内容摘要:根据耗散结构理论的基本思想,通过对区域创新系统形成耗散结构的开放性、非平衡性、非线性以及涨落条件进行分析之后,运用资源熵探讨了区域创新系统的演化过程,并给出促进区域创新系统向更高级有序结构状态演化的对策建议。
关键词:耗散结构区域创新资源熵演化
区域创新系统是指在一定的地域空间范围之内,为了提高资源配置效率、创新能力与经济竞争力,由企业、大学和科研机构、地方政府与中介服务机构等组成的相互联系、相互合作的网络体系。
耗散结构理论
普利高津认为,一个远离平衡的开放系统,可以是力学的、物理的、化学的、生物的,乃至社会的、经济的系统,通过不断地与外界交换物质或能量,在外界条件的变化达到一定的阈值时,可能从原有的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态,这种在远离平衡情况下所形成的新的有序结构被命名为耗散结构(单晓云,2002)。贝纳德流是耗散结构的经典实验。该实验通过在一个容器两端各放置一块热源接触板,板的长度与宽度要远远大于两板间的距离,设上板的温度为T1,下板的温度为T2,开始实验时,两板的温度相等,即T1=T2,容器内流体处于平衡状态。当加热下板,此时T1 普里高津不仅对耗散结构这一概念进行详细的阐述,还剖析了耗散结构产生的具体条件,主要包括:系统必须是开放的。顾名思义,耗散一词就是消耗、耗费的意思,系统要在非平衡区域出现有序的结构特征,就需要耗散掉物质或能量,而孤立系统与外界没有物质、能量的交换,绝不可能出现耗散结构,只有系统是开放的,才有可能与外界环境进行物质、能量的交换。因此,系统的开放性是形成耗散结构的第一要件;系统必须远离平衡态。平衡结构不需要任何物质或能量的交换就能维持,而要出现向贝纳德流宏观的有序结构,就要不断地给流体加热,打破流体原先的平衡状态,使流体达到远离平衡态的区域。正如普利高津所说“非平衡是有序之源”。远离平衡态的开放系统总是通过突变过程产生自组织现象,即某种临界值的存在是形成耗散结构的一个主要条件(李静,2010);系统内部存在着非线性的相互作用。系统必须要有正负反馈机制之类的非线性动力学过程,这种非线性的相互作用使得系统内各要素之间产生协同作用和相干效应,从而使系统从杂乱无章变为宏观的有序状态;系统存在涨落现象。所谓涨落是一种随机的干扰,这种扰动的性能和结构非常复杂,几乎是无法控制的,其大小也是无法确知的。当系统处于平衡态时,涨落造成的系统偏离会逐渐衰退直至消失,使得系统回到稳定状态。只有系统处在远离平衡态的非线性区域时,任何一个微小的涨落都可能通过非线性作用机制的不断放大形成“巨涨落”,相当于打破系统的原有结构,形成一个新的有序结构。因此,系统形成耗散结构必须有涨落现象的存在(袁飚等,2010)。 区域创新系统的耗散结构分析 (一)区域创新系统形成耗散结构的条件 耗散结构理论自从提出以来,在物理、化学、地质学、天文学以及医学等自然科学领域得到了广泛的应用,成功地解释了许多自然现象。后来普利高津及其研究者还尝试将其运用到社会科学各领域,因为像人口系统、经济系统、文化系统以及产业系统等,这些研究对象都具备形成耗散结构的条件。同样,区域创新系统的某些特性也符合形成耗散结构的要求。首先,区域创新系统具有开放性。区域创新系统的构成主体(企业、大学和科研机构、地方政府与中介服务机构)必然与外部环境存在着人才、知识、技术、资金、设备、产品、文化以及政策法规等物质、能量与信息的交换。如果这一交换过程一旦停止下来,就变成了孤立系统,系统很快会崩溃瓦解。因此,区域创新系统本质上是开放的,否则就没有存在的意义;其次,区域创新系统具有非平衡性。