滕欣，董月娥

(1.國家海洋技術中心 天津 300112)

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海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化模型及策略分析*

滕欣，董月娥

(1.國家海洋技術中心 天津 300112)

文章分析了海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟的關聯(lián)關系，從海陸經(jīng)濟發(fā)展中的競合行為出發(fā)，運用復制者動態(tài)方程對海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟的競合協(xié)同關系進行表征，獲得系統(tǒng)的動態(tài)均衡點，并結合相位圖分析法對各均衡點的穩(wěn)定性進行解釋，得到不同的演化穩(wěn)定策略，進而運用Matlab對海陸經(jīng)濟競合策略進行系統(tǒng)模擬仿真，得到不同初始狀態(tài)參數(shù)下海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟競合發(fā)展的不同策略。

海陸經(jīng)濟；競爭與合作；協(xié)同演化；策略分析

1 引言

隨著國家開發(fā)利用海洋戰(zhàn)略的不斷推進，海洋經(jīng)濟得到了迅速發(fā)展。21世紀海上絲綢之路戰(zhàn)略為我國海洋經(jīng)濟的發(fā)展提供了新的機遇，但是，要實現(xiàn)海洋經(jīng)濟的持續(xù)健康發(fā)展，需要運用系統(tǒng)思維將海陸經(jīng)濟的發(fā)展統(tǒng)一起來，國家提出的海陸統(tǒng)籌的“六個銜接”正是將陸地和海洋的發(fā)展定位、發(fā)展規(guī)劃、資源有效利用、生態(tài)環(huán)境建設、管理、減災防災防控體系相銜接，統(tǒng)籌海陸各方面的發(fā)展。海洋經(jīng)濟作為國家實現(xiàn)海洋戰(zhàn)略的重要保障，也是陸海統(tǒng)籌的重要組成部分，對實現(xiàn)國家戰(zhàn)略目標尤為重要。

海陸統(tǒng)籌最早由海洋經(jīng)濟學家張海峰在2004年提出，海陸統(tǒng)籌是在綜合考慮海陸資源環(huán)境特點、海陸社會經(jīng)濟和生態(tài)功能以及海陸資源環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的承載力、社會經(jīng)濟系統(tǒng)的活力和潛力的基礎上，以海陸兩系統(tǒng)協(xié)調(diào)為基礎進行的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略[1-2]，海陸統(tǒng)籌是從地域整體的角度來研究海陸發(fā)展的問題。孫吉亭等提出要從決定機制、作用機制、調(diào)節(jié)機制3個方面深入研究海陸統(tǒng)籌機制，探討海陸系統(tǒng)的協(xié)調(diào)和平衡[3]。范斐等認為海洋經(jīng)濟與陸域經(jīng)濟協(xié)同發(fā)展是實現(xiàn)海陸統(tǒng)籌、推進海陸經(jīng)濟一體化發(fā)展的重要途徑[4]。也有一些學者運用博弈論研究合作博弈行為、演化路徑和穩(wěn)定性[5-7]。

2 海陸經(jīng)濟的關聯(lián)關系

2.1 陸域經(jīng)濟對海洋經(jīng)濟的基礎關系

海洋經(jīng)濟由于自身的特點要較多的依賴于陸域經(jīng)濟，陸域經(jīng)濟為海洋經(jīng)濟提供諸多要素，支撐海洋經(jīng)濟的發(fā)展，這奠定了陸域經(jīng)濟對海洋經(jīng)濟的基礎關系。

2.1.1 為海洋經(jīng)濟發(fā)展提供資源保證

海洋經(jīng)濟發(fā)展需要各種自然資源作為保障，由于海洋經(jīng)濟區(qū)與陸地經(jīng)濟區(qū)的交叉重疊性，海洋經(jīng)濟的發(fā)展在增加海洋空間、海面、海洋生物和海底礦產(chǎn)等資源開發(fā)利用有效性的同時，還需要借助沿海地區(qū)陸地資源。

