區域間知識溢出的空間認識 王 錚1, 2, 馬翠芳2, 王 瑩1, 翁桂蘭3 (1. 華東師範大學城市與環境資訊科學教育部開發實驗室，上海 200062； 2. 中國科學院政策與管理科學研究所，北京 100080； 3. 北京大學城市與環境科學系，北京 100871) 1 引言 在空間經濟學領域，空間相互作用是一個經典的主題，它反映了區域之間的相互作用[1-4] 。Wilson理論發展後，它基本上被看做是區域的物資輸運的聯繫；儘管Wang強調了這種聯繫包括人口、資金的[5]，但是所有這些聯繫均為物質資本的。Grossman、Helpman (1991) 提出[6]，知識溢出對區域的經濟共同增長具有重要意義，從而使人們認識到區域間知識溢出是區域相互作用的重要形式，與傳統的空間相互作用有同等重要意義；它是認識區域地理過程的關鍵之一。作為知識經濟時代地理學的新問題，近年區域間的知識溢出成為了地理學家們熱烈討論的主題[7-11]，我國學者許學強等實際上注意到了溢出問題[12]。知識溢出是指區域之間通過資訊交流而獲取R&D成果，區域間相互學習，相互“沾光”帶來經濟增長。知識溢出一般不給知識的創造者以補償或給予的補償小於R&D成果的價值。結果，R&D成果為越來越多的區域資本所利用。溢出有兩個特點：部分共用性和作用的兩面性[13]。溢出 (spillover) 漢語的準確表達應該為“澤”，所謂“澤被蒼生”、“禍澤”、“福澤”就是這個意思。 Verspagen (1992)、Caniels (2000) 強調[14, 15]，區域溢出具有擴散性質，並且用中心地理論來討論區域知識溢出，從而把空間因素引進了經典的溢出理論中。進一步地，他們以知識缺口定義溢出的強度即知識溢出強度滿足 S = e i ≠j (1) 式中: Sij為j區產生並為i區接受的知識溢出，?啄i為i區的學習能力，rij為區域i與區域j之間的距離。Gij為知識缺口，定義作 G = ln (2) 式中: Ki為區域i的知識儲存。 然而，Bretschger提出一個關鍵問題[13]，知識的空間擴散過程溢出關係有待進一步的經驗證實。總結對溢出的研究成果，我們發現溢出理論仍有以下問題尚未解決：1) 以“知識缺口”來定義溢出，那麼“知識缺口”是否是促使溢出產生的惟一因素，還有無其他因素影響知識溢出，特別是經濟學的基本範疇“需求”是否仍然有作用。 2) 理論都肯定了空間因素與知識擴散、知識溢出的相關性，那麼知識溢出的空間過程到底是如何完成的。 3) 既然區域溢出表現作為一種地理過程，地理因素是怎樣發揮作用的。 為探索以上問題，彌補實證研究方面的空白，我們選擇科技新概念—“可持續發展”、“知識經濟”的演化過程為研究對象進行實證分析，從實證角度探索知識溢出過程。
為了研究知識溢出的規律，作者從大量的科技新概念中選擇了具有代表性並且已經被學者所廣泛接受的 “可持續發展”、“知識經濟”兩個新概念，以這兩個概念為例，對新概念的溢出空間過程進行研究。可持續發展概念的完整形成是1988年聯合國發佈的《我們共同的未來》的研究報告，相關資料顯示可持續發展概念是從1991在我國開始流行的，1991年趙景柱刊登在《系統工程理論與實踐》上的《可持續發展原則與生態縣規劃》，首次提到“可持續發展”。更早有人使用“資源永續利用”的概念；有一個明確的擴散起點時間，1993年我國國務院會議通過了《中國21世紀議程》，使得可持續發展的思想為我國的學者所普遍接受。因此這個新概念在國內首先是由中央政府引進，在北京發佈有關文件，所以它有明確的空間擴散起點；同時我國資源短缺、人口過剩，各地區普遍感到要獲得進一步的發展受到了自然界的挑戰，因此對可持續發展這科技新概念的接受存在潛在的一致性，我們選擇可持續發展研究科技新概念空間擴散規律，是合理的，也是具有代表性的。 1996年總部設在巴黎的“經濟合作與發展組織”在國際組織檔中首次正式使用了“基於知識的經濟”這個新概念，並對這一概念的內涵作了界定：知識經濟是建設在知識和資訊的生產、分配和使用之上的經濟。現在，知識已經被認為是提高生產率和實現經濟增長的驅動器。因“知識經濟”一詞是1997年美國總統克林頓在一份報告中提出的，同年，在我國以“知識經濟”為關鍵字的第一篇論文出現在武漢，為刊登在《科技進步與對策》上李西曼的《以體制創新促進高技術產業超常規發展》一文。一般認為1997年是對“知識經濟”作為科學概念廣泛傳播的起點時間。由於有明顯的擴散起始時間和空間擴散起點，並與“可持續發展”處於不同領域，因而選擇此概念與可持續發展作對比。 總之，選擇這兩個概念的另一個原因是被政府提倡的，廣泛流傳的概念，未受專利權和技術保密的影響，能夠反映一個自然的知識擴散過程，具有典型性。 技術上，作者以中科院科技文獻情報中心全國重要期刊為統計物件，統計了以“可持續發展”為關鍵字的文章，自1991年出現以來，到2000年各年的論文篇數；以“知識經濟”為關鍵字的文章自1997年出現起至2000年各年的論文的篇數。 