产业集群技术创新的自组织过程分析_基于动态博弈的视角分析

1、产业集群技术创新的自组织过程分析基于动态博弈的视角分析刘英基，（；）河南师范大学政管学院，河南新乡南开大学城市与区域经济研究所，天津摘要：产业集群是区域经济发展的重要载体，具有自组织特征的产业集群发展离不开企业技术创新。产业集群内部企业之间的协同技术创新，是提升产业集群技术创新水平的关键。基于自组织理论的视角，分认为产业集群主导企业的技术创新能力是推动性析了集群企业在技术创新过程中的动态重复博弈过程，因素，而技术溢出效应、中小配套企业的模仿策略则是推进产业集群进行协同技术创新的障碍性因素，最后针对上述问题提出了提高产业集群技术创新能力的对策性建议。关键词：产业集群；技术创新；动态博弈；自组织；

2、大型企业；配套企业：（）中图分类号：文章编号：文献标识码：引言为了积极转变经济发展方式，有效应对经济全球化竞争，增强技术创新特别是自主创新能力是提升我国产业竞争优势的根本出路。技术创新是在产品研生产、市场流通以及企业经营管理过程中对新技发、术、新方法和新知识的运用，进而提高企业利润的经济，技术行为。按照熊彼特（的创新观）点，技术创新可以是新知识、新技术和新方法在产品加工过程中的应用，也可以是在产品组合、市场战略、销售渠道改进等过程中的运用。技术创新是一项复杂的由企业网络组成的产业集群在实现技术系统性行为，（创新方面具有更为明显的优势。认为，）产业集群内部存在显著的知识和技术溢出效应是促进产业集

3、群创新网络形成和发展的最根本动力。（）认为，产业集群的成长过程既和区位优势、技术创新能力、资源禀赋、竞争优势等静态因素相关，又和聚集经济效应等动态因素相关；产企业家的创新精神、业集群的成长与演化是一个复杂动态过程，加强技术创新是推进产业集群成长发展的关键。（）认为，产业集群的技术创新过程是在外部环境推动下的企业自觉行为和选择过程，其具有自组（织和协同演化的特征。运用复杂）对产业集群的形成与演化成系统理论的自组织理论，长机制进行了研究，发现：相对于传统经济学对产业集群成长和技术创新过程研究的局限，复杂系统理论对产业集群成长和技术创新主体间的协同、竞争关系的等认为，产业研究更有优势。我国学者王大洲

4、（）集群内企业间的合作网络是促进技术创新和技术扩散但产业集群内的企业能否有效进行创新的必要条件，并从中获取收益，其关键取决于产业集群内部企业的技术与资源禀赋。王道平等（认自身学习能力、）为，创新网络是指一定的地域范围内，包括核心企业和创新辅助网络在信息与知识的交流学习、协同合作及创新过程中建立起来的，能够促进创新的稳定的正式或非正式的网络体系，该网络体系实际上就是产业集还是产业集群的技术创新过群。无论产业集群本身，程都具有复杂系统的特性。综合国内外现有研究文对产业集群技术创新过程及机制的分析正在由线献，性模式的研究向网络化模式的研究转变。在众多关于产业集群技术创新的研究文献中，运用自组织理论和

5、博弈论方法对产业集群技术创新机制进行研究的文献尚不多见。为此，本文重点探讨产业集群技术创新网络的运行机制和自组织理论下的产业集群技术创新主体之间的博弈特征及其运行机制。产业集群技术创新体系的自组织过程产业集群的自组织特性，德国理论物理学家哈肯（认为，自）收稿日期：，作者简介：刘英基（男，河南汝南人，河南师范大学政治与管理科学学院讲师，南开大学经济学博士研究生，研究方向为产业经）区域产业分析。济学、第产业集群技术创新的自组织过程分析期刘英基：产业集群技术创新的自组织动力机制··组织是指在不存在外部指令的情况下，由组织本身按照系统自身形成的特定规则和程序，内部各要素各尽其责而又

6、相互协调所形成的有序结构的过程。如果一个系统在获得空间、时间或功能的结构过程中，没有外则该体系就是自组织的。自组织在本界的特定干涉，它通过与外界物质、能量和信质上是一个开放性系统，依靠系统自身结构体系和运转机制不断降息的交换，低系统熵含量，从而实现系统由无序向有序转变。产业集群的技术创新是通过内部各主体间的竞争与合作因而具有机制来实现从无序结构向有序结构的演化，明显的自组织特征。首先，产业集群是一个开放系统。产业集群及其内部企业总是与社会环境进行物质、能量和信息的交流。产业集群与社会环境进行资金、人才的交流，以保证产业集群技术创新活动的正常进行。优秀的人才带给产业集群新观点和新方法，激发产业集

