曹 霞, 劉國(guó)巍

(1.哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001; 2.桂林航天工業(yè)學(xué)院 工業(yè)管理系，廣西 桂林 541004)

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產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制與創(chuàng)新績(jī)效的關(guān)系研究
——基于多主體仿真和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)論視角

曹 霞1, 劉國(guó)巍2

(1.哈爾濱工程大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001; 2.桂林航天工業(yè)學(xué)院 工業(yè)管理系，廣西 桂林 541004)

為揭示產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與連接機(jī)制對(duì)創(chuàng)新績(jī)效的影響機(jī)理，運(yùn)用Agent建模理論和Netlogo仿真平臺(tái)構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的仿真模型，對(duì)不同特性(小世界、無(wú)標(biāo)度)偏好下的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，并運(yùn)用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論解釋仿真的涌現(xiàn)現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)：①網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度(度數(shù)中心勢(shì))與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效(節(jié)點(diǎn)加權(quán)平均收益的對(duì)數(shù))之間存在鞍結(jié)分叉和跨臨界分叉的組合現(xiàn)象；②網(wǎng)絡(luò)平均距離(關(guān)系強(qiáng)度)與網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效之間呈指數(shù)增長(zhǎng)分布軌道；③連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效呈對(duì)數(shù)增長(zhǎng)分布軌道；④實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制提升網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度正向作用的效率較低；⑤隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升小世界偏好網(wǎng)絡(luò)平均距離的正向作用；⑥度擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效。

產(chǎn)學(xué)研合作；網(wǎng)絡(luò)規(guī)模；連接機(jī)制；創(chuàng)新績(jī)效；動(dòng)態(tài)系統(tǒng)

0 引言

隨著知識(shí)更新、技術(shù)進(jìn)步速度的加快，企業(yè)、高校和科研院所為降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)、整合資源、提高創(chuàng)新效益，積極拓展合作領(lǐng)域、深入加強(qiáng)合作關(guān)系，推進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究，明晰網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制與創(chuàng)新績(jī)效之間的互動(dòng)關(guān)系，有助于推動(dòng)我國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新向“多元、融合、動(dòng)態(tài)、持續(xù)”的方向發(fā)展。

目前對(duì)網(wǎng)絡(luò)的研究主要包括過(guò)度強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征的結(jié)構(gòu)主義(structuralism)學(xué)派和過(guò)度注重關(guān)系內(nèi)容的連接主義(connectionism)學(xué)派[1]。而產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是一種由多主體構(gòu)成、多目標(biāo)結(jié)合的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，不僅要測(cè)度節(jié)點(diǎn)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度及網(wǎng)絡(luò)平均距離等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特性，以反映產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的整體性狀；同時(shí)，也應(yīng)考察合作關(guān)系的建立和治理等關(guān)系內(nèi)容，以反映多主體間合作與交往的具體方式。因此，本文基于結(jié)構(gòu)主義和連接主義的雙重視角，研究產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)這一復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征(表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)規(guī)模)與關(guān)系內(nèi)容(主要表現(xiàn)為主體間的連接機(jī)制)對(duì)創(chuàng)新績(jī)效的影響，以系統(tǒng)深入地剖析產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作機(jī)理。

目前學(xué)者們多采用結(jié)構(gòu)方程[2,3]等統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新績(jī)效進(jìn)行實(shí)證分析，但由于產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)存在高度的信息不對(duì)稱[4]，使得上述研究在數(shù)據(jù)獲取、計(jì)算精度等方面存在諸多問(wèn)題。而計(jì)算機(jī)仿真[5,6]能夠利用程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜運(yùn)行“規(guī)則”，以準(zhǔn)確剖析產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作機(jī)理。多主體(Agent)建模理論具有智能化程度高、學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、邏輯思維清晰的特征，是目前仿真領(lǐng)域的新興計(jì)算方法，本文首次運(yùn)用多Agent仿真方法分析產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)利用規(guī)則簡(jiǎn)單、易操作的Netlogo平臺(tái)實(shí)現(xiàn)其仿真實(shí)驗(yàn)，并基于仿真的各種涌現(xiàn)現(xiàn)象，運(yùn)用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論的相軌道、穩(wěn)定性和分叉理論對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性進(jìn)行探索研究。

