基于演化博弈的江蘇制造業(yè)集群創(chuàng)新擴散研究

鄒葉 王璐瑤 謝宇皓 張千妤

摘要：目前江蘇制造業(yè)集群發(fā)展面臨著產品優(yōu)勢逐漸下降、經濟效率損失、低水平同質化競爭等困難和挑戰(zhàn)，然而以創(chuàng)新擴散為導向的集群經濟效益為產業(yè)集群的轉型升級帶來機遇。文章從實證和理論兩個角度對創(chuàng)新擴散展開研究。一方面，探討影響江蘇制造業(yè)產業(yè)集群技術創(chuàng)新擴散的因素，尋找出區(qū)域性創(chuàng)新擴散樞紐;一方面，構建政府、先進企業(yè)、傳統(tǒng)企業(yè)三方演化博弈模型并繪制動態(tài)仿真圖，找出江蘇制造業(yè)集群創(chuàng)新擴散機理和路徑，為江蘇制造業(yè)集群的長遠發(fā)展提出對策建議。

關鍵詞：演化博弈;創(chuàng)新擴散;產業(yè)集群

一、背景

作為企業(yè)在產業(yè)鏈上下游不斷聚集中形成的產物，產業(yè)集群已然成為現(xiàn)代經濟中頗具特色的組織形式以及區(qū)域經濟發(fā)展的一種戰(zhàn)略。近年來，江蘇省制造業(yè)規(guī)模穩(wěn)居全國第一，且制造業(yè)集群化發(fā)展趨勢明顯，已經形成數百個初具規(guī)模的產業(yè)集群。2018年，江蘇出臺《關于加快培育先進制造業(yè)集群的指導意見》，重點培育13個先進制造業(yè)集群。2019年，南京軟件和信息服務、無錫物聯(lián)網等6個集群入圍全國首批世界級先進制造業(yè)集群培育對象，總數占全國1/4，居各省市第一?？梢?，江蘇制造業(yè)集群發(fā)展態(tài)勢良好。企業(yè)是集群的主體，創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的關鍵，而創(chuàng)新擴散是產業(yè)集群技術升級和保持競爭優(yōu)勢的重要動力。2018年，江蘇出臺《關于促進科技與產業(yè)融合加快科技成果轉化實施方案》，旨在圍繞產業(yè)鏈部署創(chuàng)新鏈，加強創(chuàng)新資源開放集聚和優(yōu)化配置，提升創(chuàng)新型省份建設水平、推動高質量發(fā)展。黨的十九大奠定了創(chuàng)新在引領經濟社會發(fā)展中的重要地位，這些都標志著創(chuàng)新驅動將成為我國未來經濟社會發(fā)展的主引擎。

二、研究現(xiàn)狀

在已有的相關文獻中，都是從圍繞集群企業(yè)如何運用博弈模型進行高效管理和如何提升企業(yè)集群的績效等方面展開。其中在運用博弈模型進行集群管理方面又可以分為政府加強管理激勵和管理集群的競爭沖突等。

在強調政府的管理與激勵措施方面，李停（2015）運用演化博弈這一不同于經典博弈模型的方式，在個體有限理性、非完全信息的基礎上更為貼近現(xiàn)實地展開分析。在演化博弈模型的分析下站在自由市場和政府干預的兩個視角進行分析研究，研究發(fā)現(xiàn)產業(yè)集群式轉移中，下游企業(yè)復制動態(tài)演化博弈總存在唯一ESS;而上游企業(yè)復制動態(tài)演化博弈存在兩個，有可能收斂于全部轉移，也有可能收斂于全部不轉移。核心企業(yè)帶動配套企業(yè)集群轉移模式更具有可行性。且要能夠運用承接地政府的優(yōu)惠政策以及轉出地政府的鞭策政策才能更好得提高效率。張娜（2019）等將兩個企業(yè)作為博弈主體，以集群內企業(yè)和科研院所為博弈主體進行演化博弈模型的分析，通過穩(wěn)定分析以及多種其他方法分析。通過加入政府因素，形成三方博弈的分析模型，還加入了一些政府的激勵作用。最后在要加強政府引導、努力培育產業(yè)集群創(chuàng)新能力、積極引進人才等方面提出建議。

