开放经济下自主创新水平及影响因素研究:以山东省为例

开放经济下自主创新水平及影响因素研究：以山东省为例李平;颜珲
【摘要】针对如何提升自主创新能力这一热点问题,结合运用DEA的Malmquist 指数方法,测度了山东等8省市的1990年至2005年的TFP和自主创新指数,并给出一个在开放经济下分析自主创新影响因素的计量模型.结论表明,当前山东省自主创新能力明显不足,其能力的低下严重阻碍了全要素生产率的提高和经济的持续发展;山东省内研发投入是影响山东自主创新能力的最重要因素,而国外三种研发资源溢出及山东的人力资本水平对自主创新的影响存在着显著差异,只有充分发挥各种积极因素,才能提高山东省的自主创新水平.
【期刊名称】《山东大学学报（哲学社会科学版）》
【年(卷),期】2008(000)004
【总页数】7页(P66-72)
【关键词】自主创新;Malmquist指数;研发投入
【作者】李平;颜珲
【作者单位】山东理工大学经济学院,淄博255091;山东理工大学经济学院,淄博255091
【正文语种】中文
【中图分类】F1
改革开放以来，山东经济一直保持着持续快速的增长，国民经济主要指标居于全国
前列，成为中国东部沿海的经济大省。

然而，山东省的经济增长方式属于典型的粗放型增长方式，19812005年，全要素生产率(TFP)对经济增长的平均贡献率仅为46%①宗兆礼：《山东省经济增长方式实证研究》，《山东社会科学》2006年第7期。

随着资源的消耗和劳动力比较优势的弱化，山东省经济增长的动力将逐渐枯竭，高投入和高消耗的经济增长将难以维系。

如今，山东省乃至中国必须尽快提高自主创新能力已越来越成为各方面的共识：要实现产业发展和升级，转变经济增长方式，为未来的经济增长提供持续发展的动力，就必须实施自主创新战略，全面提升自主创新能力，才能实现国际间竞争优势的升级。

于是，在开放经济的大背景下，如何利用各种资源增强山东省的自主创新能力已成为当前急需解决的问题。

基于此，本文试图以山东省为例，结合运用DEA的Malmquist指数方法解析该地区的自主创新水平，重点分析国内外不同的研发资本和人力资本等因素对山东自主创新能力的影响，以期为山东省相关政策的制定提供相应参考。

一、自主创新水平的理论模型及测算
1. DEA的Malmquist指数模型
基于数据包络法(DEA)的Malmquist指数是一个全要素生产率(TFP)指数，该方法最先由Charnes、Cooper和Rhodes(1978)② Charnes, A., Cooper, W. W., Rhodes, E. Measuring the Efficiency of Decision Making Units. European Journal of Operations Research, 1978, Vol. 2(6): 429444.提出，其原理是根据样本单位的投入和产出构造一个生产可能性集合，然后考察样本单位和生产可能性边界的距离从而对其技术效率水平进行测度。

Malmquist指数的优点表现在:一方面，这种方法不需要假设一种具体的生产函数形式，避免函数形式错误的出现；另一方面，这种方法将全要素生产率分解为技术进步和技术效率，相对于以前所关注的全要素贡献度研究，能够更深入一步从技术进步和技术效率的角度来评价不同R&D活动的作用。

首先，我们可以得到四个距离函数：
和
其中，Xt=(Kt,Lt)′表示一个地区在t时期，资本K和劳动L的投入向量，表示产出向量和表示以t和t+1时期的技术为参照的，t时期生产点的距离函数。

接着，可以得到在t期的技术条件下,从t到t+1期的TFP变化率：
(1)
以及t+1期的技术条件下,从t到t+1期的TFP变化率：
(2)
为了避免所选择的基准或者技术指标的随意性，我们仿效Fare等人(1994)的方法，计算上述两个函数的几何平均值，这就是度量t到t+1时期TFP增长的Malmquist指数：
(3)
其中，等式右边第一项表示两个时期之间技术效率的变化，第二项则表示技术进步的变化。

