裝備研制協(xié)同創(chuàng)新演化博弈分析

喬哲1,2，鄭懷洲3，吳文堂1

(1. 裝備學院 研究生管理大隊, 北京 101416；2. 96542部隊；3. 裝備學院, 北京 101416)

摘要在裝備研制階段，創(chuàng)新群體往往不是完全理性的，博弈結果也不能通過一次性的靜態(tài)博弈來實現(xiàn)，需要進行多次的動態(tài)博弈最終形成創(chuàng)新群體的穩(wěn)定策略。通過設置參數(shù)、明確策略集合，構建了裝備研制階段協(xié)同創(chuàng)新演化博弈模型，得出群體協(xié)同創(chuàng)新的演化穩(wěn)定策略;最后，通過進行參數(shù)分析，從4個方面得出相關的對策建議。

關鍵詞裝備研制；協(xié)同創(chuàng)新；演化博弈

作者簡介喬哲(1984-)，男，博士研究生，主要研究方向為裝備保障與指揮。qiaozhe1869@163.com

中圖分類號E25

文章編號2095-3828(2015)06-0017-05

文獻標志碼A

DOI10.3783/j.issn.2095-3828.2015.06.005

AbstractSometimes the innovation group is irrational in equipment development phase. Also, the result of game cannot be realized by one static game. Instead, a stable strategy of the group will be formed by multiple dynamic games. Through setting parameters and making clear the strategy sets, the paper builds up a model of evolutionary game of coordinative innovation in equipment development phase so as to obtain the stable strategy of coordinative innovation evolution in a group. At last, the paper conducts parameter analysis and gives relevant countermeasures and suggestions in four aspects.

Keywordsequipment development; collaborative innovation; evolutionary game

收稿日期2014-12-08

基金項目國家自然科學基金項目(71371187)

Evolutionary Game of Coordinative Innovation of Equipment Development

QIAO Zhe1,2，ZHENG Huaizhou3，WU Wentang1

(1. Department of Graduate Management, Equipment Academy, Beijing 101416, China;

2. 96542 Troops, China;3．Equipment Academy, Beijing 101416, China)

經(jīng)典博弈理論的模型基礎是博弈人的完全理性[1]，然而在裝備研制階段，由于受科研政策環(huán)境，博弈信息的動態(tài)性，加之研制主體對于協(xié)同合作利益、風險等判斷的有限理性和預測能力的有限性等因素的影響，裝備研制的主體之間不適合經(jīng)典的博弈假設。演化博弈理論以博弈人的有限理性為前提，并不苛求博弈人在一開始就找到最優(yōu)策略，而是在不斷調整和改進中達到均衡[2]59。近年來，隨著協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略的推進，國內學者將演化博弈理論運用于協(xié)同創(chuàng)新研究[3-6]，這種分析框架的核心并不是博弈方的最優(yōu)策略選擇，而是博弈群體成員的策略調整過程和穩(wěn)定性。這里的穩(wěn)定性是指博弈群體成員采取某個策略的比例有穩(wěn)定性，而不是某個博弈方的策略不變[2]61。裝備研制主體在協(xié)同創(chuàng)新過程中，將根據(jù)對科研協(xié)同合作的情況和整體態(tài)勢不斷產(chǎn)生新的認識，并通過相互的學習和模仿來逐步改進自己的行為，通過若干次的博弈和決策，得到演化穩(wěn)定策略。這種情形非常適合于演化博弈理論的分析框架。

1模型假設與構建

裝備研制是根據(jù)軍事需求把現(xiàn)代科學技術物化為裝備的過程。主要包括新型裝備的研制、仿制和現(xiàn)役裝備的改進和改型[7]。因為裝備研制階段是科學技術物化為裝備的過程，所以創(chuàng)新活動的主體是企業(yè)、科研院所和研究型高校。

