技术变迁中的赶超机制研究综述

内容提要：很长时间内，技术变迁过程中国家（或地区）间技术地位的交替在很大程度上被理解为是一种偶发事件的结果，然而随着技术赶超现象呈现出系统性特征，20世纪90年代以来技术赶超的发生机制已成为经济学家的一大研究主题。本文在列举技术赶超存在证据的基础上，将分别从国际贸易与新经济地理学两个方向对技术变迁背景下技术赶超机制的有关研究进行综述，并探讨了不同技术赶超机制的内在政策含义。
    关键词：技术变迁 技术赶超 新经济地理学 集聚收益
    作者简介：刘凤良(1963-)，男，河北黄骅人，中国人民大学经济学院教授，经济学博士，主要研究方向为西方经济学。北京100872；徐少锋，中国人民大学经济学院，北京100872
    一、引言
    经济史的研究表明在经济发展中存在一种被称之为蛙跳(leapfrogging)的技术赶超机制。所谓技术赶超，就是指技术落后国家在一定条件下实现了对原先技术发达国家的超越，其中，18世纪末英国的崛起取代了荷兰的经济技术统治地位以及19世纪末20世纪初英国的领先地位被美国和德国所取代都是这方面很好的例证。这种国家、地区或产业间领导权的交替一般可以从社会制度架构、要素禀赋以及技术变迁等因素中寻找到答案，如Mancur Olson(1982)和Barro and Sala-i-Martin(1997)等。不过许多学者认为，其中的技术变迁是导致技术赶超的最常见也是最主要的原因。早在1915年，Veblen提出了一种“领导权惩罚”(a penalty for taking the lead)的想法，认为在技术变迁所带来的技术比较选择过程中，原先技术领先者可能会因循守旧，而落后者则可能会采用出现的新技术并最终赶上甚至超过技术领先者。这种技术决策所诱发的技术格局的变化后来成为研究技术变迁背景下赶超发生机制的范式。
    然而直到20世纪90年代，技术赶超才真正成为经济学界的系统研究对象，因为当时兴起的经济全球化进程迫使所有国家，不论是发达国家还是落后国家，都必须思考全球化所带来的机遇与风险。目前对技术变迁背景下赶超问题的研究大致有两个方向，分别是在国际贸易和新经济地理学两个框架下讨论赶超的发生机制。沿着第一个方向进行开创性研究的文献是Brezis et al.(1993)这篇名为《国际竞争中的赶超：一个关于国家技术领导权更替的理论》的文章。Brezis等人在动态李嘉图比较优势贸易模型的基础上引入技术的外部性和独立性，指出当新技术出现时，先进国家由于在旧技术上的成功运用中掌握了丰富的经验，忽视先进生产技术的直接提升而加以采用，而落后国家则由于没有太多的经验包袱并意识到新技术能够促进生产技术的直接提升而加以采用，从而最终实现技术领导权的更替。Brezis and Krugman(1997)则应用该研究成果成功地解释了不同城市之间的技术赶超现象。此模型后来衍生出了不少扩展，比较有代表性的包括Ohyama and Jones(1995)和Desmet(2002)，它们分别在技术决策中引入技术跨期比较优势和技术外溢概念，在更加宽松的假设条件下讨论了技术赶超的发生机制。与此同时，自上世纪90年代以来，Krugman(1991a,1991b)、Krugman and Venables(1995)和Venables(1996)等运用不完全竞争、报酬递增和市场外部性（也称金钱外部性）等理念构建了新的经济地理模型，创立了所谓的新经济地理学(new economic geography)。新经济地理学认为市场外部性能够推进产业集聚，对于工业中心的众多企业与消费者而言，他们能得到一种集聚收益(agglomeration benefits)，比如物美价廉的投入品与消费品等。当新技术出现时，企业为了继续获得这种收益而坚持使用原有技术，此时新技术就有可能被周边落后地区所采用，进而导致技术赶超的发生。
    本文余下部分将按下述结构展开：第二部分阐述对现代经济发展史研究中有关技术变迁过程中技术赶超存在性的论证；第三部分在国家贸易框架下讨论技术赶超；第四部分依托新经济地理学探讨技术赶超的发生机制；第五部分则概述技术赶超机制的政策含义并对全文进行总结。
    二、技术赶超的存在证据
    现代经济发展史的研究表明，在技术变迁过程中存在很多先进国家（地区）为落后国家（地区）所超越的例子，它们分布于近现代经济发展的广泛领域，这里将展示其中的两个范例：
    表
