区域科学领域中的集群动力学研究综述

区域科学领域中的集群动力学研究综述

摘要：集群动力学及集群行为研究空间上的集群现象及其动力原理，是当前区域科学领域的研究热点和前沿视角。文章综述国外关于集群动力学及集群行为的研究起源，梳理在区域科学领域中的集群相关概念、研究历程、指标测度、形成分类与演化动力原理等相关研究，总结提炼最新研究进展和发展方向，以期对我国学者进一步研究和公共部门政策制定提供有益借鉴。
关键词：集群；产业集群；集群动力学；集群机理；区域科学
一、引言
集群行为（ClusterBehavior，CollectiveBbehavior）在生活中普遍存在，细菌、蚂蚁、鱼、鸟、牛等生物群落都能发现明显的集群运动，小到各种微粒子、大到星际天体也都时时刻刻处在各自集群中运动，同时人类的生活居住、社会活动和经济生产领域也在空间上表现出一定的集群变化。各领域科研人员都试图解释集群如何在没有统一控制情况下实现总体一致地运动并进行各种活动，因此关于集群行为的研究也遍布生物学、医学、物理学、社会学、心理学、经济学和计算科学等诸领域。动物的集群行为与集群运动比较容易观察和分析，很早就有关于动物种群演变和迁徙规律的生态学研究，近年来人们又通过计算机对生物集群演变进行模拟，运用到仿生机器人等人工智能领域。
集群动力学（ClusterDynamics，CollectiveDynamics）是研究集群运动的新兴学科。最早研究集群运动机理的系统计算模型，是1987年由Reynolds提出的Boid模型，他根据鸟群、羊群和鱼群等动物集群运动特点，总结了三条建模规则，即：既能聚集在一起，又相互排斥以保持安全距离，同时集群整体速度协调一致。Couzin等（2002）用数学模型将其作了进一步精确化发展。匈牙利物理学家Vicsek和Czirok等（1995）于1994年提出了有效模拟集群运动的Vicsek模型，他以集群中的个体为研究单元，所有个体的运动形成整个集群运动的合速度，并在调整过程中集群趋向于“同步”。在此基础上，Leader-follower模型改变Vicsek模型每个个体都平等这一条件，增加一个或几个具有信息自主性的领导者，领导者从影响相邻的个体开始通过传递完成领导整个群体活动。
随着经济发展，人类活动协作与竞争关联日益频繁，在空间上的分散与集聚表现更趋明显。特别是20世纪末以来，区域和产业集群演变加速，人类活动的集群发展演变过程及机理越来越受到关注。区域科学领域的集群动力学及集群行为在国外研究相对较早，对该领域的研究梳理有助于国内当前区域协调发展导向下的研究推进和政策制定参考。
二、区域科学领域中的集群研究历程
在区域科学领域，空间上形成集群的主要是产业、企业、人口和城市等主体。总体来看，区域科学领域研究者最主要关注产业和企业集群的形成和演化，从集群概念角度，其研究历程主要分为以下三个阶段。我们首先溯源产业集群概念的提出的雏形――集聚分工，然后介绍区域科学领域学者们探讨和逐步普遍认可的集群概念。
1.起步阶段：农业与工业集聚分工研究。德国农业经济学家Thünen1826年通过孤立国假设，根据当时德国农业和市场的关系，充分讨论了农业、林业、谷草、牧业的?营空间布局，摸索出由距离城市距离远近不同而引起的不同农业种类空间分异现象。这是农业集群概念形成的早期雏形。AdamSmith1776年总结英国工业化初期生产分工和专业化生产所产生的效率，在《国富论》中认为，劳动分工是国民财富增进的源泉，他将分工分为企业内分工、企业间分工和产业分工三类。分工提升整体效率，企业集群保证了分工与专业化的效率，分工与专业化的强化反过来又促进集群的发展。Marshall（1980）最早用“工业区”（IndustrialDistrict）一词来解释小企业的集聚现象，定义“工业区”为大量小企业的地理集中，强调了小企业的地理临近以获得外部规模经济的重要性。
2.深化阶段：产业集群研究。除Marshall的“工业区”概念外，相关活动的区域集中，供应结构（供应链），具有持久联系的公司网络，行业间的输入―输出链，一系列技术，与某一技术领域相关的公司群等，以上都是区域科学领域提出的集群概念。
