李 穎，李浩寧

（天津商業(yè)大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，天津300134）

國務(wù)院2017年7月發(fā)布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》指出，人工智能已經(jīng)成為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，是推動新一輪產(chǎn)業(yè)變革的創(chuàng)新驅(qū)動力，要深化人工智能與各產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域融合，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)走向價值鏈高端。推動人工智能與各行業(yè)融合創(chuàng)新，在制造業(yè)推廣人工智能規(guī)?；瘧?yīng)用，提高制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。2021年3月《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出深入實施智能制造和綠色制造工程，發(fā)展服務(wù)型制造新模式，推動制造業(yè)高端化智能化綠色化。培育先進制造業(yè)集群，推動集成電路、航空航天、船舶與海洋工程裝備、機器人、先進軌道交通裝備、先進電力裝備、工程機械、高端數(shù)控機床、醫(yī)藥及醫(yī)療設(shè)備等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。改造提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，完善綠色制造體系。深入實施增強制造業(yè)核心競爭力和技術(shù)改造專項，鼓勵企業(yè)應(yīng)用先進適用技術(shù)、加強設(shè)備更新和新產(chǎn)品規(guī)模化應(yīng)用。建設(shè)智能制造示范工廠，完善智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系。深入實施質(zhì)量提升行動，推動制造業(yè)產(chǎn)品“增品種、提品質(zhì)、創(chuàng)品牌”。培育壯大人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、云計算、網(wǎng)絡(luò)安全等新興數(shù)字產(chǎn)業(yè)，提升通信設(shè)備、核心電子元器件、關(guān)鍵軟件等產(chǎn)業(yè)水平，推進產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。當(dāng)前我國制造業(yè)存在的主要問題是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，低端產(chǎn)品產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，高端產(chǎn)品生產(chǎn)能力明顯不足，因此，要充分發(fā)揮人工智能的溢出效應(yīng)，利用科技創(chuàng)新優(yōu)化制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

天津作為重要的工業(yè)城市，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級將為天津經(jīng)濟發(fā)展注入新的活力。近十幾年來，天津制造業(yè)發(fā)展迅猛，根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒》，2018年天津工業(yè)增加值達到6 962.71億元，位居我國第四名，超過第五名約16.7%。在《2019世界智能制造中心城市潛力榜》中，天津以濱海新區(qū)為主要承載區(qū)，展現(xiàn)出的發(fā)展?jié)摿ξ痪尤?0強榜中第十名，天津制造業(yè)的實力明顯增強。然而，在當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟調(diào)整的背景下，天津制造業(yè)存在一個突出問題是制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理。2002—2018年，天津高端制造業(yè)產(chǎn)值不斷上升，但高端制造業(yè)所占工業(yè)總產(chǎn)值的比重呈現(xiàn)一個下降的趨勢，說明天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化尚未實現(xiàn)，無法從勞動密集型產(chǎn)業(yè)占比重優(yōu)勢過渡到資本密集型、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)占比重優(yōu)勢。為了更好地適應(yīng)經(jīng)濟環(huán)境、增加天津制造業(yè)的綜合實力，需要將智能創(chuàng)新融入到制造業(yè)中，優(yōu)化天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

