石 奇,杜德斌,張 祥,趙 昱
(華東師范大學(xué)科技創(chuàng)新與發(fā)展戰(zhàn)略研究中心,上海 200241)
創(chuàng)新資金是指創(chuàng)新過程中的資金投入,通常以R&D投資來表現(xiàn),它反映了一個國家或地區(qū)對科技資源的動員和配置能力[1]。當前,全球正面臨著創(chuàng)新驅(qū)動的新競爭格局,創(chuàng)新資金的全球空間格局反映了世界各國和地區(qū)的科技競爭力,并影響其經(jīng)濟和社會的持續(xù)發(fā)展。各國或地區(qū)紛紛加大創(chuàng)新資金的投入,以實現(xiàn)其創(chuàng)新能力和國際競爭力的提升[2]。對于創(chuàng)新資金的空間格局研究主要集中在兩方面:一是空間格局變化的相關(guān)理論及動力機制的研討,如 Hymen的“壟斷優(yōu)勢論”[3]、Buckley 和 Casson 的 “市場內(nèi)部化理論”[4],Searpio也從外部經(jīng)濟效應(yīng)視角對跨國公司對外投資動力進行了探討[5];二是對創(chuàng)新資金流動的時空演化特征的研討,主要包括一國及其內(nèi)部R&D經(jīng)費空間分布和變動特征研究[6-9]以及少數(shù)典型性國家 R&D經(jīng)費空間分布的對比研究[10-11]。現(xiàn)有研究揭示了R&D經(jīng)費空間分布存在不均衡性,并對R&D經(jīng)費空間分布存在問題提出了政策建議,但缺乏從全球視角來研究創(chuàng)新資金的空間格局,因此難以厘清創(chuàng)新資金在世界各國和地區(qū)的時空分布特征,無法揭示世界各國和地區(qū)的創(chuàng)新能力空間格局。
本研究以全球范圍內(nèi)的國家和地區(qū)為研究尺度,考慮到創(chuàng)新資金投入常通過科研經(jīng)費的投入情況來表現(xiàn),可用R&D經(jīng)費投入來進行衡量,包括①總量指標,即R&D經(jīng)費支出總額;②投入強度指標,即R&D經(jīng)費支出總額占GDP的比重;③均量指標,即人均 R&D經(jīng)費支出額[12]。通過對R&D經(jīng)費投入規(guī)模與R&D強度的考察,基本上可以把握全球各國和地區(qū)研發(fā)投入的現(xiàn)狀[13]。兼顧數(shù)據(jù)的可得性和完整性,選取1997—2009年全球各國和地區(qū)R&D經(jīng)費支出、國土面積、人口和R&D強度數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)主要來源于聯(lián)合國教科文組織統(tǒng)計研究所和世界銀行數(shù)據(jù)庫,部分國家和地區(qū)的數(shù)據(jù)來源于經(jīng)合組織統(tǒng)計和經(jīng)濟觀察。
本研究在缺失數(shù)據(jù)處理的過程中,對于一個國家或地區(qū)在研究期內(nèi)缺失的數(shù)據(jù)占到一半以上的,對該國或地區(qū)樣本進行刪除,最終在聯(lián)合國教科文組織統(tǒng)計的215個國家和地區(qū)中得到83個國家和地區(qū)的數(shù)據(jù),其R&D經(jīng)費在研究期內(nèi)占全球的比重超過98%以上,基本上可以反映全球R&D經(jīng)費的情況。對于僅有少量年份數(shù)據(jù)缺失的國家或地區(qū),運用回歸分析法進行擬合補充,共補充149個數(shù)據(jù),占樣本總量的13.81%,因此對于缺失數(shù)據(jù)的處理并不影響對最終結(jié)果整體真實性的評價。
