基于熵權TOPSIS法的國家中心城市創新能力測度與對策

王保忠,趙倚林,史官清

(1.西安工程大學管理學院,陜西 西安 710048; 2.百色學院馬克思主義學院,廣西 百色 533000)

創新是引領高質量發展的第一動力。國家“十三五”規劃已明確指出,把創新擺在國家發展全局的核心位置[1]。近年來,伴隨我國經濟進入新發展階段,通過創新促進產業升級、提升經濟發展效率已然成為重要手段。創新是評價城市能否持續、快速、健康發展的重要標準,是城市創新驅動與轉型發展的內生動力源泉。國家中心城市是依托于區域率先發展起來的核心城市,擁有豐富的創新資源,具有推進高端產業集聚、輻射帶動區域創新協調發展的作用。構建以國家中心城市為核心的區域經濟發展新格局,能夠為國家整體創新注入新動能與活力。截至目前,我國前后確立了北京、天津、上海、廣州、鄭州、武漢、重慶、成都、西安九座國家中心城市。在新發展階段,國家中心城市的發展也面臨著許多挑戰,涉及到區域發展不平衡、供需結構不匹配、產業關鍵技術環節和核心技術不足,集成性、原始性創新不夠成熟等問題。九大國家中心城市如何取長補短、聯動發展,集中解決創新發展過程中存在的問題成為當務之急。因此,在國家“十四五”規劃的開局之年,深入探討國家中心城市創新發展實際,剖析國家中心城市創新體系的優勢與劣勢,對于提升國家中心城市綜合創新能力,加速創新型國家建設具有重要的現實意義。

1 文獻綜述

我國有關城市創新能力的評價研究一般是基于區域創新能力評價研究展開的。早在2002年,中國科技發展戰略研究小組構建了具有知識創造、知識流動、企業技術、創新能力、科技投入5個維度的區域創新能力指標體系,為后期的城市創新能力指標體系構建提供了借鑒與參考[2]。柳卸林[3]從政府對創新的投入、企業研究開發投入、區域內企業的角色、FDI、產學研聯系、創新基礎設施6個維度構建區域創新能力評價體系,進一步充實并深化了區域創新能力指標體系研究。而已有學者指出,對于城市而言,城市的創新能力指標體系中應包括所有影響該城市創新發展的制度、經濟、社會各類要素,且它們的有序協調發展是促進城市創新的基礎與前提[4]。李兵等[4]構建了基于創新資源、創新載體、創新環境、創新產出4個方面的城市創新能力評價指標體系,采用了灰色關聯法對十座具有代表性的城市進行了分析與評價。張丹丹等[5]構建了城市創新投入-產出評價指標體系,采用超效率DEA方法對包括青島市在內的15個副省級及以上城市展開技術創新效率評價。隋艷穎[6]構建了包含創新基礎、教育基礎、經濟投入、創新投入、創新績效的五維城市創新能力指標體系,對我國四座一線城市創新能力展開對比分析。中國科學技術信息研究所發布的《2020國家創新型城市創新能力評價報告》構建了基于創新治理力、原始創新力、技術創新力、成果轉化能力和創新驅動力5個維度的城市創新能力監測評價體系[7]。

近年來,國家中心城市評價與實踐研究也逐漸成為熱點。鄭國洪[8]構建了國家中心城市創新能力投入-產出指標體系,采用超效率DEA-Malmquist指數模型對國家中心城市創新效率進行評價與分類,最后提出了相應政策建議。張占倉[9]對推進國家中心城市建設提出了若干建議,強調突出改革創新引領發展。胡凡等[10]從國家中心城市與新型城鎮化建設、城市轉型發展以及城市創新效率等方面展開討論,對一線、中部、西部國家中心城市城鎮化發展特征進行歸納并提出相應的政策建議。穆廣杰[11]基于DEA模型測量了九大國家中心城市科技投入-產出創新效率,并從政府職能及角色的優化、創新資源的有效融合、人才與科技信息共享平臺的建設、基礎研究的支持力度等方面探索提升城市科技創新效率的有效途徑。

