智慧城市的技术创新效应：基于杭州数据

摘要：产业集聚的创新效应是空间经济学的重要命题，但是智慧城市在要素集聚的基础上渗透了新兴信息技术，使得创新效应倍增，这一判断尚未引起学界重视。从系统集成视角对智慧城市建设诱发技术创新的作用机制进行理论分析，然后选取2001—2013年的时间跨度，对杭州市智慧城市的技术创新效应进行实证分析。其结果表明，杭州市智慧城市的核心解释变量宽带网络接入户数、基础网络设施建设投资额、网络信息技术及互联网企业数对技术创新效应代表性指标科技经费内部支出、专利申请授权量以及新产品产值都具有正向促进作用。其中，基础网络设施建设投资额对科技经费内部支出及新产品产值的正向推动作用较大，网络信息技术及互联网企业数对专利申请授权量的正向推动作用较大。 
　　关键词：要素集成；智慧城市；技术创新效应；诱发机制；智慧杭州；城市人口规模；城市创新系统；创新源 
　　中图分类号：TU994 文献标识码：A 文章编号：1007-2101（2016）02-0116-07 
　　一、引言 
　　城市人口规模的急剧扩张给城市的规划、发展、管理带来很大的挑战，引发了诸如空气污染、垃圾围城、交通堵塞、社会治安、公共资源紧张等复杂而难以破解的“城市病”。为化解这些“城市病”，“智慧城市”应运而生，其强调的是以城市整体效益提升为导向，通过物联网、云计算、新一代移动通信技术等的应用来整合城市资源，为公众提供智慧化的服务与管理。然而，随着新一代信息通讯技术的广泛普及，商业模式不断被颠覆，跨界经营成为常态，智慧城市的功能就不限于此，它对于技术创新的诱发效应愈加显著。传统城市的存在使得生产要素从简单的集中提升到城市区域层面的空间集聚，从而带来较低的贸易成本、充分的劳动力和产品市场、企业规模报酬递增、技术创新等促进创新活动发生的优势条件，最终通过优势的资金和人力资源的积累获得能带来更高效产出的技术或知识层面的创新成果，提高企业乃至整个城市的核心竞争力。然而，与传统城市促进创新效应相比较，智慧城市在承袭城市对创新效应作用的传统优势之上，借助于物联网技术、云计算技术、移动互联网技术、大数据处理技术、标准与安全共性技术等现代科技技术，实现城市区域要素空间集聚、整合，进而大幅度提升创新效应。 
　　国内外学者主要从区域创新系统理论、国家创新系统等方面进行研究，但是对于特殊区域的城市创新系统理论研究甚少，大多从城市的单一特定角度进行技术创新的研究。雅各布斯（1969）认为，城市竞争性结构对于创新和知识积累有着非常大的推动作用。安德松和卡尔森（2002）认为，城市集群在创新系统中占据着相当重要的作用，并且提出了以城市集群为中心的城市创新系统结构模式。另外，普加（2005）研究发现，许多城市由部分专业化向功能性专业化转变主要是由于远程管理成本下降导致的。在此过程中，大多数公司总部以及商务服务聚集地设置在大城市，工厂则聚集在小城市。卡利杰拉尔德和罗伯特（2007）研究发现，城市的就业密度以及专利申请量存在显著的正相关关系。在其他控制变量保持恒定的情况之下，A城市的就业密度如果是B城市就业密度的2倍，那么对应的专利授权量会高出20%。 
