Couverture de RECO_556

Article de revue

Innovations horizontales et verticales, croissance et régimes technologiques

Pages 1171 à 1190

Notes

  • [*]
    erasme et eurequa (Université Paris I et cnrs) – Correspondance : erasme, École centrale Paris, Grande Voie des Vignes, 92295 Châtenay-Malabry Cedex. Courriel : gkoleda@ ecp. fr
  • [1]
    Romer [1990], Grossman et Helpman [1992] et Aghion et Howitt [1992] (les Fondateurs).
  • [2]
    Jones [1995], Kortum [1997], Segerstrom [1998] (les Critiques).
  • [3]
    Young [1998], Peretto [1998], Dinopoulos et Thompson [1998], Howitt [1999] (les Réconciliateurs).
  • [4]
    On suppose ? supérieure à 1 afin de décrire un goût pour la diversité du ménage.
  • [5]
    Les préférences des consommateurs ne portent que sur les biens disponibles.
  • [6]
    L’ensemble des recherches menées dans le secteur d’innovation verticale fait avancer la frontière technologique que les chercheurs tentent de rattraper. Cependant, le ratio entre taux de croissance de la qualité et fréquence de l’innovation indique la taille de l’innovation de sorte que le paramètre ? apporte également des informations sur l’asymétrie de la distribution des niveaux de qualité entre secteurs.
  • [7]
    Voir Amable [1996] pour un modèle de croissance endogène à deux secteurs de R&D décrivant des innovations radicales et incrémentales.
  • [8]
    On se reportera à la démonstration de Howitt [1999] ou Segerstrom [2000].
  • [9]
    Cette dichotomie de la recherche et développement n’a de justification que par sa facilité de modélisation et la possibilité qu’elle offre de décrire des évolutions à l’intérieur même du secteur de recherche.
  • [10]
    On peut exprimer le taux d’obsolescence en fonction des taux de croissance du nombre de variétés en utilisant l’équation d’obsolescence : equation im76 .
  • [11]
    La création d’un bien rapporte moins que son amélioration. On retrouve ici la problématique de l’innovation cumulative : l’innovation basique (horizontale) a peu de valeur mais est cependant indispensable aux développements ultérieurs du produit (voir Scotchmer [1991]).
  • [12]
    On se reportera à Eicher et Turnovsky [1999] pour une discussion plus complète des conditions de positivité des taux de croissance dans un modèle de croissance semi-endogène à deux secteurs.
  • [13]
    Le cas de la croissance semi-endogène uniquement qualitative (Segerstrom [1998]) est obtenu en posant les contraintes ? v – ? h = ? h – ? v et ? = 0, le cas de la croissance uniquement quantitative (Jones [1995]) en posant ? v = ? h .
  • [14]
    Le caractère continu des variables et paramètres peut apparaître difficilement compatible avec la mise en exergue d’une taxinomie en deux régimes technologiques. Si ce caractère continu est requis par la modélisation, nous sommes conscient de la difficulté d’implémenter empiriquement ce modèle. C’est pourquoi, nous avons choisi de caractériser les régimes technologiques en fonction des paramètres ou variables du modèle appréciés de façon binaire (élevé ou faible).
  • [15]
    Comme tout modèle de croissance semi-endogène, la dynamique se résume entièrement à l’ajustement vers l’état stationnaire. Le manque de place et l’accent mis sur la description des deux régimes technologiques ne permettent pas de présenter (au moins numériquement) un exemple de cet ajustement à l’état stationnaire. Le lecteur intéressé pourra se reporter à Koléda [2001].

Introduction

1 Il existe plusieurs représentations de l’innovation et du progrès technique sous-jacentes aux modélisations bi-sectorielles du secteur de recherche, adoptées dans les récents modèles de croissance. Deux interprétations principales ressortent. Soit la représentation du progrès technique repose sur la notion de General Purpose Technologies. Le deuxième secteur de recherche s’impose aux modélisateurs en raison du caractère exceptionnel qu’ils entendent conférer aux innovations radicales (Helpman et Trajtenberg [1994], Amable [1996], Aghion et Howitt [1998]). Soit la représentation du progrès technique distingue deux secteurs de recherche comme deux directions pouvant être suivies (horizontale ou verticale) sans forcément que l’une d’elles revête un caractère plus radical que l’autre. Les modélisateurs qui adoptent ce second point de vue superposent les deux modèles canoniques de croissance endogène : le modèle de variété et le modèle d’échelle de qualité, en cherchant ainsi à mieux décrire la réalité plurielle de l’innovation.

