摘要：基于系统论视角，将专利密集型产业技术创新系统分为技术创新环境、研发、改引、产出和辅助五个子系统，研究产业技术创新系统耦合性，构建耦合度评价指标体系及测度模型，选取专利密集型产业2012—2016年面板数据进行实证分析。结果表明：专利密集型产业技术创新协调耦合度总体偏低，且逐年下降，原因在于同产业子系统有序发展差异显著。通信设备制造业协同度最高，基本保持稳定，雷达及配套设备制造业协同度最低，且逐年下降。专利密集型产业在耦合分类区间呈“橄榄”型分布，低度和高度耦合区间数量少，中度耦合区间数量多，高度耦合区间数量保持相对稳定。最后，根据各产业协同发展状况提出针对性改进策略。

关键词：专利密集型产业，产业技术创新系统，协调耦合度，测度模型

基金项目：北京市长城学者培养计划项目“高校智力资本向企业转化的模式与路径研究”（CIT&TCD20180314），北京石油化工学院优秀学科带头人培育计划项目“基于知识的北京高校智力资本创造机制研究”（BIPT-BPOAL-2015）。

2016年，工业和信息化部印发了《产业技术创新能力发展规划（2016—2020年）》。规划强调，积极推动产业技术创新能力发展是加快经济发展方式转变的重要手段，专利密集型产业是实现经济结构转型和升级的关键。在经济新常态下，实现专利密集型产业技术创新系统的高质量发展应该依靠系统结构优化，提高各子系统协同发展能力。本文基于系统论视角，研究专利密集型产业技术创新系统内部结构，测度其系统耦合特性，为系统结构优化提供一种新的思路。

1 文献回顾

自张治河指出产业技术创新系统是产业创新系统的核心^[1]，诸多学者对产业技术创新系统进行了研究，成果主要集中在产业技术创新系统运行机制^[2-3]、产业技术创新系统驱动力^[4-7]、产业技术创新资源^[8]和产业技术创新协同发展^[9]等内容。

对专利密集型产业技术创新系统的研究集中于技术创新效率的测度和评价，主要利用DEA和SFA两类方法。在利用DEA法过程中，将技术创新过程分为二阶段^[10]或三阶段^[11-12]，有的学者进一步研究将DEA法与Malmquist指数法结合^[13-14]，或采用SBM-undesirable模型和Malmquist-Luenberger生产率指数进行评价^[15]，还有学者采用SFA方法测度创新效率^[16-18]。

对产业技术创新系统协同度测度指标的选取，大多数学者根据产业技术创新系统内部结构进行。有的学者将产业技术创新系统分为创新子系统和支持子系统，指标包括创新投入、创新产出类指标，支持子系统包括政府、金融机构和中介机构等^[19]。在实体子系统和环境子系统划分中增加了科研机构数量，环境子系统包括政府和市场两类指标^[20]。在产品创新系统和工艺创新系统分类中，增加技术影响力、新工艺开发经济比重、微电子控制设备比重等指标^[21]。

上述研究成果对本文具有借鉴意义，但仍然存在进一步研究的可能。目前对专利密集型产业技术创新系统研究聚焦于技术创新效率的测度，而创新效率无法反映产业技术创新系统的全部内容^[22]，对产业技术创新系统自身结构分析的系统性和全面性尚有不足，并且对产业技术创新系统结构测度指标的选取仍然存在改进的必要。因此，有必要研究专利密集型产业技术创新系统结构优化与升级，实现各组成部分协同发展，促进技术创新能力的提升。耦合度评价模型为研究提供了科学有效的方法^[23-26]。本文基于系统论视角，对专利密集型产业技术创新系统内部结构进行研究，分析各子系统耦合特性，构建系统全面的测度指标体系和耦合度测度模型，并进行实证测度，为产业技术创新系统的结构优化提供研究思路，同时为专利密集型产业发展政策的制定和完善提供一定的依据。

