三螺旋模式下全行业集聚效应对协同创新效率的影响研究——基于空间杜宾模型的实证分析

（郑州大学管理工程学院,郑州 450001)

自十八大以来，我国提出了科技强国的战略要求，但是在建设创新型国家的进程中，中国依然面对着许多艰难困阻和未知挑战［1］。为了进一步发展科技生产力，我国提出了多主体间协同创新这一发展范式。通过查阅已有文献与参考各国经济发展事实，可以发现协同创新能有效地促进地区内多主体间的创新合作，整合区域内创新资源，为区域经济增长与科技创新能力提升注入新的动力。作为协同创新系统中重要组成部分，产业、政府、高校在区域创新系统中扮演着不同的角色，因此，构建效率更高的协同创新模式对于促进协同创新绩效的产出有重大意义。随着政府-产业-高校三者合作不断加深，出现三螺旋这一新的协同创新模式，三螺旋通过整合产学研3个不同主体之间各生产要素的优点，最终形成3个主体之间相互影响、螺旋上升的发展模式，可为三者之间的协同创新指明新的发展方向。

影响创新效率与创新绩效的原因是多方面的，相关学者从政策因素、经济因素和自然因素等方面进行了探讨［2］。在区域协同创新进程中，高校提供了创新动力，政府提供了政策支持，产业提供了创新平台，随着产学研三螺旋合作模式的建立，三者间协同创新已经成为推进产业转型升级的内生动力。此外，不同行业产生不同的集聚效应会在一定程度上影响区域内创新活动的开展，在产学研三者不断融合与协同合作迭代的背景下，区域内的不同行业的集聚程度会对协同创新效率产生影响。因此，本文从三螺旋这一新的协同创新发展模式的视角出发，研究作为三螺旋发展主体之一的产业在空间范围内表现出的不同行业集聚效应对地区协同创新效率的影响，同时对我国协同创新模式、行业发展以及协同创新效率进行研讨。

创新的实质是 “对现有事物的重新组合”［3］，借鉴协同学理论框架模型，创新模式从最开始的线性封闭式的创新逐渐转变为多主体协同开放式的创新［4］，通过将创新资源开放共享，使得主体不仅能利用各自内部资源，同时还能通过协同的方式，实现内外创新资源互补［5］。Peter提出了协作创新的概念，认为协作创新是由有相同创新目标的人或组织通过在同一系统网络下实现创新知识、信息与工作内容的共享，以期更高效的完成共同目标的过程［6］。

作为协同创新系统中的3个主要子系统，大学、产业、政府三者之间的合作关系的好坏直接影响整个地区的创新产出。受到生物学中DNA的双螺旋结构特征以及分子生物学和晶体学中的三螺旋模型的启发，Etzkowitz和Leydesdorff在1995年首次提出了政府-高校-企业之间新的合作关系［7］，并进一步研究发现大学和产业的相关活动已开始扩展到彼此的职能领域［8］，政府的角色也逐渐变得特殊，并开始超越其传统职能而转向大学和产业［9］，并依此提出了三螺旋合作创新模型的3个演化层次。政府-产业-大学之间相互合作推动知识生产与创新产出，并逐渐将知识转化成生产力，在这过程中，各创新主体相互独立，但又存在一定的职能交叉，由此形成一系列多边混成组织，以此加快创新活动进程，并在结构内部不断改进，形成螺旋上升的态势，实现以知识创新与技术进步为核心的经济快速增长。张明之和刘刚指出三螺旋模式对原有的创新发展方式进行了重组，为经济高质量发展提供新动力，具有巨大的经济社会效应［10］。吴敏首次从三螺旋视角介绍了区域创新体系，并对相关职能进行划分，确认了不同主体在区域创新体系中的地位和作用［11］。廖娟等在三螺旋的理论基础上讨论了区域合作创新机制，并利用DEA方法测算出我国各省的创新效率［12］。赵东霞等基于三螺旋的理论视角，对国外大学科技园产学研协同创新模式进行比较研究［13］。