1 文獻綜述

以往諸多學(xué)者從不同角度研究人工智能產(chǎn)業(yè)對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，大多數(shù)學(xué)者從人工智能產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施投入與人工智能直接投入兩個方面進行定性或定量分析，認(rèn)為人工智能投入有利于制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。郭凱明等、蘇諾雅從宏觀角度探討人工智能等新興技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施投資對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的影響，結(jié)果表明，在制造業(yè)基本產(chǎn)出彈性較高的情況下，人工智能等新興技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施通過提高制造業(yè)資本密集程度推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[1-2]。付文宇等選取2003—2018年我國30個省份的面板數(shù)據(jù)，基于雙重中介效應(yīng)研究人工智能如何影響地區(qū)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，通過行業(yè)異質(zhì)性檢驗和區(qū)域異質(zhì)性檢驗，指出人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響為正，人工智能的深入發(fā)展有利于制造業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展[3]。沈賞以2009—2018年我國31個省份作為研究對象，使用兩步系統(tǒng)GMM方法對人工智能與制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化之間的聯(lián)系進行實證研究，研究結(jié)果表明，人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響較小[4]。Arrow從微觀角度研究，認(rèn)為微觀企業(yè)的投資發(fā)揮了“干中學(xué)”的作用，通過對人工智能投資的“干中學(xué)”效應(yīng)，使制造業(yè)的技術(shù)進步和勞動生產(chǎn)率提升效果更加顯著[5]。Agrawal等發(fā)現(xiàn)人工智能通過人機互補服務(wù)提升服務(wù)效率，推動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向智能產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[6]。Accenture從國家、產(chǎn)業(yè)、企業(yè)三個維度，從宏觀視角到微觀視角，論述了人工智能的作用，把AI視為一種新的生產(chǎn)要素，可以通過推動技術(shù)創(chuàng)新提升全要素生產(chǎn)率，促進效率提升[7]。

另有一些學(xué)者對人工智能產(chǎn)生的技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)進行定性或定量分析。部分學(xué)者認(rèn)為，技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)有效促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，另有一些學(xué)者則持相反觀點，認(rèn)為技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)不顯著。吳旺延等、郭進從宏觀角度考察智能制造對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級的作用，提出從供給角度來看，智能制造有利于在技術(shù)創(chuàng)新方面形成協(xié)同效應(yīng)，將加速傳統(tǒng)制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型升級的步伐[8-9]。韓文艷等、祝昊辰認(rèn)為在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變過程中，技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動低端產(chǎn)業(yè)向高端產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，需要以技術(shù)創(chuàng)新、人才智力等推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級[10-11]。米晉宏等從微觀企業(yè)視角基于2005—2015年我國A股上市公司的面板數(shù)據(jù)，實證研究發(fā)現(xiàn)人工智能通過推動企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新可以有效推進企業(yè)向技術(shù)密集型制造業(yè)和資本密集型制造業(yè)升級[12]。胡兆廉等運用技術(shù)選擇模型研究創(chuàng)新效應(yīng)對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的作用機制，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化[13]。任曉燕等根據(jù)我國2012—2017年30個省份的面部數(shù)據(jù)，基于獨立效應(yīng)和協(xié)同效應(yīng)對技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級進行分析，研究發(fā)現(xiàn)，技術(shù)創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級具有重要作用[14]。高遠(yuǎn)東等運用我國1992—2012年省級面板數(shù)據(jù)進行估計，將影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的主要因素劃分為社會需求、技術(shù)創(chuàng)新等，研究產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變方向，指出消費需求對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)影響最大，外商投資對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化起到阻礙作用，技術(shù)創(chuàng)新對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化具有正向的促進作用，技術(shù)創(chuàng)新是影響產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要因素，是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的發(fā)展動力[15]。Paunov等認(rèn)為信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)帶來的技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)提高工業(yè)生產(chǎn)效率，并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[16]。

既往學(xué)者對人工智能與制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化進行相關(guān)研究，但是針對天津人工智能與制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的研究很少，也不深入，本文選取天津市2002—2018年制造業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，實證檢驗人工智能對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的驅(qū)動作用，并考察人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響程度。

2 理論分析與研究假設(shè)

人工智能作為新一代信息技術(shù)，應(yīng)充分融入到制造業(yè)中，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。本文認(rèn)為通過人工智能融入制造業(yè)、與制造業(yè)融合發(fā)展，促進制造業(yè)從勞動密集型向資本密集型和技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化；人工智能促進技術(shù)創(chuàng)新，為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化提供良好的發(fā)展條件，對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化產(chǎn)生直接影響和間接影響。人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響和間接影響，見圖1。