ArcGIS里的空間聚類分析法可以在分級數(shù)確定的情況下,依據(jù)聚類分析將全球各國和地區(qū)R&D經(jīng)費支出以組內(nèi)方差最小、組間方差最大進行分級,該方法能較好地保持數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性,且有利于識別出R&D經(jīng)費的潛在分類與空間分布模式[14-15]??臻g聚類分析可對全球R&D經(jīng)費支出的空間格局進行等級劃分,確定全球R&D經(jīng)費支出的空間核心及主體結(jié)構(gòu)。
R&D經(jīng)費支出空間分布碎化指數(shù),即不同國家或地區(qū)的R&D經(jīng)費支出占全球總量的百分比的平方根加和。假設(shè)i國家或地區(qū)的R&D經(jīng)費支出為 xi(i=1,2,…,n),則:
式中,I為碎化指數(shù);yi為i國家或地區(qū)R&D經(jīng)費支出占全球R&D經(jīng)費支出總額的比重。I的范圍為1~。當yi=1時,I值最小,R&D經(jīng)費支出空間分布高度聚集。當所有yi都相等時,I值最大,R&D經(jīng)費支出空間分布絕對均勻。該模型可以測度全球R&D經(jīng)費支出空間分布隨時間演變的集聚與分散發(fā)展態(tài)勢[16]。
基于碎化指數(shù),張京祥等將空間面積的不均衡程度納入公式,提出城市均勻度指數(shù)模型[17]。假設(shè)i國家或地區(qū)的R&D經(jīng)費支出為xi(i=1,2,…,n),空間面積為Si(i=1,2,…,n),則:
式中,NI為均勻度指數(shù);zi為 i國家或地區(qū)R&D經(jīng)費支出占全球R&D經(jīng)費支出總額的比重與i國家或地區(qū)空間面積占總面積的比重的乘積。NI的范圍為0~1。NI越趨近于0時,R&D經(jīng)費支出空間分布越集聚。NI越趨近于1時,R&D經(jīng)費支出空間分布越均勻。通過改進的模型克服了對空間面積考慮的不足,是對碎化指數(shù)很有益的補充,對衡量R&D經(jīng)費支出空間分布集聚和擴散程度具有較強的參考意義[16]。
R&D經(jīng)費支出集聚力指數(shù)是通過把全球劃分為核心區(qū)與腹地,得出它們之間人均R&D經(jīng)費支出的比值。
式中,R為研究區(qū)域的核心區(qū)與腹地之間人均R&D經(jīng)費支出的比值;rc為核心區(qū)人均R&D經(jīng)費支出;rc-為腹地人均R&D經(jīng)費支出。如果隨時間增長,R值上升,表明核心區(qū)處于R&D經(jīng)費支出快速增長集聚階段,R&D經(jīng)費支出發(fā)展的空間相對較大。反之,則表明核心區(qū)R&D經(jīng)費支出集聚力處于輻射發(fā)展階段,R&D經(jīng)費支出開始向腹地擴散[16]。
通過收集相關(guān)數(shù)據(jù),將1997—2009年全球各國和地區(qū)R&D經(jīng)費支出取平均數(shù),再利用ArcGIS的空間聚類分析功能,將全球各國和地區(qū)R&D經(jīng)費支出分成五個層次,據(jù)此得到1997—2009年全球各國和地區(qū)平均R&D經(jīng)費支出的空間分布格局(見圖1),從中可發(fā)現(xiàn)全球R&D經(jīng)費支出的空間分布格局基本呈現(xiàn)出以下特征:
從全球R&D經(jīng)費支出的洲際分布來看,主要分布于北半球的北美(這里指加拿大與美國,美洲的其他國家歸入拉丁美洲和加勒比海地區(qū))、歐洲和亞洲三大區(qū)域。此外,在北半球三大區(qū)域中,2009年亞洲R&D經(jīng)費支出占全球R&D經(jīng)費比重為 33.04%,比北美和歐洲分別高出 0.34%、4.58%,成為全球第一。R&D經(jīng)費支出分布呈現(xiàn)明顯的三大核心區(qū)——美國、西歐和東亞,全球R&D經(jīng)費空間格局的前三層次的國家均位于核心區(qū)。
