摘要：本文從創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出、創(chuàng)新環(huán)境三方面以及創(chuàng)新規(guī)模、創(chuàng)新水平兩個維度，構(gòu)建科技創(chuàng)新能力評價指標(biāo)體系。運用熵權(quán)Topsis法、Dagum基尼系數(shù)、核密度估計及ESDA探析2012-2021年中國省際科技創(chuàng)新能力時空演變特征。結(jié)果顯示：（1）中國科技創(chuàng)新能力總體差異呈擴(kuò)大趨勢，主要來源于北方區(qū)域內(nèi)差異；（2）全國和南方地區(qū)科技創(chuàng)新發(fā)展兩極分化現(xiàn)象減弱，北方地區(qū)科技創(chuàng)新發(fā)展呈多極分化格局；（3）中國省際科技創(chuàng)新能力從2019年開始空間集聚效應(yīng)不斷增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：科技創(chuàng)新；空間差異；Dagum基尼系數(shù)；核密度估計；ESDA

中圖分類號：F062.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-2443（2024）05-0407-07

引言

近年來，中國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈現(xiàn)“南快北慢”新態(tài)勢，南北經(jīng)濟(jì)差距拉大的關(guān)鍵原因可能在于創(chuàng)新能力的區(qū)域分化［1］。關(guān)于中國科技創(chuàng)新空間差異的研究主要以省域［2］、三大地區(qū)［3-5］、城市群［6-7］為研究對象進(jìn)行分析，針對南北區(qū)域的研究較少。為此，本文以中國南北區(qū)域為研究對象，從創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出、創(chuàng)新環(huán)境三方面以及創(chuàng)新規(guī)模、創(chuàng)新水平兩個維度，構(gòu)建科技創(chuàng)新能力評價指標(biāo)體系，首先運用熵權(quán)Topsis評價法測算中國2012-2021年科技創(chuàng)新能力，其次運用Dagum基尼系數(shù)深入分析中國科技創(chuàng)新能力空間差異及其差異來源，最后采用核密度估計和探索性空間數(shù)據(jù)分析法對中國南北區(qū)域科技創(chuàng)新能力時空演變趨勢進(jìn)行分析。以期全面了解不同時期、不同空間維度中國科技創(chuàng)新發(fā)展情況，為推動中國科技創(chuàng)新穩(wěn)步健康發(fā)展提供有益參考。

1 研究設(shè)計

1.1 科技創(chuàng)新能力評價指標(biāo)體系構(gòu)建

本文以唐善陽［8］等學(xué)者的相關(guān)研究成果為重要參考，從創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出以及創(chuàng)新環(huán)境三個方面構(gòu)建評價指標(biāo)體系（見表1）。此外，本文將評價指標(biāo)分解為創(chuàng)新規(guī)模和創(chuàng)新水平兩個維度，克服了僅選用絕對指標(biāo)或相對指標(biāo)而造成的評價維度單一的問題。創(chuàng)新規(guī)模指一個地區(qū)擁有的創(chuàng)新資源總量，創(chuàng)新水平指一個地區(qū)創(chuàng)新投入和產(chǎn)出水平。

1.2 數(shù)據(jù)來源和研究對象

本文數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國科技統(tǒng)計年鑒》《中國火炬統(tǒng)計年鑒》以及國家統(tǒng)計局網(wǎng)站，采用趨勢外推法或插值法補(bǔ)齊缺失數(shù)據(jù)。本文研究對象為中國30個省份（不含西藏和港澳臺地區(qū)），參照郭愛君等［9］做法對中國南北區(qū)域進(jìn)行劃分。

1.3 研究方法

1.3.1 熵權(quán)Topsis法 構(gòu)建評價指標(biāo)“最優(yōu)解”和“最劣解”，通過測定各評價對象與“最優(yōu)解”和“最劣解”的距離來進(jìn)行排序。若評價對象最靠近“最優(yōu)解”又遠(yuǎn)離“最劣解”，則認(rèn)為最優(yōu)［10］，熵權(quán)模型的構(gòu)建及運算可以參考文獻(xiàn)［11］。

1.3.2 Dagum基尼系數(shù) 本文利用Dagum基尼系數(shù)對中國省際科技創(chuàng)新能力的區(qū)域差異及其來源進(jìn)行分析。本文將科技創(chuàng)新能力的Dagum基尼系數(shù)定義為：

[GT=j=1kh=1ki=1njr=1nhyji-yhr2n2Y]