7、群从事技术通过吸收及扩散新技术信息和市场信息，创新的活力；推动产业集群内部企业的共同技术创新。开放的系统为产业集群输入负熵提供了必要条件，从而在技术创新中实现系统由无序向有序的转变。其次，产业集群系统是远离平衡态的。产业集群在技术创新过程中形成了健全的内部竞争机制和激励机制，使产业集群及其内部企业形成了一种有差异、有竞争的远离平衡态，在竞争与协同机制的作用下能够推动充分调动产业集群内部企业从事技术创新活动，产业集群系统逐渐形成有序结构。第三，产业集群系统内的非线性相互作用。非线性是指系统内各要素的量不呈比例的关系，代表系统系统内本身的不规则运动和突变。在远离平衡态时，部可能会出现非线性相互作用

8、。该作用导致了系统内部各要素之间的竞争、合作与协同，从而促进系统内部形成有序结构。产业集群通过竞争与合作机制来体现产业集群内部企业在技术创新过程中的博弈关系它们相互争夺空间和资源，同时又相互协调、相互促实现了在非线性作用下的整合作用，从而推动技术进，创新在自组织过程中的有序演化。第四，产业集群系统存在涨落机制。由于集群系统内部各要素之间的竞争、独立运动、协同运动以及环境因素的随机干扰，系统要素的实际状态值总会产生实际状态值的波动幅度称之为涨落。与平均值的偏离，产业集群及其内部企业在运行过程中会出现技术、知识、政策、管理等多方面的变化，新技术、新的金融产业和融资渠道、新型专业人才等的出现都会引起

9、产业集群系统的涨落。协同理论认为，系统的涨落运动在达到不稳定点时，系统各种参数或要素的相互竞争与协同会使整个系统呈现有序时空和功能行为，这为系统趋于有序结构创造了条件。因此，在产业集群技术创新过程中，企业之间的相互博弈对产业集群向有序结构演化产生重大影响。产业集群是一个远离平衡态的开放性自组织系统。它的技术创新就是在外界环境不断变化与集群内部企业、研发机构等的非线性冲击下，产业集群自发地由无序向有序或者由有序向更加有序状态转变的过程。结合协同学理论，我们用自组织系统的动力机制参考方程作为描述产业集群自组织技术创新的模型，李锐、鞠晓峰等的研究，本文用动力学方程作为描述产业集群技术创新的基本工具。

10、）（）（表示产业集群自组织发展状态，其中，表示产业集群的技术创新程度，表示强度系数，表示限）表示随机制性因素对产业集群技术创新的作用，（涨落机制对产业集群技术创新的作用。）进行变换，对方程式（可以得到产业集群技术创新体系和发展状态的演化方程：）（），其中，）。（）为了便于分析，令这里分析仅含有一（，个参数的产业集群自组织演化模型方程：（）即在产业集群自组织发展处于稳定状态时，）可以得到方程式（的个解：，由此可知，当时，。，为虚数，不±能作为本方程的解，因此只有为产业集群技术；创新演化方程式的稳态解（当时，方程式的，）个解均为实数解，此时为产业集群的不稳定解，是产业集群的稳态解。为产业

11、集群自组织演化的分岔点，从状态逐渐增大产业集群的系统性质将会发生并跨越这一点时，显著变化。这表明产业集群通过内部各要素间的互动及技术创新，推动产业集群整体发生质变，实现了系统由无序结构到有序结构的演化。从模型的结构可以看出，产业集群的技术创新过程是非线性的，技术创新路径受到的影响。要推动产业集群通过自组织）（创新，顺利实现从无序结构向有序结构的转变，需要积极增大产业集群技术创新的正反馈系数或者降低限制性因素系数，而这正是产业集群自组织创新的必要条件和内部机制。由此，我们可以认为，在无外界干扰的情况下，产业集群的技术创新过程具有自组织特性，对于不同的产业集群技术创新强度系数，产业集群的自组织演化

12、轨迹可能会趋于不同的方向；随机涨落机制在产业集群的自组织创新过程中会产生较大的冲击作用，影响产业集群技术创新和发展的轨迹。而这种技术··科技进步与对策年创新产生机制还需要从产业集群内部企业之间的互动博弈中去考察。产业集群技术创新主体的自组织行为特征产业集群的自组织技术创新体系是集群内的主导配套企业等基于创新需求而产生交流信息与资企业、源，互为提供资金、技术和服务的一种正式或非正式的合作而产生的“知识溢网络关系。由网络内各种交互、，和“学习效应”为产业集群的技术创新创造了出效应”条件。大型主导企业是技术创新体系的核心主体，也产出以及收益的主体。产业集群内是技术创新投入、各行为