2 专利密集型产业技术创新系统耦合性分析及指标体系构建

2.1 基于系统论的专利密集型产业技术创新系统耦合性分析

对产业技术创新系统内部结构进行划分是研究系统耦合性的前提。在专利密集型产业技术创新系统中，高校院所从事技术研发活动，企业进行部分技术的研发和商业化应用，政府为产业技术创新发展制定合理的政策并维护系统运行秩序。金融机构为技术创新活动提供资金支持，中介机构提供信息和其他各类服务。系统内各主体共同构成产业技术创新系统（见图1）。

图1 专利密集型产业技术创新系统构成

在创新系统中，各创新主体通过研发产生新技术，并通过商业化形成新产品，进行销售获得经济效益实现特定产出。因此，基于系统论视角，结合创新价值链观点和诸多学者的研究成果^[27-28]，本文将产业技术创新系统分为技术创新环境子系统、研发子系统、改引子系统、产出子系统和辅助子系统。其中，环境子系统反映技术创新系统所处的政策法律和经济环境，研发子系统利用研发资源从事自主研发活动，改引子系统利用资金引进技术并消化吸收再创新，反映对技术创新改造与应用的投入力度^[29]。产出子系统包括新技术和新产品为市场所接受，产生经济效益的过程。辅助子系统为各主体提供必要的资金、政策和信息服务的支持。五个子系统存在密切协同关系，如图2所示。

图2 专利密集型产业技术创新系统耦合性分析

研发子系统利用研发资源产生新技术，改引子系统利用资金引进技术，进行消化吸收再创新，产出子系统将新技术商业化获得经济效益，为研发子系统和改引子系统提供资金支持。辅助子系统为其他子系统提供政策、资金及信息等服务。整个过程提高了技术创新整体效率和经济效益，同时技术创新主体不仅为金融机构和中介机构提供高额的投资回报，吸引更多的资本投入，扩大辅助子系统的规模，同时为政府政策的实施提供良好的效果反馈，扩大了社会知识规模，产生良好的社会效益。环境子系统影响其他四个子系统的整体速度和规模。

2.2 专利密集型产业技术创新系统耦合性评价指标体系构建

在构建专利密集型产业技术创新系统内部结构的基础上，选取指标构建耦合度测度指标体系。环境子系统涉及的指标较多，大多数研究成果以创新投资衡量创新环境，包括投资额度和投资项目数量^[20，30-31]，因此选取投资额、新增固定资产、建成或投产项目、新开工项目等指标反映创新环境的优劣。

在研发子系统中，技术创新投入主要包括资本投入和人力投入，人力投入的指标主要有科研人员占企业人员比重、R&D人员数量和R&D人员全时当量等。资本投入的指标集中在R&D经费内部支出、新产品开发费用、仪器和设备原价和技术获取和改造费用等。本文选取科技人员占从业人员比重和R&D人员全时当量衡量人力投入，利用R&D经费内部支出和新产品开发费用衡量资本投入。改引子系统包括引进和改造技术进行消化吸收再创新，本文基于产业技术创新系统内部结构并综合学者的研究成果^[21]选择技术改造经费支出、技术引进经费支出、消化吸收经费支出和购买国内技术经费支出四项指标。

产出子系统包括技术产出阶段和经济产出阶段，专利和新产品收入为技术产出和经济产出表现形式^[32]。因此选取有效发明专利数量和发明专利比重反映技术产出，选择新产品收入和新产品出口额反映经济产出。辅助子系统评价指标集中在研发经费中政府资金比重、产业投资额、有研发活动的企业数量和风险投资机构数量、公共研发机构数量、科技孵化器数量等^[33]，因此选取研究机构占企业数量比重、政府资金占R&D经费内部支出比重和企业资金占R&D经费内部支出比重等指标。根据以上指标选取结果，兼顾数据科学性及可获得性，构建专利密集型产业技术创新系统耦合度测度指标体系，见表1。

