创新、结构变化与收入不平等：机器学习方法带来的新见解

《Economic Analysis and Policy》：Innovation, Structural Changes, and Income Inequality: New Insights from Machine Learning Approach

　　易卜拉欣·穆罕默德·阿里·阿里 | 谢琳·博什拉·加利
埃及萨达特管理科学学院经济学系

摘要
在发达国家和发展中国家中，创新与结构性变化的动态发展需要评估其对收入不平等可能产生的异质性影响，这一问题已成为指导近期实证研究的重要全球性议题。本研究旨在利用参数和非参数估算方法，分析1996年至2020年间29个发达国家和14个发展中国家的创新与结构性变化所带来的分配效应。核正则化最小二乘法估算结果表明，创新与结构性变化的分配效应具有非线性特征且随时间变化。尽管创新在发达国家和发展中国家都会加剧收入不平等，但研究结果显示，作为结构性变化替代指标的工业化与去工业化会带来不同的分配效应：工业化在发达国家会加剧不平等，而在发展中国家则会缩小不平等；而去工业化在发达国家能减少不平等，却在发展中国家会加剧不平等。研究建议，发达国家和发展中国家应采取相应政策，降低创新进程带来的收入不平等。研究认为，发展中国家通过深化工业化走传统结构性变化路径，有助于减少收入不平等；而发达国家若实施推动去工业化的政策，则可能是降低收入不平等的有效途径。

引言
许多发展中国家致力于实现经济发展，而发达国家则力求保持经济持续增长，因此创新与结构性变化作为实现这些目标的关键动力过程，其重要性日益凸显。然而，这些变化也会影响各国的收入分配格局及不平等程度。诸多模型强调了由创新驱动的技术变革对提升生产力与促进经济增长的作用（Barro, 1999; Carlaw & Lipsey, 2003; F?re et al., 1994; Romer, 1986, 1990）。创新涉及创造可应用于经济活动的新型方法与技术（Asamoah et al., 2021a），在历次工业革命中始终起着核心作用，是推动全球经济长期发展的主要力量。从以蒸汽机发明及工厂发展为标志的第一次工业革命开始，创新便提升了生产力与效率，进而推动了经济增长。第二次工业革命亦源于电力、电信、交通及汽车发动机等方面的多项技术进步（Mokyr & Strotz, 1998）。第三次工业革命则始于电子、通信、信息技术、人工智能、物联网等领域的重大创新，同时“大数据”“纳米技术”等概念也应运而生。如今，世界正处于第四次工业革命的门槛上，这场革命依靠融合数字、生物与物理领域的创新，将引发全球生产体系的快速深刻变革。所有这些发展都以创新为共同基础，因此没有创新，全球经济的发展几乎不可想象。反之，创新放缓可能会阻碍经济增长，甚至引发全球性危机（Ahmad et al., 2023, 2024; Hausman & Johnston, 2014）。

现有实证研究表明，创新对收入不平等的影响可能存在差异。部分研究基于技能偏向型技术变革与再分配效应，认为创新会加剧不平等（Autor, 2022）；而另有研究则指出，创新可通过创业、劳动力需求及经济增长等多种机制降低不平等（X. Sun et al., 2024, Adrián Risso & Sánchez Carrera, 2019; Antonelli & Gehringer, 2017; Chu et al., 2021; Madsen et al., 2021）。根据世界银行发布的《世界发展指标》，作为创新替代指标的专利数量（Crosby, 2000），近年来在发达国家和发展中国家均有上升趋势。但与此同时，这些国家的收入分配状况（以基尼系数衡量）却出现明显恶化。例如，在美国，1980年的居民专利申请量为62098件，2021年增至262244件，而同期衡量收入不平等的基尼系数从34.7上升至39.8；在中国，专利申请量从1990年的5832件增至2020年的1344817件，基尼系数也从32.2上升至37.1（世界银行，2024）。不过，判断创新对收入不平等的影响并非如此简单。

另一方面，结构性变化对于发展中国家的发展进程而言同样不可或缺，而对于发达国家来说，则是维持经济持续增长的必要条件（Fan et al., 2003; Kuznets, 1971; Williamson, 1991）。经济发展与可持续增长需要通过结构性变化，将价值创造转向更先进的、以创新为驱动的生产方式。劳动力与资本从传统产业向先进产业的转移，被视为结构性变化的本质。研究经济发展路径的学者们发现，第一阶段是以劳动力从农业向工业转移为特征，即工业化进程（如Bah, 2009; Chenery, 1960; Feinstein, 1999; Haraguchi, 2015; Jorgenson & Timmer, 2011; Matthess & Kunkel, 2020）。这一阶段使得制造业的附加值占比上升，农业的相对比重下降，从而提升了整个经济的生产力。此后，自20世纪70年代起，大多数工业国家的制造业劳动力占比开始下降，劳动力更多流向服务业，这一现象被称为去工业化（Feinstein, 1999; Rodrik, 2016; Rowthorn & Ramaswamy, 1999; van Neuss, 2018; Vu et al., 2021）。对发展中国家结构性变化的追踪显示，不同国家的结果差异较大：有些国家的工业部门就业占比有所上升，但大多数国家仍处于工业化深化的进程中。发展中国家在结构性变化路径上的这种差异意味着，它们并不一定遵循与发达国家相同的经济发展路径，即从农业到制造业，再向服务业过渡（Matthess & Kunkel, 2020; Sen, 2019）。

