摘要：基于2010—2019年的统计数据分析表明，我国各地区的有效专利在数量和结构上差异化特征显著，表现出较为明显的“马太效应”。分层回归的实证检验表明，地区经济体量、科技投入、企业创新能力和人口受教育程度显著地影响着地区有效专利的发展水平。因此需要以产业转型、“策源地”辐射、资金和人才引进、政策支持等优化区域自主创新能力，促进东部沿海专利结构调整、引领城市群协同发展、发挥东北地区工业基地优势，并推动中西部科技实力提升，调整区域间专利发展的不平衡，增强整体科技创新活力。
关键词：有效专利，区域发展，分布特征，马太效应，虹吸效应，分层回归
一、引言
在以往的专利研究中，通常以专利申请量和授权量为衡量区域专利发展水平和科技创新能力的指标。大多数学者认为，专利拥有量反映着一个区域的自主创新能力和专利成果的市场前景，标示着地区发明创造的活跃度，是衡量地区原始创新力和综合竞争力的重要指标。然而，除了专利申请和授权的数量指标之外，有效专利的数量更能反映一个地区专利发展的质量。有效专利的变化是一个不间断的由生产到失效的过程，考察的范围能够由专利的申请和授予开始一直延伸到专利生命周期的尽头，在时间上具有较强的连续性[1]。就单个的专利而言，具有更高技术含量的专利在发展过程中往往更具有生命力，从而有较长的生命周期。可见，有效专利能够更充分地表现出区域的累积创新能力，可以作为研究专利区域发展水平的有益补充。
二、文献综述
关于我国专利区域发展差异的研究始于2005年左右，主要集中于对某一特定省市，或对某一特定产业的分析上，随后有学者陆续开展对全国范围内专利发展状况及影响因素的研究。杨中楷，沈露威（2010）运用布局系数（Location Quotient）揭示了我国各地区有效专利的结构状况，从专利有效率的角度将区域专利发展状况归纳为四种模式，即专利申请量大，有效率高模式；专利申请量大，有效率低模式；专利申请量小，有效率高模式；专利申请量小，有效率低模式[2]。于伟，张鹏（2012）以专利授权量为起点，基于2007—2009的统计数据，对省域专利发展的影响因素进行了研究，通过传统回归模型（OLS）、空间滞后模型（SLM）和空间误差模型（SEM）分析，得出外商投资企业中的外方资本数量、各地区全社会固定资产投资规模和地区全社会研发经费支出对区域专利授权量有显著影响的结论[3]。陈丽萍，张欣欣（2012）将我国专利发展水平进行了分区域考查，指出东部地区、中部地区、西部地区和东北地区四个不同区域专利发展水平存在很大差异，并就此提出相关对策建议[4]。周迪，李倩（2018）以R&D资源配置为切入点，基于马尔科夫链模型以及两大阵营间的基尼系数，从等级和水平两个维度指出我国R&D资源配置存在“马太效应”，并影响着各地区的科技发展水平[5]。
本文以截至2019年全国31个省市区的专利有效量为样本，对有效专利在不同区域内的数量和结构进行分析，并通过整合2010—2019年各地区有效专利的变化情况，解释区域专利发展的趋势，揭示区域专利发展资源集聚与两极分化的现实困境，构建分层回归模型验证影响区域专利发展水平的关键因素，针对各区域的不同发展状况提出相应的对策与建议。
三、问题缘起：我国有效专利区域分布现状与特征
根据国家知识产权局2020年知识产权统计简报，截至2020年年底我国有效专利共有305.8万件。其中，有效发明专利221.3万件，有效实用新型专利694.8万件，有效外观设计专利218.7万件。
（一）我国有效专利区域分布数量特征（数据根据2019年知识产权统计年报整理）
由表1可以得出，各地区专利有效量的最值超过平均值3个标准差，说明数据波动较大，离散程度很高，且存在低频度的极端值使得方差急剧增大。这表明我国各地区专利有效量差别巨大，专利发展水平差异化特征显著，区域发展不平衡。
