王立巖

（天津社會(huì)科學(xué)院，天津 300191）

區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的形成是一個(gè)逐漸演進(jìn)的過程，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主體通過不斷合作吸引若干主體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，最終形成一個(gè)動(dòng)態(tài)的開放系統(tǒng)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)形成及演化趨勢預(yù)測的研究正在逐漸受到重視。

一、文獻(xiàn)回顧

國外對(duì)于創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化仿真的研究比較具有代表性的是Cowan（2007）[1]構(gòu)建的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)嵌入對(duì)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的影響模型，并進(jìn)行了仿真。我國學(xué)者對(duì)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的研究已經(jīng)取得一系列成果，網(wǎng)絡(luò)嵌入關(guān)系角度，如王會(huì)龍（2012）[2]；網(wǎng)絡(luò)主體特征角度，如王飛（2012）[3]；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)角度，如于明潔（2013）[4]。

區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化是一個(gè)復(fù)雜的過程，為了使研究過程更加明晰，本文采用Giant component模型，利用NetLogo軟件對(duì)區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程進(jìn)行模擬仿真，借助創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化模擬結(jié)果詳細(xì)闡述區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演化趨勢。

二、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演變仿真模型構(gòu)建

（一）模型構(gòu)建

創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演變Giant component模型的基本假定如下：創(chuàng)新主體以節(jié)點(diǎn)形式一個(gè)接一個(gè)地加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，每加入一個(gè)創(chuàng)新主體，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中就會(huì)增加m條無向邊；新增加的邊以新節(jié)點(diǎn)為一個(gè)端點(diǎn)，從網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)選取一個(gè)節(jié)點(diǎn)作為另外一個(gè)端點(diǎn)。本文所研究的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)可以看成是一個(gè)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)的有向圖所表示的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)主體作為新節(jié)點(diǎn)不斷加入網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)主體加入后立即形成m條指向已有節(jié)點(diǎn)的邊，代表新加入主體具有m種與其他主體取得合作的選擇?；贕iant Component模型的研究假設(shè)和條件設(shè)置，該模型更加適用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中具有類似特征的若干子網(wǎng)絡(luò)的研究，網(wǎng)絡(luò)中的主體在時(shí)間和空間上隨機(jī)分布，但各主體加入網(wǎng)絡(luò)、演化發(fā)展的過程存在一定規(guī)律。因此，選擇Giant Component模型對(duì)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化趨勢仿真預(yù)測是可行的。

基于上述原則構(gòu)建創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演變仿真預(yù)測模型，新節(jié)點(diǎn)的度為0，當(dāng)m達(dá)到某個(gè)有限值時(shí)，網(wǎng)絡(luò)將出現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生一個(gè)“巨大成分”（Giant component）。用ps表示一個(gè)隨機(jī)選取的節(jié)點(diǎn)屬于某個(gè)擁有s個(gè)節(jié)點(diǎn)的成分的概率，并假定ps與n無關(guān)，則可以得到如下差分方程：

定義生成函數(shù) H（x）=∑psxs，s=0，1，…。從（1）（2）兩式可得：

如果沒有巨大成分（Giant component），則 H（1）=1，且網(wǎng)絡(luò)中所有成分的平均大小 ＜s＞=H（1）。＜s＞是方程 2m＜s＞2-＜s＞+1=0 的較小根，即：

由（4）式得，當(dāng) m＞1/8時(shí)，＜s＞ 無解，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中必存在巨大成分，該巨大成分即為本文所研究的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。

（二）參數(shù)設(shè)置

為了使仿真結(jié)果更加接近實(shí)際演化過程，本文將企業(yè)生命周期理論引入仿真過程，結(jié)合已有文獻(xiàn)對(duì)仿真模型進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。在模型中對(duì)網(wǎng)絡(luò)演化的時(shí)點(diǎn)j的設(shè)置選取5個(gè)時(shí)點(diǎn)，包含四個(gè)階段。由于本研究并未涉及到企業(yè)衰退階段，故設(shè)置這四個(gè)階段是創(chuàng)新伙伴選擇、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、創(chuàng)新伙伴整合和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)成熟，分別對(duì)應(yīng)企業(yè)生命周期的初創(chuàng)期、成長期、調(diào)整期和穩(wěn)定期。假設(shè)最終加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)、政府、中介機(jī)構(gòu)等網(wǎng)絡(luò)主體共計(jì)100個(gè)，初始狀態(tài)中首先將核心企業(yè)置于區(qū)域內(nèi)。在這一狀態(tài)，核心企業(yè)與其他網(wǎng)絡(luò)主體并沒有產(chǎn)生任何合作關(guān)系，各個(gè)類別的主體個(gè)數(shù)不確定，運(yùn)用Giant Component模型進(jìn)行仿真。模型參數(shù)設(shè)定以及設(shè)置見表1。