按照企業(yè)資產(chǎn)屬性，參與武器裝備科研生產(chǎn)的企業(yè)主要分為國有軍工企業(yè)和民營企業(yè)，無論企業(yè)資產(chǎn)屬性如何，其技術創(chuàng)新的主體地位已得到廣泛共識。在我國現(xiàn)行的國防科技工業(yè)體制中，有些隸屬于軍工企業(yè)集團的科研院所，雖然名稱還為“科研院所”，但其屬性已有所變化，在國家推進應用型技術研發(fā)機構市場化、企業(yè)化改革的大背景下，有的其實已改組成為科技型企業(yè)，有的合并、組建成為企業(yè)集團，大部分成為軍工集團的下屬公司或附屬單位，承擔的科研項目和企業(yè)利益緊密相關。面向市場從事盈利性活動，它們之間更多的是指令關系、合作關系，而不是協(xié)同關系，弱化了知識創(chuàng)新和公共技術開發(fā)的職能，因此，本文將這部分“科研院所”也劃歸為企業(yè)主體。

本文所指的科研院所不包含轉制后的、具有企業(yè)性質的科研院所，而是非營利性的地方和軍隊科研院所，它們和研究型高校從事對國家、社會和軍隊裝備發(fā)展具有重要意義的基礎研究、應用基礎研究和應用開發(fā)，發(fā)揮著知識創(chuàng)新的骨干和引領作用[8]，是裝備科研生產(chǎn)企業(yè)技術創(chuàng)新的源頭和基礎。

軍隊主要對承研承制單位進行資格審查，監(jiān)督檢查、研制經(jīng)費概算核算、科研成果管理、推廣、鑒定、知識產(chǎn)權保護、項目經(jīng)費合同管理等服務保障性工作，軍隊作為裝備研制的監(jiān)督管理者，應該重點把控審核立項、綜合論證、經(jīng)費注入核算等環(huán)節(jié)，對企業(yè)、科研院所和研究型高校之間的協(xié)同創(chuàng)新活動予以倡導，而不進行行政干預，是協(xié)同創(chuàng)新活動的參與主體。

裝備研制階段的協(xié)同創(chuàng)新活動重點體現(xiàn)在“研”和“制”之間的協(xié)同，重點關注科技成果的轉化和物化。因此，可以把科研機構和高?？醋鞒醒袉挝唬哑髽I(yè)看作承制單位，主導群體中的承制單位和承研單位在此階段形成博弈關系：承制單位a群體選擇是否與承研單位b群體進行協(xié)同創(chuàng)新，承研單位b群體選擇是否支持承制單位a群體進行協(xié)同創(chuàng)新，博弈屬于有限理性的不完全信息博弈。通過對以上關系基礎的分析，建立演化博弈模型如下。

1) 參數(shù)設置：Ia和Ib分別為承制單位a和承研單位b群體在不進行協(xié)同創(chuàng)新時的正常收益；ΔPa為承制單位a由于承研單位b的技術支持導致綜合研發(fā)能力的提升，進而獲得的收益；ΔPb為承研單位b從承制單位a獲得的研究經(jīng)費支持，還包括人員素質的提高，科研能力的提升，行業(yè)內知名度、影響力的提高等方面；承制單位作為盈利性機構，需主動尋求承研單位的技術支持，無論承研單位是否提供技術支持，承制單位都需付出尋求成本ΔCa；ΔCb表示承研單位因提供技術支持等因素造成的知識外溢等風險成本，因為承研單位往往是非盈利性機構，所以在裝備研制階段，只要承制單位a選擇獨立創(chuàng)新，承研單位b就沒有知識外溢，且不需付出尋求成本。并且存在約束條件：ΔPa-ΔCa>0，ΔPb-ΔCb>0，即承研承制單位群體進行協(xié)同創(chuàng)新的收益大于其成本，以構成協(xié)同創(chuàng)新的可能性。

2) 信息情況：博弈屬于有限理性的不完全信息博弈。

3) 承制單位a的策略集合為[協(xié)同創(chuàng)新，獨立創(chuàng)新]，承研單位b策略集合為[支持，不支持]，假設承制單位a會先行動，并選擇策略。

4) 假設承制單位a在裝備研制階段選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率為x，選擇獨立協(xié)同創(chuàng)新策略的概率為1-x；承研單位b選擇技術支持策略的概率為y，選擇不支持策略的概率為1-y，其中，0≤x≤1，0≤y≤1。

