裝備研制協(xié)同創(chuàng)新演化博弈分析

喬哲1,2，鄭懷洲3，吳文堂1

(1. 裝備學(xué)院 研究生管理大隊, 北京 101416；2. 96542部隊；3. 裝備學(xué)院, 北京 101416)

摘要在裝備研制階段，創(chuàng)新群體往往不是完全理性的，博弈結(jié)果也不能通過一次性的靜態(tài)博弈來實現(xiàn)，需要進(jìn)行多次的動態(tài)博弈最終形成創(chuàng)新群體的穩(wěn)定策略。通過設(shè)置參數(shù)、明確策略集合，構(gòu)建了裝備研制階段協(xié)同創(chuàng)新演化博弈模型，得出群體協(xié)同創(chuàng)新的演化穩(wěn)定策略;最后，通過進(jìn)行參數(shù)分析，從4個方面得出相關(guān)的對策建議。

關(guān)鍵詞裝備研制；協(xié)同創(chuàng)新；演化博弈

作者簡介喬哲(1984-)，男，博士研究生，主要研究方向為裝備保障與指揮。qiaozhe1869@163.com

中圖分類號E25

文章編號2095-3828(2015)06-0017-05

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

DOI10.3783/j.issn.2095-3828.2015.06.005

AbstractSometimes the innovation group is irrational in equipment development phase. Also, the result of game cannot be realized by one static game. Instead, a stable strategy of the group will be formed by multiple dynamic games. Through setting parameters and making clear the strategy sets, the paper builds up a model of evolutionary game of coordinative innovation in equipment development phase so as to obtain the stable strategy of coordinative innovation evolution in a group. At last, the paper conducts parameter analysis and gives relevant countermeasures and suggestions in four aspects.

Keywordsequipment development; collaborative innovation; evolutionary game

收稿日期2014-12-08

基金項目國家自然科學(xué)基金項目(71371187)

Evolutionary Game of Coordinative Innovation of Equipment Development

QIAO Zhe1,2，ZHENG Huaizhou3，WU Wentang1

(1. Department of Graduate Management, Equipment Academy, Beijing 101416, China;

2. 96542 Troops, China;3．Equipment Academy, Beijing 101416, China)

經(jīng)典博弈理論的模型基礎(chǔ)是博弈人的完全理性[1]，然而在裝備研制階段，由于受科研政策環(huán)境，博弈信息的動態(tài)性，加之研制主體對于協(xié)同合作利益、風(fēng)險等判斷的有限理性和預(yù)測能力的有限性等因素的影響，裝備研制的主體之間不適合經(jīng)典的博弈假設(shè)。演化博弈理論以博弈人的有限理性為前提，并不苛求博弈人在一開始就找到最優(yōu)策略，而是在不斷調(diào)整和改進(jìn)中達(dá)到均衡[2]59。近年來，隨著協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略的推進(jìn)，國內(nèi)學(xué)者將演化博弈理論運用于協(xié)同創(chuàng)新研究[3-6]，這種分析框架的核心并不是博弈方的最優(yōu)策略選擇，而是博弈群體成員的策略調(diào)整過程和穩(wěn)定性。這里的穩(wěn)定性是指博弈群體成員采取某個策略的比例有穩(wěn)定性，而不是某個博弈方的策略不變[2]61。裝備研制主體在協(xié)同創(chuàng)新過程中，將根據(jù)對科研協(xié)同合作的情況和整體態(tài)勢不斷產(chǎn)生新的認(rèn)識，并通過相互的學(xué)習(xí)和模仿來逐步改進(jìn)自己的行為，通過若干次的博弈和決策，得到演化穩(wěn)定策略。這種情形非常適合于演化博弈理論的分析框架。

1模型假設(shè)與構(gòu)建

裝備研制是根據(jù)軍事需求把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)物化為裝備的過程。主要包括新型裝備的研制、仿制和現(xiàn)役裝備的改進(jìn)和改型[7]。因為裝備研制階段是科學(xué)技術(shù)物化為裝備的過程，所以創(chuàng)新活動的主體是企業(yè)、科研院所和研究型高校。