各行业在空间范围内的聚集会形成不同类型的产业，并组成三螺旋模式中的一极，大部分学者都聚焦于行业形成的产业层面进行研究。产业集聚现象是由新古典经济学家Marshall在1920年观察发现的，认为产业集聚会给企业带来外部的规模经济［14］。在此基础上，Weber在 《工业区位论》中对产业在不同空间内聚集的原因进行了解释，为后来的研究奠定了理论基础［15］。仇保兴最先运用经济学的相关理论和方法，对中国企业所产生的集聚效应进行了研究，并将产业集聚定义为能显着改善组织内部失灵以及市场失灵的中间型组织［16］。程中华和刘军利用制造业的相关数据，从专业化、多样化和产业内竞争角度分析了产业集聚对制造业创新活动的影响［17］。倪进峰和李华通过产业异质性与协同合作的角度，衡量产业集聚与人力资本对区域创新的影响［18］。Shenas和Derakhshan研究证明了在创新的过程中，企业需要与区域内大学、政府等其他组织进行资源与生产要素的交换，这样才能更有效的完成创新活动［19］。万幼清和邓明然建立了协同创新绩效评价模型，证明了产业所产生的集聚效应可以促进区域内知识与创新技术的重组，使资源得到充分利用，从而提高协同创新绩效［20］。张廷海和韩玮从博弈论的角度对产业集聚区的协同创新系统进行研究，认为产业集群中的企业通过协同创新平台形成竞争与合作的双重选择，并在企业间的竞争与合作中实现系统产出共享的动态均衡过程［21］。

综上所述，现有的研究从外部创新环境、创新主体贡献、政策等方面对协同创新进行了讨论，但是很少有聚焦在协同创新模式的自身建设上的。随着协同创新的不断发展，区域内创新主体间的关系会出现变化，协同创新内部结构的变化也会影响整个系统的效率。产学研三方通过建立互动自反的螺旋模式，能够对区域内的创新进程与经济发展有显着促进作用。此外，不同行业的聚合形成多样的产业，但是有关产业集聚程度大小对协同创新效率影响的研究还是较少的，进一步地，相关文献鲜有对具体多行业的集聚效应的研究。本文拟从协同创新系统运行模式的视角研究协同创新效率的变化情况，对三螺旋建设情况进行量化，探究我国三螺旋模式的整体建设情况，并分析三螺旋的建设强度对协同创新效率的影响程度，对全行业在同一空间下的不同集聚程度进行研究，分析不同行业的集聚对协同创新效率的影响。

协同创新效率 （CIE）是指多个创新主体在协同创新系统中通过创新协作，为协同创新系统的产出做出有效性贡献的程度。本文借鉴白俊红的方法［22］，选取DEA方法来测算协同创新效率水平。按照DEA相关计算方法，将协同创新系统中每一个决策单元 （考虑到数据的可获得性，使用除西藏及港、澳、台地区以外的全国30个省份面板数据，即n＝30）相应的效率计算模型建立如下：

分位图是通过在地图上以不同颜色呈现的聚合图，呈现已排序和已分类测量值的绝对比例，从而直观地显示了相关变量在空间中的聚类效果。我国30个省（区、市）2009～2018年协作创新效率的平均分段图如图1所示。

图1 我国2009～2018年协同创新效率平均值分位图

如图1所示，将我国2009～2018年协同创新效率平均值按从低到高分为10个层级，颜色越深，代表该地区10年间的协同创新效率的平均值越高。图中直观地显示了近年来区域协同创新效率的空间分布特征：我国东南部沿海地区年度协同创新效率相对较高，但在该区域内地区差距较大。东部沿海地区中，10年协同效率平均值最高的省份是广东省，其年平均协同创新效率达到0.926，其次是浙江省，达到0.838。与东南部相比，中西部地区的协同创新效率相对较低，较多地区的效率值低于0.3。可以发现，我国的协同创新效率存在一定的空间分布，同时产业集聚效应也会在一定区域内形成空间集聚，那么两者之间是否有联系？针对产业集群的影响，本文建立了对应的空间计量经济模型并进行了实证检验。

根据前面的分析可以发现一个地区的协同创新效率不仅受到本地区内的相关因素的影响，而且还会依赖于周边的协同创新的溢出效应。考虑到协同创新存在溢出效应和周围主体的空间相关性，行业集聚和协同创新效率在地理空间中可能产生空间溢出效应，同时为了进一步考虑相关变量所包含的空间属性与其他邻近地区扰动误差的冲击会对本地区产生影响，将其他邻近地区行业聚集效应与其他影响因素同样考虑入模型中，得到如下空间杜宾模型：

ρ为被解释变量的空间相关系数，βn为解释变量的空间影响系数，λ是误差项的空间相关系数，β′n代表邻域的变量水平对自身协同创新效率的影响大小，μ是具有正态分布的随机误差向量。

