基于演化博弈的战略性新兴产业集群协同创新策略研究

协同创新策略研究

李煜华，武晓锋，胡瑶瑛

（）哈尔滨理工大学管理学院，黑龙江哈尔滨１５００４０

摘　要：战略性新兴产业集群以创新为主要驱动力，协同创新是战略性新兴产业集群提高自主创新能力和创新效率的重要途径。在对战略性新兴产业集群创新主体关系和创新方式进行分析的基础上，运用演化博弈理论，构建了集群内企业和科研院所创新博弈的复制者动态模型，分析了其在创新过程中的动态演化过程。在此基础上，得出协同创新预期收益、协同创新风险和协同创新知识位势是影响战略性新兴产业集并据此提出了相应的协同创新策略。群协同创新的重要因素，

关键词：协同创新；战略性新兴产业；演化博弈；产业集群

：／ＤＯＩ１０．６０４９ｋｂｄｃ．２０１１１２０７７０ｊｊｙ

（）中图分类号：Ｆ２６３Ａ　　　　文章编号：１００１７３４８２０１３０２００７００４　　　　文献标识码：－－－０　引言

步入２全球科技产业进入到一个前所１世纪以后，未有的创新密集期。以创新为关键特征的新兴产业成为推动世界经济发展的主导力量

［１］

４］

构建了产业、技术和区域三的成果。杨耀武和张仁开［

５］

张哲［对产业维整合的产业集群协同创新框架模型；

集群创新要素进行了分类与综合分析，初步构建了产

６］

业集群协同创新动力系统；易明［从关系和互动角度７］

从协同对协同创新的治理机制进行了研究。张琼瑜［

，新兴产业集群成

为提升国家竞争力的重要载体。作为创新集群的代表，战略性新兴产业集群可以加速实现技术创新和技并能带动产业升级和区域创新。因此，其在术产业化，

主要发达国家得到快速发展。当前，我国战略性新兴产业正处于萌芽期，由于技术的不确定性和风险性，再高校和科研机构等科技力量自加上当前集群内企业、

重复分散，在集群创新过程中运行效率不高，成体系、

客观上要求集群创新通过联合投资分散技术创新带来共担技术投资的不确定性以及共享技术创新的风险、

２］

。而从带来的收益，以集群的整体力量促进技术创新［

论的角度对高新技术产业集群创新的协同机理进行了研究。上述研究对集群协同创新进行了有意义的探但总体而言，对战略性新兴产业集群协同创新的研索，

究尚处于起步阶段，大多基于区域经济、集群和创新要素等角度，从战略性新兴产业内部创新主体关系对协同创新影响进行的研究较少。因此，本文在借鉴这些成果的基础上，从战略性新兴产业集群内部创新主体间博弈关系的角度出发，对集群主体的协同创新关系进行了研究。

高校、科研机构、企业之间的自觉协同创新目前来看，

迫切需要在集群协同创新机制上有突破性尚未成型，

３］

。为此，进展［探讨建立战略性新兴产业集群的协同创

１　战略性新兴产业集群创新主体与创新方式

战略性新兴产业集群是指先导性技术产业化下促成的大量关联密切的先导技术型企业与相关中介机大学等不同群落在一定地域范围内集聚所形成的构、

８］

。健全且具灵活性的、充满创新活力的有机产业体系［

新机制具有重要意义。

国内学者对产业集群协同创新的研究已取得一定

收稿日期：２０１２０３１４－－）；）；基金项目：国家自然科学基金项目（教育部人文社会科学研究一般项目（黑龙江省哲学社会科学重大决策咨７０７７３０３２１０ＹＪＣ６３０１３３

