区域科技服务平台生态系统共生演化机理研究
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作者:李长云 王艳芳
摘 要： 区域科技服务平台是提升区域科技创新能力的重要基础设施。随着平台服务的深化，单一的政府主导模式不利于平台的持续发展。为此引入生态学概念，通过分析共生关系来揭示平台演化机理，并运用MATLAB仿真分析其影响因素。研究表明共生环境是影响平台演化的重要因素。以黑龙江省科技服务平台进行实证，并给出相关对策建议，为政府制定政策和平台服务创新提供理论参考和实际借鉴。
关 键 词： 区域科技服务平台;生态系统;共生模式;共生演化
DOI： 10.16315/j.stm.2020.02.008
中图分类号： F279.2 文献标志码： A
Study on symbiotic evolution mechanism of ecosystem of
regional science and technology service platform
LI Chang-yun， WANG Yan-fang
（School of Economics and Management， Harbin University of Science and
Technology， Harbin 150080， China）
Abstract： The regional science and technology service platform is an important infrastructure to enhance the regional technological innovation capability. With the deepening of platform services， a single government-led model is not conducive to the continued development of the platform. To this end， the concept of ecology is introduced， the evolution mechanism of the platform is revealed by analyzing the symbiotic relationship， and the influencing factors are analyzed using MATLAB simulation. Studies have shown that the symbiotic environment is an important factor affecting the evolution of the platform. Finally， the Heilongjiang province science and technology service platform is used for empirical analysis， and relevant countermeasures and suggestions are given to provide theoretical and practical reference for the government to formulate policies and platform service innovation.
Keywords： Regional science and technology resource sharing platform; Ecosystem; Symbiotic model; Symbiotic evolution
党的十九大报告提出以科技创新支撑供给侧结构性改革、加快新旧动能转换的新要求，区域科技服务平台作为科技创新体系中重要的基础设施，成为推动区域经济跨越式发展和科技进步的助推器和主引擎[1]。中国科技发展战略研究院发布的《中国区域科技创新评价报告2018》显示我国建成并投入运行的区域科技服务平台多达28个，总体规模还在扩大，服务深度与广度也在拓展，有力地支撑了区域经济发展和科技进步。虽然平台发展取得了一定成效，但是单一的政府主导发展模式不利于平台的可持续发展，这就需要引入新的理论为平台的可持续发展提供全新的思路;因此，借鉴生物学上的种群“共生”概念，从共生演化范式研究种群的共生模式、探索平台演化机理，成为研究平台可持续发展的重要课题。
