戰略性新興產業技術異地協同共享機制研究
——演化博弈視角

肖靈機， 汪明月

(南昌航空大學 經濟管理學院， 南昌 330063)

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戰略性新興產業技術異地協同共享機制研究
——演化博弈視角

肖靈機*， 汪明月

(南昌航空大學 經濟管理學院， 南昌 330063)

培育和發展戰略性新興產業要避免重復建設、惡性競爭，其關鍵是掌握產業發展核心技術.針對產業技術創新跨區域、跨學科協同合作的特性，為實現技術共享，建立了上下游參研單位產業技術共享演化博弈模型.研究結果表明：參研單位選擇技術共享策略與產業技術的可共享系數密切相關，同時分析了相關因素的影響作用，當參研單位技術可共享系數不斷變化，會依次出現多種演化穩定均衡.探索了在激勵機制作用下，參研單位技術共享演化博弈過程，研究表明：內部激勵機制激發了參研單位選擇技術共享的意愿，同時，隨著內部激勵系數的變化，產業技術創新系統趨向收斂到{技術共享，技術不共享}，進而為產業政策的制定和效果評估提供決策支持.

戰略性新興產業； 技術共享； 演化博弈

當前，我國經濟正處增速換擋期、結構調整陣痛期和前期刺激政策消化期“三期疊加”的新常態，必須加快從要素驅動發展向創新驅動轉型[1].培育和發展戰略性新興產業是轉變經濟發展方式，調整產業結構，保持經濟中高速增長真正成為穩態、常態的重要抓手[2-3].戰略性新興產業是創新驅動發展戰略的主要擔綱者，是經濟發展提質增效的有力后勁，成為世界各國快速發展競相角逐的焦點[4].立足長遠、可持續發展，結合我國經濟、技術及資源環境發展現狀，中國于2010年9月首次明確了七大戰略性新興產業.近年來，我國戰略性新興產業取得發展的同時，也產生了一系列諸如資源分散、重復投資、惡性競爭等困擾產業發展的難題，產業出現“虛火”[5]，呈低技術含量、低附加值態勢發展，未能從根本上改變國家在新一輪國際產業分工中的地位.在這樣的背景下，思考并提出上述問題的解決辦法，成為學術界和產業界共同關注的焦點.

正確認識戰略性新興產業，是厘清產業發展矛盾的關鍵，也是分析解決上述問題的源泉.Khessina & Carroll、Lange等均認為，戰略性新興產業是伴隨創新的科研成果或新技術的發明、應用而衍生的新部門或新產業[6-7].Lin等均認為技術創新(技術進步)是戰略性新興產業創生、發展過程中最為核心的因素之一[8].為此，要將我國戰略性新興產業培育發展成具有國際競爭力的產業，是必要正確處理好產業技術創新的相關問題.Sen通過對印度的軟件產業進行研究發現，由技術購買上升到突破性創新是提升產業國際競爭力的關鍵[9]；Gereffi、Argyres等提出通過模塊化，實現產業技術創新[10-11]；Chong等指出產業技術創新聯盟能夠很好地優化產業技術創新路徑[12].新興產業技術的復雜性、技術和市場的雙重不確定性決定，必須由封閉式創新向開放式創新轉變.針對產業技術創新，以往的研究主要從產業技術創新路徑(聯盟創新、模塊創新及自主突破創新等)這一視角展開，分析如何實現戰略性新興產業技術創新.然而，卻未忽視了產業技術創新的內在機理，其創新過程均為多方共同參與的協同創新過程.為了滿足產業發展的技術需求，產業技術的異地協同研發孕育而生，該協同機制要求分布在不同區域，不同學科背景的研發機構或成員協同合作，實現科研信息共享，提高技術研發效率，服務戰略性新興產業發展.