1 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與連接機(jī)制

1.1 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

(1)節(jié)點(diǎn)數(shù)量

產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)密度包括節(jié)點(diǎn)密度和邊密度。其中，邊密度體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度的分布，而節(jié)點(diǎn)密度則直接反映節(jié)點(diǎn)數(shù)量的多少。研究發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)成員數(shù)量越稠密，越有利于網(wǎng)絡(luò)成員之間的知識(shí)交流，成員之間實(shí)現(xiàn)知識(shí)資源共享的速度越快[7]，故節(jié)點(diǎn)密度與創(chuàng)新績(jī)效之間呈正相關(guān)關(guān)系[8]。然而，AHUJA[9]創(chuàng)造性地提出了組織粘性(organization alviscosity)概念及網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)規(guī)模適度性原則，指出有點(diǎn)黏又不太黏的節(jié)點(diǎn)密度才適合知識(shí)的快速傳播。因此，本文認(rèn)為節(jié)點(diǎn)數(shù)量與創(chuàng)新績(jī)效之間存在相關(guān)關(guān)系，且節(jié)點(diǎn)數(shù)量描述了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，不包括退出網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)，反映了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“節(jié)點(diǎn)”密集程度的動(dòng)態(tài)變化，故該統(tǒng)計(jì)量為帶有時(shí)間屬性的變量，即N=N(t)=sum(V)=sum(V1)+sum(V2)，其中sum(·)為求和函數(shù)。

(2)網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度

網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度(也可用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析中度數(shù)中心勢(shì)[10]的概念進(jìn)行描述)反映了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)“邊”的密集程度。相關(guān)研究表明，企業(yè)形成的合作聯(lián)系(邊)的數(shù)量與企業(yè)的創(chuàng)新產(chǎn)出(績(jī)效)正相關(guān)[11]，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中心性(度數(shù)中心勢(shì))較高時(shí)，一些企業(yè)就會(huì)擁有更多直接聯(lián)結(jié)的合作伙伴，占據(jù)網(wǎng)絡(luò)的中心位置[12]。而處于中心位置的企業(yè)能贏得更多信息和資源控制優(yōu)勢(shì)，擁有較大的非正式權(quán)力[13]，進(jìn)而獲取更高的創(chuàng)新績(jī)效[14]。然而，高度的網(wǎng)絡(luò)中心性(度數(shù)中心勢(shì))雖然能夠獲取更多的聯(lián)結(jié)關(guān)系和機(jī)會(huì)，使焦點(diǎn)企業(yè)具有更多外部信息和知識(shí)，但同樣也會(huì)使創(chuàng)新受限于先前的合作聯(lián)系[15]。由此可見，網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與創(chuàng)新績(jī)效之間存在相關(guān)關(guān)系。

網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度σ反映了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)“邊”的平均密集程度，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)邊數(shù)的期望值為(σ×N)/2，隨著網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的演化，σ也將發(fā)生變化，即σ=σ(t)=2·sum(E)/N。

(3)網(wǎng)絡(luò)平均距離

在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的情況下，通常使用權(quán)重表示網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中“有向”邊的流量[16]。而對(duì)于產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的“無(wú)向”邊，則無(wú)法結(jié)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特性利用權(quán)重測(cè)算其流量。因此，本文基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的前提，采用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)位置(二維坐標(biāo))不變的方法，利用網(wǎng)絡(luò)平均距離測(cè)算產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中“無(wú)向”邊的流量。網(wǎng)絡(luò)平均距離(d)反映了產(chǎn)學(xué)研合作雙方之間的關(guān)系強(qiáng)度，且d=d(t)=sum(deij(t))/sum(E),i∈V1,j∈V2，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的邊距(deij(t))越長(zhǎng)，表示二者的關(guān)系越緊密(強(qiáng)關(guān)系)。