其中，n為分析的30個省份，k為區(qū)域個數(shù)。[yji]表示區(qū)域j內(nèi)i省份的科技創(chuàng)新能力，[yhr]表示區(qū)域h內(nèi)第r省份的科技創(chuàng)新能力，[Y]表示所有省份科技創(chuàng)新能力均值，[nj]、[nh]分別表示區(qū)域j和區(qū)域h中的省份數(shù)。系數(shù)值越大，說明中國省際科技創(chuàng)新能力不均衡程度越高，反之亦然。

1.3.3 核密度估計 核密度估計具有模型依賴性以及穩(wěn)健性強(qiáng)的特征［12］，本文利用高斯核函數(shù)對中國科技創(chuàng)新能力的分布位置、形態(tài)以及延展性進(jìn)行分析，具體公式如下：

f（x）=[i=1nK{（xi-x）/h}nh]

其中，K（·）表示核函數(shù)；h為帶寬；[xi]為樣本觀測值；[x]為樣本觀測值均值；n為觀測值個數(shù)。

1.3.4 ESDA ESDA是一系列基于空間數(shù)據(jù)的分析方法和技術(shù)的綜合，以空間關(guān)聯(lián)測度為核心，可以檢測空間數(shù)據(jù)的異常值，發(fā)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的集聚性和自相關(guān)性，揭示區(qū)域之間的差異性和互動模式。全局空間自相關(guān)主要用來判斷某現(xiàn)象在空間上是否存在集聚效應(yīng)，一般用莫蘭指數(shù)（Moran’s I）來度量，具體公式如下：

Moran’s I=[Ni=1Nj=1Nωiji=1Nj=1Nωij（yi-Y）（yj-Y）i=1N（yi-Y）2]

其中，N為省份個數(shù)；y為科技創(chuàng)新能力指數(shù)；[Y]為科技創(chuàng)新能力指數(shù)均值；[ωij]為空間權(quán)重矩陣，本文選取鄰接空間權(quán)重矩陣。當(dāng)Moran’s I>0時，說明存在空間正相關(guān)；Moran’s I<0時，說明存在空間負(fù)相關(guān)； Moran’s I趨于0時，說明觀測值趨于隨機(jī)分布。Moran’s I越接近于1，表示相似的觀測值越趨于空間集聚，越接近于-1，表示相似的觀測值越趨于分散分布。

2 中國科技創(chuàng)新能力測度結(jié)果分析

2.1 中國科技創(chuàng)新能力總體描述

運用熵權(quán)Topsis法對2012—2021年省際面板數(shù)據(jù)進(jìn)行測算，得到30省份科技創(chuàng)新能力得分及其排名，如表2所示。整體來看，中國省際科技創(chuàng)新能力差距明顯并呈擴(kuò)大趨勢，排名首位省份科技創(chuàng)新能力得分與排名末位省份科技創(chuàng)新能力得分比值由2012年的16.3倍上升至2021年25.74倍。從各省份科技創(chuàng)新能力排名變化看，排名上升區(qū)域以南方省份為主，排名下降區(qū)域以北方省份為主。從時間變化趨勢看，中國科技創(chuàng)新能力呈上升趨勢，平均得分由2012年0.07上升至2021年0.18。從區(qū)域差異看，南方科技創(chuàng)新能力高于北方。2021年，南方科技創(chuàng)新能力得分均值為0.22，北方為0.15。

2.2 中國科技創(chuàng)新能力分項描述

如表3所示，從一級指標(biāo)看，南北方在創(chuàng)新環(huán)境和創(chuàng)新投入方面差距較大，在創(chuàng)新產(chǎn)出方面差距相對較小。南方創(chuàng)新投入得分較高，主要是由于南方省份創(chuàng)新財力和人力投入實力強(qiáng)于北方。在創(chuàng)新環(huán)境方面，南方省份經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度、企業(yè)創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新載體實力和效率平均貼近度均高于北方。

從維度指標(biāo)看，北方創(chuàng)新水平略高于南方，但南方創(chuàng)新規(guī)模遠(yuǎn)高于北方，說明南方創(chuàng)新實力較強(qiáng)，北方重視創(chuàng)新強(qiáng)度。在創(chuàng)新規(guī)模方面，南方省份在創(chuàng)新財力、人力投入規(guī)模以及科技成果產(chǎn)業(yè)化等方面表現(xiàn)較強(qiáng)；在創(chuàng)新水平方面，北方省份更加重視基礎(chǔ)研究投入水平和科技成果產(chǎn)出水平。