按照企業(yè)資產(chǎn)屬性，參與武器裝備科研生產(chǎn)的企業(yè)主要分為國有軍工企業(yè)和民營企業(yè)，無論企業(yè)資產(chǎn)屬性如何，其技術(shù)創(chuàng)新的主體地位已得到廣泛共識。在我國現(xiàn)行的國防科技工業(yè)體制中，有些隸屬于軍工企業(yè)集團的科研院所，雖然名稱還為“科研院所”，但其屬性已有所變化，在國家推進(jìn)應(yīng)用型技術(shù)研發(fā)機構(gòu)市場化、企業(yè)化改革的大背景下，有的其實已改組成為科技型企業(yè)，有的合并、組建成為企業(yè)集團，大部分成為軍工集團的下屬公司或附屬單位，承擔(dān)的科研項目和企業(yè)利益緊密相關(guān)。面向市場從事盈利性活動，它們之間更多的是指令關(guān)系、合作關(guān)系，而不是協(xié)同關(guān)系，弱化了知識創(chuàng)新和公共技術(shù)開發(fā)的職能，因此，本文將這部分“科研院所”也劃歸為企業(yè)主體。

本文所指的科研院所不包含轉(zhuǎn)制后的、具有企業(yè)性質(zhì)的科研院所，而是非營利性的地方和軍隊科研院所，它們和研究型高校從事對國家、社會和軍隊裝備發(fā)展具有重要意義的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開發(fā)，發(fā)揮著知識創(chuàng)新的骨干和引領(lǐng)作用[8]，是裝備科研生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的源頭和基礎(chǔ)。

軍隊主要對承研承制單位進(jìn)行資格審查，監(jiān)督檢查、研制經(jīng)費概算核算、科研成果管理、推廣、鑒定、知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、項目經(jīng)費合同管理等服務(wù)保障性工作，軍隊作為裝備研制的監(jiān)督管理者，應(yīng)該重點把控審核立項、綜合論證、經(jīng)費注入核算等環(huán)節(jié)，對企業(yè)、科研院所和研究型高校之間的協(xié)同創(chuàng)新活動予以倡導(dǎo)，而不進(jìn)行行政干預(yù)，是協(xié)同創(chuàng)新活動的參與主體。

裝備研制階段的協(xié)同創(chuàng)新活動重點體現(xiàn)在“研”和“制”之間的協(xié)同，重點關(guān)注科技成果的轉(zhuǎn)化和物化。因此，可以把科研機構(gòu)和高?？醋鞒醒袉挝唬哑髽I(yè)看作承制單位，主導(dǎo)群體中的承制單位和承研單位在此階段形成博弈關(guān)系：承制單位a群體選擇是否與承研單位b群體進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，承研單位b群體選擇是否支持承制單位a群體進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新，博弈屬于有限理性的不完全信息博弈。通過對以上關(guān)系基礎(chǔ)的分析，建立演化博弈模型如下。

1) 參數(shù)設(shè)置：Ia和Ib分別為承制單位a和承研單位b群體在不進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新時的正常收益；ΔPa為承制單位a由于承研單位b的技術(shù)支持導(dǎo)致綜合研發(fā)能力的提升，進(jìn)而獲得的收益；ΔPb為承研單位b從承制單位a獲得的研究經(jīng)費支持，還包括人員素質(zhì)的提高，科研能力的提升，行業(yè)內(nèi)知名度、影響力的提高等方面；承制單位作為盈利性機構(gòu)，需主動尋求承研單位的技術(shù)支持，無論承研單位是否提供技術(shù)支持，承制單位都需付出尋求成本ΔCa；ΔCb表示承研單位因提供技術(shù)支持等因素造成的知識外溢等風(fēng)險成本，因為承研單位往往是非盈利性機構(gòu)，所以在裝備研制階段，只要承制單位a選擇獨立創(chuàng)新，承研單位b就沒有知識外溢，且不需付出尋求成本。并且存在約束條件：ΔPa-ΔCa>0，ΔPb-ΔCb>0，即承研承制單位群體進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新的收益大于其成本，以構(gòu)成協(xié)同創(chuàng)新的可能性。

2) 信息情況：博弈屬于有限理性的不完全信息博弈。

3) 承制單位a的策略集合為[協(xié)同創(chuàng)新，獨立創(chuàng)新]，承研單位b策略集合為[支持，不支持]，假設(shè)承制單位a會先行動，并選擇策略。

4) 假設(shè)承制單位a在裝備研制階段選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率為x，選擇獨立協(xié)同創(chuàng)新策略的概率為1-x；承研單位b選擇技術(shù)支持策略的概率為y，選擇不支持策略的概率為1-y，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