關(guān)于網(wǎng)絡(luò)平均距離(關(guān)系強(qiáng)度)與創(chuàng)新績(jī)效的關(guān)系，國(guó)外學(xué)者Vietor等認(rèn)為強(qiáng)聯(lián)系對(duì)網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)的探索式創(chuàng)新有積極作用，而弱聯(lián)系對(duì)網(wǎng)絡(luò)中企業(yè)的開發(fā)式創(chuàng)新有積極作用[17]；Yli等通過(guò)對(duì)英國(guó)180家高新技術(shù)企業(yè)的實(shí)證研究后指出，企業(yè)與其交易伙伴維持較強(qiáng)的社會(huì)互動(dòng)性(網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度)，有助于降低銷售成本、促進(jìn)產(chǎn)品創(chuàng)新、增加技術(shù)差異，進(jìn)而形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)[18]；Tsai認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)組織內(nèi)部成員的頻繁互動(dòng)(網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度)有助于形成共同認(rèn)知和信任關(guān)系、改善成員間信息資源交換狀態(tài)，并有效提升組織創(chuàng)新績(jī)效[19]?？梢?，高強(qiáng)度的集群網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)縮短了創(chuàng)新資源傳遞的平均路徑，對(duì)于企業(yè)從外部獲取創(chuàng)新資源，提升創(chuàng)新績(jī)效具有重要的促進(jìn)作用[20]。

1.2 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的連接機(jī)制

產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的連接機(jī)制表現(xiàn)為產(chǎn)學(xué)研合作伙伴“關(guān)系”的建立和治理。產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系的建立和發(fā)展往往受到很多因素的影響，如合作模式[21,22]、社會(huì)關(guān)系[23]、地域因素[24]等，本文依據(jù)合作伙伴選擇的標(biāo)準(zhǔn)，確立了度擇優(yōu)(關(guān)系優(yōu)先)、實(shí)力擇優(yōu)(能力優(yōu)先)和隨機(jī)組合(關(guān)系能力兼顧)三種連接機(jī)制，并剖析其與創(chuàng)新績(jī)效的互動(dòng)演化機(jī)理。

(1)度擇優(yōu)連接機(jī)制

節(jié)點(diǎn)度是測(cè)度結(jié)構(gòu)資本的一種方法，節(jié)點(diǎn)度越高說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)具有更多的強(qiáng)關(guān)系或弱關(guān)系，說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)越重要，故本文采用節(jié)點(diǎn)度擇優(yōu)連接機(jī)制，即選擇節(jié)點(diǎn)度最大的點(diǎn)建立合作關(guān)系，用公式表示如下：

(1)

其中，f(·)表示節(jié)點(diǎn)度函數(shù)，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)度。

(2)實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制

實(shí)力體現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)新能力。產(chǎn)學(xué)研合作各方為開展深度合作，通常會(huì)選擇實(shí)力最強(qiáng)的伙伴。本文將使用收益(創(chuàng)新績(jī)效)值來(lái)描述企業(yè)和學(xué)研機(jī)構(gòu)的實(shí)力，并以此構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作的實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制：

(2)

其中，S′(·)、S(·)表示節(jié)點(diǎn)的實(shí)力函數(shù)，用于計(jì)算節(jié)點(diǎn)的收益值。

(3)隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制

基于上述兩種基本連接機(jī)制，本文構(gòu)建隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制，即利用度擇優(yōu)連接機(jī)制的發(fā)生概率p和實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制的發(fā)生概率q對(duì)兩種基本連接機(jī)制進(jìn)行組合，且兩種連接機(jī)制的發(fā)生概率和p+q=1。特別地，當(dāng)兩種概率接近均分(各1/2)時(shí)，表示兩種機(jī)制同時(shí)存在并同等重要。

1.3 網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效

企業(yè)加入產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新的目的是獲得創(chuàng)新技術(shù)或產(chǎn)品，并推向市場(chǎng)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，而學(xué)研機(jī)構(gòu)則主要關(guān)注創(chuàng)新技術(shù)或產(chǎn)品附帶的學(xué)術(shù)價(jià)值及社會(huì)效益。但產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)內(nèi)企業(yè)和學(xué)研機(jī)構(gòu)所獲得的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都屬于同一網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新績(jī)效的范疇。因此，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者基于“整體組織”視角采用不同指標(biāo)測(cè)量產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新績(jī)效，如Santoro選擇了論文數(shù)、專利數(shù)以及新產(chǎn)品的數(shù)測(cè)量產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新績(jī)效[25]；Zahra等除了選擇專利數(shù)，還選擇了投入市場(chǎng)的新產(chǎn)品數(shù)、處于研發(fā)中的產(chǎn)品數(shù)以及凈利潤(rùn)率來(lái)測(cè)量產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新績(jī)效[26]；而李慶滿等則從資源利用、合作共建、協(xié)調(diào)與分配、合作過(guò)程的保障四方面衡量了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新績(jī)效[27]。可見，實(shí)際測(cè)量產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)績(jī)效的指標(biāo)較多，為便于計(jì)算機(jī)模擬研究及系統(tǒng)分析，本文將上述具體測(cè)量指標(biāo)抽象為產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)收益的加權(quán)平均值的對(duì)數(shù)(為了降低績(jī)效產(chǎn)生的過(guò)度指數(shù)增長(zhǎng)為線性)，以測(cè)量網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效，公式如下：