2 Cette dernière direction prise par la recherche portant sur la croissance endogène fondée sur l’innovation a été privilégiée pour la possibilité de réponse qu’elle offre au paradoxe de l’effet d’échelle, mis en lumière par Jones [1995]. La dynamique en trois vagues de la littérature de croissance fondée sur l’innovation a été retracée par Jones [1999] : (i) la croissance endogène avec effet d’échelle de 1990 à 1995 [1], (ii) la croissance semi-endogène sans effet d’échelle de 1995 à 1998 [2], (iii) la croissance endogène sans effet d’échelle (modèles bi-sectoriels de recherche) à partir de 1998 [3].

3 Cependant, la priorité, donnée à des spécifications de fonctions de recherche permettant une croissance endogène sans effet d’échelle, a empêché ces derniers auteurs de s’intéresser aux interactions entre les deux secteurs de recherche. Il n’existe pas d’externalités croisées de connaissances entre eux. Or, Li [2002] a montré que l’accroissement de la dimension du progrès technique, tout comme la formalisation d’externalités croisées de connaissances, renforçait la généralité de la croissance semi-endogène.

4 Notre modèle reprend l’ossature des modèles de Howitt [1999] ou Segerstrom [2000] à deux secteurs d’innovation (verticale et horizontale) mais dans une optique de croissance semi-endogène à la Li [2000]. En plus de la prise en compte des externalités de connaissances entre les deux secteurs d’innovation, nous intégrons également le phénomène d’obsolescence technologique, ce qui nous amène à mettre en avant la notion d’innovation en vigueur et de disponibilité des biens.

5 L’ensemble de ces prolongements portant sur le modèle générique de croissance fondée sur l’innovation permet d’appréhender plus finement les différents types de croissance et de mettre en avant la notion de régime technologique. Nous mettons en avant la possibilité de prendre en compte un changement de régime technologique avec ce modèle de croissance semi-endogène intégrant l’obsolescence technologique et de pouvoir décrire le passage d’une croissance essentiellement quantitative à une croissance plus qualitative.

6 La première section présente notre modèle d’équilibre général et de croissance en mettant en exergue le secteur de la recherche, sa double dimension et la notion d’obsolescence technologique. La deuxième section présente l’équilibre de croissance équilibrée de notre économie et discute les différents types de croissance envisageables. La troisième section définit deux régimes technologiques différenciés en s’appuyant sur des développements de la littérature évolutionniste et institutionnaliste : le régime technologique de destruction créatrice et celui d’accumulation créatrice. La paramétrisation du modèle qui permet de décrire alternativement l’un ou l’autre régime est examinée.

Le modèle

Le comportement des ménages

7 Le ménage représentatif choisit sa dépense totale à chaque période afin de maximiser son utilité intertemporelle equation im1 , sous sa contrainte budgétaire intertemporelle : equation im2 rs est le taux d’intérêt, us l’utilité instantanée, E s sa dépense courante, R s son revenu courant à la date s et A t la valeur de ses actifs en t. Sa fonction d’utilité instantanée en t est de la forme ces :

equation im3
avec N vt le nombre d’innovations en vigueur, xit la quantité consommée de bien i de qualité Q it , ? l’élasticité de substitution entre deux variétés disponibles de biens [4] et ? > 0, un paramètre de préférence pour la qualité. On appelle « bien disponible » un bien dont la technologie n’est pas encore obsolète, c’est-à-dire une innovation encore en vigueur [5]. La contrainte budgétaire instantanée du ménage est equation im4 .
Le programme de maximisation de l’utilité instantanée des ménages permet de déterminer la demande de bien de consommation fabriqué par l’industrie i, de qualité Q it , de la part du ménage représentatif :
equation im5
La résolution du programme intertemporel permet d’obtenir l’évolution de la dépense instantanée des ménages au cours du temps en fonction du taux d’intérêt rt et du taux de préférence pour le présent ? : equation im6 .