判定一个系统是否满足远离平衡态的方法是研究体系的各个组成部分是否均衡一致,系统的各个部分之间的差异越大,系统离开平衡态就越远。可以说,企业、大学和科研机构、地方政府与中介服务机构作为区域创新系统的构成主体,他们之间存在着本质上的差别。企业基于对自身发展和利润追求为目的,能迅速地将技术转化为社会所需要的产品,并提供相应的社会服务;大学除了为公民提供教育服务,培养社会所需要的人才外,还肩负从事科学研究、传播科学知识、参与成果转化以及营造科学文化的重任;科研机构在区域创新系统内表现的职责是进行科学研究,向企业提供技术成果、向政府提供决策咨询;地方政府主要职责是进行宏观引导,政策制定、营造良好的创新环境氛围;而中介机构则是他们之间的桥梁,可以提供信息咨询、科研平台支持等。由此可见,企业、大学和科研机构、地方政府与中介服务机构存在很大的差异,具有远离平衡态的特征。再其次,区域创新系统存在着非线性。区域创新系统各主体的组织形式与功能不同,各类主体在技术能力和行为表现上也具有多样性。多样性的形成使得系统创新资源、创新能力在各个企业之间、区域之间分布由相对平衡变为不平衡,由一种非平衡结构演变成为另一种非平衡结构,并导致系统组成之间的结构关系越来越复杂化,形成非线性的相互作用网络,正是这种非线性相互作用使得区域创新体系内各成员之间产生协同相干效应,使得系统从杂乱无章变得井然有序,最终形成耗散结构(曾德明等,2009)。最后,区域创新系统存在涨落特性。区域创新系统中的每一个行为主体都有自己的职责范围、社会分工,并按照自身实际情况做出决策,各自的行为有时是很难预测的。因此,区域创新系统的整体结构状态会受到内外部的多种随机扰动因素而出现涨落。 (二)区域创新系统的演化分析 克劳修斯用熵来衡量系统状态的有序程度,熵值越小系统越有序,而熵值越大系统则越无序。对于孤立系统,不论其初始条件如何,都将向着熵越来越大,状态越来越混乱,越来越无序的方向演化。这是因为孤立系统只有熵的产生,而没有负熵流的输入,所以孤立系统最终只能走向消亡。而像区域创新系统这样一类开放系统,由于其与外界有物质、能量以及信息的交换,具备产生耗散结构的特征条件,存在向高级有序化方向演化的可能。本文借助克劳修斯的熵定义,把其引入到区域创新系统中,提出区域创新系统的资源熵概念,用资源熵来衡量区域创新系统演化方向的评价指标。所谓资源熵是指在区域创新系统中,由于物质、能量的交换与使用所表现出来的有效资源逐渐减少而无效资源不断增加的一种不可逆过程。这个概念的意义在于描述区域创新系统与外界环境进行各种资源交换的状态,资源熵的大小表示区域创新系统内资源利用有效性的大小,熵值的增加过程是区域创新系统内创新主体与环境之间进行资源配置和利用从高效状态向低效状态演化的过程。 由于区域创新系统是一个开放系统,它的资源熵变化可分成两部分,即: ΔS =Δi S+Δe S (1) 上式中,ΔS为资源熵的变化量,Δi S为区域创新系统内创新主体自身进行研究或生产活动耗费资源所引起的熵变化量,该值总是正值,表示系统内部创新主体自身所引起的熵变;Δe S表示区域创新系统内创新主体之间以及创新主体与环境之间利用资源所引起的熵变化量,此变化量可正可负。根据ΔS的大小可以判定区域创新系统演化的方向和有序程度: 1.当时ΔS >0,即Δi S >|Δe S|,表明负熵不足以抵消创新主体内部所产生的正熵,此时系统无序度加大,处于不稳定状态的恶性循环过程中。