开放合作研究团队第63期Seminar学习讨论会

2023年5月9日晚19:00—20:00，中山大学区域开放与合作研究院学习讨论会以线上的方式成功举行。本次学习讨论会由付艳辉硕士生分享文献《Travel costs and inter-city collaborative innovation: Evidence of high-speed railway in China》。参加学习讨论会人员包括毛艳华教授、荣建欣副研究员、各位博士后、博士生和硕士生等，另有澳门科技大学、澳门城市大学博士生通过线上形式参与了本次学习讨论会。

Travel costs and inter-city collaborative innovation: Evidence of high-speed railway in China

Meiling Kang, Yucheng Li, Zhongkuang Zhao, Min Song, Jun Yi

一、 引言和文献综述

为了提高出行速度，降低出行成本，国务院于2004年颁布了第一个《中长期铁路规划》，在全国范围内开发建设运营高速铁路。

阴影区域显示了从2000年至2018年高铁运营里程的增加，截至2018年年底，总里程超过2.9万公里，占全球60%左右，作为国家基础设施建设中的最大投资项目，高铁在资本流动、技术流动、人才流动以及其他刺激经济可持续发展的因素中发挥着不可替代的作用。

可持续发展的关键因素是知识溢出，《中长期铁路规划》的一个关键目的是促进中国广大地区的知识流动。知识分为成文知识和隐性知识，前者主要通过有形的书籍和期刊转移，后者的传播很大程度上依赖科学家的面对面接触，因此通过降低出行成本，为线下交流提供便利，高铁可以促进更多隐性知识的传播。

尽管一些论文分析了高铁连接对协同创新的影响，但其内在机制仍不清晰，因此，本文利用中国的协同创新来识别高铁连接对隐性知识溢出的影响。

图一描绘了高铁连接前后两种类型的协同创新——城际和城内合作的变化趋势，发现，随着高铁的发展，城际协同创新越来越受到欢迎，自2012年高铁大幅增长以来，城际协同创新的份额已经超过城市内部，说明高铁连接与城市间合作创新的数量之间存在正相关。基于这些事实，本文试图确定这种关系是否是因果关系及其潜在机制。

二、数据与识别策略

本文采用城市对面板数据和多时点DID模型，估计了高铁开通对城际协同创新的影响，包括创新可能性、创新数量、创新质量。

1、高铁开通

t-1年i城市与j城市是否间接联通了高铁。这一变量的选取是为了缓解高铁开通的内生性问题。

两个城市之间开通高铁并不是一个随机性的事件：一是国家会根据预先存在的禀赋和经济实力来选取开通高铁的城市；二是建设高铁需要地方政府出资，拥有强大资金和创新能力的城市建设高铁的可能性会更大。

这些都会对创新构成影响。因此，如果用直接联通高铁的城市对作为处理组，仍然存在许多会影响合作创新的混杂因素，进而导致我们对于高铁开通对城际协作创新影响的高估。

为了解决这一内生性问题，文章采用偶然被高铁联通的城市对作为处理组，即间接联通高铁的城市对。举个例子，在2014年之前，从杭州去广州的路线是需要先从杭州搭乘高铁到宁波，再从宁波搭乘火车到长沙，最后从长沙搭乘高铁到达广州。2014年开始，从杭州到广州的路线就变更为，从杭州搭乘高铁到宁波，再从宁波搭乘高铁到长沙，最后从长沙搭乘高铁到达广州。得益于宁波-长沙高铁的开通，杭州-广州偶然间被联通了高铁。因此，杭州-广州被选取为处理组。与直接联通相比，间接联通更具有外生性，因为这很难由城市对的任何一方决定，是偶然发生的事情。对照组是从未联通高铁的城市。

“直接连接”：城市对连接在同一条高铁线路上，

“间接连接”：意外的被分别连接的两个城市的另一条线路相连

“从未连接”：如果城市对连接的高铁里程比城市对之间的地理距离长2倍或者他们从未连接则将城市对视为未连接对。

有关高铁连接的数据来自中国铁路12306官方网站，并与CNRDS数据库进行了复查。579703对城市中，2019年之前连接的城市对有19550对，其中间接连接的城市对826个，其余的城市对从未连接。