Le secteur de production des biens de consommation

8 Lorsqu’un bien de consommation est inventé ou amélioré suite à un effort de recherche et développement de la part d’une firme privée, la production d’une unité de ce bien requiert une unité de travail quel que soit son niveau de qualité. Le programme de maximisation du profit par la firme produisant le bien i en position de monopole aboutit à la fixation d’un taux de marge equation im7 de sorte que le prix du bien est equation im8 . Les bénéfices courants réalisés par cette entreprise sont :

equation im9
Le profit réalisé par une firme est d’autant plus important que le niveau de qualité du bien de consommation qu’elle produit (Q it ) est élevé (du fait de la préférence des ménages pour la qualité). Cependant, plus le nombre de variétés en vigueur (N vt ) est important, plus les profits de chaque monopole sont réduits quel que soit le niveau de qualité du bien produit (effet de partage du marché).

Innovations verticales et horizontales, et obsolescence

9 Nous avons opté pour une partition des innovations résultant des efforts de R&D entre innovations verticales, qui permettent à un bien déjà existant d’intégrer la qualité de pointe de l’économie, et innovations horizontales qui correspondent aux créations d’un certain nombre de biens à chaque instant.

Les innovations verticales et horizontales

10 L’innovation verticale est une innovation d’approfondissement. Elle correspond à l’intégration à un bien de consommation de la qualité de pointe de l’économie ; Qmaxt = max {Q it  ; i ? [0, N vt ]}. Celui-ci évolue sous l’effet des externalités technologiques générées par le secteur de recherche d’innovation verticale :

11

equation im10
Caballero et Jaffe [1993] ou Howitt [1999] ont proposé cette formulation alternative au modèle d’échelle de qualité pour décrire l’amélioration de qualité. Le taux de croissance du meilleur niveau de qualité dans l’économie dépend donc de la probabilité qu’une recherche destinée à une innovation verticale connaisse le succès ? t , ainsi que du paramètre d’externalité [6] ?.
Les innovations horizontales sont, pour leur part, des innovations d’élargissement au sens où de nouvelles industries se créent pour fabriquer des biens nouveaux. Leurs niveaux de qualité sont tirés de la distribution des qualités des biens de consommation existants. Lorsqu’un nouveau bien de consommation apparaît, il n’intègre pas la qualité de pointe de l’économie à cette date. Sa qualité sera améliorée par des innovations verticales au cours du temps.
Les deux types d’innovation sont ainsi deux facettes du progrès technique et ne répondent à aucun ordonnancement. Les notions d’élargissement et d’approfondissement paraissent plus appropriées à cette représentation du progrès technique que celles d’innovation radicale ou incrémentale [7].

L’obsolescence

12 La durée de vie d’une industrie de biens de consommation est limitée, du fait de l’existence d’un processus d’obsolescence technologique qui aboutit à la destruction d’un certain nombre d’industries à chaque période.

13 Les biens de consommation peuvent devenir obsolètes quel que soit leur niveau de qualité. Le processus d’obsolescence n’est donc pas dirigé vers les biens de moins bonne qualité. Il est d’autant plus important le taux de croissance du niveau de la qualité de pointe est élevé. Le nombre de biens en vigueur en t est :

14

equation im11
avec ? le paramètre qui traduit la force de l’obsolescence. Plus le niveau de la qualité de pointe a augmenté depuis la date s où une innovation horizontale est apparue, moins est élevée la probabilité que cette innovation soit encore en vigueur. Cette dépréciation endogène du nombre de variétés correspond à l’extinction de certains types de variétés du fait de leur sortie du système technique caractérisant l’économie. L’ensemble des technologies en vigueur évolue en permanence du fait de l’obsolescence, ce qui entraîne une évolution simultanée de la composition du panier de consommation des ménages. L’évolution du nombre de variétés en vigueur est donnée par l’équation suivante : equation im12 . Cette relation lie le taux de croissance du nombre de variétés en vigueur à ceux du nombre de variétés créées et du niveau de qualité de pointe :
equation im13
? t est le ratio du nombre de variétés en vigueur à la date t au nombre de variétés créées depuis toujours. Plus? t est proche de l’unité, plus l’ensemble des technologies mises à jour appartiennent au même paradigme technologique.
Il convient de relever la différence entre l’obsolescence technologique, la disparition d’une industrie de bien de consommation, et la destruction créatrice, le remplacement d’un bien par son amélioration à l’intérieur même d’une industrie. Tandis que la destruction créatrice aboutit au remplacement d’un bien par sa version améliorée, ce qui ne peut que satisfaire le goût pour la qualité, l’obsolescence technologique oblige le ménage à consacrer des ressources supplémentaires à la recherche de nouveaux biens pour contrebalancer la perte d’utilité provoquée par la baisse relative du nombre de biens.

