图1 产业与特定生态系统耦合关系
摘 要：耦合模式是发展战略性新兴产业的重要方式之一。将物理学中的耦合理论应用于经济社会发展系统中，构建基于特定生态系统的产业耦合模式，并详细阐释产业与要素、产业与城市及空间、产业与产业之间的耦合。最后，以产业与城市为例进行耦合模式实证研究。结果表明，诸暨市战略性新兴产业与创新型城市间的耦合度处于濒临失调区间的上位部分，尚需要进一步加大科技投入、提升规模和科技含量、提高区域熵指数。
关键词：战略性新兴产业；创新型城市；生态系统；耦合模式
战略性新兴产业是关系国家安全、产业安全、关键技术突破及产业制高点，乃至国家竞争优势获取和国家战略目标实现的新兴产业，其具有地位战略性、影响全局性、技术前瞻性、市场风险性、发展可持续性、产业生态性、区域竞争性7个主要特征[1-2]。培育和发展战略性新兴产业是发展中国家转型发展和重塑产业竞争力的关键，也是实现追赶式和跨越式发展的希望所在。耦合发展是战略性新兴产业发展的重要模式，全面研究耦合发展模式、加强耦合模式应用对于促进战略性新兴产业发展具有重要意义。
耦合是一个物理学概念，最早源于20世纪50年代，该词在物理学上是指将多个电路连接起来并使之在能量传输过程中相互影响、相互作用的方法。“耦合模型理论(Coupled-Mode Theory)”的代表人物Haus于1991年受邀贡献了其论文《Coupled-Mode Theory》，并系统阐述了其耦合理论。“耦合”一词早期主要出现在微波理论和光电子学及近年来光纤、电子信息技术、电磁学、智能配电中的耦合微电网[3]等领域。耦合理论多用于被动结构，如耦合谐振器和耦合波导，前者是时间上耦合模态的例子，后者是空间上耦合模态的例子。物理学领域学者也因此基于能量守恒、主动和被动结构、正交和非正交等情况给出了通过变分原理计算的耦合系数和耦合能量计算公式[4-6]。在中国现代汉语《辞海》中，“耦合”是指两个或两个以上系统或运动方式之间通过各种相对作用而彼此影响以至联合起来的现象，是在各自系统间良性互动下形成的相互依赖、相互协调、相互促进的动态并联关系。综合国内外关于“耦合”一词的界定，本文认为，“耦合”一词用于产业经济学领域，其狭义概念是指产业之间彼此相互影响、相互融合、相互促进的方法和达成的状态；而广义概念则应扩展到空间、要素、制度等产业生存发展等特定系统进行界定。学界运用“耦合”这一物理学概念及测度方式研究了战略性新兴产业耦合度和融合度问题，如以“容量耦合”为分析框架，通过构造战略性新兴产业、传统产业与区域经济空间三者所组成的耦合系统测算3个子系统间的耦合协调度[7]。而具体耦合度评价则呈多元化发展趋势，具体表现在如下几个方面：一是将产业耦合持续发展类型划分为衰退型和发展型两类，其中衰退型和发展型又各细分为5类[8]；二是将耦合协调度等级划分为失调和协调两类，其中失调和协调又各细分为5类[9]。除运用物理公式进行定量测度外，国内学者还有一些定性研究成果：一是基于产业研究视角，认为耦合主要是战略性新兴产业内部或传统产业内部企业间的耦合、战略性新兴产业子系统内部各产业之间的耦合或传统产业子系统内部各产业间的耦合、战略性新兴产业子系统与传统产业子系统间的耦合[10]。也有学者主要基于供应链和价值链关系，将其分为生产、价值和知识3类模块耦合[11]，但缺乏系统整合，范式成熟度较低；二是基于时空研究视角，认为战略性新兴产业与传统产业在时间逻辑上经历了双峰逼近、协调发展、良币驱逐劣币3个阶段；在空间逻辑上形成了产业要素、结构、布局和制度4个方面耦合[8]；三是基于产城耦合视角，认为二者是相互促进的螺旋式上升关系，是一个从低级共生向高级共生的动态演化过程[12]，但此研究仅停留在概念型构层面，也未进行耦合度有效测度。
总体来看，国内战略性新兴产业耦合模式研究主要集中在产业与产业研究领域，产城耦合问题研究相对较少，仅有少量研究主要集中在定性研究领域，很少有实证方面的创新。本文着眼于战略性新兴产业生存发展的“土壤”——特定产业生态系统，对战略性新兴产业耦合模式进行系统整合，并结合创新发展的时代要求，对战略性新兴产业与创新型城市发展间的耦合进行定量实证研究。