）；；询项目（哈尔滨理工大学青年拔尖创新人才培养计划项目（黑龙江省哲学社会科学研究规划项目１１Ｇ００４０８２Ｃ０５）

（）；）黑龙江省教育厅人文社会科学研究项目（１２Ｃ０２９１２５２２０４１

，作者简介：李煜华（男，陕西扶风人，哈尔滨工程大学博士后，哈尔滨理工大学管理学院教授、硕士生导师，研究方向为技术创新１９７０－）

，，管理；武晓锋（男，山西晋中人，哈尔滨理工大学管理学院硕士研究生，研究方向为技术创新管理；胡瑶瑛（１９８７－）１９７３－）

女，黑龙江哈尔滨人，哈尔滨理工大学管理学院讲师，研究方向为产业集群。

第２期　　　　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分析

·７１·

当前，战略性新兴产业集群在我国正处于萌芽阶段。任何集群的出现首先与创新内在相关

［９］

基于演化稳定策略的基本概念，强调博弈的动态过象，

程，而在多重均衡中究竟能达到哪种均衡则依赖于演化的初始条件及演化路径。由于战略性新兴产业集群集群主体的创新行中存在创新的不确定性与风险性，

可用生物演化的为多是一种缓慢演化的过程。因此，

复制动态机制模型对其进行分析。在具体的创新博弈每个集群成员根据自身在群体中的相对适应过程中，

性来选择和调整各自的策略。具备有限信息的集群主以追求体根据创新既得利益不断在边际上调整策略，

１１］

。自身利益的改善，最终达到动态平衡［

。波特

［１０］

认

为，如果一个集群在一段时间内不能在主要的新技术领域或需要扶持的公司和机构方面构筑其创新能力，它就会丧失竞争力。战略性新兴产业集群的长远发展，取决于集群内创新资源的有效配置以及创新效率的提高。

１．１　战略性新兴产业集群创新主体间的关系

战略性新兴产业集群的创新，需要在集群内部的高校、科研机构、机构和中介机构间实现创企业、

集群内部新资源的有效流动与配置。而在此过程中，

创新主体需要经历一个反复长期的博弈演化过程。企业是战略性新兴产业集群内各种创新资源的主要拥有而集群内的高校和科研者和创新利益的主要享有者，

机构拥有人才、信息和科研成果等大量异质性创新资科研院所与集群创新企业间的互动可以有效提高源，

企业创新能力，并从根本上提高集群整体创新能力。战略性新兴产业集群在我国尚处于萌芽阶段，需要发挥引导与协调监督作用，营造有利于协同创新的宽松环境。中介服务机构可以为集群创新提供信息、管理和投资等方面的专业服务，提高科技创新效率。战略性新兴产业集群内企业、高校、科研机构、政相互影响，府机构和中介机构在创新过程中相互联系、

共同推进集群创新的发展。创新主体间的关系见图１。

首先，假定在不考虑集群中和中介服务机构作用的前提下，企业和科研院所进行创新博弈。其次，假定企业出于协同创新利益的考虑，首先会尝试协同但在与科研院所的博弈中，会表现出两种行为方创新，

一是坚持实行协同创新；二是实行创新。再式：

次，假定科研院所首先尝试协同创新，在与企业的实际博弈中也会有这两种行为方式。企业群体和科研院所群体关于创新策略选择的演化博弈决定战略性新兴产业集群协同创新的动态演进过程。

对创新博弈影响要素进行如下假设：ｉｓ为集群中企业ｓ采取创新策略时的预期收益；ａｓ为企业ｓ所拥有的创新资源；表ｃｓ为企业ｓ的协同创新收益系数，示企业的协同创新能力；表示企业ｓ采ｖｓ为风险系数，取协同创新策略时的风险；ａｃｔｓ为企业ｓ采取协同创新策略时的预期收益；ａｖｓｓ为企业ｓ采取协同创新策略时的初始成本。

同理，ｉｔ为集群中科研院所ｔ采取创新策略时的预期收益；ａｃｔ为科研院所ｔ所拥有的创新资源；ｔ为科研院所ｔ的协同创新收益系数，表示科研院所的协同表示科研院所ｔ采取协同创创新能力；ｖｔ为风险系数，新策略时的风险；ａｃｓｔ为科研院所ｔ采取协同创新策略时的预期收益；ａｖｔｔ为科研院所采取协同创新策略时的

图１　战略性新兴产业集群创新主体间的关系

初始成本。根据上述假设，企业与科研院所创新博弈的支付矩阵见图２。

收益企业

科研院所

协同创新

创新

１．２　战略性新兴产业集群创新方式

战略性新兴产业因核心技术独创性强、创新程度高和研发投入较大，因此集群成员选择创新将有力于技术保密，增强创新技术的专有性，使自己在行业竞争中处于领先地位。另外，集群内企业之间的紧密互动、内部创新资源的易获得性和低成本性以及在知识和信息上的共享，都会大大降低技术和市场不确定性带来的风险