共生理论认为某一种群为了占据有利地位需要与相关种群建立资源互补的合作关系[2]，共生演化过程能够较好地刻画区域科技服务平台生态化发展过程。学者们从不同视角展开一系列关于平台系统共生演化的研究。Nikolaou等[3]从资源互补入手，研究创业平台系统的共生，发现共生可以促进主体间利益共同体的形成。欧忠辉等[4]利用有限资源约束下的Logistic模型，研究创新生态系统的核心企业和配套组织等共生单元在不同共生环境下的共生模式選择策略。吴洁等[5]构建Lotka-Volterra模型，分析主从视角下专利创新生态系统三主体的共生关系，探究不同共生作用系数对专利增长的影响。
生态系统内部种群间的共生关系是一个动态过程。宋晓洪等[6]构建了包含共生关系识别、形成和发展的创业生态系统模型，并提出资源的差异性是共生关系形成并发展的基石。孙冰[7]采用扩展Logistic模型构建同一企业不同产品间的共生模式理论模型，总结2个不同产品间在不同阶段的共生模式以及演化规律。此外，李晓娣等[8]建立共生度模型和共生进化动量模型，并以30个省市的统计数据进行实证，分析我国区域创新生态系统共生水平及共生进化状况。
综上，学者们的研究主要集中在创新生态系统和创业平台的共生模式和共生进化状况等方面，对区域科技服务平台这种公益性、战略性平台主体间如何协调、如何产生联系等的研究较少。本文从生态学隐喻视角出发，根据平台的业务拓展将主体要素分为核心科技单元和辅助单元，构建由“IT能力、市场准入机制、服务能力、管理机制、政策工具、随机因素”等影响的共生系数模型，分析不同共生环境下二者的共生关系，通过系统仿真揭示平台共生演化机理，探索推动种群共生合作的有效机制，对区域科技服务平台生态系统演化的理论进行补充，同时为政府以及平台管理者制定发展战略与服务创新提供理论依据和实际参考。 1 区域科技服务平台共生系统分析
区域科技服务平台是创新活动中物质、能量和信息传递的有效介质，分析平台内部种群的作用关系以及共生单元、共生环境和共生模式的相互作用[9]，对于揭示其共生演化机理具有重要作用。区域科技服务平台建设与运行之初，由政府投入启动资金，并在政府的推动下吸引供需双方进行业务循环，然而，随着平台服务向纵深发展，必须依赖市场的因素来拓展业务、提升服务能力，从而扩大生态圈。由此，从创新的过程入手，将平台相关主体分为核心科技种群和辅助种群，如图1所示。
共生单元是构成共生系统的基本单位。区域科技服务平台的共生单元包括由产、学、研等创新主体组成的核心科技单元，以及由官、管、金、服等组成的辅助单元。核心单元是科技创新的重要主体，在创新过程中需要共享资源、共创科技成果，发挥着价值创造的主导作用。辅助单元则是从市场整合进来的能夠提供资金、管理、技术等服务的主体，为平台健康发展提供有效支撑。核心单元依托辅助单元进行创新，而辅助单元则以核心单元为生存的基本前提，二者协同完成价值创造过程，共同推动平台生态系统的发展。
共生环境是共生单元的栖息地，是影响共生单元相互作用的外部因素。区域科技服务平台的共生环境是指影响共生体发展的社会、人才、经济、政法以及科技环境等[10]。良好的共生环境可以促进平台向更高层次演进，一个地区经济发展水平越高、信息技术发展越迅速，共生系统的共生环境越稳定。
共生模式是共生单元之间的相互作用方式以及物质、信息和能量的“流通渠道”，使得共生单元间实现价值交换并形成相对稳定的共生网络，表现为核心单元与辅助单元从寄生共生、偏利共生，演化为不对称互利共生，最终实现利益均衡的对称互利共生模式。
1.1 寄生共生模式
平台运行初期，政府引导产学研等创新主体进入业务循环，政府通过直接资金投入、创新券、税收优惠等政策工具无偿投入，促进核心单元发展。平台管理方则进行监督管理。核心单元依托辅助单元的政策和资金开展科技创新活动。核心单元对辅助单元提供的服务产生依赖性，由此形成寄生共生关系，如图2所示。
在这种模式下，核心单元与辅助单元无共生能量产生，平台是依赖政府的供给来汇聚供需双方，形成交易市场，从而吸引科技金融、科技中介等市场主体加入;此时，需要平台与外部市场业务融合，不断提升服务能力，从而扩大生态圈，打破发展瓶颈。
1.2 偏利共生模式
市场主体、市场规则的引入对平台各主体的信誉和资源质量都提出较高的需求。核心单元在创新过程中所产生的数据衍生为一种新资源，吸引科技服务种群加入并挖掘数据背后的价值。核心单元投入的知识、技术等，以及辅助单元投入的资金、管理等要素，共同贡献于价值创造活动，平台由此进入快速发展阶段。在此阶段，核心单元通过辅助单元的支撑不断壮大规模，而辅助单元分享了核心单元的价值，抵消了寄生共生关系中的能量损失，二者形成偏利共生关系，如图3所示。
核心单元与辅助单元的偏利共生有利于促进价值创造，使平台系统容量扩增，承载力和抗风险能力得到提升，更提升了核心单元的价值创造能力。作为“理性”经济人，共生能量仅能够维持收支平衡的辅助单元会因“不利己”局面导致兴趣缺失，所以从发展的角度看，辅助单元不会长期处于不获利状态。