2.1.2 為海洋經(jīng)濟發(fā)展提供勞動力和科學技術

陸地區(qū)域提供了從事海洋產(chǎn)業(yè)活動的所有勞動人口。沿海陸域勞動力的數(shù)量和質(zhì)量直接影響提供給各海洋產(chǎn)業(yè)勞動力的狀況，從而對海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度和發(fā)展規(guī)模造成影響?？茖W技術是影響經(jīng)濟增長的關鍵因素和最活躍的因素，決定了經(jīng)濟增長速度和發(fā)展方向。現(xiàn)代海洋經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，同世界經(jīng)濟發(fā)展的總趨勢一樣，越來越依賴于知識和技術。因為海洋環(huán)境的復雜性、多變性和高風險性，決定了海洋的開發(fā)和海洋經(jīng)濟的發(fā)展需要依靠高新技術的發(fā)展，陸域科技力量的強弱直接影響到海洋經(jīng)濟創(chuàng)新能力的高低，進而影響到海洋經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)結構、生產(chǎn)效率和發(fā)展速度。

2.1.3 為海洋經(jīng)濟發(fā)展提供發(fā)展資金

生產(chǎn)資金是陸域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要影響因素。生產(chǎn)資金包括固定資金和流動資金兩部分。生產(chǎn)資金對陸域產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用具體表現(xiàn)在3個方面：① 資金投入的增加可提高陸域的產(chǎn)出水平。陸域投入的生產(chǎn)資金越多，能容納的勞動力越多，生產(chǎn)增長越快。② 資金產(chǎn)出率的提高可加快陸域產(chǎn)業(yè)發(fā)展。③ 固定資產(chǎn)投資增加可使陸域不斷采用先進技術裝備，提高生產(chǎn)能力，降低消耗，改善生產(chǎn)條件，合理布局生產(chǎn)力等。

2.2 海洋經(jīng)濟對陸域經(jīng)濟的拉動關系

由于海洋經(jīng)濟與陸域經(jīng)濟的密切聯(lián)系，作為沿海經(jīng)濟體系的一部分，海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也會帶動陸域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

2.2.1 能夠緩解陸域資源和能源危機

開發(fā)利用海洋資源是人類未來發(fā)展的重要途徑。海洋油氣資源、海洋礦產(chǎn)資源、溫差能、潮汐能、海流能、化學能、波浪能等海洋資源和能源的開發(fā)利用有利于緩解世界能源危機；鹽和海水是提煉鎂、溴、鉀的重要化工原料；濱海砂礦和海底金屬礦產(chǎn)資源可以提煉錳、銅、鎳、鈷、金紅石等工業(yè)原料。這些海洋資源可有效補充陸地相關產(chǎn)業(yè)所需原料和能源，從而保證陸域經(jīng)濟的發(fā)展。

2.2.2 產(chǎn)生“乘數(shù)效應”

“乘數(shù)效應”是指投資的增加將會引起更大的乃至數(shù)倍的增加值的增加。由于海陸產(chǎn)業(yè)的相互滲透和相互關聯(lián)性，海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會帶動相關陸域產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，從而獲得“乘數(shù)效應”。

2.2.3 發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)可以緩解區(qū)域就業(yè)壓力

發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)不僅可以直接吸引勞動力就業(yè)，而且還可以間接帶動陸域產(chǎn)業(yè)就業(yè)能力的提高，例如鋼鐵、裝備制造、造船、化工、服務業(yè)等[8]。

3 海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化模型構建

由上述分析可知，海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟存在著互相補充、互相促進的關聯(lián)關系，這是一種海陸經(jīng)濟發(fā)展的理想狀態(tài)，在現(xiàn)實的海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟的發(fā)展中，二者的發(fā)展是競爭與合作并存的，若要達到二者的協(xié)同發(fā)展，需要一個演化的過程和條件。海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化是一個非常復雜的過程，從中尋找到一條支配性的、內(nèi)生性的規(guī)律非常重要。海洋經(jīng)濟與陸域經(jīng)濟競爭與合作關系的不同，導致了不同的海陸經(jīng)濟組織、結構的演化路徑。

