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        基于Netlogo知識密集產(chǎn)業(yè)演化仿真

        2016-07-09 18:47:51王煒羅守貴
        現(xiàn)代管理科學 2016年7期
        關(guān)鍵詞:密集型策略

        王煒 羅守貴

        摘要:基于模擬自然和社會現(xiàn)象的NetLogo建模仿真平臺,文章結(jié)合知識創(chuàng)新和智能體(Agent)仿真模型等相關(guān)理論,對知識密集型產(chǎn)業(yè)演化機理進行研究,在基于Netlogo仿真模擬過程中,微觀的知識密集型公司作為智能體,我們發(fā)現(xiàn)知識基因(Kene)是演化發(fā)展的內(nèi)在動力,運用 Kene理論建立了知識密集型產(chǎn)業(yè)知識創(chuàng)新的知識空間模型,提出創(chuàng)新假設(shè)(Innovation Hypothesis)是知識創(chuàng)新內(nèi)在動力,描述了知識創(chuàng)新演化的適應(yīng)性機理,經(jīng)由復(fù)制(模仿)、變異、選擇的過程而演化。文章提出知識密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律對持續(xù)性的知識創(chuàng)新具有重要的理論和現(xiàn)實意義。

        關(guān)鍵詞:仿真;演化;知識基因;Kene;Netlogo

        一、 知識密集產(chǎn)業(yè)與知識基因研究進展

        1. 知識密集產(chǎn)業(yè)的相關(guān)研究。生產(chǎn)要素的不同投入比重可以將生產(chǎn)部門劃分為勞動密集型產(chǎn)業(yè)、資本密集型產(chǎn)業(yè)和知識密集型,隨著知識經(jīng)濟的到來,知識密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展顯示越來越重要的地位,知識密集型產(chǎn)業(yè)是指在生產(chǎn)過程中對知識的依賴程度大,即知識含量高、腦力勞動所占比重比較大的產(chǎn)業(yè)。國內(nèi)學者高汝熹(2007)突破對知識密集型產(chǎn)業(yè)的定性認識,構(gòu)建了一套知識密集型產(chǎn)業(yè)的評價指標,并運用主成分分析法對上海知識密集型產(chǎn)業(yè)進行定量研究。許強(2007)重點研究上海知識密集型制造業(yè),揭示了知識密集型制造業(yè)存在的問題并提出對策。陳偉等(2013)認為專利創(chuàng)新績效水平會影響知識密集型產(chǎn)業(yè),利用2005年~2010年的專業(yè)時序數(shù)據(jù)進行實證分析,確定影響專利創(chuàng)新的主要因素。羅守貴提出知識競爭力概念來量化描述知識密集型相關(guān)產(chǎn)業(yè),揭示亞太地區(qū)知識競爭力的格局正在發(fā)生變化,特別為上海指出如何保持知識競爭力優(yōu)勢地位的措施。王煒(2015)利用生態(tài)學理論,在Matlab仿真軟件動態(tài)模擬生產(chǎn)者和消費者的行為中融入生態(tài)特征來模擬生產(chǎn)者的自主創(chuàng)新和合作創(chuàng)新運行機理;并研究知識創(chuàng)新演化過程中的外部和內(nèi)部動力機制。

        2. 知識基因在知識創(chuàng)新中應(yīng)用。SKIN模型(Simulating Knowledge Dynamics in Innovation Networks Model)是伴隨著知識密集型產(chǎn)業(yè)發(fā)展而提出的,其包含了很多同質(zhì)的智能體(Agent),這些智能體有相互影響相互作用的行為。在SKIN模型中,Gilbert(2004)基于meme的基礎(chǔ)上提出Kene概念(知識 knowledge+基因gene),又稱為“知識的基因”,用以表示知識創(chuàng)新過程組織中的知識單元的集合。Pyka(2007)基于Kene是知識單元的集合,認為每個知識單元是三維向量,知識密集公司通過合作、組建創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)來傳遞知識,基于agent仿真模擬復(fù)雜知識創(chuàng)新系統(tǒng)的動態(tài)變化;Pyka(2009)對近來年的文獻進行匯總納入創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),更全面地解釋了知識密集產(chǎn)業(yè)演化的內(nèi)在動力機制。Petra(2011)基于Agent分析合作策略(Agent-oriented Scenario)場景和資本結(jié)構(gòu)分布(Structure-oriented Scenario)場景,用Kene來描述知識間動態(tài)流動,結(jié)論是通過合作來彌補先天的不足資金,一是當初始化資本結(jié)構(gòu)平均分布時,其創(chuàng)新效率和規(guī)模小于初始化資本結(jié)構(gòu)不均時的效率和規(guī)模;二是保守策略合作,積極策略合作都有正面影響,但保守策略合作更好于積極策略合作。