需要指出的是，一般我们认为，全要素生产率(TFP)代表广义的技术进步，那么这里第二项的技术进步就可以代表自主创新水平——狭义的技术进步。

将上式应用到实际中，即测算、比较若干地区的TFP和自主创新水平，就是求解
下列线性规划问题：
Maxαi(p,q) s.t.αi(p,q)Yiq-λjYjp≤0,λjKjp≤Kjq,λjLjp≤Ljq
(4)
其中λ1，λ2，……，λn≥0,p,q表示时期，(p,q)∈{(t,t),(t,t+1),(t+1,t),(t+1,t+1)}。

那么，再令就可以把距离函数与Malmquist指数模型结合起来。

当Malmquist
指数>1，意味着在考察的年份TFP有所提升；自主创新水平(狭义技术进步)>1，意味着实现自主创新能力的提升。

反之，上述值小于1，则意味着相应指标的恶化。

2.测度山东等省市的TFP指数和自主创新水平
DEA方法的关键是投入产出变量的选取。

在计算Malmquist指数及其分解时，本文采用的是生产函数的基本变量，即选用样本的国内生产总值(GDP)代表产出变量，劳动力及资本存量作为投入变量。

样本范围是19892005年山东、北京、天津、
河北、江苏、浙江、上海、安徽8个省市的相关数据*虽然我们重点关注山东省的自主创新水平，但是Malmquist指数的计算需要面板数据的形式，所以样本选用山东省邻近地区的省级面板数据。

本文以1989年为基期折算19892005年的山东等8省市的国内生产总值。

采用
永续盘存法对它们的资本存量进行估计：KRt=(1-δ)KRt-1+IRt，其中KR和IR分别表示资本存量和不变价格下的投资；δ为资本的折旧率，我们参照王小鲁和樊纲(2000)将其设定为5%*王小鲁、樊纲，等：《中国经济增长的可持续性》,北京：
经济科学出版社,2000年。

；而基年1989年的省内资本存量为：
KR1989=IR1989/(g+δ),g为19892005年山东等省市各自投资的平均增长率。

以上数据均来源于历年的《中国统计年鉴》。

利用DEAP2.1软件得到19902005年山东等省市的TFP指数和自主创新水平(Innov指数)。

表1即为山东省19902005年Malmquist指数的分解序列。

表1 山东省1990年2005年的Malmquist指数及其分解年份TFPInnov年份TFPInnov19901．0270．89219980．9040．90419910．9941．03819990．8930．89319920．9771．02820000．9190．91919931．0081．09320010．9140．92119941．1281．06120020．9070．92519951．0621．0002003 0．9380．93519960．9850．90020040．9010．90119970．9260．911200 50．8500．859均值0．9580．949
说明：DEA测算结果中第一年缺省，各序列从1990年开始；Innov为用狭义技
术进步率代表的自主创新水平。