La fonction de distribution des qualités relatives

15 Soit equation im14 la qualité relative de l’industrie i par rapport à la meilleure qualité dans l’économie à la date t et equation im15 la qualité relative entre les meilleures qualités aux dates t 0 et t. On montre [8] que equation im16 . Or equation im17 , de sorte que la distribution des qualités relatives converge de manière monotone vers la distribution invariante F(.). On fait l’hypothèse que cette distribution relative des qualités est déjà F(.) au temps t = 0, c’est-à-dire que cette équation vaut pour tous les q ? 0. La fonction de densité des qualités relatives est invariante dans le temps : equation im18 .
Le paramètre ? indique le degré d’asymétrie de cette distribution des qualités relatives. En utilisant cette fonction de densité, on calcule l’intégrale des qualités pondérées ainsi que la qualité moyenne Qmoyt des variétés en vigueur de biens de consommation :

equation im19
Plus le paramètre ? est élevé, indiquant une croissance soutenue de la qualité de pointe, plus l’écart entre la qualité moyenne et la qualité de pointe est important : la distribution est d’autant plus asymétrique et il y a moins d’industries dont la qualité est au voisinage de la qualité de pointe.
Nous allons nous intéresser à la façon dont ces innovations sont mises à jour par les secteurs de recherche verticale et celui de la recherche horizontale [9].

Les secteurs de recherche

16 Les recherches destinées à innover verticalement sont ciblées au sens où une firme choisit le bien dont elle veut développer une version supérieure. Une entreprise de l’industrie i engage la quantité nécessaire de chercheurs pour réaliser son projet de recherche de façon à maximiser son profit. Son objectif est equation im20 , où ? it est le taux d’arrivée de l’innovation verticale qui suit un processus de Poisson, V vit la valeur de l’innovation verticale (la somme actualisée des profits futurs générés par son exploitation), wt le taux de salaire et LRvit la quantité de chercheurs employés. La probabilité de réussite à la date t de ce programme de recherche visant à améliorer de Q it à Qmaxt la qualité du bien i est :

equation im21
? v est une constante de productivité et ? v un paramètre indiquant le degré de complexité de la recherche verticale. equation im22 est le niveau de connaissances technologiques dont dispose une entreprise de recherche visant une innovation verticale en t (externalité positive de recherche). Toutes les entreprises de recherche œuvrant dans un même secteur ont accès au même stock de connaissances et sont confrontées au même niveau de complexité technique. Les chercheurs se répartissent donc dans l’ensemble des industries de biens de consommation afin de les améliorer de sorte que equation im23 . La probabilité d’effectuer une innovation verticale quelle que soit l’industrie dans laquelle est tentée cette amélioration est donc :
equation im24
Une partie de la recherche réalisée dans l’économie tente de mettre à jour des produits radicalement nouveaux qui seront fabriqués par des industries naissantes. Une entreprise de recherche j, qui se constitue pour réaliser une innovation horizontale a l’objectif suivant : equation im25 , où equation im26 est le nombre de biens de consommation nouveaux découverts par cette entreprise, V ht la valeur d’une innovation horizontale et LRhjt la quantité de chercheurs que cette entreprise emploie. Le nombre d’innovations horizontales découvertes est :
equation im27
où ? h est une constante de productivité, ? h un paramètre indiquant le degré de difficulté de la recherche horizontale indicé sur le niveau de la qualité de pointe Qmaxt et K ht le stock de connaissances technologiques dont dispose une firme lorsqu’elle entreprend son travail visant à la découverte d’une innovation horizontale. Cette externalité positive de recherche dépend à la fois du nombre de variétés en vigueur et du niveau de qualité de pointe de l’économie : equation im28 . Le flux de nouveaux biens de consommation est :
equation im29
La concurrence dans le secteur de la recherche implique l’arrivée de nouveaux chercheurs jusqu’à ce que le coût de la dernière unité de recherche égalise le bénéfice escompté de cet investissement. Ainsi, les valeurs des innovations verticales et horizontales sont equation im30 et equation im31 .