        與國外相比,孫冰等(2012)設(shè)計339份調(diào)查問卷進行結(jié)構(gòu)方程的實證研究。實證分析結(jié)果表明假設(shè)成立,Kene是技術(shù)演化中的重要知識結(jié)構(gòu),是技術(shù)演化的關(guān)鍵內(nèi)部要素;同時,孫冰等(2012)認為適應(yīng)性是技術(shù)演化的根本動力。基于復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的觀點研究知識密集型產(chǎn)業(yè)知識創(chuàng)新呈現(xiàn)的新特征,是促進動態(tài)環(huán)境和變量下產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題研究的新思路。將Kene理論引入產(chǎn)業(yè)技術(shù)的動態(tài)研究,以知識密集型產(chǎn)業(yè)為研究對象,提出知識密集型產(chǎn)業(yè)技術(shù)的適應(yīng)性演化新觀點。通過仿真模型對技術(shù)的演化過程進行模擬,揭示了知識密集型產(chǎn)業(yè)技術(shù)及其演化的七個復(fù)雜適應(yīng)特征。孫冰等(2013)引入Kene探討技術(shù)創(chuàng)新的適應(yīng)性演化問題,提出技術(shù)創(chuàng)新在環(huán)境中適應(yīng)性演化中的自然選擇與學習。

        3. 小結(jié)?;谝陨现R密集產(chǎn)業(yè)和知識基因研究,目前知識創(chuàng)新演化的表達形式還不夠豐富,尚未從時間角度來連續(xù)地觀察與定量分析演化進程,知識密集型產(chǎn)業(yè)中技術(shù)演化過程的內(nèi)外部驅(qū)動機制。本文全新演繹企業(yè)知識基因在知識密集型產(chǎn)業(yè)知識創(chuàng)新動態(tài)演化過程。因此,在netlogo生態(tài)仿真模擬平臺上,用 Kene理論建立知識密集型產(chǎn)業(yè)知識創(chuàng)新的知識空間模型,提出創(chuàng)新假設(shè)(Innovation Hypothesis)是技術(shù)知識創(chuàng)新內(nèi)在動力,描述了知識創(chuàng)新演化的適應(yīng)性機理,經(jīng)由復(fù)制(模仿)、變異、選擇的過程而演化。

        二、 NetLogo仿真平臺建模

        在復(fù)雜多變的環(huán)境中,公司從供應(yīng)商買進原材料,將生產(chǎn)出來的產(chǎn)品賣給消費者。知識密集型產(chǎn)業(yè)中的技術(shù)就由若干 Kene所構(gòu)成,我們基于Kene對知識創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)中的知識動力進行仿真,Kene包括了多個知識單元,每一單元是一個三維向量,三維向量都由 C、A、E三個整數(shù)值組成,分別代表知識的屬性C(Capability)、能力A(Ability)和專業(yè)水平E(Expertise level):C代表在科學、技術(shù)或商業(yè)領(lǐng)域的一種產(chǎn)業(yè)(如生物化學產(chǎn)業(yè));A代表在該產(chǎn)業(yè)中的一種特定能力(如生物化學產(chǎn)業(yè)中的技術(shù));E是主體運用這種能力A能夠達到的專業(yè)水平,也是知識創(chuàng)新的知識在市場中的適應(yīng)強度。

        同時,NetLogo模型有兩部分包括可視化部件和例程,兩者具有緊密聯(lián)系。先在Interface中創(chuàng)建可視化部件,然后在例程中實現(xiàn)相應(yīng)的代碼,通過設(shè)置控件的屬性可以將兩者聯(lián)系起來。模型中例程包括初始化例程和仿真例程:(一)初始化例程通過setup實現(xiàn),Interface頁中建立一個按鈕與setup例程相聯(lián)系,在setup中對模型初始狀態(tài)的設(shè)置,生成所需的知識密集型公司,設(shè)置其狀態(tài),比如每個知識密集型公司初期有一些資本量,資本量反映公司規(guī)模大小,初期資本量是隨機的,資本多則公司規(guī)模大,大型公司的資本量是小公司資本量的10倍,公司用這些資本來生產(chǎn)并提高知識水平;(二)仿真的執(zhí)行通過例程go實現(xiàn),在go例程中編寫所需執(zhí)行指令,完成循環(huán)仿真。建立可控化部件中的一個按鈕與go例程相聯(lián)系,該按鈕是一個永久(forever)按鈕,點擊后將不斷重復(fù)執(zhí)行g(shù)o例程,直到用戶再次點擊該按鈕或遇到stop指令則仿真終止。在go例程實現(xiàn)過程中,知識密集型公司將自己知識應(yīng)用于生產(chǎn),我們定于其潛在的創(chuàng)新能力為創(chuàng)新假設(shè)(IH:Innovation Hypothesis),創(chuàng)新假設(shè)集合是知識基因Kene的子集,包括若干個知識單元,是公司創(chuàng)新繼而盈利的動力。從創(chuàng)新假設(shè)IH映射到新產(chǎn)品過程是對創(chuàng)新假設(shè)集合中的屬性值Ci匯總?cè)∧5倪^程。

