基于技術不確定性的公共產品技術創新研發補貼策略研究*

王 露

(江蘇海洋大學 商學院,江蘇 連云港 222005)

一、引言

黨的二十大報告指出:“高質量發展是全面建設社會主義現代化國家的首要任務。發展是黨執政興國的第一要務?！盵1]28而創新是引領發展的第一動力,是推動高質量發展的關鍵驅動力。技術創新是企業增強核心競爭力的源動力和實現高質量發展的關鍵途徑,也是公共部門在國防、環保、公共醫療衛生以及公共基礎設施建設等領域實現公共服務高質量發展的重要手段。因此,技術創新不僅包括圍繞私人產品的企業技術創新,還包括服務于公共產品供給的公共產品技術創新。

公共產品技術創新,是指公共部門根據社會公共需求,研發與應用各種新知識和先進技術,開發新的公共產品,以更高的效率、更低的消耗為社會提供更優質的公共服務,產生良好社會效益[2]。公共產品技術創新與企業技術創新有著十分顯著的區別,公共產品技術創新是為了滿足社會公共需求而產生社會效益,而企業技術創新是為了滿足私人個別需求而產生經濟效益。公共產品技術創新主要存在著技術風險,而企業技術創新既存在技術風險,同時又存在市場風險[2]。

一般而言,公共產品和服務的供應者是公共部門,公共產品技術創新的主體也應是公共部門,但是在公共產品技術創新過程中也可以讓企業來參與[3]。在公共產品技術創新中積極采購企業開發的各種技術,或者讓有實力的企業來參與公共產品技術創新的研發,有助于實現公共產品技術創新和企業技術創新的相互促進。例如,在武器裝備等國防產品的創新和生產過程中,充分利用企業擁有的技術和研發能力實現軍民融合,這樣既提升了國防產品技術創新水平,又增強了企業技術創新能力[4]。

但是,技術創新是一種探索性、創造性的活動,以高風險性和高失敗率為特征,存在著因大量技術風險而導致的技術不確定性。技術創新,特別是全新技術創新和核心技術創新,存在著因技術開發難度大、關鍵技術預料不足、企業獲取技術知識的手段(如實驗設備和工具等)缺乏等因素,增加了技術創新失敗的可能性[5]。公共產品技術創新是一個通過基礎研究、應用研究、技術開發、技術成果轉化和應用開發出新產品的復雜過程。在這個過程中,為開發出新的公共產品,可能需要開發新的技術,或需要將已有的技術進行新的應用,但由于技術創新項目本身的難度與復雜性,加之創新者自身能力與實力的有限性,從而導致現有技術的新應用或新技術開發的性能水平不能夠滿足于研發要求、研發周期延長或研發成本的增加,甚至有可能導致研發的失敗[6]。

因此,本文將技術不確定性設定為技術成功的不確定性,即在公共產品技術創新中,企業雖然進行了研發投入,但可能因多種因素導致技術創新的失敗。技術成功的概率稱之為“技術可行性”,技術不確定性越大,即技術成功的概率越小,技術可行性越低。由于在公共產品技術創新過程中技術不確定性的增加,企業參與公共產品技術創新項目所能獲得的期望收益將會降低,這會抑制企業創新的積極性,也會導致企業的研發投入不足,當期望收益不足以彌補研發投入成本時,企業甚至會選擇退出公共產品技術創新項目。

然而,對公共部門而言,由于公共產品技術創新項目可以帶來較高的社會效益,所以有必要對參與公共產品技術創新項目的企業提供研發補貼,來分擔部分的技術風險,這樣既有效地降低了技術創新過程中,由于技術不確定性所造成的不利影響,又提高了企業的期望收益以及促進了企業的研發投入。例如,在聯合攻擊戰機的研發中, 美國政府對波音和洛克希德馬丁分別提供7.5億美元的政府研發補貼, 應用于原型開發[7]。