基于以上假設關系，承制單位a和承研單位b群體之間的博弈支付矩陣如表1所示。

表1　博弈群體的支付矩陣

由博弈支付矩陣得到承制單位a群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的期望收益Ua1，選擇獨立創(chuàng)新策略的期望收益Ua2、群體平均收益Ua分別為

并可以得到承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的復制者動態(tài)方程為

(1)

此方程表示承制單位a群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率隨時間的增長率。

同理，由支付矩陣中亦可得到承研單位b群體選擇支持策略的期望收益Ub1，選擇不支持策略的期望收益Ub2，群體平均收益Ub分別為

并可以得到承研單位b選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的復制者動態(tài)方程為

(2)

此方程表示承研單位b群體選擇支持策略的概率隨時間變化的增長率。

2主體協(xié)同的演化穩(wěn)定策略

1) 承制單位a。令式(1)，F(xiàn)(x)=dx/dt=0，求解可知：x=0,x=1,y=ΔCa/ΔPa。

由F′(x)=(1-2x)(ΔPay-ΔCa)可知，當y=ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(x)=0，即所有x軸上的點都是穩(wěn)定狀態(tài)；考慮擾動因素的影響，當y>ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(0)>0，F(xiàn)′(1)<0，則x=1是演化穩(wěn)定策略；當y<ΔCa/ΔPa時，F(xiàn)′(0)<0，F(xiàn)′(1)>0，則x=0是演化穩(wěn)定策略。圖1給出了以上3種情況的復制者動態(tài)相位圖和穩(wěn)定狀態(tài)。

a) y=ΔC a/ΔP a

b) y>ΔCa/ΔPa

c) y<ΔC a/ΔP a 圖1　承制單位a復制者動態(tài)相位圖

2) 承研單位b。令式(2)，F(xiàn)(y)=dy/dt=0，求解可知：y=0,y=1,x=0。

由F′(y)=(1-2y)[x(ΔPb-ΔCb)]可知，當x=0時，F(xiàn)′(y)=0，即所有y軸上的點都是穩(wěn)定狀態(tài)；考慮擾動因素的影響，當x≠0時，因x>0，F(xiàn)′(0)>0,F′(1)<0，則y=1是演化穩(wěn)定策略。圖2給出了以上2種情況的復制者動態(tài)相位圖和穩(wěn)定狀態(tài)。

a) x=0

b) x≠0 圖2　承研單位b復制者動態(tài)相位圖

3主體協(xié)同的演化及參數(shù)分析

將上述承制單位a和承研單位b的復制者動態(tài)相位圖放在同一坐標平面，如圖3所示；并得到平面軌跡圖，如圖4所示。

圖3　承制單位a和承研單位b復制動態(tài)圖

圖4　承制單位a和承研單位b博弈策略平面軌跡圖

由圖4箭頭指向可知，B(1,1)為承制單位a和承研單位b的演化穩(wěn)定策略均衡點，當初始值落在XSYBD區(qū)域時，將最終收斂到演化穩(wěn)定策略[協(xié)同創(chuàng)新，支持]，即所有的承制單位都選擇協(xié)同創(chuàng)新策略，所有的承研單位都選擇支持策略。當初始值落在OXS區(qū)域時，沒有演化穩(wěn)定策略。

通過上圖可知，承制單位a的策略調整是以y=ΔCa/ΔPa作為臨界點，ΔCa/ΔPa表示的是裝備研制階段承制單位a預期承研單位b選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例，這個比例對承制單位a的策略選擇有決定性影響，當y>ΔCa/ΔPa時，承研單位b中選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例較高，承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略具有演化穩(wěn)定性；當y<ΔCa/ΔPa時，承研單位b中選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的比例相對較低，分為2種情況：即初始值在XSD區(qū)域時，承制單位a群體收斂到x=0的速度低于承研單位b收斂到y(tǒng)=1的速度，承制單位a選擇協(xié)同創(chuàng)新策略具有演化穩(wěn)定性；而初始值在OXS區(qū)域時，承制單位a群體收斂到x=0的速度高于承研單位b收斂到y(tǒng)=1的速度，即承制單位a群體采取獨立創(chuàng)新策略比例的增長率大于承研單位b 群體中采取支持策略的研究機構比例的增長率，即初始值博弈收斂于y軸，沒有演化穩(wěn)定策略。

