Inovace a konkurence Ondřej Krčál, ESF MU Inovace • Adam Smith • inovace a trh • Schumpeter • inspirace v německé historické škole • Neoschumpeteriánská ekonomie, evoluční teorie růstu • Nelson, Winter, Pawitt, Abramovitz, Rosenberg, Mansfield • Endogenní teorie růstu • Romer 1986,1990; Grossman a Helpman 1991; Aghion a Howitt 1992 • Inovace jsou in! Inovace a konkurence • Schumpeteriánská hypotéza • čím větší firma tím víc inovací (Schumpeter 1942) • Modely potvrzující schumpetriánskou hypotézu • 10 modely (Salop 1977; Dixit a Stiglitz 1977) • Endogenní teorie růstu (Romer 1990; Grossman a Helpman 1991; Aghion a Howitt 1992) • Modely vyvracející schumpetriánskou hypotézu • Hart 1983, Schmidt 1997; Aghion, Dewatripont a Rey 1995 • Modely s obrácenou U křivkou • konkurence koncentrace na trhu (Scott 1984;Levin, Cohen a Mowery 1985 ) • konkurence ziskovost (Lerner index) • Bucci (2005) • Aghion, Bloom, Blundell, Griffith, Howitt (2005) i. Aghion et ah, QJE, 2005 Měření inovace a konkurence • Inovace - měřeno pomocí patentů, výdajů na R&D - UK, 311 firem, 1973 -1994, citačně vážené patenty • Konkurence (PMC) - měřeno pomocí Lernerova indexu operating profit financial cost iht =-------------- L sales cjt — 1 N- ? Křivka ve tvaru obráceného U 20 - 2 « .s: 15 - 10 - 5 - 0 - 0 * o© O o S 8 í J J>. T 1 - Lerner Figure I Scatter Plot of Innovation on Competition The figure plots a measure of competition on the jc-axis against citation-weighted patents on the y-axis. Each point represents an industry-year. The scatter shows all data points that lie in between the tenth and ninetieth deciles in the citation-weighted patents distribution. The exponential quadratic curve that is overlaid is reported in column (2) of Table I. Zdroj: Aghion et at. (2005) Křivka ve tvaru obráceného U -e-----Fitted exponential quadratic -jíš------Spline G - a CZ f ; Ô 4 - 0 - .35 T 1 - Lerner .95 J Figure II Innovation and Competition: Exponential Quadratic and the Semiparametric Specifications with Year and Industry Effects The figure plots a measure of competition on the jc-axis against citation-weighted patents on the y-axis. Each point represents an industry-year. The circles show the exponential quadratic curve that is reported in column (2) of Table I. The triangles show a n on para me trie spline. Zdroj: Aghion et at. (2005) Pojmy v modelu Konkurence (PMC) - průměrná ziskovost odvětví Inovace - růst produktivity (pokles nákladů) - existuje jedna řada inovací pro všechny - inovace vzniká v R&D - více firem může používat jednu inovaci • v jiných modelech leapfrogging - imitace nic nestojí Motivace Firma = subjekt maximalizující zisk - volí rovnovážnou úroveň výdajů na R&D Úvod do modelu • Bertrandův duopol. Technologickou úroveň firmy i označíme kľ Jedna jednotka práce generuje výstup ve výši A{ = yki, kde y > i je parametr který měří velikost vedoucí inovace. Na jednu jednotku vystupuje tak potřeba y ^jednotek práce. • Stav odvětví je tak charakterizován dvěmi čísly (l, m), kde Zje technologie vedoucí firmy a m je technologická mezera mezi vedoucí firmou a následovníkem. nm (ftm)]e pak rovnovážný zisk vedoucí firmy (následovníka), který je m technologických kroků napřed (pozadu). Dále