在管理集群的競爭沖突方面，Eliezer Arantes da Costa;Celso PascoliBottura（2008）認為集群中的企業(yè)，無論是相互競爭還是相互合作，都會產生不同的利益沖突，需要加以建模、處理、調解和管理。于是提出了一種基于博弈論概念的協(xié)同競爭策略模型來處理集群中企業(yè)之間的關系。使用戰(zhàn)略博弈矩陣作為概念框架表明其是一種有用的分析和管理支持工具，可以用于處理集群中多個代理之間的多重利益沖突。

而在運用博弈模型進行提升企業(yè)集群的績效方面，研究者主要強調了創(chuàng)新的重要性，如張敏、凡培培等（2017）主要對企業(yè)集群的雙元創(chuàng)新展開探索。從一個新的視角出發(fā)、運用新的方法，運用進化博弈論的方法探求領先企業(yè)和追隨企業(yè)集群在不同情況下的選擇方式。得出追隨企業(yè)和領先企業(yè)在不同收益的比較下，會采取的不同的創(chuàng)新形式。以及在合理安排定價以達到提高績效等方面的研究中，F(xiàn)atemeh Mojibian;AmenehKhadivar（2006）他們的研究就如何提高產業(yè)集群的績效這一問題出發(fā)，側重于構建供應鏈和產業(yè)集群之間的結構差異模型，并且使用Stackelberg博弈等模型來確定集群產品的合理價格。還運用了MATLAB進行之前模型數據的導入驗證以探求其有效性。最后分析了領導者和集群利益相關者之間Stackelberg博弈的結果為企業(yè)集群提升競爭力做出研究。

在相關研究中大致分為運用博弈模型對企業(yè)進行高效管理和提升企業(yè)集群績效等，大多數運用了更為貼近現(xiàn)實的演化博弈模型，強調了政府、創(chuàng)新等的合理因素，也有許多研究連結了多個方面的博弈考慮更為全面。但是目前的研究中著眼于某一具體領域具體地區(qū)的研究較少，研究的理論不具有完全的普適性，對于江蘇省制造業(yè)的現(xiàn)狀分析力度尚小。所以本文基于此，融入了政府、創(chuàng)新等有效因素，借鑒已有文獻的一些博弈研究思路，構建了含有政府、集群內先進企業(yè)、集群內傳統(tǒng)企業(yè)的三方演化博弈模型，以便更好地討論不同參數對演化博弈穩(wěn)定策略的影響，進而為推動三方構建合理共生關系提供一定依據。

三、江蘇制造業(yè)集群創(chuàng)新擴散研究的演化博弈分析

（一）演化博弈模型假設

1. 參與博弈的主體

該模型由集群內傳統(tǒng)企業(yè)、集群內先進企業(yè)、政府三方構成，博弈三方均為具有有限理性的經濟人，在非完全信息條件下，通過策略選擇作出自身的最優(yōu)反應，以期最大化自身利益。

本模型以企業(yè)創(chuàng)新會帶來額外收益為前提，不考慮創(chuàng)新失敗的情況。每一輪博弈過程中，每個節(jié)點都要與其相鄰的節(jié)點進行一次博弈。

2. 博弈主體行為策略假設

（1）集群內原傳統(tǒng)企業(yè)在博弈中會出現(xiàn)兩種行為：①通過創(chuàng)新促進企業(yè)升級。假設集群內傳統(tǒng)企業(yè)最理想的創(chuàng)新方式為自主創(chuàng)新與吸收借鑒集群內已創(chuàng)新升級成功的企業(yè)（集群內先進企業(yè)）技術與經驗相結合;若先進企業(yè)拒絕知識共享，則集群內傳統(tǒng)企業(yè)仍堅持自主創(chuàng)新。與此同時，企業(yè)仍維持以往正常經營，收支水平較穩(wěn)定;②不創(chuàng)新而安于現(xiàn)狀。該企業(yè)僅企業(yè)仍維持以往正常經營，收支水平較穩(wěn)定。

