去甚远，进而影响政府引导和制定创新共同体的相关政策。那么，如何准确刻画协同视阈下长三角创新共同体建设的演化机制？创新共同体与传统行政本位的协同创新模式有什么异同？哪些因素发挥重要作用？未来如何推动创新共同体建设与发展？

为回答上述问题，本文在地区内协同活动博弈模型基础上，放宽假设为创新要素可跨区域流动溢出，引入了空间因素和地方保护主义行为，构建了协同视阈下多主体参与的创新共同体博弈模型，更为符合地区间竞合关系。进一步运用数值仿真和实例分析考察长三角创新共同体建设的关键影响因素，提供推动创新共同体建设的解决方案和有益启示。

2 创新共同体建设与演化过程分析

创新理论发展遵循“国家创新体系—区域创新体系—创新生态系统”演进趋势，创新共同体是对上述理论的延伸和发展，是城市群区域内及区域间企业、高校、科研院所等多元主体，通过技术知识溢出和创新要素区际扩散流动，实现资源共享、风险共担、利益共享、相互依赖的跨区域协同关系。与传统行政本位的协同创新模式有着一定差异和联系。

主要差异在于：（1）协同的区域特征。传统行政本位创新模式隶属同一地方政府，合作无需跨越行政壁垒，创新要素更具流动性、容易结成协同网络。而创新共同体在区域内协同的基础上，重点在于变革原有区域间割裂情形，实现创新要素跨区域流动与融合。根据邻近性理论，地理邻近和知识邻近均作用于创新共同体发展概率［14］。由于邻近地区的技术重叠和相似性，相关领域要素与人员流动更具效率，易结成协同创新共同体。考虑知识邻近性，学术质量较高的一流大学拥有更先进和全面知识，更易于参与创新共同体、实现跨区域技术溢出［15］。（2）中央或地方政府适时介入(主导)。创新共同体涉及城市群内多参与主体、环境、资源的深度融合，在地方保护主义行为和官员晋升锦标赛背景下，仅依靠企业自身创新动力，难以实现区域创新一体化发展，亟需政府适时介入，通过出台区域性政策、知识产权联合执法、创新券通用通兑等推进区域间整体经济社会和环境发展的共同目标实现［16］，推动创新共同体建设、打造具有全球影响力的创新策源地。（3）知识溢出与实现机制。不同于一般的创新模式，结合新经济地理理论，创新共同体知识溢出既包括区域内、区域间创新主体结成共同体，开展协同活动获取的直接收益，又包括某一区域协同创新成果或网络对其他地区创新主体的示范和溢出效应。后者虽未直接结成协同系统，但也是创新要素跨区域流动、企业跨区域搜寻、“学习—模仿”获取，该辐射效应也是创新共同体带来的收益。

随着信息技术发展、交通设施便利和区域间政策出台，创新共同体在参与主体数量、主体间关系和区域间关联上呈现出动态演进特征。有学者指出协同创新在空间上由创新要素单核集聚、区际知识溢出与联合、开放式协同向创新共同体演进［17］。具体而言，在创新共同体形成初期，在要素需求和利益驱动下迫使企业寻求跨区域合作，该阶段，根植于不同区域的参与主体由于空间距离、文化背景、功能程度和信任机制等方面差异，使得协同关系呈现非稳定性和脆弱性。协同方式主要由“高位势”城市引领，改造和锁定邻近“低位势”城市技术发展，呈“学习—示范—模仿”的单向辐射。随着协同活动深入与发展，区域间功能程度更加接近，文化制度和社会差异逐渐被接受和融合，参与主体多次、重复协作，网络联结更加稳固而复杂、区域间关联性增强，创新要素异质性趋于模糊，跨区域集体学习与技术知识双向溢出和传递大规模存在，区域间组织管理趋于融合与统筹发展，合作由技术、经济领域向技术、经济、生态和社会等多领域发展（见图1）。

