賈波 葛志遠

[摘 要]研究了2000-2014年中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡拓撲性質(zhì)的變化規(guī)律。探測并分析了中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡核社團結(jié)構(gòu)的變遷規(guī)律。研究表明，“化學和化學產(chǎn)品的生產(chǎn)”產(chǎn)業(yè)部門對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響不斷加大且發(fā)展前景良好，產(chǎn)業(yè)部門的出強度中心性與其在國民經(jīng)濟體系中的經(jīng)濟地位成正比關(guān)系，第三產(chǎn)業(yè)在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中的地位不斷提高。

[關(guān)鍵詞]投入產(chǎn)出；中心性；社團探測

1. 引言

復雜網(wǎng)絡是對復雜系統(tǒng)的一般抽象和描述，將復雜系統(tǒng)的個體視為網(wǎng)絡節(jié)點，個體之間的相互作用視為網(wǎng)絡的邊，由大量這樣的節(jié)點和邊構(gòu)成了復雜網(wǎng)絡[1]。生活中存在著各種各樣的復雜網(wǎng)絡。例如，神經(jīng)系統(tǒng)可以看作是大量神經(jīng)細胞通過神經(jīng)纖維相互連接形成的網(wǎng)絡[2]；計算機網(wǎng)絡可以看作是自主工作的計算機通過通信介質(zhì)如光纜、雙絞線、同軸電纜等相互連接形成的網(wǎng)絡[3]。復雜網(wǎng)絡是大量真實復雜系統(tǒng)的拓撲抽象。

除去復雜網(wǎng)絡的拓撲性質(zhì)，復雜網(wǎng)絡還有一個極其重要的特性——社團。社團結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了復雜網(wǎng)絡中不同節(jié)點之間關(guān)系的緊密程度。社團內(nèi)部節(jié)點之間的連接比較緊密，而不同社團之間的連接比較稀疏?，F(xiàn)實中的許多復雜系統(tǒng)都有自己的社團結(jié)構(gòu)。例如，WWW可以看成是由大量網(wǎng)站社團組成，同一個社團內(nèi)部的各個網(wǎng)站討論的是一些有共同興趣的話題[4-6]。

上世紀80年代，國內(nèi)開始了對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的研究。1985年，楊治將西方產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)理論引進中國[7]，此后產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)引起了國內(nèi)學者的廣泛關(guān)注。隨著中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)成為制約經(jīng)濟增長的瓶頸，許多學者開始了對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的研究。杜華東、趙尚梅[8]運用社會網(wǎng)絡分析方法，從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的視角對比研究了G7與BRIC產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演進；王娜、陳興鵬、張子龍、逯承鵬[9]利用社會網(wǎng)絡分析對西北五省的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡的拓撲學特征及其演變進行定量分析。以上都是國內(nèi)學者對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變情況的相關(guān)研究，缺少對于投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中的社團結(jié)構(gòu)以及核社團結(jié)構(gòu)演變情況的研究。

本文利用WIOD（World Input-Output Database）的數(shù)據(jù)建構(gòu)中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡模型，使用Gephi等軟件探究分析了2000-2014年中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的拓撲性質(zhì)以及社團結(jié)構(gòu)，并對這些拓撲性質(zhì)以及社團結(jié)構(gòu)進行比較和分析，進而得出其演化的一定內(nèi)在規(guī)律，從實踐上為我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化提供一定的參考建議。

2. 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)摘自于WIOD（World Input-Output Database）官網(wǎng)上中國投入產(chǎn)出表，年份包括2000-2014年，每年共有56個產(chǎn)業(yè)部門，如表1所示：

中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡實證

中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡基本屬性分析

中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡拓撲圖

利用Gephi軟件，分別得到2002、2005、2008、2011、2014年的中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡拓撲圖，其中2002年中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡拓撲圖如圖所示。有向線條表示部門之間的價值量流動，線條的粗細代表產(chǎn)業(yè)間投入/產(chǎn)出的數(shù)值。線條越粗，表示線條連接的兩個產(chǎn)業(yè)節(jié)點之間有著越多的價值量流動。節(jié)點上的數(shù)字代表其所代表的產(chǎn)業(yè)。