制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化是指制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從低水平狀態(tài)向高水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程，從勞動密集型向資本密集型和技術(shù)密集型轉(zhuǎn)換的過程。技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接動因。人工智能是新一代信息技術(shù)的代表，將人的思維注入到機器中，實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中的自主認(rèn)知、自主升級，大大提高制造業(yè)潛在的產(chǎn)出能力，增加產(chǎn)品附加值，優(yōu)化制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。另外，由人工智能衍生出的技術(shù)創(chuàng)新同樣對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化有促進作用。制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要表現(xiàn)在主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的有序更替，技術(shù)創(chuàng)新可以導(dǎo)致主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)快速擴張，進而影響其他產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的水平。

一些學(xué)者關(guān)于人工智能對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響進行了深入研究，目前，學(xué)者們關(guān)于人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響評價并不一致，因此，提出假設(shè)：

圖1 人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響和間接影響

H1：人工智能對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化存在顯著的積極促進效應(yīng)。

一些學(xué)者關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響進行了廣泛研究，目前，學(xué)者們關(guān)于技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響評價并不一致，因此，提出假設(shè)：

H2：技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化存在顯著的積極促進效應(yīng)。

一些學(xué)者只考慮技術(shù)創(chuàng)新中人工智能單方面對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，沒有研究人工智能是否通過技術(shù)創(chuàng)新影響制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，因此，提出假設(shè)：

H3：人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新促進天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。

綜上所述，當(dāng)前文獻關(guān)于人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化影響的研究有一個較為宏觀的探索，但結(jié)論并不一致。

2019年天津市十七屆人大一次會議《關(guān)于進一步加大先進制造業(yè)扶持力度，大力鼓勵實體經(jīng)濟發(fā)展建議》的答復(fù)中提出以新一代信息技術(shù)為首的十大產(chǎn)業(yè)集群占據(jù)天津工業(yè)總產(chǎn)值的75%以上，因此，需要將人工智能等新一代信息技術(shù)與制造業(yè)融合，推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，增強天津的經(jīng)濟實力。因此，本文采用天津2002—2018年制造業(yè)數(shù)據(jù)中人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響進行實證檢驗，驗證人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響程度，以此為基礎(chǔ)對人工智能與天津制造業(yè)融合發(fā)展提供相關(guān)政策建議。

3 實證研究

3.1 變量選擇

人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響可以使用生產(chǎn)函數(shù)進行分析。假設(shè)規(guī)模報酬不變，建立C-D生產(chǎn)函數(shù)：

其中，Y代表產(chǎn)業(yè)的總產(chǎn)出，A代表技術(shù)進步水平，本文中表示為人工智能與技術(shù)創(chuàng)新。K和L表示產(chǎn)業(yè)i投資的資本與勞動。等式兩邊同除以Li，得到產(chǎn)業(yè)人均生產(chǎn)函數(shù)：

按照付宏等的做法，將產(chǎn)業(yè)的資本勞動比率與地區(qū)的資本勞動比率定義為技術(shù)使用系數(shù)，公式為[17]：

則有：

其中，TEC表示技術(shù)使用系數(shù)，在產(chǎn)業(yè)資本產(chǎn)出彈性αi>0的條件下，增加產(chǎn)業(yè)的技術(shù)使用比率，能夠使產(chǎn)出增加。制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化是由勞動密集型制造業(yè)占優(yōu)勢向資本、技術(shù)密集型制造業(yè)占優(yōu)勢轉(zhuǎn)變，因此，通過增加技術(shù)投入，能夠推進制造業(yè)發(fā)展速度，促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。

