海陸經濟競合協同演化模型及策略分析*

滕欣，董月娥

(1.國家海洋技術中心 天津 300112)

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海陸經濟競合協同演化模型及策略分析*

滕欣，董月娥

(1.國家海洋技術中心 天津 300112)

文章分析了海洋經濟和陸域經濟的關聯關系，從海陸經濟發展中的競合行為出發，運用復制者動態方程對海洋經濟和陸域經濟的競合協同關系進行表征，獲得系統的動態均衡點，并結合相位圖分析法對各均衡點的穩定性進行解釋，得到不同的演化穩定策略，進而運用Matlab對海陸經濟競合策略進行系統模擬仿真，得到不同初始狀態參數下海洋經濟和陸域經濟競合發展的不同策略。

海陸經濟；競爭與合作；協同演化；策略分析

1 引言

隨著國家開發利用海洋戰略的不斷推進，海洋經濟得到了迅速發展。21世紀海上絲綢之路戰略為我國海洋經濟的發展提供了新的機遇，但是，要實現海洋經濟的持續健康發展，需要運用系統思維將海陸經濟的發展統一起來，國家提出的海陸統籌的“六個銜接”正是將陸地和海洋的發展定位、發展規劃、資源有效利用、生態環境建設、管理、減災防災防控體系相銜接，統籌海陸各方面的發展。海洋經濟作為國家實現海洋戰略的重要保障，也是陸海統籌的重要組成部分，對實現國家戰略目標尤為重要。

海陸統籌最早由海洋經濟學家張海峰在2004年提出，海陸統籌是在綜合考慮海陸資源環境特點、海陸社會經濟和生態功能以及海陸資源環境生態系統的承載力、社會經濟系統的活力和潛力的基礎上，以海陸兩系統協調為基礎進行的區域經濟發展戰略[1-2]，海陸統籌是從地域整體的角度來研究海陸發展的問題。孫吉亭等提出要從決定機制、作用機制、調節機制3個方面深入研究海陸統籌機制，探討海陸系統的協調和平衡[3]。范斐等認為海洋經濟與陸域經濟協同發展是實現海陸統籌、推進海陸經濟一體化發展的重要途徑[4]。也有一些學者運用博弈論研究合作博弈行為、演化路徑和穩定性[5-7]。

2 海陸經濟的關聯關系

2.1 陸域經濟對海洋經濟的基礎關系

海洋經濟由于自身的特點要較多的依賴于陸域經濟，陸域經濟為海洋經濟提供諸多要素，支撐海洋經濟的發展，這奠定了陸域經濟對海洋經濟的基礎關系。

2.1.1 為海洋經濟發展提供資源保證

海洋經濟發展需要各種自然資源作為保障，由于海洋經濟區與陸地經濟區的交叉重疊性，海洋經濟的發展在增加海洋空間、海面、海洋生物和海底礦產等資源開發利用有效性的同時，還需要借助沿海地區陸地資源。

2.1.2 為海洋經濟發展提供勞動力和科學技術

陸地區域提供了從事海洋產業活動的所有勞動人口。沿海陸域勞動力的數量和質量直接影響提供給各海洋產業勞動力的狀況，從而對海洋產業的發展速度和發展規模造成影響?？茖W技術是影響經濟增長的關鍵因素和最活躍的因素，決定了經濟增長速度和發展方向?，F代海洋經濟的持續發展，同世界經濟發展的總趨勢一樣，越來越依賴于知識和技術。因為海洋環境的復雜性、多變性和高風險性，決定了海洋的開發和海洋經濟的發展需要依靠高新技術的發展，陸域科技力量的強弱直接影響到海洋經濟創新能力的高低，進而影響到海洋經濟的產業結構、生產效率和發展速度。

2.1.3 為海洋經濟發展提供發展資金

生產資金是陸域產業發展的重要影響因素。生產資金包括固定資金和流動資金兩部分。生產資金對陸域產業發展的作用具體表現在3個方面：① 資金投入的增加可提高陸域的產出水平。陸域投入的生產資金越多，能容納的勞動力越多，生產增長越快。② 資金產出率的提高可加快陸域產業發展。③ 固定資產投資增加可使陸域不斷采用先進技術裝備，提高生產能力，降低消耗，改善生產條件，合理布局生產力等。

2.2 海洋經濟對陸域經濟的拉動關系

由于海洋經濟與陸域經濟的密切聯系，作為沿海經濟體系的一部分，海洋產業的發展，也會帶動陸域產業的發展。

2.2.1 能夠緩解陸域資源和能源危機

開發利用海洋資源是人類未來發展的重要途徑。海洋油氣資源、海洋礦產資源、溫差能、潮汐能、海流能、化學能、波浪能等海洋資源和能源的開發利用有利于緩解世界能源危機；鹽和海水是提煉鎂、溴、鉀的重要化工原料；濱海砂礦和海底金屬礦產資源可以提煉錳、銅、鎳、鈷、金紅石等工業原料。這些海洋資源可有效補充陸地相關產業所需原料和能源，從而保證陸域經濟的發展。

2.2.2 產生“乘數效應”