國內外學者對政府研發補貼問題進行了大量研究。Spence探討了溢出水平、競爭程度、補貼額度之間的關系,研究認為,在競爭水平不變的條件下,最優的研發補貼會隨著R&D溢出水平增高而增大;在溢出水平不變的條件下,最優的研發補貼會隨著競爭程度的增加而增加[8]。Muniagurria & Singh建立了一個考慮技術溢出因素的兩期補貼模型,認為政府的研發政策取決于戰略效應與技術溢出效應的權衡[9]。Hinloopen研究認為,最優研發補貼會隨著溢出率而遞增,研發補貼可以提高企業的研發投入、產出以及社會福利水平,補貼研發競爭比補貼 RJV競爭、R&D卡特爾以及RJV卡特爾更有效率[10-12]。Atallah構建了一個三階段研發投入模型, 分析了有條件研發補貼、無條件研發補貼分別對企業的研發投入和對項目成功率的影響[13]。Levi 等研究了政府對清潔技術采用企業的技術補貼問題,研究表明政府提供固定額度補貼比按企業實際產出的比例提供補貼的效果要更好[14]。Helm等設計了一個三階段研發投入模型, 以兩個研發能力異質的企業為研究背景, 探討了政府是對兩個企業都提供研發補貼,還是僅對研發能力較弱的參與企業提供研發補貼的問題[15]。Thomas等分析了政府通過圖洛克競賽獲取技術時, 應該給哪個企業來提供研發補貼的問題[16]。

我國學者也對此進行了大量的研究。柳劍平等經研究認為,在溢出程度較高的情形下,政府應該實施補貼企業的產出和R&D投入;在溢出程度較低的情形下,政府應該在補貼產出的同時對企業的R&D投入進行征稅[17]。方海燕和達慶利研究認為,當技術溢出程度較低且產品水平差異不大時,政府給予采用R&D競爭策略企業的補貼率不高于采用R&D卡特爾策略的企業;當技術溢出程度較高且產品水平差異較大時,結果則相反[18]。范波等研究表明,在溢出效應較大時,政府宜采用研發投入補貼的方式來提高社會福利;當創新難度和技術風險較大時,政府宜采用產品補貼的方式來提高社會福利[19]。鄭緒濤和柳劍平考慮了溢出效應和吸收能力與補貼政策的關系,研究認為與補貼溢出水平帶來的損失相比,對吸收能力進行補貼更能提高補貼政策的激勵功效[20]。

孟衛軍研究發現,在補貼條件下,合作研發情形下的社會福利比不合作情形下要高;產業的溢出率較小時,企業進行研發合作會比不合作獲得更多的利潤,而在產業的溢出率較大時,則恰好相反[21]。林承亮等指出,按照研發投入的補貼在效果上總體優于按照產出數量的補貼,但這與企業吸收知識能力的強弱,以及政府實施的是單邊補貼還是雙邊補貼有關[22]。謝建國和周春華的研究結果表明,無論是實行競爭型創新補貼政策還是合作型創新補貼政策,政府都應該優先補貼那些低成本、高效率的創新行為[23]。海江濤等構建了動態規劃模型,討論了在軍用技術創新中政府部門提供研發補貼激勵民營企業,在固定額度補貼與按比例匹配補貼兩種補貼方式間如何選擇的策略問題,研究表明了政府選擇研發補貼形式要考慮創新產品可能實現的社會福利、現有成熟產品給企業帶來的收益以及消費者剩余、參與企業數量、技術溢出效果等因素影響[24]。廖愛紅等構建了龍頭帶動型集群中領導者和追隨者的兩階段模型,討論了政府研發補貼方式和補貼對象的選擇對集群領導者與追隨者研發投入的引導效果[25]。