3.1.1 被解釋變量

制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化是制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)從低水平狀態(tài)向高水平狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程。從制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比例來看，高級化主要是指制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中由勞動密集型制造業(yè)占優(yōu)勢比重逐步向資本密集型、技術(shù)密集型制造業(yè)占優(yōu)勢比重轉(zhuǎn)變。參考干春輝等對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的研究，選取第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值與第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值之比作為衡量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的指標(biāo)[18]。經(jīng)濟合作與發(fā)展組織（OECD）按照技術(shù)水平將制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)劃分為4個等級：低端、中低端、中高端和高端[18]。傅元海等合并了中高端與高端技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將制造業(yè)分為三類：低端制造業(yè)主要體現(xiàn)為勞動密集型制造業(yè)，由初級農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)構(gòu)成，包括農(nóng)副食品加工業(yè)、家具制造業(yè)等；中端制造業(yè)主要體現(xiàn)為資本密集型制造業(yè)，包括金屬制造業(yè)、非金屬制造業(yè)、橡膠和塑料制造業(yè)等；高端制造業(yè)主要體現(xiàn)為技術(shù)密集型制造業(yè)，在生產(chǎn)過程中，技術(shù)知識所占比重較大，科技研發(fā)投入高，包括通信設(shè)備、計算機及其他電子設(shè)備制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)、專用設(shè)備制造業(yè)、交通運輸設(shè)備制造業(yè)等[19]。本文根據(jù)丁日佳等的研究方法，采用高端技術(shù)制造業(yè)產(chǎn)值與中端技術(shù)制造業(yè)產(chǎn)值的比值（ma）來衡量天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化程度[20]，并采取對數(shù)處理。

其中，s3為高端技術(shù)制造業(yè)產(chǎn)值，s2為中端技術(shù)制造業(yè)產(chǎn)值，具體制造業(yè)分類見表1。

3.1.2 解釋變量

研究人工智能技術(shù)對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，依據(jù)蔡嘯等對人工智能的定義，參考資本體現(xiàn)式技術(shù)的思想，技術(shù)進步蘊含在資本品價格變化中[21]。因此，本文選取天津2002—2018年設(shè)備資產(chǎn)價格指數(shù)的倒數(shù)來代表人工智能生產(chǎn)率（lnai）。同時為了研究技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，參考丁日佳等衡量技術(shù)創(chuàng)新水平的指標(biāo)，根據(jù)技術(shù)的投入產(chǎn)出方面，選取技術(shù)產(chǎn)出角度，采用天津2002—2018年專利申請數(shù)來代表技術(shù)創(chuàng)新能力（lnpat）[20]，并采取對數(shù)處理。

3.1.3 控制變量

為了保證估計的準(zhǔn)確性，本文引入控制變量。蔣殿春等認(rèn)為外商直接投資推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[22]，因此，選取天津2002—2018年外商直接投資（lnfdi）為控制變量。高遠(yuǎn)東等研究指出，隨著收入水平的變化，個人消費結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，進而會推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級[23]，因此，選取天津2002—2018年人均gdp（lngdp）為控制變量衡量收入水平。喬美華認(rèn)為，推進城鎮(zhèn)化發(fā)展有利于推進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化[24]，因此，選取天津2002—2018年的城鎮(zhèn)化水平（lncity）為控制變量。以上三個控制變量均作對數(shù)處理。

3.2 模型構(gòu)建

3.2.1 人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響

基于以上被解釋變量、解釋變量與控制變量的選擇，構(gòu)建多元線性回歸模型探究人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響，見式（6）。

其中，ma為制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)；ai為人工智能生產(chǎn)率，pat為技術(shù)創(chuàng)新水平，fdi為外商直接投資，gdp為人均生產(chǎn)總值，city為城鎮(zhèn)化水平，β0為常數(shù)，εit為隨機誤差項，方程進行對數(shù)化處理。

3.2.2 人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響

為了探究人工智能如何通過技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化產(chǎn)生影響，本文引入人工智能與技術(shù)創(chuàng)新的交乘項，見式（7）。

式（7）中l(wèi)n aiit·ln patit是人工智能與技術(shù)創(chuàng)新的交乘項，根據(jù)式（8），制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化對技術(shù)創(chuàng)新的偏導(dǎo)數(shù)等于常數(shù)γ2+γ5ln ai，表示人工智能生產(chǎn)率與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，研究人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，表示為人工智能對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響。