3.1 基本假設

(1)經(jīng)濟活動中的參與者海洋和陸域經(jīng)濟是有限理性的，而并非“全知全能”。即海洋和陸域經(jīng)濟只能通過分析歷史狀況，提取對自己有利的信息，為下一步的策略提供參考。

(2)海洋和陸域經(jīng)濟都具備搜尋、選擇、模仿以及學習的技能。

(3)海洋和陸域經(jīng)濟都有“獨立”和“合作”兩個選擇策略。

“獨立”是指海洋或陸域經(jīng)濟致力于自身的發(fā)展，而不考慮自身發(fā)展對對方的影響，同時也損失了由于協(xié)同合作而帶來的額外收益的一種行為策略。

“合作”是指海洋經(jīng)濟或陸域經(jīng)濟考慮自身的發(fā)展可能對其他產(chǎn)業(yè)造成的影響，從而加入到海陸相關產(chǎn)業(yè)組中，與海陸產(chǎn)業(yè)組中產(chǎn)業(yè)在政策、資源分配方式、活動方式等方面達成一致，進而共同承擔風險并分享由于協(xié)同合作而帶來的額外收益的一種行為策略。

3.2 參數(shù)設定

M為參與者X選擇“獨立”策略的概率，則X選擇“合作”策略的概率是1-M；N為參與者Y選擇“獨立”策略的概率，則Y選擇“合作”策略的概率是1-N；λ為產(chǎn)業(yè)選擇獨立發(fā)展導致產(chǎn)業(yè)間矛盾產(chǎn)生的損失值；π為產(chǎn)業(yè)選擇獨立發(fā)展獲得的正常收益。

α為海洋或陸域經(jīng)濟加入產(chǎn)業(yè)組后，由于法律法規(guī)、活動空間以及其他方面的限制導致自身能力無法盡情施展的損失率。這里假定一段時期內(nèi)所有產(chǎn)業(yè)的α值為既定的且相等，具體損失值與經(jīng)濟的發(fā)展水平(L1、L2)密切相關。

β為海洋與陸域經(jīng)濟的相關度，相關度越高，協(xié)同效應越高。這里假定一段時期內(nèi)海洋與陸域經(jīng)濟的β為既定的，兩產(chǎn)業(yè)的協(xié)同效用值的大小與相關產(chǎn)業(yè)組的發(fā)展水平(L)相關。

3.3 模型構建

海洋與陸域經(jīng)濟博弈的收益情況進行分析如表1所示：

表1 A、B博弈的收益情況分析

基于此，A、B的支付矩陣如表2所示。

表2 參與者的支付矩陣

海洋經(jīng)濟采取獨立發(fā)展策略的期望收益為

U1c=N(π1-λ)+(1-N)π1

海洋經(jīng)濟采取合作發(fā)展策略的期望收益為

U1u=N(π1-αL1+βL)+(1-N)

(π1-αL1+βL)=π1-αL1+βL

海洋經(jīng)濟的平均收益為：

Us=M(U1c)+(1-M)(U1u)

所以，海洋經(jīng)濟選擇獨立發(fā)展策略的復制者動態(tài)為：

(1)

同理：

(2)

4 海陸產(chǎn)業(yè)耦合系統(tǒng)協(xié)同演化動態(tài)分析

海洋與陸域經(jīng)濟各部門之間的競爭與合作的演化博弈過程可以由式(1)、式(2)構成的微分方程組來描述。復制者動態(tài)方程反映了博弈方學習的速度和方向，當復制者動態(tài)方程為0時，則表明學習的速度為0，此時該博弈已達到一種相對穩(wěn)定的均衡狀態(tài)。

(3)

(4)

(5)

同理：φ(0,1)

(6)

同理：φ(1,0)

(7)

同理：φ(1,1)

(8)

(9)

不同初始狀態(tài)下各均衡點的穩(wěn)定性分析如下：

(1)當αLi<βL(i=1,2)時，各局部均衡點的穩(wěn)定性分析如表3所示.

