A Study on Non-linear Evaluation Models of Technological Innovation
WANG Tao , SHAO Yun-fei
（School of Management and Economic, University of Electronic Science & Technology of China, Chengdu Sichuan 610054）
Abstract： Technological innovation is research and development and finally began to achieve dynamic process of market and te-
chnology innovation system is composed of a number of system elements of the dynamic interaction of complex systems, with open,
dynamic, nonlinear, uncertainties and other complex characteristics. The linear perspective and the traditional linear model can no
longer apply to the analysis of technical innovation system and evaluation, technical innovation evaluation by the linear, static model to
nonlinear, dynamic model of the development path. The rapid development of nonlinear science for better evaluation of technology
innovation provides an important theoretical tool. This technological innovation at home and abroad about evaluation methods, based on
factors relating to the evaluation of technological innovation, especially innovation and innovation systems analysis made environmental
factors. The use of Tom cusp catastrophe theory the technological innovation capacity and technological innovation environment for
technological innovation changes the state of underlying mechanisms. That technological innovation is the technological innovation
changes the nature of the state, technological innovation and technological innovation environment state change operation, and on this
basis, given the technical innovation evaluation methods and steps. This paper aims to further study the issues of technological
innovation diffusion evaluation of thinking.
Key words： Non-linear； Technological innovation； Innovation ability； Innovation environment； Innovation evaluation
摘 要：企业技术创新是始于研究开发而终于市场实现的动态过程，技术创新系统是由若干系统要素共同作用组成的动
态复杂系统，具有开放性、动态性、非线性、不确定性等复杂性特征。传统的线性观点和线性模型已经不能适用于对技术创
新系统的分析与评价，技术创新评价研究由线性、静态模式转向非线性、动态模式的发展轨迹，非线性科学的迅速发展，为