鄧若冰等構建了三階段動態博弈模型,考慮了技術溢出水平、產品水平差異與垂直質量差異等因素,討論了不同研發模式下企業研發投入決策和政府最優補貼政策,結果顯示,政府補貼有利于提高企業研發投入的積極性與社會福利水平,不會產生“擠出效應”,技術溢出水平與產品差異化程度均對不同研發模式下政府最優補貼強度的影響有較大差異[26]。李文秀等構建了發展中國家和發達國家兩國企業研發競爭與合作的博弈模型,從自主研發水平、產量和利潤三個方面,比較分析了發展中國家實施研發補貼政策前后的效果[27]。吳福象等考慮了銷售環節的差異性和研發環節的外部性兩個維度,對政府補貼政策的效率進行了分析[28]。李艷茹等討論了政府補貼對雙寡頭企業 R&D 合作的影響[29]。由此可見,以上這些學者的研究,主要是圍繞著技術創新活動的溢出性特點對政府最優研發補貼政策的影響,政府研發補貼可以激勵企業從事更多的R&D活動,以改善社會福利水平的問題進行的研究。

從上述文獻分析中可以看出,以往的文獻分析大多數隱含了一個重要的假定,即技術創新是一定會成功的,以百分之百的技術創新成功概率來進行模型演算,但在以往的分析中,大多數的研究未考慮技術不確定性對公共部門研發補貼決策的影響。由本文的分析可知,技術不確定性是技術創新的一個固有屬性,會對企業的研發投入決策產生重要的影響,也一定會對公共部門的研發補貼決策產生影響。同時,現有的研究大部分考慮的是企業技術創新中的經濟效益,但在公共產品技術創新過程中,不僅要考慮企業的經濟效益,更多地是要充分考慮社會公共效益和社會福利。

本文基于公共產品技術創新過程中存在的技術不確定性,仔細研究了公共部門如何選擇研發績效補貼策略或者研發投入補貼策略,來激勵企業增加研發投入,并確保公共產品技術創新研發項目的順利開展,并且對這兩種研發補貼方式對企業研發過程中的技術可行性閾值、研發績效、企業的期望利潤以及對社會公共效益產生的影響等也進行了相應研究。研究結果對于認識公共產品技術創新以及公共部門激勵企業投入公共產品技術創新問題有一定的理論和現實意義。

二、基本模型

公共部門為獲取公共產品技術創新所需的某項技術,委托某企業進行研發,為了便于對模型進行分析,本文做如下假設。

假設1:企業研發過程中存在技術不確定性,在研發活動前,企業對研發成功概率(即技術可行性)的估計用k表示,k∈[0,1],k越大,表示研發成功的概率越大,即技術可行性越大,相應的技術不確定性就越小,研發成功時獲得的研發績效為x;則(1-k)表示企業研發失敗的概率,研發失敗時研發績效為0。所以,在考慮技術不確定性時,企業期望研發績效為kx。

假設2:公共部門獲得的期望社會公共效益為∏G=βQkx+γ(kx)2,其中,Q(Q>0)為公共產品的社會需求,β(β>0)為該公共產品滿足社會需求所帶來的效益系數,γ(γ>0)為社會福利系數,主要包括公共產品技術創新給社會公共福利帶來的效益因素。從中可以看出,技術可行性越大,公共部門所獲得的社會公共效益就會越高;社會公共效益與企業研發績效是直接相關的,公共部門只有獲得更高的社會公共效益,才有動機采取補貼策略,從而提高企業的研發績效。

1 企業均衡研發績效 首先考慮公共部門不進行研發補貼時的均衡決策,作為公共部門對研發補貼策略研究的基礎和參照。

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

因此,由(7)式可以得到結論1。

結論1:只有當技術可行性高于某一標準值(稱之為技術可行性閾值)時,企業才會參與公共產品技術創新項目,進行研發投資。

三、不同研發補貼方式下的均衡分析

(一) 研發績效補貼

通過對基本模型的分析可知,當某公共產品技術創新項目的技術可行性過低,即技術不確定性過大時,企業會放棄對該項目的研發投資。并且由(2)式可以看出,社會公共效益會隨著企業研發績效的增加而增加,只有當公共部門希望該項目的研發活動順利開展并且能夠獲得更高的社會公共效益時,才有動機采取補貼策略,降低該項目的技術可行性閾值,促進企業的研發投資和提高企業的研發績效。