下面討論模型中各個參數(shù)變化對演化博弈行為的影響。首先利用MATLAB對微分方程的求解來仿真演化博弈的平面軌跡，如圖5a)和圖5b)分別表示ΔCa/ΔPa=0.5和ΔCa/ΔPa=0.25時的博弈策略平面軌跡。

a)ΔCa/ΔPa=0.5

b)ΔCa/ΔPa=0.25 圖5　ΔCa/ΔPa不同取值時的 演化博弈策略平面軌跡仿真

由圖5可知，當ΔCa/ΔPa越小時，圖4區(qū)域XSYBD的面積越大，即初始點落在區(qū)域XSYBD的可能性增大，因為初始值在區(qū)域SYBD時的收斂速度比落在區(qū)域XSD的收斂速度快，所以ΔCa/ΔPa值越小越好，而ΔCa和ΔPa2個參數(shù)決定了ΔCa/ΔPa值的變化。經(jīng)濟學意義就是，承制單位a的尋找成本越低，能夠獲得的效益越好，越有利于促進承研承制單位之間的協(xié)同。同樣，初始值在區(qū)域SYBD內越靠近(1,1)點，收斂速度越快，同樣意味著，科研機構和高校參與協(xié)同創(chuàng)新的比例越大，越有利于促進承研承制單位之間廣泛地協(xié)同。

下面考慮ΔCb/ΔPb，如圖6a)和圖6b)分別表示ΔCa/ΔPa=0.5,ΔCb/ΔPb=0.5和ΔCa/ΔPa=0.5，ΔCb/ΔPb=0.125時的博弈策略平面軌跡。

a)ΔCa/ΔPa=0.5,ΔCb/ΔPb=0.5

b)ΔCa/ΔPa=0.5，ΔCb/ΔPb=0.125 圖6　ΔC b/ΔP b不同取值時的 演化博弈策略平面軌跡仿真

由圖6可知，當ΔCb/ΔPb越小時，平面軌跡曲線的曲率越小，圖4中OXS區(qū)域的面積越小，博弈收斂于(1,1)的概率越大。而ΔCb和ΔPb2個參數(shù)決定了ΔCb/ΔPb值的變化。經(jīng)濟學意義就是，承研單位b的風險成本越低，能夠獲得的效益越好，越有利于促進承研承制單位之間的協(xié)同。但是ΔCb/ΔPb對博弈結果的影響要比ΔCa/ΔPa小。

4相關對策建議

4.1　建立協(xié)同創(chuàng)新平臺，減少企業(yè)尋找成本

通過上文分析可知，復制者動態(tài)方程反映的是承制、承研單位群體選擇協(xié)同創(chuàng)新策略的概率隨時間的增長率，因此，在最終實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)新目標的情況下，用的時間越短越好，而協(xié)同創(chuàng)新平臺的建立有利于增強創(chuàng)新主體之間的互聯(lián)互通，形成星狀結構的快速信息溝通渠道，使有技術需求的企業(yè)和有技術優(yōu)勢的科研院所、高校能夠便捷地找到協(xié)同伙伴。可以采取以下幾種方式：一是利用技術創(chuàng)新中介機構的專業(yè)平臺優(yōu)勢，促進技術交流合作。二是政府、軍隊或行業(yè)協(xié)會依托自身資源，組建公共服務平臺，提供裝備研制的技術咨詢。三是企業(yè)積極主動申請能夠成為行業(yè)或地區(qū)的創(chuàng)新驛站，利用創(chuàng)新驛站這個平臺優(yōu)勢實現(xiàn)對技術交易資源的采集、加工、存儲、發(fā)布、查閱，通過驛站內部工作系統(tǒng)共享和查閱更為全面的高質量信息資源。