“耦合”一词使用范围较广，涉及理科、工科、经济学科等众多学科领域，在经济领域的分类也很多。本文从多个角度对经济领域的耦合进行分类：①按照要素划分，可分为产业与人才耦合(包括企业家及企业家精神)、产业与技术耦合、产业与区域资源耦合(包括自然资源、金融资源等)；②从特定城市视角形成产业与城市的耦合；③从空间视角形成产业与空间耦合；④从产业视角形成产业之间的耦合。本文从上述分类中抽出“产业”一词后发现，战略性新兴产业耦合对象实际上形成了一个基于人才、技术、城市、金融、资源、空间、产业等特定生态的耦合系统，而实现该特定系统所有单元或资源要素等的耦合则存在一个理想的生态系统共生耦合模式(见图1)。
图1 产业与特定生态系统耦合关系
(1)产业与要素耦合。本文所指要素包括战略性新兴产业发展的自然要素和非自然要素。从自然要素看，主要是自然界天然形成的，是区域自然资源存量与战略性新兴产业发展的耦合，可称为自然禀赋耦合，如新能源产业中对战略性新兴产业发展具有引领作用的太阳能、潮汐能、风能资源，以及对航空航天产业发展贡献较大的稀土资源。从非自然要素看，主要包括各类区域非自然存量要素以及区域可获取的增量要素等增量资源，如人才、以知识(特别是技术知识)为主要产权的大学及科研院所、金融资本和企业家等。以人才为例，包括区域人才拥有量和人才吸引力，即该地区可以调动的人才资源总量，这是区域产业耦合发展的网络化社会资本，这一社会资本网络越健全、创新网络越发达、社会资本质量和层次越高，知识创新能力越强。
(2)产业与城市及空间耦合。产业与城市耦合主要是战略性新兴产业同城市规划、建设、管理、发展理念、战略的耦合，其有助于实现产城互促、产城互动、产城互融，推动产城交相辉映，如人文历史悠久、自然生态秀美的城市同文化创意产业之间的耦合相适宜，东部沿海城市与海洋产业集群集聚耦合发展相适宜。当前，在中国创新型国家建设进程中，很多城市正在开展创新型城市建设，这为战略性新兴产业发展带来了千载难逢的战略机遇，二者也因此形成了产城之间的互动耦合。产业与空间耦合主要是指产业与空间的优化配置，应遵循产业与人口、生态及环境承载力相结合的主体功能区分类发展原则，其耦合形态通常表现为点、线、轴、带、区等分布状态。这种配置包括：一是产业与区域资源系统相耦合。它是指产业对区域资源的依赖性或区域资源对产业发展的支撑性，这种依赖性或支撑性与区域开放度、企业开放度密切相关；二是产业与区域经济发展相耦合。一个市场经济活跃、经济相对发达、开放度较高的经济体更容易实现战略性新兴产业发展；三是产业与区域创新体系相耦合。构建区域高质量的知识创新体系是促进战略性新兴产业与区域耦合发展的关键因素之一，如北京和上海是中国研究型大学和科研机构等智力资本最为密集的区域。因此，其战略性新兴产业与区域耦合也最为紧密；四是区域网络体系，如交通网络体系、创新网络体系、人才网络体系等，这些都是促进区域产业与空间加快耦合的重要因素。本文所指的耦合特别涉及产业区位选择问题，通常在智力资本密集、交通便捷、资源要素丰富区域等进行战略性新兴产业布局(见图2)。
图2 产业系统与空间系统耦合运行模式
(3)产业与产业之间的耦合。其主要包括传统产业与新兴产业的耦合及新兴产业之间的耦合。产业之间的耦合本质上是产业链、价值链及其模块的耦合，即基于波特价值链理论的价值模块耦合(见图3)。本文以波特价值链理论为基础，并将其应用于产业(企业)内部及产业(企业)之间。波特的价值链理论分为支持性活动和主要活动两部分[13]。因此，基于价值链的耦合模式可视为价值链系统耦合，具体可分为支持性活动耦合与主要活动耦合两类。其中，支持性活动耦合包括采购模块耦合、技术研发模块耦合、人力资源管理耦合、基于基础建设和组织管理的耦合；主要活动耦合包括供应模块耦合、生产运营耦合、物流耦合、市场销售耦合(渠道耦合)与服务耦合。产业间耦合主要包括如下4种类型：