1.3 不对称互利共生模式
随着种群规模和资源数量的爆炸式增长，平台的资源配置效率、资源池结构在IT技术的支持下得到提升优化，提高了平台服务的有效性与精准性。核心单元内部的高效互动加速了辅助单元与之的流动，此外，也急需决策机制来提高治理能力，同时，补偿激励机制的实施解决了辅助单元的后顾之忧，二者形成有效的价值循环。在二者价值创造和价值获取交替的过程中， 偏利共生关系被打破，开始迈入互利共赢的共生模式，平台进入成熟阶段，如图4所示。
虽然核心单元与辅助单元都能从共生关系中获取共生能量，但是双方的价值创造和获取能力提升程度不同，二者的利益出现不均等，共生能量更多地流向核心单元，双方能量积累出现差异化。这种不对称互利共生不利于长期稳定，各主体追求的共同目标是协同共生的最高层次，即实现对称互利共生。
1.4 对称互利共生模式
在区域科技服务平台系统中，核心单元与辅助单元基于趋利性，共生关系偏离对称互利共生轨迹将会因协同动力的消减而逐渐破裂。随着系统分工的不断精细化以及利益平衡机制的完善，核心单元与辅助单元间利益分配的不对称性越来越小，不对称互利共生关系得到改善，平台形成高级有序的共生体以及稳定均衡的收益体系，最终实现对称互利共生，如图5所示。
对称互利共生模式下，双方“主动-主动”的互动关系会促进不同主体间的多元对话，提高彼此间的依赖性和紧密度，形成优势互补的协调互助机制，并最终实现“1+1>2”的效果。
通过上述分析，区域科技服务平台受宏观环境与微观环境的双重影响，宏观环境主要包括区域经济水平、科技创新现状、科技政策法规等;微观环境包括平台的IT能力、准入机制、服务能力、补偿激励机制、内部决策机制、利益平衡机制、政府政策工具等。其中，平台的IT能力和准入机制以及内部决策机制在偏利、不对称互利、对称互利共生模式下发挥促进作用，平台服务能力和补偿激励机制在不对称互利、对称互利共生模式下发挥促进作用，利益平衡机制在对称互利共生模式下发挥促进作用，政府政策工具在寄生、偏利共生模式下发挥促进作用。区域科技服务平台在发展过程中因共生环境的变化共生单元之间会经历共生模式的转变，形成不同的共生效应。
假设辅助单元对核心科技单元的共生系数为α，核心科技单元对辅助单元的共生系数为β，则共 生系数表达式为：
α=f（a，b，c，d，e，g，h，k）。 （1）
其中：a表示平台的IT能力，包括服务人员的IT运用能力、科技中介的数据挖掘能力等;b表示市场准入机制，影响平台科技资源以及衍生资源（包括科技创新主体的行为信息、市场交易数据等）的数量、质量;c表示平台服务能力，包括平台的服务模式创新能力、服务范围、系统分工;d表示平台的补偿激励机制;e表示内部决策机制;g表示利益平衡机制;h表示政府的政策工具，包括直接资金投入、创新券、税收政策等;k表示其他干扰因素。 同理，可以构建核心科技单元对辅助单元的共生系数β的表达式，因篇幅限制，仅以α为例进行分析。
共生系数是外部影响因素的一个有限子集，假设αi，i={1，2，3，4}分别代表寄生、偏利共生、不对称互利共生和对称互利共生4种共生关系下的共生系数。设R是共生系数的影响系数矩阵，当某一环境因素对α有正向影响时，设其影响系数为“+1”，有负向影响时为“-1”，无影响时为“0”。以寄生共生模式为例，α主要受“政策工具”的影响，由此可得：r1=[0， 0， 0， 0，0，0，+1，-1]。由于每一种共生系数都受有限因素的影响，同理可得r2～r4， 则共生系数的影响系数矩阵为
R= 0 0 0 0 0 0 +1 -1
+1 +1 0 +1 +1 0 +1 -1
+1 +1 +1 +1 +1 0 0 -1
+1 +1 +1 +1 +1 +1 0 0 。 （2）
而环境影响因素矩阵P=[a，b，c，d，e，g，h，k]，于是得出：
αi=ri×PT= 0 0 0 0 0 0 +1 -1
+1 +1 0 +1 +1 0 +1 -1
+1 +1 +1 +1 +1 0 0 -1
+1 +1 +1 +1 +1 +1 0 0 ×[a，b，c，d，e，g，h]T。 （3）
在后续的仿真过程中，主要通过调整系数矩阵，来检验2个种群之间的共生模式，探索区域科技服务平台的共生演化规律。
2 区域科技服务平台生态系统共生演化模型
2.1 模型假设
为了更清楚的揭示区域科技服务平台生态系统共生演化的普遍规律，本文借助Logistic模型来描述两类种群之间的互动关系。
根据之前的分析，构建模式需明确以下假设：
H1：在特定的时空范围内，平台系统种群数量受资源、环境等因素限制。不会无限增长，表现出生命周期的特性。