另外，限于篇幅，我们只给出山东省的TFP和自
主创新水平指数，效率变化指数和其它省市的计算结果可向作者索要。

表1显示，除个别年份外山东省的TFP指数和自主创新水平指数都小于1，尤其
是近几年，一直在0.9上下徘徊，可以说两者都在恶化。

而从表2也可以清楚地看到山东省自主创新能力相对于其它先进省市的不足——这种差距在最近几年有不
断拉大的趋势。

此外，Eviews5.1软件的运算结果显示，TFP指数和Innov指数之间的相关系数为0.71，远大于Malmquist指数与效率变化指数之间的0.42。

这
说明自主创新能力对于山东省全要素生产率的提高起着至关重要的作用，或者说正是由于自主创新能力的低下阻碍了山东省全要素生产率的提高和经济的可持续发展。

上述分析结果足以反映出山东省自主创新水平的严酷现实。

找到制约自主创新能力提升的因素，提高创新资源的产出绩效，从而尽快提升山东省的自主创新能力，这已成为当前的紧迫任务，也是我们进一步研究的意义所在。

表2 山东省与部分省市自主创新水平(Innov指数)的比较年份上海北京天津浙江山东河北20001．0010．9560．9560．9430．9190．91420010．9490．9310．9300．9370．9210．92120020．9230．9290．9240．9410．9250．92520030．9870．9650．9640．9520．9350．93420040．9850．9480．9450．9310．9010．90020051．0190．9960．9950．8930．8590．8496年均值0．9770．9540．9520．9330．9100．907
二、自主创新的影响因素分析
1.有关创新影响因素的研究文献
一国的R&D投入对其自主创新能力的决定性影响早已被众多经济学家的研究所证实，如Trajtenberg(1990)*Trajtenberg, M. Product Innovations, Price
Indices and the Measurement of Economic Performance. NBER Working Paper, no. 3261, 1990.证明了R&D投入对一国自主创新有着积极作用；Griffith,Stephen和Van(2000)*Griffith, R., Redding, S. and Van Reenen, J. Mapping Two Faces of R&D: Productivity Growth in a Panel of OECD Industries. The Review of Economics and Statistics, vol. 86, no. 4, 2000, pp.883895.的实证研究发现，R&D投入可以提高技术创新的速度。

而按照自主创新的来源区分，又可以分为原始创新和对外界技术的引进、模仿及学习。

那么，在开放经济条件，自主创新的影响因素除了国内R&D投入，也应包括国外的R&D 资源。

FDI(外国直接投资)、进口贸易和国外专利申请，作为东道国通过国际技术扩散获取国外研发溢出的三大路径，已经得到大多数国内外学者的广泛认可。

因此我们将就三大路径对自主创新的影响分别予以阐述。

第一，FDI对自主创新的影响：一种观点认为FDI对东道国自主创新能力的提升产生了显著的促进作用，如Dunning(1992)*Dunning, J. H. Multinational Enterprises and the Global Economy. Mass: AddisonWesley press, 1992.的研究表明：跨国公司的海外研发机构可以提高东道国技术发明的能力，加快产品发明的速度。

另一种观点则认为FDI并未带动东道国自主创新能力的提升，像Aitken和Harrison(1999)*Aitken, B., Harrison, A. E. Do Domestic Firms Benefit from Foreign Direct Investment? Evidence from Venezuela. American Economic Review, 1999, vol.89, Issue.3, pp.605618.分析了委内瑞拉企业的面板数据，发现FDI对国内企业的研发存在负面影响。

第二，进口贸易是促进进口国自主创新的重要机制，进口先进技术产品可以引起学习效应，降低国内厂商的生产成本，增强其技术创新能力。

Grossman和Helpman(1991)*Grossman, G., Helpman, E. Innovation and Growth in the
Global Economy. Cambridge: MIT Press, 1991, pp.5983.通过研究全要素生产
率(TFP)与国内外研发(R&D)的关系，发现一国从高水平技术研发国进口产品会促
进本国生产力的提高。

第三，国外专利申请的流入引起大量先进专利技术的转移，从而刺激了东道国的自主创新。

Eaton和Kortum(1996)*Eaton, J., Kortum, S. Trade in Ideas: Patenting and Productivity in the OECD. Journal of International Economics, 1996, vol.40, No.3/4, pp.251278.通过考察OECD国家专利申请的有关数据发现：对于除了5个主要研发国家(美国、德国、日本、法国和英国)之外的所有OECD
国家来说，外国专利申请导致了其90%以上的生产力增长；越是技术落后的OECD国家，国外专利对其生产率增长就越为重要。