　　在国外学者对技术创新理论研究的基础之上，我国学者也积极探讨城市技术创新体系的有关问题。王铁明、曾娟（2000）研究发现，城市技术创新体系主要以城市角度为基准点，以追求创新要素效应最大化为核心目标，着重从计划经济体制、过渡时期技术创新运行机制以及市场经济体制下的创新运行机制进行分析；城市技术创新体系的构建必须要立足于协调城市私有部门以及公共部门的组织和制度网络，实现城市新知识及新技术的创造、扩散以及使用的顺利进行。之后，王永康（2002）对我国沿海开发城市进行了研究，从产业结构调整、外向经济型发展以及企业创新主体的塑造几个方面分析科技优势，同时提出率先建立并完善城市创新体系来实现创新水平的增强。廖德贤和张平（2005）在分析宏观层次上的国家创新系统、中观层次上的区域创新系统和微观层次上的企业创新系统三者相互关系基础上构建了城市创新系统的结构模型。认为作为区域经济的核心以及基础设施、信息服务等方面功能的综合体，城市应该以推动区域经济发展为导向，而区域创新系统的构建必须要以城市创新系统为突破口，才能够有效整合城市创新资源、营造城市创新氛围以及完善创新基础实施，进而推进城市区域创新系统高效运行。 
　　从当前已有文献及有关资料来看，智慧城市如何诱发创新效应这一问题目前尚无探索。杭州以 “电商之都”作为城市发展目标之一，先行发展智慧产业，吸引相关优质要素集聚，进而通过科创园、高新区、海创园等智慧经济载体进行资源整合及系统集成，诱导众多科研院所、高校、企业等创新主体参与智慧城市建设，引发创新效应。为此，笔者在分析创新诱发机制的基础上，以杭州智慧城市为研究案例，基于2001—2013年的数据，对城市智慧化对技术创新的诱发效应做实证研究，旨在降低城市的创新成本，提升创新水平。 
　　二、智慧城市促进技术创新的作用机制 
　　（一）要素集聚视角下传统城市对创新的作用机制 
　　要素集聚是经济发展过程中的一种产业分布形态。改革开放以来，我国沿海地区，特别是浙江、广东等省市的经济获得快速发展，同时在这些地区都形成了不同程度和不同特点的产业集聚现象，以中小企业的扎堆集聚最为显著。产业的集聚必然会引起人力资源、资金、技术、基础设施等要素在一定程度上的集中，要素的集中引发的递增规模报酬、平均生产和运输成本降低以及完善配套的基础设施，进一步促进了城市创新活动发生的频率。但由于城市受到环境、资源承载力的制约，要素在特定空间集聚到一定程度后，再增加要素投入并不会促进创新效应的进一步提升。因此，由于资源禀赋的不同，那些具备良好的地理、资源和人口优势的城市，大多数企业家倾向于选择该区位进行生产和经营。城市独特的优势以及逐渐成熟的技术、市场环境吸引更多的要素或关联企业转移到集聚区发展，从而促进城市创新活动的发生。这种要素向某一集聚地区转移，使该地区具有丰富的资本、技术、信息、人才等资源获得加速发展的现象被称为“吸纳效应”，使劳动力和资本市场向深度发展，带来较低的交易成本、信贷成本、富余的劳动力及市场规模的进一步扩大。
    此外，要素的集聚与城市的分工与专业化是双向的促进关系，其本质是通过知识积累和知识溢出来促进经济发展，奠定了进行创新活动所具备的硬件及软件基础条件。一方面，要素集聚推动了城市分工与专业化的进程，使得集聚的企业在该方面的生产经营能力更强，拥有更丰富的技术知识和稳定的产品市场，同时专业性增强有助于实现创新。另一方面，城市的分工与专业化进一步整合要素集的程度，从而将各类企业、居民、高校和科研院所与社会机构聚集在一起，他们为了各自的技术、人才或资金需要互相交流、影响和促进，带来了多样化的经济活动，触动知识溢出而推动创新活动和经济增长。城市各部门之间的信息、知识、人力资本等集聚和流动也正是知识溢出的表现和重要方式，城市产业之间相互合作、各类企业家、知识技能拥有者相互交流促进了新知识、新思想、新技术的产生，多样化使得企业拓宽了交流渠道，而不仅仅限于关联企业间合作，并由此获得提升自身发展能力和改善经营状况的信息与知识。同时，城市与城市之间、产业与产业之间的知识溢出增进了彼此的合作关系，使得产业或城市之间的各类信息和知识技能得到进一步融合，同时增强了知识溢出的范围和效用，促进城市创新效应的提升。 