        生產(chǎn)所需要的原材料來源于創(chuàng)新假設(shè)的子集,計算過程類似生產(chǎn)新產(chǎn)品過程。若所需原材料在市場上找不到,則公司停止生產(chǎn)。若有多個供應(yīng)商,則選擇最便宜價格的那個供應(yīng)商;若有多個相同便宜的供應(yīng)商,選擇最高質(zhì)量的。為了描述知識密集型產(chǎn)業(yè)中知識創(chuàng)新演化的適應(yīng)性機理,我們將合作方式和學習強度作為內(nèi)在演化動力。根據(jù)合作關(guān)系是否合作、和誰合作,我們將合作策略分:無合作策略、保守策略、積極策略。保守策略是為了合作順利,尋找相似知識基礎(chǔ)的合作伙伴,積極策略是為了最大程度吸收新知識,尋找知識基礎(chǔ)差異大的合作伙伴。如何尋找合作者中,廣告?zhèn)鞑サ墓拘畔apabilities作為是否合作的基礎(chǔ),首先尋找之前有合作過的公司、供應(yīng)商、客戶、最后是其他公司。比較合作兩者之間的capabilities,若使用保守策略,公司將和自己相近的capabilities;若使用積極策略,公司采用與自己有差異的capabilities。當capabilities是新的,該公司的專業(yè)水平E值將減少1以此來反映整合外部知識的所需要付出的代價。當capabilities是舊的,當該公司的合作伙伴有較高的專業(yè)水平E值時,該公司會提升到合作伙伴相同專業(yè)水平E值,否則,該公司的專業(yè)水平E值不變,此類合作創(chuàng)新是一種組合創(chuàng)新,組合多個合作者的知識。如果公司最新的創(chuàng)新獲得成功,利潤大于閾值,公司有些合作伙伴,則會建立一個網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)作為一個特殊的agent能夠自動創(chuàng)新,將產(chǎn)生的利潤分配給其成員。網(wǎng)絡(luò)作為特殊的agent,他的知識基因來自其成員的基因,當網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟成功時,將分配大于初始成本的利潤給其成員,若失敗,則會破產(chǎn)直至消亡。當獲得利潤后,更多的新公司會因為利潤進入,但新公司由于資金有限無法完全復(fù)制現(xiàn)有公司,其專業(yè)水平E賦值為1。根據(jù)學習強度有不學習、邊干學模型、調(diào)整產(chǎn)品價格、增量學習模型、輻射性學習模型、成為合作者、成為網(wǎng)絡(luò)成員。邊干學模型:公司運用創(chuàng)新假設(shè)中的知識來生產(chǎn),若新產(chǎn)品獲得市場認可,則增加該領(lǐng)域的專業(yè)水平E值,創(chuàng)新假設(shè)集合中的專業(yè)水平E值增加1,其他專業(yè)水平E值減少1,當專業(yè)水平E值減少為0時,其隸屬的三維向量則從Kene知識空間中退出;增量學習模型:若產(chǎn)品不符合市場需求,公司需要通過花費更多的成本來增量學習新產(chǎn)品(Incremental Research),通過增量投入R&D研發(fā),通過改變專業(yè)水平E來提高產(chǎn)品,其中Ability是可增可減,即有兩種研究方向。一開始研究方向是隨機的,隨后從成功或失敗中學習調(diào)整Ability值。如果在行動空間方向是正確的,公司會一直朝著這個方向遞增或遞減,否則改變方向;輻射性學習模型:若產(chǎn)品不符合市場需求,并且公司瀕臨破產(chǎn)或處于困境公司需要通過花費更多的成本輻射性研究(radical Research)來生產(chǎn)迎合市場的新產(chǎn)品,轉(zhuǎn)向完全不同領(lǐng)域的市場,進入一個新的產(chǎn)業(yè)。方式是隨機產(chǎn)生新capability值來替代一個已有的capability值。

        三、 模擬仿真分析

        通過以上建模,我們通過模擬仿真公司行為變化發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:

