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经济/产业
数字转型与城市生态系统创新
第749期 作者:□文/郑祖婷 王维佳 时间:2025/3/17 16:36:49 浏览:16次
  [提要] 不同层级的数字化水平,如城市数字化水平与当地制造企业数字化水平存在差异,创新技术在区域内存在溢出效应,“搭便车”现象频发。基于上述问题,选择城市创新生态系统中的市政府、科研院所、制造企业为主体构建三方博弈模型,分析三方主体间的效用及行为选择,通过MATLAB数据仿真分析关键参数对城市创新生态系统整体的影响。研究结果表明:博弈存在两种均衡解,且城市数字化水平、制造企业数字化水平显著影响博弈系统的均衡策略,因此政府不仅需要进行城市数字化建设,还需引导企业提升数字化水平;数字化水平与有效创新率应当相适宜,以实现生产力的提升。
关键词:城市创新生态系统;数字化水平;演化博弈
基金项目:2023年度河北省社会科学发展研究重点课题:“‘双碳’目标下数字经济驱动河北省临港产业强省建设的路径与机制研究”(项目编号:20230102005)
中图分类号:F061.5;F29 文献标识码:A
收录日期:2024年8月10日
随着我国综合国力的提升,单一的创新模式已然不能满足我国对高质创新的需求,创新主体、创新环境、创新机制等相互作用使得创新具备生态的复杂性,因此对于创新的研究不仅局限于创新本身,更应关注对创新所处生态系统的研究。而数字技术和产品是创新具有划时代意义的产物,充分发挥着其高速便利、大信息储存、去中心化等优势,已然成为社会生活变更、经济结构重塑、全球竞争的重要影响因素。
以往的研究中,以宏观、中观、微观视角对创新生态系统的运行进行解构分析。从创新生态系统组成结构来看,主体包括政府、企业、科研院所、消费群体等,运行机制包括组织、资源以及战略协同等,影响因素包括法律环境、文化背景、绿色理念、人才基础、资本规模等。在创新生态系统中,数字化转型促进制造企业技术创新,推动区域创新进程,对经济结构稳定性产生作用,自上而下贯穿创新生态系统。综上所述,数字化与城市创新生态系统的关系密不可分,通过数字技术、数字产品促进城市创新生态系统良性运行。
一、模型假设与构建
(一)模型假设(图1)
H1:城市创新生态系统中政府、科研院所、制造企业三方主体在数字化的影响下共同作用于地区创新发展,其概率分别为x、y、z,并且(0<x,y,z<1),各主体通过博弈达到自身利益最大化,不断根据其他主体行为调整决策行为,以达到演化的最终稳定状态,这个状态用ESS代表。
H2:政府积极推进数字化转型相关政策的落实,有助于地区居民生活便捷,增加地区经济活力,吸引人才流入,创造更多地区财富。因此,市政府的税收收入R1与该地区数字化水平α成正比(1<α<2)。(借鉴栗智慧为地区数字化水平所构建的评价指标体系,对各地区数字化水平评分进行归一化处理,使得数值介于0~1之间,且数值越大,数字化水平越高,本文α为数字化水平得分与100分之比加1所得)。如果政府促进地区数字化转型,那么税收收入将提升至αR1,在此过程中,政府通过对积极与科研机构合作促进城市创新发展和数字化转型的企业进行补贴G,以调动企业的积极性。此外,数字化建设有助于高效监督企业完成环保任务并及时对污染物排放超标的企业罚款P。政府不作为“虹吸效应”,该地区人才可能会流入到邻近城市,给该地区政府带来间接损失S。
H3:企业投资科研院所进行研发时,投资费用为I,科研院所能够针对企业需求进行精准研发创新,研发完成,企业会因创新技术初次进入市场获得一定时期内的垄断利润,获得高额收益Rm;企业选择借鉴已有的科研成果进行技术迭代时,即选择科研“搭便车”,获得的收入为Rf,因需要根据企业所需寻找或者等待相匹配的科研成果,所以会产生额外的机会成本Co;同时,企业数字化水平β(同理α取值1<β<2)是影响企业期望收益的。