（2）集群內先進企業(yè)假設。集群內先進企業(yè)為集群中已通過有效方式在產品研發(fā)生產等方面創(chuàng)新以實現(xiàn)產業(yè)升級的制造業(yè)領軍者，博弈中會出現(xiàn)兩種行為。樂于知識共享：在傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新過程中愿意提供知識和技術，在產生協(xié)同效應的同時也面臨一定的機會成本。拒絕知識共享：在創(chuàng)新合作過程中，創(chuàng)新知識共享程度存在差異，且共享過程也會一定程度上帶來不匹配、搭便車等風險。當知識共享不能實行或拒絕知識共享時，該模型默認先進企業(yè)的收益為選擇知識共享時的機會成本。此外，若先進企業(yè)選擇知識共享，則其在參與過程中會提高聲譽，模型將其轉化為經濟數值進行計量。

（3）政府行為策略假設。政府在博弈中會出現(xiàn)兩種行為。支持：政府通過成本補貼、稅收減免等相關監(jiān)管手段鼓勵傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新，對于不創(chuàng)新企業(yè)則采取加大稅收等措施;同時對先進企業(yè)積極知識共享的協(xié)作行為給予一定的獎勵。不支持：政府對傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新與否不采取任何干預或激勵行為。另：政府若選擇支持，則其在參與過程中會提高聲譽，模型將其轉化為經濟數值進行計量。

3. 模型變量符號及含義（如表2所示）

假設集群內傳統(tǒng)企業(yè)選擇創(chuàng)新的比例為x（0≤x≤1），則集群內傳統(tǒng)企業(yè)不創(chuàng)新的比例為1-x;集群內先進制造企業(yè)愿意知識共享的概率為y（0≤y≤1），則集群內先進制造企業(yè)不愿意知識共享的概率為1-y;政府支持的概率為z（0≤z（≤1），則政府不支持的概率為1-z。設Mi（i=1，2），Ni（i=1，2），Pi（i=1，2），分別為傳統(tǒng)企業(yè)、先進企業(yè)、政府的策略選擇。

（二）分析演化博弈模型

1. 關于集群內傳統(tǒng)企業(yè)收益的分析

假設集群內傳統(tǒng)企業(yè)選擇創(chuàng)新策略的期望收益為E1（Y），傳統(tǒng)企業(yè)選擇不創(chuàng)新策略的期望收益為E1（N），傳統(tǒng)企業(yè)的平均期望收益為E1，則：

4. 三方共同作用的演化策略穩(wěn)定性分析

通過聯(lián)立集群內傳統(tǒng)企業(yè)、先進企業(yè)和政府的復制動態(tài)方程，即（a），（b），）（c），可以得到一個三方演化博弈系統(tǒng)。當==0時，即系統(tǒng)策略選擇的變化率保持不變且為0，此時可計算出系統(tǒng)的八個均衡點，如表5所示。

本文采用分析系統(tǒng)雅可比矩陣的特征值來判斷平衡點的漸進穩(wěn)定性。平衡點及特征值如表6所示。以P1（0，0，0）為例，只有同時滿足μ1<0，μ2<0，μ3<0，則該平衡點是漸進穩(wěn)定的。同理得出其它幾個平衡點漸進穩(wěn)定的條件，見表6。