更好的研究企业技术创新评价提供了重要的理论工具。本文在国内外有关企业技术创新评价方法研究的基础上，对技术创新
评价有关因素，特别是对创新能力与创新环境因素作了系统分析。运用托姆尖点突变理论，分析了技术创新能力与技术创新
环境对技术创新状态发生变化的内在作用机理。指出技术创新能力是技术创新状态发生变化的本质，而技术创新环境是技术
创新状态发生变化的运作，并在此基础上给出了技术创新评价方法步骤。本文的研究旨在为进一步研究技术创新评价问题提
供扩散性思维。
关键词：非线性；技术创新；创新能力；创新环境；创新评价
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1004- 292X（2011）01- 0011- 04
收稿日期：2009-10-29
基金项目：科技部科技基础性工作专项项目“技术创新方法集成研究与推广应用”（2007FY140440）。
作者简介：王 涛（1970-），男，四川成都人，博士后，主要从事人力资源管理、创新管理研究；
邵云飞（1963-），女，浙江金华人，教授，博士生导师，主要从事创新管理研究。
非线性技术创新评价模式研究
王 涛，邵云飞
（电子科技大学经济与管理学院，四川 成都 610054）
一、引言
技术创新对一个企业乃至一个国家发展的重要意义已经无
需多言，也正因如此，近年来国内外研究企业技术创新评价问
题的成果很多。如邵云飞，唐小我（2006）提出了评价区域技术
创新能力的原则，构建了可操作性强的线性模型来评价区域技
术创新能力；杨燕，邵云飞（2009）应用TRIZ方法构建了大学生
·11·
非线性技术创新评价模式研究
创新能力评价模型；李美娟，陈国宏（2009）建立了区域技术创
新能力评价指标体系和基于一致性的组合评价方法；Jian Cheng
Guan，Richard . Yam（2006）利用DEA模型对创新能力和竞争
力的关系进行研究；Chen Yunwei,Yang Zhiping（2009）基于专利
对中国经济区域的技术创新能力进行评价；胡健，李向阳
（2009）提出了基于二次相对效益动态评价模型的中小企业环境
绩效评价方法。吴传荣（2010）在深入分析高技术企业技术创新
网络系统的构成要素及各要素相互关系的基础上，建立了能够
刻画高技术企业技术创新网络发展变化的因果关系图与系统动
力学模型；樊一阳（2008）与其他学者从系统论等角度阐述了技
术创新系统的自组织特性，分析了技术创新过程的不稳定性、
多样性（分岔）、突变和随机“涨落”等特征和作用机制，构建
了技术创新系统自组织演化的模型。上述研究对技术创新及扩
散的实现机制和演化过程以及评价方法进行了比较深入的研究，
为进一步研究技术创新评价问题奠定了基础。但是，依然存在
一个根本性的问题———在对企业技术创新进行评价时，大多采
用线性函数综合评价方法。然而，线性只是一种特殊的理想状
态，非线性才是技术创新评价运作的必然和常态。
技术创新包含了从技术发明到产品开发和市场实现的全过
程，技术创新能力的高低是由创新资源的占有量、创新管理、
研究开发、制造能力和营销能力等一系列因素构成的，技术创
新过程是由这些因素有机结合的动态的复杂过程。针对已有评
价方法的不足，本文从技术创新评价的非线性角度出发，对技
术创新能力、技术创新环境的互动作用机理以及如何影响技术
创新系统状态发展变化作出系统分析，并在此基础上给出技术
创新评价方法步骤。
二、技术创新评价的非线性
影响技术创新的因素很多，而且由于时间、地点和具体情
况的差异，哪种环境和什么因素对企业技术创新过程所产生的
影响起主要作用，往往是不同的。总体而论，影响技术创新的
因素有三种类型：第一，因素与技术创新问题的产生和发展服
从确定性因果关系，在一定的条件下，可以建立确定的前后状
态关系，能够用微分方程表示；第二，某个因素的影响会产生
多种可能结果，但是从大量重复实践中，可以观察到有规律的
因果现象，通过概率论、过程论和数理统计等方法建立随机数
学模型，就能描述这类现象各种可能结果的分布规律；第三，
因素（控制变量） 在一定条件下微小变化会引起技术创新结果
的本质变化。把确定性、随机性和对初始条件敏感的各个创新
因素统一起来，共同反映技术创新系统的状态演化，是提高技
术创新系统评价与控制的必要手段。这样，我们在研究技术创
新状态变化时，就必须考虑用非线性的方法，而且非线性科学
的一个新的研究方向就是评价与控制。
非线性科学根置于动力学系统理论（稳定性和分叉理论、
混沌、孤子） 和统计力学（分形、标度）。非线性科学的一个新
的研究方向就是可预测性研究。曾提出一个关于复杂现