由Gephi所得中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡拓撲圖可知：

2000-2014年間，產(chǎn)業(yè)部門1（作物和養(yǎng)殖、狩獵及相關(guān)服務）對產(chǎn)業(yè)部門5（食品、飲料和煙草產(chǎn)品的生產(chǎn)）的投入量、產(chǎn)業(yè)部門14（其他非金屬礦物產(chǎn)品的生產(chǎn)）對產(chǎn)業(yè)部門27（建筑業(yè)）的投入量排名持續(xù)靠前，這說明15年間“作物和養(yǎng)殖、狩獵及相關(guān)服務”對“食品、飲料和煙草產(chǎn)品的生產(chǎn)”，“其他非金屬礦物產(chǎn)品的生產(chǎn)”對“建筑業(yè)”是關(guān)鍵性的支持產(chǎn)業(yè)，它們之間流動的價值量很大。

強度中心性與強度分布分析

本文選取2002，2005，2008，2011，2014年的數(shù)據(jù)。通過RStudio軟件計算得到這五年產(chǎn)業(yè)部門入強度中心性、出強度中心性以及強度中心性的占比數(shù)據(jù)。抽取五年內(nèi)強度中心性排名前五的產(chǎn)業(yè)部門繪制成表格，如表2所示。

由表3可得：

第一，建筑業(yè)、基本金屬的生產(chǎn)以及采礦與采石業(yè)的強度中心性在2000-2014十五年間一直保持著很高的排名。這說明這三個產(chǎn)業(yè)部門與其他產(chǎn)業(yè)部門之間的總體關(guān)聯(lián)一直很強，它們對于整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要；

第二，采礦與采石業(yè)，食品、飲料和煙草產(chǎn)品的生產(chǎn)以及化學和化學產(chǎn)品的生產(chǎn)的強度中心性分別在2005、2008、2005年進入排名前五。這說明這三個產(chǎn)業(yè)部門與其他產(chǎn)業(yè)部門之間的總體關(guān)聯(lián)在十五年間不斷增強，對于整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的重要程度逐漸加深；

第三，除了機動車和摩托車外的批發(fā)貿(mào)易和作物和養(yǎng)殖、狩獵及相關(guān)服務的強度中心性在十五年間逐漸退出了強度排名前五。這說明這兩個產(chǎn)業(yè)部門與其他產(chǎn)業(yè)部門之間的總體關(guān)聯(lián)在十五年間不斷減弱，對整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的重要程度隨著時間推移逐漸降低。

本文通過Rstudiio軟件分別繪制了中國產(chǎn)業(yè)部門入強度中心性占比分布圖、中國產(chǎn)業(yè)部門出強度中心性占比分布圖以及中國產(chǎn)業(yè)部門強度中心性占比分布圖。分別如圖2、圖3、圖4所示。

從中國產(chǎn)業(yè)部門入強度中心性占比分布（圖2）來看，入強度中心性分布呈現(xiàn)出的特點是：入強度中心性S_in （i）的值在（0.00，0.008）范圍內(nèi)時，具有該入強度中心性的產(chǎn)業(yè)部門的密度隨著入強度中心性的增加而增加，呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系；入強度中心性S_in （i）在[0.008，1.00）范圍內(nèi)時，具有該入強度中心性的產(chǎn)業(yè)部門的密度隨著入強度中心性的增加而降低，呈現(xiàn)出負相關(guān)關(guān)系；總體來說，入強度中心性較小的產(chǎn)業(yè)部門較多，入強度中心性較大的產(chǎn)業(yè)部門較少。

從中國產(chǎn)業(yè)部門出強度中心性占比分布（圖3）來看，出強度中心性分布呈現(xiàn)出的特點是：出強度中心性S_out （j）在大致（0.00，0.01）范圍內(nèi)時，具有該出強度中心性的產(chǎn)業(yè)部門的密度隨著出強度中心性的增加而增加，呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系；出強度中心性S_out （j）在[0.01，1.00）范圍內(nèi)時，具有該出強度中心性的產(chǎn)業(yè)部門的密度隨著出權(quán)的增加而降低，呈現(xiàn)出負相關(guān)趨勢；總體來說，出強度中心性較小的產(chǎn)業(yè)部門較多，出強度中心性較大的產(chǎn)業(yè)部門較少。