předpokládáme, že technologické spill-overs jsou takové povahy, že maximální udržitelná mezera je m = i. Existují tak pouze dva stavy odvětví: firmy jsou na stejné technologické úrovni (m = o) nebo jsou na různých úrovních (m = i). • Pokud firma vlastnící nejproduktivnější inovaci vydá na R&D xp (n) = n2/2 jednotek práce, posune se jeden krok vpřed s pravděpodobností n. Následovník se pak posune jeden krok dopředu s pravděpodobností h, i když nevydá nic na R&D. Následovník, který vydá xp (n) = n2/2 na inovaci se posune o krok dopředu s pravděpodobností n + h. Obrácené U • Vedoucí firma má zisk 7t1 = i-y1, následovník k_x = o. Firmy na stejné úrovni dosáhnou zisku n0 = £7r1? kde e e (o; V2). Parametr konkurence je A = i-s(A = ije max. konkurence) • Escape competition effect: no = (h2 + 2Ak)^2 - h • Schumpeterian effect: n ľ = (h2 + n2 + 2n)1/2 -h-n0. n0 • Celkový steady state efekt závisí na poměru odvětví m = o a m = 1 (^(11^ +h) = 2^1^): J = (4n0 (n t + h)) / (2n0 + n, + h) • Vrchol U-křivky: n0 = x = ((h2 + 2K1)/3)1/2 1 - Lern er Figure i i Innovation and Competition: Exponential <-ľ£ i_i tulrntic a±~n 1 t lie Sf mipMiametric S i tet- i ti c a t ions ví* i tli Year and Industry Effects The figure plots a measure of comi>etition on the ,-*: - njjcis against citation- v-."ir^i ylit^n I i tatents on the y -axis. Each point represents an incl ustry-year. The ci rcl es sh o"w the exponential c\ Lia.clra.tic curve that is reported in column í 2} of Table I. The triangles sho"w a nonpar a metric spline. I/delta 0.35 0.09 |I InO ]n-l A = 0.5 (c = 0.94) A= i(c = 0.97) Limits of Inverted-U for pi 1 = 0 - -0.2 0.35 0.3 0.25 0.2 .c 0.15 0.1 0.05 °C ) 0.05 0.1 0.15 0.2 pi 1 kx = h2/o.435 Kx = h2/0.2 nľ = h2/'0.037 Dodatečná předpověd i Očekávaná technologická mezera v odvětví G = \x1 = 2n0/ (2n0 + n_t + h) roste s PMC. Figure 5: Technology G-íip and Competition: Kernel Regression of The Composition effect .57 .56- 8 .55- 4 i is 1 Low Perfect Competition (1-Lemer index) Competition Bandwidth of 0.025 in Epanechiiikov Kernel Závoj: Aghion et al. (2004) c = 0.835 c = 967 Empirické měřítko konkurence c = i - ju1c(m = 1)- (i - \x) c(m = 0)je monotónně rostoucí funkcí teoretického měřítka A. '(m = o) = 2(1 - A)^ = í/Nfrfi - AJ/0.5 + Tüfi - AJ/0.5J c(m = i) = n]/2=i/N(o + nJ Figure II Innovation and Competition: Exponential Quadratic and the S e mi para metric Specifications with Year and Industry Effects The figure plots a measure of competition on the :t-axis against citation-weighted patents on the y-axis. Each point represents an industry-year. The circles show the exponential quadratic curve that is reported in column (2) of Table I. The triangles show a nonparametric spline. a; = 0.165, h = 0.27 (^ = 0.195, h = 0.085) G/delta G/delta 0,9 0,4 Kt = 0.0685, h = 0.1726 Kt = 0.0825, h = 0.055 c = 0.835 (c = 0.87) c = 0.945 (c =0.922) c = 0.948 c = 0.977 c = 0.945 c = 0.967 Dodatečná předpověd 2 Vrchol obráceného U je větší a dochází k němu při vyšší úrovni konkurence v odvětvích s menším m (s vyšším h). -*■—All industries -t,—More riEck-and-neck Figiiľŕ 6: Innovation and Product Markst Competition: The neck and neck split —s—All firms i More neck and neck industries 10 