图1 创新共同体演进趋势

结合上述分析，创新共同体具有自组织性、开放性、复杂性等特征，在实践中，其建设和发展是一个动态演进过程，城市群内各参与主体在有限理性条件下，重复开展合作并调整自身战略，并寻求长期协同的稳定状态，因而采用演化博弈模型能够较好刻画长三角创新共同体的演进机制和发展特征。

3 长三角创新共同体演化博弈模型构建

3.1 问题描述与基本假设

经前文分析，长三角创新共同体是城市群内企业、高校等多个参与主体的长期、重复性协作。实践中，由于参与方理性程度、合作态度、掌握资源、地理临近和知识邻近等水平差异，导致协同过程呈不稳定性。为剖析长三角创新共同体的协同和演化机制，提出以下假设：

假设1：长三角城市群存在两个相似地区A 和地区B，空间距离为d(d＞0)。为使研究更具一般性，假定地区A 存在隶属于同一产业的mA个同质企业EAi(Ai=1,2,,mA)和nA个高校与科研机构（以下简称“学研方”）UAj(Aj=1,2,,nA)；地区B 存在隶属于同一产业的mB个同质企业EBi(Bi=1,2,,mB)和nB个学研方UBj(Bj=1,2,,nB)。企业与学研方可进行双方或者多方区域内或跨区域协同活动以实现创新共同体建设。

假设2：策略空间为{协同创新，中途背叛}。此处“协同创新”是指结成创新共同体，开展区域内和跨区域协同活动，“中途背叛”是控制自身投入获取额外收益，损害协同系统内其他参与者利益。在有限理性下，企业EAi和学研方UAj参与协同活动概率为x和

假设3：创新共同体具有复杂性、非线性和动态性特征，在信息不对称和有限理性下，城市群内企业与高校等之间存在逆向选择及道德风险，面临问题较区域内协同模式更加复杂和多变，需不断学习、试错、改进和调整，由此重复博弈成为必然。

3.2 演化博弈模型基本框架

结合上述假设，构建长三角城市群创新共同体的演化博弈支付矩阵，需要注意的是，政府在该演化机制中通过区域间政策支持、知识产权联合执法和研发补贴等途径，引导和号召企业等主体进行有目的地协同活动，推进创新共同体建设。支付矩阵如表1。

表1 创新共同体建设的演化博弈支付矩阵

由此，得到企业和学研方参与创新共同体的复制动态方程如下：

以上述复制动态方程求得该系统雅克比矩阵J，以进一步判断创新共同体的演化稳定策略。雅克比矩阵J如下：

3.3 演化博弈模型求解与分析

表2 创新共同体局部稳定性分析

由表2 可知，上述均衡点，O(0,0)和C(1,1)是协同视阈下创新共同体企业和学研方稳定策略，A(1,0)和B(0,1)是非稳定点。鉴于此，绘制协同视阈下创新共同体参与主体演化路径（见图2）。由图2 可知，无论参与者初始决策如何，经过长期博弈，均会向C(1,1){协同创新，协同创新}或O(0,0){中途背叛，中途背叛}演进。博弈结果取决于区域OABD面积与区域ABCD面积相对大小，当时，均选择协同创新的概率更大。分析协同视阈下创新共同体的影响因素和演化路径，考虑影响面积变化的因素即可。

图2 协同视阈下创新共同体参与主体的演化路径

命题2政府支持力度G越大，协同视阈下企业与学研方结成创新共同体可能性越大。

命题3地方政府保护l越强，协同视阈下企业与学研方结成创新共同体可能性越小。

证明：对地方保护l求偏导：，故是l的单调减函数，即地方保护主义l增加，面积减少，策略向O(0,0)移动，选择{协同创新，协同创新}概率空间缩小。从制度因素来看，由于地域行政划分和本地官员晋升的利益追求，地方保护主义普遍存在，人为限制技术、知识等要素在区域间自由流动，使得城市群在空间上的关联与协同受限［20］。