綜上可知,目前城市創新能力評價研究較為豐富,其研究成果為城市開展創新建設提供了寶貴的理論依據與實踐指導。但現有的城市創新能力指標體系之中過于強調科技創新要素的影響,忽視了部分非科技創新要素的作用,如基礎經濟指標對創新的重要支撐作用、制度與市場環境因素對創新的影響[12]等。因創新實現最終可視為是市場經濟的產物,市場活力與發展潛力是推動技術創新發展的重要因素,完善的市場機制不僅有助于為市場主體創造良好的競爭環境,還可以通過競爭機制激勵各創新主體加大創新力度,進而提升創新能力[13]。

本次研究與既有研究的區別是:首先,考慮到市場活躍程度對經濟長足發展以及提升城市創新潛力的重要支撐作用,特選用非公有制經濟增加占比等5個二級指標對市場活躍程度進行刻畫;其次,因九大國家中心城市在我國東、中、西部皆有所分布,其發展基礎不同,在參考前人研究的基礎上,從創新載體、創新基礎、創新投入、創新績效、市場活躍程度5個維度構建國家中心城市創新能力評價指標體系,采用熵權TOPSIS法對國家中心城市綜合、單項創新能力展開縱向、橫向對比分析;最后,結合實證結果與各大城市發展實際提出了具有針對性的政策建議。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

目前,我國共有九座城市入選國家中心城市,分別是北京、天津、上海、廣州、武漢、重慶、成都、鄭州、西安,選取2017—2019年九大國家中心城市相關指標數據展開綜合創新能力測度。樣本的原始數據來自各城市的2018—2020統計年鑒及國家統計局網站。

2.2 研究方法

熵權TOPSIS法是熵權法與TOPSIS模型相結合的綜合評價方法,其采用信息熵對評價指標進行賦權，保證了結果的客觀性和準確性。TOPSIS 法于1981年首次提出,是一種逼近于理想解的排序法,根據有限個評價對象與理想化目標的接近程度進行排序,貼近度取值在0～1之間,越接近1表明評價越高[14]。熵權TOPSIS法是基于數據變異程度客觀賦權之后再進行計算的,克服了傳統的TOPSIS方法之中賦權主觀性較強的缺點,使得運算結果更準確可信。采用熵權TOPSIS法對國家中心城市創新能力進行綜合評價有以下優勢：一是該方法能充分利用原始數據的信息,使得創新能力評價結果與實際情況更為貼切;二是對樣本的數量以及數據的分布規律沒有嚴格的限制;三是該方法對空間、時間意義上的對象可以進行綜合評價,應用范圍較廣,有較為直觀的幾何意義。

首先采用熵權法來計算指標的信息熵權重,xij表示第i個城市在第j項指標下的數值,其中i=1,2,…，q;j=1,2,…,p。具體計算步驟如下:

步驟1規范指標評價矩陣的數值:

步驟2平移處理標準化后可能出現的負值或較小值情況:

x″ij=H+x′ij;

步驟3對數據進行無量綱化處理:

步驟4計算第j個指標的熵值:

步驟5計算第j個指標的差異系數:

gj=1-ej;

步驟6計算第j個指標的權重:

信息熵確定后,套入TOPSIS模型進行優劣分析,據此可以計算出各個城市的創新能力單項得分以及綜合貼近度得分,步驟如下:

步驟1統一量綱：

步驟2計算規范化矩陣與加權規范化矩陣:

cij=ωjbij。

步驟3確定正理想解C*和負理想解C0：

步驟4計算歐氏距離:

步驟5對各評價對象i,計算綜合評價指數(貼近度)Ci值：

其中:i=1,2,…,q。

最終依據相對貼近度大小對各城市的綜合創新能力進行排序,Ci值越大,得分越高。

3 評價體系

城市創新能力評價是不同層次、多類指標所構成的評價系統。因研究對象分布在不同的經濟區域,其發展轉型的不同步使得區域創新體系存在差異性。因此,選用合理的指標對評價結果有著至關重要的影響。本次研究依照綜合性、科學性、可量化、可操作性準則,從創新載體、創新基礎、創新投入、創新績效、市場活躍程度5個維度來建立城市創新能力評價指標體系,共21項評價指標，如表1所列。

4 評價結果及分析

4.1 評價結果

首先,選取2019年各城市的原始數據進行歸一化處理,量綱統一之后分層計算二級指標的信息熵權重。再選用各二級指標數據進行綜合熵權TOPSIS分析,分析原理同上所述,測度出各一級指標的信息熵權重,具體的計算結果見表1。