3 中國科技創(chuàng)新能力區(qū)域差異分析

3.1 中國科技創(chuàng)新能力總體差異分析

由表4可知，2012—2021年中國科技創(chuàng)新能力總體基尼系數(shù)均值為0.4354，表明中國科技創(chuàng)新能力總體差異較大。從變化趨勢看，近年來中國科技創(chuàng)新能力總體差異呈擴(kuò)大趨勢，由2012年0.416增長為2021年0.445。

3.2 中國科技創(chuàng)新能力區(qū)域內(nèi)差異分析

由圖1（a）可知，2012—2021年，北方區(qū)域內(nèi)差異顯著高于南方，中國科技創(chuàng)新能力總體差異主要來源于北方區(qū)域內(nèi)差異。從變化趨勢看，南方區(qū)域內(nèi)差異整體表現(xiàn)為“M”型的變化特征；北方區(qū)域內(nèi)差異表現(xiàn)為“W”型的變化特征。就變動幅度而言，南方地區(qū)2021年組內(nèi)基尼系數(shù)與2012年相比，增長了9.62%；北方地區(qū)2021年組內(nèi)基尼系數(shù)與2012年相比，增長了4.26%。綜上所述，南北方區(qū)域內(nèi)差異總體均呈上升態(tài)勢，北方區(qū)域內(nèi)差異高于南方，但南方區(qū)域內(nèi)差異總體增幅高于北方，近三年南方區(qū)域內(nèi)差異變化較小，有下降趨勢，北方區(qū)域內(nèi)差異上升明顯。

3.3 中國科技創(chuàng)新能力區(qū)域間差異分析

由表4可知，南北區(qū)域間差異總體呈上升態(tài)勢，由2012年0.431上升至2021年0.465，增幅為7.89%，年均增速為0.85%，在2013年和2017年出現(xiàn)小幅下降。表明南北區(qū)域間科技創(chuàng)新能力發(fā)展差距逐漸明顯。

3.4 中國科技創(chuàng)新能力區(qū)域差異貢獻(xiàn)度

由圖1（b）可知，中國科技創(chuàng)新能力差異主要來源于區(qū)域內(nèi)差異，而區(qū)域內(nèi)差異最大的是北方。從貢獻(xiàn)度變化趨勢看，區(qū)域內(nèi)貢獻(xiàn)度緩慢下降，總體在48%上下浮動，表明某一區(qū)域可能存在聚類不收斂。超變密度貢獻(xiàn)度總體呈下降趨勢，區(qū)域間貢獻(xiàn)度總體呈上升趨勢，說明地區(qū)間交叉重疊現(xiàn)象減弱，逐步被南北區(qū)域間差異替代。

4 中國科技創(chuàng)新能力核密度估計

核密度估計能夠較好地反映區(qū)域科技創(chuàng)新能力分布的整體狀況，通過觀察不同時期的核密度估計圖，可以整體把握中國科技創(chuàng)新能力發(fā)展水平區(qū)域分布的動態(tài)特征。本文選取2012、2016、2020、2021年為樣本觀察期來研究中國科技創(chuàng)新能力演變態(tài)勢，圖2（a、b、c）分別為全國、南方、北方科技創(chuàng)新能力核密度圖。

4.1 全國科技創(chuàng)新能力核密度估計

由圖2（a）可知：第一，在所選年份中，全國30個省份（不含西藏和港澳臺地區(qū)）的科技創(chuàng)新能力整體向右移動，說明各省份科技創(chuàng)新能力逐步增強(qiáng)。第二，核密度圖中波峰具有變矮、變寬趨勢，可以看出全國科技創(chuàng)新能力省際差距正在拉大。另外，右側(cè)拖尾較長，說明中國科技創(chuàng)新能力存在低水平集聚問題。第三，所選年份中，核密度曲線多峰向單峰過渡，說明多極分化現(xiàn)象在減弱。

4.2 南方科技創(chuàng)新能力核密度估計

由圖2（b）可知：第一，在觀察期內(nèi)，南方各省份科技創(chuàng)新能力整體逐漸向右移動，說明各省份科技創(chuàng)新能力逐步上升。第二，核密度圖中波峰呈現(xiàn)變矮、變寬趨勢，說明南方區(qū)域科技創(chuàng)新能力省際差距變大。右側(cè)拖尾拉長，同樣說明南方省份科技創(chuàng)新能力空間差距在逐步擴(kuò)大。第三，觀察期內(nèi)，由雙峰向單峰過度，說明南方區(qū)域科技創(chuàng)新發(fā)展兩極分化現(xiàn)象減弱。

