开放科学数据价值共创主体的共生模式研究

孙俐丽 盛杰霏

关键词：开放科学数据：价值共创：共生演化：Lotka-Volterra模型

科學数据作为一种新型战略资源，具有不可估量的学术价值和应用价值。2018年，国务院办公厅发布的《科学数据管理办法》中明确提出“充分挖掘科学数据，形成有价值的科学数据产品，开展增值服务”。近年来，我国科学数据资源的建设、管理、开发工作初见成效。然而，开放科学数据是由多方参与主体自愿投入自身资源的一项工程。在现实情境中，各个主体的参与能力、背景、动机存在着较大差异，导致主体间现存的数据资源流通不畅、利益分配不均、数据价值得不到挖掘利用等问题日益突出，大量具有潜在价值的数据资源被闲置于科研“后院”，严重阻碍了开放科学数据发展进程。所以，解决参与主体间利益矛盾，吸引社会各界价值共创，实现开放科学数据价值最大化，是科学数据开放共享和管理的本源问题。

近年来，开放科学、开放数据等理念逐渐深入人心，相关研究聚焦于科学数据共享平台、共享意愿与需求、政策保障、机制与模式、开放共享服务、利益相关者角色与责任等方面。然而，价值是决定科学数据存亡的关键，科学数据价值研究是政策制定和价值释放的依据和基础。目前，关于科学数据价值的相关研究逐渐受到国内外学者的关注，已有研究主要围绕以下3类议题展开：第一，科学数据价值内涵。江洪等认为科学数据价值可分为使用价值和科学价值两部分。刘闯提出科学数据的价值表现在科学、经济和社会3个方面。第二，科学数据价值评估。李龙飞等引入替代计量学思想，将评价对象从学术成果拓宽到科学数据，利用替代计量学相关指标定量测度科学数据的价值。Whyte A等着重研究科学数据价值鉴定标准，提出应从是否具有科学、社会、历史文化价值三方面展开判断。邓君等提出了科学数据价值鉴定的原则和依据。第三，科学数据价值共创研究。冯媛提出科学数据开放共享价值共创模型，讨论不同机制如何使价值系统高效运作。任颖等为促进科学数据价值增值，构建了科学数据价值共创系统并分析各要素互动关系及共创机制。段青玉等关注科学数据出版中多主体协同共创问题，分析价值共创逻辑和现实进路。以上研究可以看出，开放科学数据实质上是参与主体之间资源、信息、能力充分流通及创新整合，最终实现价值共创的过程。

然而，随着科学数据开放共享实践的发展，开放科学数据利益相关者边界逐渐模糊，各要素间错综复杂的相互作用与关系像一个没有打开的“黑箱”仍有待挖掘。目前，已有学者通过构建协同互动生态系统并运用“共生”思想进一步探讨开放科学数据主体间的契合关系、构成要素和运行机制、内在运行机理等，为本研究的展开提供了丰富的借鉴意义和参考基础。但总体来说，相关研究较少，缺乏以价值实现的角度进行开放科学数据主体共生行为的探讨；大多通过案例分析、构建概念模型等方法静态地探讨科学数据生态系统的要素与机制，缺乏对参与主体发展路径和演化规律的动态揭示；以定性研究为主，缺乏数值仿真等定量研究。

针对上述问题，价值共创理论作为价值协同创造研究的新逻辑，已超越传统的二元要素，成为了研究复杂网络关系的新范式，对于探讨开放科学数据价值实现过程呈现的复杂动态特性和价值共创主体间相互依赖、泛在互联的共生关系具有良好的适用性。综上，本研究拟从价值共创的视角，运用共生理论考虑多元异质价值共创主体间的协同互动关系，分析开放科学数据价值共创主体共生机理，构建多主体的开放科学数据价值共创主体共生演化模型，并通过数值仿真模拟其发展趋势与演化规律，试图揭示开放科学数据价值共创主体间共生模式演化方向，以促进开放科学数据的价值实现。