5. 演化過程仿真分析

三方主體是否支持創(chuàng)新對集群創(chuàng)新擴散的影響。

（1）政府是否支持創(chuàng)新對集群的影響。

從圖1可知傳統(tǒng)企業(yè)獨自創(chuàng)新，先進企業(yè)與政府不支持時，傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新過程緩慢，但最終收斂于1，三方收斂于（1，0，0）。從圖2可知隨著政府支持創(chuàng)新的意愿上升，即使先進企業(yè)不知識共享，傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新擴散速度顯著提升，相比圖1更快收斂于1，最終促使集群收斂于（1，0，1）。說明政府稍加支持創(chuàng)新，傳統(tǒng)企業(yè)便會加快創(chuàng)新擴散，最終促使傳統(tǒng)企業(yè)升級。

從圖4可知，當傳統(tǒng)企業(yè)支持創(chuàng)新，先進企業(yè)愿意分享時，政府只需稍加支持，就能促使三方都收斂1。長期來看，當傳統(tǒng)企業(yè)和先進企業(yè)均收斂于1后，政府可以逐漸退出對集群企業(yè)的支持。較圖5可知，政府的創(chuàng)新支持促使傳統(tǒng)企業(yè)與先進企業(yè)均加快創(chuàng)新擴散，且兩者創(chuàng)新擴散速度相一致，更有利于整個集群的轉型升級。從圖3可知，當企業(yè)雙方都支持創(chuàng)新時，即使政府不支持創(chuàng)新，經過長期演化，企業(yè)雙方最終都收斂于1。且傳統(tǒng)企業(yè)較先進企業(yè)更早收斂于1，可見傳統(tǒng)企業(yè)支持創(chuàng)新的速度快于先進企業(yè)樂于知識分享的速度。

（2）先進企業(yè)參與意愿對集群內部實現(xiàn)創(chuàng)新擴散的影響。

集群內傳統(tǒng)企業(yè)和先進企業(yè)存在一定的競爭關系，但是如何在有限的市場背景下找到互利共生模式下利益最大化的平衡點是先進企業(yè)表達參與意愿的重要依據。對比圖1和圖3可見，當t=10時，傳統(tǒng)企業(yè)自主創(chuàng)新下的擴散最終收斂于1;當t=5.2時，傳統(tǒng)企業(yè)在自主創(chuàng)新的基礎上借由外力下的擴散最終收斂于1，故當先進企業(yè)樂于知識共享時，其能夠通過較短的擴散演化最終在市場中達到平衡的狀態(tài)，是現(xiàn)階段創(chuàng)新擴散的較理想趨勢，即傳統(tǒng)企業(yè)在自主創(chuàng)新的基礎上借助外力以提高對創(chuàng)新的認知程度， 從而促進兩個主體在市場中的良性擴散。因此，依托先進企業(yè)的知識共享能夠進一步優(yōu)化集群內部企業(yè)的創(chuàng)新速度及效率，這一組合將成為提升江蘇制造業(yè)區(qū)域創(chuàng)新擴散成效的一個重要途徑。

（3）傳統(tǒng)企業(yè)創(chuàng)新意愿對集群內部實現(xiàn)創(chuàng)新擴散的影響。

由圖5可知，若集群內傳統(tǒng)企業(yè)完全無創(chuàng)新意愿，即使先進企業(yè)和政府參與意愿很高且最終收斂于1，傳統(tǒng)企業(yè)隨時間變化最終收斂于0，（0，1，1）的穩(wěn)定點使得三方看似趨于穩(wěn)定狀態(tài)，實則背離了創(chuàng)新擴散的初衷。即如果原傳統(tǒng)企業(yè)對于創(chuàng)新采取積極態(tài)度， 那么其向集群內先進企業(yè)以及政府尋求幫助才有意義， 先進企業(yè)的知識共享以及政府政策支持對于傳統(tǒng)企業(yè)來說才是有必要的。反觀圖4，若三方同時參與其中，則傳統(tǒng)企業(yè)和先進企業(yè)將很快達到穩(wěn)定點并實現(xiàn)自身利益最大化，政府也將因此加速收獲聲譽等增值，在經歷一段時間后最終趨于穩(wěn)定狀態(tài)。因而傳統(tǒng)企業(yè)的主動創(chuàng)新態(tài)度是成功實現(xiàn)集群內創(chuàng)新擴散的重要前提。此外，多主體參與有利于加速集群內創(chuàng)新擴散，進而帶動整個系統(tǒng)進入高效良性循環(huán)。