4.2　健全知識保護法規(guī)，減少知識外溢風險

本文設置的參數(shù)ΔCb表示承研單位因提供技術支持等因素造成的知識外溢等風險成本，為了減少這種風險成本，需要健全武器裝備發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新的法規(guī)制度，重點做好知識產(chǎn)權保護。協(xié)同創(chuàng)新與知識產(chǎn)權保護之間向來存在著矛盾，但是要客觀的辯證理解兩者之間的關系，協(xié)同創(chuàng)新并不是無償?shù)墓蚕?，必須重視知識產(chǎn)權，特別是國防知識產(chǎn)權的法律保障；而健全的知識產(chǎn)權法規(guī)制度將更加有利于促進協(xié)同創(chuàng)新活動的順利進行。首先，政府應該針對協(xié)同創(chuàng)新過程中的技術轉移和知識產(chǎn)權保護制定完備的法規(guī)、政策，發(fā)揮引導和牽引作用。其次，對于未上升到法律法規(guī)層面的內容，應出臺相應的政策，提出指導意見和參考規(guī)范，充分發(fā)揮政府在協(xié)同創(chuàng)新活動中統(tǒng)籌規(guī)劃和綜合協(xié)調的作用，進一步完善技術轉移和知識產(chǎn)權保護的政策支持。

4.3　維護創(chuàng)新主體利益，充分調動積極性

利益是協(xié)同創(chuàng)新主體實施協(xié)同創(chuàng)新的動力源，是促進協(xié)同創(chuàng)新主體之間長期穩(wěn)定合作的前提[9]。參數(shù)ΔPa和ΔPb對主體協(xié)同的演化博弈結果有著重要影響，因此，建立科學的利益驅動機制，裝備研制企業(yè)對協(xié)同創(chuàng)新的利益預期超過原有利益水平，將積極參加協(xié)同創(chuàng)新；研究型高校和科研院所通過協(xié)同創(chuàng)新加速自身技術成果的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，也將融入?yún)f(xié)同創(chuàng)新中來。主要做好以下幾點：一是制定公平合理的利益分配方案。利益分配方案也是協(xié)同創(chuàng)新主體相互之間博弈的焦點，決定了協(xié)同創(chuàng)新主體的最終經(jīng)濟收入和利益獲取，是利益驅動機制的核心，是影響協(xié)同創(chuàng)新持續(xù)穩(wěn)定的關鍵。二是建立利益訴求和溝通渠道。使協(xié)同創(chuàng)新主體能夠順利進行合理利益的主動表達，便于反應合理訴求，進行政策監(jiān)督和維護自身合法權益。三是構建有效的矛盾預警和防范體系。對武器裝備研制協(xié)同創(chuàng)新過程中可能出現(xiàn)的利益沖突進行預判、預控、分析、尋因與防范，使管理主體的決策能夠在事前得到提醒、事中得到反饋、事后得到防范，制定有效的應對方案，最大可能地降低協(xié)同創(chuàng)新不確定性帶來的風險損失。

4.4　裝備研制協(xié)同創(chuàng)新重在企業(yè)，貴在學研

ΔCb/ΔPb對博弈結果的影響要比ΔCa/ΔPa小，說明了企業(yè)進行協(xié)同創(chuàng)新的成本和利益對博弈的協(xié)同演化具有重要影響，而科研院所和高校的成本和利益影響相對較小，這反映出，在市場經(jīng)濟條件下，企業(yè)作為利益的追求者，必須在協(xié)同創(chuàng)新活動中處于主動地位，主動尋求協(xié)同合作單位的技術支持，始終保持技術上的相對領先優(yōu)勢?？蒲性核透咝６酁榉菭I利性單位，在裝備研制階段協(xié)同創(chuàng)新過程中往往處于被動地位，但其對博弈結果還是有一定的影響力，這就要求把科研成果的轉化率也作為科研院所和高校的能力評價標準，使其主動參與到協(xié)同創(chuàng)新活動中來。

5結 束 語

裝備研制協(xié)同創(chuàng)新演化博弈分析的目的是為了找到裝備承研和承制單位群體之間協(xié)同創(chuàng)新的關鍵因素，使承研、承制單位能夠認識到協(xié)同創(chuàng)新工作的重點，有針對性地制定本單位協(xié)同創(chuàng)新政策措施，同時為裝備科研生產(chǎn)管理部門的政策制定和管理服務提供一定的建議參考。

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(編輯：田麗韞)