    通过对表1的直接观察我们不难发现，无论是英国对荷兰的超越还是美国对英国的超越直至当代日本经济的崛起，它们发生的时点都刚好与历史上的三次工业革命基本吻合。技术变迁和技术赶超所带来的技术格局演变之间是否存在一种系统性联系引起了经济学家的广泛关注，寻求技术变迁与技术赶超之间存在的因果关系成为这一研究的出发点。下面的这个例子（参见表2）使人们更加确信，这二者之间存在一种系统性关联。
    
    表2揭示的是第一次工业革命时期欧洲纺织业中心的转移过程：在工业革命开始前，纺织品生产主要通过以羊毛为主原料的人工纺纱，荷兰的哈勒姆是当时整个欧洲的纺织加工中心。而当18世纪的工业革命开始后，一系列新的纺织技术的诞生，使纺织品的生产逐步转向以棉花为主要原料的机器纺纱。这一纺织技术变迁导致的结果是从1700年到1795年莱顿和哈勒姆等城市的羊毛制品产量以及城市人口锐减，而英国的曼彻斯特等新兴纺织城市的人口数量却急剧增加。另外，值得注意的是荷兰的阿姆斯特丹和英国的伦敦等非纺织城市的成长过程却并未受到工业革命的显著影响，这在一定程度上明确了技术变迁的作用。所有这些例子都证实了Veblen的大胆猜测：由于受到某种“利益”的诱惑，技术领先者因循守旧而抵制一项新的生产技术，技术落后者则会大胆革新而采用这一新的生产技术，这种二元技术决策的结果导致了技术赶超的发生。到目前为止，所有对此类赶超问题的研究都是按照这一技术决策思路而展开的，本文余下部分将沿着国家贸易与新经济地理学两个方向对赶超发生机制的已有研究作出进一步的综述。
    三、国际贸易与技术赶超
    国际贸易理论研究的是国家或地区间的贸易分工与竞争，而技术赶超作为一种二元竞争态势很自然地可以通过国际贸易理论来加以阐释。最早将技术赶超纳入国际贸易理论框架的是Brezis et al(1993)。作为现代技术赶超研究的开山之作，它不仅率先通过国际贸易理论讨论了国家间的技术竞争问题，而且更重要的是它为后续研究提供了一个明确的分析路径。
    1.基本赶超模型
    Brezis et al.(1993)构建了一个两国家（技术先进和落后国家）生产两种产品（工业品和农产品）的动态李嘉图贸易模型：假定劳动是惟一的生产要素，而工业品生产函数模型具有如下形式：
    
    表示具有正的干中学效应，但是这种学习效应的边际报酬服从递减规律。(1)式中技术的生产效率不仅取决于其内在属性，而且也取决于在生产过程中所积累的经验。厂商选择生产技术不仅会考虑其内在属性，而且也会考虑其在该技术上所积累起来的生产经验，生产技术的这种性质正是实现技术赶超的决定性因素。Brezis et al.(1993)对技术赶超的刻画其实非常简单：在某时刻，技术创新使工业生产技术属性潜在地得到提高，但先进国并不会采用这项新技术，因为它在已有技术上积累起来的生产经验可以保证比采用毫无经验的新技术更高的生产效率；相反，落后国的生产者则会采用新技术，因为虽然同样是毫无生产经验可言，但采用新技术可以直接地提高其生产率。在这种技术决策的影响下，国际贸易分工格局就会发生变化，落后国家将最终取代先进国家而专业化生产工业品，而后者则专业化生产农产品，从而发生了技术赶超。
    该模型对技术变迁下技术赶超的解释实际上是对Veblen“领导权惩罚”思想的一种注解，它认为这种惩罚来自于受技术外部性影响下企业技术决策的“近视失误”，这种近视对先进国家而言意味着因循守旧地放弃长远生产效率，而对落后国家而言则是因祸得福地得到了长远生产效率。它很好地解释了表1中工业革命所导致的世界经济领导权的更替，而且也很好地解释了20世纪50年代的氧化炉炼钢技术导致的美国钢铁行业在60年代为日本所超越等产业地位的变迁(Borrus,1983;Chen,1996)，而且Brezis and Krugman(1997)还将该技术模型成功地应用到了对表2城市兴衰史的研究中，取得了很好的解释效果。
    2.跨期决策与技术外溢下的赶超模型
    Brezis et al.(1993)模型的构建有以下两个假定：一个是假定厂商缺乏远见(Myopia)，厂商在进行技术选择时只考虑到技术的当前效益，而不考虑远期效益；另一个是假定技术间是独立的，也即不存在技术外溢，已有技术上所具有的经验在新技术的应用上毫无价值①。这两个假定显然是不合理的；前者不符合理性人假设，后者更是无法解释一些经济现象，如丹麦在发酵技术与啤酒酿造技术上的经验使其在生物工程学上也取得了成功，而日本在光学技术上的优势保证了其由相机生产向摄影复印机和传真机生产的成功过渡(Porter,1990)。