美國處在全球R&D經(jīng)費支出空間格局五個層次中的第一層次,其R&D經(jīng)費支出占全球的比重始終超過30%。美國作為全球科技中心,其R&D經(jīng)費支出總量相比其他國家具有絕對優(yōu)勢。西歐的核心國家為德國、法國和英國,2009年R&D經(jīng)費支出占全球的比重為13.47%,在三大核心區(qū)中相對較弱。德國是歐洲R&D經(jīng)費支出最多的國家,處于第二層次,法國和英國處于第三層次。這三個國家在歷史上曾經(jīng)都是世界科技的中心,R&D活動基礎(chǔ)實力雄厚,R&D經(jīng)費支出相比世界其他國家具有明顯優(yōu)勢。在東亞,中國大陸、日本和韓國是核心。2009年這三個地區(qū)R&D經(jīng)費支出占全球的比重為26.57%,與美國相差4.90%。其中,日本一直處于第二層次,其R&D經(jīng)費支出雖然與美國仍有相當大的差距,但已遙遙領(lǐng)先歐洲科技大國,充分顯示出科技強國的實力。中國大陸是亞洲迅速崛起的一支重要力量,R&D經(jīng)費支出總量較高,但由于人口規(guī)模龐大,其在人均方面與美國、日本相比差距甚大。韓國作為新興工業(yè)化國家中R&D經(jīng)費支出大國,已走在全球前列。
除了全球R&D經(jīng)費支出空間分布格局的三大核心區(qū)外,各地區(qū)也呈現(xiàn)明顯的核心—邊緣結(jié)構(gòu)。從圖1可以看出,在研究期內(nèi),處于五個層次中第四層次的國家和地區(qū)有加拿大、意大利、俄羅斯、印度、巴西、中國臺灣、西班牙、澳大利亞、瑞典、荷蘭和瑞士11個國家和地區(qū),這些國家和地區(qū)是除了三大核心區(qū)國家和地區(qū)外全球R&D經(jīng)費支出的主要貢獻者。俄羅斯、印度2009年已分別上升到全球第八位、第九位。其中,俄羅斯是東歐地區(qū)R&D經(jīng)費支出的核心國,具有較好的創(chuàng)新基礎(chǔ)。印度是南亞地區(qū)R&D經(jīng)費支出的核心國,其與中國大陸一樣,近年來經(jīng)濟高速增長,且在創(chuàng)新人員方面也具有較大的優(yōu)勢。巴西、澳大利亞R&D經(jīng)費支出明顯高于南半球其他國家。其中,巴西是拉丁美洲和加勒比海地區(qū)R&D經(jīng)費支出的核心國,2009年占該地區(qū)比重為58.54%。澳大利亞是大洋洲R&D經(jīng)費支出的核心國,2009年占該地區(qū)比重為84.63%。此外,另有不處于第四層次的地區(qū)核心國,如西亞的以色列、東南亞的新加坡和非洲的南非。2009年南非R&D經(jīng)費支出占非洲的份額為42.89%,是南半球的第三大R&D經(jīng)費支出國。
圖1 1997—2009年全球平均R&D經(jīng)費支出的空間分布格局
根據(jù)碎化指數(shù)模型,碎化指數(shù)I的取值范圍應(yīng)為1~9.11。從表1可以得出,1997—2009年全球R&D經(jīng)費支出空間分布碎化指數(shù)的最小值為5.09,最大值為5.39,平均值為5.23,計算所得的碎化指數(shù)僅略高于碎化指數(shù)I最高值的一半。這表明全球R&D經(jīng)費支出空間分布的碎化程度并不高,在空間分布上既非絕對均勻分布,也非高度集聚,處在高度集聚向絕對均勻分布過渡的中間。從碎化指數(shù)的時間演變可得,從1997—2009年碎化指數(shù)穩(wěn)步上升,表明全球R&D經(jīng)費支出空間分布趨于均質(zhì)發(fā)展,向多中心空間格局演變。這一格局演變與當今科技對經(jīng)濟增長產(chǎn)生的重大影響,各國和地區(qū)對R&D經(jīng)費支出的重視程度上升有一定的關(guān)系。
根據(jù)均勻度指數(shù)模型,均勻度指數(shù)NI的取值范圍應(yīng)為0~1。如表1所示,1997—2009年全球R&D經(jīng)費支出空間分布均勻度指數(shù)的最小值為0.538,最大值為 0.601,平均值為 0.566。計算所得的均勻度指數(shù)僅略高于均勻指數(shù)NI最高值的一半,與碎化指數(shù)結(jié)果相似。從均勻度指數(shù)的時間演變可以看出,除了1998年均勻度指數(shù)略為下降外,研究期內(nèi)均勻度指數(shù)也呈穩(wěn)步的上升趨勢,表明全球R&D經(jīng)費支出空間分布趨于均質(zhì)發(fā)展。研究結(jié)果進一步佐證了碎化指數(shù)的測度結(jié)果。