如圖4所示，中國產(chǎn)業(yè)部門強度中心性占比分布中大多數(shù)產(chǎn)業(yè)部門的強度中心性較小，少數(shù)產(chǎn)業(yè)部門的強度中心性較大。產(chǎn)業(yè)部門的強度中心性S（i）受產(chǎn)業(yè)部門節(jié)點的出強度中心性S_out （j）影響較大，呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。也就是說，在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中，如果一個產(chǎn)業(yè)部門的出強度中心性S_out （j）越大，即如果它對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡中的其他產(chǎn)業(yè)部門節(jié)點的影響越大，那么它的強度中心性S（i）就會越大，它在國民經(jīng)濟體系中的經(jīng)濟地位就會越高。

接近中心性分析

選取2002，2005，2008，2011，2014年的數(shù)據(jù)，運用RStudio軟件計算得到這五年中每個產(chǎn)業(yè)部門的接近中心性。取出接近中心性排名前十的產(chǎn)業(yè)部門制作成表3。

由表3可得：

第一，計算機編程、資訊以及信息服務產(chǎn)業(yè)部門從2005年開始位居中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡接近中心性排行首位，此后十年間其接近中心性排名基本維持不變。林業(yè)與伐木業(yè)產(chǎn)業(yè)部門，房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)部門，漁業(yè)與水產(chǎn)業(yè)部門，污水、垃圾收集、處理和處置活動產(chǎn)業(yè)部門以及水收集、處理和供應產(chǎn)業(yè)部門在十五年間一直具有較高的接近中心性。這些產(chǎn)業(yè)部門對中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中的信息流動都有著極佳的觀察視野。具有帶動性、先導性、基礎(chǔ)性等特點。其要素價格信號傳導作用也比其他產(chǎn)業(yè)部門強。

第二，科學研究和發(fā)展產(chǎn)業(yè)部門、管理和支持服務產(chǎn)業(yè)部門以及人類健康和社會工作產(chǎn)業(yè)部門在2000-2014十五年間逐漸退出了接近中心性前十，這說明這些產(chǎn)業(yè)部門對中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中信息流動的觀察視野在十五年間不斷變窄，其要素價格信號傳導作用也在不斷減弱。

中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的社團結(jié)構(gòu)研究及其分析

社團結(jié)構(gòu)分析

本文針對2002、2005、2008、2011、2014五年的中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡，結(jié)合基于隨機游走的社團發(fā)現(xiàn)算法——Walk Trap，通過Gephi進行中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡社團圖的繪制，如圖5-1/5-2/5-3/5-4/5-5。

從圖5-1/5-2/5-3/5-4/5-5得：

第一，15年間中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡社團結(jié)構(gòu)基本保持穩(wěn)定。自2005年起，網(wǎng)絡保持穩(wěn)定的6個社團結(jié)構(gòu)，每個社團中的產(chǎn)業(yè)節(jié)點雖有所變動，但總體來說變動依舊是少數(shù)。

第二，2000-2014十五年間，產(chǎn)業(yè)12（基本的醫(yī)藥產(chǎn)品和藥物制劑的生產(chǎn)）和產(chǎn)業(yè)53（人類健康和社會工作）2個產(chǎn)業(yè)一直為孤立點，而產(chǎn)業(yè)5（食品、飲料和煙草產(chǎn)品的生產(chǎn)）從2008年起，脫離社團成為孤立點。孤立產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系疏松，屬于資源輸出和資源消耗都很低的的產(chǎn)業(yè)。

第三，2002年，中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡內(nèi)部有5個社團結(jié)構(gòu)。此后中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡內(nèi)部社團結(jié)構(gòu)增至6個且該數(shù)量一直持續(xù)到2014年。社團數(shù)量的增加，使得產(chǎn)業(yè)之間的關(guān)系緊密程度趨向于均勻。

