基于演化博弈的节能环保产业集群合作创新研究
【摘要】本文通过分析节能环保产业集群内各主体间的关系及集群成员创新方式，运用演化博弈理论，构建了集群中企业和科研机构创新博弈的复制动态模型，并分析了在创新进程中的动态演化过程。研究发现，节能环保产业集群合作创新主要受合作创新的预期收益系数、成本系数的影响，据此提出相应的合作创新建议。
【关键词】合作创新 演化博弈 节能环保产业集群
一、引言
自 21 世纪以来，以创新为主要特征的新兴产业集群成为国家竞争力提升的主要推动者。节能环保产业作为战略性新兴产业之首具有很强的发展潜力，其集群的存在有利于加速技术创新，促进产业结构优化调整和区域创新。当前，我国节能环保产业集群正处于成长期，其创新能力是集群发展壮大的关键因素，并决定集群竞争优势的形成。因此，探讨节能环保产业集群创新能力的培育具有重要意义。
学者们从不同的角度入手对产业集群创新进行了深入研究，已取得一定的进展，主要集中于集体学习、知识溢出、区域创新系统、网络创新等方面，也有学者对产业集群中合作创新、协同创新进行研究，但从动态演化角度对节能环保产业集群创新方面的研究还比较少。本文采用复制动态演化博弈方法，对演化过程和结果进行分析，探讨节能环保产业集群内部主体受合作创新程度的影响，并提出培育节能环保产业集群创新能力的建议。
二、节能环保产业集群创新机制
节能环保产业集群是大量专业化企业及相关支撑机构在一定空间范围内集聚而形成的产业体系，其发展壮大取决于集群内创新资源的有效配置及创新效率的提高。
（一）节能环保产业集群内各主体间的关系
在节能环保产业集群内部，企业是各种创新资源的主要拥有者和利益共享者；科研机构拥有信息、技术、人才等大量异质性资源；政府机构有政策引导和协调监督作用，可以营造良好的创新环境；中介组织可以提供咨询、管理、投资等方面的服务。节能环保产业集群的创新需要实现创新资源在集群内部企业、科研机构、政府机构及中介组织之间的流动与有效配置。
（二）节能环保产业集群创新方式
节能环保产业集群成员独立创新有利于独占创新技术，形成品牌优势，在行业竞争中立于领先地位。然而，由于市场的不确定性和技术创新的高投入，独立创新也存在很大风险。而集群中的企业利用地理位置上的临近和产业关联实现合作创新既可以共享信息、降低成本，又可以分散风险，实现合作双方共赢。因此，节能环保产业集群主体的创新有两种方式：独立创新和合作创新。合作创新有利于技术溢出，产生强大的溢出效应，推动区域经济发展，是促进节能环保产业集群良性发展的理想模式。
三、节能环保产业集群合作创新演化博弈模型
（一）演化博弈理论介绍
20 世纪 70 年代 Smith 提出演化稳定策略（ESS），在生物学上取得了巨大成功。近些年来，经济学领域博弈论中也得到了大量运用到了演化稳定策略。传统的博弈论假定个体具有完全理性，并在完全信息条件下进行博弈，实际在博弈进行中，并非所有博弈方都具备完全理性，因而存在局限性。演化博弈论认为个体具有有限理性，着重对所有参与博弈的个体在经过反复博弈后最终选择的某个最优的演化稳定策略的动态行为进行研究，并以此来预测个体行为。
演化稳定策略是演化博弈论最基本的均衡概念。它的基本思想是：如果在混合群体中小的突变群体博弈支付所得大于原群体中个体支付所得，小群体就有可能侵入到这个群体。反之，就不能侵入大群体，而是在演化过程中逐渐消失。如果占种群绝大多数的个体选择的策略能获得最佳收益并能消除突变小群体的侵入，那么此时该群体所选择的策略就是 ESS。
（二）合作创新演化博弈模型构建
首先，假定在不考虑政府机构和中介组织作用的前提下，集群中企业和科研机构进行创新博弈。其次，假定企业出于合作创新利益考虑，首先会尝试合作创新，但在与科研机构的博弈中，会表现出两种行为方式：一是坚持合作创新；二是实行独立创新。再次，假定科研机构首先尝试合作创新，但实际在与企业的博弈中也会出现这两种行为方式。