表1 模型參數(shù)表

三、區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程分析

本文采用NetLogo軟件平臺(tái)，運(yùn)用Giant Component模型實(shí)施模擬仿真預(yù)測。

（一）仿真結(jié)果

選擇節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)5創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)仿真圖形和已加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體占總體比例圖，狀態(tài)仿真圖展示了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)從最初的互不相關(guān)主體通過隨機(jī)連接，最后結(jié)成一個(gè)“巨大成分”的過程，很好的描述了創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演變過程；比例圖中y軸代表的是包括在“巨大成分”中的主體占總體的比例，x軸代表的是每個(gè)主體與其他主體的平均連接個(gè)數(shù)。隨著時(shí)間的增長，包括在“巨大成分”中的主體占總體的比例越來越大，每個(gè)主體與其他主體的平均連接個(gè)數(shù)也逐步增長。仿真結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1 各時(shí)點(diǎn)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)

圖2 各時(shí)點(diǎn)已加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體比例

（二）演化過程分析

1.創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化初始狀態(tài)。在這一節(jié)點(diǎn)，已經(jīng)有若干行為主體存在，但區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)尚未形成，還沒有任何網(wǎng)絡(luò)主體存在，核心企業(yè)與其他主體之間沒有相互聯(lián)系，如圖1（a）。這一階段已經(jīng)加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體m1=0，占最終網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量的比例為 0，如圖 2（a）。

2.創(chuàng)新伙伴選擇。在這一階段，區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中以核心企業(yè)為中心的網(wǎng)絡(luò)主體已經(jīng)形成網(wǎng)絡(luò)雛形，但是在區(qū)域內(nèi)仍表現(xiàn)為相對(duì)分散的比較稀薄的網(wǎng)絡(luò)群，如圖1（b）。此階段形成的網(wǎng)絡(luò)，多以企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)（高校）主動(dòng)尋求機(jī)會(huì)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新合作，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，因此形成的網(wǎng)絡(luò)顯得較為單薄，也不甚穩(wěn)固。占據(jù)這一階段開始大部分時(shí)間加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長較慢，這是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的核心企業(yè)在尋找并定位合作伙伴，當(dāng)部分網(wǎng)絡(luò)主體建立起伙伴關(guān)系后，網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長速度開始呈現(xiàn)上升狀態(tài)，這一階段已經(jīng)加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體m2=17，占最終網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量的比例為 17%，如圖 2（b）。

結(jié)合仿真圖可以看出，在這一階段企業(yè)開始探索性地尋找創(chuàng)新合作伙伴，而與此同時(shí)區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他主體也都為實(shí)現(xiàn)各自的創(chuàng)新目的而尋求新的合作。企業(yè)在發(fā)展過程中，需要不斷擴(kuò)大市場占有率，這就需要有能夠滿足不斷變化的市場需求的產(chǎn)品，而新產(chǎn)品的誕生是建立在技術(shù)創(chuàng)新基礎(chǔ)之上的，因此，企業(yè)會(huì)產(chǎn)生技術(shù)創(chuàng)新的需求，尋求創(chuàng)新合作的行為便開始了。企業(yè)在缺少創(chuàng)新元素的時(shí)候進(jìn)行創(chuàng)新合作縮短了產(chǎn)品創(chuàng)新的周期，若企業(yè)所獲取的創(chuàng)新元素沒有進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)，很快便會(huì)再次產(chǎn)生合作的需求。在這一階段，核心企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)位置優(yōu)勢顯得尤為重要，良好的網(wǎng)絡(luò)位置促進(jìn)企業(yè)與其他行為主體，如主體企業(yè)、政府、科研機(jī)構(gòu)等的合作，從而增加創(chuàng)新機(jī)會(huì)，使其創(chuàng)新能力得到有效提高。而此時(shí)，正是核心企業(yè)全面發(fā)展網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，長遠(yuǎn)謀劃創(chuàng)新目標(biāo)的時(shí)機(jī)，在擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍的同時(shí)網(wǎng)絡(luò)能力也在不斷地提升。