H2：用种群规模变量代表平台系统的成长情况。在资源充足时，种群规模随时间推移而增长，当边际收益等于其边际成本时，种群将达到最大规模。
H3： 种群规模在短期内呈Malthus模型的指数增长规律，随着规模扩大，密度制约作用显现，种群增长速度减缓并趋于饱和，表现出logistic增长规律。
2.2 共生演化模型
两类种群相互作用时，每个种群的增长率受自身种群规模和共生种群规模的共同影响，即与共生系数有关。本文设定两种群的自然增长率为rA和rB，种群规模由NA和NB表示，初始规模为NA0和NB0，最大值为NAm和NBm，α、β分别表示种群B对种群A的共生系数和种群A对种群B的共生系数，代表共生效应大小。因此，区域科技服务平台两共生种群间的动态演化可用演化动力学方程表示为
g（NA，NB）= dNA dt =rANA 1- NA NAM +α NB NBM ;
h（NA，NB）= dNB dt =rBNB 1- NB NBM +β NA NAM 。 （4）
其中：資源消耗对种群增长的阻碍效应分别为1-NA（t）/NAm和1-NB（t）/NBm。在给定参数的情况下，采用一定的数学方法将模型转化为微分方程组，有助于把握平台生态系统共生演化的规律。
为方便研究，本文将共生种群相互作用关系及所对应的特点、共生系数与共生模式进行总结，如表1所示。
本文认为政府主导模式下区域科技服务平台生态系统内部可能出现寄生、偏利共生、不对称互利共生、对称互利共生4种模式。为了探索4种模式的稳定性，需要找到方程组（3）的平衡点。令g（NA，NB）和h（NA，NB） 等于0，得到平衡点F1（NAM，0），F2（0，NBM），
F3（（1-α）/（1+αβ）NAM，（1-α）/（1+αβ）NBM）和F4（0，0）。
为了判断每个平衡点的稳定性，本文建立区域科技服务平台共生系统种群间共生进化的导数矩阵来分析平衡点F。
J= g NA g NB
h NA h NB =
rA 1- 2NA NAM -α NB NBM rAαNA NBM
rBβNB NAM
rB 1- 2NB NBM -β NA NAM 。 （5）
平衡点稳定性的判断条件为det（J）>0且tr（J）<0，其中det（J）代表行列式的值，tr（J）为主对角线元素之和。共生演化模型平衡点稳定性的分析结果，如表2所示。
3 区域科技服务平台生态系统共生演化 仿真分析
为了识别区域科技服务平台生态系统共生模式演化的规律，在借助生态学Logistic方程研究的基础上，利用MATLAB进行仿真模拟，通过迭代探究其宏观演化规律。设定最大规模NAM为200、NBM为180，初始规模NA0为20、NB0为10，迭代次数为1 000，探究不同α、β组合取值下平台的共生演化，仿真结果，如图6～图9所示。
在寄生共生模式下，辅助单元B的共生系数为负，核心科技单元A的共生系数为正。B受到A的消耗有所衰落，种群规模低于最大规模;A受益于B，因此种群规模接近于最大规模。通过调节政府的政策工具因素加大共生系数时，双方规模都出现下降，且A的增长速度减缓，这说明A高度依赖B会降低自身环境适应性，限制自身发展，二者间未实现“1+1>2”的效益，需要更多地互动共享来推进共生演化。 偏利共生模式下，核心科技单元B的共生系数为正，辅助单元A的共生系数为0。共生产生的能量弥补了A前期受到的损害，其种群规模达到最大规模，B通过共生关系不断获取能量，种群规模超出最大规模。通过加入市场准入机制、内部决策机制，并调节政府的政策工具加大共生系数时，B的规模增长速度变快，这说明B通过价值创造活动持续从A获取资金、管理、培训、技术等支持，并逐渐产生人才、利润、服务等回报A的前期投入，A和B共生单元之间开始往好的方向迈进。
不对称互利共生模式下，核心科技单元B、辅助单元A的共生系数都为正，但不相等，A、B种群规模都突破了独立发展时的最大规模，与共生系数绝对值正相关。通过加入补偿机制，并调节市场准入机制、内部决策机制、平台的IT能力和政府的政策工具因素使共生系数增大时，双方规模都增大，而获利多的B规模增长较快，这是因为辅助单元的能量回笼使其发展方向的选择增多，加之增长率的提高使发展势头加快，共生单元之间的共生关系进一步稳定，双方向更高级的共赢的共生模式迈进。
对称互利共生模式下，核心科技单元B、辅助单元A的共生系数都为正且相等。双方贡献度均等，都能获得最多的共生新能量，得到更好的发展，且种群增长远高于其他模式。通过加入利益平衡机制，并调节补偿机制、市场准入机制、内部决策机制等因素使共生系数增大时，双方规模都增大并表现出同步性，这说明A、B共生单元之间优势互补、相辅相成，具有良好的互助机制，最终实现“1+1>2”的经济效益。