表1 1997—2009年全球R&D經(jīng)費支出空間分布的碎化指數(shù)和均勻度指數(shù)
全球R&D經(jīng)費支出空間分布的三大核心區(qū)的核心國家或地區(qū)已由20世紀90年代末北美的美國、東亞的日本以及西歐的德國、法國和英國的舊大三角格局,轉(zhuǎn)變?yōu)楫斍氨泵赖拿绹?、東亞的中國大陸、日本和韓國以及西歐的德國、法國和英國的新大三角格局(見圖2、圖3)。中國大陸與韓國的迅速崛起,使東亞這一核心區(qū)不斷增強。1997—2009年美國、日本、德國、法國和英國R&D經(jīng)費支出年均增長率普遍較低,分別為5.44%、3.81%、5.60%、4.64% 和 4.58%,且這五個國家R&D經(jīng)費支出占全球的份額也均呈現(xiàn)下降趨勢。研究期內(nèi)中國大陸和韓國年均R&D經(jīng)費支出增長率分別為21.73%和9.24%,明顯高于上述五個國家。其中,中國大陸在全球R&D經(jīng)費格局中由第四層次上升到第二層次,2009年其R&D經(jīng)費支出超過日本,位居全球第二;韓國從1997年的第四層次上升到2009年的第三層次,并在R&D經(jīng)費支出方面超過英國,是新興工業(yè)化國家R&D經(jīng)費增長較為迅速的國家。
2009年全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)(美國、中國大陸、日本、德國、法國、韓國和英國)R&D經(jīng)費支出占全球比重為71.47%。全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)R&D經(jīng)費集聚狀態(tài)對全球R&D經(jīng)費支出的空間格局發(fā)展具有重要影響。根據(jù)全球R&D經(jīng)費支出空間集聚力測度方法,分別計算出全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)及其內(nèi)各國和地區(qū)的R&D經(jīng)費空間集聚力R值,進而分析全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)R&D經(jīng)費的空間發(fā)展演變的集聚—擴散狀態(tài)。
圖2 1997年全球R&D經(jīng)費支出的空間格局
圖3 2009年全球R&D經(jīng)費支出的空間格局
如圖4所示,1997—2008年全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)的R&D經(jīng)費集聚力R值逐年下降,共下降0.50,表明全球R&D經(jīng)費核心區(qū)的R&D經(jīng)費支出集聚力有所下降,R&D經(jīng)費向腹地擴散。2009年全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)的R值略有上升。這與2008年金融危機后,全球R&D經(jīng)費支出核心國家和地區(qū)注重以創(chuàng)新推動經(jīng)濟轉(zhuǎn)型有關(guān)。對各個核心國家的集聚力指數(shù)進行測度得出,研究期內(nèi)除韓國和中國大陸R&D經(jīng)費集聚力R值有所上升,其余五國的R值均有所下降??芍斍绊n國和中國大陸R&D經(jīng)費進入自我高度集聚狀態(tài)。其中,韓國的R值1998年出現(xiàn)明顯的下滑,與1997年亞洲金融危機有關(guān),之后韓國的R&D經(jīng)費集聚力穩(wěn)步上升,增幅為1.33。中國大陸在研究期內(nèi)R值上升了0.74,R值上升穩(wěn)定,R&D經(jīng)費仍處于集聚狀態(tài)。研究期內(nèi)日本與美國R&D經(jīng)費集聚力R值呈顯著下降,分別下降4.05和3.70,表明這兩國R&D經(jīng)費集聚力由強集聚轉(zhuǎn)向了外溢和輻射擴散狀態(tài)。歐洲的德國、法國和英國R值分別下降了1.41、2.55和2.09,也不同程度的由集聚轉(zhuǎn)向了輻射狀態(tài)。