13、主体在交互与协同行为中形成了有具体利益的这使得在产业集群技术创新体系的自组织运行竞争，过程中，各主体之间存在典型的互动博弈特征。一是产业集群主导企业在技术创新中的博弈行为特征。主导企业在集群的技术创新过程中处于强势地其行为是以赢利为最终目的，但是其行为也受到相位，关配套企业的较大影响。如在技术革新、产品研发、生其根据需要与相关企业或支撑产制造等经营活动中，机构结成了长期稳定的信息、技术、资金等资源的交流协作关系。由产业集群自组织技术创新演化模型的分技术创新是由于受到外部环境的变化而引起析可知，在产业集群涨落机制的作用下，的集群主导企业运用新技术创造出新工艺，生通过整合内部创新资源，产出新产品，

14、并将其在市场上推广。由于信息的不完全性和技术创新的外部性特征，主导企业往往会根据群中其它相关企业的行为做出技术创新决策。由此可见，产业集群内部企业在技术创新中的行为选择是一个重复学习过程，主导企业与相关配套企业在技术创新中是一个重复、动态的博弈过程。二是产业集群内部相关配套企业在技术创新过程还包中的博弈行为特征。产业集群的技术创新过程，括核心企业与相关配套企业等其它行为主体在互动过从而加程中产生的能够更有效传递和扩散隐性知识，速知识创新和有效提升产业集群竞争力的非正式关系。产业集群中相关配套企业的行为主要表现为以获以及根据自身利益的需要选择利为最终目的的行为，是否需要参与技术创新活动。由于产业

15、集群的技术创而企业又面新存在着显著的外部性和技术溢出特征，临着市场竞争的压力，产业集群内部相关配套企业便可能在技术创新中产生“搭便车”行为和竞争刺激下的主导企业与相关配套技术创新冲动。在这种情况下，企业之间重复博弈的行为特征决定了产业集群技术创新的可持续性和运转机制特征。经营策略，彼此之间进行合作与协同竞争。虽然集群内的大型主导企业和众多中小型相关配套企业在产业但这种拥有庞大资源的大型主链中处于不对等地位，导企业与相关配套中小型企业合作发展的方式，是产业集群进行技术创新的重要方式。在这种情况下，产业集群中各类企业的最优选择是协同创新。然而在现，对中小企业来说，其可能更倾向于“搭便车”而实中，不

16、愿意进行先期的技术创新投入。在这样的情况下就会出现合作双方的互动博弈关系。借鉴张哲（等）对大型企业与中小企业的博弈分析思路，本文对产业集群内的企业在技术创新中的博弈过程进行如下分析：博弈模型的设定（）参与人：假设产业集群内由一家大型企业和相关中小型配套企业组成，各企业之间是协作联盟关系，在技术创新过程中两家企业之间的协同博弈是一种动态过程，设、分别为产业集群中的大型企业和中小型配套企业，、在集群创新中是协同和竞争的关系。）（行为：在产业集群的技术创新博弈过程中各企业存在着两种基本选择，即协同与背叛。在博弈过程企业追求利润最大化，期望以最少的投入获取最大中，当协同有利的利益。在产业集群的技术创新

17、过程中，时，企业会选择协同行为；当背叛更有利时，企业将选而这将给对方带来损失与风险。在产业集群择背叛，的技术创新过程中，企业之间的协同博弈有助于实现双赢。）（策略选择：两企业都采取针锋相对的博弈策略，即你合作，我就合作，一旦一家企业采取背叛行为，双方将不再合作。设集群内企业的协同合作具有累积（用表示，协同合作在重性和正反馈激励性质，）即协同次数越多，双方协同合作复博弈中呈递增状态，越默契。产业集群内的企业在发展过程中存在溢出效应。假设产业集群中有家类似企业的中小型配套企业，都能够从，即值越企业的技术创新中获益，），溢出效应越高。假设溢出率表大，（示影响溢出效应的其它因素。设企业采取协同行为的概

18、率为，背叛的概率为；企业采取协同合作的概率为，背叛的概率为。（）效用与收益：设的总资产占整个产业集群总资产的比重为，每年新增协同发展资金占总资本的比例为的总资产占整个产业集群总资产的比例；每年新增协同发展资金占总资本的比例为。为，产业集群协同发展总投入为，两家企业协同发展的投入比例分别为：其中假设和，如果两企业都选择协同合作，产业集群每年。，的协同收益为，协同收益的大小与两企业的预期协同效应系数正相关，协同收益按照各企业每年协同发主导企业和配套企业分展资金的投入比例进行分配，产业集群技术创新的博弈过程分析作为自组织系统的产业集群具有能动性和学习创新能力。在特定的外部环境刺激下，集群内各行为主能