表1 专利密集型产业技术创新系统耦合测度指标体系

3 专利密集型产业技术创新系统耦合度测度模型构建

基于协同学角度，专利密集型产业技术创新各子系统之间相互影响程度决定了技术创新系统耦合度。因此，本文构建产业技术创新系统耦合度测度模型，测度系统协同发展程度。

3.1 功效函数

设专利密集型产业技术创新系统中的序参量为u_i（i=1，2…n），u_ij为第i个序参量的第j个指标，其值为X_ij（j=1，2…m），则专利密集型产业技术创新系统的功效函数为：

其中，A_ij、B_ij分别为系统稳定临界点序参量的上下值，u_ij表示变量X_ij对子系统发展的贡献，介于0到1之间，其值越大表明变量X_ij对于系统有序发展的贡献度越大。

在专利密集型产业技术创新子系统中，各指标对子系统有序发展的贡献利用集成方法实现，本文采用线性加权法，即：

其中，u_i为子系统序参量，λ_ij为各指标权重。

对于指标权重的确定，本文利用熵值法，具体公式不再一一列出。

3.2 耦合度函数

对专利密集型产业技术创新系统耦合度计算借鉴物理学中的容量耦合概念和容量耦合系数模型^[34-35]，并且推广得到多个系统的耦合度模型，即：

C=｛（u₁u₂…u_m）/∏（u_i+u_j）｝^1/m （3）

专利密集型产业技术创新系统包含五个子系统，因此耦合度函数应表示为：

耦合度函数存在一定不足，仅反映系统间的相关程度，并不能反映整个系统水平的高低。单纯依靠耦合度函数判断各子系统耦合整体状态会存在一定的误导，当两个子系统的序参量取值均较低但是相近时，得到的耦合度数值反而较高，导致出现子系统协同发展偏高的结果，因此必须对耦合度函数进行修正。

3.3 协调耦合度函数

对专利密集型产业技术创新系统耦合度函数进行修正，构建协调耦合度模型，用来测度专利密集型产业技术创新系统耦合的协同程度，其定义为：

C′=（CT）^1/2 （5）

T=au₁+bu₂+cu₃+du₄+eu₅ （6）

其中，C′为协调耦合度，T为专利密集型产业技术创新系统综合调和指数，反映专利密集型产业技术创新系统中子系统的整体协同程度，a、b、c、d和e分别为待定系数。

协调耦合度综合了耦合度及子系统有序发展状况，比耦合度评价协同发展状况更加准确。对协调耦合度进行细分，将其划分为四个层次^[37]，得到不同层级的耦合区间，见表2。

表2 协调耦合度区间分类

4 实证分析

4.1 数据来源及范围

本文根据《中国专利密集型产业目录2016》，筛选出10个中类行业为研究对象，包括计算机制造（A₁）、通信设备制造（A₂）、广播电视设备制造（A₃）、雷达及配套设备制造（A₄）、电子器件制造（A₅）、航空航天器及设备制造（A₆）、化学药品制造（A₇）、中成药生产（A₈）、生物药品制造（A₉）、医疗仪器设备及器械制造（A₁₀），基于2012—2016年面板数据进行实证研究，数据来自《中国科技统计年鉴》和《中国高技术产业统计年鉴》。为了避免量纲不同带来的差异，对数据进行了标准化处理。

4.2 实证结果计算

将标准化数据代入熵值法公式中，得到各指标的权重（见表1），代入公式（1），得到各指标的功效函数，将功效函数值和权重代入公式（2），得到各子系统序参量u₁、u₂、u₃、u₄和u₅。考虑到专利密集型产业的迅速发展，令a=b=c=d=e=0.2，将得到的各子系统序参量分别代入式（3）～式（6），得到耦合度C和协调耦合度C′，所得结果见表3～表6。