1开放科学数据价值共创主体共生机理

分析数据主体的演化机理，也即明晰开放科学数据价值共创系统的构成要素和主体的共生演化过程是找出各利益主体自然和谐共存的共生模式的重要前提和基础。共生概念最早由真菌学家BaryA提出，用于描述生物种群间出于生存需要而形成的相互依存、协同进化的关系。在生态学领域，共生理论主要探讨不同主体间信息、物质、能量的传递与交流行为，及主体间的共生模式。随着时间推移，共生理论已被广泛应用于社会学、管理学等众多领域，用于探讨复杂生态系统内不同主体的相互作用及其环境间的动态联系。开放科学数据价值共创的过程中，参与主体之间、主体与环境之间不断地进行物质、能量、信息的相互渗透，逐渐形成了不可分割的共生关系以及复杂的生态系统。

1.1价值共创主体共生要素

根据共生理论，开放科学数据价值共创生态系统（以下简称价值共创系统）包括共生单元、共生环境和共生模式三要素，其中，共生单元在共生环境中以不同的共生模式进行价值的创造和获取会产生能量的流动，这些能量在各共生单元之间循环和分配是维持价值共创系统可持续发展的关键。

1）共生单元主要指在价值共创系统中参与开放科学数据价值共创活动的主体，也即价值共创主体，是能量生产和交换的基本单位。本研究通过对开放科学数据价值共创主体的角色、职责、需求等进行深入分析，将其降维分类合并处理，最终映射为3类种群，使用种群缩影作为价值共创系统的共生单元，分别是：①核心种群是数据生产者，该种群是整个价值创造活动的发起者，也是开放科学数据价值共创过程中存在数量最多、活跃度最高的主体，主要职责是生产和存储科学数据，包括科研人员、科研机构、高校等；②辅助种群是指数据传递者和数据监管者，对价值共创活动有辅助支撑作用，共同推动开放科学数据的价值实现。数据传递者的主要职责是数据管理维护、开放共享，主要包括科学数据中心、数据出版商等。数据监管者的主要职责是数据质量的监管、政策的发布与完善、提供资金技术支持，主要包括政府相关管理部门、资助机构等；③价值再创种群是数据分解者，是开放科学数据价值增值的实现主体，主要包括科研人员、数据中介组织、数据商、信息服务商、私营企业的科研部门和社会信息机构等。该种群负责科学数据再利用，即通过数据挖掘或基于多维数据融合等多种技术方法，形成新的数据产品或数据服务。

价值共创系统中还有一类角色是消费者，主要指开放科学数据的使用者，其并非开放科学数据价值共创过程的关键参与主体，所以本研究未选取该种群作为映射代表参与演化。

2）共生环境指开放科学数据价值共创过程中外部条件的集合，是共生关系建立和发展的基础，也是开放科学数据价值增值的重要影响因素之一，主要包括政策、经济、社会以及技术环境4个方面。主要体现为：科学数据管理相关政策、规范；对科学数据发展的各项资金支持：数据管理相关组织架构的完善；大数据、人工智能等信息技术为开放科学数据价值共创提供的技术保障。

3）共生模式，指价值共创主体间的作用方式，很大程度上影响着数据增值效果。只有价值共创主体间存在着某种内在关联（质参量）才会构成共生关系，共生模式是共生关系的外在体现。本研究主要针对价值共创主体的共生行为模式展开讨论，包括独立共生、寄生共生、偏利共生和互惠共生4种共生模式。共生界面是共生单元间的接触方式，数据平台、接口、交互界面、市场、中介服务机构等构成了共生界面。

综上分析，开放科学数据价值共创生态系统的共生要素模型如图1所示。共生单元在共生环境影响下通过数据价值驱动在共生界面内产生的新能量，如社会效益和经济效益等，通过资源互补融合，聚分力为合力，构建共生网络，从而实现开放科学数据价值共创，完成数据价值“1+1>2”的增值效果。

1.2价值共创主体共生路径

Vargo S L等认为，价值共创是指不同经济参与者通过价值认知，积极开放组织边界，通过共同生产或服务协作，从而共同创造价值网络。开放科学数据价值共创主体之间通过资源共享、优势互补逐渐形成融合的价值网络，如图2所示。依据开放科学数据价值共创过程的演化特征，将其发展过程分别对应独立共生、寄生共生、偏利共生和互惠共生4个共生模式。