(8)

(9)

公共部門在進行研發績效補貼時,雙方的決策制定過程如下:公共部門基于社會公共效益的最大化,決定補貼率為s2;企業根據補貼率s2,基于自身期望利潤最大化,預想達到的研發績效為x2。

(10)

2 公共部門的政策選擇 對于公共部門而言,對企業的研發績效進行補貼,提高了企業的均衡研發績效,從而提高了社會公共效益,盡管補貼程度越高,越能促進企業的研發投資,但公共部門的研發績效補貼是有成本的,所以需要考慮公共部門的最優研發績效補貼率。

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

3 技術可行性閾值 同樣,考慮技術不確定性的存在,企業投入研發并努力開展研發活動的前提是,其均衡期望利潤至少要大于零,即

(19)

由(19)式,可得

(20)

如果公共部門采取了研發績效補貼策略,那么必然滿足θ-γk2>0,比較(7)式和(20)式,可知k2k2,企業的期望利潤為正,所以企業將會選擇研發投資策略,由此可知公共部門的研發績效補貼降低了技術可行性閾值,從而拓寬了企業研發活動的技術可行性范圍。

(21)

由式(5)和式(21),可得

(22)

由式(22)可知,采取研發績效補貼方式時,公共部門獲得的均衡社會公共效益會有所提高。公共部門在采取研發績效補貼策略時單位補貼額所帶來的社會公共效益的增量為

(23)

由上述分析,可以得到結論3。

結論3:公共部門的研發績效補貼可以降低企業參與公共產品技術創新的技術可行性閾值,也可以提高企業的均衡研發績效、企業的期望利潤以及社會公共效益。

(二) 研發投入補貼

再考慮研發投入補貼方式下公共部門與企業的均衡決策。公共部門與企業雙方的決策制定過程與上一節相同。

1 企業均衡研發績效 在研發投入補貼方式下,企業的期望利潤為

(24)

公共部門獲得的社會公共效益為

(25)

(26)

(27)

(28)

(29)

(30)

(31)

由(30)式和(31)式可得公共部門在采取研發投入補貼策略時單位補貼額所帶來的企業均衡研發績效增量為

(32)

(33)

(34)

3 技術可行性閾值 同樣,基于技術不確定性的考慮,企業投入研發并努力開展研發活動的前提是,其均衡期望利潤至少要大于零,即

(35)

由(35)式,可得

(36)

公共部門在采取研發投入補貼策略時,比較(7)式和(36)式,可知k3

(37)

由(5)式和(37)式,可得

(38)

由(38)式可知,在采取研發投入補貼方式時,公共部門獲得的均衡社會公共效益也會有所提高。公共部門在采取研發投入補貼策略時,單位補貼額所帶來的社會公共效益的增量為

(39)

由上述分析,可以得到結論5。

結論5:公共部門的研發投入補貼可以降低企業參與公共產品技術創新的技術可行性閾值,也可以提高企業的均衡研發績效、企業的期望利潤以及社會公共效益。

(三) 兩種研發補貼方式下對均衡結果的比較

接下來對公共部門,研發績效補貼策略與研發投入補貼策略的補貼效果進行比較分析,為了便于分析,將上述無補貼和兩種研發補貼方式情況下的各均衡解總結為表1。

1 不同研發補貼策略下對企業均衡研發績效的比較 由(16)式和(32)式可得公共部門在采取研發績效補貼策略和研發投入補貼策略時對單位補貼額帶來的企業均衡研發績效的增量比較為

(40)