2、协同创新

合作专利的数据来自中国国家知识产权局。它收集了中国专利申请的独特信息，提供了关于申请号、申请日期、IPC代码、授权号、授权日期以及发明人姓名和地址的详细统计数据。

根据原始数据，我们可以计算出出每个城市对每年的合作专利数量。此外，作者在文中添加了来自谷歌的专利引用信息去衡量专利质量。

数量：（1）专利申请（2）专利授予（3）发明专利的数量。（假设无论每项专利发明人的数量如何，每个城市在创新过程中都做了相同的贡献）

质量：（1）5年专利引用的平均值 （2）发明专利占总专利的比重 （3）一般性 （4）独创性

城市对层面专利的一般性（generality）：

表示 h区域引用专利p的专利数量比上总的引用专利p专利数量，协作专利的数量，该指数越接近于1，表示专利p可以应用于更广泛的区域。

城市对层面专利的独创性（originality）：

专利p引用的h区域的专利数量比上专利p总的引用数量，该指数越接近1，表示专利p引用了更广区域的专利，更加全面。

时间跨度为2005-2018，国务院于2004年颁布了第一个《中长期铁路规划》，在全国范围内开发建设运营高速铁路，这一计划于2018年实现，第一条高铁线路秦沈高铁于2003年开始运营，后来的线路大多在2008年后开通，因此本文样本包括大多数铁路开通前的3年，即2005-2018年。

三、模型与实证结果

基准回归模型：多时点DID模型

Colpat :一组关于专利数量和质量的数据。lndHSR :哑变量，城市i和城市j在t-1年间接联通了高铁为1，未连接高铁为0。城市对固定效应，城市i、j年份固定效应。

回归结果1：高铁是否提高了城市间合作的可能性

因变量为哑变量，当城市对在第t年至少有一个合作专利时为1，否则为0。第一列仅考虑了间接连接，第二列同时考虑了间接连接和直接连接。系数是正的且显著的，表明间接连接使得城市间合作可能性增加1.7%。当将直接连接纳入模型时，正向关系仍存在，但是间接连接的影响明显小于直接连接，城市对直接相互连接，建立更多的经济和技术关系，合作更有可能。

回归结果2：高铁是否提高了城市间合作专利的数量（样本仅包含至少有一个合作专利的城市对）

（1）-（2）授予的合作专利数量的对数。

（3）-（4）合作的发明专利数量的对数。

（5）-（6）专利申请的加权数量的对数。

对有来自城市A和城市B的专利申请人的专利，构建城市对A-B,而对于有来自城市A、B和C的专利申请人的专利构建A-B,B-C和A-C的城市对，但是每个城市对有1/3的权重

（7）-（9）检验间接联系是否永久刺激了发明人之间的跨城合作，如果给定的年份是城市对间接连接高铁的年份或之后，则第7列自变量是一个为1的哑变量；如果给定的年份是城市对间接连接高铁的2年及以上，则第8列自变量是一个为1的哑变量，如果给定的年份是城市对间接连接高铁的三年及以上，则第9列自变量是一个为1的哑变量。以上系数皆为正数，说明高铁间接连接能永久促进跨城合作。

在同时考虑了直接连接和间接连接的回归方程中，发现直接高铁的连接效果大约是间接高铁的2倍。本文将以上差异归因为样本选择，高铁直接连接的影响只反映了它对打算连接的城市对的影响。旨在连接高速铁路的城市将有意选择高科技城市，并开发创新配套设施。因此，在高铁直接连接后，这类城市之间的协同创新将大量上升。然而，这种类型的城市对不能代表整个城市对。间接高铁连接解决了这种样本选择偏差，因为城市是随机连接的，而不考虑连接的意图。

回归结果3：高铁是否提高了城市间合作专利的质量（样本仅包含至少有一个合作专利的城市对）

(1)和(3)列中的间接高铁连接系数表明，间接高铁连接导致 5年引用量下降20%左右，发明专利占比下降3%。同样，在以一般性为因变量的第(5)列和以独创性为被解释变量的第(7)列中，间接连接系数虽然不显著，但仍然为负。

