二 创新系统理论综述

创新型城市是一个经济、社会、文化、空间的实体，因此，创新型城市发展模式和路径的研究是包含了区域经济、地理经济学、创新机制、创新文化精神、创新空间的多学科研究，是硬件要素和软件要素的综合，属于多学科交汇的节点，因此采用复杂适应系统理论对其进行研究具有一定的理论意义。

（一）复杂适应系统（CAS）理论综述

复杂适应系统理论在模型、目标和规律上与一般传统控制系统具有明显的区别，在模型上通常用Agent描述模型中的主体；在目标上，以系统的整体行为（例如“涌现”）作为研究对象；在理论规律上，常常被用来探讨演化动力学，如遗传规则等。复杂适应系统理论要求对事物的存在、运动、发展机理做出解释，要求超越矛盾二元结构简单思维的束缚，做出多维立体理解。

复杂适应系统（Complex Adaptive System，简称CAS）也称为复杂性科学（Complexity science）最早由Holland J H提出，Holland（1991）在复杂系统的研究中，发现了一大类系统都是由一系列具有适应性的个体组成，他把这类系统叫作复杂适应系统。复杂适应系统理论强调环境的变化以及主体的学习效应，主体通过学习来适应环境（Holland, 1992）。复杂适应系统研究问题的焦点汇集在系统内部要素的互动上，在深层次上注重事物的原因及演化过程（Geli-Mann, 1994）。复杂适应系统理论认为系统发展的动力源于系统的内部，内部微观主体的互动产生了巨大的复杂现象从而引发系统的演化（Holland, 2006）。

从复杂适应系统的特征上看，CAS理论强调系统是非线性的、动态的，本身不能达到固定的平衡点。系统的行为可能是随机的或混乱的。它们由独立的Agent组成，各自行为是基于各自的生理、心理或社会规则，而不是根据系统的动力学要求而发生的。由于规则体现出各个Agent的需求，而各个Agent的需求是不同质的，它们的目标和行为有可能发生冲突。由于存在这些冲突或竞争，各个Agent往往以适应对方的行为为目的。各主体是具有智慧的，当各个Agent的经验积累到一定程度，它们的行为也通过学习而发生改变，系统的整体行为也将会发生改变。适应和学习往往会导致自组织过程。主体的行为模式不是因为系统的设计而出现的，应急系统的行为本质是创新或应对事故的发生。由于并不存在控制点，系统行为往往是难以预计的，因此，复杂适应系统的行为往往也是难以控制的，但是该系统可以受外界影响而发生改变。

复杂适应系统理论的基本思想是“适应性造就复杂性”，即CAS的复杂性起源于其中的个体（Active Agent）的适应性，正是这些个体与环境以及与其他个体间的相互作用，不断改变着它们的自身，同时也改变着环境（谭跃进、邓宏钟，2001）。复杂适应系统理论强调系统演化的动力本质上来源于系统内部，主体间的相互作用生成宏观的复杂性现象。复杂适应系统理论强调适应性特征，系统中的个体之间以及个体与环境之间通过相互交流促进个体“学习”和“经验积累”，从而促进系统的演化（Dooley, 1997）。

CAS理论的这些观点突破了以往理论的局限性。目前，复杂适应系统理论已经被广泛地应用于生态、社会、经济等领域。由于城市创新系统是由多主体参与的系统，且多主体都有人的参与，各主体都是“活”的状态，因此它是一种复杂自适应系统，具有人工智能，各主体之间以及主体与环境之间的互动交流具有主动性和适应性，具有学习特征，环境通过对个体行为实施影响从而影响系统的功能。使用复杂适应理论对创新型城市进行解读，有利于对城市形成控制与管理上的新理解。