第一种类型是与产品或服务相对应的生产模块耦合，该模块本质上是运营管理模块，主要体现为运营管理过程，即通过土地、劳动、资本等要素资源投入，经过一个转换或转化过程而输出产品和服务，从而实现价值增值。生产模块耦合是指将一个完整产品分成若干具有价值链链接关系或纽带关系的模块，在生产模块—组装或供应—总制造(总装)之间形成纽带关系，并对多个模块进行协整(见图4和图5)。
图3 基于Porter“价值链”模型的价值模块耦合(黑色箭头表示“耦合”)
图4 自生产模块耦合
图5 外包生产模块耦合
第二种类型是与技术、管理、人才等相对应的知识模块耦合。战略性新兴产业发展离不开这些高级要素的支撑，其中技术是战略性新兴产业发展的源头；管理既是现代企业发展的重要推动力量，也是资源整合实现组织目标的重要保障；人才是生产力中最活跃的因素，是技术、管理等知识“活化”的载体，是推动管理和技术等各项要素相结合而实现技术商业化和产业化的决定性因素。区域、企业知识模块积累和整合能力越强，其高新技术产出能力也就越强，战略性新兴产业发展创新驱动力也就越强(见表1)。通常情况下，除管理、人才和技术外，知识模块耦合的重要知识来源于大学和科研院所，它们是构筑知识模块耦合的重要创新主体。区域或企业与知识模块的耦合度越高、新产品输出概率越高，就越有可能进入和开辟产业发展的“蓝海”。
表1 战略性新兴产业发展知识模块耦合内容与方式
知识模块类别知识模块耦合衡量指标知识模块耦合内容及形式人才科研人才、领军人才、异质性企业家等人才数量和质量内培外引,包括柔性引进和付费合作、制定高层次人才奖励等激励机制管理管理创新能力、良好的管理模式及成功的商业模式等人力资本异质性、知识溢出与学习、管理培训、国际化交流、商学院学习、商业实践及其案例研究等技术发明专利拥有量;万人专利拥有量等;国家“三大奖”的数量等技术转移、知识产权市场、产权交易平台、专利许可、专利合作、专利入股等大学及科研院所研究型大学、中科院及其下属研究机构、企业研究院、国家实验室、工程中心及其分中心等高水平研究资源拥有量知识源头、参与供应链等各价值链环节研发、构建各类技术转移转化平台(如网上技术交易市场等),开展专利许可、专利合作、专利入股等;推动大学及科研机构落户社会公共部门研发投入指标,如R&D费用占GDP比重;R&D费用占销售收入比重加大研发投入、基础设施和环境氛围培育,推进隐性知识传播和共性技术研发等
第三种类型是与采购、销售等相对应的供应链模块耦合。供应链模块耦合主要包括两类：一类是基于质量、成本、时间等约束的供应品采购与企业生产模块耦合，可视为外部供应链模块耦合；另一类是产品产出从企业到渠道商及消费者的供应耦合，可视为对外供应模块耦合。这两者的供应方向正好相反，是“一进一出”的关系，前者解决产品质量和及时补货等问题，后者解决对外及时供货问题，二者本质上是生产运营的前端——进料后勤和后端——发货后勤分别同生产运营及市场营销耦合的问题。
第四种类型是与物联网和信息化等相对应的网络链模块耦合。伴随着物联网技术的迅速发展，产业模块构建搜寻机会越来越多，越能提供最优化的价值模块，并形成以物联网为媒介的价值模块网状链结构。网络链模块耦合本质上是价值模块网络化和黏合化。
总体来看，战略性新兴产业生态耦合模式是基于城市及空间生态和产业生态与价值链条相耦合的一种生态适应性、匹配性模式，也是一种基于特定区位产业维度、政策维度、要素资源维度(包括人力资源维度)、技术约束维度、环境约束维度、企业家精神维度等资源整合与战略性新兴产业发展之间有效匹配的共生耦合模式，是众多基于价值链环节分化而成的多模块耦合集合体(见图6)。
图6 价值模块与特定产业生态共生耦合模式
