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创新生态系统是一个相互依赖、共生共赢，具有共生关系的经济共同体，也是一个基于长期信任关系形成的稳定的创新雨林体系。根据国外研究定义，创新生态系统是一个由多层次子系统组成的若干个复合创新子系统构成，系统与系统之间具备完善合作创新支持系统的雨林体系，其内部各要素之间通过发挥各自功能性作用，和其他子系统共同运作、协同创新，最终完成技术创造和价值实现，形成相互依赖和共生演进的生态关系。
国外研究创新生态系统的学者认为，创新生态系统描述的是一种彼此融合的状态，即区域内各创新子系统已经形成了创新的“栖息地”，如同一个生态系统，区域内不同支持体系和合作主体之间形成了一个相互依赖和共生演进的创新生态体系。
国外研究者把创新生态系统类比区域经济中的这种经济实体运行机制：通过优胜劣汰实现产业的最优创新组合从而实现可持续发展，各主体之间是异质协同而不是竞争对立的相互关系。
美国竞争力委员会在《创新美国——挑战与变革》报告中将创新生态系统定义为由社会经济制度、企业创造主体、金融支持机构、高等院校和科研院所、人力资本等构成的有机统一体，其宗旨是建立有竞争力的技术创新区域。创新生态系统的基本特征是：企业与科研机构之间的合作，风险资本的有力支撑，市场机制的交易运作和企业家精神的发扬光大。也有学者把创新生态系统看成是一个由企业组成的具有共生关系的经济共同体，认为创新生态系统是一个基于长期信任关系形成的利益交易网络。综合理论界和实际创新工作部门的意见，创新生态系统可以看作一个具备多层级、多系统的创新生态雨林系统，在内部通过发挥各自功能性作用，和其他子系统共同运作、协同创新，最终实现技术创造和价值实现，并最终通过持续经营实现利益的共同增长。
国内学者对创新生态系统的研究始于20世纪90年代，国内学者大多认为，创新生态系统是一个以企业、大学、科研机构、政府、金融等为主体的多系统的网络复合组织，该组织通过网络之间的协同合作，整合人力、技术、信息、资本等创新要素，实现创新子系统的有效运作，最终实现各个主体的可持续发展。
国内对创新生态系统的研究经历了三个阶段：1995年至2005年（第一阶段）的创新生态系统研究主要围绕“可持续发展”（sustainable development）的主题展开。“可持续发展”是一个动态变化过程，它强调组织保持持续创新能力以取得长期竞争优势。2005年至2010年（第二阶段）主要围绕“开放创新、协同发展”主题展开研究。研究结果认为，创新生态各主题必须突破传统组织边界，通过利益的协同发展，从与外部合作中引入创新能力，缩短企业研发周期和提高研发效率，使企业、市场、创新研究等主要单元实现优势互补。典型的开放创新渠道包括产学研合作、技术联盟与并购、技术转让、技术外包和企业技术成果外部开发等。2010年至2018年（第三阶段）的创新生态系统的研究主要围绕“协同创新、价值创造”的命题展开。
在开放创新的基础上，“协同创新”是多元主体参与合作，追求共同利益的有效运作机制，通过协同创新，实现包括大学、企业、科研院所、政府和其他金融中介机构创新因子有效汇聚，跨越技术与信息壁垒，进行人力、技术、信息和资本等创新要素深入整合，从而实现各系统持续高效运作并实现对最大价值的追求。“价值创造”是指企业研发、生产、供应产品或服务以满足用户需求，同时保持各系统持续高效运作并实现对最大价值的追求。2017年以后，创新生态系统研究的主要命题集中在“创新生态经济体”的研究。它不仅强调组织间的协同发展，而且重视参与者之间通过包容发展实现互惠共赢。根据《中国创新生态系统》的年度报告，创新生态系统的要素包括市场组织体系、人力资本、金融资本及产业资本、研究团体、制度与监督、教育和培训、文化支持等。
因此，根据国内研究成果，创新生态系统可以理解为一个以企业为主体，大学、科研机构、政府、金融等中介服务机构为子系统的复合型网络系统，通过系统间各子系统的相互分工协作，整合人力、技术、信息、资本等创新要素，实现创新因子有效汇聚，为各创新主体带来价值创造，实现各个主体的可持续发展。
目前，理论界和实践部门基本的看法是：创新生态系统是个多重复合的要素系统，不仅各系统要素之间有相互作用，各子系统之间也存在相互作用，外部环境变化，例如政策创新可以导致创新生态系统结构发生变化，从而导致创新生态系统的能量层级发生变化，其结果是推动创新生态系统知识要素、技术要素、人力资本、创新成果的对外扩张和相互自我复制，自我内生扩张，进而实现创新生态各主体的自我发展、自我修复、自我扩张的持续发展的过程。
在创新生态系统中，参与主体企业、大学、科研机构、政府、金融等中介服务机构都有着各自的利益诉求，创新生态系统要有效地发挥作用，系统中各参与主体必须在包容机制的作用下发挥协同效应：