三螺旋强度 （TH）。本文选用产学研3个要素主体在三螺旋合作模式下的参与程度与参与效果来反映区域三螺旋强度，从各个主体参与进整体的效果来考量该区域内三螺旋模式的建设。政府方面，选取政府研发经费投入作为政府参与三螺旋的程度指标，研发经费的投入情况体现了政府为区域创新提供的直接支持；高校方面，作为区域内科技高地，选取高校发明和实用新型专利授权数量，高校的创新产出是高校参与创新发展最直接的体现，发明与专利的申请也反映高校创新能力与创新敏感性；产业方面，选取企业技术引进和吸收经费支出占主营业务收入比例作为企业参与三螺旋的考量，企业对创新技术的消化好坏吸收直接影响到区域内整体的创新情况。对于3个主体参与三螺旋的效果，本文选取区域内高技术产业增加值占工业增加值比重和新产品销售收入占产品销售收入比重两个指标来衡量，高新技术产业的繁荣与新产品的销售情况能从一定程度上反映整个区域的创新效果。具体变量选取见表1。对上述5个变量采用因子分析法，根据方差贡献值，计算5个因子的综合得分作为区域三螺旋强度的替代变量。

表1 三螺旋强度的变量选取

行业集聚 （AGm）。根据以往的研究，结合各指标的优缺点以及数据可得性，本文采用区位熵指数来测度行业集聚水平，该指数能够有效地消除区域规模差异的影响，更为真实地表现出行业在地理上的空间分布。参考张治栋和吴迪利用就业人数对制造业与服务业的集聚水平的测度［23］，本文测度集聚水平的计算公式为：

AGmi＝ （Pi，m/Pi）/（Qk，m/Qk）

综上所述，ACEI联合SGLT-2抑制剂治疗糖尿病肾病的效果优于ACEI单独用药，可显着提高患者的生活质量。

上式中，AGmi为i地区m行业集聚水平，Pi，m为i地区m行业就业人数，Pi为i地区总就业人数，Qk，m为全国m行业就业人数，Qk为全国总就业人数。本文分别从农林牧渔业（AG1）；采矿业（AG2）；制造业（AG3）；电力、热力、燃气及水生产和供应业（AG4）；建筑业（AG5）；交通运输、仓储和邮政业（AG6）；信息传输、软件和信息技术服务业（AG7）；批发和零售业（AG8）；住宿和餐饮业（AG9）； 金融业（AG10）； 房地产业（AG11）；租赁和商务服务业（AG12）；科学研究和技术服务业（AG13）；水利、环境和公共设施管理业（AG14）；居民服务、修理和其他服务业（AG15）；教育业（AG16）；卫生和社会工作（AG17）；文化、体育和娱乐业（AG18）；公共管理、社会保障和社会组织（AG19）19个行业来检验行业集聚对协同创新效率的影响。

人力资本水平 （EDU）：任何一个生产系统都需要人力的投入，人力资本水平的高低决定生产效率的高低，协同创新过程也是知识与技术的一种生产过程。一般而言，一个区域内人力水平越高，创新人员投入质量越高，区域内创新资源投入效率越高，区域协作创新的水平也得到提高。借鉴Barro和Lee对人力资本的测算方法［24］，本文选取区域内人均受教育年限来衡量人力资本水平。

竞争水平 （COMPT）：现有的创新体系中存在的不完全竞争效应，会一定程度上激励企业提高劳动生产率，能促进企业的技术改造与更新换代。本文通过非国有企业的固定资产投资占全社会固定资产投资的比重来衡量区域竞争水平。

开放水平 （OPEN）：随着我国对外开放程度的不断加深，各地区的开放水平逐渐变大。更多外资进入的同时也带来了先进的技术，外资企业的知识溢出成为影响区域创新的又一重要因素。这个层面上，企业的创新发展一定程度上依赖于区域对外开放水平，本文采用地区年度实际进出口额占地区生产总值的比重来衡量该地区的对外开放水平。

基础设施水平 （INFRA）：区域内基础设施建设越好，区域内创新资源流动成本越低，知识交换越快，带来的是更具效率的创新活动。因此，本文根据邮电产值在地区总产值中所占比例来衡量基础设施的水平。

产业结构 （STRUC）：第一产业受到土地、地理位置、气候等自然条件的限制，其产值对创新绩效影响较小。第二产业作为现有的创新主体，在区域创新系统中扮演重要角色，但随着产业升级，第三产业在国民经济中比重逐渐居于主导地位，并在协同创新系统中发挥着重要作用。本文将GDP中第三产业产值所占比重用作衡量产业结构的指标。

