技术创新外部效应与企业研发投入:理论分析及实证检验 颜振军,吴欣彦,李 静(北京师范大学 经济与资源管理研究院,北京 100875)0 引言创新具有外部效应并深刻影响市场主体的创新行为在正确认识外部效应对企业创新影响的基础上,如何强化知识产权保护、科学规划创新联合体和创新集聚区建设、不断扩大对外开放、构建更加公平的市场竞争环境同样具有重要的实践价值知识溢出即创新的正外部性是内生增长理论解释经济增长、新经济地理分析产业集聚和创新空间分布的重要概念知识溢出对企业研发投入有怎样的影响?当前普遍认为,若知识溢出较强,一方面将导致企业因研发成功获得的经济租金减少,另一方面则有助于提高其它企业的市场竞争优势,从而对本企业研发产生抑制作用,造成企业研发投入下降[1-3]从实践来看,知识溢出对企业研发投入的单调抑制作用也构成知识产权保护、联合研发、交叉持股等有利于外部效应内部化、限制知识溢出的各种制度和组织安排然而,关于知识溢出抑制企业研发投入的理论分析与经验研究难以匹配基于新经济地理的理论和实证分析认为,知识溢出推动了产业集聚[4],而产业集聚进一步强化了企业间的知识溢出[5],如果知识溢出确实对企业研发投入具有单调抑制作用,那么集聚后显著增强的知识溢出会导致企业研发投入较集聚前有明显下降。
然而实证研究结果却与上述推论不尽一致如Moretti[6]针对美国高科技产业集聚的实证研究发现,高科技企业地理上的集聚显著提高了企业专利申请数量和质量;黄训江[7]针对中国高技术产业的分析也发现,产业集聚对企业研发投入有促进作用再如,知识产权保护可以有效降低知识溢出,若知识溢出对企业研发投入的抑制作用是单调的,那么随着知识产权保护强度提升,企业研发投入应该单调递增,但该推论未获得实证研究支持[8]针对相关理论分析结果与实际的不一致,本文认为,知识溢出对企业研发投入收益的影响可以分为两方面:一方面,知识溢出会减少企业研发成功后获得的经济租金,因此会降低其研发投入期望收益;另一方面,由于其它企业研发投入产生的知识溢出,导致该企业有机会“搭便车”,即不进行研发投入,其收益也会由于知识溢出而增加,因此知识溢出有助于提高企业研发投入期望收益现有关于知识溢出与研发投入关系的理论模型侧重于考察上述影响的第一个方面,从而得出知识溢出抑制研发投入的结论区别于现有理论分析,本文通过构建关于企业研发投入的局部均衡模型,综合考察知识溢出对企业研发投入期望收益两个方面的影响,发现在一定条件下知识溢出对企业研发投入也具有促进作用,更好地拟合与解释了经济实践。
知识溢出属于创新的正外部效应,同时,创新也具有负外部效应创新的负外部性是指由于产品市场存在竞争,创新使得企业能够获得竞争优势并导致行业内其它企业利润下降市场竞争越激烈,某企业创新对其它企业利润的影响越显著,创新的负外部性则越强[9]关于创新的负外部效应对企业研发投入的影响主要有两种观点:一是基于Dixit &Stiglitz[10]对市场竞争和经济租金关系的分析认为,市场竞争会加剧创新的负外部性,降低企业创新成功获得的经济租金,进而对企业研发投入产生抑制作用;第二种观点以Aghion等(2005)为代表,认为创新的负外部性对企业研发投入具有倒U型影响本文的理论分析表明,创新的外部效应对研发投入的影响可以根据净外部效应和行业研发投入两个维度,划分为4种情形Romer(1990)、Dixit &Stiglitz(1977)、Aghion等(2005)对外部效应与研发投入关系的分析均可视作某情形下本文理论模型的特例首先,根据理论模型,当创新的净外部效应为正且行业研发投入较高时,知识溢出会对企业研发投入产生抑制作用,这对应于Romer(1990)的分析;其次,当创新的净外部效应为负时,本文分析认为,创新的负外部效应增强会对企业研发投入产生单调抑制作用,这对应于Dixit &Stiglitz(1977)的分析;第三,由理论模型可以得到,若创新的净外部效应为正,对于研发投入较高的行业,负外部效应增强将激励企业研发投入,但对于研发投入较低的行业,负外部效应增强会抑制企业研发投入,这对应于Aghion等(2005)的结论。