象的可预测性的理论的总思路。他把这类问题称为“科学实践
中的重大转变”（A sea- change in the practice of science）。由于技
术创新现象起源于众多子系统间的强相互作用，其研究方法必
然是多尺度、非线性和随机性的。同时，可预测性不可能是完
全的动力学机理性的，必须从实际数据中吸收机理性的信息。
所以技术创新评价模型的框架应该是：动力学机理模型＋数据
吸收＝技术创新评价。
三、技术创新评价内在机理
在具体揭示技术创新状态发生变化与控制因素的内在本质
联系时，才能具有实现技术创新评价的必然性，也才能从本质
上对技术创新状态进行超前预测和控制，也才能有效地实现技
术创新评价具有的本质功能。
1. 技术创新系统分析
技术创新系统是一个受制于自然界、经济和社会发展的开
放系统。技术创新系统是极为复杂的非线性系统，影响元素多
而且关系复杂，技术创新状态或敏感或迟钝于控制变量，是典
型的复杂系统。它具有如下的特性。
（1） 技术创新系统是复杂的，指系统表现出流变、突变、
混沌、自组织、自相关等非线性现象。组成系统的各个影响要
素之间非线性、并行、发散地相互作用，因此作为整体会产生
特殊的行为和现象，使技术创新系统整体产生复杂的行为。
（2） 技术创新系统具有流变—突变特性，低层面因素的相互
作用，在较高层面上可以表现为流变和突变两种状态，这取决于
相互作用的非线性机制。多个要素相互作用产生出整体的新的性
质，叫做突变性质。该突变性质会引起整体的层面化，这些要素
构成的整体又成为一个新的要素，并使上一层产生突变的性质，
特别重要的是实现了整体再次产生规定构成要素行为的反馈。
（3） 技术创新系统具有自组织特性，技术创新系统能改造
自身的变化以适应环境，是具有自组织的复杂系统。在内部结
构不断改变，从而改变内部环境本身时，以及外部环境改变或
外部影响内部时，都要求系统能顺应信息的变化而改变自己以
便适应新的环境。技术创新系统变化是指技术创新系统与环境
相互作用导致内部系统的突变，从而产生新的内部系统。技术
创新系统中好像“有一只看不见的手”调节各个元素顺应时间
轴向不断发展变化。人类通过外界输入影响技术创新系统的变
化，但是由于系统具有自组织特性，系统本身按照客观规律运
作，外界输入不是任何时候和任何地点都起作用，有时会适得
其反，使技术创新活动向着人类意愿的背向发展。
技术创新从层面上可以分为三个层面：宏观层面（国家）、
微观层面（企业） 和中观层面（区域）。宏观层面是反映技术创
新整体状态的层面，它是中观层面的表现，是中观层面各个组元
联合作用的结果。对人而言，宏观层面指人的外部状态，面色、
言语、行为、精神等宏观层面变量。微观层面是技术创新最基本
的组元，它也可看作反映技术创新不能再分割的组元，它们之间
联合运作构成技术创新的中观层面。微观层面相当于人体的各种
细胞和组织。中观层面是联系微观层面和宏观层面的通道，是实
现宏观状态变化的主要基本组元。相当于人体的各种系统，如消
化系统、循环系统等。各种层次的关系如图1。
技术创新的各个层面以非线性的方式相互作用，构成技术
创新状态的宏观演化。每个层面组元的变化又存在流变与突变
的特点，可能是光滑的缓慢的流变，也可能是对边界条件十分
·12·
技术经济与管理研究 2011年第 1期
敏感的突变，这完全决定于下层组元和运作过程。运作是个非
常复杂的问题，它可以说是事物作用的机理，也可以说是化学
反应的催化剂。有时像爱因斯坦质能转化的关系式，会产生核
反应的变化。运作过程也体现技术创新自组织过程，实现技术
创新的自我演化。当外界控制变量达到一定阀值时，通过组元
之间的协调作用和相干效应，使技术创新状态发生变化。根据
哈肯的奴役（Slaving）原理，系统内部组元在运作过程中，相互
竞争和合作表现出技术创新状态的变化。
技术创新系统由创新人才、创新能力、创新环境和运作四
部分组成。每个组元都有各自的特点，组合在一起构成技术创
新系统随时间的演化运动，见图2。
图 2 技术创新系统内部作用关系
创新人才在技术创新系统中扮演特殊的角色，它表现出双
重性，既是技术创新系统中的客体，又是技术创新系统中的主
体。创新人才具有能动性的本质特性，决定了创新人才可以深
入到技术创新状态的各个层面，可以对各个层面进行输入和输
出控制，最终导致技术创新系统发生变化。
技术创新环境是指在技术创新过程中，影响创新主体进行
创新的各种外部因素的总和。主要包括国家对创新的发展战略
与规划，国家对创新行为的经费投入力度以及社会对创新行为
的态度等。创新环境是技术创新系统状态发生变化的运作，技
术创新系统状态发生变化是技术创新能力在一定的环境下进行