本文作者認為，產業技術創新發展要向兩端延伸，既要處理好產業技術的形成問題(產業技術創新向前端移動)，也要處理好產業技術擴散問題(產業技術創新向后端移動).產業技術異地協同共享既是技術創新的過程，也是產業創新技術跨越式擴散的有效途徑.新興產業技術的復雜性，區域內技術集中研發的不可能性及知識背景的專業性，要求實施技術異地協同共享策略.然而，在現實的協同合作過程中，各參研主體出于自身利益的角度，可能會出現不積極或部分技術成果不進行共享，也可能出現“搭便車”的現象.為了協調各參研單位的利益，解決技術共享的問題，需要借助激勵措施激發參研單位主動進行技術共享.

20世紀70年代Maynard & Price[13]以及Maynard[14]基于生物進化論提出了演化穩定策略的概念(ESS)，演化博弈理論孕育為生，實現了動態演化過程與演化博弈論分析有機結合.復雜的技術共享行為受到判斷準確性、價值標準、信息量及理性程度的綜合影響，產業技術共享系統中參研單位的決策和行為做不到基于共同信念和完全理性，同時，經典博弈論中的精煉Nash均衡不能處理多重均衡中的選擇問題[15].演化博弈理論以更為貼近現實的有限理性作為假設前提，認為現實中博弈主體之間是通過反復模仿、試錯、學習及突變等過程趨于某個穩定策略，彌補了傳統博弈論的諸多不足[16].近年來，演化博弈理論已被廣泛應用于管理運營等領域，如社會危機預測[17]、市場營銷[18]、供應鏈[19]、生態利益補償[20]等.鮮有文獻從演化博弈角度對戰略性新興產業技術異地協同共享問題進行研究.同時，由于現實中參研單位通常是有限理性的，最優選擇往往要通過多次博弈，因此將演化博弈應用到分析參研單位行為的策略均衡，更能體現現實中參研單位的策略選擇，分析結果更具實際意義.為此，本文在上述研究的基礎上，運用演化博弈分析戰略性新興產業技術異地協同共享系統中參研單位技術共享行為策略，進而為政府決策和策略效果評價提供決策支持.

1 基本假設與模型建立

假設存在上下游兩個異地產業技術參研單位群體，每次各從參研單位群體中隨機選取一名相互配對并博弈.對于戰略性新興產業技術研發項目異地協同中的技術共享行為，從博弈論的視角出發，各參研單位之間的技術共享博弈是一種多次重復不完全信息的非合作博弈，具有以下幾個特點：1)參研單位信息的不完全性；2)參研單位的有限理性；3)多次重復性；4)參研單位通過模仿、學習不斷修正自身策略直到某一個策略均衡為止.不失一般性，本文將上游參研單位A認定為技術實力較強的單位，下游參研單位B技術實力相較次之，他們的博弈策略集合均為{技術共享，不技術共享}.參研單位產業技術共享包括實現了產業技術擴散，同時也拓寬了產業技術創新源，為產業發展提供技術支撐，最終服務企業收益.假設如下：

1)不同的產業技術是同質的，產業技術可以數量形式進行表達；

2)產業技術可以獲取相應的收益，收益系數為k0，其中k0>0.

3)A、B均采用不共享策略時，雙方具有的技術存量為πi( i=1，2;πi≥0)，π1>π2，雙方愿意共享的技術量為aij( i， j=1，2；aij≥0)，表示參研單位A向參研單位B共享的技術量.

4)在產業技術共享的過程中，可能存在兩份受益，分別為直接受益和協同受益.直接受益是指技術接受方通過學習轉移的技術所獲得的收益，與技術供給方所轉移技術的可共享性和技術接受方的吸收能力有關.假設A、B均采用技術共享策略，令參研單位產業技術的可共享系數為θl( l=1，2；0≤θl≤1)，技術接受方的吸收能力系數為γi( i=1，2；0≤γi≤1)，那么，直接受益可表示為k0γiθlaji.協同受益是指當參研單位A、B均采用技術共享策略，雙方通過協調合作，相互啟發所產生 “1+1>2”的協同效應獲得的收益，這種收益取決于雙方技術的互補性和應用技術創造新技術的能力.假設i方應用j方供給技術進行技術創新的能力用協同收益系數σij( σij≥1)表示，σ12=σ21，那么協同收益可表示為k0σijγ1θ2aij.