独立共生阶段，随着科研人员、科研机构、企业科技研发部门等众多数据生产主体产生大量原始数据，科学数据价值得到初步体现，价值形成是科学数据价值增值过程的起点，但也仅限于价值独创，价值共创主体是一个个拒绝共享的独立单元，合作具有偶然性，彼此之间没有进行有意识的数据联合和交流，互相之间獨立生存，互不影响。

寄生共生阶段，由于科学数据开放共享相关政策的刺激和开放理念的影响，科学数据经过处理、汇交和存储等环节后，从原始数据进化为资源化数据，数据的质量价值与应用价值得到提升。价值共创主体间也形成了局部、单向的价值有限的链式依存关系，建立了传统的二元数据开放共享模式，完成价值实现。但此时科学数据的开发利用水平较低，大多数具有潜在利用价值的开放科学数据存储分散，造成严重资源浪费。寄生共生阶段本身就是一种不稳定的非常态，整个系统不产生新能量，只有寄生者受益，寄主受损，如核心种群自身依赖于资助机构或政府的资金补给，但又无法做出价值回哺，最终造成双方发展受限。但寄生共生阶段未来会随着开放科学数据逐步优化，渐渐相变至更高阶段。

偏利共生阶段，资源化数据进阶为共享数据，成为价值扩大的桥梁。随着大数据、云计算、人工智能等新兴技术的不断发展，价值共创系统各类资源不断增多，平台经济兴起，如数据开放、监测、交易平台等崭露头角。国家级科学数据中心的成立很大程度上推进了开放科学数据发展，大大提速了开放科学数据价值共创进程。不同类型价值共创主体依赖平台构建联动的价值群落，制定多边交流机制，合作较为紧密，但由于共生界面的传导不畅及共生环境的逆向影响使得各方所获共生能量分布不均，不过此阶段属于中间过渡类型，虽然开放科学数据价值得到一定程度扩大，但对于利他的一方来说付出与回报不成正比。

互惠共生阶段，科学数据演化为产品化数据，价值共创主体间逐渐形成了价值共同体，完成了增值过程。更多价值主体嵌入到了庞大的价值共创网络中，通过新兴的数据技术手段，将“旧数据”处理融合后形成“新数据”或一系列数据产品、资源库等增值成果，可以进一步丰富数据应用场景，拓展服务新模式，探索数据智能应用或服务。在此阶段，不同主体能够基于自身利益需求，实现资源互补、协同共生，不断产生新价值，推动效益产出最大化，真正构建出了均衡稳定发展的生态系统。此时达到价值共创的理想状态，实现价值共创主体稳定可持续发展。

综上，价值共创主体实现各自价值目标的同时，也通过资源互补、协同合作推动整个系统向更高阶演化。随着生态系统不断演化进阶，价值共创主体经历着独立价值主体一价值链一价值群一价值网的转型，参与主体从无到有，聚少成多，种群规模不断增长，彼此间的合作也从间歇到紧密乃至结成共同体，资源交流增强，利益分配对称性逐步提高。

2开放科学数据价值共创主体共生的数理模型

Lotka -Volterra模型（后文简称L-V模型）是在Logistic模型基础上扩展而得，主要用于模拟生态系统中双种群或多种群动态竞合关系，可以精确表征种群的动态数量状态，具有较好的数据拟合和预测性能。所以，本研究运用L-V模型构建开放科学数据价值共创生态系统三主体共生演化模型来剖析价值共创系统进化过程中3种群间的共生关系、演化规律和稳定条件。

2.1模型假设

假设1：以价值共创系统为背景，该系统的价值共创主体由核心种群、辅助种群和价值再创种群3类构成，且种群规模随时间变化以指数规律增长并受密度限制，规模的变化表示其成长过程。