的，创新环境因素直接或间接制约着技术创新系统状态发生变
化的速度、规模，而且技术创新环境的好坏又决定了技术创新
能力的高低。技术创新能力与技术创新环境之间是一种典型的
相互影响、相互作用的互动关系。技术创新环境的优劣，直接
影响技术创新能力的效果，而技术创新能力是影响技术创新发
展的关键因素，是技术创新系统状态发生变化的本质。
运作相当于一个函数或映射，运作因不同的问题而变化，
是一个随着时间变化的非线性函数，非线性是运作的普遍形
式，而线性关系是非线性的一种特例。根据协同学建立动力学
技术创新状态描述的演化方程：
鄣U
鄣t =N（U，α）+Y （1）
式中N是U的非线性函数，α是与技术创新系统组元有关的
外界输入的能量流、物资流和信息流引入的运作参数，U是技
术创新状态变量，Y是涨落力，当技术创新系统不在临界区时，
涨落的影响很小，系统中各个层面的运动状态处于相对稳定状
态。当技术创新系统在临界区时，涨落的影响很大，系统中各
个层面的运动状态处于跳跃突变状态。
2. 创新能力与创新环境互动机理
通过以上分析，技术创新评价必须包括两个方面的评价，
第一，客观技术创新系统自身流变—突变规律的评价，确定运
作系数，预测技术创新状态的发展方向或规律；第二，与技术
创新有关的“环境”变化的评价，从大量的事实可以发现，技
术创新状态的变化除了自身规律变化的影响外，还有“环境”
变化的影响，包括系统中人的思维态势，与技术创新有关的经
济发展规律、制度创新及管理创新。
技术创新评价的两个方面对技术创新的影响是非线性关
系：U=f（X，Y）。U是技术创新综合评价值；客观技术创新系统
自身流变—突变规律是技术创新问题的本质（X），是技术创新
系统发生状态变化的充分条件；与技术创新有关的“环境”变
化（Y）是技术创新状态发生变化的运作，它可以加速或延缓技
术创新状态的变化，是技术创新状态变化的必要条件。当环境
的变化小，与技术创新协调程度高时，技术创新状态的变化经
历典型的流变—突变过程，技术创新状态的变化只与X有关；
当环境变化大，与技术创新严重不协调时，技术创新状态变化
进入突变区，没有经过充分的流变就发生突变，改变了技术创
新系统的创新状态，技术创新状态既与X有关，又与Y有关，而
且受Y的影响更大。
这里提出技术创新的等效作用原理：在技术创新评价中，
X和Y的影响都要导致技术创新状态发生变化，都要加速技术创
新损伤的增加。一般是它们二者共同作用影响技术创新状态的
变化。根据技术创新系统的技术创新演化本质属性，技术创新
系统的流变—突变状态X变化大，环境Y变化小时对整体技术创
新状态影响和技术创新系统的流变突变状态X变化小，环境Y变
化大对整体技术创新状态影响的结果等效。
通过上面分析可知，技术创新评价两个指标的作用应该同
时考虑，技术创新评价利用下面的尖点突变模型。
根据尖点突变的位势：V=U
4
4 +
Y
2 U
2+XU （2）
其技术创新状态曲面方程为：U3+YU+X=0 （3）
突变点集合满足： 鄣V鄣U =0，
鄣2V
鄣U2 =0 （4）
在控制参数平面上，D=X
2
4 +
Y3
27 （5）
当D<0，U有三个实根；当D>0，U有一个实根，U的实根数
量确定了技术创新的多模特性。
在技术创新评价中利用上面的特性，首先定量划分区间，
为了便于分析和观察技术创新状态的变化，综合评价值U∈
[- 2，2]；与技术创新状态有关的协调值Y∈[- 3，1]；技术创新本
����
���� ����
���
��
�
���
�����
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宏
观
层
次
中
观
层
次
微
观
层
次
中观层次
微观层次 运作
运作
图 1 技术创新层次图
·13·
非线性技术创新评价模式研究
质特征值X∈[- 2，2]和[- 10，10]之间（见图3）。当Y=1、0、- 3时
的技术创新状态U和X关系剖面图见图4a、b、c。图4a、b是环
境对技术创新协调时，技术创新状态随技术创新损伤变化关
系，属于流变过程；图4c是环境对技术创新不协调时，技术创
新状态随技术创新损伤变化图，技术创新状态进入多态区，属
于技术创新状态的突变区。
图5说明在环境对技术创新协调时，技术创新状态的变化
是逐渐变化过程，技术创新状态指标，呈现逐渐恶化的态势；
环境对技术创新不协调时，技术创新状态变化是跳跃式的，中
间存在不稳定过度区，没有经过技术创新状态指标流变就发生
技术创新状态变化。
在具体技术创新评价中，首先分析计算环境对系统的协调
程度，获取Y值；然后确定指标X的区间范围：X∈[- 8- 2Y，