5)產業技術共享成本可分為技術轉移成本和能力差異成本.技術轉移成本源于技術供給方單方面提供技術導致技術外泄，技術所有權喪失的風險.能力差異成本則源于技術供給方由于提供了與核心競爭力相關的技術，從而削弱了其核心競爭力，導致其競爭相對優勢的喪失的風險.假設產業技術共享成本系數為li(0≤li≤1)，技術共享成本則為共享技術量與共享成本系數之積k0liaij.

根據上述假設，建立參研單位的博弈支付矩陣如表1所示.

表1 參研單位A、B的博弈支付矩陣

2 參研單位產業技術異地協同共享意愿的演化博弈分析

由于上游參研單位A和下游參研單位B的博弈主體均為有限理性和相互影響的特點，同時，博弈一開始由于自身和外界信息等因素的影響，參研單位選擇的策略不一定實現了最優化，參研單位隨著時間的推移不斷試錯、模仿、學習，最終趨于某個穩定策略.所以，本文采取模仿生物進化過程的復雜動態機制[20]，來研究參研單位技術共享策略的演化博弈過程.

2.1 博弈演化過程中的平衡點

參研單位A、B隨機獨立地選擇戰略技術共享或者不技術共享，并在戰略性新興產業技術創新過程中同時重復進行博弈.假設在上游參研單位群體A中，選擇技術共享策略的比例為rA0≤rA≤1，那么選擇不技術共享策略的比例為(1-rA)；在下游參研單位群體B中，選擇技術共享策略的比例為rB0≤rB≤1，那么選擇不技術共享策略的比例為(1-rB).

(1-rB)k0(π1-l1a12)，

(1)

(2)

rArBk0σ21γ1θ2a21-rAk0l1a12+rBk0γ1θ2a21+k0π1.

(3)

(4)

(5)

由式(4)和式(5)可以確定一個二維動力系統(I)：

(6)

2.2 演化博弈平衡點的穩定性分析

上面通過復制動態方程求出的四個平衡點有的可能不是系統的演化穩定策略，根據文獻[21]所述，Friedman提出通過構建系統的Jacobim矩陣，判斷演化博弈平衡點的局部穩定性.

系統對應的Jacobim矩陣為

(7)

如果滿足跡條件(雅克比矩陣對角線上元素之和小于0)和雅克比矩陣行列式條件(行列式大于0)，分別記為trJ、detJ，那么，復制動態方程的平衡點是局部穩定的，該平衡點即為演化穩定策略[22].

證明根據文獻[22]給出的演化穩定策略的判斷方法，可計算出Jacobim矩陣在各個平衡點的行列式的符號和跡的符號，以此判斷4種情形下的局部穩定性，具體如表2所示，證畢.

表2 4種情形下系統平衡點的局部穩定性

2.3 演化結果分析

通過上述分析，可以得到上游參研單位A和下游參研單位B在不同情形下的演化博弈過程，具體演化相位圖如圖1所示.通過分析動態演化相位圖，可以得出以下分析結果.

圖1 參研單位A、B在不同情形下的演化相位圖Fig.1 Research units A and B in different situations evolutionary phase diagram

2.4 參數變化對情形(4)系統演化穩定均衡結果分析

可以得到

(8)

由(8)式可知，影響面積s1的因素有l1、l2、a12、a21、γ1、γ2、θ1、θ2、σ12，通過分析可以發現如下命題.

命題3當參研單位協同收益系數、技術的吸收能力、技術的可共享系數越大，參研單位A、B均不進行技術共享的概率越大，反之參研單位A、B均進行技術共享越大.