复杂适应系统理论具有7个基本特点：聚集、非线性、流、多样性、标识、内部模型和构筑块，具体表现如表2-1所示。

（二）国家创新系统

关于创新系统的研究最早始于国家层面，随后有学者提出了区域创新系统的概念。国家创新系统（National Innovation System，简称NIS）这个概念最早诞生于20世纪90年代，其内容框架如图2-1所示。此后，经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，简称OECD）采用了这个概念。OECD在1999年的文件中将国家创新系统界定为“是内部互相联系的组织，这些组织参与了新知识、新技术、使用新技术获得的产出的创造、存储和扩散”（Metcalfe, 1999）。冯之浚（1999）认为国家创新系统是指一个国家内各有关部门和机构间相互作用而形成的推动创新的网络，是由经济和科技组织机构组成的创新推动网络。

关于国家创新系统的组成，Asheim和Isaksen（1997）认为区域创新系统包含了生产结构（Production Structure）即技术经济结构（Techno-Economic Structures）和体制基础设施（Institutional Infrastructure）即政治基础结构（Political-Institutional Structures）。Lundvall（1992）指出国家创新的主要因素：企业的内部组织、企业之间的关系、公共部门的角色、金融部门的机构设置、R&D强度和R&D组织。Doloreux（2002）指出区域创新系统的四大基础要素是：企业、研究机构（大学、政府和其他机构）、知识基础设施和创新政策。Nelson和Nelson（2002）将国家创新系统和高技术产业发展联系起来，将企业、大学体系与国家技术政策之间的相互作用置于国家创新体系研究的核心地位。可见，大部分学者都认识到了企业、大学以及其他科研机构与国家创新政策作为创新系统的核心要素对国家创新系统的作用。

从实践的角度看，美国竞争力委员会为实现“创新型国家”2004年12月15日发布报告《创新美国》（Innovate America），重点在人才、投资、创新组织、机制方面提出了行动建议。2009年2月，奥巴马政府通过了《美国恢复与再投资法案》（American Recovery and Reinvestment Act）的财政刺激计划（该计划又被称为“奥巴马新政”）。该法案的出台目的在于：一是希望以能源经济带动相关产业经济发展来应对金融危机；二是通过调整能源供应结构，确保未来的能源安全；三是试图通过发展产业技术创新来增加新就业岗位；四是减少温室气体排放。2009年9月，美国又推出《奥巴马创新战略》（The Obama Innovation Strategy），该战略包含了启用超过1000亿美元的资金用以支持创新、教育和基础设施建设。两项政策都在2009年颁布，目的在于刺激危机后美国国内经济，通过创新活动创造大量工作岗位以解决失业问题和促进经济全面复苏。两项政策都体现出对新兴产业技术创新的支持力度，并试图通过技术创新带动新兴产业的振兴，改变经济危机后美国经济发展现状。

但是，世界上并没有统一的国家创新系统模式可供复制。Nelson（2002）对15个国家和地区的国家创新系统进行比较分析，研究发现由于各个国家的国情千差万别，各个国家创新系统都具有复杂性和多样性，但没有统一的模式可言。自1978年中国改革开放以来，中国国家创新系统已经由原有的以公共研发组织为中心（Publication Research Organization，简称PRO）的创新模式逐步发展到以企业为中心的创新模式。

（三）区域创新系统

Cooke（1992）率先明确提出区域创新系统（Regional Innovation System，简称RIS）这一概念。目前，对区域创新系统的研究国内外学者已经基本达成共识。国内学者黄鲁成（2003）认为区域技术创新生态系统是指在一定的空间范围内，技术创新复合组织与技术创新复合环境，通过创新物质、能量和信息流动而相互作用、相互依存形成的系统。胡志坚和苏靖（1999）认为区域创新系统主要由参与技术开发和扩散的企业、大学和研究机构所组成，在市场中介服务组织广泛介入和政府适当参与下，形成的一个为创造储备和转让知识、技能和新产品的相互作用的创新网络系统，它是国家创新系统的子系统，体现了国家创新系统的层次性特征。