本文使用2009～2018年省份的面板数据 （因西藏、香港、澳门、台湾地区的相关数据缺失比较严重，为了防止研究结果出现偏差，故除去这4个地区）。相关指标的原始数据来自2010～2019年共10年间的 《中国统计年鉴》、 《中国科技年鉴》和 《中国人口统计年鉴》。

采用SPSS 21.0软件对所选取的三螺旋强度的指标进行因子分析，并进行KMO和Barlett球形检验。经计算，Barlett球形检验统计量相应卡方统计值的显着性概率是0.000，KMO检验值为0.776，证明所选择的5个变量适合因子分析。采用主成分分析方法提取公因子，最终提取2个征值大于1的公因子，累计方差贡献率为86.11%。根据主因子的成分矩阵可知，公因子1解释方差比例为71.601%，而且所包括的三螺旋强度影响因素都涉及到高校参与三螺旋程度的变量和政府对高校建设投入，这从侧面反映出在构建三螺旋新型模式时，高校和政府扮演着重要的角色。公因子2解释方差比例为14.508%，主要包括的因子是企业在参与三螺旋中的程度，与高校和政府相比，企业在这一新的模式下作用较小。

表2 三螺旋强度因子分析结果

根据因子得分系数和所选指标得分可以计算得到因子得分，再以各个公因子的方差贡献率为权重对所有因子进行加权求和，计算综合因子得分，进一步转化为0～1的数，即区域三螺旋强度的替代变量。根据因子分析结果可知，我国整体三螺旋强度较低，10年平均得分只有0.355；我国三螺旋强度呈现一定空间集聚性，对30个地区三螺旋的因子得分进行聚类分析发现，第一类包括3个省份 （北京市、上海市和江苏省），10年平均得分为0.791，证明这3个地区是三螺旋效果较好的地区，也比较符合现有的情况。第二类包括5个省份 （浙江省、湖北省、天津市、陕西省和广东省），10年平均得分为0.461。从第一类和第二类三螺旋较好的区域可以看出来，区域内的高校数量较多并且区域内经济情况较好，侧面说明高校建设和经济发展在三螺旋的进程中扮演着重要的角色。

表3 全国30个省（区、市）的三螺旋强度10年平均值

根据设定的模型，通过Matlab 2014a编程计算无固定效应、空间固定效应、时点固定效应和双固定效应的SDM模型参数估计结果，参数估算结果见表4。

通过分析几种效应下的回归结果，发现相较于其他3种效应，时点固定效应中模型参数的显着性和模型的拟合效果都是较好的，所以选择时点固定效应作为最终的分析模型。

通过空间杜宾模型参数估计结果可以发现，区域本身行业集聚效应与相邻省份行业集聚效应对自身协同创新效率影响差异较大。区域自身方面，农林牧渔业（AG1），房地产业（AG11）等行业的集聚效应在新模式的参与下对协同创新效率表现为正向贡献，但贡献程度比其他行业低，原因可能是新的发展模式下，创新主体间的联系更加紧密，需要更多的创新资源，所以对原有行业的需求减弱，导致其贡献度降低；交通运输、仓储和邮政业，科学研究和技术服务业（AG13）等行业的集聚效应在新模式的参与下对协同创新效率为正向贡献，科学研究和技术服务业行业集聚效应的促进作用的弹性系数为1.1232，具体表现为，信息传输、软件和信息技术服务业集聚度提高1%，区域内协同创新效率提高1.1232%，证明科学研究和技术服务业行业的集聚能大幅度促进协同创新效率的提升。科学研究和技术服务业作为创新活动的主要组成成分，更高的行业集聚度在新的组织模式下，使得创新活动更加高效，同时交通运输、仓储和邮政业等行业的集聚也加速了创新资源的流动，助力协同创新活动；信息技术服务业（AG7）在三螺旋参与后表现出显着的正向促进作用，具体表现为，信息技术服务业集聚度提高1%，区域内协同创新效率提高0.539%，这一行业是新兴行业的代表，一定程度上代表三螺旋模式下这些新兴行业集聚能推进协同创新进程，提高协同创新效率。在三螺旋模式下，邻省的科学研究和技术服务业对区域内的协同创新效率有显着的正向影响，说明在新的模式下，省与省之间的创新主体间的联系更多，使得创新活动更频繁的展开。但相邻省份租赁和商务服务业（AG12）的集聚效应却一定程度上抑制本区域内的协同创新的效率，分析可能是因为周边地区该行业能够吸引更多的资源聚集，出现挤出效应和投入失灵，所以出现负向影响。由以上分析可以看出，随着三螺旋这一新的发展模式的建立，使各行业的集聚效应对地区内协同创新效率影响产生变化，但是总体上却能因为三螺旋模式的参与，让各行业的集聚效应对协同创新效率产生更有利的效力。从具体行业来看，随着新的发展模式的建立，金融业、科技行业、教育业、社会保障和社会组织等行业对协同创新的贡献度在提升，同时一些新兴行业的崛起对协同创新进程产生积极作用。