假设有企业 a 和科研机构 b。Ea 为集群中企业 a 采取独立创新时的预期收益；Ia 为企业 a 所拥有的创新资源；Ra 为企业 a 的合作创新收益系数；Ca 为企业 a 采取合作创新时的成本系数；RaIb 为企业 a 采取合作创新时的预期收益；CaIa 为企业 a 采取合作创新所支付的成本。同理，Eb 为集群中科研机构 b 采取独立创新时的预期收益；Ib 为科研机构 b 所拥有的创新资源；Rb 为科研机构 b 的合作收益系数；Cb 为科研机构 b 采取合作创新时的成本系数；RbIa 为科研机构 b 采取合作创新时的预期收益；CbIb 为科研机构 b 采取合作创新所支付的成本。建立博弈矩阵，如图所示。
图 1 合作创新博弈矩阵
假设企业选择合作创新的概率为 p，不合作的概率是（1-p）；科研机构选择合作创新的概率是 q，不合作的概率是（1-q），则企业选择合作创新的期望收益为：Uac=（1-q）（Ea-CaIa）+q（Ea+RaIb-CaIa）。企业选择独立创新的期望收益为：Uan=（1-q）Ea+qEa。于是企业创新的平均期望收益为：■a=pUac+（1-p）Uan。同理，科研机构创新的平均期望收益为：■b=qUbc+（1-q）Ubn。
分别构造企业和科研机构创新的复制动态方程，得到复制动态方程组：
dp/dt=p（U■-■■）=p（1-p）（qR■I■-C■I■）dq/dt=q（U■-■■）=q（1-q）（pR■I■-C■I■）
在上述复制动态方程组中，令 dp/dt=0，dq/dt=0，得到五个均衡点：O（0，0），A（1，0），B（0，1），C（1，1），D（■，■，）。
四、模型分析
上述方程组的雅可比矩阵为：
J=（1-2p）（qR■I■-C■I■）p（1-p）R■I■（1-2q）（pR■I■-C■I■）q（1-q）R■I■
根据雅可比矩阵的局部稳定分析法对五个平衡点的稳定性进行分析，下面分几种情况进行讨论。
第一，当 R■I■>C■I■、R■I■>C■I■ 时，即当节能环保产业集群内企业和科研机构采取合作创新的预期收益大于各自所支付的成本时，O 点和 C 点具有局部稳定性，O 点对应于企业 a 和科研机构 b 均采取不合作策略，C 点对应于企业 a 和科研机构 b 均采取合作策略。A 点和 B 点为不稳定点，D 点为鞍点。此时，集群内创新博弈可以向两个方向演化：既可以采取合作策略，也可以采取不合作策略。当鞍点 D 趋向于 B 时，双方都采取合作创新。
第二，当 R■I■ 第三，当 R■I■>C■I■、R■I■ 第四，当 R■I■ 五、节能环保产业集群创新策略 通过上述模型分析可知，节能环保产业集群内企业和科研机构能否实现合作创新在很大程度上依赖于合作创新的预期收益系数、成本系数和双方的创新资源。可以从以下几个方面来促进节能环保产业集群创新能力的提高： （一）为提高合作创新预期收益系数可采取如下措施 1.建立信息交流平台，加强沟通，增强企业和科研机构之间的信任。使双方在短时间内了解对方需求，改善企业科技水平低下和科研机构科技成果积压的状况，从而迅速、低成本地实现合作。 2.提高双方的学习能力。集群的学习能力是提高创新能力的关键要素。企业和科研机构都要重视对知识的整理和梳理，大力引进各类人才，提高人员素质，不断提高自己的学习能力，减少因学习能力不足而造成创新资源预期收益的下降。 （二）当合作创新的成本系数越小，系统收敛于（1，1）的可能性越大 为此，可采取以下措施： 1.提高违约成本，可以借助法律手段确保合同的有效实施，减少违约的可能性。 2.为合作创新创造良好的环境政策。完善市场机制和创新机制的建设，规范市场制度建设、法律建设，消除不利于创新的各种限制，为合作创新创造公平、公正、公开的良好环境。 参考文献 [1]李煜华，武晓锋，胡瑶瑛.基于演化博弈的战略性新兴产业集群协同创新策略研究[J].科技进步与对策，2013，30（2）：71-73. [2]李微微，温明振，李艳华.科研机构与企业合作创新动态演化分析[J].科技进步与对策，2008，25（12）：22-24. [3]公艳，王成军，窦德强.校企合作创新模式选择的博弈分析[J].软科学，2009，23（4）：61-64. [4]毛磊.演化博弈视角下创意产业集群企业创新竞合机制分析[J].科技进步与对策，2010，27（8）：104-106. 作者简介：陈曦（1990-），女，汉族，河南舞钢人，浙江财经大学硕士生，研究方向：区域经济学；艾志猜（1988-），男，汉族，江西鹰潭人，浙江财经大学硕士生，研究方向：区域经济学。 作者 陈曦 艾志猜