第一，政府作为制度创新的主体，其主要职能是为创新生态环境提供优质的政府服务，包括根据国内外宏观环境的变化制定有效的财政、金融、支持政策，调整战略性新兴产业政策，完善高级人才及一般技术人才培育培训政策，并建立廉洁高效的行政服务体系和创新服务体系。
第二，作为技术创新的微观主体企业在创新生态系统中处于主体位置。其与创新生态系统其他主体均具有服务需求和价值创造的交互关联，创新生态系统中的其他子系统则是企业这个微观系统的外围共生系统。一方面企业创新系统对外围各子系统提出市场需求，另一方面对外围各个系统提供周到的服务支持。
第三，高等院校和科研院所是创新生态系统的技术源头和原创主体。高等院校和科研院所大多从事前瞻性、基础性、原创性的技术研究，在这一点上和企业的“问题技术”研究不同。高等院校、科研院所的这一技术创新定位，决定了其在技术创新系统中的核心地位和原创性功能，也是决定一个国家或一个地区科技创新系统质量的关键。
高等院校、科研院所不仅向创新系统提供人才、知识、信息、管理、技术，向企业提供当下技术发展的最新趋势，从而影响企业的产业发展方向，而且还通过向技术市场提供研究成果而获得回报，从而满足科创主体的价值实现，推动科创主体持续有效地发挥作用。可见，高等院校和科研院所遵循市场机制的作用，通过技术产品的市场化、产业化，为技术持续创新提供资金支持。
第四，中介服务机构遵循市场机制为创新生态系统提供多层级、全方位的技术创新服务，从而推动人才、技术、信息、财务、法律等要素资源在创新生态系统中的扩散，更为关键的是对科技成果产业化市场化起着牵线搭桥的作用，推动技术创新成果走向企业、走向市场。只有在中介部门的作用下才会以最低廉的内部交易成本，实现企业与技术创新之间的价值转换。
第五，各类金融服务机构是创新生态系统的血液运输系统，是创新生态系统中风险资金、创业创新资金的主要提供者。作为创新生态系统的重要组成部分，各类金融服务机构维持着创新生态系统的持续运转，纵观每个失败的创新主体，其创新失败的原因固然多种多样，但缺少资金持续支持，是创新生态系统失败的最关键因素。所以，金融机构积极高效的投融资系统，就如同是创新生态系统的输血系统，起着至关重要的作用。
第六，技术成果的最终需求者。对技术的最终需求构成创新生态系统的最直接驱动力。对技术成果的需求层次、需求方向，决定了技术创新，决定了最终消费的实现，是创新生态系统运行的目的和归宿。可见，对技术成果的最终需求决定了技术的原创方向和原创动力，是创新生态系统的最基本的决定因素和最重要的技术创新单元。
大自然生态系统运行表现为三个方面：生态系统能量提供和维持、系统之间以及系统各要素之间的交互作用、系统各要素在交互作用基础上的自我扩张和自我发展。相应地，社会创新生态系统的运行同样具备上述基本的运作模式：一是技术研发的生产者、提供者，二是对技术的需求者，三是与技术创新相对应的诸要素的提高，包括人才、信息、资金等的供给。创新生态系统根据其层级不同分为三个层面：前瞻性技术研发，其解决的是基础性、原创性技术研发需求；产业共性技术研发，其解决的是产业层面共同面临的高端技术需求；企业“问题技术”研发，其解决的是企业层面在生产过程中，各个节点、各个环节出现的技术需求。创新生态系统的三个层级尽管技术创新任务不一样，但技术创新运作规律是一样的，都是通过对知识和信息的加工，生产出新的技术理念和技术产品，满足企业的技术需求。在前瞻性技术研发层级，最基础的信息要素是原创性知识和对未来技术发展的预判，而企业“问题技术”研发，则是根据生产系统、产品系统中出现的现实问题给予解决的方案。
在自然形态的生态系统的运行与发展过程中，系统本身具有自我选择、自我变异、基因遗传的功能。同样，社会创新生态系统也具有类似的自我选择、自我复制、自我平衡的功能，具体表现在以下三个方面：自我复制和自我推广、自我选择和自我革新，以及自我平衡和自我发展的功能。
自我复制、自我推广在产业创新生态系统中表现为成熟理念、成熟经验的复制，共性技术、共性平台、共性信息的复制。自我复制、自我推广可以少走弯路、提高效率，减少重复试验，节省不必要的重复试验经费。当然，过度复制，就会形成路径依赖甚至进入创新陷阱，从而失去内在动力。自我复制、自我推广的目的是保持产业创新生态系统的竞争力、生存力和持续发展能力。
自我选择、自我革新是产业创新生态系统中创新发展路径、创新理念、创新技术的适应性、前瞻性的一种自我检视、自我淘汰的过程。产业生态创新系统在发展过程中容易出现三个致命性错误：一是创新路线的错误；二是创新理念的错误；三是创新产品的适应性错误。一个完善健全的创新生态系统对可能出现的三种错误具备自我选择、自我革新的功能。
自我平衡、自我发展的功能是创新生态系统在自我选择、自我革新的基础上，通过对自身缺陷的修复实现自我发展、自我壮大。这也是为什么我们经常看到，有的创新生态系统在经过一段繁荣期过后很快销声匿迹，有的创新生态系统则不断发展壮大。自我平衡、自我发展不仅来自对自身功能缺陷的修复，更主要的是对外部环境变化而引起的自身适应水平的平衡的改变，其最终目的是提高创新生态系统的高效性和自我生存能力。