基于以上假設(shè)關(guān)系，承制單位a和承研單位b群體之間的博弈支付矩陣如表1所示。

表1　博弈群體的支付矩陣

由博弈支付矩陣得到承制單位a群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的期望收益Ua1，選擇獨立創(chuàng)新策略的期望收益Ua2、群體平均收益Ua分別為

并可以得到承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的復(fù)制者動態(tài)方程為

(1)

此方程表示承制單位a群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率隨時間的增長率。

同理，由支付矩陣中亦可得到承研單位b群體選擇支持策略的期望收益Ub1，選擇不支持策略的期望收益Ub2，群體平均收益Ub分別為

并可以得到承研單位b選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的復(fù)制者動態(tài)方程為

(2)

此方程表示承研單位b群體選擇支持策略的概率隨時間變化的增長率。

2主體協(xié)同的演化穩(wěn)定策略

1) 承制單位a。令式(1)，F(xiàn)(x)=dx/dt=0，求解可知：x=0,x=1,y=ΔCa/ΔPa。

由F′(x)=(1-2x)(ΔPay-ΔCa)可知，當(dāng)y=ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(x)=0，即所有x軸上的點都是穩(wěn)定狀態(tài)；考慮擾動因素的影響，當(dāng)y>ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(0)>0，F(xiàn)′(1)<0，則x=1是演化穩(wěn)定策略；當(dāng)y<ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(0)<0，F(xiàn)′(1)>0，則x=0是演化穩(wěn)定策略。圖1給出了以上3種情況的復(fù)制者動態(tài)相位圖和穩(wěn)定狀態(tài)。

a) y=ΔC a/ΔP a

b) y>ΔCa/ΔPa

c) y<ΔC a/ΔP a 圖1　承制單位a復(fù)制者動態(tài)相位圖

2) 承研單位b。令式(2)，F(xiàn)(y)=dy/dt=0，求解可知：y=0,y=1,x=0。

由F′(y)=(1-2y)[x(ΔPb-ΔCb)]可知，當(dāng)x=0時，F(xiàn)′(y)=0，即所有y軸上的點都是穩(wěn)定狀態(tài)；考慮擾動因素的影響，當(dāng)x≠0時，因x>0，F(xiàn)′(0)>0,F′(1)<0，則y=1是演化穩(wěn)定策略。圖2給出了以上2種情況的復(fù)制者動態(tài)相位圖和穩(wěn)定狀態(tài)。

a) x=0

b) x≠0 圖2　承研單位b復(fù)制者動態(tài)相位圖

3主體協(xié)同的演化及參數(shù)分析

將上述承制單位a和承研單位b的復(fù)制者動態(tài)相位圖放在同一坐標(biāo)平面，如圖3所示；并得到平面軌跡圖，如圖4所示。

圖3　承制單位a和承研單位b復(fù)制動態(tài)圖

圖4　承制單位a和承研單位b博弈策略平面軌跡圖

由圖4箭頭指向可知，B(1,1)為承制單位a和承研單位b的演化穩(wěn)定策略均衡點，當(dāng)初始值落在XSYBD區(qū)域時，將最終收斂到演化穩(wěn)定策略[協(xié)同創(chuàng)新，支持]，即所有的承制單位都選擇協(xié)同創(chuàng)新策略，所有的承研單位都選擇支持策略。當(dāng)初始值落在OXS區(qū)域時，沒有演化穩(wěn)定策略。

通過上圖可知，承制單位a的策略調(diào)整是以y=ΔCa/ΔPa作為臨界點，ΔCa/ΔPa表示的是裝備研制階段承制單位a預(yù)期承研單位b選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例，這個比例對承制單位a的策略選擇有決定性影響，當(dāng)y>ΔCa/ΔPa時，承研單位b中選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例較高，承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略具有演化穩(wěn)定性；當(dāng)y<ΔCa/ΔPa時，承研單位b中選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例相對較低，分為2種情況：即初始值在XSD區(qū)域時，承制單位a群體收斂到x=0的速度低于承研單位b收斂到y(tǒng)=1的速度，承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略具有演化穩(wěn)定性；而初始值在OXS區(qū)域時，承制單位a群體收斂到x=0的速度高于承研單位b收斂到y(tǒng)=1的速度，即承制單位a群體采取獨立創(chuàng)新策略比例的增長率大于承研單位b 群體中采取支持策略的研究機構(gòu)比例的增長率，即初始值博弈收斂于y軸，沒有演化穩(wěn)定策略。