Lov; Competition -J— (1-Lemer indes) 1.02 1 - 0.98 0.96 0.94 ____ 1 - Lerner Figure III Perfect Innovation and Competition: The Neck-and-Neck Split 0.92 Competition The %ure P^3 a measure of competition on the it-axis against citation-weighted patents on the y-axis. Each point represents an industry-year. The ľircles show the exponential quadratic curve that is reported in column (2) of Table I, The triangles show the exponential quadratic curve estimated only on neck-and-neck industries that is reported in column (4) of Table III. 0.9 0.5 Inverted-U for pi1 = 0.75 / - >x .------h = 0.2 -h = 0.3 -h = 0.4 -h = 0.5 i i i i 0.6 0.7 0.8 delta 0.9 Zdroj: Aghion et dl. (2004) Zdroj: Aghion et dl. (2005) 2. KT model Definice pojmů Konkurence - průměrná ziskovost odvětví Inovace - tři koncepty novoty - svět, odvětví, firma • inovace = imitace - jejich vznik ovlivňují stejné faktory - chyba soustředit se jen na inovace, imitace jsou důležité pro růst Invence a inovace Invence je nové spojení mezi problémem a možným řešením • ekonomický problém (Robbins), problém firmy • lze relativně snadno vymyslet nebo koupit Inovace je použití invence k řešení problému • úspěšná/neúspěšná inovace • nelze poznat dopředu • nákladná, nejistá (Knight), náročná • motivace? ^rTTyv rwrr: vtv m nn-jLMm »' a 1 cm Změny, které nejsou inovace konec užívání určitého procesu, technologie, trhu, produktu... jednoduché nahrazení kapitálu nebo jeho rozšíření změny, které vychází pouze ze změn v cenách faktorů úpravy podle přání zákazníka (customisation) pravidelné sezónní nebo jiné cyklické změny obchodování s novým nebo podstatně zlepšeným produktem (OECD 2005: Oslo Manual) "Obchodní a průmyslová buržoazie oproti třídě feudálních pánů vyrostla na hospodářském úspěchu. Buržoázni společnost byla uhnětena z čistě ekonomického těsta; její základy, nosníky i majáky jsou udělány z ekonomického materiálu. Celá budova je obrácena fasádou k ekonomické straně života. Odměny i tresty jsou vyměřovány v penězích. Vzestupy a pády mají podobu nabytí a ztráty peněz. To samozřejmě nikdo nemůže popřít... Atraktivní odměny, mnohem vyšší než by vyžadovalo konkrétně vynaložené úsilí, připadající hrstce šťastlivců, tak motivují daleko účinněji, než by to dokázala rovnější a „spravedlivější" distribuce, činnost ohromné většiny podnikatelů, která obdrží za své úsilí daleko skromnější kompenzaci či nedostanou vůbec nic nebo ještě méně než nic, a přesto dělají vše, co je v lidských silách, protože mají před očima ty velké odměny a přeceňují své šance na podobný úspěch. Podobně hrozby směřují k neschopnosti. I když jsou ve skutečnosti vyřazováni - někdy velmi rychle, někdy s prodlevou -neschopní lidé a nezralé metody, hrozba selhání či faktické selhání zasahuje mnoho lidí schopných, a bičuje [popohání] tak všechny, opět daleko účinněji, než by to činil rovnější „spravedlivější" systém trestů. Konečně, jak ekonomický úspěch, tak selhání jsou ideálně jasné. Ani jedno nejde oddiskutovat." (Schumpeter 2004: 91-92) Motivace (2/2) • Tři druhy motivace ovlivňují inovační činnost: • vidina zisku (inovace přináší odměnu) • hrozba ztráty (inovace je nákladná a riskantní) • úspěšná a neúspěšná inovace mají stejné utopené náklady • averze k