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摘要:科技創(chuàng)新是新時代粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的新興驅(qū)動力，廣州市科技創(chuàng)新的協(xié)調(diào)發(fā)展對粵港澳大灣區(qū)均衡發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。本文基于2009—2017年廣州市11個地區(qū)的空間面板數(shù)據(jù)，選取了反映科技創(chuàng)新發(fā)展水平的指標(biāo)體系，使用穩(wěn)健主成分分析方法計算穩(wěn)健綜合得分，評價了廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平，并利用分位圖直觀分析了廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平的差異性。研究發(fā)現(xiàn):廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平不均衡，各地區(qū)存在顯著差異。

關(guān)鍵詞:科技創(chuàng)新;穩(wěn)健主成分分析;分位圖;差異性分析

一、概述

2019年2月18日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》，再次強調(diào)了粵港澳大灣區(qū)建設(shè)，作為粵港澳大灣區(qū)四大核心城市之一的廣州的經(jīng)濟發(fā)展就顯得尤為重要。科技創(chuàng)新是區(qū)域發(fā)展的引擎，是推動區(qū)域發(fā)展的靈魂與動力，是體現(xiàn)區(qū)域創(chuàng)新能力的重要形式。十八屆五中全會上，“創(chuàng)新”被置于五大發(fā)展理念之首，這標(biāo)志著科技創(chuàng)新發(fā)展成為未來區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展實現(xiàn)戰(zhàn)略性調(diào)整的關(guān)鍵［1］。因此，本文旨在以科技創(chuàng)新為突破點，通過研究廣州市的科技創(chuàng)新發(fā)展水平的差異性及其影響因素，來促進(jìn)廣州市乃至整個粵港澳大灣區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。目前，基于已有文獻(xiàn)對科技創(chuàng)新進(jìn)行的研究可知，已有文獻(xiàn)主要研究科技創(chuàng)新的影響因素以及科技創(chuàng)新對經(jīng)濟發(fā)展的影響。對于前者，首先，在行業(yè)上金融體系的發(fā)展能極大地推動科技創(chuàng)新的發(fā)展，對科技創(chuàng)新具有長期、穩(wěn)定的均衡支持作用。但隨著時期、區(qū)域、階段的變化，科技金融對科技創(chuàng)新有著不同的作用。其次，從投入產(chǎn)出來看，企業(yè)的資本、人力投入能顯著增加科技創(chuàng)新產(chǎn)出。最后，外資并購、老齡化、空間差異等也都會對科技創(chuàng)新產(chǎn)生影響。對于后者，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為科技創(chuàng)新對我國經(jīng)濟發(fā)展具有顯著正向的影響，科技創(chuàng)新是經(jīng)濟增長的驅(qū)動力［2］，作為科技創(chuàng)新的重要分支的金融科技創(chuàng)新就能有效地提高地區(qū)全要素生產(chǎn)率［3］。但是也有學(xué)者認(rèn)為科技創(chuàng)新對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展模式轉(zhuǎn)型作用具有不確定性，創(chuàng)新對經(jīng)濟發(fā)展的支撐作用不僅取決于創(chuàng)新生產(chǎn)階段，更受制于創(chuàng)新支持下的經(jīng)濟發(fā)展階段［4］。還有學(xué)者認(rèn)為目前我國科技創(chuàng)新在短期內(nèi)對提高全要素生產(chǎn)率存在顯著抑制作用［5］。綜上所述，我國對科技創(chuàng)新的研究較為豐富，這為本文進(jìn)行廣州市科技創(chuàng)新的相關(guān)研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。無論是科技創(chuàng)新的影響因素對其本身的影響，還是科技創(chuàng)新對我國經(jīng)濟發(fā)展的影響都具有不確定性，不同區(qū)域、不同階段有著不一樣的結(jié)果;而廣州市又是粵港澳大灣區(qū)的四大核心城市之一，所以有必要對廣州市科技創(chuàng)新進(jìn)行針對性的研究。