圖4 全球R&D經(jīng)費支出核心區(qū)集聚力指數(shù)變化趨勢圖
R&D經(jīng)費支出與R&D強度是考察R&D經(jīng)費投入的兩個重要指標,前者是反映創(chuàng)新資金的絕對數(shù)量,后者是反映各國和地區(qū)創(chuàng)新資金的相對數(shù)量[13]。R&D經(jīng)費支出在一定程度上反映該國家或地區(qū)創(chuàng)新活動的投資規(guī)模以及科技實力和創(chuàng)新能力,而R&D強度常用來衡量一個國家或地區(qū)對于科學(xué)創(chuàng)造和創(chuàng)新能力給予的資金支持程度,側(cè)重于反映該國或地區(qū)科技與經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)程度,從而反映國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的方式[18-19]。一般情況下,R&D強度不到1%,表明該國或地區(qū)缺乏創(chuàng)新能力,R&D活動處于初級階段;R&D強度在1%~2%之間,表明該國或地區(qū)的R&D活動正處于中級階段;而R&D強度大于2%,表明該國家或地區(qū)創(chuàng)新能力較強[20]。
1997—2009年全球R&D強度隨時間演變的特點為:一方面,78.05%的國家和地區(qū)在研究期內(nèi)R&D強度呈上升趨勢,其中核心區(qū)國家的R&D強度均上升,韓國和中國大陸R&D強度上升較快,超過1%以上;另一方面,全球各國和地區(qū)R&D強度極差有擴大的趨勢,1997年瑞典以3.47%的R&D強度位居全球榜首,2009年以色列R&D強度最高為4.46%,而研究期內(nèi)R&D強度較低的國家R&D強度均趨近于0。
1997—2009年全球R&D強度空間分異主要表現(xiàn)為:全球R&D強度較高的國家和地區(qū)主要為發(fā)達經(jīng)濟體,且主要集中于北美、歐洲、東亞和大洋洲;發(fā)展中國家R&D強度普遍較低;全球R&D強度地區(qū)差異顯著。通過圖5、圖6可以發(fā)現(xiàn),1997年R&D強度在2.00%以上,即創(chuàng)新能力較強的國家分別為瑞典、以色列、日本、芬蘭、瑞士、美國、韓國、德國和法國,均是發(fā)達經(jīng)濟體。R&D強度在1.01%~2.00%之間的國家和地區(qū)主要分布于歐洲,其他地區(qū)僅有亞洲的中國臺灣和新加坡、大洋洲的澳大利亞和新西蘭、北美的加拿大,這些國家和地區(qū)也均為經(jīng)濟發(fā)展水平較高的國家和地區(qū)。R&D強度在0.51%~1.00%之間還是主要分布于歐洲,除此之外僅有金磚國家里的巴西、印度、中國大陸和南非。從中可以看出,發(fā)展中國家R&D強度普遍不高,較缺乏創(chuàng)新能力。2009年R&D強度在2.00%以上的國家和地區(qū)仍集中分布于發(fā)達經(jīng)濟體。R&D強度在2.00%以上的國家和地區(qū)相比于1997年新增丹麥、中國臺灣、冰島、奧地利、新加坡、澳大利亞和比利時。R&D強度在1.01%~2.00%之間的國家和地區(qū)主要分布于歐洲,其他地區(qū)僅有北美的加拿大、東亞的中國大陸、大洋洲的新西蘭、南美的巴西和北非的突尼斯。R&D強度在0.51%~1.00%之間的非歐洲國家相比于1997年明顯增多,如土耳其、伊朗、阿根廷等國也步入此列。可以看出,從1997—2009年,雖然R&D強度較高,即創(chuàng)新能力較強國家主要仍為經(jīng)濟較發(fā)達的國家,但發(fā)展中國家的R&D強度也在不斷提升中,特別是中國大陸、巴西和突尼斯已擺脫缺乏創(chuàng)新能力國家行列。