根据2019年知识产权统计年报数据做出我国31个省、市、自治区和直辖市专利有效量散点图（略），可以看出，广东、江苏、浙江、北京、山东、上海的专利有效量显著的高于其余地区，上述六个省市全部位于珠三角、长三角、京津冀和环渤海地区，广大的中西部地区专利有效量仍然处于较低水平。可以根据有效专利数量将我国31个省市区大致划分为三个等级：广东、江苏、浙江的有效专利数量均超过100万件，为第一等级；北京、山东和上海的有效专利数量在40万件以上，为第二等级；其余中西部地区有效专利数量都相对较少，为第三等级。按照东部、中部、西部的划分来看，全国超过2/3的有效专利集中在东部沿海，地区分布呈现出由东向西逐步递减的显著特征。
自改革开放以来，我国采取了由东部沿海向西部内陆依次推进的区域发展战略，以珠三角、长三角为代表的东部沿海地区率先开放，国内政策的支持和国外资源的涌入为东部地区带来了源源不断的创新活力，刺激了区域经济和科技的发展。国家政策对区域发展次序的导向引领着资源的流向，加剧了区域间专利发展的不平衡性。
（二）我国有效专利区域分布结构特征
通过图1、图2可知，从有效量来看，我国各地区专利发展水平呈现出较为明显的区域差异，东部沿海地区的有效专利数量位居全国前列。但是，从三种专利的结构来看，发达地区之间及各地区内部也存在着较为明显的差异性。
在三种有效专利中，有效发明的空间分布差异较大，其中北京、上海、辽宁等地区有效发明在三种专利中所占的比重较大，这些地区多为我国传统的经济中心或老工业基地，集中了较多大型企业和科研院所，具有较强的研发实力。而广东、江苏和浙江三个地区有效专利总量庞大，与其他地区相比数量优势明显，但三种专利的结构分布不合理，有效专利以实用新型为主，有效发明在三种专利中占比偏小，是目前地区专利结构中的“短板”。
有效外观设计的空间差异也较为明显，除了广东、浙江和江苏三省外，四川、福建等地外观设计的占比较大。东部沿海地区多跨国公司和外贸企业，对产品的外观往往要求较高，四川等地建材、家具制造等产业较为集中，对外观设计的投入也相应较大。
从有效实用新型的占比来看，地区差异则并不明显，各个地区的有效专利都以实用新型为主。主要是由于发明须经实质审查，审批时间较长，要求较为严格，而实用新型不需要进行实质审查，申请的费用较低，程序简单。
四、困境揭示：有效专利区域分布“马太效应”格局与趋势
由以上数据分析可知，2010—2019年间各地区专利有效量之间的差距在不断扩大。2010—2014年间不同地区专利有效量的差距并不明显，普遍处于起步阶段。自2014—2017年开始差距逐渐拉开，广东和江苏两省优势较为明显。而2017—2018年，各地区专利有效量间的差异迅速扩大，形成了以广东、江苏、浙江、北京、山东为代表的珠三角、长三角、京津冀、环渤海地区遥遥领先，中西部地区显著落后的局面。
有效专利的发展随着时间的变化表现出集聚分布的态势，高低阵营间的差距不断扩大，高水平集聚阵营全部为东部沿海地区，等级固化特征显著，呈现出空间马太效应格局。各地区在发展科学技术、提高专利水平的进程中，由于受多方力量的共同影响，业已存在的差距有可能会进一步放大，出现“极化效应”。
（一）东部沿海与中心城市“虹吸效应”不断扩大
在市场这只“无形的手”的推动下，各种资源通过参与市场交换，按照价格信号所反映的供求关系正在流向“最有利”的地区。发达地区作为资金和人才的高地，天然地具有吸纳更多资源的魅力，不断促进着资源的集中化，使得“马太效应”更为突出。长期以来，国家在产业发展、资源供应等方面也优先倾向于东部沿海的中心城市，在行政区划中，更有城市群中的一部分地区在资源配置和行政关系上一直处在从属的地位，如京津冀中的河北省。这种政治和经济地位的不对等，严重地影响着区域间的协调与合作，优先保障中心城市的固化思维，短期内很难从根本上改变，甚至在今后的协同发展中虹吸效应还会继续存在。