“乘數效應”是指投資的增加將會引起更大的乃至數倍的增加值的增加。由于海陸產業的相互滲透和相互關聯性，海洋產業的發展會帶動相關陸域產業的發展，從而獲得“乘數效應”。

2.2.3 發展海洋產業可以緩解區域就業壓力

發展海洋產業不僅可以直接吸引勞動力就業，而且還可以間接帶動陸域產業就業能力的提高，例如鋼鐵、裝備制造、造船、化工、服務業等[8]。

3 海陸經濟競合協同演化模型構建

由上述分析可知，海洋經濟和陸域經濟存在著互相補充、互相促進的關聯關系，這是一種海陸經濟發展的理想狀態，在現實的海洋經濟和陸域經濟的發展中，二者的發展是競爭與合作并存的，若要達到二者的協同發展，需要一個演化的過程和條件。海陸經濟競合協同演化是一個非常復雜的過程，從中尋找到一條支配性的、內生性的規律非常重要。海洋經濟與陸域經濟競爭與合作關系的不同，導致了不同的海陸經濟組織、結構的演化路徑。

3.1 基本假設

(1)經濟活動中的參與者海洋和陸域經濟是有限理性的，而并非“全知全能”。即海洋和陸域經濟只能通過分析歷史狀況，提取對自己有利的信息，為下一步的策略提供參考。

(2)海洋和陸域經濟都具備搜尋、選擇、模仿以及學習的技能。

(3)海洋和陸域經濟都有“獨立”和“合作”兩個選擇策略。

“獨立”是指海洋或陸域經濟致力于自身的發展，而不考慮自身發展對對方的影響，同時也損失了由于協同合作而帶來的額外收益的一種行為策略。

“合作”是指海洋經濟或陸域經濟考慮自身的發展可能對其他產業造成的影響，從而加入到海陸相關產業組中，與海陸產業組中產業在政策、資源分配方式、活動方式等方面達成一致，進而共同承擔風險并分享由于協同合作而帶來的額外收益的一種行為策略。

3.2 參數設定

M為參與者X選擇“獨立”策略的概率，則X選擇“合作”策略的概率是1-M；N為參與者Y選擇“獨立”策略的概率，則Y選擇“合作”策略的概率是1-N；λ為產業選擇獨立發展導致產業間矛盾產生的損失值；π為產業選擇獨立發展獲得的正常收益。

α為海洋或陸域經濟加入產業組后，由于法律法規、活動空間以及其他方面的限制導致自身能力無法盡情施展的損失率。這里假定一段時期內所有產業的α值為既定的且相等，具體損失值與經濟的發展水平(L1、L2)密切相關。

β為海洋與陸域經濟的相關度，相關度越高，協同效應越高。這里假定一段時期內海洋與陸域經濟的β為既定的，兩產業的協同效用值的大小與相關產業組的發展水平(L)相關。

3.3 模型構建

海洋與陸域經濟博弈的收益情況進行分析如表1所示：

表1 A、B博弈的收益情況分析

基于此，A、B的支付矩陣如表2所示。

表2 參與者的支付矩陣

海洋經濟采取獨立發展策略的期望收益為

U1c=N(π1-λ)+(1-N)π1

海洋經濟采取合作發展策略的期望收益為

U1u=N(π1-αL1+βL)+(1-N)

(π1-αL1+βL)=π1-αL1+βL

海洋經濟的平均收益為：

Us=M(U1c)+(1-M)(U1u)

所以，海洋經濟選擇獨立發展策略的復制者動態為：

(1)

同理：

(2)

4 海陸產業耦合系統協同演化動態分析

海洋與陸域經濟各部門之間的競爭與合作的演化博弈過程可以由式(1)、式(2)構成的微分方程組來描述。復制者動態方程反映了博弈方學習的速度和方向，當復制者動態方程為0時，則表明學習的速度為0，此時該博弈已達到一種相對穩定的均衡狀態。

(3)

(4)

(5)

同理：φ(0,1)

(6)

同理：φ(1,0)

(7)

同理：φ(1,1)

(8)

(9)

不同初始狀態下各均衡點的穩定性分析如下：

(1)當αLi<βL(i=1,2)時，各局部均衡點的穩定性分析如表3所示.

表3 αLi<βL(i=1,2)時模型的演化博弈結果

海洋或陸域經濟加入海陸產業組后，獲得額外收益高于加入產業組的成本，即αLi<βL(i=1,2)時，點(0，0)為演化博弈的穩定點，也就是(合作，合作)策略為系統長期演化的穩定策略。雖然在相當長的時期內不合作和合作的策略并存，但隨著時間的推移，海洋和陸域經濟通過觀察學習和模仿會不斷調整自己的策略選擇，逐步向合作方向發展，如圖1所示。

圖1 海陸經濟合作策略動態演化相位圖

按照限定條件，對α、β、L1、L2、L設置相應的數值，運用Matlab進行數值驗證，由于此種情況與λ無關，所以λ為任意數值。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態收斂于穩定狀態(0，0)，海洋與陸域經濟策略的動態演化過程和穩定狀態如圖2所示。