此外，人力资本决定了一国适应新技术的能力。

Borensztein、Gregorio和
Lee(1998)*Borensztein, E., Gregorio, J., Lee, J. How does foreign direct investment affect economic growth. Journal of International Economics, 1998, vol.45, pp.115135.发现：OECD国家对样本中69个发展中国家和地区的
直接投资，只有在东道国的人力资本达到一个必要的临界水平时，投资对单位资本收益的增长才会存在积极的影响。

更重要的是，人力资本水平决定着发展中国家和地区从模仿向创新转变的能力。

Datta和Mohtadi(2003)*Datta, A., Mohtadi, H. Endogenous Imitation and Growth: Technology Diffusion Revisited. Philadelphia University, 2003.发现人力资本贫乏的发展中国家只能模仿，而拥
有充裕的人力资本禀赋的发展中国家则可以进行创新。

2.计量模型及数据来源
为了在开放经济的大背景下分析制约山东省自主创新能力提升的影响因素，本文借鉴Coe和Helpman(1995)*Coe, D., Helpman, E. International R&D Spillovers. European Economic Review, Vol.39, 1995 (5):859887.的贸易溢出模型，并取
对数形式，建立以下模型：
lnInnovt=C+αlnSdt+β1lnSf-fdit+β2lnSf-imt+β3lnSf-patt+γlnSyt+εt
(5)
其中，Innov表示自主创新水平，由Malmquist指数中的技术进步指数乘以100再取自然对数得到；研发资本分为省内的研发存量(Sd)和来自国外的研发溢出(Sf)
两部分*由于1997年之前的山东省内R&D投入数据未找到，所以我们使用科技
活动经费来替代；模型未考虑其他省份的研发资本对山东省的溢出。

，而国外溢出研发可分为三部分，Sf-fdit、Sf-imt和Sf-patt，分别表示FDI、进口和国外专利申请溢出的国外研发存量；Sy为研发人员；C和εt分别表示常数项和随机误差项。

我们采用永续存盘法对山东省的研发资本存量进行估计：Sdt=(1-δ)Sdt-1+RDt，其中δ为研发资本的折旧率，我们将其设定为5%*采用Coe和Helpman运用研发数据进行时间序列回归所得的5 %。

RDt为第t年的山东省研发支出，而基年1990年的省内研发存量Sd1990=RD1990/(g+δ)*参见Griliches, Z. Issues in Assessing the Contribution of R&D to Productivity Growth. Bell Journal of Economics, vol.10, no. 1, 1979, pp.92116.，g为1990年2005年山东省研发
支出的平均增长率。

对于FDI和进口所溢出的国外研发存量，我们采用LP方法*Lichtenberg和Van Pottelsberghe对国外研发溢出进行了量化，提出了LP方法。

参见Lichtenberg, F., Van Pottelsberghe, B. International R&D Spillovers: A Reexamination. NBER Working Paper, no. 5668, 1996.，即和IMjt分别表示山东省第t年从j国流入的FDI和进口额，GDPjt和Sjdt分别表示j国第t年的GDP和国内研发存量*参照历年的《山东统计年鉴》并考虑相关数据的齐整性，本文选取1990年2005年山东省十大贸易伙伴分别为日本、美国、韩国、中国香港、德国、新加坡、澳
大利亚、法国、意大利和加拿大。

实际FDI前十位国家和地区分别为中国香港、
美国、日本、新加坡、英国、德国、韩国、加拿大、澳大利亚和意大利。

对于国外专利申请所溢出的国外研发进行量化，则模仿LP法进行计算：
其中，RDjt为j国第t年的国内研发支出，PAjt表示j国第t年向中国申请的专利数*此处采用国外向中国申请的专利数，其原因是国外向中国申请专利是向国家申请，并在整个中国受到保护。

，TPAjt表示第t年j国在其本国内总的专利申请数，VPjt表示j国第t年流入中国的专利申请的价值，为j国第t年每条专利申请的价
值(即RDjt/TPAjt)与PAjt的乘积*参照历年的《中国统计年鉴》并考虑相关数据的齐整性，本文选取1990年2005年在中国累计专利申请居前列的十个国家，这些国家分别为日本、韩国、荷兰、瑞典、美国、德国、法国、英国、澳大利亚和加拿大。