19、动地调整体能够针对市场和社会经济环境的变化，第产业集群技术创新的自组织过程分析期刘英基：··别获得如果两家企业都选择背和的协同收益；叛，不进行协同合作，则整个产业集群及每家企业的协同收益均为零；如果企业选择协同合作，而企业选择背叛，由于企业是大型主导企业，企业获得协作发展收益与发展的收益系数为，及协同资金的投在企业选择协同合作，入量正相关；企业选择背叛时，企业协同发展的收益效应系数为，企业获得的技术创新收益与正相及协同资金的投入量关。设为企业相对于企业的学习模仿能力系数。根据上述博弈模型的设定，可以构造出产业集群技术创新中企业协同博弈的第次博弈支付矩阵，如图所示。）（）（当

20、且仅当式（和式（同时）由上述模型可知，成立时，产业集，企业才会同时选择协同技术创新，群的技术创新才能得以进行。式（和式（中只有）一个成立，即一个选择协同，另一个选择背叛，产业集群的技术创新效果将下降。）、（）、（），把式（和可得代入式（）（）（）（）（即），）（）（）（）（）（）根据式（进行计算，可得企业进行技术创新）战略选择的条件：图集群创新中企业博弈的第次支付矩阵（）（）（）（产业集群中选择学即当技术创新溢出率，习模仿道路的其它中小型企业数目时，大型主博弈模型的求解过程在集群的技术创新过程中，企业的技术创新净收益等于其进行技术创新的收益减去协同发展资金投入。根据上述假设进一步分析，图中的支

21、付表达式可以细化为以下几个方面的内容：当大型企业和中小型配套企业都选择进行协同技术创新时，二者的技术创新收益期望值分别为：）（）（）（）（）（）（当大型企业选择进行协同技术创新而相关配套企导企业在产业集群技术创新的博弈中达到了稳定均衡值。）、（）、（）和），把式（可得：代入式（）（）（）（）（）根据式（进行计算，可得企业进行协同合作的条件：二者在第阶段的技术创新期望收益业选择背叛时，值分别为：（）（）（）（）当产业集群各方在协同发展的第阶段博弈中，相关中小型配套企业选择了协同创新而大型主导企业二者在这一阶段的创新期望收益值分选择了背叛时，别为：（）（）（当双方都选择背叛时，各自的技术创在第阶段

22、，新期望收益值都为零。由于，企业之间进行的是不完全信息重复博弈，因此在每一次的技术创新博弈时，集群企业选择协同创新还是背叛的关键，在于选择协同创新的期望收益值与背叛的期望收益值之差是否大于，即：（）（）产业集群中选择即当技术创新的溢出率，学习模仿道路的其它中小型配套企业的数目时，相关配套企业在产业集群技术创新的博弈中达到了稳定均衡值。博弈模型的初步结论通过上述分析可以得出，、企业都选择协同合作来实现产业集群技术创新目的的条件是，知识及技术的溢出率和产业集群中选择学习模仿策略的相关中小型企业的数目必须不高于一个上限。在集群内部企业协同目标相同的情况下，即当时和主导企业学习模仿因子较小，或者小企业

23、的创新能力较弱时，有在这种情况下、企业都愿意协，。同合作，实现产业集群技术创新的目的。在产业集群技（）（）（··科技进步与对策年术创新过程中，企业之间的博弈在本质上是不完全信息动态博弈。因此，需要关注博弈的协同均衡，需要从降低知识及技术的溢出率、减少产业集群中“搭便车”的中小企业数量、提高集群技术创新效应值等方面入从而促进产业集群技术创新的有效实现。手，协同创新起到了促进作用。第三，强化产业集群技术创新的协调机制，降低技术溢出率和选择模仿策略的中小企业数量。技术溢出率越低，越有利于保持技术创新博弈中两类企业的稳双方选择协同技术创新的可能性也就越大。态均衡值，严格和完善知识产

24、权保护法是降低技术创新溢出率的可以有效措施。降低选择模仿策略的中小企业数量，从提高专利保护程度和培育激励技术创新的产业集群文化着手。政府应制定鼓励中小企业进行技术创新的从而减少创业模仿的可能性。激励政策，第四，建立大型主导企业与相关中小配套企业之鼓励中小配套企业主动参与技术间的协同信任机制，创新。充分利用集群内部的沟通与交流机制，为企业提供基于认同的信任；通过沟通，有效降低技术和市场促进产业集群技术创新协同关系的价值的不确定性，达成，鼓励相关中小配套企业自觉自愿地融入产业集群的技术创新体系。参考文献：美约瑟夫·熊彼特资本主义、社会主义与民主北京：商务印书馆，：基于产业集群理论的企业协同创新系统研究天张哲津：天津大学，鞠晓峰产业创新系统的自组织进化机制及动力模型李锐，（）：中国软科学，李林，秦国文论区域创新网络与中小企业技术创王道平，（）：新求索，技术创新和技术创新