假设2：由于科学数据本身的公共属性及开放科学数据并非以盈利为目的而是需要兼顾各参与方的总体利益。所以，价值共创活动是以一种非竞争的方式实现的。

假设3：核心种群可以独立生存，而辅助种群的监管和传递行为、价值再创种群的加工融合行为依赖于核心种群的开发行为，不能独立生存。3类主体相互作用，每一类主体的效益增长率既受自身影响，也受到其他两类种群效益的影响。

假设4：若共生系数为正值时，则各价值共创主体受益，反之，各价值共创主体发展受阻。

假设5：各价值共创主体在价值共创过程中不存在时间延迟，即完成创造价值的效果是即时的。

2.2三主体共生演化模型构建

设价值共创系统核心种群A、辅助种群B、价值再创种群C的种群规模分别为XA、XB、xc；最大种群规模分别为NA、NB、Nc；自然增长率分别为r0、r1、r3种群独立生存时Logistic基本模型的微分方程表达式如式（1）所示：

在价值共创系统中种群并非独立生存，既会受自身发展影响，也受到其他种群带来的影响，设a为种群的共生系数，表示后者种群对前者种群的影响程度，如a。表示种群A对种群B的影响程度。依据上述5条假设扩展基本模型（1）可得到价值共创系统三主体共生演化动力学模型如式（2）所示：

2.3模型渐进稳定性分析

价值共创系统3种群共生演化是一个动态博弈的过程，演化会逐渐趋于平衡在某均衡点。研究不同价值共创主体之间的共生演化规律，需要对均衡点进行稳定性分析，趋于均衡点表示价值共创主体规模达到发展极限并维持稳定。根据常微分方程稳定性理论（令dxA/dt=0、dxB/dt=0、dxc/d=0）可得，方程（2）共有8个局部平衡点，这8个点构成了价值共创系统三主体演化的边界，如表2所示。

稳定性分析主要根据该系统雅可比矩阵的行列式Det（J）和迹Tr（J）的符号组合来判断，当Det（J）>0且Tr（J） <0时，系统达到演化稳定状态。把各均衡点代人行列式和迹，具体稳定性分析结果如表3所示。

3仿真分析

价值共创主体的共生态势受主体间的共生关系强弱的影响而呈现出复杂轨迹。采用计算机仿真方法对上述理论分析进行补充和验证，进一步揭示共生系数对种群共生的影响过程。由于方程（2）没有解析解，所以本研究通过设定达到均衡状态时的参数值，模拟出在各种条件下的种群共生演化轨迹，通过对数值结果和演化图像的观察，分析其解析解的构造。结合目前开放科学数据价值共创的实际情况，本研究假定其核心种群、辅助种群和价值再创种群的初始种群规模分别为100、50、30，自然增长率r分别为0.1、0.05和0.03，一定资源下3种群发展规模最大值分别为1000、500、300，分别按照某单一共生模式演化。利用Vensim PLE 6.3软件建立系统动力学演化模型，如图3所示，系统起始时间Initial Time=0，仿真结束日寸间Final Time=500，仿真时间步长Time Step=1，时间单位为年，模型检验结果显示“Model is OK”。对方程组（2）进行模拟，仿真分析价值共创主体的共生演化过程，如图4所示。

在独立共生模式下，各价值共创主体彼此间独立发展，互不干涉，种群的发展只与自身的自然增长率有关，不受其他种群影响。各价值共创主体间没有新的共生能量生成，也不存在能量流动，结合参数设置的标准惯例，将3类价值共创主体的共生系数均设置为0。核心种群A在经历了50年发展演化后达到了最大的种群规模1000．而辅助种群B和价值再创种群C因得不到来自核心种群A的正面影响，在经历二三十年的发展演化后消亡，如图4（a）所示。仿真结果与辅助种群B和价值再创种群C的仿真前提设置（B、C强依赖于A）基本一致，这说明辅助种群和价值再创种群要想持续稳定的良好发展，来自核心种群的支持和正面影响是至关重要的。该模式一般出现在系统形成初期，不长久且不稳定。