表4 空间杜宾模型参数估计结果

区域自身的三螺旋强度能提升自己的协同创新，但邻省的三螺旋却没有显着影响，分析可能是因为三螺旋是自反结构，在区域内进行建设才能更好促进自身创新活动的开展。区域内的产业结构对协同创新效率有显着贡献，但对邻省的产业结构没有显着影响。基础设施水平正向影响协同创新效率，无论是区域自身还是邻省的基础设施水平在新的发展模式下都能促进协同创新，基础设施水平的提高使得省域间创新资源流动更加快捷高效。邻省的竞争水平对地区协同创新效率有一定的抑制作用，邻省的竞争水平高，说明其市场经济发达，可能导致本区域内的创新资源流动呈现外向性，致使自身的创新活动受到一定的阻碍。

本文以2009～2018年的中国省级面板数据构建空间计量模型，实证考察在三螺旋协同创新模式下，全行业集聚水平对协同创新效率的影响。研究发现：不同地区的协同创新效率之间存在明显的空间相关性，我国三螺旋发展也呈现分类集聚的情况。对于具体不同行业的集聚效应的影响，一些涉及到创新活动的主要行业，如科学研究和技术服务业，这些行业集聚效应能显着促进协同创新效率的提升，并且随着三螺旋模式的运行，这些行业的影响程度与显着性都有了提高；交通运输、仓储和邮政业等基础保障行业为创新活动提供保障，间接促进协同创新能力的提升。信息传输、软件和信息技术服务业等新兴行业的崛起对协同创新进程产生积极作用。虽然现有的三螺旋模式的建设出现差异，但良好的三螺旋模式建设却能显着促进协同创新效率的提升。其次，地区竞争水平越高，地区基础设施建设越发达，产业结构越优质，地区内协同创新效率越高。对外开放程度对协同创新效率有轻微的抑制效应，人力资源水平对协同创新没有显着影响。依据实证结果，为促进我国协同创新效率提升，提出以下政策建议：

（1）加快三螺旋协同创新模式建设。加强企业、高等学校以及相关创新主体之间的创新合作，建立以大学科技园为代表的多边混成组织，鼓励创新资源的流动。建立地区科学研究系统，制定有效的创新政策，从经济、法规等方面完善对投资风险与技术创新的保障机制，完善创新动力机制，明确创新战略，激发区域内创新积极性，扩大人才培养规模，提高创新人才质量。强化高校内技术转移激励机制，鼓励企业与其它协同创新主体的深度合作。

（2）完善协同创新平台建设。依靠行业的集聚效应所形成的产业集聚区，整合多个创新主体的优势，逐渐建立和完善以国家高新区、大学科技园和各学科的研究中心为主的协同创新平台，充分发挥多边混成组织带来的资源交换优势与创新引领作用。推进协同创新网络的建成，完善区域内创新生态的建设，加强对创新活动的支持力度，搭建更有效的创新服务平台。加速科技企业的孵化进程，在协同创新平台上重点建立快速高质量的成果转移机制，合力发展成果转移的相关机构，帮助知识创新成果能在协同创新平台上得到最优质的转化，推进知识产业化的进程。加强区域联动，在一定区域内形成更有效的协同创新模式，让创新资源能在各区域间充分流动，减少交流壁垒，促进区域内整体创新效率的提升。

（3）加强多样化产业管理。促进包括科学研究和技术服务业在内的一些创新产业的发展与进一步集聚，吸引更多的相关企业与创新人才进入地区，助力创新资源与生产要素合理分配，促进协同创新效率有效提高。保障与创新产业有关的基础行业，加大对这些行业的投入，保障协同创新活动的高效开展。改进产业结构，对创新产出贡献较小的产业进行转移或者升级改造，帮助信息传输、软件和信息技术服务业等新兴行业的崛起，从产业内部结构进行调整，促进协同创新效率的提升。

（4）建立完善的市场竞争机制。完善协同创新的市场竞争机制，突破可能存在的政策壁垒和垄断行为，让市场来调控创新资源，这样才能使创新资源得到最充分的利用。促进企业在市场经济中充分竞争，加快生产要素、创新资源在不同主体间的流动。