下面討論模型中各個參數(shù)變化對演化博弈行為的影響。首先利用MATLAB對微分方程的求解來仿真演化博弈的平面軌跡，如圖5a)和圖5b)分別表示ΔCa/ΔPa=0.5和ΔCa/ΔPa=0.25時的博弈策略平面軌跡。

a)ΔCa/ΔPa=0.5

b)ΔCa/ΔPa=0.25 圖5　ΔCa/ΔPa不同取值時的 演化博弈策略平面軌跡仿真

由圖5可知，當(dāng)ΔCa/ΔPa越小時，圖4區(qū)域XSYBD的面積越大，即初始點落在區(qū)域XSYBD的可能性增大，因為初始值在區(qū)域SYBD時的收斂速度比落在區(qū)域XSD的收斂速度快，所以ΔCa/ΔPa值越小越好，而ΔCa和ΔPa2個參數(shù)決定了ΔCa/ΔPa值的變化。經(jīng)濟學(xué)意義就是，承制單位a的尋找成本越低，能夠獲得的效益越好，越有利于促進(jìn)承研承制單位之間的協(xié)同。同樣，初始值在區(qū)域SYBD內(nèi)越靠近(1,1)點，收斂速度越快，同樣意味著，科研機構(gòu)和高校參與協(xié)同創(chuàng)新的比例越大，越有利于促進(jìn)承研承制單位之間廣泛地協(xié)同。

下面考慮ΔCb/ΔPb，如圖6a)和圖6b)分別表示ΔCa/ΔPa=0.5,ΔCb/ΔPb=0.5和ΔCa/ΔPa=0.5，ΔCb/ΔPb=0.125時的博弈策略平面軌跡。

a)ΔCa/ΔPa=0.5,ΔCb/ΔPb=0.5

b)ΔCa/ΔPa=0.5，ΔCb/ΔPb=0.125 圖6　ΔC b/ΔP b不同取值時的 演化博弈策略平面軌跡仿真

由圖6可知，當(dāng)ΔCb/ΔPb越小時，平面軌跡曲線的曲率越小，圖4中OXS區(qū)域的面積越小，博弈收斂于(1,1)的概率越大。而ΔCb和ΔPb2個參數(shù)決定了ΔCb/ΔPb值的變化。經(jīng)濟學(xué)意義就是，承研單位b的風(fēng)險成本越低，能夠獲得的效益越好，越有利于促進(jìn)承研承制單位之間的協(xié)同。但是ΔCb/ΔPb對博弈結(jié)果的影響要比ΔCa/ΔPa小。

4相關(guān)對策建議

4.1　建立協(xié)同創(chuàng)新平臺，減少企業(yè)尋找成本

通過上文分析可知，復(fù)制者動態(tài)方程反映的是承制、承研單位群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率隨時間的增長率，因此，在最終實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新目標(biāo)的情況下，用的時間越短越好，而協(xié)同創(chuàng)新平臺的建立有利于增強創(chuàng)新主體之間的互聯(lián)互通，形成星狀結(jié)構(gòu)的快速信息溝通渠道，使有技術(shù)需求的企業(yè)和有技術(shù)優(yōu)勢的科研院所、高校能夠便捷地找到協(xié)同伙伴?？梢圆扇∫韵聨追N方式：一是利用技術(shù)創(chuàng)新中介機構(gòu)的專業(yè)平臺優(yōu)勢，促進(jìn)技術(shù)交流合作。二是政府、軍隊或行業(yè)協(xié)會依托自身資源，組建公共服務(wù)平臺，提供裝備研制的技術(shù)咨詢。三是企業(yè)積極主動申請能夠成為行業(yè)或地區(qū)的創(chuàng)新驛站，利用創(chuàng)新驛站這個平臺優(yōu)勢實現(xiàn)對技術(shù)交易資源的采集、加工、存儲、發(fā)布、查閱，通過驛站內(nèi)部工作系統(tǒng)共享和查閱更為全面的高質(zhì)量信息資源。