在寄生共生模式中，任意两种价值共创主体之间的共生系数互为相反数，没有新能量的生成，只存在能量的单向流动。被寄生的价值共创主体资源被消耗，最终稳定规模小于最大规模，寄生价值共创主体受益于被寄生的价值共创主体，最终稳定规模高于独立共生下的最大规模。图4（b）中，辅助种群B和价值再创种群C对于核心种群A有着负面影响，价值再创种群C对辅助种群B有着负面影响。核心种群A在此情景（B、C寄生于A，C寄生于B）下，经历了40多年的发展种群规模最大只达到了850。其先升后降演化趋势的形成原因可能是公众或研究人员自身对科学数据的需求驱使或是A得到了B、C的资源或资金支持后种群规模稳步上涨，后逐渐下降可能是由于科研数据窃取或泄露等直接负面影响或是B、C过度依赖于A，对A的消耗大于支持等间接影响。辅助种群B的发展线路与核心种群A相似，刚开始其自身发展因得到A的强助力所以種群规模稳步上升，后来下降的原因可能是类似科学数据中心等科技资源共享服务平台是国家初创的发展中组织，运作初期较依赖于资源填补和品牌树立，造血能力较弱，还无法提供市场化服务，获得盈利满足自身发展。由于A的正向影响，B最终演化规模超过其独立发展时的最大规模。而价值再创种群C的规模随着时间稳步上涨，大约在经历了100年的发展达到最大的种群规模后趋向稳定。该模式处于演化的萌芽期，此时价值共创主体间总体目标一致，但缺乏合作经验，演化总体还是比较混乱。

在偏利共生模式下，价值共创主体能够产出新能量，但能量分配不均。共生系数大于O的一方受益，共生系数等于0的一方不受损。共生系数的绝对值越大，影响越强。核心种群A对辅助种群B和价值再创种群C有正面的影响，辅助种群B对价值再创种群C有正面影响，而反之对其无影响。核心种群A经历50年发展演化也并没有突破最大种群规模达到1000后趋向稳定，辅助种群B经历75年发展演化突破最大种群规模达到1500后趋向稳定，价值再创种群C经历100年发展演化突破最大种群规模达到1200后趋向稳定。如图4（c）所示。两两种群作比较后可以发现，尽管该模式下，一方主体规模演化不受另一方影响，但突破有限，能量增长显现出较大差距，长远来看并非良策，原因是：①各主体间协同不力，未能充分发挥资源潜力，将利益最大化：②该模式下核心种群A规模和独立时一致，A种群不求回报地帮助B、C种群，具有极大的利他性，只能依赖自然增长率发展，未能实现真正意义上的互惠共生。此时进入了演化的成长期，种群间经过磨合，合作愈加和谐，演化逐渐趋于有序。

在互惠共生模式下（最理想的共生模式）共生系数均大于0．可能是得益于开放科学数据政策的刺激或开放共享环境的优化，此时价值共创主体间协同发展、互利共赢、打破边界、完成进阶，形成了一系列联盟或共同体催生更大数据价值。在此模式下，价值共创系统中所有价值共创主体的演化都得到了一定发展，并且迅速增长突破种群密度极值。3类价值共创主体在经历了200年左右的发展演化达到远大于其独立发展的最大规模，之后趋向稳定，共生演化结果如图4（d）所示。此时进入了演化的成熟期，演化有序趋于相对稳态，形成了可持续发展的共赢模式，在此模式下价值共创主体之间进入共赢共荣的稳定状态。

根据仿真分析结果可得：①价值共创主体的种群规模增长曲线呈“S”型，符合Logistic增长规律：②共生演化的均衡态取决于价值共创主体间共生系数的取值；③互惠共生模式下种群规模突破最大，发展最快，是演化的最优方向，应积极引导其他模式向互惠共生的价值共创模式转型。