这种发达地区所产生的虹吸效应，除了吸引着周边地区的优质资源，也“吸走”了商业机会和技术人才。由于发达地区有更多的就业机会，医疗、教育等资源更加优良，个人发展空间更广，加之地缘相近，有大量高校和企业的高端人才设法调入邻近的发达省市工作。在知识经济的时代，人才的流动就是财富的转移。高素质人才的流失，将会影响地区的生产力和创新力，削弱可持续发展的后劲，造成“强者愈强、弱者愈弱”的不良局面。
（二）中西部与东北地区发展水平持续较低
广大的中部、西部、东北地区的有效专利数量仍然处于较低水平，地区科技创新的增长缺乏动力，主要是由于经济发展水平较低，资金和人才不足引起的。尤其是辽宁等一些省份，本身具有良好的工业基础，三种专利中发明所占的比重较大，多年的工业发展积聚了一定的科技实力，但由于老工业基地的改造和人才的流失，专利发展的总体水平不高。新疆、西藏、青海、内蒙古等地区农业资源、油气资源等非常丰富，但受地区经济发展水平的限制，资源优势未能有效转化为科技成果。
近几年来，中西部与东北地区大规模的淘汰落后产能，在重化工业的集中改造中，倒下去的除了厂房和烟囱，还有技术工人全家的生计和生活的希望。数万名下岗工人生活艰难，失业后就丧失了收入来源。由于社会保障和再就业政策不完善，大量从业人员未得到及时安置，他们纷纷背井离乡，前往东南沿海地区务工，人才持续外流，经济发展出现瓶颈，资金和人才的缺乏严重影响了科技创新的活力。
五、分析反思：基于分层回归的有效专利区域分布影响因素考查
（一）因素选择和数据处理
从目前对区域专利发展水平的实证研究来看，对区域有效专利的主要影响因素包括经济和科技因素、企业因素、人口与教育因素等。经济和科技因素，主要包括地区生产总值、财政收入、研发经费、固定资产投资等。一般认为，经济发展水平越高的地区，区域经济活力越大，科技创新的实力越强，专利的数量和质量也会相应提高[6]。企业因素，包括规模以上工业企业数、企业创新项目数等若干指标。专利的发展离不开企业，我国专利的申请和使用大量的来自企业，企业的数量和质量也在影响着专利的数量和质量。人口与教育因素，主要表现为高等院校及科研院所数量、高学历人才数量等，一地区所拥有的院校及高素质人才，是区域科技发展的重要动力和宝贵财富，通常来说，地区吸引的创新型人才越多，往往对专利发展具有促进作用。
为准确研究区域有效专利的影响因素，在以往研究的基础上，本文把影响区域有效专利增长的因素分为四类，即经济体量、科技投入、企业创新能力和人口受教育程度。变量分别选择以下指标：地区生产总值X1、地区研究与试验发展（R&D）经费X2、地区规模以上工业企业新产品开发项目数X3和地区高学历（本文选取研究生及其以上）人口数X4。所有因子所对应的因变量是区域专利创新成果的存量——专利有效量Y。为保证研究的科学性和结果的准确性，各地区专利有效量数据选取于国家知识产权局专利统计年报，其余数据均来源于《2020中国统计年鉴》。
（二）模型建立与分析
目前国内研究影响因素的文献大多采用多元线性回归的实证方法，但多元线性回归模型存在变量间多重共线的问题[7]。为了避免各个因子之间的相互干扰，本文把变量进行了分层，有助于克服多元线性回归存在的不足，既能够找出自变量与因变量的相关性和相关程度，同时避免了变量间的相互干扰，从而识别显著因子，分析各个自变量对因变量影响的强弱[8]。