為了描述上的方便在以下章節把以“可持續發展”為關鍵字的論文稱為可持續發展論文 (SDP)，把以“知識經濟”為關鍵字的論文稱為知識經濟論文 (KEP)。 2 知識溢出的區域演化 溢出擴散的時間演化狀況 為了研究知識溢出規律，我們根據可持續發展論文各年篇數可以看出 (圖1)，“可持續發展”概念在我國傳播的開始兩年擴散很慢， 1996年後論文的篇數進入快速增長期，此後一直保持穩定的增長速度，於1999年達到最高，2000年開始減少。這種動態過程反映“可持續發展”這個新概念在我國擴散之初，還來不及為學術界所普遍接受，擴散很緩慢。隨後得到了學者的普遍接受，在全國範圍內廣泛擴散，到1998年這個新概念基本擴散到了全國，成為大家普遍認同的概念，此後便基本穩定。圖1中，SDP數的演化過程經歷了起始、發展、高潮、衰落的較完整的過程。 與圖1情況類似，根據知識經濟論文各年的篇數作出的知識經濟論文篇數時間演化可以看出 (圖2)，以知識經濟論文的空間擴散過程較快。1997年出現第一篇文章，經過1998年的緩慢發展，1999年便到達迅速擴展期，到2000年已經經歷了起始、發展、高潮、衰落的完整發展過程。 可持續發展論文區域演化狀況 為了開展區域分析，我們把論文以作者機構所在地為標準進行分類，統計各省各年的發表篇數，來研究知識的空間溢出規律。圖3、4、5是根據統計所做出的區域分佈圖，我們以此來研究概念的區域演化過程 (為了保持前後一致，作者在統計中把四川和重慶計作一個統計單位)。根據統計，我國可持續發展論文最早出現在北京，北京是可持續發展這個新概念的溢出中心地。 “可持續發展”出現的前兩年，未受到廣泛的重視， 1993年由於政府的推動迅速引起重視。從1993年的論文分佈情況不難發現 (圖3)，新的論文主要出現在我國的環境脆弱帶。這種情況是有深刻地理學背景的。我國的這一帶是自然環境脆弱、農牧業交錯和土地退化最為嚴重的地區，惡劣的自然環境使得人與自然的關係十分緊張[16]。這裏發現的規律與我們所熟悉的擴散規律是有區別的，按照傳統的空間擴散規律和經典知識溢出規律都不可解釋為什麼以北京為擴散中心的“可持續發展”概念，會首先向經濟、技術並不發達，距離也並不接近的環境脆弱帶擴散；它也與Grossman，Helpman (1991) 最初的認識不同，在Grossman，Helpman理論中，認為貿易是知識溢出的起因，溢出是附帶的。這裏的情形揭示知識溢出所表現出地理學特徵，是區域的需求的結果，溢出具有一定獨立性；然而它們有一致性，貿易是經濟地理需求導致的，在環境脆弱的自然地理帶，由於環境壓力比較大，政府和學者都對環境問題比較敏感，“可持續發展”首先在這些地區接受是由其自然地理現狀所決定的，溢出是自然地理需求導致的。這就是說，知識溢出受到地理條件“創造的”需求因素作用的。 1994年後可持續發展概念在我國加快傳播，論文區域分佈出現新特徵：第一類是我們提到過的生態壓力大，人地關係十分緊張的地區，如處於環境脆弱帶的甘肅，以及由於資源採伐生態嚴重惡化或者局部地區礦產資源面臨開發完結的山西、黑龍江。由於可持續發展實踐可緩和人地矛盾，促進區域發展，因此引起了這些地區高度重視。另一類SDP高峰區是沿海經濟發達，交流比較便利，技術基礎比較雄厚的地區。“可持續發展”概念由於交流的方便和經濟能力的支援首先在這些地區得到了擴散。到1997年可持續發展的空間擴散過程已經完成，這個概念已被各地區所接受。2000年可持續發展論文已有明顯的減少趨勢，不過，分佈範圍和趨勢仍可看出知識缺口導向和需求導向的作用。 從經濟地理學角度，我們需要進一步認識溢出強度的空間衰減性。為了排除“需求”雜訊，我們按距北京小於500 km, 介於500~1 000 km和大於1 000 km分區。從圖5看出，“可持續發展”這個新概念的擴散基本是按照距離遞減的。儘管當今資訊交流技術的高度發展在某些領域大大地縮短了空間距離。我們認為在“可持續發展”這個新概念的溢出中，除了書面交流外，面對面的學習交流也十分重要，距離越近則溢出流越大。遠離北京的省 (市) 受到時間、經費等因素的影響，學者前去北京進行直接學習、交流的可能小一些，新概念在這些省的擴散需要從附近地區傳入，溢出受到的中間阻力大，速度也就較距離近的地區慢。溢出，存在明顯的空間衰減規律，與一般地理現象的擴散相似。 知識經濟論文的區域演化 以知識經濟為關鍵字的第一篇論文出現在武漢。武漢是湖北省的省會城市，是湖北的政治、文化中心，其處於沿長江經濟發達地帶，資訊交流發達。作為中國的經濟重鎮，新思想活躍，20世紀初中國推翻帝制的革命最初就發生在這裏。 從“知識經濟”和“可持續發展”為關鍵字的論文出現首篇的地點來看，都出現在經濟、文化發達的大城市。 實際上這兩個概念都是引進的，反應知識最初溢出到經濟、文化發達的中心城市。第一篇KEP不是出現在中國的政治、文化中心北京，也不是經濟中心上海，而是另外的經濟重鎮，說明創新中心有一定隨機性。