根據(jù)魏國丹[10]提出的通過定義社團的聚集系數(shù)、關(guān)聯(lián)密度系數(shù)、擴散系數(shù)以及吸引系數(shù)來辨識核社團的方法對十五年間中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡計算結(jié)果如下表4。

通過表4得：

第一，2000～2014年十五年間一直處在核心社團內(nèi)的產(chǎn)業(yè)部門有：林業(yè)與伐木業(yè)，橡膠和塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)，水收集、處理和供應，污水、垃圾收集、處理和處置活動，陸地運輸和管道運輸，水運，空運，通訊，計算機編程、咨詢以及信息服務，科學研究和發(fā)展，管理和支持服務以及教育業(yè)產(chǎn)業(yè)部門。可以看出，這些一直處于核心社團內(nèi)的產(chǎn)業(yè)部門，例如：水運、空運、通訊等產(chǎn)業(yè)部門都與人們的生活息息相關(guān)且受到了國家的大力支持或本身就是國有企業(yè)。這說明受國家支持或本身就是國有企業(yè)的產(chǎn)業(yè)部門在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中擁有著很高的地位。未來的發(fā)展階段，國家應該繼續(xù)保持對這些產(chǎn)業(yè)部門的大力支持。同時保持對這些產(chǎn)業(yè)部門的密切關(guān)注以維持中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。

第二，2000～2014年十五年間逐漸退出核心社團的產(chǎn)業(yè)部門有：采礦與采石業(yè)，除了家具外木材和木材產(chǎn)品的制造，焦炭和石油精煉產(chǎn)品的生產(chǎn)，其他非金屬礦物產(chǎn)品的生產(chǎn)，基本金屬的生產(chǎn)，除機械設備外的金屬制品的生產(chǎn)，計算機、電子和光學產(chǎn)品的生產(chǎn)，電氣設備的生產(chǎn)，機器和設備等的生產(chǎn)，機動車輛、拖車和半拖車的生產(chǎn)，其他運輸設備的生產(chǎn)，家具和其他制造品的生產(chǎn)，電、煤氣、蒸汽和空調(diào)供應，建筑業(yè)以及其他專業(yè)、科學技術(shù)。不難看出，這些產(chǎn)業(yè)部門大多都是重工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門或重污染產(chǎn)業(yè)部門。

重工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門或重污染產(chǎn)業(yè)部門在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中逐漸退出核社團的結(jié)論在現(xiàn)實中也是有跡可循的。例如：據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護部于2006年4月11發(fā)布的文件顯示，國家要求新建燃煤電廠必須根據(jù)排放標準安裝脫硫裝置，推進鋼鐵、有色、化工、建材等行業(yè)二氧化硫綜合治理。在大中城市及其近郊，嚴格控制新（擴）建除熱電聯(lián)產(chǎn)外的燃煤電廠，禁止新（擴）建鋼鐵、冶煉等高耗能企業(yè)等。

這說明隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國家越來越重視環(huán)境保護問題，重工業(yè)、重污染產(chǎn)業(yè)部門逐漸退出中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的社團結(jié)構(gòu)，其對產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡的影響力相對減小。

第三，2000～2014年十五年間逐漸進入核心社團的產(chǎn)業(yè)部門有：紡織品、衣服和皮革產(chǎn)品的生產(chǎn)，紙和紙制品的生產(chǎn)，印刷品或復制品等媒體產(chǎn)品，化學和化學產(chǎn)品的生產(chǎn)，除了機動車和摩托車外的批發(fā)貿(mào)易，除了機動車和摩托車外的零售貿(mào)易，為交通運輸?shù)膫}儲和支持，郵政和快遞業(yè)，除了保險和養(yǎng)老資金外的金融服務，除了強制性社會保障外的保險和養(yǎng)老資金，房地產(chǎn)，公司的法律和會計管理咨詢，公共管理和國防以及強制性社會保障以及其他服務。這些產(chǎn)業(yè)部門大多屬于第三產(chǎn)業(yè)。