根据上述分析建立回归方程如下：
Y=Xi·βi+ε （1）
其中Y为专利有效量，Xi为专利有效量的驱动因素，i=1，2，3，4；βi为回归方程的系数，ε为回归方程的随机误差项。
接下来对各变量进行标准化处理，以减少各因子量纲不同对结果可能造成的影响，
以Z-Scores（Z=（xi-u）/σ）法对原始数据进行标准化处理，建立统一的回归方程：
ZY=ZXi·αi+ε （2）
其中，ZY为标准化的专利有效量；ZXi为Xi（i=1，2，3，4）标准化的值；αi为回归方程的系数。
分别建立经济体量、科技投入、企业创新力和人口受教育程度各组变量与专利有效量的回归方程：
ZY=C1+α1·ZX1+ε1 （3）
ZY=C2+α2・ZX2+ε2 （4）
ZY=C3+α3·ZX3+ε3 （5）
ZY=C4+α4·ZX4+ε4 （6）
ci（i=1，2，3，4）为常数项，模型汇总见表3。
分层回归用于研究自变量X增加时带来的模型变化，从表3可知，本次分层回归分析共涉及4个模型。模型1中的自变量为地区生产总值；模型2在模型1的基础上加入地区研究与试验发展（R&D）经费；模型3在模型2的基础上加入地区规模以上工业企业新产品开发项目数；模型4在模型3的基础上加入地区高学历人口数。模型的因变量为专利有效量。
将地区生产总值作为自变量，而将专利有效量作为因变量进行线性回归分析，从上表可以看出，模型R2值为0.764，意味着地区生产总值可以解释专利有效量的76.4%变化原因。对模型进行F检验时发现模型通过F检验（F=93.672，p<0.05），也即说明地区生产总值一定会对专利有效量产生影响关系，模型公式为：专利有效量=-115875.418+12.016*地区生产总值。最终具体分析可知：地区生产总值的回归系数值为12.016，并且呈现出显著性（t=9.678，p=0.000<0.01），意味着地区生产总值会对专利有效量产生显著的正向影响关系。
在模型1的基础上加入地区研究与试验发展（R&D）经费后，F值变化呈现出显著性（p<0.05），意味着地区研究与试验发展（R&D）经费加入后对模型具有解释意义。另外，R2值由0.764上升到0.878，意味着地区研究与试验发展（R&D）经费可对专利有效量产生11.5%的解释力度。具体来看，地区研究与试验发展（R&D）经费的回归系数值为369.900，并且呈现出显著性（t=5.138，p=0.000<0.01），意味着地区研究与试验发展（R&D）经费会对专利有效量产生显著的正向影响关系。
在模型2的基础上加入地区规模以上工业企业新产品开发项目数后，F值变化呈现出显著性（p<0.05），意味着地区规模以上工业企业新产品开发项目数加入后对模型具有解释意义。另外，R2值由0.878上升到0.983，意味着地区规模以上工业企业新产品开发项目数可对专利有效量产生10.5%的解释力度。具体来看，地区规模以上工业企业新产品开发项目数的回归系数值为8.236，并且呈现出显著性（t=12.954，p=0.000<0.01），意味着地区规模以上工业企业新产品开发项目数会对专利有效量产生显著的正向影响关系。
在模型3的基础上加入地区高学历人口数后，F值变化呈现出显著性（p<0.05），意味着地区高学历人口数加入后对模型具有解释意义。另外，R2值由0.983上升到0.986，意味着地区高学历人口数可对专利有效量产生0.3%的解释力度。具体来看，地区高学历人口数的回归系数值为134.292，并且呈现出显著性（t=2.161，p=0.040<0.05），意味着地区高学历人口数会对专利有效量产生显著的正向影响关系。