为了综合比较4种可能出现的共生模式，本文将不同共生模式下的共生演化参数进行整理，如表3所示。
综合仿真分析可知，区域科技服务平台共生系统的共生环境直接作用于内部主体间的共生模式，并最终体现在平台的进化结果上。如果核心科技单元与辅助单元出现紧密合作关系，则双方协同发展，共同进化，种群规模大于各自独立发展时的最大规模，这也是平台运行的最终理想目标。
4 案例分析
本文以黑龙江省科技服务平台为例，验证平台系统演化机理。
黑龙江省科技创新创业共享服务平台，于2009年建成并开通运行，主要包括科淘网、科服汇和创新券三大功能模块。在运行初期，政府通过行政手段，以及发放创新券等策略吸引例如哈尔滨理工大学、哈尔滨奥特科技有限公司等产、学、研主体加盟平台，形成核心种群，随着政府投入的加大不断壮大。此时，核心单元高度依赖辅助单元，形成寄生共生关系。
经过十几年的运行，平台整合了37家高等院校、207家科研机构、154家科技企业以及193家服务企业和54家创新载体，平台形成了巨大的资源池，这些资源又吸引了例如哈尔滨新全科技服务有限公司的科技中介、哈尔滨银行股份有限公司等科技金融服务主体，同时，也吸引例如黑龙江拓宇科技发展有限公司的IT公司、CNKI、数据公司，甚至是商业企业等更多的服务主体加盟，平台通过引入市场机制，在提供科技资源服务的基础上，不斷拓展服务范围、深化服务内涵，这时，政府逐渐由前台转到幕后，变身为参谋。
在平台IT能力、服务能力、信息资源水平等方面持续提升以及政府补助与共享政策的护航下，平台服务的有效性与精准性得到提高，核心科技单元内部业务的加强使辅助单元出现资金技术的回笼。此外，专家委员会的成立完善了内部决策机制，通过监督、控制平台的实际运行状况提供意见咨询，可以有效提高管理方监督治理的科学性，形成优质高效的管理方案。表现为平台生态系统的核心科技单元与辅助单元相互作用，先后整合大型仪器4 786台/套、加工制造设备59台、检测项目20 220项、创新券补贴企业429家、科技114呼入呼出3.3万次，同时开通了13个地市子平台;以核心单元为依托转化了一大批科技创新成果，形成了互联互通的科技成果转化体系。
但是由于双方的价值创造和获取能力不同，利益分配格局会出现不均等的现象，导致双方共生新能量积累出现差异化，表现的是不对称互利共生。因此，核心科技单元还需进一步完善服务链和创新链的协同，辅助单元还需进一步完善多元化的科技金融资金和信息循环体系，围绕龙江科技服务业发展八大业态，紧盯全省“五大规划”和“十大重点产业”发展需求，探索一种集信息展示、功能检索、需求受理、在线服务和电子商务等功能集聚互动的立体服务模式，促进共生新能量在共生单元间均衡分配，以实现双赢。
5 结论与建议
本文主要研究结论如下：区域科技服务平台的演化过程本质上是核心单元和辅助单元共生合作的过程;每一种共生模式的出现都是共生环境要素综合作用的结果;在平台系统中，互利共生拥有稳定的共生驱动力、最佳资源配置和利益分配状态，组织程度高、稳定性强，是平台系统演化的理想状态。
本文从共生环境视角提出以下建议：
1）政府层面。加强环境建设，针对平台不同的发展阶段适时出台相关的政策与法规。在平台运行初期，使用行政命令、发放创新券、直接资金投入等为平台注入初始动力;在平台成长期，要规范管理;在平台逐步迈向成熟阶段，要加强治理框架构建与优化，在满足公益性服务的基础上推动平台向高级阶段发展。
2）平台管理层面。提高平台的IT能力，引入自上而下的、系统的管理机制。首先，运用云计算、大数据、人工智能等先进信息技术，结合“互联网+”的服务模式，提高平台的IT能力;其次，引入平台准入机制严格把控种群和资源质量，建立合理的利益平衡机制和价值补偿激励机制，使各主体都能获得期望的利益;最后，成立专家委员会建立内部决策机制，监督、控制平台的实际运行状况，提供意见咨询，促进平台进入最佳资源配置和利益分配的良性发展状态。
区域科技服务平台系统共生演化为探索平台发展规律提供很有价值的思路，但是，由于平台数据不足，因此采用仿真手段进行研究，可能存在一些偏差，后续将运用平台运行的大数据进行更深入的研究。
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[编辑：厉艳飞]
收稿日期： 2019-12-10
基金项目： 国家重点研发计划项目（2017YFB1401800）;黑龙江省哲学与社会科学项目（16GLB08）
作者简介： 李长云（1966—），女，教授，博士，硕士生导师;
王艳芳（1995—），女，硕士研究生.
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