表3 αLi<βL(i=1,2)時模型的演化博弈結果

海洋或陸域經(jīng)濟加入海陸產(chǎn)業(yè)組后，獲得額外收益高于加入產(chǎn)業(yè)組的成本，即αLi<βL(i=1,2)時，點(0，0)為演化博弈的穩(wěn)定點，也就是(合作，合作)策略為系統(tǒng)長期演化的穩(wěn)定策略。雖然在相當長的時期內(nèi)不合作和合作的策略并存，但隨著時間的推移，海洋和陸域經(jīng)濟通過觀察學習和模仿會不斷調(diào)整自己的策略選擇，逐步向合作方向發(fā)展，如圖1所示。

圖1 海陸經(jīng)濟合作策略動態(tài)演化相位圖

按照限定條件，對α、β、L1、L2、L設置相應的數(shù)值，運用Matlab進行數(shù)值驗證，由于此種情況與λ無關，所以λ為任意數(shù)值。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態(tài)收斂于穩(wěn)定狀態(tài)(0，0)，海洋與陸域經(jīng)濟策略的動態(tài)演化過程和穩(wěn)定狀態(tài)如圖2所示。

圖2 海陸產(chǎn)業(yè)合作策略的動態(tài)演化過程

(2)當αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時，各局部均衡點的穩(wěn)定性分析如表4所示。

海洋和陸域經(jīng)濟加入海陸相關產(chǎn)業(yè)組時會考慮加入前后收益或成本的大小，由于αLi-βL<λ，也就是說海陸經(jīng)濟加入海陸產(chǎn)業(yè)組后整體的損失值降低了，但是由于顯性利潤的驅(qū)使，參與者選擇“合作”策略的動機并不強烈。此時，海洋和陸域經(jīng)濟會選擇加入或不加入海陸產(chǎn)業(yè)組，此種情況下(0，1)，(1，0)均為海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化的動態(tài)均衡點，即(合作，獨立)和(獨立，合作)都是海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化的穩(wěn)定策略。

如圖3所示，平面AOBC指海洋和陸域經(jīng)濟博弈的動態(tài)過程。臨界線ODC標志了系統(tǒng)收斂于不同狀態(tài)，即ODCA部分表明系統(tǒng)收斂于(獨立，合作)狀態(tài)，ODCB部分表明系統(tǒng)收斂于(合作，獨立)狀態(tài)，由于系統(tǒng)的演化過程漫長，因此，哪個象限都不穩(wěn)定，系統(tǒng)可能在很長時間內(nèi)保持一種獨立與合作共存的局面。

表4 αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時模型的演化博弈結果

圖3 海陸經(jīng)濟競合策略動態(tài)演化相位

同理，按照限定條件，對α、β、L1、L2、L、λ設置相應的數(shù)值，運用Matlab進行數(shù)值驗證。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態(tài)收斂于穩(wěn)定狀態(tài)(0，1)、(1，0)點，αLi>βL且αLi-βL<λ(i=1,2)時，海洋與陸域經(jīng)濟策略選擇的動態(tài)演化過程和穩(wěn)定狀態(tài)見圖4。

圖4 海陸產(chǎn)業(yè)競合策略的動態(tài)演化過程

(3)當αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)時，各局部均衡點的穩(wěn)定性分析如表5所示。

海洋和陸域經(jīng)濟在加入海陸產(chǎn)業(yè)組時依然會考慮加入前后收益或成本的大小，由于αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)，也就是說，海洋和陸域經(jīng)濟加入海陸產(chǎn)業(yè)組后整體損失值升高了。此時海洋和陸域經(jīng)濟會選擇“獨立”策略。此時，演化動態(tài)均衡點是(1，1)，即(獨立，獨立)是系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略(圖5)。