命题4地区A 和B 之间的空间距离d越大，协同视阈下企业与学研方结成创新共同体可能性越小。

证明：由公式(7)对空间距离求偏导，可得：

命题5学研方的学术质量越高，协同视阈下企业与学研方结成创新共同体可能性越大。

命题6企业与学研方的努力程度和对结成创新共同体的决策影响依具体情况而定。

4 实例分析及数值仿真

4.1 长三角科技创新共同体演化实例分析

为明确协同视阈下创新共同体建设与演化进程中各重要参量的含义与作用效果，本节以长三角城市群为研究对象展开实例分析和数值仿真。长三角城市群位于“一带一路”和长江流域交汇处，经济体量、创新活力均在中国19 个城市群中位居前列，2020 年实现生产总值24.47 万亿元，R＆D 经费投入1.17 万亿元。近年来，在《长三角科技创新共同体建设发展规划》（以下简称《发展规划》）等政策引导下，长三角协同极化效应和技术溢出效应显著，城市群内多元创新主体互动与技术交流愈发频繁。长三角区域协同创新指数由2011 年100.00 分提高至2019 年204.16 分，增长率达104%。

进一步，为直观观测协同视阈下长三角创新共同体的演进趋势，结合《发展规划》建设目标，本节以跨区域联合申请专利数为指标展开分析。具体来说：由国家知识产权局（SIPO）专利数据库出发，以2011—2020 年为检索范围，以“高校”“学院”“研究院”与“公司”“厂”“集团”等关键词两两组合形成检索式，手动收集长三角城市群跨区域产学研联合申请专利情况，剔除不符合产学研或区域内联合申请的数据。图3（a）和图3（b）给出了2011年与2020 年创新共同体演进的可视化情形，以节点表示点度中心性，刻画各城市在创新网络中重要程度，以连线反映城市间联合申请专利情况，刻画城市间是否存在跨区域协同及创新共同体建设情况。

由图3 可知，相比于2011 年，2020 年长三角城市群间呈现出更为密切、频繁的联系，主要体现在以下三方面：（1）长三角地区各城市跨区域产学研联合申请专利数普遍增加，联合申请总量由2011年的617 项增长至2020 年的2 200 项，其中杭州创新共同体进程较快，跨区域产学研联合申请专利数由64 项增长至404，翻了6.3 倍；（2）网络中心结构发生变化，合肥、无锡、苏州等点度中心度增长较快，步入中心位置，疏解了以上海、南京为“中心-边缘”的网络结构，长三角城市群呈现“多中心、多层次、跨区域”的演进态势；（3）长三角城市群跨区域产学研协同网络规模不断扩大，参与主体持续增加，至2020 年已覆盖群内全部城市，网络密度由2011 年的0.193 增长至2020 年的0.369，区域科技创新共同体建设进程持续加速。

图3 长三角城市群跨区域协同演进趋势

4.2 仿真赋值及结果

借助MATLAB 软件展开仿真分析，为使结论更具一般化，结合实际情况及专家讨论，对模型仿真进行初始赋值，具体数据并不代表实际金额或时间，表明各参数的相对大小。假定企业与学研方初始选择结成创新共同体概率为0.5，其余参数初始赋值如下：

4.2.1 政府适时介入对长三角创新共同体演化结果的影响

（1）知识产权保护对创新共同体演化结果的影响。知识产权保护对创新共同体演化影响的仿真结果见图4。无论如何变化，系统均收敛于{协同创新，协同创新}，取值越大，企业与学研方的收敛速度越快，且学研方协同创新收敛速度滞后于企业，稳定所需时间更长，印证了命题1。表明知识产权保护作为权利人创新成果的一种垄断性制度安排，能够保障技术成果一定时期内的占有权［21］，随着知识产权保护力度与跨区域联合执法水平提升，有效明晰知识产权隶属和利益分配问题，降低道德风险和知识产权纠纷，企业意愿开展区域内和跨区域协同活动，推动创新共同体建设。长三角城市群相继出台《长三角地区知识产权一体化发展框架协议书》《关于在长三角生态绿色一体化发展示范区强化知识产权保护推进先行先试的若干举措》等跨省域知识产权保护政策（见表3），为创新共同体建设营造良好制度环境。