這表明，當上下游參研單位協同收益系數、技術的吸收能力、技術的可共享系數越大，雙方進行產業技術共享所能帶來的直接收益與協同效益之和大于各自的付出投入成本和采取“搭便車”行為所獲得的收益，此時參研單位均進行技術共享的概率越大，反之，當γ1、γ2、θ1、θ2、σ12越小，則參研單位不進行技術共享的可能性越大.

這表明，戰略性新興產業技術創新系統內，參研單位在決策技術共享與否的過程中，技術轉移成本、能力差異成本、技術共享過程中的風險因素及技術共享相對量是重要影響因素.技術共享成本越大，打擊了參研單位技術共享的積極性；技術共享相對量的平衡性更加突出了協同效益的產生源于雙方的共同參與，任何一方的“搭便車”都將影響技術共享意愿，公平性理論可以充分解釋參研單位采取{不技術共享，不技術共享}策略的原因.

3 系統內部激勵下參研單位產業技術異地協同共享策略分析

即當上游參研單位A采取技術共享時，下游參研單位B給予A一定的獎勵；當下游參研單位采取技術共享時，上游參研單位B給予A一定的獎勵，假設內部激勵系數為h(0≤h/ k0≤1)，那么，參研單位所獲的激勵獎勵為haij.同時，假設協同收益和獎勵之和大于技術共享投入成本，即k0σ12γ2θ2a12+ha21-k0l2a21>0，k0σ12γ1θ1a21+ha12-k0l1a12>0.根據上述假設分析，可以得出：A、B均采用技術共享策略時，雙方的收益分別為k0[π1+(1+σ21)γ1θ2a21-l1a12]+ha12和k0[π2+(1+σ12)γ2θ1a12-l2a21]+ha21；當A、B均采用不技術共享策略時，雙方收益分別為k0π1和k0π2；當A選擇技術共享策略，B選擇不技術共享策略時，雙方的收益分別為：k0(π1-l1a12)+ha12和k0π2；當A選擇不技術共享策略，B選擇技術共享策略時，雙方的收益分別為：k0π1和k0(π2-l2a21)+ha21.為此，我們可以得出參研單位A、B的支付矩陣，具體如表3所示.

表3 內部激勵下參研單位A、B的支付矩陣

3.1 博弈論模型的構建

根據上述假設在上游參研單位群體A中，選擇技術共享策略的比例為rA0≤rA≤1，那么選擇不技術共享策略的比例為1-rA；在下游參研單位群體B中，選擇技術共享策略的比例為rB0≤rB≤1，那么選擇不技術共享策略的比例為1-rB，則他們所進行的是混合策略博弈.在給定B參研單位選擇混合博弈策略的情況下，經過n次重復博弈，A參研單位一直選擇技術共享的期望收益為：

(9)

A參研單位一直選擇不技術共享的期望收益為：k0[rB(π1+γ1θ2a21)+(1-rB)π1]

(10)

ha12-k0l1a12).

(11)

ha21-k0l2a21).

(12)

(13)

此時，系統對應的Jacobim矩陣為

3.2 系統演化穩定均衡結果分析

根據內部激勵系數h的大小，判斷系統局部的穩定性，可以得到以下命題：

命題51)當內部激勵系數h非常小，即滿足0

2)當內部激勵系數h滿足k0l2

3)當內部激勵系數h非常大，即滿足h>max{k0l1，k0l2}時，二維動力系統(I')的演化穩定策略為{技術共享，技術共享}.

證明同理，根據文獻[22]給出的演化穩定策略的判斷方法，可計算出雅可比矩陣J'在各個平衡點的行列式的符號和跡的符號，以此判斷三種情形下的局部穩定性，具體如表4所示，證畢.

表4 內部激勵下系統平衡點的局部穩定性

上述研究表明，1)從定性的角度來看，在戰略性新興產業技術異地協同共享系統中，技術接收方根據技術共享方所共享的技術量給予一定的內部獎勵，激發了參研單位技術共享的意愿，從表2和表4中可以發現，沒有內部激勵的條件下，參研單位很大概率上選擇不技術共享策略；當給予一定激勵的情況下，參研單位選擇技術共享的意愿大大增加.