4结论与启示

4.1研究结论

本研究基于共生理论分析开放科学数据价值共创主体的共生机理，揭示其共生要素和共生路径。引入L-V模型，构建了三主体开放科学数据价值共创共生数理模型，求解出稳定态和演化均衡条件，并运用数值仿真的验证方法模拟价值共创主体共生模式演化轨迹，根据仿真结果总结出不同共生模式下各价值共创主体的共生演化规律。最终，本研究得出以下结论：①开放科学数据价值共创生态系统是由核心种群、辅助种群、价值再创种群3类主体在共生环境中按照某种共生模式进行开放科学数据的创造、传递、获取、分配等共生活动，以实现价值共创、互惠共赢的复杂自组织系统，系统内不同价值共创主体的演化轨迹符合Logistic增长规律；②随着系统内价值共创主体的价值目标或资源利用状况的变化，在不同的共生系数的取值组合中，种群规模增长幅度和速率也随之变化。所以，共生演化均衡态及稳定条件取决于种群之间共生系数大小，也即最终系统的演化结果取决于系统内3类价值共创主体间的相互影响程度：③互惠共生模式是适宜开放科学数据价值共创主体的最佳共生模式，不同价值共创主体通过资源互补、紧密协作能够实现互利共赢。

4.2实践启示

1）优化共生共创环境，吸引多元主体参与开放科学数据价值共创系统。一方面，及时完善科学数据共享政策、标准规范制度，保护数据版权，制定数据安全标准，打造易获取、易融合的安全共享环境；另一方面，进一步完善组织环境。国家大数据局已经成立，可在此基础上细化完善科学数据相关监管机构，统筹我国科学数据的规划、协调、监管工作。再者，价值共创系统的形成离不开多元异质主体的参与，积极制定激励政策，吸引有影响力的利益相关者参与价值共创，从而推动价值共创网络扩大，如专业学术委员会、数据中心等；可以鼓励公众参与科学数据众包项目，激发大众的科学数据市场消费能力；还可以利用市场交易、资源整合、社会声誉等多元化手段，提高公众、科學家、社会机构等数据主体参与开放科学数据价值共创生态系统的积极性。

2）制定互动协作机制，加强主体间互动关系的关联强度，充分平衡共生演化动力。理论上，开放科学数据价值共创主体间的互动关系主要有行政关系、产权关系、契约关系以及基于声誉的社会关系。加强主体间互动关系的关联强度、提升质参量的兼容度对于开放科学数据价值创造至关重要。以江苏省为代表的长三角区域为例，可以充分利用区域内丰富的科技、科研资源，构建由领导型单位+核心单位+成员单位组成的区域科技大数据经济生态圈，在成员单位选择时关注主体数据资源和科学数据管理开发能力的互补性，平衡主体的利益与诉求，可以将系统中需求相似、目标相仿的价值共创主体归类，提高主体契合度，达成价值共识，结成领域共同体。

再者，激发和平衡价值共创系统演化动力是生态系统有序稳定向高阶跃进的关键。价值共创主体参与演化的动力来源于在科学数据资源流转的过程中得到的直接或间接收益，稳定好数据资源价值实现和隐私产权的平衡就相当于把握住了系统演化的动力源，可以通过制定数据访问标准、知识产权保障机制、用户隐私保护协议等提高主体的共享意愿，为价值共创系统提供持续不断的动力，使系统由混乱到有序、从耦合到协同，形成可持续发展的开放科学数据生态圈。

3）打造共创平台，探索互惠模式。科学数据共享平台作为共生界面，对数据开放、流转和应用等价值共创活动有着核心作用，不仅能有效连接、聚集、整合资源，为各方价值共创主体提供展示平台，还能提供技术支持，提供API等资源工具和指引服务。如在江苏省科技大数据生态系统，可以大力建设集开放、监管、服务、交易、交换多功能于一体的组合式科学数据开放共享平台，以此为窗口，推进区域科技大数据的生产、组织、开发、交易活动。此外，应积极探索和培育开放科学数据互惠共生模式，开展科学数据的深度挖掘和增值应用，促使开放科学数据价值最大化。可以通过需求导向或利益驱动等多种方式，利用云计算、人工智能等新兴数字技术，在保障国家数据安全和相关主体知识产权的前提下，探索科学数据产品和增值服务的市场化模式，一方面，顺应科学数据作为生产要素参与市场分配的新趋势：另一方面，以互惠双赢代替损公肥私，实现开放科学价值共创主体向互惠共生模式演进。