(3)

其中uk(t)表示t時(shí)刻產(chǎn)學(xué)研網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點(diǎn)k的收益。

2 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)作為復(fù)雜性系統(tǒng)科學(xué)的嶄新研究方向，備受國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，并研究發(fā)現(xiàn)大量的實(shí)際復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)都具有一種小世界特性和無(wú)標(biāo)度特性[28,29]。產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)作為一種由多主體構(gòu)成、多目標(biāo)結(jié)合的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，同樣兼具小世界特性和一定范圍內(nèi)的無(wú)標(biāo)度特性，并且由于兩種特性的偏好不同，使得產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出不同的性狀。因此，本文從小世界和無(wú)標(biāo)度兩種特性出發(fā)設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)，如表1所示，分別考察不同特性偏好下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中連接機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與創(chuàng)新績(jī)效之間的互動(dòng)關(guān)系。

表1 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

2.2Agent框架及仿真實(shí)現(xiàn)

產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中分布著企業(yè)和學(xué)研機(jī)構(gòu)兩類知識(shí)屬性不同的節(jié)點(diǎn)，具有明顯的多主體(Agent)結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)，每類節(jié)點(diǎn)都能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的變化，對(duì)外界刺激作出反應(yīng)，主動(dòng)調(diào)整行為和狀態(tài)，并與其它節(jié)點(diǎn)(Agent)交互合作，以適應(yīng)新的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，故其自治性、反應(yīng)性、主動(dòng)性、社會(huì)性、進(jìn)化性與多主體(Agent)計(jì)算特征相一致。因此，本文基于Agent結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)Agent細(xì)節(jié)模型(節(jié)點(diǎn)類型、基本屬性)，利用局部連接準(zhǔn)則(連接機(jī)制、合作互動(dòng)行為)建立網(wǎng)絡(luò)整體模型，運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)從微觀到宏觀的建模。

Agent建模的第一步就是確定Agent類型。依據(jù)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可將網(wǎng)絡(luò)具體劃分為企業(yè)(節(jié)點(diǎn))、學(xué)研機(jī)構(gòu)(節(jié)點(diǎn))和合作關(guān)系(邊)三類主體。因此，基于反應(yīng)型多Agent邏輯框架的個(gè)體劃分與行為建模也要以企業(yè)Agent、學(xué)研機(jī)構(gòu)Agent和合作Agent三類Agent為基礎(chǔ)。同時(shí)，產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是在一定內(nèi)、外環(huán)境中運(yùn)行的，企業(yè)Agent、學(xué)研機(jī)構(gòu)Agent的基本屬性(創(chuàng)新績(jī)效、期望收益比、收益損失比、固定成本、狀態(tài)閾值)和合作Agent的連接機(jī)制行為都受到環(huán)境的直接影響，故本文引入環(huán)境Agent以描述環(huán)境對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)演化的控制。

經(jīng)過(guò)上述確定Agent類型和構(gòu)造個(gè)體Agent模型后，需要依據(jù)Agent網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)造產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)宏觀模型，并將其轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)仿真模型。然后，通過(guò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)偏好布局、選定連接機(jī)制和設(shè)定屬性值完成模型初始化工作，運(yùn)行程序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察仿真結(jié)果。產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的Agent模型邏輯框架如圖1所示。

圖1 Agent模型邏輯框架圖

圖2 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新仿真界面及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)特性偏好布局效果