        (1)我們看到合作策略影響著市場上公司的數(shù)量:保守合作策略為了合作順利,尋找相似知識基礎(chǔ)的合作伙伴,由于合作成本和相似行業(yè)創(chuàng)新力度不夠,導(dǎo)致公司數(shù)量是一直下降趨勢;積極合作策略是在初期整個市場的公司數(shù)量是減少的,后來才慢慢地增加數(shù)量,其原因是公司為積極合作時,為了最大程度吸收新知識,尋找知識基礎(chǔ)差異大的合作伙伴,由于跨行業(yè)之間合作,為整合付出的成本會遠大于利潤,致使公司資金入不敷衍繼而退出市場,很多初創(chuàng)企業(yè)倒閉,隨著時間推移,積極合作畢竟帶來了跨行業(yè)知識的創(chuàng)新,企業(yè)間迭代合作研發(fā)了很多新技術(shù),隨著創(chuàng)新活動增多,使得一部分企業(yè)存活下來從而吸引更多的新公司進來;出乎意外的是,不合作策略過程中,公司數(shù)量是一直增加的,原因是公司通過自主知識創(chuàng)新來增加市場競爭力。

        (2)我們看到學習強度影響著市場上公司的數(shù)量:邊干學是通過市場價格調(diào)節(jié)產(chǎn)量使得越來越多新公司加入,由于知識無法在公司間流動吸收,無法真正驅(qū)動公司的知識創(chuàng)新的能力致使公司盈利能力不佳導(dǎo)致公司數(shù)量還是下降;增量學習中公司數(shù)量增長速度不如輻射性學習方式,其原因是輻射性學習方式多采用與自己不同知識基礎(chǔ)的企業(yè)合作導(dǎo)致知識創(chuàng)新的成效越來越大;意外的是,創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)合作的方式反而使得公司數(shù)量一直減少,其原因是網(wǎng)絡(luò)間合作的耦合性太高,互相影響大,有一個中心公司,廣泛與其他企業(yè)合作,而其他企業(yè)很少有其他合作,如果一個中心公司有經(jīng)營不佳則會影響整個創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)失敗繼而使得網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有成員公司退出市場。

        (3)我們看到大型公司數(shù)量占公司總量的占比會影響著市場上公司的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)大?。寒斦麄€市場全為同類規(guī)模的小公司時,由于小公司規(guī)模小和實力小,導(dǎo)致無法有向心力凝聚成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò);當大公司占比為小部分,畢竟大公司數(shù)量很少能形成的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的個數(shù)不多,形成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)agent寡頭局面;當大公司占比為超過一半時,我們發(fā)現(xiàn)有廣泛合作行為,原因是大公司的創(chuàng)新能力不夠,所以需要與高科技小公司合作,同時,高科技小公司需要借助大公司來使得他們的知識產(chǎn)品更加商業(yè)化,幾乎每個大公司與小公司有合作,形成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)agent多個寡頭局面。;當大公司占比為絕大數(shù)時,大公司之間往往會一起合作會形成超級大公司,形成較大的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)規(guī)模包括更多的公司,形成創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)agent壟斷局面。

        四、 結(jié)論與展望

        知識密集型產(chǎn)業(yè)中知識創(chuàng)新演化過程是一個比較慢長的動態(tài)的復(fù)雜過程,通過本文netlogo模擬仿真發(fā)現(xiàn),創(chuàng)新假設(shè)(Innovation Hypothesis)是技術(shù)知識創(chuàng)新內(nèi)在動力,描述了知識創(chuàng)新演化的適應(yīng)性機理,經(jīng)由復(fù)制(模仿)、變異、選擇的過程而演化。不同規(guī)模企業(yè)在同一時期選擇知識創(chuàng)新的方式是不同的,比如在產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,我們發(fā)現(xiàn)有廣泛合作行為,原因是大公司的創(chuàng)新能力不夠,所以需要與高科技小公司合作,同時,高科技小公司需要借助大公司來使得他們的知識產(chǎn)品更加商業(yè)化。合作方式可以相互替代,也可以相互補充,不同場合下會有不同的效果。未來,本文還需要引入更為復(fù)雜的競爭合作策略機制,構(gòu)建更為復(fù)雜的創(chuàng)新交互系統(tǒng)。

        參考文獻:

        [1] 高汝熹,許強.上海知識密集型產(chǎn)業(yè)評價研究——基于主成分分析法的實證[J].上海經(jīng)濟研究,2007,(7).

        [2] 許強.知識密集型產(chǎn)業(yè)評價和發(fā)展研究[D].復(fù)旦大學學位論文,2007.

        [3] 陳偉,沙蓉,張永超,田世海.我國知識密集型產(chǎn)業(yè)專利創(chuàng)新績效評價研究——基于DEA-Malmquist指數(shù)方法[J].管理評論,2013,(8).

        [4] 羅守貴,陶金,王冰,張宇飛.亞太知識經(jīng)濟發(fā)展新形勢及其對上海的啟示[J].科學發(fā)展,2014,(6).

        [5] 王煒,羅守貴.基于agent的技術(shù)演化創(chuàng)新研究,現(xiàn)代管理科學,2015,(8).

        [6] 孫冰,襲希,余浩,姚洪濤.基于知識的技術(shù)演化內(nèi)部影響因素研究——以kene為視角[J].圖書情報工作,2012,56(22).

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