Porter特别强调竞争在集群经济中的作用，他认为集群有利于竞争、竞争促进集群演化。Porter（1998）给出集群定义为特定领域中相互关联的公司和机构的地理集中，包括一系列相互联系的产业和其他有利于竞争的实体。Gault（2002）认为集群是一组拥有共同目标（比如创新）的连接在一起的私人或公共机构。Cooke和Huggins（2002）提出了集群以下定义，相互处于垂直或水平关系中、在地理上接近的公司，这些垂直或水平关系包括在特定市场领域的企业各种基于竞争和合作、共享商业增长发展愿景、支持公共基础设施的关系。Cooke这个定义为相应的政策处理提供了可能，即提供平台“支持基础设施”，增强企业的“共同愿景”和促进企业间的竞争和协作。这个定义得到许多研究者的认同，Boschma和Lambooy（2002）认为，当考虑这个定义时，弄清楚集群演化的动力学就至关重要。
总体来看，产业集群研究主要可以分为两个层次：第一个涉及宏观层面，分析一个国家或地区的投入和产出相关的行业；第二个则涉及微观层面，分析在市场、机构、集聚、城市化等具体的地方条件下的个体行为者（如企业或私人机构）。不同层面的集群，其定义、识别、研究方法和政策建议不尽相同。比如，微观层次的集群概念包括本地化的空间效应，而宏观层次的集群概念没有；政策方面，宏观层面的集群分析可以考虑国家的工业或技术政策，而在微观层面的集群分析则可以考虑地方政府政策和基础设施建设。一般来说，经济学家和管理学家强调集群的经济和技术特征，侧重宏观层面；区域经济学家和地理学家则强调本地化的空间效应，侧重微观层面。但这并不意味着宏观和微观两个层面之间没有连接，在微观层面，行业、技术、市场和知识等因素仍然发挥重要作用，其研究结果也可以产生对宏观层面研究的有益影响。三、区域科学领域中的集群形成演化动力学研究
集群动力学及集群行为在区域科学领域的应用，主要就是研究空间上的集群现象及其动力原理。这是区域科学领域的核心问题之一，也是当前研究的前沿领域。
传统工业区位理论关注资源禀赋、交通条件和成本经济等因素，认为这些是形成企业集群的原因。但是随着传统工业聚集区域的衰落和新兴产业的蓬勃兴起，集群在实践中所表现出的组织性质和经济特征进入到学术研究视野，区域科学领域的集群动力学理论研究纷纷涌现。NooteboomBart（1999）通过整合演化经济学，从企业的资源能力视角、交易成本理论和认知科学视角论述了学习和创新对产业组织演化发展的作用过程，在此基础上其在ClusterDynamics一文进一步专门论述集群动力学，他们认为虽然集群和“工业区”两个概念虽然都含有连接的特征、共享的目的、一定的等级和中心性等，但是“区”表明活动的空间边界，而“集群”的则存在空间上的扩展性，这也是集群动力学的一个关键特征。
1.集群的测度指标研究。Enright（2001）认为区域集群的多样性决定很难对其给出定义，但研究和思考集群可以首先从集群的相关观测指标着手，并建立了一套观测集群的相关指标体系：
（1）集群的地理范围，指的是企业、客户、供应商、支持服务和机构的地域范围，这些区域嵌入在正在进行的关系和相互依赖的活动中。
（2）集群的密度，是指集群中的公司的数量和经济权重（以相关行业的市场份额计）。
（3）集群的宽度，是指集群内在通用技术、最终用户、分销渠道等非垂直关系领域水平相关的行业范围。
（4）集群深度，是指集群内垂直相关行业的范围，特别是集群是否包含供应链中的所有步骤。
（5）集群的活动基础，涉及区域中增值链活动的数量和性质。
（6）销售的地理跨度，表示集群的边界范围。
（7）集群的竞争地位的强度，可以随着企业竞争对手能力的强弱，从国内领先、超国家的区域范围领先，到世界领先。
（8）一个集群的发展阶段，可以是新兴的或成熟的，集群可能正在增长、停滞或衰退。
（9）集群中技术活动的性质，一般来说，集群可以是技术生成器、技术适配器或技术用户。
（10）集群的创新能力，是指集群产生与相关行业的竞争优势相关的关键创新的能力。
（11）区域集群的所有权结构，是指集群主要由本地公司、外资企业或两者的某种组合组成。
2.集群的形成分类研究。
（1）从价值链到网络。集群中主要有价值链之间的联系，也有相互给予和共享的支持机构。Nooteboom认为，集群首先通常包括不同的价值链，价值链包含在给定的生产和营销中增加价值的所有公司产品中，构成一个价值网络体系。
网络是包括价值链、价值系统的一般概念。集群是某种类型的网络。Coleman（1988）提出，网络是集体或个体行为者以各种各样的内容、按某种结构与强度连接的集合，网络的密度与个体的参与程度有直接联系。Burt（1992）提出，集群中参与者之间最大直接连接数为n（n-1）/2，密度测量为实际这?N连接的数量除以最大值，几乎没有直接的连接需要“结构孔”（StructuralHoles）。缔约方可以通过成为同一协会、同一价值链的成员或通过共享而间接相连的客户或供应商。在网络中，链接或关系可强可弱、可正式可非正式。