3.創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。由于企業(yè)創(chuàng)新能力的提升，使企業(yè)發(fā)展合作伙伴的能力也得到加強(qiáng)，因此這一階段加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體會(huì)急劇上升，如圖 1（c）、2（c）。這一階段加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長較快，也較為穩(wěn)定，這是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的核心企業(yè)和網(wǎng)絡(luò)主體共同合作的結(jié)果。這一階段已經(jīng)加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體m3=64，占最終網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量的比例為64%，如圖2（c）。

由仿真圖可以看出此階段的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成簇團(tuán)，網(wǎng)絡(luò)主體間也形成了聯(lián)系緊密、錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)體系。這一階段企業(yè)的結(jié)網(wǎng)能力明顯增強(qiáng)，不但實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)、高校的合作，還形成了與政府、中介機(jī)構(gòu)的合作。由于政府機(jī)構(gòu)的介入，使得創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有共同技術(shù)創(chuàng)新需求的企業(yè)更有效率地形成了合作聯(lián)盟，尤其對(duì)于新技術(shù)的初期發(fā)展有明顯作用。而且，核心企業(yè)的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)位置優(yōu)勢和主體關(guān)系逐漸發(fā)揮作用，開始為創(chuàng)新能力的發(fā)展和創(chuàng)新績效的實(shí)現(xiàn)作出貢獻(xiàn)。

核心企業(yè)通過企業(yè)內(nèi)部創(chuàng)新和外部合作創(chuàng)新，使企業(yè)的創(chuàng)新能力不斷提升并趨于穩(wěn)定，企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)逐步形成規(guī)模并具備一定發(fā)展能力，企業(yè)的創(chuàng)新能力也基本具備支撐企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的條件。此時(shí)的核心企業(yè)為了尋求更強(qiáng)有力的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)其更加長遠(yuǎn)的目標(biāo)，仍然會(huì)在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中大量發(fā)展合作伙伴，繼續(xù)尋求好的創(chuàng)新機(jī)會(huì)，提升創(chuàng)新能力。

4.創(chuàng)新伙伴整合。這一階段已經(jīng)加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體m4=84，占最終網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量的比例為84%，如圖1（d）?；锇檎想A段核心企業(yè)主動(dòng)發(fā)展新的合作伙伴的需求逐漸降低，在部分網(wǎng)絡(luò)主體加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也有部分網(wǎng)絡(luò)主體被剔除，所以加入?yún)^(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長逐漸變緩，如圖2（d）。

合作創(chuàng)新可以促進(jìn)企業(yè)在區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的地位更加穩(wěn)固，所以采取合作策略的企業(yè)數(shù)量明顯會(huì)高于不采取合作策略的企業(yè)數(shù)量，另一方面，合作創(chuàng)新為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)帶來繁榮的同時(shí)，也會(huì)給創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)帶來競爭，此時(shí)已經(jīng)占據(jù)主動(dòng)地位的核心企業(yè)往往不需要付出太多的成本尋找新的市場需求，可以等待創(chuàng)新合作請(qǐng)求或選擇根據(jù)已有的產(chǎn)品改革或進(jìn)行模仿?；锇檎想A段的核心企業(yè)已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和較為堅(jiān)實(shí)的創(chuàng)新能力，有能力吸引和整合優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新合作伙伴，不必再花費(fèi)大量的成本來發(fā)展新的伙伴。因此，在這一階段核心企業(yè)會(huì)有選擇性地確定合作伙伴，同時(shí)會(huì)剔除一些不能繼續(xù)合作或不想繼續(xù)合作的伙伴，也就是對(duì)合作伙伴進(jìn)行整合。此階段創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)位置優(yōu)勢和主體關(guān)系都已經(jīng)穩(wěn)固，開始穩(wěn)定有規(guī)劃地為企業(yè)的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新績效發(fā)生作用。

從圖2（d）可以看出，前三個(gè)階段加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體比例呈“S”形，通過階段一到階段三的分析可以更加直觀地看出創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)和創(chuàng)新能力演化過程的變化。