Les bénéfices provenant des innovations

17 Étant donné la fonction de distribution des qualités relatives, les bénéfices courants que procure l’exploitation, en position de monopole, d’un brevet portant sur le bien i de qualité Q it sont :

18

equation im32
où E t L t est la dépense totale des ménages. La valeur actualisée d’une innovation de qualité Q it sur l’ensemble de sa durée de vie est :
equation im33
L’actualisation est effectuée en prenant en compte les deux phénomènes qui restreignent la durée de vie d’une version donnée d’un bien et la pérennité d’une industrie :
  • le phénomène de destruction créatrice : l’arrivée d’une innovation verticale intégrant la qualité de pointe dans une industrie donnée provoque une remise en cause du monopole en place. L’ensemble des consommateurs reporte dans cette industrie leurs consommations sur ce bien amélioré et l’ancien monopole voit l’ensemble de ses rentes disparaître ;
  • le phénomène d’obsolescence des biens de consommation : la hausse continue de la qualité de pointe rend obsolète une partie des innovations, ce qui détruit des pans entiers d’industries de biens de consommation. Ce sont là les conséquences de l’évolution du paradigme technologique. Plus la technologie à la base d’une industrie de biens de consommation a été inventée il y a longtemps, moins elle est intégrée dans le paradigme technologique actuel, même si elle a été plusieurs fois améliorée par des innovations verticales. Une raison à ce phénomène peut être qu’une partie des connaissances technologiques à la base de cette industrie sont tacites et peuvent donc disparaître.
L’équation de non-arbitrage est obtenue en dérivant la valeur actualisée d’une innovation par rapport au temps :
equation im34
Le taux de dividende qui rémunère le détenteur d’une action de l’entreprise produisant le bien de consommation de qualité Q it , auquel s’ajoute le gain en capital provenant d’une possible augmentation de la valeur de l’innovation, égalisent le taux d’intérêt sans risque auquel s’ajoute une prime de risque constituée du taux de destruction créatrice et du taux d’obsolescence [10].

Les conditions de non-arbitrage

19 Les bénéfices réalisés par une firme ayant introduit une innovation verticale sont equation im35 . En remplaçant la valeur de ces profits dans l’équation (6) et en dérivant par rapport au temps la valeur des innovations verticales issue de la condition de libre entrée, on détermine la condition de non arbitrage s’appliquant aux innovations verticales :

equation im36
Les bénéfices moyens issus de l’exploitation, par un monopole, de la découverte d’un nouveau bien de consommation sont :
equation im37
Les profits courants issus de l’exploitation d’une innovation verticale sont toujours supérieurs à ceux issus de l’exploitation d’une innovation horizontale [11] (puisque ??(? – 1) > 0).
En remplaçant la valeur de ces profits dans l’équation (6) et en dérivant par rapport au temps la valeur des innovations horizontales telle qu’elle ressort de la condition de libre entrée dans le secteur de la recherche, on détermine la condition de non-arbitrage s’appliquant aux innovations horizontales :
equation im38
Ces deux équations de non-arbitrage décrivent la profitabilité des efforts de recherche et développement respectivement dans le secteur de l’innovation verticale et horizontale. L’égalisation de ces deux conditions va permettre de déterminer la répartition du travail entre recherches verticale et horizontale puisqu’à l’équilibre la profitabilité des deux types de recherche sera égale.

Le marché du travail

20 L’équilibre sur le marché du travail complète la description du modèle. Le travail offert par le ménage se répartit entre la production et la recherche d’innovations, soit horizontales soit verticales. La quantité de travail utilisée pour la production des différentes variétés de biens de consommation est equation im39 . La quantité de chercheurs visant à la découverte d’innovations horizontales et d’innovations verticales sont equation im40 et equation im41 . La condition de plein-emploi est :

equation im42
L’ensemble des mécanismes du modèle est présenté. Nous examinons dans la section suivante l’équilibre de long terme de cette économie.

Équilibre de croissance équilibrée

Résolution du modèle

21 Les équations représentant la condition de non-arbitrage pour une innovation verticale (7), la condition de non-arbitrage pour une innovation horizontale (8) et la condition de plein-emploi (9) permettent la résolution du modèle. Préalablement à l’étude de l’équilibre d’état stationnaire et de la dynamique d’ajustement, nous définissons des variables stationnaires : le niveau de la qualité de pointe par tête ajustée qt , le nombre de variétés de biens mis à jour par tête ajustée ht , les dépenses des ménages normalisées par le taux de salaire dt et le ratio du nombre d’innovations en vigueur au nombre d’innovations mises à jour ? t .