［５］

协同创新ｉｃｖｉｃｖｓ＋ａｔｓ－ａｓｓ，ｔ＋ａｓｔ－ａｔｔ创新ｉｉｖｓ，ｔ－ａｔｔｉｖｉｓ－ａｓｓ，ｔｉｉｓ，ｔ图２　企业与科研院所创新博弈的支付矩阵

首先，假设在集群中选择协同创新策略企业的比例为ｍ，选择创新策略企业的比例为１－ｍ；其次，

假设在集群科研院所中，选择协同创新策略科研院所的比例为ｎ，选择创新科研院所的企业比例为１－企业选择协同创新策略的收益为：ｎ。那么，

（（）ｕｉｃｖ１－ｎ）ｉｖ１＋（ｓｃ＝ｎｓ＋ａｔｓ－ａｓｓ）ｓ－ａｓｓ）（

　　企业选择创新策略的收益为：

。因此，战略性新兴产业集群主体的创

新可以分为创新与协同创新两种方式，它们各有利弊，不同的集群成员会作出不同的选择。从产业中观层面看，多主体协同创新是促进战略性新兴产业集群良性发展的理想模式。

２　企业与科研院所创新演化博弈模型

演化博弈论从有限理性出发，以参与人为研究对

ｕｉ１－ｎ）ｉｓｉ＝ｎｓ＋（ｓ　　则企业创新的平均收益为：

ｕｕ１－ｍ）ｕｓ＝ｍｓｃ＋（ｓｉ（）２（）３

·７２·科技进步与对策　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０１３年

　　同理可得科研院所创新的平均收益为：

ｕｕ１－ｍ）ｕｔ＝ｍｔｃ＋（ｔｉ为：

（）４

　　分别构造企业和科研院所创新的复制动态方程组

Ｊ＝

（（（１－２ｍ）ｎａｃａｖｍａｃ１－ｍ）ｔｓ－ｓｓ）ｔｓ（

）（６

（）（）（）ｎａｃ１－２ｎｍａｃａｖ－ｎｓｔ１ｓｔ－ｔｔ则

）｛（ｄｍ／ｄｔ＝ｍ（１－ｍ）ｎａｃｖｔｓ－ａｓｓ）

／（ｄｎｄｔ＝ｎ（１－ｎ）ｍａｃｖｓｔ－ａｔｔ）

Ｊ｜｜＝

（）５

（（１－２ｍ）ｎａｃａｖｍａｃ１－ｍ）ｔｓ－ｓｓ）ｔｓ（

）（）（ｎａｃ１－ｎ１－２ｎｍａｃａｖｓｔ（ｓｔ－ｔｔ）（）７

　　企业和科研院所创新博弈的演化过程可以由复制

动态方程组（来描述。在式（中，分别令ｄ５）５）ｍ／ｄｔ＝／／由此可得，当ｍ＝０、０、ｄｎｄｔ＝０，１或ｎ＝ａｖａｃｓｓｔｓ时，集群中采取协同创新企业的比例是稳定的；当ｎ＝／集群中采取协同创新策略科研０、１或ｍ＝ａｖａｃｔｔｓｔ时，

院所的比例是稳定的。基于上述分析可以得到企业和）、（科研院所创新演化博弈模型的均衡点为：（０，０１，）、（）、（／其中ｍ＊＝ａ００，１ｍ＊，ｎ＊），ｖａｃｎ＊＝ｔｔｓｔ，

／ａｖａｃｓｓｔｓ。

矩阵Ｊ的迹为：

（ｔｒ（Ｊ）＝（１－２ｍ）ｎａｃｖ＋　ｔｓ－ａｓｓ）

（（）１－２ｎ）ｍａｃｖ８　　　（ｓｔ－ａｔｔ）

　　本文根据雅克比矩阵的局部稳定分析法对５个平衡点进行稳定性分析。

）（当ａ１ｃｖａｃｖｃｖｃｔｓ＜ａｓｓ、ｓｔ＜ａｔｔ或ａｔｓ＜ａｓｓ或ａｓｔ即集群内企业和科ｖａｃｖａｃｖ＞ａｔｔ、ｔｓ＞ａｓｓ、ｓｔ＜ａｔｔ时，研院所中至少有一方的协同创新预期收益小于其协同