(1)创新型城市与战略性新兴产业耦合。创新型城市是指基于新城市发展观，具有良好创新环境与创新文化，并以此支撑创新主体充分利用现有创新资源实现高绩效创新的复杂创新系统[14]。创新型城市作为一个创新系统，其内涵主要包括：一是创新是创新型城市的最主要特征，也是城市发展的最重要动力；二是围绕创新形成或集聚一系列协同创新的要素资源，包括创新人才、创新知识等；三是围绕创新形成一种追求创新和促进创新的文化或发展理念，成为城市发展和城市竞争力的软实力；四是围绕促进创新和创业形成一种保障和促进创新的体制机制，这种体制机制通过形成优良的创新环境来加速创新过程和创新人才集聚；五是围绕经济领域创新(如发展模式创新)，逐渐扩展到整个城市社会创新，形成全领域、全时空创新，如“智慧城市”等方面的城市管理创新等。创新型城市与战略性新兴产业如何耦合，可将二者视为两个系统：创新型城市系统和战略性新兴产业系统。创新型城市系统主要体现在创新理念及文化、城市发展动力来源、创新要素资源集聚和城市创新体制机制等方面；战略性新兴产业发展系统则主要体现在战略性新兴产业发展战略制定及规划、战略性新兴产业竞争力状况、产业创新资源集成与整合、产业创业创新发展环境等方面(见图7)。创新型城市系统和战略性新兴产业系统是相互耦合和相互促进的关系。
图7 创新型城市与战略性新兴产业发展耦合系统
(2)城市与产业耦合指标体系及测度方法。为便于问题阐释和具体问题分析，本文借鉴石忆邵和卜海燕[15]有关创新型城市指标体系及前述有关战略性新兴产业评价与选择的指标体系，设计一个内含核心经济指标的创新型城市系统和战略性新兴产业系统指标体系，两个系统具体指标设计如下(见表2)。
表2 创新型城市与战略性新兴产业耦合指标体系
城市系统具体指标单位方向产业系统具体指标单位方向区域人才拥有量万人+产业总产值亿元+新产品产值率%+产业总产值占工业比重%+创新型城市系统技术进步贡献率%+战略性新兴产业系统产业区位熵指数N.A+万人专利拥有量个+万元产值能耗吨标煤-高新技术产值占工业比重%+产业增长率%+R&D占GDP的比重%+产业生产力上升率%+
在测算方法上，本文构造了创新型城市及战略性新兴产业两个子系统，借鉴物理学中耦合度测度方法，计算创新型城市与战略性新兴产业耦合度。为消除因指标量纲或指标测度量级不同造成的影响，本文先对各指标进行相应标准化处理，具体公式如下：
(1)
式(1)中，上式uij为正向指标，数值越大越好；下式uij为负向指标，数值越小越好。其中，uij为第i个系统的第j个指标，其反映了xij对uij贡献的大小，数值范围为0≤uij≤1；i取值为1和2；j取值为1～6；max(xij)、min(xij)分别为指标xij的最大值和最小值。由于创新型城市系统与战略性新兴产业系统是两个不同且相互影响的子系统，各指标对总系统的贡献程度可通过集成方法来实现，如采用线性加权法。具体公式如下：
(2)
式(2)中，wij为指标权重，采取Delphi法确定。对于创新型城市与战略性新兴产业耦合度的测算，本文借鉴物理学中的容量耦合系统模型，构建如下创新型城市与战略性新兴产业两个系统的耦合度模型：
(3)
为了更加直观地判断创新型城市与战略性新兴产业耦合协调度情况，借鉴张倩男等人[9]的研究成果，本文将耦合协调度等级划分为失调和协调两类，并各采取5个等级的均匀分布情况来确定协调等级关系，具体见表3。
表3 基于均匀分布的耦合协调度等级划分标准
序号耦合协调度区间耦合协调等级序号耦合协调度区间耦合协调等级(1)[0,0.1)极度失调(6)[0.5,0.6)勉强协调(2)[0.1,0.2)严重失调(7)[0.6,0.7)初级协调(3)[0.2,0.3)中度失调(8)[0.7,0.8)中级协调(4)[0.3,0.4)轻度失调(9)[0.8,0.9)良好协调(5)[0.4,0.5)濒临失调(10)[0.9,1.0]优质协调
(3)数据来源与结果分析。2012年，诸暨市在政府工作报告中正式提出“大力建设创新型城市”。本文依据《2013年诸暨市统计年鉴》、《2012年诸暨市国民经济和社会发展统计公报》、《2013年诸暨市国民经济和社会发展统计公报》、《诸暨市“十二五”人才发展规划》以及《诸暨市六大工业主导产业发展规划》等数据对诸暨市创新型城市建设与战略性新兴产业发展系统之间的耦合度进行具体测算，具体见表4。