22

equation im43
equation im44 et equation im45
Soit equation im46 , la part de chercheurs d’innovations verticales. L’équation de plein-emploi s’écrit en utilisant ces variables ajustées :
equation im47
Cette équation permet d’exprimer la part du travail affectée à l’innovation horizontale en fonction des deux autres parts de travail : equation im48 dt et vt .
Les taux de croissance du nombre de variétés et de la qualité de pointe peuvent être exprimés en fonction de ces variables ajustées par leur échelle (proportionnelle à la taille de la population), des dépenses normalisées et de la part de chercheurs d’innovations verticales :
equation im49
equation im50
On détermine ainsi un système dynamique formé par quatre équations dynamiques equation im51 à cinq inconnues (q, h, d, ? et v) puisque vt = v(qt , ht , dt , ? t ).
Les variables d’état sont q et h tandis que d, ? et v sont les variables de contrôle. L’expression de v en fonction des quatre autres variables du modèle est obtenue par égalisation des deux conditions d’arbitrage (8) et (7) (voir Annexe B).

L’équilibre d’état stationnaire

23 L’équilibre d’état stationnaire pour les variables q, h, d et ? permet de déterminer le sentier de croissance équilibrée pour les variables N, Qmax et E. L’état stationnaire est caractérisé par equation im52 . Les taux de croissance de la qualité de pointe, du nombre de variétés crées et en vigueur, ainsi que la part de variétés en vigueur par rapport aux nombre de variétés créées sont :

equation im53
Les parts de travail constantes sont les suivantes :
equation im54
L’utilité du ménage représentatif le long du sentier de croissance équilibrée vaut equation im55 , de sorte que le taux de croissance de l’utilité des ménages le long du sentier de croissance équilibrée est :
equation im56
Il existe deux déterminants de la croissance de l’utilité des ménages : l’un, quantitatif, ressort de l’augmentation du nombre de variétés de biens de consommation et satisfait le goût pour la variété du consommateur (qui dépend de l’élasticité de substitution ?) ; l’autre, qualitatif, dépend de la vitesse à laquelle évolue la qualité de pointe de l’économie et est pondéré par le goût pour la qualité des consommateurs (?).
Il existe deux cas différents pour lesquels les taux de croissance des deux secteurs d’innovation sont positifs [12] (c’est-à-dire equation im57 et g N > 0). En effet, deux séries d’inégalités différentes, contraignant les paramètres clés des fonctions de production de connaissance, permettent l’obtention d’un taux de croissance de la qualité de pointe positif :
equation im58
À ces conditions s’ajoutent celles permettant d’assurer un taux de croissance positif du nombre de variétés (créées et en vigueur) lorsque celui du taux de croissance de la qualité de pointe l’est déjà :
equation im59
On remarque que les conditions ? v < ? h , ? v < ? h et ? h < ? v , ? h < ? v permettent g N et g Q positifs simultanément. Il existe cependant d’autres possibilités. L’obtention d’une croissance positive et équilibrée nécessite que le différentiel de difficulté entre les secteurs de recherche ait son pendant en termes de composition des externalités de recherche afin que l’un des secteurs de recherche ne voit pas sa croissance s’épuiser. Si la croissance de l’une des composantes du progrès technique est nulle, on est en présence d’une croissance soit uniquement qualitative ( equation im60 et g N = 0, cas des modèles de Segerstrom [1998] et Kortum [1997]) soit uniquement quantitative ( equation im61 et g N > 0, cas du modèle de Jones [1995]) [13].
La figure 1, avec en abscisse le différentiel de difficulté entre les secteurs d’innovations (? v – ? h ) et en ordonnée la différence entre les paramètres de composition des externalités dans les secteurs d’innovation (? v – ? h ), situe ces deux cas. Les deux zones hachurées correspondent à des équilibres à taux de croissance positifs pour les deux secteurs d’innovation.