导致这一结果的出现有两种情况:一是系统内各创新主体单独的创新生产过程占主导地位,各创新主体没有或很少进行合作,这时要通过某种措施加以调控,建立必要的合作机制;二是区域创新主体之间有合作,与外界环境也有人才、技术、设备、资金以及产业政策等利用,但在合作、利用资源方面与区域创新系统不相适应,以至产生过多的正熵流。 2.当时ΔS <0,即Δi S <|Δe S|,表明负熵足以抵消创新主体内部所产生的正熵,此时系统趋向于资源熵产生最小的状态,表明系统总资源熵减小,有序度增强,系统处于良性循环的过程之中,这时系统功能逐渐改善,资源配置效率不断提高。 3.当时ΔS = 0,表明负熵与创新主体内部产生的正熵相等,或者系统内外没有熵产生,这是ΔS >0和ΔS <0的分界点,此时系统处于暂时的稳定状态,即区域创新系统的运行状态和资源配置效率没有任何改变(徐大伟等,2004)。 (三)耗散结构理论对完善区域创新系统的启示 1.健全区域创新系统中创新主体之间的合作机制。目前,我国区域创新系统内各创新主体出于自身利益或某种权利所限,开放程度还不够高,很难形成高度竞争力的区域创新系统。从掌握的资源看,企业具有较强的创新需求和高技术产品的生产能力,能敏锐地捕捉市场需求;大学和科研机构拥有较丰富的知识储备和较强的技术开发能力;政府拥有资金和组织调控能力,是区域创新政策和环境的创造者,能够承担一定的技术创新风险;中介服务机构则具备一定的信息平台优势。他们之间实现联系与合作是完全有必要的,对于已经出现的短期项目合作形式,很难形成稳定的有序结构状态,必须建立长期有效的合作机制,比如成立联合研发中心、战略联盟、数字孵化等,促使他们相互联结、相互融合(邹波等,2008)。 2.保持区域创新系统的资源有效畅通。区域创新系统的资源熵减少过程,是以区域创新系统内与外界环境资源交换与使用为前提的。如果创新活动有关的所有资源,如知识、资金、技术、设备、信息以及人才等,在交换与使用的过程中受到某种阻碍,则会增加系统的资源熵,促使系统的无序化,表现为某些创新主体拥有的资源被过度浪费使用,而有些创新主体却无资源可用。因此,只有消除资源合理流动的障碍,使其在区域创新系统中得到充分地使用,这样才能使负熵流增加,从而使区域创新系统更加完善,运行效率更高,整体创新能力更强。 3.加强政府部门的政策适配性。除了加强区域创新系统中创新主体之间的合作以及保证资源畅通外,区域创新系统的资源熵减少还与当地政府的政策法规等因素息息相关。然而,由于政策本身所具有的不确定性和主观性,不可避免地导致一些区域创新政策难以发挥其既定的功能,无法对区域的创新起到有效地推动作用。因此,在市场经济环境下,应该根据市场主导的原则,确立政府在支持技术创新方面的宏观调控职能,对区域创新系统的税收政策、金融政策、财政政策、人才政策以及产业发展等加以分析,考察各项政策与区域创新系统的现实基础与资源禀赋等是否协调,是否对区域创新系统环境有改善作用,能否促进企业与大学、科研机构以及中介服务机构等部门间的联系与合作。 参考文献: 1.单晓云.耗散结构特征[J].广西师范大学学报(自然科学版),2002 2.徐金发,常盛,谢宏.公司治理系统的耗散结构特征研究[J].技术经济,2007 3.李静.耗散结构视角下的企业文化系统研究[J].东岳论丛,2010 4.袁飚,陈雪梅.基于耗散结构理论的生态产业链形成机理研究[J].内蒙古社会科学,2010 5.曾德明,彭盾.基于耗散结构理论的国家创新体系国际化研究[J].内蒙古社会科学,2009 6.徐大伟,王子彦,郭莉.工业生态系统演化的耗散结构理论分析[J].管理科学,2004 7.邹波,张庆普,田金信.大学—产业—政府技术创新系统耗散结构形成机理分析[J].自然辩证法研究,2008