本文采用Netlogo平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的仿真設(shè)計(jì)。首先利用Netlogo平臺(tái)的Interface界面設(shè)計(jì)功能，按照Agent模型邏輯框架(圖1)中個(gè)體Agent模型的基本屬性分布，設(shè)計(jì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的仿真界面，如圖2(a)所示。然后，利用Netlogo平臺(tái)的Procedure界面程序開發(fā)功能，基于Agent模型邏輯框架中的系統(tǒng)宏觀模型，運(yùn)用logo語(yǔ)言開發(fā)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)仿真程序。同時(shí)，本文進(jìn)行專家深度訪談?wù){(diào)研確定了符合我國(guó)特色的產(chǎn)學(xué)研合作屬性分布，其中節(jié)點(diǎn)數(shù)量V=145、企業(yè)節(jié)點(diǎn)數(shù)V1=105、學(xué)研機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)數(shù)V2=40、網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度σ=10、期望收益比p1=0.4、q1=0.4、收益損失比p2=0.1、q2=0.2、固定成本C1=8、C2=4、狀態(tài)閾值Threshold-I=7、Threshold-U-R=5，并給出了基于無(wú)標(biāo)度偏好和小世界偏好的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)布局(圖2(b)、圖2(c))，完成了仿真模型的初始化工作，而后按照表1 所示的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)模擬試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了6組(時(shí)間步長(zhǎng)t=360)仿真實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及系統(tǒng)分析

動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論是系統(tǒng)科學(xué)研究的核心內(nèi)容之一，主要研究具有時(shí)間狀態(tài)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的系統(tǒng)演化行為[30]。在實(shí)際研究中，人們?yōu)榱颂骄縿?dòng)態(tài)系統(tǒng)解的本質(zhì)特性，往往將時(shí)間隱去，研究?jī)蓚€(gè)狀態(tài)變量或控制變量(網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效、網(wǎng)絡(luò)平均距離與網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效、連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效)之間的關(guān)系，即相軌道。同時(shí)，任何系統(tǒng)都是在充滿各種擾動(dòng)因素的環(huán)境中存續(xù)運(yùn)行的，故考察擾動(dòng)后系統(tǒng)的恢復(fù)問(wèn)題(穩(wěn)定性)十分必要。因此，一條穩(wěn)定的相軌道將充分揭示動(dòng)態(tài)系統(tǒng)中兩狀態(tài)變量或控制變量的互動(dòng)(關(guān)系)規(guī)律。分叉理論描述的是控制變量與狀態(tài)變量在一定時(shí)間尺度(域)內(nèi)的系統(tǒng)(相軌道)的定性性質(zhì)(定態(tài)點(diǎn)的類型、數(shù)目、穩(wěn)定性)的改變，主要包括鞍結(jié)分叉、跨臨界分叉、叉式分叉等類型。

產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)時(shí)序特征明顯的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效是被觀察的時(shí)間狀態(tài)變量，無(wú)法進(jìn)行控制；而網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與連接機(jī)制則是行為主(群)體能夠主觀調(diào)控的，故其既可以看做時(shí)間的狀態(tài)變量，也可以看做網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效的控制變量。因此，應(yīng)用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的相軌道、穩(wěn)定性和分叉理論能夠研究產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制與創(chuàng)新績(jī)效之間的互動(dòng)關(guān)系。本文將在產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，運(yùn)用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論解釋產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效、網(wǎng)絡(luò)平均距離與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效、連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的涌現(xiàn)特征。

3.1 網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度的分叉現(xiàn)象

通過(guò)Netlogo仿真實(shí)驗(yàn)，本文得到了如圖3所示的網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在無(wú)標(biāo)度偏好，還是小世界偏好下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間都呈現(xiàn)了一定的“<”分布。因此，本文認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度作為控制變量，而網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效作為狀態(tài)變量的情形下，二者之間存在明顯的分叉現(xiàn)象。