úsilí (inovace je náročná) a k nejistotě (inovace je nejistá) • Tyto tři motivace vstupují do užitku podnikatele • vidiny zisku a hrozba ztráty je převáděna na užitek pomocí „value function" (Kahneman, Tversky 1979,1992) • náročnost a nejistota inovace snižují užitek podnikatele ve výši proporcionální k nákladnosti inovace Model (1/4) • Konstantní celkový zisk v odvětví 77 je rozdělen mezi stálý počet firem n > 1 (se stejným obratem) podle mezery produktivity (productivity gap) gf=tf- tt (kde t( je průměrná produktivita v odvětví t( = i/n Et) tak, že zisk firmy /je: nf = a + b- gp kde a = IJ/n a b e R+. • Z neomezené zásoby invencí (inovačních projektů) může být v každém období vybrán jeden. Inovace může přinést trvalé zvýšení produktivity o Stf s pravděpodobností p e (o;i). Za předpokladu, že se průměrná produktivita v odvětví t( nezmění, bude odměna z úspěšné inovace rf = i/d b ■ Stp kde d e (o;i). • Úspěšná a neúspěšná inovace mají stejné utopené náklady na inovaci ve výši cf= s-p-r- kde s e (o;i). Model (2/4) • Výše nákladů na inovaci s možností imitace (= inovace s nižšími utopenými náklady) závisí na technologické mezeře mezi firmou a vedoucí firmou gx a parametru k e (o;i) tak, že cf=(i-k (gl - St/2)) s p rpvľoót< gza cf=(i-k- g/2) sp- (í/d) bg^sp- (í/d) -b-(St-gJ pro St > gľ • Firma je vedená podnikatelem-vlastnikem maximalizujícím užitek, kterému úsilí a nejistota spojené s inovacemi přináší záporný užitek df=l cp kde l e (o;i). • Očekávané výsledky inovační aktivity ovlivňují očekávanou hodnotu firmy (= bohatství manažera) vf = v0 + (1 - d)/d nf, kde v0 je hodnota aktiv firmy a (1 - d)/d Kf diskontovaný zisk za předpokladu, že se nezmění mezera produktivity. Změna v očekávané hodnotě firmy je pak */,ř+J = nf,t+1 + & - d)/d ' (nf,t+1 - nf)> K+1 = nu + Vd • (nu+1 - nft), 80f,m = a + bdt + i/db(gt+1-gt). Model (3/4) V úvahu připadají tři různé změny hodnoty firmy: změna po pasivitě firmy ôup, změna po neúspěšné inovaci Su° a změna po úspěšné inovaci ôu1. Hodnoty těchto očekávaných změn jsou SvPft+1 = a + bgt-i/dbôti, Sv Sv f,t+i = a + b- g t- í/d ■ b ■ Stt - cf 7f,t+i =a + bgt-i/dböti + rf-cf Na tyto změny aplikujeme užitkovou funkci losses (value function) z Kahneman, Tversky (1992) tak, že U(övf) = Svfta, pro Suf>o U(Svf) = -X (-ôuf)a, pro Suf < o, kde a e (o;i) slá> 1. Pro zjednodušení nepoužijeme nelineární transformaci pravděpodobností z prospect theory a budeme předpokládat, že mají všechny inovační projekty stejnou pravděpodobnost úspěchu p = konst. GAINS Model (4/4) • Inovační proces: • začátek každého období - podnikatel srovnává užitky řady alternativ: • užitek z pasivity -X= U(Svp) a • užitek z různě produktivních inovačních projektů - - max I (Sk) = p ■ UCôu^ôk)) + (1 - p) U(ôv°(ôk)) - df • jestliže X > I, firma neinovuje • na konci období je zřejmý výsledek inovace a firma dosáhne zisku nebo ztráty • na začátku dalšího období se proces výběru inovací opakuje Výsledky Figure 1a: Innovation and Competition for s = 0.7 - 0.8 Figure 1b: Innovation and Competition for s = 0.65 - 0.75 15,-----------------,-----------------,------------------,-----------------,------------------, 70,-----------------,-----------------,-----------------,-----------------,----------- average