圖5 1997年全球各國和地區(qū)R&D強度情況
圖6 2009年全球各國和地區(qū)R&D強度情況
(1)研究期內(nèi),全球六大區(qū)域R&D經(jīng)費支出格局發(fā)生了顯著變化。亞洲國家R&D經(jīng)費支出快速增長,占全球比重不斷上升,并逐步超過歐洲、北美,使全球的創(chuàng)新重心向亞洲轉(zhuǎn)移。伴隨著亞洲的崛起,傳統(tǒng)的美國、日本和西歐(以德國、法國、英國為代表)三分天下格局已經(jīng)讓位于美國、東亞(以中國大陸、日本和韓國為代表)、西歐的新大三角格局。中國大陸和韓國R&D經(jīng)費支出的快速增長使東亞地區(qū)成為三大核心區(qū)里增長最快的地區(qū),以及全球R&D經(jīng)費支出增長最有力的推動者。面對全球創(chuàng)新資金重心逐步向亞洲轉(zhuǎn)移的利好趨勢,對于積極建設(shè)創(chuàng)新型國家的中國來說,應(yīng)積極主動創(chuàng)造吸引創(chuàng)新資金的環(huán)境,促使全球創(chuàng)新資金與我國優(yōu)勢有機結(jié)合,充分發(fā)揮與亞洲國家的地緣優(yōu)勢,積極倡導(dǎo)國際科技合作,推動區(qū)域性創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)的形成,以靈活、開放的方式促進雙贏、多贏的合作,帶動亞洲共同發(fā)展。
(2)全球創(chuàng)新格局呈現(xiàn)多中心趨向均質(zhì)發(fā)展。對R&D經(jīng)費支出空間分布碎化指數(shù)和均勻度的計算顯示,從1997—2009年,全球R&D經(jīng)費支出空間分布碎化指數(shù)和均勻度均呈現(xiàn)上升趨勢,全球R&D經(jīng)費支出空間分布趨于均質(zhì)發(fā)展,有利于多中心空間格局的形成。此外,俄羅斯、印度等第四層次國家R&D經(jīng)費支出的高速增長,以及全球R&D經(jīng)費支出核心國家中發(fā)達國家R&D經(jīng)費支出集聚力指數(shù)的不斷下降,也將促進全球創(chuàng)新格局進一步向多極化發(fā)展。全球R&D經(jīng)費支出核心國家中發(fā)達國家R&D經(jīng)費支出集聚力程度不斷下降,同時伴隨經(jīng)濟衰退對其創(chuàng)新活動產(chǎn)生顯著影響,西歐、美國、日本原有的創(chuàng)新資源可能會出現(xiàn)閑置或釋放。對此,我國可考慮繼續(xù)加大吸收國外創(chuàng)新資金,提高創(chuàng)新資金配置效率,提升我國的科技創(chuàng)新能力。
(3)發(fā)展中國家R&D強度有明顯提升的趨勢,但發(fā)達國家R&D強度普遍仍高于發(fā)展中國家。1997—2009年,全球 R&D強度的空間差異表現(xiàn)為:R&D強度較高,創(chuàng)新能力較強的國家主要仍是發(fā)達經(jīng)濟體,且主要分布在北美、歐洲、東亞和大洋洲。近年來我國R&D經(jīng)費增長勢頭良好,但和發(fā)達國家相比R&D強度仍較低,我國R&D經(jīng)費支出待發(fā)展的空間仍然廣闊。隨著我國社會經(jīng)濟的全面發(fā)展,應(yīng)繼續(xù)加大科技投入力度,使科技創(chuàng)新更好地支撐經(jīng)濟發(fā)展,兩者進一步的協(xié)調(diào)以實現(xiàn)經(jīng)濟增長方式的轉(zhuǎn)變。
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