(二)三方博弈主体策略演化稳定性分析。三方博弈主体的复制动态分析:复制动态微分方程以海萨尼转换为基础建立,运用数学归纳法,则政府、科研院所、制造企业选择促进城市数字化转型及创新、合作创新、提升环保技术创新决策下的复制动态微分方程为:
F(x)=■=x(U11-■1)=x(x-1)(R1-P-αR1+zP+yzG) (1)
F(y)=■=y(U21-■2)=y(y-1)(xC1+zC1-zαRs-xzC1+zαγRs) (2)
F(z)=■=z(U31-■3)=-[z(z-1)(Co-αβRf+αβRm-yαI+xyαG)]/α (3)
分别对(1)、(2)、(3)式关于x、y、z的偏导数得到雅可比矩阵:
J=■
=■
通过微分方程的稳定性理论,需要同时满足F(x)=0,F(y)=0,F(z)=0,可以得到该动态系统中有八个均衡点:(0,0,0),(0,0,1),(1,0,0),(0,1,0),(0,0,1),(1,1,0),(1,0,1),(0,1,1),(1,1,1);以均衡点(1,1,1)为例,试讨论系统满足渐进稳定的条件。
当(x*,y*,z*)=(1,1,1)时,雅可比矩阵为:
J=■
特征值为λ=-[β(Rm-Rf)+■Co+G-I]-[(α-1)R1-G]-[(1-γ)+αRs-C1],当企业将创新成果初次运用于生产获得的垄断性收入大于企业“搭便车”获得的收入时,三个特征值均为负值,那么(1,1,1)为渐进稳定点。
当(x*,y*,z*)=(1,0,0)时,雅可比矩阵为:
J=■
特征值为λ=-[β(Rf-Rm)-■Co]-C1-[(α-1)R1+P],当企业刚入市时的垄断性收入小于企业“搭便车”获得的收入时,三个特征值均为负值,那么(1,0,0)为渐进稳定点。以此类推其他六个均衡点,判断其渐进稳定性,如表1所示。(表1)
经过上述分析,在城市创新生态系统中,市政府、制造企业、科研院所三方主体在动态演化过程中,可能存在两个渐进稳定点,当制造企业“搭便车”获得的收入高于自主创新获得的垄断性收入时,稳定点为(1,0,0);当制造企业“搭便车”获得的收入低于自主创新获得的垄断性收入时,稳定点为(1,1,1)。
二、模拟仿真分析
为保障仿真结果的效果,在上述博弈复制动态方程产生均衡解的条件、初始值设定的逻辑的基础上,通过咨询专家学者的意见,参考涉及参数现实比例关系,最终以理论与实践相结合设定初始值,其中城市数字化水平设为α=1.5,制造企业数字化水平β=1.5,其余参数初始值设定均在合理范围内,如表2所示。(表2)
通过MATLAB进行仿真模拟,设定(x,y,z)以(0.2,0.2,0.2)为起点,将两组数据分别进行100次演化,演化路径如图2所示。(图2)
初始设定企业选择“搭便车”更新技术获得的收益不变,改变企业革命性创新产品入市初期获得的垄断性收益,以此来模拟两种均衡解的前提条件。当“搭便车”获得的收益为70时,此时企业选择创新获得的收益更为优渥,如图2所示演化结果趋近于(1,1,1)的均衡解,与上述数理推理所得结果一致。当“搭便车”获得的收益为90时,对于企业来说两种决策带来的收益相同,由于创新产生成本,所以在演化过程中Z值在小于0.5的范围内取值丰富,在大于0.5的范围内取值相对单一,这是因为企业往往趋向扩大经营规模,归根结底靠创新技术,企业以可持续发展为目的倾向于进行创新,但此时如果进行创新,那么很快就会发现无法盈利而迅速回到不创新的状态。当“搭便车”获得的收益为100时,演化结果趋近于(1,0,0)的均衡解,此时企业“搭便车”更容易获得高收益,因此企业选择不创新就能够实现自身利益最大化,企业不进行创新,科研院所就不会进行合作,均衡解No.2更为符合。