国内外学者对区域创新系统开展研究的一个重要方向是研究区域创新系统的组成因素。自20世纪80年代以来，有众多学者对区域创新系统的各主要因素进行了深入研究。Heidenreich M、Braczyk H J和Cooke P N主编的《区域创新系统：全球化背景下区域政府管理的作用》对区域创新系统的概念进行了较为详细的阐述，他们认为区域创新系统主要是由地理上相互分工与关联的生产企业、科研院所、教育部门以及金融机构等构成的区域性组织体系，在这个体系内，企业及其机构在该制度环境内系统地从事交互学习。Wiig（1995）在探讨区域创新系统的概念时，认为广义的区域创新系统应包括：进行创新产品生产供应的生产型企业群；进行创新人才培养的教育机构；进行创新知识与技术生产的研究机构；对创新活动提供金融、政策法规约束与支持的政府机构；金融、商业等创新服务机构。Davelaar（1991）指出影响区域创新的四大要素群：聚集经济（依靠现有产业引起的经济增长、依靠新出现的产业引起的经济增长）；人口结构和分布（地区人力资本、区域的市场、区域的消费者）；特殊的信息基设施（密集的通信系统和教育机构）；社会间接资本（中心地区比周边地区能更快地响应技术系统新的需求，并要求各地方建设基础设施和机构）。Asheim（2002）认为区域创新系统是由机构支撑区域集群系统，即由两类主体以及他们之间的互动构成。第一类主体是区域主导产业集群中的企业，同时包括其支撑产业；第二类主体是制度基础结构。Kangasharju和Nijkamp（2001）认为大学与培训对区域创新的发展动力有着重要的作用。

此后，有许多学者关注特定区域的特定案例，并研究某一区域经济成功的创新系统因素和环境因素。Cohen等（2002）比较了知识流动和R&D溢出、专利作为影响创新因素的情况下，日本和美国的创新模式的不同，并指出专利政策对知识与技术流动的影响。Adam（1993）、Feldman（1994）、Florida（1994）研究发现R&D和知识溢出不仅仅对外部产生影响，知识溢出对知识产生区域也会产生影响。Glaeser等（1994）指出在一个特定地理区域内集中某一特定行业，将会增强该地区企业之间的知识溢出效应。

国内学者罗守贵和甄峰（2003）认为区域创新系统是由在一定区域内与创新过程相关的组织、机构和实现条件所组成的网络体系，是由相关社会主体（政府部门、企业、大学和科研机构等）组成的一个社会系统。区域创新系统不但包括企业、科研机构和高等院校，而且包括政府部门，不仅包括技术创新，还包括组织创新、制度创新和管理创新及协调各要素之间关系的制度和政策网络。盖文启（2002）认为区域创新系统是由区域创新网络、区域创新环境和一些不确定因素组成的系统，“是区域内网络中各个结点在相互协同作用下进行的创新与结网活动，并融入区域创新环境而组成的创新系统”。区域创新系统是在一定地域空间范围内形成的，企业、研究与开发机构、高等院校、地方政府机构和服务机构构成的互相关联的创新主体，并共同影响着该地域空间内的社会和经济。

国内外对区域创新系统的研究主要集中于系统的起源、组成要素、结构特点、与其他系统的区别以及创新系统的绩效上，并根据创新系统绩效的研究制定区域创新系统发展政策。目前关于区域创新系统结构特点的研究较多，其目的是系统地解决创新政策制定的问题。国外对城市创新系统的研究较少，但是对创新对城市经济增长的影响却早有论述。

（四）城市创新系统

Jacobs（1970）指出，不同企业和经济机构之间知识的交换，将会提高新知识经济的发展水平，并指出城市对产业的集中作用将促进企业间知识流动，最终将会增强城市产业创新。Jacobs（1969）认为最重要的知识溢出来自城市，城市是产业和企业获得知识的来源。Lucas（1993）认为经济增长的动力来自于城市（大都市）在地理上的集中，城市对各种资源具有聚集作用，这促进了地区的经济增长，并维持着城市的存在。