二、傳統(tǒng)方法的不穩(wěn)健性及穩(wěn)健算法

(一)傳統(tǒng)主成分分析方法的計算模型及不足

傳統(tǒng)主成分分析的建立主要可概括為以下幾個步驟:(1)對初始數(shù)據(jù)集標(biāo)準(zhǔn)化處理。對任意的樣本數(shù)據(jù)集X=X1，X2，…，Xp()，記變量Xi的均值為X－i=1n∑nj=1Xji，方差為Var(Xi)=1n－1∑nj=1Xji－X－i()2;(2)計算標(biāo)準(zhǔn)化處理后數(shù)據(jù)集的協(xié)方差矩陣S，再計算其相關(guān)系數(shù)矩陣Ｒ。相關(guān)系數(shù)矩陣是一個對角線為rii=1(i=1，2，…，n)的對稱矩陣Ｒ;(3)計算相關(guān)矩陣的特征根、特征向量、累積方差貢獻(xiàn)率。根據(jù)主成分算法的思想，我們?nèi)±鄯e方差大于或等于85%的前m0m0(＜p)個主成分作為聚類的初始變量;(4)建立的主成分表達(dá)式，計算各樣本各主成分得分。令μi1，ui2，…，μip為第i個主成分Fi下特征向量λi對應(yīng)的特征向量，再計算樣本xj在該主成分下的得分;(5)根據(jù)各個主成分得分來計算綜合主成分得分。我們知道協(xié)方差矩陣是一個不穩(wěn)健的估計量，對離群值比較敏感，所以導(dǎo)致后面計算的相關(guān)矩陣、特征值、特征向量和累積方差貢獻(xiàn)率也受其影響，容易產(chǎn)生與實際情況不相符合的結(jié)果。其實協(xié)方差矩陣對離群值比較敏感主要是因為在它的計算中要使用到均值向量，而均值向量實際上只是對樣本數(shù)據(jù)的簡單求平均，這種計算方法很容易受到離群值的影響，從而導(dǎo)致協(xié)方差矩陣對離群值比較敏感，使得結(jié)果不具有穩(wěn)健性。因此，本文采用穩(wěn)健統(tǒng)計的思想來改進(jìn)傳統(tǒng)主成分分析，以削弱離群值的影響。

(二)穩(wěn)健主成分分析方法算法

穩(wěn)健主成分分析方法的目的是構(gòu)造一個穩(wěn)健的協(xié)方差矩陣，去掉離群值的遮蔽效應(yīng)，并降低離群值對協(xié)方差矩陣的影響。根據(jù)穩(wěn)健主成分分析方法的基本思想，使用穩(wěn)健統(tǒng)計量對傳統(tǒng)主成分方法進(jìn)行修正，主要的算法如下:(1)通過改進(jìn)FAST-MCD方法得到樣本的穩(wěn)健均值向量T和穩(wěn)健協(xié)方差矩陣S*，并再根據(jù)協(xié)方差矩陣S*計算出穩(wěn)健相關(guān)矩陣Ｒ*;(2)計算穩(wěn)健相關(guān)矩陣Ｒ*的特征值和特征向量，并計算主成分的載荷矩陣，得到穩(wěn)健主成分的載荷，即第i個穩(wěn)健主成分F*i下特征向量λ*i對應(yīng)的特征向量，由此可得樣本xj在該主成分下的得分;(3)計算穩(wěn)健方差貢獻(xiàn)率和穩(wěn)健累積方差貢獻(xiàn)率:每個穩(wěn)健主成分的貢獻(xiàn)率代表了原數(shù)據(jù)總信息量的百分比;(4)確定穩(wěn)健主成分:設(shè)F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)p為p個主成分，其中前m*0個主成分包含的數(shù)據(jù)信息總量不低于85%時，可取前m*0個主成分作為聚類的變量;(5)取樣本在前m*0個主成分得分作為新的數(shù)據(jù)集，并計算其穩(wěn)健綜合主成分得分。