本文的理论模型更具一般性,并在现有研究基础上进一步扩展了净外部效应为正且行业研发投入较低情形下创新外部性与企业研发投入关系的分析,认为由于其它企业的知识溢出会提高企业研发投入的边际收益,导致此种情形下企业研发投入会随知识溢出增加而提高,因此将知识溢出和市场竞争对研发投入的非单调影响纳入统一分析框架,有利于全面考察创新的两类外部效应对企业研发投入的影响此外,本文也对竞争均衡企业的稳定性和效率问题进行分析,并利用中国制造业行业层面数据对知识溢出与企业研发投入关系进行实证检验本文研究有助于深化对创新外部性与企业研发投入关系的理解,为产业集聚、研发合作等理论和实证研究提供参考,并为知识产权保护、研发补贴和奖励等科技政策制定与实施提供理论支撑1 文献综述在知识溢出对企业研发投入的影响方面,现有研究主要有3种观点第一种观点以Romer(1990)为代表,认为知识溢出降低了企业研发成功获得的经济租金,从而抑制企业研发投入虽然关于知识溢出会抑制研发投入的观点成为学界主流,并且大量研究也以此作为研究假设,然而直接对知识溢出与研发投入关系进行的实证分析并不充分,与知识产权保护、企业联合研发等相关的实证研究仅为知识溢出与研发投入关系分析提供了一些间接证据。
例如Branstetter &Sakakibara[11]对企业参与联合研发前后的研发投入进行实证分析,发现潜在知识溢出程度较高企业参与联合研发有助于降低知识溢出并显著增加研发投入第二种观点认为,企业的知识溢出能够提高其它企业研发投入例如叶静怡等[12]构建的理论模型认为,不同所有权企业的知识溢出作用具有不对称性,国有企业的知识溢出对私营企业研发投入具有促进作用第三种观点认为,创新的正外部性对企业研发投入具有异质性影响如黄训江(2017)提出知识溢出对企业研发投入的影响随产业集聚规模不同而存在差异,当产业集聚规模较小时,知识溢出有助于增加企业用于学习和吸收新技术的研发支出;而当集聚规模较大时,因知识溢出导致的“搭便车”行为将提高企业研发风险、增加企业成本,从而抑制企业研发投入如上所述,关于创新的负外部性对企业研发投入的影响,主要有两种观点:一是以Dixit &Stiglitz(1977)的分析为基础,认为创新的负外部效应对企业研发投入有抑制作用[13-14]Nickell[15]为此提供了经验证据,其分析结果表明,市场竞争加剧了创新的负外部效应,从而降低企业研发投入还有一种观点认为,创新的负外部效应对创新的影响是非单调的。
如Aghion等(2005)通过构建一般均衡模型的分析表明,创新的负外部效应与企业研发投入呈倒U型关系——当市场竞争程度较低、创新的负外部效应较弱时,企业为了维持现有利润,其研发投入会随着竞争程度加剧而提高;而当市场竞争激烈、外部效应较强时,研发投入会因期望收益下降呈现出随外部性强度提升而降低的趋势还有研究关注正、负外部效应交互对企业研发投入的影响如Leahy &Neary[16]构建了一个同时包含创新正、负外部效应的两阶段模型,分析认为,创新的两类外部效应均会抑制企业研发投入新近研究则认为创新的外部效应与研发投入关系可能是非线性的如Lopez &Vives[17]对交叉持股与企业研发投入关系进行理论分析,认为交叉持股使得外部效应内部化,弱化了竞争,从而降低了创新的负外部性他们的分析表明,对于知识溢出较高的行业,交叉持股比例提升有助于提高竞争均衡企业的研发投入,而对于知识溢出较低的行业,竞争均衡企业的研发投入会随交叉持股比例提升而逐渐减少还有实证研究发现,创新的两类外部效应均对企业研发投入有促进作用(庞瑞芝等, 2021)综合来看,现有研究虽然对创新的外部效应与企业研发投入关系有丰富的分析,但尚存在一些不足。