从地理空间的视角看，城市是知识、技术、人才等重要创新资源的聚集地；此外，城市作为创新资源的聚集地，技术扩散在很大程度上受制于产业政策的影响。因此，城市对技术创新的进步与扩散具有重要影响，城市创新系统的存在取决于城市在地理和技术创新领域中的重要节点作用。城市作为一个特殊的部门创新系统（Sectoral Innovation System，简称SIS）通过技术创新部门的关联，与国家创新系统（National Innovation Systems，简称NIS）和特定技术创新系统（Technology Specific Innovation Systems，简称TSIS）之间存在重叠关系，同时在地理位置上也存在一定的重叠，可以说城市创新系统参与了更大范围内的创新系统的构成（Hekkert et al., 2007）（见图2-2）。

自2000年以后，国内学者对城市创新系统进行了广泛的研究。城市创新系统最早由国内学者赵黎明（2002）提出，城市创新系统理论将城市创新系统看成是社会经济系统。对城市创新系统的定义最早主要是从城市创新系统的主体等角度进行论述。目前，城市创新系统的研究主要集中在国内，关于城市创新系统的定义基本可以分为两大主要方向：一个方向是从城市创新系统内各主体及其系统组成结构的角度进行定义，另一个方向是从探讨系统的特点及其构成要素的角度进行定义。张辉鹏和石嘉兴（2004）从系统工程学角度，将城市技术创新体系定义为城市区域内参与技术创新的企业、大学和研究机构、政府部门等行为主体通过一定的机制相互延伸和交融组成的创新网络系统，具有鲜明的城市区域特色，是国家创新系统的子系统，并构建了城市技术创新体系三元行为主体系统模型。此后，张冬梅（2006）又对赵黎明（2002）的理论进行了延伸，认为城市创新系统属于区域创新系统范畴，是区域创新系统在城市层面的特殊子系统，是连接微观（企业创新系统）和宏观（国家创新系统）的中间环节。

2004年以后，国内关于城市创新系统的定义更强调从城市创新系统的要素和特点的角度进行概括，如表2-2所示。例如，有的学者认为城市创新系统是有边界的，这包括以城市为中心的区域空间范围和开放的边界（李飞、张晓立、覃巍，2007），同时也是以教育科研机构、技术交易市场、创业中心、创业投资和中介服务机构为基础，不同的主体要素和非主体要素作为结点以及要素之间的协调因素互相作用形成一个系统空间整体；系统空间内部各要素以及环境网络相互作用形成永续创新发展态势，并对社会、经济、生态等产生影响。另外，也有学者从生态学的角度解读城市创新系统特征，例如，隋映辉（2004）认为城市创新系统可以表示为城市对技术创新的扩散效应和科技产业聚集效应的矢量集合，以及一个独特的科技、经济、社会结构的自组织创新体系和相互依赖的创新生态系统。

表2-2 城市创新系统典型定义

基于以上分析可以认为，对城市创新系统的研究源于国家创新系统和区域创新系统，与区域创新系统相比，对城市创新系统这一特定范围内的创新系统展开研究，有利于克服区域创新系统实践性不足的问题，更有利于政府规划和决策的制定。城市创新系统是介于宏观和微观之间的中观层次范畴的创新系统，城市创新系统是区域技术创新系统中一种特殊的表现形式。城市创新系统又是区域范围内企业技术创新活动的综合与集成，是区域创新系统的具体化。因此，城市创新系统是区域创新系统的具体化，是以实现创新各要素效率最大化为目的，聚集和协调城市范围内各个创新要素，调动城市范围内各个组织共同参与新知识的创造、使用、扩散的过程中形成的制度网络。

本书认为城市创新系统是处于国家与企业层面之间的中观创新系统，属于特殊的区域创新系统。城市创新系统由地方政府、企业、高校以及研究机构四大创新主体要素组成，同时城市的创新资金、创新人才、创新环境以及创新精神与文化构成了城市创新系统的保障要素，两大要素群紧密耦合、交互作用，形成了以创新为特色的城市创新复杂系统。