其次,對各城市進行綜合評價,選用創新載體、創新基礎、創新投入、創新績效、市場活躍程度5個分類指標層單獨對2017年、2018年、2019年3年相關數值進行熵權TOPSIS法分析,測量年度內各城市貼近度值與單排序分別見表2～表4。

最后,依據各年份九大國家中心城市總體指標數據情況,綜合貼近度排名。為了直觀比較九大國家中心城市的綜合創新能力,測算出了各國家中心城市的年度貼近度得分均值及排名情況,具體結果見表5。

4.2 結果分析

(1) 創新載體?？傮w來看,九大國家中心城市創新載體排名情況相對穩定,按貼近度可以分為3個梯隊：第一梯隊包括北京、廣州、上海三座城市,其貼近度均大于0.4,表明其創新載體較為豐富,全國大部分的高等教育資源、研究與實驗單位、高新技術企業都集中于此,是重要的創新發展龍頭城市；第二梯隊包括重慶、武漢、天津三座城市,其貼近度范圍為0.2～0.4(天津2019年除外),其創新載體情況處于中間水平,是提升區域創新能力的中堅力量；第三梯隊包括成都、鄭州、西安三座城市,其貼近度均小于0.2,此梯隊城市的創新載體較為匱乏,且經濟發展水平較為緩慢,但具有較強的創新發展潛力。由表4可知,九座城市的創新載體得分差距顯著,極差為0.823,尤其是高等教育資源、研發機構、高新技術企業呈現出區域分化的特征。

(2) 創新基礎?？傮w來看,排在前三位的城市分別是上海、廣州、重慶,其貼近度均大于0.4。其中上海、廣州創新基礎排名呈現下降趨勢,分別由最初第一、第二下降為第二、第三;而重慶則奮起直追,由第三名(2017年)上升為第一名(2019年)。北京的創新基礎得分位列第四,與成都、武漢同處第二梯隊，表明科學教育水平高、知識人才豐富、人力資源較為密集的城市其創新基礎扎實,優勢顯著。鄭州、天津、西安排名靠后,其創新基礎較為薄弱,尤其基礎設施建設力度仍有待加強。由表4可知,得分最高和最低的城市貼近度相差0.536,差距相對較大,區域創新基礎仍存在不平衡的情況。

表1 國家中心城市創新能力評價指標體系

表2 2017年九大國家中心城市分類創新能力單排序

表3 2018年九大國家中心城市分類創新能力單排序

表4 2019年九大國家中心城市分類創新能力單排序

表5 國家中心城市創新能力總排序

(3) 創新投入?？傮w來看,創新投入前三強的依舊是北京、上海、廣州,其貼近度均大于0.4,表明北、上、廣三大城市的創新投入力度、R&D經費投入、科技財政撥款力度以及科研人員的工作投入強度較大,總體優于其他城市。然而,創新投入排名在第四、第五、第六位的城市逐年變化較大,在2017年分別為廣州、天津、武漢;2018年則是西安、武漢、天津;2019年則為武漢、西安和成都。特別地,天津創新投入排名呈下降趨勢,2019年成都相應排名反超天津,呈現出“你追我趕”的新局面。九座城市的貼近度得分最高和最低相差0.839,且在2018年,北京的貼近度超過了0.9,遠遠高于其他城市,表明創新投入水平存在區域嚴重分級化的現象,經濟發展水平高、一線特大型城市和西北內陸的經濟、政治、文化輻射型城市成為政策支持重點傾斜的對象。

(4) 創新績效?？傮w來看,排在前三位的城市分別是北京、上海、廣州,其貼近度均大于0.4。作為中國最具有影響力的三大城市,北京、上海、廣州的科技成果數量、人均GDP以及第三產業增加值占比等指標數值穩居高位,具有良好的經濟基礎和強大的創新產出實力。特別地,2019年北京、上海、廣州的第三產業增加值占比分別為83.52%、72.74%、71.62%,而其他城市該指標數值僅在50%～60%,就此一項指標的差異顯而易見。處于第二梯隊的城市有成都、重慶、天津,處于第三梯隊的則有武漢、鄭州、西安。九座城市創新績效得分最大相差0.569,表明不同區域創新績效水平仍存在區域不平衡的情況。