表5 αLi>β L且αLi-β L>λ(i=1,2)時模型的演化博弈結果

圖5 海陸經(jīng)濟獨立策略動態(tài)演化相位

同理，對α、β、L1、L2、L、λ設置相應的數(shù)值，運用Matlab進行數(shù)值驗證。結果顯示，不論是何種初始值，通過多次博弈，動態(tài)收斂于穩(wěn)定狀態(tài)(1，1)點，αLi>βL且αLi-βL>λ(i=1,2)時，海洋與陸域經(jīng)濟競合策略的動態(tài)演化過程和穩(wěn)定狀態(tài)如圖6所示。

圖6 海陸經(jīng)濟獨立策略的動態(tài)演化過程

5 海陸經(jīng)濟競合策略選擇

由式(3)可知，影響海陸經(jīng)濟競合協(xié)同演化的參數(shù)有：海洋和陸域經(jīng)濟獲得正常收益的同時，選擇“獨立”而承受的額外損失λ；一個海洋產(chǎn)業(yè)或陸域產(chǎn)業(yè)加入產(chǎn)業(yè)組后，由于法律法規(guī)，活動空間以及其他方面的限值，導致自身能力無法盡情施展而受到的損失率α；此海洋產(chǎn)業(yè)或陸域產(chǎn)業(yè)與海陸產(chǎn)業(yè)組的相關度β、海陸產(chǎn)業(yè)組的發(fā)展水平L。

若α值偏大，相對于固定的經(jīng)濟規(guī)模，海洋產(chǎn)業(yè)或陸域產(chǎn)業(yè)加入海陸產(chǎn)業(yè)組的損失值就會大，如果α偏小，損失值就會小。α大小的影響因素有技術水平和資源，當海陸產(chǎn)業(yè)技術水平高，資源相對匱乏時，α值較高；反之，α值較低。α值高促

使海洋產(chǎn)業(yè)和陸域產(chǎn)業(yè)偏向于選擇“獨立”發(fā)展策略，α值低則推動海洋和陸域經(jīng)濟偏向于選擇“合作”發(fā)展策略。

如果β值偏大，說明海洋產(chǎn)業(yè)和陸域產(chǎn)業(yè)與即將加入的海陸產(chǎn)業(yè)組間存在技術共用、資源共享等比較有利的關系；β值越大，則加入相關產(chǎn)業(yè)組獲得的額外收益也就越大，反之，收益越小，較高的β值促使海陸經(jīng)濟偏向于選擇“合作”發(fā)展策略。

如果λ值偏大，說明產(chǎn)業(yè)越有動力與其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，λ值偏小，說明產(chǎn)業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)合作的動力不足，λ大小與經(jīng)濟發(fā)展水平緊密相關，經(jīng)濟發(fā)展水平較低，則資源相對充足，各產(chǎn)業(yè)各得其所，相安無事，λ值越?。唤?jīng)濟發(fā)展水平較高時，新增產(chǎn)業(yè)及技術水平提高均會導致矛盾的增多。λ值較高會促使產(chǎn)業(yè)傾向于選擇“合作”策略。

如果L值偏大，說明海陸相關產(chǎn)業(yè)組發(fā)展水平越高，海洋產(chǎn)業(yè)加入產(chǎn)業(yè)組中獲得的額外收益越高；反之，海陸相關產(chǎn)業(yè)組發(fā)展水平較低，產(chǎn)業(yè)加入產(chǎn)業(yè)組獲得額外收益就越低。較高的L促使產(chǎn)業(yè)偏向于選擇“合作”策略。

6 結論

文章通過分析海陸經(jīng)濟的關聯(lián)關系，以海陸經(jīng)濟發(fā)展中的競合協(xié)同關系為著眼點，運用復制者動態(tài)方程對海洋經(jīng)濟與陸域經(jīng)濟的競合協(xié)同關系進行模擬，獲得系統(tǒng)的動態(tài)均衡點，進而結合相位圖分析法對各均衡點的穩(wěn)定性進行解釋，對不同初始狀態(tài)參數(shù)下海洋經(jīng)濟和陸域經(jīng)濟競合策略的動態(tài)演化過程及穩(wěn)定狀態(tài)進行仿真，得到不同的演化穩(wěn)定策略。

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1005-9857(2015)09-0090-06