圖3 網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果

圖4 網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的分叉機(jī)理

圖4揭示了上述網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度(度數(shù)中心勢(shì))與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間關(guān)系的分叉機(jī)理。產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)度數(shù)中心勢(shì)的增加(c0到c1)，使得網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效出現(xiàn)了正、負(fù)兩種作用效果(U1、U2)，且二者出現(xiàn)的概率相同(都是穩(wěn)定的)。因此，一定閾值范圍內(nèi)(小于c1)，網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系越緊密、網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)量越多，越可能出現(xiàn)降低創(chuàng)新績(jī)效的現(xiàn)象(鞍結(jié)分叉)。而在超越閾值(大于c1)后，便會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度(度數(shù)中心勢(shì))與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效的正相關(guān)關(guān)系(跨臨界分叉)。同時(shí)，由圖4對(duì)比分析可知，隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制和度擇優(yōu)連接機(jī)制下的無(wú)標(biāo)度偏好或小世界偏好的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，閾值c1相對(duì)實(shí)力擇優(yōu)機(jī)制都較低，能夠促使產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間的關(guān)系快速進(jìn)入跨臨界分叉區(qū)域。因此，本文得到結(jié)論1。

結(jié)論1 實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制提升網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度正向作用的效率較低；

3.2 網(wǎng)絡(luò)平均距離的指數(shù)增長(zhǎng)現(xiàn)象

通過(guò)Netlogo仿真實(shí)驗(yàn)，本文同樣得到了圖5所示的網(wǎng)絡(luò)平均距離與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果，并發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在無(wú)標(biāo)度偏好，還是小世界偏好下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)平均距離與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間都呈現(xiàn)了一定的“”分布。因此，本文認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)平均距離作為控制變量，而網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效作為狀態(tài)變量的情形下，二者之間存在明顯的指數(shù)增長(zhǎng)現(xiàn)象。

圖5 網(wǎng)絡(luò)平均距離與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果

結(jié)論2 隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升小世界偏好網(wǎng)絡(luò)平均距離的正向作用；

3.3 連接機(jī)制的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)現(xiàn)象

通過(guò)Netlogo仿真實(shí)驗(yàn)，本文得到了圖6所示的連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果，并發(fā)現(xiàn)無(wú)論是在無(wú)標(biāo)度偏好，還是小世界偏好下的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間都呈現(xiàn)了一定的“”分布。因此，本文認(rèn)為在連接機(jī)制作為控制變量，而網(wǎng)絡(luò)平均績(jī)效作為狀態(tài)變量的情形下，二者之間存在明顯的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)現(xiàn)象。同時(shí)，在隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制作用下的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，度擇優(yōu)與實(shí)力擇優(yōu)連接機(jī)制的發(fā)生概率呈現(xiàn)折中趨勢(shì)(圖6(a)、(d))。

圖6 連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效關(guān)系的仿真效果

結(jié)論3 度擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效；

4 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新的有效路徑，其運(yùn)行機(jī)理的研究成為現(xiàn)階段的熱點(diǎn)問(wèn)題。鑒于目前統(tǒng)計(jì)分析方法在數(shù)據(jù)獲取、計(jì)算精度等方面的局限，本文將產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜“行為”規(guī)則化，運(yùn)用多主體(Agent)建模理論和Netlogo仿真平臺(tái)構(gòu)建了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)仿真模型，對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性進(jìn)行探索研究。同時(shí)，運(yùn)用動(dòng)態(tài)系統(tǒng)理論的相軌道、穩(wěn)定性和分叉理論剖析產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作機(jī)理，揭示產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制與創(chuàng)新績(jī)效的關(guān)系。研究表明：

(1) 在小世界偏好網(wǎng)絡(luò)和無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)中對(duì)比三種連接機(jī)制的分叉點(diǎn)閾值，發(fā)現(xiàn)度擇優(yōu)和隨機(jī)組合擇優(yōu)兩種連接機(jī)制相對(duì)于實(shí)力擇優(yōu)更利于提升網(wǎng)絡(luò)平均節(jié)點(diǎn)度的正向作用。表明產(chǎn)學(xué)研合作各方為使創(chuàng)新不囿于先前的合作聯(lián)系，獲取更多的合作機(jī)會(huì)和創(chuàng)新知識(shí)，在合作伙伴關(guān)系建立過(guò)程中，應(yīng)更注重合作方在網(wǎng)絡(luò)(聯(lián)盟)中的聲譽(yù)，并按照“關(guān)系優(yōu)于創(chuàng)新能力”的原則治理合作伙伴關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)(聯(lián)盟)合作關(guān)系數(shù)量有效推動(dòng)創(chuàng)新績(jī)效的提升。