本部分的数据均来自历年的《中国统计年鉴》、《中国科技统计年鉴》、《山东省统计年鉴》、《中国对外经济贸易年鉴》。

其中，科技人员投入和科技活动费用均通过历年的商品零售价格指数和PPP汇率折算成1990年PPP美元价格。

各个国
家和地区的GDP和PPP汇率均来自“International Monetary Fund, World Economic Outlook Database, September 2005”，研发支出占GDP比例来自于“OECD Factbook 2006”和“OECD, Main Science and Technology Indicators, February 2006”，各个国家和地区在其国内的专利申请数来自于世
界知识产权局统计数据。

3. OLS回归结果
首先使用HodrickPrescott(HP)滤波方法将各时间序列的趋势和循环要素进行分解，可以更准确的揭示各变量长期的变化趋势，避免由循环要素所带来的干扰。

HP滤波方法的原理为：
设{Yt}是经济时间序列，是其中含有的趋势成分，是其中含有的波动成分。

则计算
HP滤波就是从{Yt}中将分离出来。

一般地，时间序列{Yt}中的可观测部分趋势常被定义为下面最小化问题的解：
令λ=100，因为是年度数据*高铁梅：《计量分析方法与建模：Eviews应用及实例》，北京：清华大学出版社，2006年，第42页。

)
随后，对HP滤波分解出来的趋势项进行平稳性检验，避免回归分析时出现伪回归。

我们采用Eviews5.1软件对其分别进行ADF检验。

从表3的检验结果可以看出，在5%的显著水平下，各时间序列数据均通过ADF平稳性检验，所以可以对上述
模型使用最小二乘法(OLS)做回归(表4)。

从回归结果可以看出：
表3 各时间序列数据平稳性检验结果变量检验类型t统计量相伴概率lnInnov(c，t，2)-13．1620．0001lnSd(0，0，3)-3．2710．0036lnSf-fdi(c，t，5)-5．1590．0118lnSf-im(c，t，1)-7．9900．0001lnSf-pat(0，0，5)-4．0750．0000lnSy(c，t，5)-3．8890．0013
注：(1)检验类型中第一项的c表示检验平稳性时估计方程中的位移项，0表示不
含位移项。

(2)第二项t表示时间趋势项，0表示不含趋势项。

(3)最后一项表示自
回归滞后的长度，采用SIC标准确定最优滞后期，最大滞后期设定为5。

表4 自主创新影响因素的回归结果变量系数t统计量显著性水平
lnSd0．52302．43320．0353lnSf-im-0．1968-3．32860．0076lnSf-
fdi0．02562．50620．0311lnSf-pat-0．6040-2．03440．0693lnSy-0．7264-1．22530．2485C2．41861．72440．1153调整的
R20．9999D．W值1．3509F统计量45686．54F值相伴概率0．0000
第一，从各种研发资本投入的产出弹性比较看出，省内研发资本对山东的自主创新具有显著的促进作用，且其系数最大，这说明山东省要提高自主创新能力应主要依靠自身的研发投入。

第二，进口溢出的国外研发对山东省的自主创新有阻碍作用。

这可能与山东长期以
来进口的商品结构有关：山东省的进口商品以高附加值的工业制成品为主，而进口往往是因为国内同类产品供给不足，或是国内供给能力充足甚至已经过剩，但由于缺乏技术竞争力，国外产品也会进入国内市场，对国内相关商品产生了竞争和替代效应，从而使进口阻碍了山东省相关产业，特别是技术含量比较高的产业的发展，从而对自主创新能力的提升产生了消极的影响。

