创新是人类社会发展与进步的永恒主题,回顾中国改革开放数十年,技术创新已经成为国家经济发展的动力源,增强技术创新能力成为了强国计划的战略重点,实践与理论也都在寻找一切有利于创新的模式。在部署一个国家创新活动的具体操作中不可避免地将涉及到两个问题:一是选择在怎样的支撑体系中进行创新?二是支撑体系中的要素应该如何配置?城市系统有利于创新,区域系统有利于创新,这两个已经被理论与实践所证明有效的创新系统促使我们提出第三个概念:大都市圈创新系统。现实活动也已揭示,大都市圈的空间层级结构有利于其中的创新主体和创新资源借助产业结构升级而转移,实现技术与知识在大都市圈范围内逐级流动,从而推动区域一体化发展,大都市圈已经成为了一种高效运行的创新系统。然而,目前中国初具规模的几大都市圈创新能力均落后于国际著名的大都市圈,其原因主要是创新要素缺乏有效的配置模式。因此本研究以“大都市圈创新系统”为主题,拟解决以下问题:①大都市圈创新系统的空间结构如何?②在大都市圈层级结构中,创新要素集聚与扩散的形式如何?③大都市圈创新系统运行规则如何?④系统内哪些可控制参数是影响创新产出的关键要素?全文共分八章,主要内容如下:第一章:绪论。本章主要介绍研究背景与意义、研究主题与内容、研究方法与技术路线、研究的主要创新点,并阐述研究总体框架。第二章:大都市圈创新系统研究综述及概念界定。首先,本章从大都市圈的内涵、发展机制以及中国大都市圈发展现状三个角度评述了国内外关于大都市圈的理论研究;其次,本章从“区域创新系统相关概念”、“区域创新系统运行机制”以及“区域创新系统运行效率”三大主题回顾了区域创新系统的相关研究成果。最后,本章依据文献回顾,总结关于大都市圈及创新系统在研究主题、研究角度以及研究方法上存在可深入探讨的空间,并界定了与本研究主题相关的主要概念,旨在为后续工作提供明确的研究方向。第三章:大都市圈创新系统空间结构理论分析。本章首先从技术创新对城市化进程的影响以及创新与城市内外部空间关系这两个角度分析创新活动的空间特征,指出大都市圈创新系统的内聚性是由空间结构引起的。其次,本章借鉴生物学中的“异速生长”理论分析大都市圈创新系统空间层级结构的不均衡性及其促进创新活动的作用机理,并指出系统的层级分化很大程度上受到各城市区域可达性的影响。于是,本章从反映地理联系的区域可达性角度,提出“城市科技潜力”这一概念,并借鉴空间相互作用理论,引入相关经济和科技指标构造计算方程。最后,本章以长三角大都市圈为例,计算各城市科技潜力,并以此划分长三角16个城市的空间结构。研究发现,市场主导下的大都市圈空间层级结构与实际政策规划相悖,这一结果发人深省。第四章:大都市圈创新系统主体要素分析。本章分别讨论技术创新主体与知识创新主体在大都市圈创新系统中的行为。第一,本章从技术供给与需求角度分析企业空间定位的决策过程,总结出影响企业区位选择的大都市圈创新系统因素及盈利空间。第二,本章从技术供给与技术需求两个角度建立函数模型,分析企业在大都市圈创新系统某一层级区域的创新活动,并从层级结构角度构造函数模型分析企业区位选择与层级结构演化的关系。依据以上模型分析,本章总结出企业的创新行为与大都市圈空间结构关系的若干结论。第三,本章从合作创新的角度描绘了知识创新主体在大都市圈创新活动中的角色,阐述了大都市圈创新系统中各创新主体的多种合作创新模式,揭示合作创新的重要性。第五章:大都市圈创新系统资源要素分析。大都市圈内的创新资源要素可总结为:人力资源、财力资源和人力财力物化后的创新环境资源,本章对各类创新资源要素逐一展开分析。首先,本章从区域人力资源定义、大都市圈人力资源的构成和特征以及创新效应三个角度分析人力资源要素的内涵,构造了劳动力集聚与R&D投资研究的函数模型,分析大都市圈人力资源要素对企业创新行为的影响。其次,本章分析了大都市圈创新创新财力资源的内涵、构成和特征,并以政府科技支出的非市场调节特性为背景,构造创新补贴模型着重分析了政府创新事前补贴的低效率现象。最后,本章从物质、制度、精神三个层面分析大都市圈创新环境的内涵,并继续修改人力资源研究中的模型变量,分析大都市圈创新系统环境资源要素对企业创新定位的影响。至此,研究已在大都市圈空间结构背景下,对各类创新要素的行为进行了深入分析,研究结果显示,大都市圈中各要素的表现行为较为复杂。于是,研究借助复杂系统量化分析工具探询要素有效配置路径。第六章:大都市圈创新系统要素配置的系统动力学分析。以上研究结论体现了大都市圈创新系统的复杂性,以及各创新要素在大都市圈创新系统中的正、反向关联,本章选择系统动力学量化分析大都市圈创新系统要素配置。首先,本章简单阐述了系统动力学在大都市圈创新系统要素配置研究中的适用性。