一是认为创新的正外部效应会抑制研发投入的主流观点与典型事实不匹配;二是直接对正外部性与研发投入关系进行的实证分析不充分;三是缺乏综合考虑两类创新外部效应对企业研发投入影响的分析框架鉴于此,本文拟综合考虑创新的正、负两类外部效应,构建局部均衡模型,对外部性强度与企业研发投入关系进行分析,并利用中国制造业数据对二者关系进行实证检验,以期为相关理论发展和科技政策制定提供参考2 创新外部性与研发投入关系的理论分析2.1 模型设定与生产相比,企业研发具有两个典型特征:一是研发投入有助于提高企业研发成功概率,但是研发投入的产出具有较大不确定性;二是由研发投入形成的创新对其它企业具有正、负两类外部效应本文的理论分析基于安同良等(2021)的模型设定,着重考察研发投入的上述两个特征假设产业中有n个企业,企业i在单位时间内的利润为πi,其研发经费投入为xi率先研发成功的企业在单位时间内能够在利润πi的基础上额外获得价值为P的收益,记贴现率为r,因此率先研发成功企业的额外收益现值等于P/r同时,创新具有正、负两类外部效应创新正外部效应表现为知识溢出,或者是提高其它企业的全要素生产率[18],或者是降低其它企业成本[19]),从而增加其它企业利润。
创新的负外部性表现为,研发成功企业能够获得竞争优势,导致行业内其它企业利润下降[9]因此,企业i创新的正、负外部效应均可以通过其它企业利润变化加以识别假设企业i研发成功,导致其它企业的利润变化为(1+β)πj其中,β∈[-1,+∞]代表了创新净外部效应的强弱程度β>0,表示创新的净外部效应为正;β<0,则表示创新的净外部效应为负企业i研发成功所需时间Ti服从参数λi=λ(xi)的指数分布,进而企业i研发成功所需时间的期望值为1/λiλ(xi)是企业研发的效率函数,并且满足:(1)2.2 研发投入的竞争均衡解根据Feynman-Kac等式,t时刻企业i的期望收益Ri(t)可表示为:(2)其中,Et(·)表示t时刻的期望值,EtdRi可以看作无穷小时间段dt上企业i收益变化期望值由企业收入结构可以得到:(3)将式(3)代入式(2)可以解得Ri(t),从而得到企业期望利润最大化问题为:(4)假设企业具有相同的研发效率函数,所以竞争均衡时企业研发投入相等,记为x将xi=xj=x代入企业期望利润最大化的一阶条件,可以得到竞争均衡时创新的净外部性强度与企业研发投入关系为:(5)记x0为外部效应为0时的研发投入水平,因此x0满足λ'(x0)=r2/P。
当竞争均衡时,β对x的导数为:(6)使式(6)等于0的研发投入水平xv满足λ'2-λλ''-λ'r2/P=0将λ'(x0)=r2/P代入xv的定义式,可以得到:λ'[λ'(xv)-λ'(x0)]=λλ''<0由于λ'呈单调递减,因此x0x0,并且当x∈(x0,xv)时,dβ/dx>0,因此竞争均衡的企业研发投入随正外部性增强或者负外部性减弱而提高;而当x∈(xv,+∞)时,dβ/dx<0,即竞争均衡时的研发投入随正外部性增强或负外部性减弱而降低综合来看,当创新的净外部效应为正时,研发投入与净外部性强度呈倒U型关系当行业研发投入处于低水平阶段时,企业研发投入随正外部性增强或负外部性减弱而提高,在行业研发投入进入高水平阶段时,企业研发投入随正外部性增强或负外部性减弱而降低当创新的净外部效应为负时,竞争均衡的企业研发投入随正外部效应增强或负外部效应减弱而单调降低图1显示的是利用λ(x)=xα对β与x的关系进行数值模拟的结果模拟的基准参数是α=0.。