第三，FDI溢出的国外研发对山东省自主创新贡献度也是显著为正的，因此利用FDI的技术溢出可以有效地推动山东省的自主创新。

但是，外国直接投资溢出的国外研发存量对技术创新的贡献度比较小，其中重要原因在于：国际技术垄断日益加强，在华的跨国公司通过技术锁定、知识产权保护、当地研发机构独资化等控制核心技术，使其难以得到扩散。

跨国公司带来的先进技术在山东以至中国只起到“运用”的作用，消化——吸收——创新的后续过程遭到阻拦，这样很难提升技术层次。

第四，国外专利申请溢出的国外研发对山东省的自主创新产生了一定的阻碍作用，这可能是因为国外专利技术含量较高，由于国内外技术差距过大，比较难以被山东的企业所消化和吸收。

第五，在研究山东省的研发人员即人力资本水平对其自主创新的影响时，我们发现，山东的人力资本水平阻碍了自主创新能力的提升。

可以认为，山东省的人力资本水平尚未达到其促进自主创新的“门槛”，只有具备较高水平的人力资本，国内研发投入才能极大地促进自主创新，国外研发也只有与一定水平的人力资本相结合才会对自主创新产生显著的促进作用。

三、结论及政策建议
本文利用DEA的Malmquist指数方法测度了19902005年山东等8省市的TFP
和自主创新水平指数。

随后，针对山东省全要素生产率和自主创新能力的低下，我们又进一步对制约山东省自主创新的影响因素进行了实证检验，其简要结论如下：
1.自主创新能力是提高全要素生产率的最主要因素，而通过Malmquist指数方法
得到的山东省自主创新水平指数显示：近年来，山东的自主创新能力不仅不断恶化(值小于1)，而且比之国内其它先进省市也有着较大差距。

可以说，山东省的自主
创新能力急待提升。

2.从山东省自主创新的影响因素来看：省内自主研发投入是提升山东省自主创新能力的主动力，但国外R&D资源溢出对山东省自主创新的作用也不容忽视。

三大国际技术扩散路径溢出的国外研发对山东自主创新具有不同的影响，其中FDI溢出
的国外研发对山东省自主创新的贡献度是显著为正，但其促进作用并不大；进口溢出和国外专利申请溢出的国外研发则对山东省的自主创新起了阻碍作用。

此外，山东省当前的人力资本水平也对其自主创新能力的提升有着不利影响。

所以，只有充分发挥积极因素，扭转不利因素，才能提高山东省的自主创新水平。

本文的结论对于山东省乃至中国自主创新科技战略的实施具有重要的启示：首先，加大省内自主研发投入，通过经济杠杆、政策措施和导向、约束机制等引导和鼓励企业主动增加科技投入，尤其是支持和鼓励大型企业集团在关键技术上的研究开发。

其次，注重不同国际技术扩散路径对山东省自主创新影响的差异，趋利避害，有效利用全球科技资源提升自主创新能力。

针对跨国公司研发全球化的新趋势，山东省一方面应积极有效利用FDI对自主创新的促进作用，另一方面应在重点技术领域
加快原始创新，避免遭受国际技术垄断。

而对于进口贸易，在加强对原始创新基础薄弱的重要技术领域的进口的同时，应注重调整进口贸易结构，使其符合国内产业结构优化的要求。

此外，随着国外对华专利申请数量的大幅增加，国内企业应有效利用国外专利申请中的技术信息，既可以掌握技术发展趋势，避免重复研发，又可以利用现有的先进专利技术加快二次创新。

最后，提高人力资本水平，避免形成人力资本水平对自主创新能力的瓶颈制约。

据有关资料，20世纪90年代，中国教
育支出占GDP的比重不足3%，而在实物上的投资却大约占到GDP的30%。

相
比之下，美国教育投资和实物投资占GDP的比重分别是5.4%和17%。

由于我国和山东省都存在着的这种偏颇的投资策略，严重阻碍了人力资本水平的提升，因此山东省应加大人力资本投资以提高人力资本水平。