按照上述要求进行数据标准化处理后，得出诸暨市创新型城市系统及战略性新兴产业系统各自的贡献值，2012年分别为U1=0.497 120和U2=0.318 599；2013年分别为U1=0.497 487和U2=0.318 641。按照耦合协调度计算公式计算得出诸暨市创新型城市系统与战略性新兴产业系统2012年和2013年耦合协调度系数分别为0.487 879和0.487 847。从中可见，其处于频临失调的发展阶段，见表5。诸暨市创新型城市与战略性新兴产业耦合度不高的原因主要在于：一是战略性新兴产业有待发展。近年来，诸暨市战略性新兴产业区位熵指数略大于1，但仍然在2以下，绝对优势不明显，产业竞争力有待增强；二是研发投入占GDP的比重仍然较低，2013年仅为2.1%，创新投入有待加强；三是产业增长率不高。一方面，战略性新兴产业产值增幅在10%左右，仅仅略高于GDP增速，但与传统铜加工产业、机械制造产业相比增速优势不明显，甚至增速低出很多；另一方面，诸暨市战略性新兴产业甚至出现增速下降的情况。此外，还与诸暨市创新型城市建设较晚及战略性新兴产业发展尚处于起步阶段等因素密切相关。
表4 浙江省诸暨市创新型城市与战略性新兴产业耦合发展指标体系
城市系统具体指标单位权重方向20122013区域人才拥有量万人0.1+17.0718.37新产品产值率%0.15+26.530.0创新型城市系统技术进步贡献率%0.25+57.959.0万人专利拥有量个0.1+22.328.0高新技术产值占工业比重%0.2+35.038.0R&D占GDP的比重%0.2+2.02.1产业总产值亿元0.15+518.5640.1产业总产值占工业比重%0.15+27.229.7战略性新兴产业系统产业区位熵指数N.A0.20+1.151.26万元产值能耗吨标煤0.15-0.6420.0574产业增长率%0.2+14.811.6产业生产力上升率%0.25+11.519.8
表5 浙江省诸暨市创新型城市与战略性新兴产业无量纲指标测算值
年限序号(1)(2)(3)(4)(5)(6)U1wij0.10.150.250.10.20.20.4971202012年uij0.2695890.438282610.3635060.5903400wijuij0.0269590.06574240.250.0363510.11806802013年uij0.2859400.31458710.4551850.63093100.497487wijuij0.0285940.0471880.250.0455180.1261860年限序号(7)(8)(9)(10)(11)(12)U2wij0.150.150.20.150.20.250.3185992012年uij10.0512840.00098110.0273400.020967wijuij0.150.0076930.0001960.150.0054680.0052422013年uij10.0463130.00187910.0180340.0308460.318641wijuij0.150.0069470.0003760.150.0036070.007711
本文将物理领域的“耦合”一词用于研究产业经济领域中的“耦合”问题，并形成如下结论：一是产业耦合是产业与其特定生态发展系统的耦合。战略性新兴产业多重耦合性分析结果表明，战略性新兴产业耦合对象实际上形成了一个基于人才、技术、城市、金融、资源、空间、产业、制度等特定生态系统的耦合系统，而实现该特定系统所有单元或资源要素等的耦合存在一个理想状态的生态系统共生耦合模式；二是产业耦合具有产业生态系统适配性。每个产业都有特定的生存发展系统，这一系统又是由特定的自然要素、资源要素、企业家精神、产业空间布局、产业结构、制度要素等构成的，这种基于有效匹配产生的共生耦合模式是众多基于价值链环节分化而形成的多模块耦合的集合体。战略性新兴产业耦合发展应选择与特定产业生态系统相匹配的模块进行耦合；三是诸暨市战略性新兴产业与创新型城市耦合测度结果表明，二者耦合度处于濒临失调区间的上位部分，尚需要进一步加大科技投入、提升规模和科技含量、提升区域熵指数，从而实现诸暨战略性新兴产业与创新型城市建设协同发展。