4.2　健全知識保護(hù)法規(guī)，減少知識外溢風(fēng)險

本文設(shè)置的參數(shù)ΔCb表示承研單位因提供技術(shù)支持等因素造成的知識外溢等風(fēng)險成本，為了減少這種風(fēng)險成本，需要健全武器裝備發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新的法規(guī)制度，重點做好知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)。協(xié)同創(chuàng)新與知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)之間向來存在著矛盾，但是要客觀的辯證理解兩者之間的關(guān)系，協(xié)同創(chuàng)新并不是無償?shù)墓蚕?，必須重視知識產(chǎn)權(quán)，特別是國防知識產(chǎn)權(quán)的法律保障；而健全的知識產(chǎn)權(quán)法規(guī)制度將更加有利于促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新活動的順利進(jìn)行。首先，政府應(yīng)該針對協(xié)同創(chuàng)新過程中的技術(shù)轉(zhuǎn)移和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)制定完備的法規(guī)、政策，發(fā)揮引導(dǎo)和牽引作用。其次，對于未上升到法律法規(guī)層面的內(nèi)容，應(yīng)出臺相應(yīng)的政策，提出指導(dǎo)意見和參考規(guī)范，充分發(fā)揮政府在協(xié)同創(chuàng)新活動中統(tǒng)籌規(guī)劃和綜合協(xié)調(diào)的作用，進(jìn)一步完善技術(shù)轉(zhuǎn)移和知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的政策支持。

4.3　維護(hù)創(chuàng)新主體利益，充分調(diào)動積極性

利益是協(xié)同創(chuàng)新主體實施協(xié)同創(chuàng)新的動力源，是促進(jìn)協(xié)同創(chuàng)新主體之間長期穩(wěn)定合作的前提[9]。參數(shù)ΔPa和ΔPb對主體協(xié)同的演化博弈結(jié)果有著重要影響，因此，建立科學(xué)的利益驅(qū)動機制，裝備研制企業(yè)對協(xié)同創(chuàng)新的利益預(yù)期超過原有利益水平，將積極參加協(xié)同創(chuàng)新；研究型高校和科研院所通過協(xié)同創(chuàng)新加速自身技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，也將融入?yún)f(xié)同創(chuàng)新中來。主要做好以下幾點：一是制定公平合理的利益分配方案。利益分配方案也是協(xié)同創(chuàng)新主體相互之間博弈的焦點，決定了協(xié)同創(chuàng)新主體的最終經(jīng)濟收入和利益獲取，是利益驅(qū)動機制的核心，是影響協(xié)同創(chuàng)新持續(xù)穩(wěn)定的關(guān)鍵。二是建立利益訴求和溝通渠道。使協(xié)同創(chuàng)新主體能夠順利進(jìn)行合理利益的主動表達(dá)，便于反應(yīng)合理訴求，進(jìn)行政策監(jiān)督和維護(hù)自身合法權(quán)益。三是構(gòu)建有效的矛盾預(yù)警和防范體系。對武器裝備研制協(xié)同創(chuàng)新過程中可能出現(xiàn)的利益沖突進(jìn)行預(yù)判、預(yù)控、分析、尋因與防范，使管理主體的決策能夠在事前得到提醒、事中得到反饋、事后得到防范，制定有效的應(yīng)對方案，最大可能地降低協(xié)同創(chuàng)新不確定性帶來的風(fēng)險損失。

4.4　裝備研制協(xié)同創(chuàng)新重在企業(yè)，貴在學(xué)研

ΔCb/ΔPb對博弈結(jié)果的影響要比ΔCa/ΔPa小，說明了企業(yè)進(jìn)行協(xié)同創(chuàng)新的成本和利益對博弈的協(xié)同演化具有重要影響，而科研院所和高校的成本和利益影響相對較小，這反映出，在市場經(jīng)濟條件下，企業(yè)作為利益的追求者，必須在協(xié)同創(chuàng)新活動中處于主動地位，主動尋求協(xié)同合作單位的技術(shù)支持，始終保持技術(shù)上的相對領(lǐng)先優(yōu)勢?？蒲性核透咝６酁榉菭I利性單位，在裝備研制階段協(xié)同創(chuàng)新過程中往往處于被動地位，但其對博弈結(jié)果還是有一定的影響力，這就要求把科研成果的轉(zhuǎn)化率也作為科研院所和高校的能力評價標(biāo)準(zhǔn)，使其主動參與到協(xié)同創(chuàng)新活動中來。

5結(jié) 束 語

裝備研制協(xié)同創(chuàng)新演化博弈分析的目的是為了找到裝備承研和承制單位群體之間協(xié)同創(chuàng)新的關(guān)鍵因素，使承研、承制單位能夠認(rèn)識到協(xié)同創(chuàng)新工作的重點，有針對性地制定本單位協(xié)同創(chuàng)新政策措施，同時為裝備科研生產(chǎn)管理部門的政策制定和管理服務(wù)提供一定的建議參考。

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(編輯：田麗韞)