综上所述，地区生产总值、地区研究与试验发展（R&D）经费、地区规模以上工业企业新产品开发项目数和地区高学历人口数的p值均小于0.05，表明这些因素都显著地影响了区域专利的有效量，证实了地区经济体量、科技投入、企业创新能力和人口受教育程度是推动区域专利发展的关键因素。
六、路径选择：我国有效专利区域发展对策与建议
“强者愈强，弱者愈弱”的现象过去是、现在是、将来也依旧是区域专利发展要面临的重大问题。对于发展水平较高的地区来说，必须保持优势，调整结构，在争取自身发展优势的同时努力带动周边地区的发展，实现合作共赢。对于当前落后的地区而言，如果没有实力迅速在数量上做大，就要善于寻找新的发展领域，在“错位竞争”或“差别竞争”中谋求发展。
（一）以产业转型促进东部沿海专利结构调整
由上述分析可知，东部沿海地区有效专利总量很大但结构失调，专利有效量主要靠实用新型维持，有效发明所占的比重较小，而发明又是专利发展的核心和专利质量的重要体现。这种结构分布特征主要是由于以广东为代表的东南沿海地区产业发展起步较晚，缺乏一定的工业基础，产业结构不合理。目前仍主要以轻工业和中小企业为主，产业组织比较分散，部分企业仍然处在产业链中劳动密集、附加值低的中间环节，产业层次与地区的经济发展水平不相适应，配套服务的发展依然较为滞后。自改革开放以来，以珠三角、长三角为代表的东部沿海地区凭借政策的优势，经济和科技发展水平迅速提高，以“敢为天下先”的精神在自主创新领域持续领先[9]。但近几年来随着创新成果达到了一定数量，加上国际经济形势更加复杂，“小富即安”和缺乏创新的思想有所滋生。
东部地区要加快培育高端装配制造、信息技术、新能源等战略性新兴产业，深化产业合作共建，重点推进战略性新兴产业的建设，并着力改造和提升其传统制造业，增强新产品的开发能力，推动重点行业的强强联合与兼并重组，扩大优势企业的规模，完善落后产能的退出机制[10]。根据其自身产业结构的特点，着力提升家电、服装、建材等区域优势传统产业的技术含量和附加值，开发智能家电等具有较强自主创新能力的产业和产品。各地区要分工明确、携手共赢，在主要的中心城市重点建设现代服务业，周边各地可以因地制宜地发展先进制造业，优化产业发展的空间布局，推动形成分工合理的产业格局，破除“小富即安”的发展瓶颈[11]。
（二）以“策源地”辐射引领城市群协同发展
广东、江苏、浙江、北京、山东等地已成为推动我国专利质量发展的重要增长点，但其对于周边地区的辐射和带动作用却并不明显，如北京与天津、河北同为京津冀地区，但北京的专利发展对天津、河北的引领作用并未得到有效发挥，江苏、浙江等长三角地区科技实力的崛起也没有有效地影响到安徽等周边地区。各主要城市群要建立科技创新的协调机制，统筹相邻地区资源配置和政策制定，以区域协同发展取代竞争，以区域一体化的形式建立有层次的产业发展格局，破除行政壁垒，增进区域内资金、人才、技术等要素的良性互动[12]。各个城市群中的主要城市要充分发挥“策源地”的服务、引领、组织作用，由点到线、由线及面地推进周边地区科技创新能力的提高，促进优势互补，加速区域内的融合互动发展。如发挥北京的首都引领作用，促进河北、天津等地专利创新能力的提高；发挥广东的科技资源优势，打造“泛珠江三角洲”一体化格局，带动粤西、粤北以及周边福建、广西等地科技产业的发展。