8+2Y]。因为技术创新本质特征指标X主要以技术创新损伤为
主，这样建立技术创新本质特征值X与技术创新损伤e（技术创
新损伤e经过标准化处理，e∈[0，1]） 的映射关系如下：
X=（8+2Y）（2e-1） （6）
通过指标X和Y，就可以利用式（3）确定总体技术创新评价
指标U的大小并且在空间坐标中绘制出技术创新状态点。
技术进化本质临界状态的确定，在Y大于0时，技术进化系
统从流变到突变，是连续变化；当Y小于0时，技术进化系统从
流变到突变，是不连续的跳跃变化，突变临界点为：
X0=（- 18+2Y
-4Y3
27姨 ）% （7）
X0表示技术进化状态进入突变时技术进化本质损伤所占总
损伤的百分比。
四、技术创新评价方法步骤
技术创新系统评价的基本功能是预测技术创新状态的演化规
律，其中最基本的是实现技术创新过程的监测，其次对监测结果
进行识别。技术创新评价包括输入、运算和输出三个模块。
1. 输入模块，由数据输入和数据处理两个子模块组成
（1） 数据输入。确定初始指标入选体系，根据技术创新系
统自身目标和国家技术创新政策，确定构成初始状态下的指标
体系，然后再根据所确立的指标体系形成数据采集系统。
（2） 数据处理。这一部分是对数据进行正式运行前的预处
理，通过均值比、常量乘、常量除、中心化、标准化等多种运
算，达到科学刻画分析对象的目的。
2. 运算模块，包括指标分析和评价模型分析两个子模块
（1） 指标分析。是指对指标数据本身分析和指标之间关系
的分析，它完成对指标数据基本特性与指标群类组合特性等的
体系分析。
（2） 评价模型分析。主要是对技术创新状态整体演化行为
进行刻画和描述，确定技术创新系统的警情和警报。具体包括
技术创新系统状态信号、指标转折点确定和技术创新系统行为
特征值预测。
3. 输出模块，输出模块由4个目标模块组成
（1） 技术创新监测。对现在存在的技术创新状态进行评价。
（2） 技术创新预警。对技术创新系统将要发生的问题发出警报。
（3） 技术创新控制。是根据预警系统发出的警迅对技术创
新指标进行控制，从而达到技术创新系统创新状态的稳定。
（4） 直观显示。把技术创新系统中存在的技术创新问题用
图表直观地展现出来。
4. 问题分类
在数据输入前，首先确定技术创新系统的演化形式，对运
作参数进行分析，获取各个参数的变化规律，然后分类评价。评
价中会遇到各种各样的影响因素，这样不仅涉及到大量的定性问
题，而且还有大量的定量问题。问题不同求解方法不同。对于确
定性的可以定量的问题，尽量利用确定性的方法解决；对于目前
比较灰色的系统利用灰色和人工神经网络的方法解决；对于比较
模糊的黑箱系统利用集中专家定性评价的方法解决。
五、结论
技术创新系统是一个复杂的创新系统，具有非线性特性和
流变-突变规律。我们在确定技术创新状态发展变化时，就必须
考虑用非线性的评价方法，在评价时把确定性、随机性和对初始
条件敏感的各个创新因素统一起来，共同反映技术创新系统的状
态演化过程。因此，通过对各个层面的技术创新评价不仅有助于
把握各个层面的技术创新发展态势，而且有利于优化各个层面的
技术创新发展环境、提升各个层面的技术创新能力。
【参考文献】
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与管理研究，2009（2）.
[2] 杨燕，邵云飞. TRIZ方法在构建大学生创新能力评价指标体系中的
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[3] 李美娟，陈国宏. 基于一致性组合评价的区域技术创新能力评价与比
较分析[J]. 中国管理科学，2009，17(2):131-139.
[4] Jian Cheng Guan，Richard study of the relationship between
competitiveness and technological innovation capability based on DEA
models[J]. European Journal of Operational Research，2006(170):971-986.
[5] Chen Yunwei，Yang patent based evaluation of technological
innovation capability in eight economic regions in PR China[J]. World
Patent Information，2009(31):104-110.
·14·
技术经济与管理研究 2011年第 1期