其次,文章依据以上各章对大都市圈空间结构和创新要素行为的研究结论,以分析大都市圈创新系统要素集聚与扩散功能为主要目的,结合可收集到的统计数据,设计变量及因果反馈回路、划分变量类型、组合系统流图、拟合变量间的函数关系。本章从实验实际意义及创新所需要的人、财、物角度,选择12个常数参数为可控变量,并从发明专利、科技成果商业化以及创新主体规模三个角度选择6个变量为输出参数。再次,本章仍以长三角大都市圈为例进行仿真分析。为方便模型设计,研究依据第三章实证分析结论,将长三角大都市圈第一层级看作中心区域,其他城市合并为外围区域,对2000年至2006年系统运行情况进行检验、比较,并结合全球金融危机的影响预测2007年至2012年系统运行情况。最后,本章根据实验结果,总结影响创新产出及企业行为的关键因素,归纳出长三角大都市圈创新系统存在的若干主要问题,旨在通过大都市圈创新要素集聚与扩散的主要功能,协调区域经济不平衡发展,为后续研究走出“政策实验室”分析长三角大都市圈创新系统要素配置有效路径提供基础。第七章:长三角大都市圈创新要素配置路径分析。首先,本章依据理论分析结果,提出了相关具体措施,帮助修正由市场经济决定的长三角科技潜力空间层级结构与政策规划的差异,以促进产业、技术、知识在区域内扩散。其次,本章根据实验结果和长三角实际情况,提出了关于创新要素配置的可行路径,旨在为长三角大都市圈创新系统的发展提供建议。第八章:总结与研究展望。本章对全文的主要结论和贡献进行了总结与阐述,对可以进一步深入研究的问题进行了探讨,并分析了未来研究的方向。从以上工作内容的概述可知,本文始终遵循:“经验总结——定性理论分析——定量实证分析——政策建议”这一理论联系实际的研究路线,目的在于体现研究主题的实际价值与意义。与前人关于大都市圈的研究相比,本文的贡献和创新之处主要表现在以下三个方面:1.研究主题以往研究不乏对大都市圈以及区域创新系统的讨论,多数研究也关注了大都市圈对于社会创新活动的积极作用,但尚未有学者将大都市圈作为一种“区域性的”创新系统来研究。大都市圈创新系统概念的提出,意味着研究主要从创新活动的角度,系统地、完整地描述、分析创新投入、创新产出以及创新扩散,这些被看作是“黑箱”的过程。这也使本文主题在很大程度上区别于以往的“大都市圈”、“区域创新系统”等研究工作。2.研究内容与角度首先,本研究主要内容均以空间结构为背景。大都市圈之所以能推动区域经济发展,成为具有较强创新能力的新兴经济体,根本原因在于其不均衡的空间结构具有强大的集聚与扩散创新要素的功能。于是,本文在创新主体要素和资源要素的模型设计以及系统动力学模型构造中,均将“空间层级结构”作为重要影响因素,分析创新要素流动形式。其次,为了突出空间层级结构的研究角度,本文在长三角大都市圈实证分析中,以16个城市的层级划分为前提,收集各城市相关统计数据,不同于以往研究以“两省一市”数据进行简单替代。再次,因为大都市圈是一个复杂的社会经济系统,研究从技术创新、空间属性、结构关联、创新要素内涵、创新要素聚散形式等多角度、较完整地描绘出系统的内在运行机制,使大都市圈创新系统活动从要素投入到创新产出的整个过程跃然纸上,这一部分工作以往研究鲜有涉及,是一个有意义并有一定创新性的尝试。此外,考虑当前金融危机对全球经济的影响,研究适时地增加内容,以专家意见与政府发布的权威数据为依据,调整可控变量,模拟预测在外生事件影响下系统运行结果。3.研究方法首先,在大都市圈空间结构分析中,研究跨学科地从生物学中借助异速生长理论,从地理学研究领域中借助潜力模型,从物理学中借助万有引力定律进行分析。虽然已有学者将潜力模型应用于区域经济和城市体系的研究,本文的创新则在于从衡量城市潜在创新能力的角度,赋予模型计算值“城市科技潜力”的定义,并选取区域可达性和反映经济、技术发展水平的专利产出、GDP等指标应用于模型中。在空间距离变量的确定上,研究并不取各城市之间的直线距离,而是从实际社会经济活动的主要出行方式考虑,相对客观地选择公路距离衡量区域可达性。其次,系统动力学在大都市圈创新系统中的应用是本研究的另一尝试。虽然已有研究将系统动力学应用于“区域创新系统”和“城市创新体系”分析中,亦有研究将分形理论、GIS技术、人工神经网络等新技术与新工具应用于城市体系分析中,但实现与空间相互作用研究的深入结合还存在一定难度。于是,本文将成熟、经典的工具应用于新兴事物的研究,从空间层级结构与创新活动的角度,设计包含层级体系与层级联系在内的大都市圈系统动力学模型,这是相对可靠与可行的研究方案。综上所述,本文是跨越创新管理、区域经济、城市规划等多学科的研究成果,在研究方向上始终强调“技术创新管理”的学科属性,在研究对象上始终坚持“大都市圈中各城市”的范畴,在研究技术制定上始终贯彻“空间层级结构”与“创新要素的集聚与扩散”的主线,旨在进一步丰富与深入理论研究。