3.3 數(shù)據(jù)來源與描述性統(tǒng)計

制造業(yè)數(shù)據(jù)主要來源于2002—2018年《天津統(tǒng)計年鑒》，變量的描述性統(tǒng)計結(jié)果見表2。根據(jù)表2的描述性統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)平均值為0.668 5，最小值和最大值分別為0.569 7、0.895 7，表明當(dāng)前天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化水平較低，技術(shù)密集型、資本密集型制造業(yè)比重不足，近幾年沒有明顯的上升趨勢。人工智能生產(chǎn)率平均值為0.682 9，最小值和最大值分別為0.650 8、0.705 6，差距較小，證明目前天津?qū)θ斯ぶ悄艿耐度胨铰燥@不足，近幾年對人工智能的投入沒有顯著增加。技術(shù)創(chuàng)新平均值為9.460 8，最小值和最大值分別為8.021 3、10.909 3，基于選取專利申請數(shù)量來評判天津的技術(shù)創(chuàng)新水平，表明天津技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出水平較高，結(jié)合人工智能生產(chǎn)率水平，驗證了天津?qū)π乱淮畔⒓夹g(shù)產(chǎn)業(yè)的投入水平相對于產(chǎn)出水平的不足。天津外商直接投資的平均值為6.782 4，最小值和最大值分別為5.798 8、7.270 3，表明天津外商直接投資最大值與最小值差距較大，可以認(rèn)為天津外商直接投資經(jīng)歷波動。天津經(jīng)濟發(fā)展水平的平均值為1.862 4，最小值和最大值分別為0.762 3、2.490 7，通過對比最大值、最小值與平均值可以認(rèn)為天津的收入水平不平衡，居民收入差距較大。天津城鎮(zhèn)化的平均值為4.368 2，最小值和最大值分別為4.290 5、4.420 6，表明天津的城鎮(zhèn)化程度較高，近幾年城鎮(zhèn)化水平穩(wěn)定。

表1 制造業(yè)分類

表2 變量的描述性統(tǒng)計結(jié)果

4 實證分析

4.1 協(xié)整檢驗和自相關(guān)檢驗

4.1.1 平穩(wěn)性檢驗

采用2002—2018年天津制造業(yè)相關(guān)的時間序列數(shù)據(jù)，為防止出現(xiàn)單位根變量造成的偽回歸情況，需要對模型進行平穩(wěn)性檢驗。應(yīng)用stata15.0，通過DF單位根檢驗結(jié)果判斷是否存在單位根的情況，見表3。

表3 DF單位根檢驗結(jié)果

表3中第2列為變量的DF檢驗值，原模型中制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)的DF檢驗值為-2.236，在各個水平下均不顯著，表現(xiàn)為接受原假設(shè)，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化指數(shù)存在單位根。人均gdp的DF檢驗值為-1.729，在各個水平下不顯著，表現(xiàn)為經(jīng)濟發(fā)展水平變量存在單位根。城鎮(zhèn)化水平通過10%的顯著水平，其余變量均通過1%的顯著水平。模型出現(xiàn)時間序列不平穩(wěn)的問題，考慮對模型進行二階差分。表3中各個變量在二階差分后，DF檢驗值均通過1%的顯著水平，證明是二階單整序列，進一步進行協(xié)整檢驗。

4.1.2 協(xié)整檢驗

通過DF單位根平穩(wěn)性檢驗可知，上述時間序列是二階單整，因此，可以進一步進行協(xié)整檢驗。判斷人工智能生產(chǎn)率與技術(shù)創(chuàng)新是否與制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化之間具有穩(wěn)定的均衡關(guān)系，采用Johanson進行檢驗，結(jié)果見表4。

表4中第1列是原假設(shè)檢驗結(jié)果，第1行None表示不存在協(xié)整關(guān)系。第1行T檢驗的值44.447 96>42.915 25，證明在5%的顯著水平下拒絕原假設(shè)（即拒絕不存在協(xié)整關(guān)系的假設(shè)），即存在協(xié)整方程。