所以,當技術不確定性較低,或企業研發能力較強時,公共部門適合采取研發績效補貼策略;當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門更適合采取研發投入補貼策略。

2 不同研發補貼策略下對社會公共效益的比較 由(23)式和(39)式可得,公共部門在采取研發績效補貼策略和研發投入補貼策略時,對單位補貼額所帶來的社會公共效益的增量比較為

(41)

當3αβγθk2+2γβ2θk2+6α2γ2k4+4αβγ2k4-2αβθ2-3α2γθk2>0時,(41)式大于0,此時說明,公共部門在采取研發績效補貼策略時單位補貼額所帶來的社會公共效益的增量更高;當3αβγθk2+2γβ2θk2+6α2γ2k4+4αβγ2k4-2αβθ2-3α2γθk2<0時,(41)式小于0,此時說明,公共部門在采取研發投入補貼策略時單位補貼額所帶來的社會公共效益的增量會更高。

所以,從社會公共效益的角度來看,當技術不確定性較低,或者企業研發能力較強時,公共部門更適合采取研發績效補貼;當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門更適合采取研發投入補貼。

3 不同研發補貼策略下對企業期望利潤的比較 由(18)式和(34)式可得,公共部門在采取研發績效補貼策略和研發投入補貼策略時,對單位補貼額所帶來的企業期望利潤的增量比較為

(42)

因為β≥α,所以(42)式大于0,即公共部門在采取研發績效補貼策略時單位補貼額所帶來的企業期望利潤的增量更高。

4 不同研發補貼策略下對技術可行性閾值的比較 由(20)式和(36)式可得公共部門在采取研發績效補貼策略和研發投入補貼策略時對技術可行性閾值的比較為

(43)

表1 不同研發補貼策略下的均衡結果

通過上述分析和表1中,可以得出結論6。

結論6:(1) 公共部門在采取研發補貼策略時需要滿足一定的前提條件,即研發績效補貼策略須滿足θ-γk2>0,研發投入補貼策略須滿足θ-2γk2>0。當前提條件得不到滿足時,公共部門在采取研發補貼策略時帶來的社會公共效益的增長不能夠補償補貼成本,公共部門就不會采取補貼策略。

(5) 當研發補貼前提條件得到滿足時,無論是研發績效補貼策略還是研發投入補貼策略均降低了技術可行性閾值,擴展了企業開展研發活動的技術可行性范圍(k2k3,即研發投入補貼策略更能降低技術可行性閾值。

由此可知,對于公共部門而言,當技術不確定性較低,或者企業研發能力較強時,公共部門更適合采取研發績效補貼策略;當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門更適合采取研發投入補貼策略。

四、數值分析

為了更直觀地理解上述結論,下面通過數值分析來模擬并驗證上述各結論。

圖1 不同參數值下 變化趨勢

圖2 不同參數值下 變化趨勢

第二,比較不同研發補貼策略下單位補貼研發績效的增量和對社會公共效益的增量,設置的各參數為Q=10、β=5、γ=2、α=3,計算不同k、θ組合下的單位補貼研發績效增量以及社會公共效益的增量,如圖3和圖4所示,當k較大,即技術不確定性較低,θ較小,即企業研發能力較強,此時公共部門在采取研發績效補貼策略單位補貼額所帶來的研發績效的增量以及社會公共效益的增量會更高;當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門在采取研發投入補貼策略時單位補貼額帶來的研發績效的增量以及社會公共效益的增量會更高,因此驗證了結論6(2)和結論6(3)的正確性。

第三,比較不同研發補貼策略下單位經濟補貼企業期望利潤的增量,設置各參數為Q=10、β=5、γ=2、α=3,計算不同k、θ組合下的企業期望利潤的增量,如圖5所示,公共部門在采取研發績效補貼策略時單位補貼額帶來的企業期望利潤的增量會更高,驗證了結論6(4)的正確性。