三、科技創(chuàng)新發(fā)展水平差異性的實證分析

(一)指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)說明

本文結(jié)合已有研究文獻(xiàn)，選取了如下專利申請量(項)、專利授權(quán)量(項)、科技支出投入強度(%)、地區(qū)生產(chǎn)總值(GDP，萬元)、全社會從業(yè)人員(人)、固定資產(chǎn)投資額(萬元)、高新技術(shù)企業(yè)數(shù)(個)和高新企業(yè)銷售收入(萬元)共8個指標(biāo)作為衡量廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平的初始變量，本文使用的數(shù)據(jù)均來自歷年《廣州市統(tǒng)計年鑒》。

(二)實證結(jié)果分析

本文將運用穩(wěn)健主成分分析方法來綜合評價2009年至2017年廣州市11個地區(qū)科技創(chuàng)新發(fā)展的綜合水平。通過計算得到本文所選擇的研究數(shù)據(jù)的KMO值為0．52，Bartlett球形檢驗卡方統(tǒng)計值的P值為0．000，說明該研究數(shù)據(jù)適合作穩(wěn)健主成分分析。穩(wěn)健主成分分析的主要過程如下:首先，使用Ｒ軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，建立變量的相關(guān)系數(shù)矩陣，并且求出相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率以及累積方差貢獻(xiàn)率。第一主成分方差百分比為75．8%，第二主成分方差百分比為13．4%，累計貢獻(xiàn)率達(dá)到89．2%。其次，采用穩(wěn)健主成分分析方法，按照累積方差貢獻(xiàn)率大于85%的標(biāo)準(zhǔn)建立穩(wěn)健主成分載荷矩陣。前兩個主成分的累積方差貢獻(xiàn)率已達(dá)到89．2%，因此提取前兩個主成分，它們所代表的信息量已經(jīng)能夠充分體現(xiàn)原始數(shù)據(jù)信息所提供的信息;最后，根據(jù)穩(wěn)健主成分得分計算廣州市11個地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平的穩(wěn)健綜合得分以及排名，見下表。由于數(shù)據(jù)矩陣經(jīng)過了標(biāo)準(zhǔn)化處理，因此，從穩(wěn)健主成分得分來看，如果某個地區(qū)的穩(wěn)健主成分得分為正，則表明該地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平在廣州市平均水平之上;如果得分為負(fù)值，則表明該地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平在廣州市平均水平以下。根據(jù)廣州市11個區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平的穩(wěn)健主成分得分以及綜合排名的結(jié)果，可以看出:科技創(chuàng)新發(fā)展水平在廣州市平均水平以上的地區(qū)有6個，科技創(chuàng)新發(fā)展水平在廣州市平均水平以下的地區(qū)有5個。表1中的穩(wěn)健主成分直接反映廣州市11個區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平的高低:穩(wěn)健主成分得分越高，說明該地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平越高;反之亦然。在廣州市11個區(qū)中，天河區(qū)的穩(wěn)健主成分得分最高，為2．470，說明天河區(qū)為廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平最高的地區(qū)。而穩(wěn)健主成分得分最低的3個地區(qū)分別為南沙區(qū)、荔灣區(qū)、從化區(qū)，得分依次為－0．904、－0．994和－1．716，說明這些地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平在廣州范圍來看都是相對落后的，值得進(jìn)一步關(guān)注。