因此，了解创新与结构性变化在发达国家和发展中国家中对收入不平等可能产生的异质性影响，对于应对这一全球性议题至关重要，这也是近期实证研究的主要方向。基于此，本研究旨在利用参数与非参数估算方法，分析1996年至2020年间43个国家的创新与结构性变化带来的分配效应，这43个国家按照联合国2022年5月更新的发达与发展中国家分类标准，分为29个发达国家和14个发展中国家。由于部分国家相关数据缺失，分析范围有所限制。本研究试图探讨若干重要问题：收入不平等与创新之间是否存在权衡关系？创新是否会加剧不平等？其在不同国家带来的影响是否有差异？此外，研究还考虑了如何评估发展中国家与发达国家中正在发生的结构性变化这一持续进程所带来的潜在分配效应。

以往已有不少研究探讨过上述问题（Ali et al., 2022; Ali, 2023b; Kanwal & Eyisi, 2023; Ongo et al., 2024; Stamegna, 2024; Wong et al., 2023）。但这些研究大多限定了创新与结构性变化对收入不平等影响的功能形式。这类先验假设可能因无法捕捉变量间潜在的非线性或不对称效应，而导致结果不可靠。而本研究的独特之处在于，它采用了非参数方法，借助机器学习算法的能力来估算Hainmueller与Hazlett（2014）提出的核正则化最小二乘法，该方法具有诸多优势，区别于以往许多研究使用的参数模型。该非参数技术能够利用机器学习算法的优势，确定合适的函数形式，从而准确估算创新与结构性变化在发展中国家与发达国家中对收入不平等的影响。核正则化最小二乘法的最大优点在于，它不预设变量间关系的固定模式，因此避免了因预先设定函数形式而带来的问题，也无需像某些参数模型（如固定效应模型和随机效应模型）那样假定线性或不对称关系（Balcilar et al., 2024）。此外，该方法还能估算创新与结构性变化的影响随时间的变化情况，而参数方法则假定参数值恒定，这可能与现实中这些变量对不同国家收入不平等影响的实际情况不符。

本研究的结构如下：引言部分之后，先梳理有关收入不平等、创新与结构性变化之间关系的相关文献。第三部分介绍用于估算的数据与变量，并进行初步分析，同时详细阐述所采用的方法论。第四部分对比分析不同估算方法得出的结果，第五部分则对研究结论进行总结，并提出相关政策建议。

片段一：创新与收入不平等
越来越多的研究聚焦于收入不平等的成因（Antonelli & Gehringer, 2017; Domonkos et al., 2023）。这些研究指出，经济发展水平与人口趋势是导致收入不平等的关键因素，除此之外，全球化、创新和技术进步也同样重要（Domonkos et al., 2023; Law et al., 2020a; Polacko, 2021）。创新对收入不平等的影响可能存在差异，部分研究认为创新会加剧不平等，而另有研究……

片段二：模型构建、变量、数据与初步分析
本研究分别针对两个子群体估算创新与结构性变化对收入不平等的影响：表1中所列的29个发达国家与14个发展中国家，时间跨度为1996年至2020年。基本方程如下：
INEQUALITYit=β1INNOVATIONit+β2STRUCTURALCHANGEit+φiZit+αi+?it
其中，INEQUALITYit表示第i个国家在t年份（1996、1997……2020）的收入不平等指数，αi代表各国特有的效应，?it则表示随机误差项。

片段三：系统GMM结果
表3展示了专利模型与研发模型对应的系统GMM估算结果。通过Arellano-Bond自相关检验可知，所有样本的第二阶自相关均不存在，因为p值均大于0.1。结果还表明，这些模型不存在过度识别问题，Sargan检验也证实了其工具变量有效性。在整体样本及发达国家中，专利系数为正且显著，而在其他国家中则为负且不显著。

片段四：结论与政策建议
鉴于2015年联合国设定的可持续发展目标中包含减少不平等的目标，全球范围内都十分重视这一问题，因此有必要了解导致收入不平等加剧的因素。本研究试图估算创新（以专利及研发支出作为替代指标）与结构性变化（以工业化与去工业化为代表）对43个国家的收入不平等带来的分配效应，这43个国家包括14个发展中国家和29个发达国家。

未引用参考文献
Zachariadis, 2003, J?nicke and Jacob, 2013, Marsiglio and Tolotti, 2018, Teece, 1992

CRediT作者贡献说明
易卜拉欣·穆罕默德·阿里·阿里：撰写——初稿、软件应用、方法设计、数据收集、正式分析、数据整理、概念构建。谢琳·博什拉·加利：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、数据收集、正式分析、数据整理、概念构建。