（2）从网络到集群。网络如何成为集群？由Cooke提供的集群定义知，在集群中，不同类型活动经常因为共同的目的结合在一起，形成垂直或水平联系。另一方面，一个具有高中心性和层次结构的网络，将不再称为集群。
集群的网络，使得集群不仅仅是一组恰好共享同一地点、工业或技术的公司集合，网络通过协同效应产生附加值，提高产品效率或市场准入。在集群中，所有企业和机构有一个共同的目的，即便也有个别目的可能相互冲突。然而，不管是否存在产生分层控制的总体权威，因为集群是整体，相互之间或多或少会平衡。虽然网络和集群之间的概念边界不总是很明晰，但它们确实有相当大的区别。如特许经营或供应商网络不是一个集群，一是缺乏各种活动，二是专营权和供应商网络通常由特许经营者或买方主导。
在集群中，联合目的可能受到限制，并且紧密和松散的联系可能共存。集群成员不必知道对方，不需要都有直接连接，不是所有人都与大家合作，但是他们至少间接地连接。Nooteboom（2003）认为这种联系的强度可以从以下几个维度来考虑：一是范围，即所涉及的活动的类型和范围在关系；二是强度，即财政或其他资源的承诺；三是投资的关系特殊性；四是频率；五是持续时间；还有是否具有排他性（缺乏其他直接关系）和相互承诺或忠诚度。
3.集群的发展演化研究。Nooteboom和WoolthiusRosalindeKlein（2005）认为集群产生，能解决特定环境中的具体问题，其特殊性与产生问题的历史制度条件相关。相应地，集群不可能简单复制，但这也不意味着什么都不可能做，只要认真研究历史和当前的条件及我们对集群的需求，就能找到合适的集群解决方案。同时，集群不能被视为一个一劳永逸的安排，集群需要适应不断变化的内部和外部条件。针对集群的发展演化，能否、如何识别它一般的发展阶段和评估它的效果，学者们也有研究。
集群的发展演化理论，系统研究首先是从Poter（1990）对国家的产业竞争优势分析开始的，影响产业集群竞争优势的各个方面要素互相促进又互相制约，一个要素的优势会催生相关要素的成长，进而促进整个集群竞争优势的发展，而某一要素的退化也有可能造成整个集群竞争优势的衰退，形成了集群和演化发展的动力。
Tichy?C（1998）从地理环境对经济发展的重要性开始论述，历史分析国家的崛起特别是欧洲迅速形成的集群经济，解释和评估地理和集聚对经济发展、地区竞争力的作用。他认为产业集群的生命周期可以划分为产生、成长、成熟和衰退等四个阶段。Boschma和Lambooy（2002）认为，虽然不存在一个普遍的发展阶段，但可以确定一个潜在的“发展逻辑”，可以得出集群不同的发展路径，认为这种差异同样和技术、知识、市场、机构等相关。Nooteboom（2000）把这个“逻辑”从能力、治理和结构三个方面进行了归纳。
Nooteboom在和WoolthiusRosalindeKlein合作一文进一步提出从新技术市场组合中出现的集群一般将在四个阶段发展演化，即探索（Exploration）、巩固（Consolidation）、停滞或转化（Stagnationortransformation）、破裂和重新探索（Break-upandNewExploration）。
四、结语
区域科学领域的集群概念，一方面，与工业区、产业区的概念相比，多了空间上的扩展性、动态性，另一方面，与价值链和网络的概念相比，也有具体的联系和区别。同时，集群还有包含频繁活动、互相联系、进入市场、共享目标、本地嵌入性、一定的等级结构和非正式的控制等其他具体特征。区域科学领域的集群研究，最核心的在于集群的动态发展演化机理――集群动力学。
发达国家的城市与区域经历了比较完善的发展阶段，其区域科学研究领域当前对集群动力学与集群行为的研究可为国内相关学者的研究提供有益借鉴。从公共部门的政策制定角度看，把握集群演化机理，调节学习、创新等集群演化动力，分析判断集群所处的形成、发展、停滞、转变、消亡等不同阶段，引导区域集群下一步发展方向，还可以针对其未来可能的演化趋势提前做好相关预案。
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作者?介：李国平（1961-），男，汉族，黑龙江省拜泉县人，北京大学政府管理学院教授、博士生导师，研究方向为区域经济、经济地理；何邦振（1992-），男，汉族，湖南省衡南县人，北京大学政府管理学院硕士生，助教，研究方向为城市与区域经济。
收稿日期：2018-04-10。