(三)科技創(chuàng)新發(fā)展水平分位圖

接下來，本文將基于上表穩(wěn)健主成分得分值，借助于分位圖的方法進(jìn)一步分析廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平的差異，并對每個地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平進(jìn)行層次劃分。本文通過穩(wěn)健主成分分析方法得到了體現(xiàn)廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平的“穩(wěn)健主成分得分”，運用Ｒ語言軟件，采用“NaturalBreaks(自然間斷)”［6］分類方法(自然間斷法)將廣州市科技創(chuàng)新發(fā)展水平分為5個等級，分別為－1.716～－0．904、－0．904～－0．616、－0．616～0．471、0．471～2．101、2．101～2．470，并將各個梯次的地區(qū)用不同的顏色表示，顏色越深代表科技創(chuàng)新發(fā)展水平越高，顏色越淺則代表科技創(chuàng)新發(fā)展水平越低，具體結(jié)果如下圖所示。由上圖可以看出，科技創(chuàng)新發(fā)展水平處于最高等級的是天河區(qū)、番禺區(qū)、黃埔區(qū)，綜合值在2．101～2．470之間;處于科技創(chuàng)新發(fā)展水平第二等級是白云區(qū)，綜合值在0.471～2．101之間;處于科技創(chuàng)新發(fā)展水平第三等級是花都區(qū)、越秀區(qū)以及海珠區(qū)，綜合值在－0．616～0．471之間;處于科技創(chuàng)新發(fā)展水平第四等級是增城區(qū)和南沙區(qū)，綜合值在－0．904～－0．616之間;最低等級是從化區(qū)以及荔灣區(qū)，其綜合值在－1．716～－0．904之間，這兩個地區(qū)科技創(chuàng)新發(fā)展水平比較差?？傮w而言，廣州市各地區(qū)之間科技創(chuàng)新發(fā)展水平存在一定的差距。

四、主要研究結(jié)論及政策建議

(一)主要研究結(jié)論

無論是從穩(wěn)健主成分綜合得分角度，還是分位圖的角度，廣州市各地區(qū)的科技創(chuàng)新發(fā)展水平均存在顯著的差異。以天河區(qū)為代表的高科技創(chuàng)新水平的城市多具有較高的經(jīng)濟發(fā)展水平和優(yōu)越的資源稟賦，加上政策上的偏移，吸引了大量新的資本、人才資源，加快了其科技創(chuàng)新的發(fā)展;而以從化區(qū)代表的中、低科技創(chuàng)新水平的城市恰好正是因為經(jīng)濟發(fā)展水平低，資源稟賦差等阻礙了其科技創(chuàng)新的發(fā)展。廣州市各地區(qū)科技創(chuàng)新的不均衡發(fā)展現(xiàn)狀將不利于廣州市的經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展水平的提高，甚至阻礙粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟文化社會的高質(zhì)量發(fā)展。

(二)政策建議

現(xiàn)階段廣州市科技創(chuàng)新的協(xié)調(diào)發(fā)展受到了各地區(qū)科技創(chuàng)新發(fā)展不均衡，創(chuàng)新競爭不斷加劇的阻礙。一方面，廣州市整體上應(yīng)該為科技創(chuàng)新的發(fā)展?fàn)I造良好的創(chuàng)新環(huán)境，并致力于完善基礎(chǔ)研究投入機制，積極推進(jìn)成果轉(zhuǎn)化，不斷引進(jìn)培育科技人才，加強知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新，以此促進(jìn)廣州市科技創(chuàng)新的發(fā)展。另一方面，加強各地區(qū)之間的合作是實現(xiàn)廣州市各地區(qū)科技創(chuàng)新水平均衡地、整體性地前進(jìn)的必由之路。為了縮小各地區(qū)科技創(chuàng)新之間的差異，廣州市內(nèi)部各區(qū)域應(yīng)該加強科技創(chuàng)新協(xié)作:以天河區(qū)為代表的高科技創(chuàng)新發(fā)展水平的地區(qū)要繼續(xù)保持自身的優(yōu)勢，充分利用核心區(qū)域的輻射作用與溢出效應(yīng)，加強與中、低科技創(chuàng)新發(fā)展水平地區(qū)的合作，以合作帶發(fā)展;以從化區(qū)代表的中、低科技創(chuàng)新發(fā)展水平地區(qū)要抓住好機會，不斷學(xué)習(xí)高科技創(chuàng)新發(fā)展水平的地區(qū)的優(yōu)秀科技創(chuàng)新理念、制度、技術(shù)，因地制宜，不斷提升自身的科技創(chuàng)新水平。

作者:胡杰 黃水仁 單位:廣東財經(jīng)大學(xué)粵港澳大灣區(qū)創(chuàng)新競爭力研究院 廣東財經(jīng)大學(xué)統(tǒng)計與數(shù)學(xué)學(xué)院