创新风险成本时，雅克比矩阵的稳定性见表１。然后，将两个群体类型比例变化复制的动态关系分别通过坐

（）、（）（）标图３和３表示出来，从演化动态轨迹示意ｂ３ｃｄ

（）图可知，从任何初始状态出发，系统都将收敛于ｏ０，０

点。也即，在集群内企业与科研院所至少一方协同创新成本大于其收益的情况下，只有集群成员选择创新才是演化的稳定策略。

ａｃｖａｃｖｔｓ＞ａｓｓ，ｓｔ＜ａｔｔ结果ｒ（Ｊ）符号｜Ｊ｜符号ｔ＋

－＋－

－不确定＋不确定

ＥＳＳ不稳定鞍点鞍点

３　企业与科研院所创新博弈动态演化过程

战略性新兴产业集群中企业与科研院所协同创新的演化稳定性可通过对雅克比矩阵的局部稳定性分析）的雅克比矩阵为：得到。方程组（５

ａｃｖａｃｖｔｓ＜ａｓｓ，ｓｔ＜ａｔｔ结果ｒ（Ｊ）符号｜Ｊ｜符号ｔ＋

－－＋

－不确定不确定＋

ＥＳＳ鞍点鞍点不稳定

表１　三种情况下的局部稳定点分析结果

均衡点

ａｃｖａｃｖｔｓ＜ａｓｓ，ｓｔ＞ａｔｔ结果ｒ（Ｊ）符号｜Ｊ｜符号ｔ＋

＋－－

－＋不确定不确定

ＥＳＳ不稳定鞍点鞍点

ｍ＝０，ｎ＝０ｍ＝１，ｎ＝０ｍ＝０，ｎ＝１ｍ＝１，ｎ＝１

）当ａ即当集群内企业２ｃｖａｃｖ　　（ｔｓ＞ａｓｓ、ｓｔ＞ａｔｔ时，

和科研院所采取协同创新策略时的预期收益大于其成雅克比矩阵的稳定性分析见表２。本时，

表２　ａｃｖａｃｖｔｓ＞ａｓｓ、ｓｔ＞ａｔｔ时的局部稳定分析结果均衡点

｜Ｊ｜符号

＋＋＋＋－

ｔｒ（Ｊ）符号

－＋＋－０

结果ＥＳＳ不稳定不稳定ＥＳＳ鞍点

ｍ＝０，ｎ＝０ｍ＝１，ｎ＝０ｍ＝０，ｎ＝１ｍ＝１，ｎ＝１ｍ＝ｍ＊，ｎ＝ｎ＊

　　进一步将两个群体类型比例变化复制的动态关系

）。从中可以对集群用一个坐标平面图表示，见图３（ａ中企业和科研院所创新博弈的动态过程进行分析，由两个不稳定的均衡点Ａ和Ｃ与鞍点Ｄ连成的折线为系统收敛于不同状态的临界线，初始状态在拆线右上方）点，时，系统将收敛于Ｂ（也即企业和科研院所都１，１将采取协同创新策略；初始状态在拆线左下方时，系统）点，将收敛于Ｏ（即企业和科研院所都将采取０，０创新策略。由于我国战略性新兴产业集群正处于萌芽阶段，集群内企业和科研院所的创新博弈演化还需经因此在这一阶段的创新博弈过程中，历一个长期过程，

系统将保持协同创新与创新共存的局面。

图３　集群成员创新动态演化

４　基于参数变化的协同创新策略

在协同创新相关系数变化的影响下，战略性新兴产业集群中企业与科研院所能否实现协同创新，在很大程度上取决于协同创新的预期收益系数、协同创新风险系数和双方的创新资源水平。因此，本文主要分

第２期　　　　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分析

·７３·

析在参数变化影响下企业与科研院所创新博弈的演化过程，并提出相应的协同创新策略。

）（集群主体协同创新预期收益系数。在其它参１

数不变的情况下，当ｃ即集群中企业和科研ｓ和ｃｔ提高，从动态演化图院所创新活动产生的预期收益变大时，

看，折线上方的Ａ系统收敛于ＤＣＢ部分的面积将较大，

会有越来越多的集群均衡点Ｂ的概率也会随之增大，

反之，则会有越来越多的集群主体选择协同创新策略；

在一项创新活动开始主体选择创新策略。因此，

之前，对协同创新利益的预期会促使集群中企业和科研院所对是否选择协同创新作出选择。当协同创新取得初步进展后，在创新收益的驱使下，集群成员会继续并由此形成良性循环。在战略性新兴选择协同创新，

