【香樟推文2067】再谈基础研究：基础研究与应用研究的溢出效应差异
文章来源：Akcigit U，Hanley D，Serrano-Velarde N. Back to Basic: Basic Research Spillovers, Innovation Policy and Growth[J].The Review of Economic Studies，2021，88（1）：1-43.
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01
引言
目前关于促进经济增长和创新的政策研究，着重于讨论研究投入数量的影响，仅有少数研究关注异质性研发投入。因此，基础研究和应用研究具体会对科技进步和经济增长发挥什么作用，尚未形成成熟统一的认识。这篇文章旨在通过研究基础研究与应用研究对经济增长的差异效应来填补这一空白。文章认为，基础研究和应用研究之间的区别在经济上会产生重要影响，而这一影响与具体科学研究的广度（即可能产生的溢出效应）有关。根据国家科学基金会的说法，基础研究投资指的是不考虑具体应用的系统性研究，以获得对所研究课题的更全面的知识或理解。相反，应用研究被定义为为了满足特定的、公认的需求而获得知识或理解的系统学习。文章以美国和法国为例，发现在法国和美国等国家，几乎一半的研究投资分配给了基础研究（如图1）。可以看到，美国作为全球重要的科技中心，基础研究投入略高于法国。然而，根据文中所述，法国和美国无论在是私人部门还是公共部门，基础研究资金仍然投入不足(JEC, 2010, 2016)。
图1 法国与美国的基础研究和应用研究投入情况
反观中国的研究投入，情况却大不相同。根据《中国科技统计年鉴》的数据，中国的研发支出结构和完成主体与文章中的美法两国有极大的差异。从图2中可以看到，中国的研发与开发投入中占比最高的是试验发展研发支出，而基础研究支出占比极低，即便近年来基础研究投入呈逐渐上升的趋势，但是仍然投入不足。
图2 中国研究与开发投入结构
资料来源：中国科技统计年鉴
同样，中国各项研究与开发投入的完成主体也与文中国家的完成主体有较大差异。从文章中看，美法两国的基础研究大多是由企业完成：在法国，几乎15%的经济基础研究是由私营部门进行的；Howitt(2000)估计，在1993-1997年期间，大约22%的基础研究是由私营企业进行。图3显示了中国各项研究与开发的完成主体情况，可以看到，中国的基础研究主要是由高校和公共的研究与开发机构完成，而应用研究与试验发展主要是由企业和规上企业完成。同时，从图2试验发展一列可以看出，非规上企业也完成了基本与规上企业同等数量的应用研究和试验发展投入。Akcigit et al.（2021）这篇文章认为，公共研发部门完成基础研究与私营研发部门完成基础研究的差异在于，公共研发部门进行基础研究后为企业部门采用，并生成新产品的效率较低。因此，Akcigit et al.（2021）文章是认为企业进行基础研究较公共部门进行基础研究的效率更高。
图3 中国各项研究与开发投入完成主体
资料来源：中国科技统计年鉴
以上中国在研发投入结构和主体完成对象上与美法等国际技术前沿国家的差异，归根结底是反映了我国在基础研究投入量上的不足，还是结构上的错配？同样，中国在各项研究投入，特别是基础研究完成主体上的差异上，是中国发展特色还是结构性的错配？这些问题值得进一步探讨。
图4 法国企业基础研究和应用研究比重
图4基于法国13708家企业的数据，根据企业所跨行业类别的数量进行了简单回归分析，发现企业所跨行业越多，企业对基础研究的比重会越高。
创新点
02
文章具体分析基础研究和应用研究在经济发展中的作用，在Klette and Kortum (2004)模型的基础上，构建了一个多产业，包括私营企业和公共研究部门的企业进入退出动态的一般均衡框架。基于此，文章主要有以下创新：
一、模型构建创新。文章基于Klette and Kortum (2004)的模型，区分研发内容的异质性，构建了一个多产业企业动态一般均衡模型。在此基础上，可以更加详尽地对政府研发支出的效果进行政策分析。比如，通过反事实分析，文章认为基于法国的数据，如果政府可以区分企业研发项目类别，政府对研究与开发活动的最优补助政策为基础研究补助50%、应用研究补助14%。