因此没有证据支持间接高铁连接对协作式创新的质量有积极影响。

表 4 的(2)、(4)列中，高铁直接连接系数与高铁间接连接系数现相反的方向——换句话说，如果两个城市直接连接，其协同创新的质量将得到提升。可以预期，这是由于高铁直接连接的城市总是更擅长经济发展和创新，并选择与高科技城市进行连接。因此，它们更有可能与更高素质的科学家匹配，以产生高科技专利(Catalini et al,2020)。然而，间接连接中选择的城市相对随机，并且不确定能够提供更好的合作者池，这阻碍了高质量专利的发明。

采用现有文献广泛使用的工具变量（IV）法估计高铁开通对城际协同创新的影响

工具变量：i、j两市1993年是否开通了铁路与t-1年高铁里程数

结果表明高铁开通对合作创新的质量和数量都产生正向影响。随着经济不断发展，专利作为知识溢出的一种表现，知识的边际产量不断增加，因此专利的质量也会不断上升。

四、异质性分析与机制分析

文章进行了如下的异质性分析：

1、现有合作和新的合作

1-2列：高铁间接连接使现有合作数量增加 9.3%，新形成的合作数量增加 7.8%。

3-10列：在协作质量方面，间接高铁连接对两组的影响是相反的。

对于现有的合作，当因变量为 5年引用数的对数、发明占比或一般性时，间接高铁连接的系数呈不显著正相关。然而，当因变量变为原创性时，该系数变为显著正相关。这些结果表明，间接连接主要有助于现有合作引用更多区域的专利，获得更复杂的技术。然而，在新形成的合作关系中，情况则完全不同。表6列表明，基准回归高铁间接连接的负系数主要是由对新形成协作的影响驱动的。

2、不同领域的合作

根据WIPO，基于IPC-8可将专利分为35类；基于IPC-1可将专利分为8个领域。除有机精细化学、制药、食品化学以及微结构和纳米技术之外，在大多数领域，高铁间接连接对协同专利都有积极影响。这四个领域都是化学领域，他们的材料很难通过高铁运输，因此高铁间接连接影响很小。此外，电机仪器和能源，计算机技术，测量领域的协同专利受到的积极影响最大。

物理类协同专利系数最高，因为与其他领域专利相比，物理类的专利总是更复杂，融合了更多知识和技术，因此我们预测高铁间接连接效果与采用的一系列技术之间存在关联。

作者随后进行了机制检验。

高铁开通使得地理邻近性不断增加可以通过两个主要机制影响到城际协同创新。

一方面，地理邻近性增加可以促进面对面互动，进而增加了科学家之间的合作创新。

另一方面，地理邻近性增加也可以通过促进社会、制度、文化、组织上的临近性，进而刺激合作创新。因此，文章对这个机制也进行了检验。

结果发现，如果两个城市没有认知重叠，那么在间接高铁连接后，合作创新将下降17.9%。

研究证明，当地理邻近度增加时，技术邻近度是城市对促进协同创新的前提。高铁间接联通可以通过提高组织和社会邻近性的便利来促进协同创新。然而，短期内，间接高铁联通不会通过促进制度来影响协同创新。

五、 数据与样本选择

本研究利用中国高铁的交错实施，考察了较低的出行成本对城际合作发明的影响。通过采用DID方法和独特的样本选择策略，我们验证了开通高铁将新增合作的可能性提高了1.7%，将发明合作的数量提高了4.3%，但质量有所降低。进一步的研究显示，新增的合作是质量下降的主要原因，但现有合作的原创性则显著增长。在机制方面，我们发现知识溢出是合作的主要驱动因素。此外，高铁开通可以通过增强组织邻近性和社会邻近性，促进协同创新。

六、讨论

分享结束后，课题组成员对本文进行了讨论。荣建欣副研究员认为文章结论有待进一步探讨，部分地方欠缺严谨性。后续分享有必要结合相关的重要文献，共同对这一主题进行讨论。目前关于高铁的研究比较多，内生性的处理是一个比较大且比较重要的问题，有工具变量，最小生成树等内生性处理方法。除了创新之外，也有很多文献研究高铁开通与环境、对经济发展的关系。本文的“间接性”这一概念，还可以提供更多数据样本、实证证据。此外，对于高铁规划来说，政府的决定权比较大，后续规划城市往往要受制于先前的路线规划，这就引起一些路径依赖的问题，内生性的处理更为复杂。对此可以借鉴高铁相关的文献，采取已有共识的内生性处理办法。

拟稿：付艳辉

编辑：程雪琳

审核发布：毛艳华