(2) 在小世界偏好網(wǎng)絡(luò)和無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)中對(duì)比三種連接機(jī)制的指數(shù)增長(zhǎng)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)組合擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升小世界偏好網(wǎng)絡(luò)平均距離的正向作用。表明在不存在高度節(jié)點(diǎn)、聯(lián)系均勻、聚類系數(shù)較高的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，合作各方為提高創(chuàng)新績(jī)效，應(yīng)與合作伙伴維持較強(qiáng)的互動(dòng)關(guān)系，并在合作伙伴關(guān)系的建立和治理過(guò)程中兼顧“創(chuàng)新能力”和“聲譽(yù)效應(yīng)”，以實(shí)現(xiàn)合作關(guān)系強(qiáng)度對(duì)創(chuàng)新績(jī)效的積極推動(dòng)作用。

(3) 在小世界偏好網(wǎng)絡(luò)和無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)中對(duì)比三種連接機(jī)制的對(duì)數(shù)增長(zhǎng)系數(shù)，發(fā)現(xiàn)度擇優(yōu)連接機(jī)制更有利于提升無(wú)標(biāo)度偏好網(wǎng)絡(luò)的平均創(chuàng)新績(jī)效。表明在存在高度節(jié)點(diǎn)、聯(lián)系不均勻、聚類系數(shù)較低的產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中，合作各方在建立和維護(hù)動(dòng)態(tài)伙伴關(guān)系中應(yīng)按照“節(jié)點(diǎn)度最大”的原則選擇新合作伙伴，以提高網(wǎng)絡(luò)(聯(lián)盟)創(chuàng)新績(jī)效。

本文利用計(jì)算機(jī)仿真方法進(jìn)行了產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效之間互動(dòng)關(guān)系的探索性研究。限于仿真模型的可實(shí)現(xiàn)性，本文僅用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)收益加權(quán)平均值的對(duì)數(shù)對(duì)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)平均創(chuàng)新績(jī)效進(jìn)行度量。然而產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新具有知識(shí)創(chuàng)造的屬性，除經(jīng)濟(jì)績(jī)效外還應(yīng)包括知識(shí)績(jī)效，探尋網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、連接機(jī)制和經(jīng)濟(jì)、知識(shí)績(jī)效的多重互動(dòng)關(guān)系，將是后續(xù)研究重點(diǎn)。

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Research on the Relationship Between Network Scale, Connection Mechanism of I-U Cooperative Innovative Network and Innovative Performance——Based on Multi-Agent Simulation and Dynamic System Theory

CAO Xia1, LIU Guo-wei2

(1.SchoolofEconomicsandManagement,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China; 2.GuilinAerospaceinDustryUniversity,Guilin54004)

In order to reveal the influence between network scale, connection mechanism of I-U cooperative innovative network and innovative performance, we simulate the I-U cooperative innovative network model based on agent model and NetLogo platform, and explain the emergent phenomena with dynamic systems theory. According to our research, we find that there is a saddle-node bifurcation and transcritical bifurcation combination phenomenon between average number of network nodes and average performance of innovative network. The distribution for average distance and average performance of network is an exponential growth orbit. The distribution for connection mechanism and average performance of network is a logarithmic growth orbit. The efficiency to improve positive effect of average number of network nodes with preferential attachment mechanism based on strength is low. The preferential attachment mechanism based on random combination is more conducive to promoting the positive effect of small-world preferences network average distance.The preferential attachment mechanism based on degree is more conducive to promoting the average innovative performance of scale-free preference network.

technology economy and management; innovation of I-U cooperation; network scale; connection mechanism; innovative performance; dynamic system

2013- 05- 05

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(71473055);教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃(NCET-11- 0825);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)支持計(jì)劃(HEUCF140901);教育部人文社科項(xiàng)目(14YJA630002)；哈爾濱市科技攻關(guān)計(jì)劃(2009AC9CT108)

曹霞(1975-)，女，黑龍江哈爾濱人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向： 產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新、 知識(shí)管理；劉國(guó)巍(1985-)，男，黑龍江綏化人，博士研究生，研究方向：知識(shí)管理、管理系統(tǒng)工程。

C931.1

A

1007-3221(2015)02- 0246- 09