1998年“知識經濟”這個概念被我國政府接受推廣，開始擴散。擴散過程非常快，僅一年時間就擴散到了除內蒙古、青海、西藏、雲南、海南等少數省份以外的全國，它比“可持續發展”的擴散快的多。作者認為這也與人們對兩個概念的需求有關。“可持續發展”的實施在一定程度上是需要犧牲一定的當前利益的，而“知識經濟”在人們看來則是對其發展有益無害的概念，其需求的拉動力更大。 1999年“知識經濟”概念完成其空間擴散過程，從1999年的論文分佈可以看出 (圖6，圖7)，在全國各省都有了分佈。以湖北為擴散中心，在遼寧、廣東、上海、山東等經濟大省，都有較多分佈。而經濟落後的寧夏、青海、西藏、新疆等省份則分佈較少，表現出隨距離衰減。這主要是因為經濟發達的地區一方面需求拉力大，另一方面是存在距離障礙。到2000年，“知識經濟”概念已經衰退，北京興起“新經濟”熱。“新經濟”這個詞成為討論熱點。 總結“可持續發展”、“知識經濟”兩個概念的區域演化，我們發現它們有下列特點：(1) 擴散中心出現在作為經濟重鎮的大城市；(2) 知識溢出與自然地理創造的需求因素、經濟地理的經濟發展狀況出現了明顯的相關性；(3) 空間距離在溢出中有障礙作用，強度存在距離衰減。 3 區域溢出模型估計 在第二節研究的基礎上，我們可以對知識的區域溢出模型開展分析。為此我們需要給出一個區域知識存量的測度。實驗表明，選取論文數量表示知識存量效果不好。反應知識存量的指標被選作人均GDP，這是因為知識存量作為經濟因素應該表現為經濟變數。承認知識經濟的存在，我們就得承認GDP反應了知識存量，因為某一年的GDP是經濟體系積累的知識的總體表現。實際上在現象認識中，我們已經發現區域之間的GDP差距與知識水平差距的一致性。因此我們或許可以選用GDP作為知識存量的標誌，雖然它不是真正的知識存量，就如我們度量人力資本一樣，通常採用人均受教育程度。在新經濟增長理論中，有許多變數難以用可直接測量的手段獲得，這種借代是必要的，當然如何確定這些量需要另外的研究。 Verspagen、Caniels假設距離衰減是反比例的[14, 15]，Wilson證明距離衰減應該是負指數的[1]，王錚證明它更合理而且沒有區域對自己溢出強度為無窮大的“陷阱”[4, 5]。因此我們提出知識溢出的基本模型為 (3)，並將它與反比例衰減率 (4) 比較。 S = ?啄e (3) S = e (4) 式中：G為知識缺口，G為需求缺口，在“可持續發展”問題中表現為生態缺口，生態缺口的度量採用區域生態水平比[17]的對數定義。?茁為空間阻尼。 為了用最小二乘法估計模型合理性，我們對 (3) 式取對數後展開，有 ln S = ln ?啄 - ?茁r - G + G + G - ?滋 (5) 根據 (5) 式，我們對SDP、KEP、SDP與KEP論文之和做回歸，結果給出在表1中。類似地我們可以對 (4) 作同樣處理。 表1參數對應的方程通過了F檢驗，其中知識缺口項、距離項通過t-檢驗，知識缺口的平方項接近通過t-檢驗。而生態缺口未通過t-檢驗。但是如果僅僅考慮SDP，生態缺口通過了t-檢驗。其結果為表2所示。這種情況說明，知識溢出與需求的明顯關聯。另一方面，如果我們考慮距離衰減不是威爾遜式指數勢而是公式 (1) 所示的牛頓勢的 (4) 式，結果有表3。 通過表3，我們發現，Wilson勢比Newton勢更適合知識溢出，這主要是知識溢出是在區域間發生的，是發生在2維空間的地理現象。位勢理論證明，Newton勢在3維以上空間才可能成立[17] 。不過回歸結果沒有顯著差異，注意到區域間知識溢出不是在連續空間發生的，位元勢理論未必完備。所以採用Newton勢在簡單情況下也是可行的。注意到知識是差異產品，對它的需求是多方面的，我們認為知識區域溢出的強度模型應該為： S = ae (6) 式中: Sij為從j區到i區的知識溢出，?啄i為學習能力, rij為區域i與區域j之間的距離，G是區域i與區域j之間知識缺口，G表示區域i與區域j之間第m項需求缺口，M可能為0，是區域參數。 4 結論與討論 新經濟增長理論認為知識溢出是現代經濟增長的重要動力。本文以“可持續發展”、“知識經濟”兩個概念空間演化過程為研究物件，對知識溢出區域間過程受自然地理因素 (生態條件) 和經濟地理因素 (空間距離) 進行了實證分析。通過實證分析我們發現： (1) 知識缺口對知識溢出有重要影響，但僅用知識缺口來定義溢出是有缺陷的，自然地理因素和經濟地理因素創造的“需求因素”是影響知識溢出過程的重要因素，它們與知識溢出過程表現出了很好的相關性。這就是說，社會對知識的發掘和運用，與社會的需求有關，知識溢出具有地理指向性。 (2) Wilson (1967) 空間相互作用核心形式定義為的形式，經過研究我們發現，知識溢出的空間衰減服從Wilson 模式，是一種新的經濟地理現象。 最後，在實證分析的基礎之上，考慮了地理因素，對溢出的模型加以修正，得到新的溢出公式，它是區域相互作用的一種新形式。 