(一)城市数字化水平对演化结果的影响。城市数字化水平较低时,如图3所示,即α=1.2,科研院所在低意愿合作创新的演化中最终选择不进行合作。以我国西部为例,西部地区科技研发主要由政府牵头与科研机构或高校合作,创新成果着重服务于军工等国家建设项目。因此,数字化水平较低的城市,科研院所会选择将有限的精力专注于参与政府科研项目,而非企业,这一选择也会进一步导致当地企业发展受限,难以最大限度地发挥城市创新生态系统的价值。对于处于中间位置的城市数字化水平α=1.5或者更高水平α=1.7,从模拟结果来看,形成了相对完整的创新体系,创新发展富有活力并且相对稳定,创新的成果能够产生经济收益。(图3)
(二)制造企业数字化水平对演化结果的影响。制造企业生产力的一线生产者,是城市创新生态系统中的创新的需求者。不同于城市数字化水平,制造企业作为系统中的最小完整单体,制造企业内部部门之间基本不存在信息差,数字化带来的高管理效率和低成本促使制造企业实现高效率,β代表制造企业数字化水平。仿真结果显示,外界环境优良,激发系统活力,实现以创新引领发展。如图4所示,β=1.8的图象比β=1.2的图象斜率更大,率先到达均衡解状态。本文的研究主体为制造企业,其数字化水平却能影响整个城市创新生态系统,这是由供应链辐射效应作用的结果,市政府通过政府采购与数字项目补贴协同的方式,促进供应商企业(如制造企业)进行数字化转型或提高数字化水平,进一步推动下游企业数字化转型。由此可见,城市创新生态系统的主体中,制造企业可以作为驱动点影响整体循环。(图4)
三、结论及建议
结合博弈结果分析,影响企业与科研院所合作模式的因素众多,如创新成果能够产生的经济收益Rf、城市数字化水平α、企业数字化水平β等。核心结论是制造企业实现环保创新的能力决定了城市创新生态系统运行状态,因此企业的创新积极性显得尤为重要。因此提出以下建议:首先,推进城市和制造企业数字化水平的提升。城市数字化水平达到中等水平及以上有利于形成正向推动、富有活力的城市创新生态系统,但数字化发展到达超高水平时也会造成企业在技术更新方面“搭便车”现象频发,一定程度上降低企业自主创新的积极性,此时市政府应通过加强监管、完善知识产权保护等方式降低创新技术的溢出。其次,以生产力为导向,促进城市创新生态系统的良性循环。以城市创新生态系统效率驱动生产,用数字化嵌套生产。为提升生产力,制造企业需要进行数字化转型,尽可能地将数字化运用到生产当中,使得生产智能化,提高生产效率和生产质量。
(作者单位:华北理工大学经济管理学院)

主要参考文献:
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[3]周全,程梦婷,吴绍波,曾莉.新能源汽车企业创新生态系统协同构建研究[J].科研管理,2024.45(04).
[4]刘欣欣.中国数字创新生态系统共生程度评价:动态演进与影响因素[J].技术经济与管理研究,2024(03).
[5]葛鹏飞,黄秀路.数字化转型、创新知识与制造业企业融通创新[J].软科学,2024.38(09).
[6]何伟,董影,吕静文.数字化转型对区域创新生态系统生态位适宜度的影响[J].科技进步与对策,2024(17).
[7]栗智慧.我国产业数字化水平的地区差异与分布动态演进[J].统计与决策,2023.39(18).
[8]申志轩,祝树金,文茜,汤超.政府数字采购与企业数字化转型[J].数量经济技术经济研究,2024(05).
[9]工业和信息化部等七部门关于推动未来产业创新发展的实施意见[Z].2024-01-18.
 
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