    Ohyama and Jones(1995)最先也最系统地对跨期技术选择问题进行了研究。他们认为厂商的技术决策就是对新旧技术效益的跨期比较，认为厂商的收益不仅取决于技术的当前收益而且也取决于其远期收益的现值。在此基础上他们建立了一个两期技术收益模型②：
    
    其中，V[,0]表示先进企业运用技术θ取得的收益现值总和，而用*表示落后企业的相关变量。令β表示出现的新技术，厂商是否会采用该技术取决于新旧技术之间的收益比较，要发生技术赶超，必有，通过(2)式可以得出赶超的必要条件为：
    
    该条件表明先进企业在旧技术上具有比较优势，而落后企业则在新技术上具有比较优势，这种比较优势上的差异使落后企业采用新技术而先进企业继续使用旧技术，从而最终导致了技术赶超的发生。所以，该模型放松了基本赶超模型的假设条件，通过借鉴国际贸易中的比较优势思想成功地证明了即使存在厂商跨期决策行为，技术赶超仍是有可能发生的。
    基本赶超模型的另一个假定就是生产效率函数中不存在技术学习外溢，即新旧技术之间是独立的，原有技术经验对新技术的应用没有任何价值。但Desmet(2000)研究表明技术外溢在技术竞争中具有非常重要的作用，在此基础上，Desmet(2002)在Heckecher-Ohlin贸易框架中讨论了技术赶超中的技术外溢机制，其关键之处就是将技术外溢水平引入到工业品生产的经验积累函数中：
    
    在上式中，S(t[,0])表示t[,0]时刻一国所获得的技术外溢水平。通过比较(4)与(1)中的技术生产经验积累函数我们不难发现技术外溢就是两者之间最本质的区别，而且后者包含于前者之中。Desmet(2002)证明了当存在较强的技术外溢水平，也就是在旧技术上积累的生产经验对新技术具有较大应用价值时，先进国家可能也会采用新技术，从而仍然保持技术领先地位；当不存在技术外溢或者外溢水平较低即近似于Brezis et al.(1993)的假设条件，此时技术赶超就有可能发生。所以，通过引入技术外溢，Desmet(2002)拓宽了Brezis et al.(1993)的应用范围，本小节开始所举事例也很自然地得到了解释，比如酿酒技术与生物工程学具有很多的知识互通之处，也就是说存在很强的技术外溢，根据上述研究结论，新生物工程技术的出现并不会影响丹麦的技术领先地位。此外，由于采用了Heckscher-Ohlin分析框架，该模型将资本纳入进了生产函数，并藉此讨论了资本流动与技术变迁之间的关系，论证了资本流动不是简单地从富国到穷国或者从穷国到富国，资本是流向技术变迁最快的地区。而Brezis and Tsiddon(1998)的研究发现资本流入可以作为落后国家赶超先进国家过程的指示器(Indicator)，这与此扩展模型所预测的在技术赶超过程中资本是朝着采用新技术后的落后国家流动的这一结果相吻合的。
    四、新经济地理学与技术赶超
    经济地理学是地理学最重要的分支学科之一，它研究的基本问题是为什么经济活动在地球表层的分布是不均匀的，认为造成经济空间分布有疏有密的根本动力是自然环境本身的非均匀分布以及经济自身的集聚和扩散力量。经济地理学的发展经历了数次主要的研究方法和视角转变，如1950-1960年的计量革命、70年代的政治经济学派（马克思主义）、80年代以来的新区域主义等。进入90年代，以Krugman、Venables和Fujita为代表的经济学家以Dixit-Stiglitz垄断竞争模型为基础，采用空间经济分析方法，强调运输成本、规模报酬递增和不完全竞争在区位决策中的作用，创立了所谓的“新经济地理学”。
    新经济地理学认为，产业上游与下游企业之间具有一种需求与成本联系，这种厂商和企业之间的前后向联系与市场规模之间形成循环累积因果互动，进而导致经济活动的积聚(Krugman 1991a,1991b;Krugman and Venables 1995;Venables 1996a)。对于身处产业中心的众多企业而言，它们能够享受到一种积聚收益，如物美价廉而又琳琅满目的投入品等。不过这些企业也有一些不利之处。譬如，相对于周边地区，它们须负担较高的工资水平。