四、結論與建議

（一）結論

本文以江蘇省制造業(yè)產業(yè)集群為研究對象，著重對集群內傳統(tǒng)企業(yè)、集群內先進企業(yè)以及政府之間關系和這三者各自對創(chuàng)新的兩種截然不同的態(tài)度為基礎進行組合討論研究。從切口較小的江蘇省制造業(yè)展開較為深入的博弈模型分析，對不同情況、不同主體的收益進行計算推測，詳細分析了各種不同情況下可能出現(xiàn)的不同狀態(tài)。

上述結論較好地解釋了我國制造業(yè)集群升級面臨的問題。其關鍵在于，江蘇省制造業(yè)集群要運用創(chuàng)新來獲得突破，需要的不僅僅是集群內傳統(tǒng)企業(yè)、集群內先進企業(yè)以及政府這三者中的某一個單位對創(chuàng)新的追求，而是需要這三者共同促進。如集群內傳統(tǒng)企業(yè)要有自身創(chuàng)新發(fā)展的動力，意識到創(chuàng)新才是提升競爭力的基礎，否則在競爭者不斷進入市場的情況下，傳統(tǒng)企業(yè)不進行技術創(chuàng)新只能進行價格的壓低來參與競爭，利潤所得越來越少直至為0;集群內先進企業(yè)要降低壁壘，進行先進的技術創(chuàng)新的輸出;政府也要加大力度鼓勵創(chuàng)新，使得產業(yè)集群鏈進入良性循環(huán)，不斷促進制造業(yè)的創(chuàng)新。

（二）建議

通過前面的分析，我們提出以下建議。

1. 由圖1知，傳統(tǒng)企業(yè)一定要有良好的創(chuàng)新意識

倘若企業(yè)自身不想進行發(fā)展升級，那無論政府和先進企業(yè)如何幫助，產業(yè)集群都不能完成創(chuàng)新擴散。因此傳統(tǒng)企業(yè)在集群中并不是簡單的生產能力的聚集， 而是提升型的集群， 在集群創(chuàng)新擴散過程中要更新設備， 對產品升級。企業(yè)在升級的過程中要不斷地提高自身的創(chuàng)新能力， 滿足市場的需求。

2. 由圖4知，政府要發(fā)揮積極作用，加大扶持力度

對于制造業(yè)產業(yè)集群，政府的引導具有非常大的重要性。一方面，政府要顧全大局，考慮產業(yè)集群布局，為集群發(fā)展制定規(guī)劃，并在經濟政策方面給予優(yōu)惠，推進集群創(chuàng)新擴散。另一方面，政府要支持企業(yè)進行創(chuàng)新，加大對制造業(yè)的資金投入，通過技術來提升產品的等級，使產品有更高附加值，使集群的核心力提升。

3. 由圖3知，企業(yè)之間要加大交流，互相支持

例如紡織協(xié)會的成員可以定期舉行交流會，共享創(chuàng)新信息，促進集群內外企業(yè)的聯(lián)系，加速完成創(chuàng)新擴散。集群內企業(yè)面對挑戰(zhàn)需要共同承擔。對于一些企業(yè)間共性存在的問題先進企業(yè)要發(fā)揮出積極地模范作用，不斷幫助其他企業(yè)解決問題完成創(chuàng)新，提升集群總實力。

總而言之，江蘇省制造業(yè)集群要有所突破與創(chuàng)新，僅通過一方的努力是絕不可能輕易實現(xiàn)的。只有傳統(tǒng)企業(yè)，先進企業(yè)和政府部門齊心協(xié)力共同參與，才能使各方利益最大化，達到理想狀態(tài)。

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（作者單位：江蘇大學）

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