據(jù)國家統(tǒng)計局于2014年1月20日上午發(fā)布的2013年數(shù)據(jù)顯示，2013年中國GDP為568845億元，其中第二產(chǎn)業(yè)增加值為249684億元，增長7.8%；第三產(chǎn)業(yè)增加值262204億元，增長8.3%。第三產(chǎn)業(yè)增加值比第二產(chǎn)業(yè)增加值多出12520億元，增速快了0.5個百分點，第三產(chǎn)業(yè)占GDP比重達到了46.1%。這同時也是在增速方面，繼2008年以后，第三產(chǎn)業(yè)增加值增速再次超過第二產(chǎn)業(yè)。

這說明隨著經(jīng)濟的發(fā)展，第三產(chǎn)業(yè)逐漸進入中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡核心社團結(jié)構(gòu)，在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中的地位逐漸提高，影響里也逐漸加大。國家應該密切關(guān)注且大力支持推動第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以保持近中期經(jīng)濟持續(xù)增長且長期保持世界最大經(jīng)濟體地位。

結(jié)論及政策建議

2000-2014年間，“化學和化學產(chǎn)品的生產(chǎn)”產(chǎn)業(yè)部門的強度中心性不斷增強且進入了核心社團內(nèi)部，該產(chǎn)業(yè)部門對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響不斷加大且發(fā)展前景良好。國家在密切關(guān)注的同時也應該給予一定的支持作用推動其進一步的發(fā)展；“計算機編程”、“資訊以及信息服務產(chǎn)業(yè)”、“林業(yè)與伐木業(yè)”、“污水、垃圾收集、處理和處置活動”以及“水收集、處理和供應”產(chǎn)業(yè)部門一直有著相對較高的接近中心性且一直處于網(wǎng)絡的核心社團結(jié)構(gòu)中。這些產(chǎn)業(yè)部門在十五年間對中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡內(nèi)信息的流動一直都有極佳的觀察視野、極強的帶動性、先導性以及基礎(chǔ)性。國家應該時刻緊盯其發(fā)展動態(tài)，出現(xiàn)不正常變動時及時出手調(diào)控以保證產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡的穩(wěn)定性。

2000-2014十五年間中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡普遍具有以下特點：入強度中心性較小的產(chǎn)業(yè)部門較多，入強度中心性較大的產(chǎn)業(yè)部門較少；出強度中心性較小的產(chǎn)業(yè)部門較多，出強度中心性較大的產(chǎn)業(yè)部門較少；一個產(chǎn)業(yè)部門的出強度中心性越大，其強度就會越大，在國民經(jīng)濟體系中的經(jīng)濟地位就會越高。

2000-2014十五年間，受到國家大力支持或本身就是國有企業(yè)的產(chǎn)業(yè)部門一直處于核心社團內(nèi)，這些產(chǎn)業(yè)部門在中國產(chǎn)業(yè)復雜網(wǎng)絡中擁有著很高的地位，國家應該繼續(xù)保持對這些產(chǎn)業(yè)部門的大力支持。同時保持對這些產(chǎn)業(yè)部門的密切關(guān)注以維持中國產(chǎn)業(yè)復雜網(wǎng)絡的穩(wěn)定性；重工業(yè)、重污染產(chǎn)業(yè)部門逐漸退出中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的核社團結(jié)構(gòu)，這些產(chǎn)業(yè)部門對產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡的影響力也相對減小；第三產(chǎn)業(yè)逐漸進入中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡的核社團結(jié)構(gòu)，在中國投入產(chǎn)出網(wǎng)絡中的地位逐漸提高。國家應該密切關(guān)注且大力支持推動第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以保持近中期經(jīng)濟持續(xù)增長且長期保持世界最大經(jīng)濟體地位。

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[作者簡介]：賈波（1999—），女，甘肅隴南人，北京工業(yè)大學經(jīng)濟與管理學院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)本科生在讀，研究方向：管理科學與工程；指導老師：葛志遠（1974—），男，湖南婁底人，北京工業(yè)大學經(jīng)濟與管理學院副教授。