A Geographical Investigation into Knowledge Spillovers between Regions WANG Zheng1,2, MA Cuifang2, WANG Ying1, WENG Guilan3 (1. Institute of Policy & Management, CAS, Beijing 100080, China; 2. Geocomputation Key Lab of CEDD, East China Normal University, Shanghai 200062, China; 3. Dept. of Urban and Environment, Peking University, Beijing 100871, China) Abstract: In geography realm, regional interaction is a classic topic, regional spillover as spatial interaction is the main type of regional interaction in the new era, for it is the power force of new economy. In this paper, we investigated the actual materials of the regional diffusion about two scientific ideas with key words: sustainable development and knowledge- based economy. This demonstration analysis results show: 1. Knowledge spillovers between regions not only have relations with knowledge gaps, but also are related with regional need that the geographic characteristic decides; in areas where ecological quality is poor, sustainable development idea is more welcomed. 2. Similarly to many economic geographic phenomena, knowledge spillovers strength reduce process satisfies exponential decay law with distance; Wilson´s spatial interaction model is meaningful for knowledge spillovers. 3. Knowledge spillovers are active driven by regional need but they are not ramifications of trade so far as classical idea is concerned. As a supplementary result, this paper draws the conclusion that the spreading processes of sustainable development and knowledge-based economy of China have come into steady state, the situations are shown in Figures 1 and 2. Key words：regional interaction; knowledge spillovers; new economic growth theory
參考文獻： [1] Wilson A G. A statistical theory of spatial distribution models. Transportation Research, 1967, 1: 253-267. [2] Haynes K E, Fotheringham A S. Gravity and Spatial Interaction Models. SAGE Publications, Beverly Hills, London New Delhi, 1984. [3] Lu Dadao. Location Theory and Methods for Regional Analysis. Beijing: Science Press, 1988. [陸大道. 區位論及區域研究方法. 