二、观点创新。文章发现现有政府创新政策低效的原因在于政府可能通过过度补贴应用研究而加剧经济中的动态错配。同时，文章还发现政府对公共研发部门基础研究的补助效率要低于对企业基础研究的补助效率，因为公共研发部门基础创新成果转化为可应用的新产品的效率较低。跨多行业的私营企业，一方面存在进行基础研究的动力——因为这种类型的企业跨多个行业，所以更容易基础研究溢出内生化，因此也更愿意进行基础研究；另一方面，私营企业进行基础研究较公有研究部门的转化效率更高，更易于产生新产品和促进经济增长。
模型设定
03
本文构建一个包含多产业、多企业，区别基础研究和应用研究的一般均衡模型。本文简单介绍模型设定的基本框架。本文包含生产部门和家庭部门两个部门，主要投入要素为劳动力。美国家庭由M个工人组成，每个工人在劳动力市场上非弹性供给1单位劳动力。由于本文的特殊设定主要集中于生产部门，因此仅对生产部门的模型设定进行简单介绍。
生产部门分为三个主要部：下游、中游和上游。上游部门生产中间产品Yij，用于中游部门生产行业产出Yj，最后下游部门将每个行业的产出生成同质的最终产品。具体来说：
一、下游部门
下游部门生产最终产品。下游部门是由无限多个完全竞争的下游生产企业组成，这些企业根据不变替代弹性将中游M个行业的中间产品通过CES的方法组合起来。
二、中游部门
中游部门生产中间产品。中游部门是由多个具有垄断竞争能力的企业组成，中游部门的每个企业都可能拥有多个产品线，比如中间产品生产企业Yi，就是使用上游产品部门生产的具有竞争力的产品Yij组合而成。上游产品部门生产Yij说明该企业在中间产品Yi代表的i行业上的j产品线上是最佳生产者，具有垄断技术能力。同样，中间产品生产商也通过CES加总上游产品Yij进行生产。
三、上游部门
上游部门就是由在i行业j产品线上具有垄断能力的企业组成。他们就是实际创新者，如何这些企业在某条产品线上拥有了垄断权力，那么就能够拥有这条产品线或者进入市场。具体来说，上游部门的企业的生产函数如下:
可以看到，lij表示上游部门企业投入的劳动，qij表示上游部门企业的生产效率。生产率qij由创新是否成功决定，而创新成功后技术进步的步长为行业生产率的平均水平，即：
因此，模型生产部门的结构就可以如图5所示。图5中包含3个产业，每个产业包含[0,1]上均匀分布的产品线，而企业可以拥有的产品线数量由其可获得的在行业内领先的技术数量所决定，同时企业可以跨行业拥有产品线。一个公司的产品组合将通过成功的创新而扩大。同样，当其他公司或潜在进入者成功地对其产品线进行创新（从而窃取产品线）时，它将失去产品线。这些创新将成为这个经济体经济增长的源泉。
图5 模型生产部门结构
四、技术创新
在这个经济体中，技术创新中有两种类型的创新（基本创新和应用创新）和两种不同的代理人（私营部门和公共部门）产生生产率增长。企业通过投资于基础研究和应用研究，从而产生推动生产率增长的创新。也就是创新的结果是推动生产率增长，即qij增长。正如Nelso（1959）、Aghion和Howitt（1996）所描述的那样，技术知识的根本进步来自于基础创新，基础创新为未来的研究打开了机会之窗。应用创新建立在现有的基础创新之上。如果产品线中最新的基础创新过时，则该产品线中的应用创新的生产效率会降低，直到新的基础创新引入了额外的基础知识，使应用创新的生产效率再次提高。也就是基础研究具有对基础研究的外溢效应，而应用研究不具有。同时，模型假设基础研究可以跨行业溢出，而应用研究不能。创新成功的最终结果即实现某产品线生产率的增加，如下：
结论
04
在这篇文章中，作者在包含企业动态的一般均衡模型中区分了基础研究和应用研究，并量化了与之相关的溢出效应。文章通过量化分析区别了基础研究和应用研究的重要性的差异，以及政府补助政策作用的差异。文章发现，在竞争均衡中，政府对应用研究投入过多，基础研究投入不足。由于应用研究的交叉补贴效率低下，实施统一的研发补贴并不能产生预期的福利改善效果。因此，本文的关键信息是，标准的R&D政策会加剧经济中的动态错配。文章关于统一研发补助的政策实验结果与法国最近的研发政策改革非常相似。2008年，法国政府对企业的所有研发相关支出实行30%的税收抵免。虽然这一新体系代表着对私人研发的重大补贴，其年度预算为50亿欧元，但它在推动创新方面的成效却受到了批评。文章正好通过区分基础研究和应用研究对此进行了解释。
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本期小编：王璐