innovation cost (c) 60 50 average innovation cost (c) 250 100 a 150 250 Figure 2: Innovation and Competition for p 30 r 0.3 - 0.7 Figure 3: Innovation and Competition for alpha = 0.85 - 0.91 80 r 70 60 50 O 40 30 20 10 Q —alpha = 0.85 —alpha = 0.86 ~-^~ —alpha = 0.87 —alpha = 0.88 ^^"^ —alpha = 0.89 alpha = 0.90 —alpha = 0.91 - ^^ ^---"^ - S^\^^^ /i^ ^^-—— ——^ ~--------~^ ~^-^^ "^~-^^ y/*^ ->^. *~-v. r^\~ ~^^^ 0 50 100 a 150 200 250 0 50 100 a 150 ôtf = ötj, a = 0,88, y = 2,25, b = ío, d = o,i, p = 0,5,1 = 0,2, gj = 2, k = o, s = 0,7 200 250 30 o-IO Figure 4a: Innovation and Competition in Unleveled Industry with Imitation i i i i higher average industry innovation cost (ac) with easier imitation (higher k) followers catch up with the leaders more quickly with easier imitation (higher k) \X -10. 20r 50 100 a 150 200 250 Figure 4b: Innovation and Competition with Imitation and Imitation Expectations i i i i lower average industry innovation cost (ac) with easier imitation (higher k) o 5-1 \ r followers catch up with the leaders more quickly with easier imitation (higher k) and with higher cost of innovation (imitation expectations) Figure 5a: Innovation Cost Difference, Competition and Productivity Gap (k = 0, s = 0.7) 100 150 200 250 Figure 6a: Average Innovation Cost, Competition and Productivity Gap (k = 0, s = 0.7) -10. 0 50 100 a 150 200 250 a ve fig. 4a k = o - 0.015 a s = 0.7; ve fig. 4b k = o - 0.015 a s = 0,715; fig. 5a odpovídá černé ve fig. 4a; fig. 6a červené ve fig. 4a Figure 5a: Innovation Cost Difference, Competition and Productivity Gap (k = 0, s = 0.7) Figure 6a: Average Innovation Cost, Competition and Productivity Gap (k = 0, s = 0.7) Figure 5b: Innovation Cost Difference, Competition and Productivity Gap (k = 0.015 and s = 0.7) Figure 5c: Innovation Cost Difference, Competition and Productivity Gap (k = 0.015 and s = 0.715) 150 200 250 o 50 100 150 200 250 0 Figure 6b: Average Innovation Cost, Competition and Productivity Gap (k = 0.015 and s = 0.7) Figure 6c: Average Innovation Cost, Competition and Productivity Gap (k = 0.015 and s = 0.715) 10- o- 250 t- ň 200 150 100 50 Competition (a) and Innovation Cost (c): Average of 5 runs of 300 periods each for levels of a 0, 5, 10, ..., 250 (random choice from s = 0.68 - 0.78) Competition (a) and productivity gap (gl): Average of 5 runs of 300 periods each for levels of a 0, 5, 10, ..., 250 (random choice from s = 0.68 - 0.78) -All industries -More neck-and-neck Ji ~T If T 1 - Lerner Figure III Innovation and Competition: The Neck-an d-Neck Split The figure plots a measure of competition on the x-axis against citation-weighted patents on the y-axis. Each point represents an industry-year. The circles show the exponential quadratic curve that is reported in column {2} of Table I. The triangles show the exponential quadratic curve estimated only on neck-and-neck industries that is reported in column (4) of Table III. Zdroj: Aghion et ah (2005) Figure 5: Technology Gíip and Competition: Kernel Regression of The Composition effect Š .56- .54 la i Low Competition (1-Lerner indest) Kote: BaudiľidthofO.OlíiĽEpaofichiiikov Keine] Perfect Competition Zdroj: Aghion et ah (2004)