表4 Johanson協(xié)整檢驗結(jié)果

4.1.3 自相關(guān)檢驗

通過協(xié)整檢驗，發(fā)現(xiàn)解釋變量與被解釋變量之間存在共同的長期趨勢。進一步對模型進行自相關(guān)檢驗，防止因擾動項存在自相關(guān)問題導(dǎo)致估計的參數(shù)不精確。通過BG檢驗以及DW檢驗對是否存在自相關(guān)性進行分析。

BG檢驗：

原模型為：ln mait=β0+β1ln aiit+β2ln patit+β3ln fdiit+β4ln gdpit+β5ln cityit+εit，假設(shè)存在一階自相關(guān)，即：

由于擾動項不可觀測，故用殘差et來代替，通過引入所有解釋變量對et進行回歸，并驗證H：δ=0，即不存在自相關(guān)的假設(shè)，見表5。

表5 BG檢驗

BG檢驗的值為0.547 8，即可以在5%的顯著水平下接受“無自相關(guān)”的原假設(shè)。

DW檢驗：

DW檢驗結(jié)果見表6，由于DW=2.161 543，大于2，認(rèn)為殘差序列不存在自相關(guān)問題。

表6 DW檢驗

綜上所述，原模型中接受不存在自相關(guān)問題的原假設(shè)，因此，可以對原模型進行回歸分析。

4.2 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響

表7顯示了人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響，可以看出，人工智能生產(chǎn)率系數(shù)為1.360，根據(jù)模型設(shè)計可知，每增加人工智能技術(shù)1%的投入，天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化程度增長1.36%，且人工智能生產(chǎn)率系數(shù)通過1%的顯著水平，因此，人工智能技術(shù)對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化具有顯著的正向積極作用，這驗證了假設(shè)H1。

表7 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的直接影響

技術(shù)創(chuàng)新的系數(shù)為0.309，且通過1%的顯著水平，證明天津制造業(yè)可以通過提高技術(shù)創(chuàng)新水平來促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，這驗證了假設(shè)H2。從影響系數(shù)來看，人工智能對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響大于技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響。這證明當(dāng)前天津制造業(yè)雖然對技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域十分關(guān)注，但對新一代信息技術(shù)缺乏關(guān)注，因此，將人工智能融入制造業(yè)以推動天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化至關(guān)重要。

觀察控制變量的影響系數(shù)可知，外商直接投資與城鎮(zhèn)化水平對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化呈抑制作用。原因可能為隨著引入外商直接投資，降低了天津部分制造業(yè)的投資水平，造成天津制造業(yè)對技術(shù)創(chuàng)新投入不足，無法完成從勞動密集型制造業(yè)向資本密集型與技術(shù)密集型制造業(yè)轉(zhuǎn)變。天津城鎮(zhèn)化水平對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化具有抑制作用的原因可能為由于缺少創(chuàng)新動力，天津城市居民更愿意進入穩(wěn)定的企業(yè)，制造業(yè)缺乏技術(shù)創(chuàng)新型人才，進而阻礙了天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。人均生產(chǎn)總值對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有顯著的積極作用，證明當(dāng)前消費者偏好主要集中在工業(yè)制成品，為了更好地滿足市場需求，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要高級化。回歸結(jié)果的R2為0.917，接近1，說明模型的預(yù)測結(jié)果十分接近現(xiàn)實情況。

4.3 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響

表8第2列人工智能生產(chǎn)率的系數(shù)為1.335，通過10%的顯著檢驗，系數(shù)小于表7中人工智能生產(chǎn)率的系數(shù)，證明引入的交乘項對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化有影響。技術(shù)創(chuàng)新的系數(shù)為0.3，通過1%的顯著檢驗。交乘項的系數(shù)為-0.902，通過5%的顯著檢驗，將人工智能生產(chǎn)率系數(shù)和交乘項系數(shù)代入式（8）可得：