上述耦合模式研究成果对于今后该领域专业研究具有重要指导意义，主要体现在如下几个方面：一是产业经济领域的“耦合”是一个系统耦合概念，不是单纯的产业与产业之间的耦合概念。因此，在发展战略性新兴产业中，应考虑到该产业与区域产业生态系统是否吻合，以便提升产业与系统的协同性，促进产业发展；二是产业耦合不仅是实体经济之间的耦合，其还包括实体经济与虚拟经济之间的耦合，特别是与物联网等信息化之间的耦合，且后者对实体经济具有正向促进作用，如“互联网+”等产业对产业经济发展具有较好的促进作用；三是从中观层面产业研究扩展到微观层面企业研究，特别是吸收了波特的“价值链理论”，基于支持性活动和主要活动形成4类模块化耦合模式，表明耦合模式具有较为科学的微观基础；四是实证研究领域得到有效拓展。限于篇幅，本文仅对战略性新兴产业与创新型城市之间的耦合进行了实证研究。实际上，其它类型耦合模式都可以尝试进行类似研究，这将是未来研究需要努力的方向。此外，本文实证研究实际上是产城融合研究范畴，对今后该领域的研究具有一定启发意义。
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(责任编辑：王敬敏)
Coupling Model of Emerging Industry of Strategic Importance:A Case Study of Coupling between City and Industry
Abstract：Coupled model is one of important ways to develop EISI.The coupling theory of physics is applied to economic and social development system in the paper,where constructs industrial coupling model based on specific ecological system,and explains the coupling between industry and factors,industry and urban space,industry and industry.Finally, the paper takes Zhuji's EISI and innovative city as an exemple to carry out empirical research.The results show that coupling degree between Zhuji's EISI and innovative city,and still need to further increase input in science and technology to enhance industrial scale and content of science and technology,and regional business index.
Key Words：Emerging Industry of Strategic Importance; Innovative City; Ecosystem; Coupling Model
收稿日期：2016-10-18
基金项目：国家社会科学基金重大项目(15ZDC013)；教育部人文社会科学重点研究基地重大项目(16JJD790023)；南京大学博士后基金项目(201611)
DOI：10.6049/kjjbydc.2016100421
中图分类号：F264.2
文献标识码：A
文章编号：1001-7348(2017)10-0046-07