图4 知识产权保护对长三角创新共同体演化影响

（2）政府支持对创新共同体演化结果的影响。政府支持G对创新共同体演化影响的仿真结果见图5，该结果印证了命题2。如图5 可知，政府支持存在阈值，随着政府支持力度提高，演化策略由{中途背叛，中途背叛}变为{协同创新，协同创新}。当G=0.8 时，由于缺乏国家宏观指引和区域间政策协同，在有限理性下将导致合作失败。随着政府支持力度提高(G=1.4,2,2.6,3.2)，搭建各类协同创新技术服务平台，扫除跨区域协同合作障碍，推动区域内和跨区域协同活动开展，加速创新策源地建设。长三角地区自2003 年出台首个省级政府间创新体系协议，相继颁布一系列推动创新一体化发展的区域性政策、创新券通用通兑政策，不断加强区域间双创平台合作、创新飞地建设及技术交流研讨会，全力打造现代化、国际化的创新共同体。

表3 长三角城市群区域性政策及联合执法情况

图5 政府支持对长三角创新共同体演化影响

（3）地方保护主义行为对创新共同体演化结果的影响。地方保护主义行为l 对创新共同体演化影响的仿真结果见图6，该结果印证了命题3。如图6可知，地方保护主义行为存在阈值，随着地方保护主义行为提高，演化策略由{协同创新，协同创新}变为{中途背叛，中途背叛}。当时l＞0.5，受到地方经济“锦标赛式”晋升和财税动机双重作用［22］，地方政府制度性壁垒较强，围绕地区内稀缺资源展开激烈的竞争，采取公共投入、政策引导等手段，人为限制技术、知识等要素跨区域流动，构成锁定效应，形成以地方政府为主导的区域内协同集聚，不利于跨区域协作；当l=0.2,0.3,0.4 时，区域间要素流动与扩散相对自由，显隐性技术知识在区域间频繁双向流动，跨区域协同网络呈扩张演化趋势，由区域内协同向更多节点的跨区域协同延伸，推动创新共同体构建。

图6 地方保护主义对长三角创新共同体演化影响

4.2.2 空间距离对长三角创新共同体演化结果的影响

空间距离d对创新共同体演化影响的仿真结果见图7，该结果印证了命题4。由图7 可知，企业与学研方的空间距离较短(d=0.4,0.8,1.2)时，策略集为{协同创新，协同创新}，随着空间距离增加(d=1.6,2)时，策略集变为{中途背叛，中途背叛}。原因在于，区际间要素在一定空间范围内自由流动，随着空间距离增加，搜寻成本过高和知识根植性等原因，企业EAi和学研方UAj结成跨区域协同系统收益降低，呈空间距离衰减特征，顾二者结成创新共同体概率降低。G60 科技走廊、沪苏同城化、上海“1+8”大都市圈空间发展规划均是长三角地区为推动创新共同体建设、降低城市群与经济带空间距离跨度过大导致内耗等问题做出的尝试与实践。进一步，随着铁路、公路和港口等基础设施改善与无缝对接，有效打造便捷交通路网，缓解地理分割局面，重塑中国地区间技术经济布局，为生产要素流动、人员转移和技术传递提供便利条件。

图7 空间距离对长三角创新共同体演化影响

4.2.3 参与主体行为对长三角创新共同体演化结果的影响

图8 学术质量对长三角创新共同体演化影响

（2）参与主体努力程度对创新共同体演化结果的影响。企业和学研方的努力程度对创新共同体演化影响的仿真结果见图9 和图10，该结果印证了命题6。以图9 为例，随着企业EAi努力程度增加，演化博弈稳定策略集并非始终向{协同创新，协同创新}演进，而是存在一定最优区间。具体而言，当eAi=1.5,eAi=2.0 时，二者的稳定策略均为“协同创新”，即企业与学研方均选择通过结成创新共同体，推动经济发展。当eAi=0.5,1.0,2.5 时，稳定策略集为{协同创新，中途背叛}和{中途背叛，中途背叛}，参与者未结成创新共同体。由此可知，企业的努力程度对协同系统的影响由创新收益和创新成本共同决定，存在最优的努力区间。实践中，适度的资源投入有助于分担研发成本、实现资源互补与规模经济，推动区域内和区域间协同活动与技术转移［23］；而过度的资源投入将引发逆向选择、过度搜寻和内部管理复杂等问题［24］，建设和运行成本过高，不利于创新共同体的构建。