式（10）表明每提高1%的人工智能生產(chǎn)率，技術(shù)創(chuàng)新提高0.433%制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化程度，證明人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新提高制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，驗證了假設(shè)H3。加入交乘項后，外商直接投資的系數(shù)由-0.205提高到-0.152，證明人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生的效應(yīng)削弱了外商直接投資對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的抑制作用，但結(jié)果并不顯著。城鎮(zhèn)化水平系數(shù)由-10.021上升到-9.504，證明人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)生的效應(yīng)削弱了城鎮(zhèn)化水平對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的抑制作用，且通過1%的顯著水平，效果十分顯著，見表8。

表8 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響

5 穩(wěn)健性檢驗

通過對人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化影響的深入探討，得出一些重要結(jié)論。為了驗證結(jié)論的準(zhǔn)確性，需要對結(jié)論進行穩(wěn)健性檢驗，對穩(wěn)健性的討論主要從人工智能與技術(shù)創(chuàng)新的不同衡量標(biāo)準(zhǔn)方面展開。

5.1 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化直接影響的穩(wěn)健性檢驗

前面的實證分析用天津制造業(yè)設(shè)備投資指數(shù)的倒數(shù)來衡量人工智能生產(chǎn)率，從科技產(chǎn)出角度出發(fā)，用專利申請數(shù)量衡量技術(shù)創(chuàng)新能力。在此考慮其他衡量辦法，參照Borland的研究方法，采用天津2002—2018年信息傳輸、計算機服務(wù)和軟件業(yè)固定資產(chǎn)投資與生產(chǎn)總值的比值（fix）作為人工智能的衡量指標(biāo)[24]。從技術(shù)投入的角度出發(fā)，用R&D投入（rd）作為技術(shù)創(chuàng)新的衡量指標(biāo)，并采取對數(shù)處理。基于此來檢驗結(jié)果的穩(wěn)健性，見表9。

表9 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化直接影響的穩(wěn)健性檢驗

表9中相關(guān)檢驗再次表明模型的估計結(jié)果合理，與表7相關(guān)結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn)，解釋變量除了數(shù)值和顯著性有所差別，符號上完全一致，表明在使用替代變量時，人工智能與技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的影響與前文一致，表明前文估計結(jié)果穩(wěn)健。

5.2 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化間接影響的穩(wěn)健性檢驗

與前文一致，采用人工智能與技術(shù)創(chuàng)新的交乘項來驗證人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響，結(jié)果見表10。表10中交乘項系數(shù)為0.077，且通過10%的顯著性水平檢驗，因此，人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新影響制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的結(jié)論成立，表明結(jié)果穩(wěn)健。

表10 人工智能技術(shù)創(chuàng)新對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化間接影響的穩(wěn)健性檢驗

6 結(jié)論與政策建議

6.1 結(jié)論

（1）人工智能技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化構(gòu)成直接影響。實證研究發(fā)現(xiàn)，人工智能對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化具有直接的正向促進作用。人工智能可以融入到制造業(yè)中，發(fā)揮數(shù)字化、智能化的效果，通過工業(yè)大數(shù)據(jù)，借助深度學(xué)習(xí)算法進行自主優(yōu)化，提升生產(chǎn)過程中的效率以及所生產(chǎn)產(chǎn)品的附加值，大大提高天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化[25]。技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化同樣具有正向促進作用，技術(shù)創(chuàng)新實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的途徑較多，例如新的自動生產(chǎn)線、新型物流倉儲等，并且?guī)淼膭?chuàng)新效應(yīng)可以促進天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，可以通過技術(shù)創(chuàng)新使勞動密集型制造業(yè)向資本密集型制造業(yè)和技術(shù)密集型制造業(yè)轉(zhuǎn)型，增強天津的綜合經(jīng)濟實力。