北京: 科學出版社, 1988.] [4] Wang Z et al. A connect with special interaction and diffusion. Geographical Research, 1991, 10(1): 48-55. [王錚 等. 空間相互作用與人口擴散的聯繫. 地理研究, 1991, 10(1): 48-55.] [5] Wang Z. Spatial interaction: a statistical mechanism model. J. Chinese Geography, 2000, 10(3): 279-284. [6] Grossman G M, Helpman E. Trade, knowledge spillovers, and growth. European Economic Review, 1991, 35: 517-526. [7] Beckmann M J. Economic models of knowledge networks. In: Batten D, Casti J (eds.), Networks in Action, Berlin Heidelberg, New York, Tokyo: Springer-Verlag, 1995. 159-174. [8] Van de Klunder T, Smulders S. North-South knowledge spillovers and competition: convergence versus divergence. Journal of Development Economics, 1996, 50: 213-232. [9] Caniels M C. Knowledge Spillovers and Economic Growth. Edward Elgar, Cheltenham, 2000. 43-56. [10] Wallsten S J. An empirical test of geographic knowledge spillover using GIS and firm level data. Regional Sciences & Urban Economics, 2001, 31: 571-599. [11] Bretschger L. Knowledge diffusion and the development of regions. The Annals of Regional Science, 1999, 33: 251-268. [12] Xu Xueqiang, Wang Xin, Yan Xiaopei. Technology flow in the Pearl River Delta: dynamism, channels and models, Acta Geographica Sinica, 2002, 57(4): 496-503. [許學強, 王欣, 閻小培. 技術流的動力學機制、渠道和模式. 地理學報, 2002, 57(4): 496-503.] [13] Bretschger L. Growth and Sustainable Development. Edward Elgar, Cheltenham, 1999. 79-94. [14] Verspagen B. Uneven Growth between Interdependent Economies. Datawyse: Maastricht Press, 1992. [15] Caniels M C, Verspagen B, 2001, Barriers to knowledge spillovers, and regional convergence in an evolutionary model. Evolutionary Economics, 11: 307-329. [16] Zhao Ji, Chen Chuankang. Chinese Geography. Beijing: Higher Education Press, 2000. [趙濟, 陳傳康. 中國地理. 北京: 高等教育出版社, 2000.] [17] CAS-SD Research Group. Strategic Report of Sustainable Development of China. Beijing: Science Press, 1999. [中科院可持續發展研究組. 1999年中國可持續發展戰略報告. 北京: 科學出版社, 1999.] [18] Wang Zikun. Brownian Motion and Potential Theory. Beijing: Science Press, 1980. [王梓坤. 布朗運動與位勢. 北京: 科學出版社, 1980.]