(5) 市場活躍度?？傮w來看,排在前三位的城市分別是上海、北京、重慶。雖然上海、北京、重慶處于市場活躍度第一梯隊,但各市之間的貼近度得分差距較大,其最高與最低至少相差0.4。上海作為經濟、金融發展中心,其上市公司個數、金融機構人民幣各項存、貸款等指標都占有相對的優勢,尤其資本市場、金融市場較為活躍。天津、成都和廣州則略遜一籌;鄭州、武漢、西安作為市場欠活躍地區排在第七、第八、第九位。各國家中心城市市場活躍度指標得分相差0.696,表明市場活躍程度仍存在區域嚴重兩極分化的情況。

總體而言,一線國家中心城市的創新能力要優于其他的新一線國家中心城市,且位于東部地區的國家中心城市創新水平要優于中、西部地區,表明經濟基礎雄厚的地區更有創新優勢,相對于經濟欠發達的地區,其創新差距也在隨時間變化增大。由此可見,國家中心城市的創新綜合能力仍存在區域性發展不平衡的情況,且各區域都有相對突出的特點。各大國家中心城市具有異質性的特征,不同城市創新發展的成功經驗也難以相互模仿復制,發展過程中存在的問題也不盡相同。其共性問題主要是創新轉化效率較低、資源流動受到區域壁壘的影響較為顯著;其特性問題主要體現在區域之間資源稟賦差距較大、經濟基礎差距大、戰略任務定位、創新水平與競爭能力存在顯著差異。國家中心城市的創新發展是一個不斷積淀與改革的過程,在激烈的競爭環境下,又演化出了新的創新發展格局。

5 結論與對策

首先,基于創新載體、創新基礎、創新投入、創新績效、市場活躍度5個維度構建了異質性城市創新能力指標體系,既體現了城市創新系統的宏觀和微觀特征,也反映了創新活動外部環境的重要支撐作用。其次,采用熵權TOPSIS法測度了九大國家中心城市創新能力綜合得分和單項得分,進一步展開時間-空間雙維度比較分析。最后,主要結論與政策建議如下:

(1) 從單項維度來看,2017—2019年各大城市的創新投入水平差異較大,并且創新績效水平相對較低(北京除外)、市場活躍程度不高,但各大城市創新基礎差距較小,創新載體情況與各自稟賦基礎相符。其中,東部國家中心城市的創新成果轉化效率更高,中部、西部國家中心城市的創新投入有待于提高,雖相應創新績效水平較低,但仍存在較大的創新潛力與提升空間。首先,應發揮好國家中心城市優勢,促進創新資源的有效整合。通過合理配置各類創新要素,改進科技與產業的融合模式,進而提升科技成果轉換效率。其次,加大創新投入力度,多措并舉確保企業創新主體地位。一方面,加大R&D經費投入力度,運用政府稅收或財政調控政策,激勵企業建立科技研發機構;另一方面,加大企業創新、應用、技能型人才引育及激勵力度。最后,加速推進科技體制、機制創新,構建以加速推動市場活力為導向的創新體系。積極優化創新活動市場環境與規范,推進制度創新有序開展。

(2) 從整體來看,九大國家中心城市的綜合創新能力得分在2017—2019年內呈現波動上升趨勢,表明各國家中心城市的綜合創新能力差距較大,特別是上海3年內綜合創新能力穩步提升,北京、廣州緊隨其后,也說明了北、上、廣一線特大型國家中心城市創新綜合實力強勁,整體創新實力高于其他國家中心城市。同時還發現,因不同城市在長期發展過程中形成了各具特色的稟賦差異,政府應制定契合各自發展特征的政策,有助于各大城市將政策壓力轉化為內在創新發展動力。堅持“因城施策、因地制宜”的政策建設理念,以“揚長補短、瞄準關鍵”的原則來確定創新發展方向。東部國家中心城市對焦前沿科技與核心技術創新、產業創新方面,著力打造高、精、尖技術創新增長極;中部、西部國家中心城市依托特色產業經濟,利用好各類科教資源,積極促進特色產業、價值鏈升級。