2)當0

3)當k0l2max{k0l1，k0l2}時，也就是內部激勵機制發揮作用的情況下，產業技術創新系統均收斂到{技術共享，技術共享}，說明一定量的內部激勵對于提升技術共享意愿具有重要意義.

4)要使A參研單位一直選擇技術共享的策略，勢必要滿足在給定B參研單位選擇混合博弈策略的情況下，經過n次重復博弈，A參研單位一直選擇技術共享的期望收益不小于不技術共享的期望收益，即：

(14)

同理可得B參研單位一直選擇技術共享的策略的條件，即

(15)

4 結論

通過對戰略性新興產業技術創新系統中，上下游參研單位技術共享策略的演化博弈過程進行分析，結果表明，參研單位選擇技術共享策略與產業技術的可共享系數密切相關，同時與參研單位通過存“搭便車”行為所獲得的收益大小密切相關，當上下游參研單位A、B產業技術的可共享系數θl不斷變化，會依次出現(不技術共享，不技術共享)、(不技術共享，不技術共享)、(不技術共享，不技術共享)、(不技術共享，不技術共享)或(技術共享，技術共享)四種策略共存的演化穩定均衡.針對參數變化對情形(4)系統演化穩定均衡結果分析發現，當上下游參研單位協同收益系數、技術的吸收能力、技術的可共享系數越大，雙方進行產業技術共享所能帶來的直接收益與協同效益之和大于各自的付出投入成本和采取“搭便車”行為所獲得的收益，此時參研單位均進行技術共享的概率越大；戰略性新興產業技術創新系統內，技術轉移成本、能力差異成本、技術共享過程中的風險因素及技術共享相對量是影響參研單位在決策技術共享的重要因素.在現實的協同合作過程中，為了避免各參研主體出于自身利益，不積極或部分技術成果不進行共享和 “搭便車”等現象，對技術共享的參研單位給出一定的共享激勵，實現技術跨越式擴散.研究表明，在戰略性新興產業技術異地協同共享系統中，技術接收方根據技術共享方所共享的技術量給予一定的內部獎勵，參研單位選擇技術共享的意愿大大增加；同時，隨著內部激勵系數h的變化，產業技術創新系統收斂到{技術共享，技術共享}；在其他條件不變的情況下，技術共享的風險越大，技術共享相對量越大，參研單位進行技術共享的動機越小.因此，將產業技術創新合作和激勵機制加入到上下游參研單位策略選擇，研究在這些機制的作用下各參研單位技術共享決策行為將是未來一個重要的研究領域.

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Research on technology remote synergic sharing mechanism of strategic emerging industries ——from the perspective of evolutionary game

XIAO Lingji, WANG Mingyue

(School of Economics & Management, Nanchang Hangkong University， Nanchang 330063)

Duplicated constructions and vicious competition should be avoided in fostering and developing strategic emerging industries. Mastering the core technology is the key of developing emerging industries. In the present work， the technology sharing evolutionary game model of up and down stream research institutions is established on the feature of cross-regional and interdisciplinary collaboration in industrial technology innovation for realizing technology sharing. According to the research， scientific research institutions have laid stress on technology sharing strategy which has close relationship with the sharable coefficient. Meanwhile， related factors which would affect this strategy are analyzed. Along with the continuing changing sharable coefficient of scientific research institutions， various evolutionary equilibrium and stability emerge. Besides， the evolutionary game progress of technology sharing in scientific research institutions is investigated， suggesting that the inner motivation mechanism stimulates the will of technology sharing of scientific research institutions. In addition， as the inner motivation coefficient changes， industrial technology innovation converges towards(technology sharing， technology not sharing)for supporting the formulation and effect evolution of industrial strategy．

strategic emerging industries; technology sharing; evolutionary game

2015-09-28.

國家自然科學基金項目( 71561019)；航空科學基金項目(2013ZG56033).

1000-1190(2016)02-0223-09

F062.9

A

*E-mail: 546431397@qq.com.