图9 企业努力程度对长三角创新共同体演化影响

图10 学研方努力程度对长三角创新共同体演化影响

5 结论与启示

创新共同体是加强城市群空间尺度上协同、推动区域经济高质量发展的重要举措。本文基于创新共同体跨区域协同和溢出效应等特征，引入了空间因素和地方保护主义行为，构建了协同视阈下长三角创新共同体演化博弈模型，以期更为符合地方间竞合关系，继而以案例仿真刻画动态演化过程和重要影响因素。研究表明：（1）创新共同体涉及城市群内多主体技术知识深度协同，政府适时介入发挥重要作用。其中，知识产权保护力度、政府支持对系统趋于协同创新方向演进有正向作用，支持力度越大，系统的收敛速度越快；地方保护主义行为对系统趋于协同创新有负向影响，当地方保护水平高于一定阈值时，难以结成创新共同体。（2）创新共同体建设与空间距离密切相关，随着地区之间距离增加，提高技术知识传递成本，对系统趋于协同创新有负向影响，且空间距离超过一定阈值后，难以结成创新共同体。（3）学研方的学术质量对系统趋于协同创新方向演进具有正向作用，学术质量越高，系统收敛速度越快。（4）企业和学研方的努力程度在一定区间内才能促使博弈方向协同创新演进。当超过该最优区间时，由于逆向选择、过度搜寻和内部管理复杂等问题，难以结成创新共同体。

基于以上结论，提出如下对策建议：（1）积极发挥政府在长三角创新共同体建设和演化进程中的激励作用，在厘清市场与政府边界的基础上，探索创新共同体内部多形式政府合作与政策创新。重点完善区域综合性创新政策，确保各类别、各层次政府之间的协调统一与有效性，通过跨区域合作协议、普惠性创新支持政策、科研技术与人才平台合作、项目联合攻关、产业技术联盟等多种形式，促进多元主体参与，确保创新共同体的稳定性。此外，尝试将一体化平台建设、人才跨区域流动与引进情况、创新要素流动与共享等指标纳入政府考评体系，真正实现由施政层面促进长三角创新共同体建设。（2）完善知识产权保护制度和联合执法标准，推进跨区域知识产权保护与技术成果转移交易制度的实施、监管、评价与考核体系，健全技术资源共享与服务机制，最大限度地保障协同创新主体的合法权利，加速长三角区域内的技术信息共享、成果转移与扩散应用。（3）创新共同体经由技术关联、空间溢出途径带来更大范围、更高层次资源配置，该共同体实现范围是有限的，如何充分利用并发挥该空间关联是值得思考的问题。本文认为，要将创新共同体建设、长三角城市群多主体协同的空间关联作为未来工作重点，充分考虑地区间互利共赢，打造跨区域协同网络新格局，挖掘跨区域协同的正外部性。在顺应长江经济带的同时，要把握创新共同体建设的空间尺度，避免因尺度过大导致城市群协同的“拉郎配”与“被动式参与”情况，尝试由G60 科技走廊、“1+8”上海都市圈等实践更小空间尺度、创新联系更密、知识溢出更强的创新共同体先行区和示范区。此外，要完善和发展地区间的交通条件、信息技术、贸易和创新要素流动，破除区域间要素流动的制度壁垒，为创新共同体建设提供良好的外部环境。（4）高校在重视基础前沿研究的同时应提高学术质量，尤其是关注学术成果的商业价值和转化情况，形成“重质量、促转化、轻数量”的科研理念［25］，积极举办学术交流会、技术展览、“产学研”洽谈会，引导高校内科研人员提高科技服务质量，推动学术成果和前沿技术的转移与转化。