　　（二）系统集成视角下智慧城市对创新的诱发机制 
　　从系统集成的角度来看，对一般产业要素集聚进行分析可知，城市创新系统实质上由三部分构成：核心层要素创新系统、中间层要素创新系统和外围层要素创新系统。但是对于智慧城市而言，城市创新系统还包含了智慧层、感知层以及网络层，是智慧城市要素集聚赖以生存与发展的创新网络系统，在各要素之间正式和非正式的交流过程起到一种桥梁沟通的作用。为了便于分析智慧城市促进技术创新效应的作用机制，笔者构建了智慧城市与技术创新的物联网系统（如图1所示）。智慧城市与技术创新的物联网系统是智慧城市特有的一种形态，借助于正式和非正式的交流沟通机制，相互作用、相互渗透组成一个强大的网络结构。这种网络结构强调技术创新不仅仅发生在单个创新源上，更多的技术创新产生于不同创新源的协同互动之中，突出了智慧城市物联网是技术创新的力量源泉，任何一层的任何因素都可能成为技术创新的创新源。就像一个庞大的生态系统，内部具有灵活的自我调节机制和技术创新功能。随着智慧城市要素的不断集聚，逐步增强集聚区域在市场竞争中的适应性和创新能力，从而保持智慧城市要素集聚区域的生命力和竞争力。 
　　另外，智慧层、感知层以及网络层在核心层、中间层和外围层之间形成一条信息通道，促使智慧城市要素集聚与技术创新的互动发展。具体而言，处于最外层的智慧层、感知层以及网络层能够迅速对企业的外部环境数据进行收集、整合，然后通过正式和非正式的交流直接传递到核心层中的企业中，进而保障企业获取数据的时效性，提升技术创新效应。其次，智慧层、感知层以及网络层通过正式与非正式交流传递外部信息的同时，也会通过物联网系统输送到外围层及中间层，从而间接传递到核心层。这样的直接好处就是可以增加创新活动在网络系统各节点发生的频率，提升创新水平。最后，由于智慧层、感知层以及网络层的存在，当一种创新活动在网络中的一个结点发生后，就会在网络内部快速流动起来，加速技术创新的扩散速度，从而促使更高层次创新活动的诞生。一般情况下，技术创新活动往往发生在网络结点上，联系的结点越多，技术创新扩散速度越快，技术创新能力就会越强。在相互交流过程中，会产生新的技术创新结点，增加结点密度，交流的机会就会越来越多，技术创新机遇就会越多，技术创新能力就会不断增强，从而创新效应也会越来越高。 
　　三、实证分析 
　　（一）变量选择 
　　智慧城市相关变量的选取主要依据《智慧城市评价指标体系2.0》以及2014年杭州市信息经济和智慧经济发展工作领导小组办公室编制的信息经济/智慧经济项目（第一批）汇总表而确定的。基于指标数据的可得性问题，从政府、企业以及个人三个层面确定基础网络设施建设投资额（NI）、网络信息技术及互联网企业数（IT）、宽带网络接入户数（BN）三个指标作为智慧城市的度量指标。通过投入法和产出法来衡量技术创新活动。其中，投入法的相关指标有R&D经费投入、科技经费投入等。由于缺乏完整的R&D经费内部支出数据，选用科技经费内部支出作为技术创新的投入指标。产出法的相关指标有专利数量、新产品产值等。除了智慧城市相关指标以外，还有许多因素会对技术创新产生不同程度的影响。从外资溢出、科技人力资本、企业规模以及市场竞争四个方面进行控制变量的选择（见表1）。