表3 2016年专利密集型产业技术创新系统耦合测度结果

表4 2012—2016年专利密集型产业技术创新系统耦合测度结果

表5 2012—2016年专利密集型产业技术创新子系统有序发展均值分布

表6 2012—2016年专利密集型产业技术创新系统协调耦合区间分布状况

4.3 结果分析

（1）专利密集型产业技术创新系统产业差异性分析。

我国专利密集型产业技术创新系统协同发展差异显著，这种差异性与行业性质、市场需求、市场准入门槛等相关。

①基于产业的各子系统差异性分析。协调耦合度低的主要原因在于各子系统处于分离发展局面，没有达到协同发展的良好效果。通过计算各产业子系统序参量变异系数发现，雷达及配套设备制造业子系统各年份最高。雷达及配套设备制造产业具有行业特殊性，在国外封锁国防技术的背景下，应该深化体制改革，打破产业壁垒，通过市场机制积极引导社会资本投入技术创新中，加大研发资源投入力度，将部分技术成果转入市场，提高技术产出的经济效益。加快完善创新成果共享机制，引导企业引进雷达技术消化吸收再创新并广泛应用于其他产业，增强创新主体之间协同发展。

②基于子系统的产业协同发展差异性分析。在子系统有序发展视角下，各产业协调发展差异显著。环境子系统中，电子器件制造业有序发展均值最高，雷达及配套设备制造业最低，社会资本积极投资固定资产，产业技术创新系统呈现良好的经济环境。在研发子系统和产出子系统中，通信设备制造业均值最高，广播电视设备制造业均值最低，两者相差6.19倍和9.18倍。通信设备制造业作为典型高技术性产业，其技术优势决定各产业主体的经济效益。因此，在 5G 实现商用化的关键阶段，应发挥市场配置资源的关键性作用，向全球市场大力推广我国通信设备，提高该产业经济效益和竞争优势地位。在辅助子系统中，雷达及配套设备制造业和航空航天器及设备制造业的有序发展值最高，这两类产业属于典型的尖端高科技型产业，研究机构数量和比重大，主要大国存在技术封锁，因此，应进一步加大政府资金投入，增加科研机构数量，通过研发新技术维护竞争优势地位。

（2）专利密集型产业技术创新系统耦合区间分布状况分析。

①专利密集型产业技术创新系统协调耦合区间呈橄榄型分布。低度和高度耦合区间数量较少，保持相对稳定，中度耦合区间数量反复升降。中低度耦合区间的产业平均比例为68%，表明专利密集型产业整体协同发展还存在很大改进空间。

②高度耦合区间内产业数量保持相对稳定。位于高度耦合区间的产业数量保持相对稳定，除了2014年其他年份均为三个，通信设备制造业、电子器件制造业和化学药品制造业始终位于高度耦合区间，产业技术创新系统呈现出良好的协同发展状况。

电子器件制造业的环境子系统有序发展度最高，表明电子器件制造业发展环境良好，但是科技研发力量薄弱，科技人员和研究机构比重均不足，引进消化吸收技术投入严重不足，导致技术创新产出较少，因此应该积极鼓励社会资本向产业内技术研发领域倾斜，并给予相应税收优惠政策，对具有高质量技术产出的研发主体进行重点激励，同时应重点吸引高层次专业型人才增加科技人员数量和比重。

化学药品制造业的研发子系统和产出子系统水平较低，表明该产业自主创新能力弱，技术创新研发投入不足，导致专利产出严重匮乏，技术商业化无法产生巨额经济效益，政府直接投资资金不足。化学药品制造业属于技术和资金密集型产业，研发成本高，因此政府应该加大对化学药品基础性技术研发的支持，提高科研资源的投入，制定关键技术的科技攻关计划，同时加大对高科技人才吸引力度，完善人才激励机制。

5 建议

一是深化体制改革，打破产业壁垒，继续加大政府财政支持，同时积极引导民营资本投入，加快完善创新成果共享机制；二是继续加大对高科技人才的吸引力度，改进和完善人才吸引政策和激励措施；三是继续扩大开放，降低企业“走出去”的壁垒，使企业有更加宽阔的市场空间，营造更加公平的竞争环境，减少不必要的干预；四是提高中介机构辅助服务能力，完善中介服务系统，加快制定完善的政策，推进中介机构的完善。

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作者简介：杨大飞（1986-），男，山东临沂人，博士，北京石油化工学院经济管理学院讲师；研究方向：技术创新管理、产业技术安全。