圖3 不同研發補貼策略下單位補貼均衡研發績效的增量比較

圖4 不同研發補貼策略下單位補貼社會公共效益的增量比較

圖5 不同研發補貼策略下單位補貼企業期望利潤的增量比較

第四,驗證結論6(5),各參數設置如下Q=10、θ=5、γ=2、F=8,而β、α為變化值,為保證β>α,假設α∈(0,5),β∈(5,50),計算不同β、α組合下的技術可行性閾值k2、k3并比較。如圖6所示,當β較大時,k2k3,即研發投入補貼更能降低技術可行性閾值,驗證了結論6(5)的正確性。

圖6 不同研發補貼策略下技術可行性閾值比較

五、結語

本文基于公共產品技術創新過程中存在的技術不確定性,研究了公共部門的研發補貼策略。研究發現,只有當技術可行性高于某一標準值(稱之為技術可行性閾值)時,企業才會參與公共產品技術創新項目,進行研發投資,為了保證公共產品技術創新研發項目的順利開展,公共部門需要對企業進行研發補貼,來激勵企業增加研發投入。公共部門可以采用研發績效補貼策略及研發投入補貼策略,兩種研發補貼策略實施均有一定的前提條件(技術不確定性較高或者企業的研發能力較弱),當前提條件得到滿足時,無論采取何種策略均能降低企業參與公共產品技術創新過程中的技術可行性閾值,從而拓寬了企業開展研發活動的技術可行性范圍,但在不同的條件下兩種研發補貼策略對技術可行性閾值的降低程度不同,當公共產品技術創新帶來的社會公共效益產出系數較高時,研發績效補貼對技術可行性閾值的降低幅度更大;而當公共產品技術創新帶來的社會公共效益產出系數較低時,研發投入補貼更能降低技術可行性閾值。這兩種研發補貼策略均能提高企業的研發績效以及社會公共效益,且當技術不確定性較低,或者企業研發能力較強時,公共部門在采取研發績效補貼策略時單位補貼額所帶來的企業的研發績效及社會公共效益的增量會更高,公共部門更適合采取研發績效補貼策略;而當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門更適合采取研發投入補貼策略。

基于本文的研究結論,可以提出如下政策建議。(1) 公共部門應加大對公共產品技術創新的研發補貼力度。從得到的結論中可以看出,當技術可行性較低時,企業參與公共產品技術創新項目所能獲得的期望收益將會降低,這會抑制企業創新的積極性,也會導致企業的研發投入不足,只有當技術可行性高于某一標準值(稱之為技術可行性閾值)時,企業才會參與公共產品技術創新項目,進行研發投資,為了保證公共產品技術創新研發項目的順利開展,公共部門需要對企業進行研發補貼,來克服企業創新性不足的問題,有效地激勵企業增加研發投入。(2) 公共部門要根據技術可行性以及企業的研發能力對企業進行研發補貼。從本文的結論中可以看出,公共部門的研發補貼有一定的前提條件,當技術不確定性較高,企業研發能力較弱時,需要進行全方位的政策支持和研發補貼,也需要公共部門時刻關注公共產品技術創新,客觀地鑒定和判斷技術可行性及企業的研發能力,加大激勵力度。(3) 公共部門要注意公共產品技術創新研發補貼方式的選擇。從得出的結論中可以看出,當技術不確定性較低,或者企業研發能力較強時,公共部門更適合采取研發績效補貼策略;而當技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,公共部門更適合采取研發投入補貼策略。因為如果技術不確定性較高,或者企業研發能力較弱時,企業預期研發成功的可能性較低,事后的研發績效補貼無法有效地激勵企業加大研發投入,應該采用事前的研發投入補貼策略。而當技術不確定性較低,或者企業研發能力較強時,企業預期的研發成功性較高,事后的研發績效補貼策略可以加大對研發成功者的刺激,進一步激勵企業的事前研發投入,從而形成研發補貼激勵的良性循環。