随着市场经济的进一步推进，科技工作已经和财税、公共服务等领域高度融合，依靠单一部门的政策已经难以统筹区域间的资源配置，区域科技的协调发展需要不同职能部门的有效衔接。要加大临近地区科技管理部门之间的交流合作，严抓科技发展规划的贯彻落实，可以定期举办一些地区之间的科技成果转化交流会，由邻近的省市之间轮流主办，提供科技成果展示的平台，建立顺畅的沟通渠道，促进产学研合作，发挥企业在专利发展中至关重要的作用。促进城市群之间科技的协调发展，企业层面是关键，各地区要在发挥企业主体地位的同时，大力提倡区域协同创新。地区发展要考虑到周边地区的企业和产业，发挥出中心城市“策源地”的辐射和带动作用，引导行业中的龙头企业和科研院所联合开展一些重大的基础性研究，使之转化为产品更新换代的驱动力。当前华为、微软等行业领导型企业都在大力布局基础性研究，要提高地区整体的专利发展水平，就要积极协调行业龙头企业和高校、科研院所联合开展基础研究项目，促进企业提高研发能力。可以采取一定额度的事后补助支持企业进行应用性技术的开发，增加对企业的经费投入。鼓励地区内部和地区间科研机构的设立和发展，营造有利的政策条件，使之成为区域自主创新和科技成果转化的驱动力量。
（三）以资金和人才引进发挥东北地区工业基地优势
东北地区作为传统的工业重镇，要在区域发展的结构性调整中占有先机，缩小与发达地区专利发展水平的距离，必须敢想敢做、勇于变革，突破陈旧体制、思维的羁绊，在人才引进、技术开发等方面的创新中，找到跨越和赶超的方法。要实现协调发展必然会涉及利益的分割，除了国家的政策性扶持外，可以设立临近地区的协同发展基金，由地方财政出资或通过发行债券等方式筹集，广泛调动社会资源参与区域间协同发展。要树立“大区域”的观念，把区域发展放到全国格局中进行考量，从协同发展的长远利益出发。
东三省应明确自身的功能定位、产业分工等重大问题，从财政政策、项目安排等方面形成具体措施。只有增加资金和留住人才，东北地区才有科技创新的活力和动力。各地政府要努力吸引资金、人才等要素的回流，促进高素质人才引进，创造条件吸引优秀打工者回乡创业，对有前景的企业给予更多的政策倾斜和税收优惠。在淘汰落后产能的同时，应及时完善与之配套的再就业、生活保障等民生政策，通过人性化的政策措施，解决群众的切身需要，减少产业转型的遗留问题。
（四）以政策支持因地制宜的推动中西部科技实力提升
在新形势下要让中西部地区实现科技发展的新跨越，缩小与东部沿海地区的差异，就要创造有利于区域协调发展的政策环境，进一步在要素供应、经费支持、税收减免、人才引进等方面给予一定的优惠。对于支援中西部地区发展的工作人员，如援疆或援藏的大学毕业生、自愿投身西部建设的高学历人才等给予职业发展等方面的更多机会和更好待遇，并加大对于中西部的科技资金投入。西部地区是“一带一路”的重要节点，正逐步转变为国家对外开放的前沿阵地，与世界的联系日益紧密[13]。中西部地区要加强与丝绸之路沿线国家的开放合作，为自身的经济发展和科技进步争取更多机会，并加强与东部地区的多领域合作和自身的基础设施建设[14]。
中西部地区要善于吸收发达地区优质的要素资源，完善市场机制，促进实现“先富带后富”。中西部地区原本自然资源十分丰富，资源条件薄弱的东部省市能够迅速崛起，中西部地区也能迎头赶上。体制机制和观念上的不足是制约中西部科技实力发展的重要瓶颈，很多地区市场经济发展所需要的理念和机制尚有不足。西部地区要树立市场观念，把地区丰富的自然和人文资源转化为优质产业和产品，使之在市场交易中不断增值，发挥后发优势，因地制宜地开展专利建设，如新疆、西藏等西部地区可以依托现代农牧业、藏医药产业、矿产开发业等地方特色产业，发展农业技术专利、生物医药专利、矿产开发专利等，既能提升区域的科技实力，也能促进地区的经济发展，逐步实现经济发展和科技进步的良性互动。
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作者简介：聂洪涛，西安财经大学法学院副院长、教授、法学博士，研究方向：知识产权；韩欣悦，西安财经大学法学院硕士研究生，研究方向：知识产权。