    然而，Venables(1996)指出产业中心可能存在着技术停滞现象，因为企业可能不愿意放弃已有技术所带来的积聚收益。如果这种技术决策是普遍的，现有的产业技术格局就不会发生变化，但若周边落后地区采纳新技术时，原先产业中心的技术水平就会被其所超越，旧有的产业技术格局就会被颠覆。Amiti(2001)明确提出积聚收益的存在是发生技术赶超的一个非常重要的原因。Amiti建立了一个寡头竞争上游企业和完全竞争下游企业产业模型：企业垂直产业联系的存在可以形成一个“中心—周边”的产业布局，中心地区的工资水平要高于周边地区。由于假定新旧技术之间是互不兼容的(incompatible)，如果一家企业突然采用新技术，由于产业链上的其他企业仍采用的是原有技术，该企业将不会得到任何积聚收益。所以新技术更有可能被周边地区所采用，因为那里没有这种依赖于既有技术的积聚收益，而且工资水平也较低。而该模型证明了存在这种赶超均衡，即周边地区的技术水平超越了中心地区，周边地区将成为代表新技术的新产业中心，而原来的中心地区则沦落为其周边地区，所以技术变迁导致了技术赶超的发生。
    在表2所揭示的纺织城市兴衰史中，以棉花为主要原料的机器纺纱这一新纺织技术的出现，使荷兰和英国在纺织产业中的地位在工业革命后发生了对换，依此而论，其原因是荷兰企业不愿放弃原有纺纱技术所形成的产业积聚效应，而英国纺织企业却没有这种既得利益的诱惑而且工资水平也较低，所以在这种情况下，新技术在英国得到广泛应用而在荷兰却步履艰难就不足为奇了。类似的情况也见诸于上世纪60、70年代美国的钢铁行业，如在炼钢技术的一系列重大突破后，早先匹兹堡的钢铁中心地位逐渐为其他城市所取代等。
    与本文第三部分的基本赶超模型一样，Amiti(2001)很重要的一个假设就是不存在技术外溢，显然这是与实际不完全相符的，一个自然的考虑就是能否在放松此假设的条件下对技术赶超进行讨论。Gallo(2005)对此问题进行了尝试。基于Krugman and Venables(1995)的不完全竞争模型，Gallo将产业集聚与技术赶超融入到了统一的分析框架中，指出技术赶超的发生概率与积聚收益和技术相容度之间呈负相关关系：已有积聚收益越大，新旧技术相容度越低，积聚地发生技术停滞的风险就越大，进而就越有可能出现产业布局变迁与技术赶超。值得注意的是，引入技术相容度实际上是在更广范围内讨论了技术变迁对技术竞争的影响，技术相容度的高低表示了技术变迁的程度，就像Brezis et al.(1993)所定义的渐进性和跨越式两类技术变迁一样。如果技术相容度较高，即新旧技术之间具有较大的替代性，企业就有可能为了得到生产效率的长久提高而放弃已有技术所带来的积聚收益，技术赶超的可能性就较大；而如果技术相容度较低，即新旧技术之间的替代性较低，企业就有可能不愿放弃积聚收益，技术赶超的可能性就越小。
    四、结语
    正如本文标题所述，上述技术赶超机制离不开技术变迁，技术赶超之所以能够发生，技术变迁是关键，因为正是技术变迁所带来的新技术，才会出现技术决策问题；而只有当先进国拒绝新技术而落后国接受新技术时，技术赶超才能发生。无论是通过国际贸易理论还是借助于新经济地理学，对技术赶超的分析归宿就是要得出导致这种技术决策结果的条件。但不管条件怎样，对技术创新以及创新得到的新技术给予足够的重视却是一项占优技术策略，无论是发达国家还是落后国家。所以，技术赶超模型的政策含义其实非常明显，那就是要鼓励新技术的引进和运用，如政府可以通过税收优惠等措施鼓励本国企业引进和使用新技术，提高社会对高科技产品的需求，加强对高科技企业的扶持力度；及时调整产业发展政策，对企业的技术决策提出指导性意见；建立完善的专利制度，保护创新者的利益，降低创新的社会成本等。
    技术赶超作为经济发展的特定现象，是经济增长过程中的一个具有极强现实意义的问题。无论是对先进国家还是落后国家都显得异常重要。目前对技术赶超问题的研究从总体上讲仍显得比较零散，还没有形成系统化研究的态势，把赶超问题纳入进一个比较完整的理论框架将是以后研究的一个重要方向。与此同时，人们对赶超因素的认识也有待进一步深化，如技术创新与国内禀赋的决定机制等都是非常具有研究价值的。然而，技术赶超问题所承载的重要经济意义，必将使其成为经济研究的一个激动人心的领域！
    注释：
    ①Brezis et al.(1993)已意识到这两个假定可能会影响到他们的分析结果(p.1218)。
    ②假定两企业具有相同的折现因子δ。
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