产业集群中，集群内企业与科研院所可以达成产业技通过建立共同创新目标，协同开展创术创新战略联盟，

新，进而实现预期协同创新收益。

）（集群主体的协同创新风险系数。在其它参数２

不变的情况下，则集群创新主体协同ａｖｖｓｓ和ａｔｔ越小，创新所付出的初始成本就越小，从动态演化图上看，折线上方的Ａ演化系统收敛于ＤＣＢ部分的面积将越大，

博弈主体就越会选择协同创新策Ｂ点的概率也就越大，

略；反之，博弈主体就越趋向于选择创新策略。战略性新兴产业集群创新过程中的风险性在很大程度上要求集群成员加强合作创新，而在实际合作过程中，企业和科研院所在合作动机、资源占有、合作过程、知识转移和利益分配等方面会产生分歧，并由此产生协同创新风险，因此需要相应的机制作为保障。企业和科研院所应建立相互依赖和相互理解的有效沟通机制，加强双方的信任关系，形成适当的信任机制。在明确建立行之有效的运行机制，各方职责和权利的基础上，

不断积聚技术、人才和信息等资源，并进行有效整合，建立利益分配与风险共担机制，使合作双方在共享创新收益的同时，共同承担创新过程中的风险。

）（集群主体的创新资源水平。集群主体的创新３

／资源水平直接影响其对创新策略的选择，令ｋ＝ａａｓｔ，（）在图３中，四边形ＡａＤＣＢ的面积为：

较大差距，否则协同效应就会大大降低。战略性新兴产业集群中企业或科研院所在选择创新合作伙伴时，应考虑双方的知识位势因素，最好选择创新资源与能

１２］

；力互补的合作伙伴［而在企业与科研院所具体的创

更要注重双方创新资源的充分共享和新合作过程中，

创新能力的互补，从而使协同创新贯穿于整个创新活动中。

５　结语

本文从产业集群成员关系的角度出发，探讨了战并运用演化博弈理略性新兴产业集群协同创新策略，

论，构建了战略性新兴产业集群中企业与科研院所创对创新博弈的演化过程进行了分新演化的博弈模型，

并提出战略性新兴产业集群的协同创新策略。本析，

文的不足之处在于，只讨论了集群中企业与科研院所在以后的研究中应引入和中介机构，探讨的博弈，

环境和社会服务支持下战略性新兴产业集群的协进一步研究集群环境对协同创新的影响。同创新策略，参考文献：

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ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＫｎｏｗｌｅｄｅＥｃｏｎｏｍａｎｄＥｎ　　　　　－ｇｇｙ　，ｔｅｒｒｉｓｅＤｅｖｅｌｏｍｅｎｔ２００４：３９４０．　－ｐｐ

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，］（）：ｔｉｔｉｏｎｈａｒｖａｒｄｂｕｓｉｎｅｓｓｒｅｖｉｅｗ［Ｊ．１９９８，７６６７７９０．　　－［］盛昭瀚，肖条军．企业自主创新、模仿创新行为与１１　易余胤，

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（责任编辑：王敬敏）

ｖ１ｖｓｔ１ｋ＋ｓ＝１－

ｃ２ｃｓｔｋ（）（）９

ｖｄｓ１ｖｓｔ１（）１０＋＝－＜０２ｃｄｋ２ｃｓｔｋ四边形ＡＤＣＢ的面积为ｋ的减函数。　　从上式可知，

于是，企业和科研院所之间创新资源和能力差距越小，

（）四边形Ａ系统收敛于Ｂ的概率就越ＤＣＢ的面积越大，大，就会有越多的企业和科研院所采取协同创新策略；反之，四边形Ａ集群中企业和科研院ＤＣＢ的面积越小，所就越倾向于采取创新策略。这说明，在企业和科研院所的协同创新中，创新资源和创新能力不宜有