4.3 北方科技創(chuàng)新能力核密度估計

由圖2（c）可知：第一，在觀察期內(nèi)，北方各省份科技創(chuàng)新能力整體向右移動，表明各地區(qū)科技創(chuàng)新能力逐步上升。第二，核密度圖波峰呈現(xiàn)變矮、變寬趨勢，說明北方區(qū)域科技創(chuàng)新能力省級差距變大。第三，北方地區(qū)出現(xiàn)雙峰形態(tài)，表明北方地區(qū)各省份科技創(chuàng)新發(fā)展為多極分化格局。

5 中國科技創(chuàng)新發(fā)展空間分布特征分析

本文依據(jù)Rook原則構(gòu)建空間權(quán)重矩陣，計算得到2012—2021年中國30個省份科技創(chuàng)新能力的Moran's I。由表5可知，2012—2021年，中國科技創(chuàng)新能力Moran's I在0.2上下浮動，且均在5%的顯著性水平下通過檢驗，整體呈下降態(tài)勢，局部呈先下降后上升趨勢。表明中國30省份科技創(chuàng)新能力存在空間正相關(guān)性，2019年開始集聚效應(yīng)不斷增強(qiáng)，即呈現(xiàn)“高-高”相鄰、“低-低”相鄰的現(xiàn)象。

為探索中國科技創(chuàng)新發(fā)展的空間分布特征，本文以2012—2021年科技創(chuàng)新能力得分年平均值做探索性空間數(shù)據(jù)分析，Moran's I散點圖如圖3（a）所示。由圖3（a）可知，Moran's I為0.203是顯著的。大部分省份位于第三象限，說明大部分地區(qū)科技創(chuàng)新能力均值表現(xiàn)為低低聚類。由圖3（b）可知，除去控制和集聚效果不顯著的地區(qū)，僅3個地區(qū)（新疆、甘肅、四川）呈現(xiàn)低-低聚類，主要位于北方地區(qū)，可能與北方地區(qū)科技創(chuàng)新水平較低，發(fā)展缺乏聯(lián)動有關(guān)。

6 結(jié)論與建議

本文從創(chuàng)新投入、創(chuàng)新產(chǎn)出、創(chuàng)新環(huán)境3個方面以及創(chuàng)新規(guī)模、創(chuàng)新水平兩個維度，構(gòu)建科技創(chuàng)新能力評價指標(biāo)體系?；?012—2021年相關(guān)數(shù)據(jù)，應(yīng)用熵權(quán)Topsis法測算中國2012—2021年科技創(chuàng)新能力，采用Dagum基尼系數(shù)及其子群分解方法、核密度估計方法對中國科技創(chuàng)新能力空間差異及演變特征進(jìn)行分析，研究結(jié)論如下：

（1）熵權(quán)Topsis法顯示：中國科技創(chuàng)新能力呈上升趨勢，南方科技創(chuàng)新能力高于北方。從各省份科技創(chuàng)新能力排名變化看，排名上升區(qū)域以南方省份為主，排名下降區(qū)域以北方省份為主。從分項指標(biāo)看，南北方在創(chuàng)新環(huán)境和創(chuàng)新投入方面差距較大，在創(chuàng)新產(chǎn)出方面差距相對較?。荒媳狈絼?chuàng)新效率差距較小，但南方創(chuàng)新規(guī)模高于北方。

（2）Dagum基尼系數(shù)顯示：在觀察期內(nèi)，中國科技創(chuàng)新能力總體差異較大，并呈擴(kuò)大趨勢，總體差異主要來源于北方區(qū)域內(nèi)差異。從南北區(qū)域看，北方區(qū)域內(nèi)差異高于南方，南北方區(qū)域內(nèi)差異總體均呈上升態(tài)勢，但近三年南方區(qū)域內(nèi)差異變化較小，有下降趨勢，北方區(qū)域內(nèi)差異上升明顯；南北區(qū)域間差異總體呈上升趨勢，南北科技創(chuàng)新能力發(fā)展差距逐漸明顯。從貢獻(xiàn)度變化趨勢看，區(qū)域內(nèi)貢獻(xiàn)度變化較為穩(wěn)定，區(qū)域間貢獻(xiàn)度呈上升趨勢，超變密度貢獻(xiàn)度總體呈下降趨勢，說明地區(qū)間交叉重疊的現(xiàn)象逐漸被區(qū)域間差異替代。