在創(chuàng)新伙伴選擇階段由于核心企業(yè)各種創(chuàng)新能力都比較弱，便會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的主動(dòng)尋找并確定伙伴的需求，雖然確定伙伴的標(biāo)準(zhǔn)較低，但由于企業(yè)自身實(shí)力最終達(dá)成一致的數(shù)量并不樂觀，所以占據(jù)這一階段大部分時(shí)間加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長較慢，圖像斜率較小如圖2（b）；創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段核心企業(yè)的資源整合能力、戰(zhàn)略決策能力、研發(fā)能力、結(jié)網(wǎng)能力等等明顯增強(qiáng)，不但實(shí)現(xiàn)了與企業(yè)、高校的合作，還形成了與政府、中介機(jī)構(gòu)的合作，這一階段加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長較快，圖像斜率較大，如圖2（c）；伙伴整合階段核心企業(yè)的創(chuàng)新能力已經(jīng)很強(qiáng)也很穩(wěn)定，主動(dòng)發(fā)展新的合作伙伴的需求逐漸降低，同時(shí)有能力對(duì)伙伴進(jìn)行整合，所以加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量增長逐漸變緩，圖像斜率較小，如圖2（d）。

5.創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)成熟。本階段實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的100個(gè)企業(yè)在經(jīng)過伙伴選擇、確定、整合等一系列活動(dòng)之后成為創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的最終主體，如圖1（e）。此時(shí)加入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)主體數(shù)量比例達(dá)到100%，如圖2（e）。

事實(shí)上，在區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段的最后時(shí)點(diǎn)，創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)和規(guī)模。在創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)成熟階段要繼續(xù)保持或微調(diào)這種穩(wěn)定的狀態(tài)，直至有更大更好的創(chuàng)新機(jī)會(huì)或企業(yè)遭受不良沖擊時(shí)才會(huì)產(chǎn)生大的變動(dòng)。

四、模型驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文模擬仿真的準(zhǔn)確合理性，能夠輔助區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的研究，本文選取與以往研究成果比對(duì)的方法進(jìn)行驗(yàn)證。

根據(jù)田鋼（2010）對(duì)中關(guān)村海淀園創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的仿真研究，其成果具有一定的可靠性，因此，本文首先用該研究成果對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)[5]。按照中關(guān)村創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖的三個(gè)發(fā)展階段，可以與本文模擬仿真的創(chuàng)新伙伴選擇、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、創(chuàng)新伙伴整合三個(gè)階段相對(duì)應(yīng)。將本文模擬仿真結(jié)果與對(duì)照研究成果進(jìn)行比較，本文研究結(jié)果的主體分布及進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的速率等基本能與其相吻合，所以，本文認(rèn)為這個(gè)結(jié)果從一定程度上說明了Giant component模型模擬仿真的準(zhǔn)確性。另外，劉鳳朝（2013）[6]、劉惠萍（2013）[7]等人的研究成果中對(duì)區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化過程的階段劃分及創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)主體在各階段的行為和動(dòng)態(tài)與本研究相吻合。

模擬仿真預(yù)測模型的仿真結(jié)果與現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)一定會(huì)存在一些誤差，但是作為一種模擬預(yù)測研究，仿真的演化趨勢和過程分析能夠與現(xiàn)實(shí)和以往研究基本吻合，就可以認(rèn)為模擬仿真預(yù)測模型結(jié)果可靠。由以上分析，模擬仿真模型的結(jié)果與以往研究結(jié)果基本吻合，所以本文認(rèn)為本模擬仿真預(yù)測結(jié)果可以用來輔助預(yù)測區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的演化趨勢。

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[2]王會(huì)龍，池仁勇.浙江產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)跨區(qū)域重構(gòu)研究[J].工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2012（1）.

[3]王飛.生物醫(yī)藥創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化機(jī)理研究——以上海張江為例[J].科研管理，2012（2）.

[4]于明潔.區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)區(qū)域創(chuàng)新效率的影響研究[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2013（8）.

[5]田鋼.集群創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的動(dòng)力模型及其仿真研究[J].科研管理，2010（1）.

[6]劉鳳朝.區(qū)域創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、績效及演化研究綜述[J].管理學(xué)報(bào)，2013（1）.

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