（2）人工智能技術(shù)創(chuàng)新對天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化具有間接影響?；谌斯ぶ悄芡度雽χ圃鞓I(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的間接影響，驗證了人工智能通過技術(shù)創(chuàng)新能夠促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。人工智能是技術(shù)創(chuàng)新的核心，技術(shù)創(chuàng)新是實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的關(guān)鍵，人工智能成為新一輪工業(yè)革命的引擎，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人工智能將向更高水平發(fā)展，并反過來推動科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，因此，將人工智能融入制造業(yè)，產(chǎn)生更高水平的技術(shù)創(chuàng)新，推動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化。

6.2 政策建議

（1）加快人工智能與制造業(yè)融合。根據(jù)當(dāng)前天津制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化發(fā)展的需要，加快人工智能與制造業(yè)融合的戰(zhàn)略規(guī)劃和體系設(shè)計。加大人工智能在勞動密集型制造業(yè)的投入，推動勞動密集型制造業(yè)向技術(shù)密集型制造業(yè)轉(zhuǎn)變；資本密集型制造業(yè)要提升人工智能的投入質(zhì)量，交通、鋼鐵、石油等制造業(yè)行業(yè)要加入人工智能元素，對傳統(tǒng)的高能耗、高污染、低效率的制造業(yè)進行改造升級，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本；技術(shù)密集型制造業(yè)要保持人工智能等新興技術(shù)的投入，充分發(fā)揮技術(shù)密集型制造業(yè)高知識、高技術(shù)的優(yōu)勢，增加新產(chǎn)品與新技術(shù)的研發(fā)與投入，以滿足市場需求。在推進人工智能應(yīng)用方面，重點發(fā)展智能產(chǎn)品和設(shè)備、智能工廠和生產(chǎn)線、智能管理與服務(wù)、智能供應(yīng)鏈與物流等，同時打造深度融合標(biāo)志性產(chǎn)品。優(yōu)化數(shù)據(jù)治理規(guī)則，為人工智能的研發(fā)與應(yīng)用提供充分的數(shù)據(jù)支撐，構(gòu)建信息化、智能化基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)人工智能+互聯(lián)網(wǎng)、人工智能+大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，降低制造業(yè)與人工智能的融合成本，推進人工智能與制造業(yè)融合發(fā)展。

（2）加大技術(shù)創(chuàng)新投入力度。以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化，通過增加研發(fā)投入、專利申請數(shù)量等實現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，促進技術(shù)創(chuàng)新與制造業(yè)升級協(xié)同發(fā)展。目前，天津技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)出水平較高，但其對制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的促進作用未充分體現(xiàn)。因此，需要提高創(chuàng)新能力，培育創(chuàng)新型人才，建立科技型人才引入與培育制度和公正的獎勵機制，提高技術(shù)型人才創(chuàng)新積極性。發(fā)揮產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)，降低交易成本，通過專業(yè)化分工、物流、信息等數(shù)據(jù)，輔以政府服務(wù)、金融服務(wù)的協(xié)作效應(yīng)，促進創(chuàng)新能力提升。建立技術(shù)中心，增強技術(shù)儲備，組織重點產(chǎn)品的研制開發(fā)和引進技術(shù)的消化吸收。推動產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級。

（3）增強人工智能創(chuàng)新效應(yīng)。積極拓展人工智能促進制造業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高級化的路徑，充分發(fā)揮人工智能產(chǎn)生的技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)，將人工智能融入到制造業(yè)中，與現(xiàn)有的科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，衍生出新一代信息技術(shù)，產(chǎn)生新的技術(shù)創(chuàng)新效應(yīng)。進一步加強人工智能算法與基礎(chǔ)技術(shù)的研究與開發(fā)，突破關(guān)鍵的核心技術(shù)。政府應(yīng)當(dāng)統(tǒng)籌利用智能制造財政專項資金，開發(fā)智能產(chǎn)品，搭建智能平臺，攻關(guān)核心技術(shù)，充分發(fā)揮人工智能創(chuàng)新效應(yīng)。