（3）核密度估計顯示：所選年份中，中國各省份科技創(chuàng)新能力逐步增強(qiáng)，省際差距變大，存在低水平集聚問題，科技創(chuàng)新發(fā)展多極分化現(xiàn)象減弱。從南北區(qū)域看，南北方省份科技創(chuàng)新能力均呈上升趨勢，且空間差距逐步擴(kuò)大，但北方地區(qū)各省份科技創(chuàng)新發(fā)展為多極分化格局，南方兩極分化現(xiàn)象減弱。

針對以上結(jié)論，本文提出以下對策建議：

（1）針對北方地區(qū)科技創(chuàng)新規(guī)模不強(qiáng)的問題，建議強(qiáng)化國家科技資源對北方省份支持，提升北方區(qū)域整體創(chuàng)新能力。一是構(gòu)建多元化投入機(jī)制，鼓勵北方地區(qū)提高研發(fā)投入，通過中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金支持北方地區(qū)科技創(chuàng)新。二是圍繞北方地區(qū)產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)，優(yōu)先布局一批國家級研發(fā)機(jī)構(gòu)和國家科技重大科技項目。三是在北方地區(qū)自主創(chuàng)新示范區(qū)、高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)實施更大力度的稅收優(yōu)惠政策。

（2）針對北方區(qū)域內(nèi)差異較大且科技創(chuàng)新發(fā)展呈多極分化格局的問題，建議加強(qiáng)政府支持和引導(dǎo)，推進(jìn)區(qū)域內(nèi)科技信息交流共享。一是搭建科技創(chuàng)新區(qū)域內(nèi)合作交流平臺，有效促進(jìn)區(qū)域內(nèi)各創(chuàng)新主體之間人才、知識、技術(shù)、資本等創(chuàng)新資源有序流動和統(tǒng)籌布局。二是舉辦科技論壇、學(xué)術(shù)交流會議等活動，提供區(qū)域內(nèi)交流的機(jī)會和平臺，促進(jìn)經(jīng)驗和資源的互通。三是建立區(qū)域內(nèi)科研機(jī)構(gòu)、高校和企業(yè)之間更緊密的合作機(jī)制，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，將科研成果轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用。

（3）針對南北差異不斷擴(kuò)大的問題，建議統(tǒng)籌南北區(qū)域科技創(chuàng)新協(xié)同發(fā)展，縮小區(qū)域間發(fā)展差異。一是建立區(qū)域科技創(chuàng)新合作機(jī)制，可以通過設(shè)立專門的科技創(chuàng)新合作機(jī)構(gòu)、舉辦科技創(chuàng)新論壇、開展科技創(chuàng)新項目合作等方式，促進(jìn)南北區(qū)域的科技資源共享和優(yōu)勢互補(bǔ)。二是建立全國科技創(chuàng)新協(xié)調(diào)發(fā)展機(jī)制，加強(qiáng)南北區(qū)域人才、資金、產(chǎn)業(yè)等方面的跨區(qū)域合作。三是優(yōu)化科技創(chuàng)新資源配置，根據(jù)南北區(qū)域的實際情況，通過設(shè)立科技創(chuàng)新專項資金、加大對科技創(chuàng)新項目的投入等方式合理配置科技創(chuàng)新資源。

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Evaluation of China's Inter-Provincial Scientific and Technological Innovation Capability and Spatiotemporal Evolution

YIN Jun1， CHEN Yu-fen2， HUANG Fei1

（1.Faculty of General Education and Foreign Languages，Anhui Institute of Information Technology，Wuhu 241000，China; 2.Faculty of Statistics and Mathematics，Zhejiang Gongshang University，Hangzhou 310006，China）

Abstract：This paper constructs an evaluation index system of scientific and technological innovation capability from three aspects： innovation input， innovation output， and innovation environment， as well as two dimensions of innovation scale and innovation level. The entropy-weighted Topsis method， Dagum Gini coefficient， kernel density and ESDA were used to explore the spatiotemporal evolution characteristics of China's inter-provincial scientific and technological innovation capability from 2012 to 2021. The results show that： （1） the overall difference of China's scientific and technological innovation capability is expanding， mainly due to the differences in the northern region；（2）The polarization of scientific and technological innovation development in the whole country and the southern region is weakened， and the development of scientific and technological innovation in the northern region is multipolarized；（3）The spatial agglomeration effect of China's inter-provincial scientific and technological innovation capability has been increasing since 2019.

Key words：scientific and technological innovation; spatial differences;Dagum Gini coefficient; nuclear density estimation;ESDA

（責(zé)任編輯：馬乃玉）