圖2 海陸產業合作策略的動態演化過程

(2)當αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時，各局部均衡點的穩定性分析如表4所示。

海洋和陸域經濟加入海陸相關產業組時會考慮加入前后收益或成本的大小，由于αLi-βL<λ，也就是說海陸經濟加入海陸產業組后整體的損失值降低了，但是由于顯性利潤的驅使，參與者選擇“合作”策略的動機并不強烈。此時，海洋和陸域經濟會選擇加入或不加入海陸產業組，此種情況下(0，1)，(1，0)均為海陸經濟競合協同演化的動態均衡點，即(合作，獨立)和(獨立，合作)都是海陸經濟競合協同演化的穩定策略。

如圖3所示，平面AOBC指海洋和陸域經濟博弈的動態過程。臨界線ODC標志了系統收斂于不同狀態，即ODCA部分表明系統收斂于(獨立，合作)狀態，ODCB部分表明系統收斂于(合作，獨立)狀態，由于系統的演化過程漫長，因此，哪個象限都不穩定，系統可能在很長時間內保持一種獨立與合作共存的局面。

表4 αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時模型的演化博弈結果

圖3 海陸經濟競合策略動態演化相位

同理，按照限定條件，對α、β、L1、L2、L、λ設置相應的數值，運用Matlab進行數值驗證。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態收斂于穩定狀態(0，1)、(1，0)點，αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時，海洋與陸域經濟策略選擇的動態演化過程和穩定狀態見圖4。

圖4 海陸產業競合策略的動態演化過程

(3)當αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)時，各局部均衡點的穩定性分析如表5所示。

海洋和陸域經濟在加入海陸產業組時依然會考慮加入前后收益或成本的大小，由于αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)，也就是說，海洋和陸域經濟加入海陸產業組后整體損失值升高了。此時海洋和陸域經濟會選擇“獨立”策略。此時，演化動態均衡點是(1，1)，即(獨立，獨立)是系統演化穩定策略(圖5)。

表5 αLi>β L且αLi-β L>λ(i=1,2)時模型的演化博弈結果

圖5 海陸經濟獨立策略動態演化相位

同理，對α、β、L1、L2、L、λ設置相應的數值，運用Matlab進行數值驗證。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態收斂于穩定狀態(1，1)點，αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)時，海洋與陸域經濟競合策略的動態演化過程和穩定狀態如圖6所示。

圖6 海陸經濟獨立策略的動態演化過程

5 海陸經濟競合策略選擇

由式(3)可知，影響海陸經濟競合協同演化的參數有：海洋和陸域經濟獲得正常收益的同時，選擇“獨立”而承受的額外損失λ；一個海洋產業或陸域產業加入產業組后，由于法律法規，活動空間以及其他方面的限值，導致自身能力無法盡情施展而受到的損失率α；此海洋產業或陸域產業與海陸產業組的相關度β、海陸產業組的發展水平L。

若α值偏大，相對于固定的經濟規模，海洋產業或陸域產業加入海陸產業組的損失值就會大，如果α偏小，損失值就會小。α大小的影響因素有技術水平和資源，當海陸產業技術水平高，資源相對匱乏時，α值較高；反之，α值較低。α值高促

使海洋產業和陸域產業偏向于選擇“獨立”發展策略，α值低則推動海洋和陸域經濟偏向于選擇“合作”發展策略。

如果β值偏大，說明海洋產業和陸域產業與即將加入的海陸產業組間存在技術共用、資源共享等比較有利的關系；β值越大，則加入相關產業組獲得的額外收益也就越大，反之，收益越小，較高的β值促使海陸經濟偏向于選擇“合作”發展策略。

如果λ值偏大，說明產業越有動力與其他產業聯合，λ值偏小，說明產業與其他產業合作的動力不足，λ大小與經濟發展水平緊密相關，經濟發展水平較低，則資源相對充足，各產業各得其所，相安無事，λ值越??；經濟發展水平較高時，新增產業及技術水平提高均會導致矛盾的增多。λ值較高會促使產業傾向于選擇“合作”策略。

如果L值偏大，說明海陸相關產業組發展水平越高，海洋產業加入產業組中獲得的額外收益越高；反之，海陸相關產業組發展水平較低，產業加入產業組獲得額外收益就越低。較高的L促使產業偏向于選擇“合作”策略。

6 結論

文章通過分析海陸經濟的關聯關系，以海陸經濟發展中的競合協同關系為著眼點，運用復制者動態方程對海洋經濟與陸域經濟的競合協同關系進行模擬，獲得系統的動態均衡點，進而結合相位圖分析法對各均衡點的穩定性進行解釋，對不同初始狀態參數下海洋經濟和陸域經濟競合策略的動態演化過程及穩定狀態進行仿真，得到不同的演化穩定策略。

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海洋公益性行業科研專項子任務(201505001-5)“基于生態系統的區劃實施效果評價與輔助決策系統開發”；教育部人文社會科學研究規劃基金項目(13YJA630119)“海洋經濟與陸域經濟協同發展機制及產業共生路徑研究”.

P74

A

1005-9857(2015)09-0090-06