Figure 1

Modèles de croissance semi-endogène en fonction des paramètres clés

Figure 1

Modèles de croissance semi-endogène en fonction des paramètres clés

La description de régimes technologiques différenciés

24 Dans notre entreprise de discernement de différents régimes technologiques dans ce modèle de croissance fondée sur l’innovation, deux approches étudiant le rôle de l’innovation dans l’économie et pour la croissance vont nous être utiles. L’une privilégie l’étude de la dimension temporelle et des déterminants de l’évolution du système technologico-économique : c’est l’approche évolutionniste, à la suite de Nelson et Winter, qui a notamment mis en avant la notion de régime technologique (voir par exemple Breschi, Malerba, Orsenigo [2000]). L’autre adopte une approche institutionnelle et s’intéresse aux facteurs organisationnels les plus favorables à la croissance et l’innovation : c’est la littérature traitant des systèmes nationaux d’innovation (voir Amable, Barré, Boyer [1997] par exemple) suivant les travaux de Freeman, Nelson ou Lundvall. Ces approches appréhendent de manière fine de nombreuses questions essentielles à une juste perception du phénomène d’innovation, et ce avec en arrière-plan la volonté de replacer dans son contexte l’émergence actuelle d’une économie fondée sur la connaissance et facilitée par les nouvelles technologies de l’innovation et de la communication.

25 Ces approches, le plus souvent descriptives, gagneraient à être confrontées, voire intégrées, au corpus théorique de la croissance endogène fondée sur l’innovation, plus axiomatique, pour enrichir la représentation parfois fruste de celle-ci.

26 Soete et Ter Weel [1999a][1999b] mettent ainsi l’accent sur le fait que la possibilité de décrire plusieurs régimes technologiques est un élément primordial pour appréhender finement la mutation vers une économie fondée sur la connaissance. Ces auteurs relèvent l’importance croissante de la connaissance dans l’économie du fait de l’essor des ntic qui permettent une codification plus facile et font évoluer le processus d’innovation : « La capacité d’innovation est moins vue en terme de capacité à découvrir de nouveaux principes techniques et plus en termes d’habileté à exploiter systématiquement les effets produits par de nouvelles combinaisons et utilisations de parties déjà existantes du stock de connaissances. »

27 La recherche, telle que modélisée par le secteur d’innovation verticale de notre modèle (captation de la qualité de pointe et intégration à un bien déjà existant), prendrait-elle le pas sur la recherche telle que modélisée par le secteur d’innovation horizontale (création de nouveaux biens, augmentation de la variété) ?

28 Cette évolution de la perception de la connaissance et de sa relation avec l’économie ramène au premier plan l’importance de la distinction, réalisée par l’approche évolutionniste, entre deux régimes technologiques à travers lesquels le processus d’innovation induit, voire accélère, la croissance économique : le régime Schumpeter type I de destruction créatrice et le régime Schumpeter type II d’accumulation créatrice.

29 Malerba et Orsenigo [1993] ont décrit les différences entre ces deux régimes à travers la combinaison de quatre facteurs :

30 • Les conditions d’opportunité dépendent de la façon dont un secteur peut puiser dans le stock des connaissances.

31 • Les conditions d’appropriabilité reflètent les possibilités de protéger l’innovation et donc de s’en approprier les profits.

32 • Les conditions de cumulativité se réfèrent à la façon dont les succès d’une firme individuelle sont corrélés, à la nature du processus d’apprentissage.

33 • Les propriétés de la connaissance de base dont Dosi, Freeman et Nelson [1988] ont distingué trois aspects : (i) son niveau de spécificité, (ii) son caractère tacite et (iii) sa disponibilité publique.

34 Les différences entre les deux régimes sont principalement liées aux conditions d’appropriabilité, de cumulativité et aux moyens d’accès à la connaissance. Le régime de type Schumpeter I est caractérisé par de faibles conditions d’appropriabilité et de cumulativité (voir les modèles d’échelle de qualité). La connaissance y est principalement spécifique, codifiée et simple. Dans le régime de type Schumpeter II, ces conditions sont renversées. Les conditions d’appropriabilité et de cumulativité sont fortes. La connaissance y est principalement générique, tacite et complexe. On associe généralement à ces deux régimes des entreprises représentatives : la petite structure naissante pour le régime Schumpeter I (la start-up), la large structure établie pour le régime Schumpeter II.

35 Comment intégrer ces deux archétypes de régime technologique dans un modèle de croissance semi-endogène fondée sur l’innovation ? La tâche n’est pas aisée tant la schématisation requise par ce type de modèle empêche la modélisation précise et bien distincte des conditions précédemment décrites. Notre modèle intègre cependant des raffinements dans la description des processus d’innovation et d’obsolescence qui vont nous aider à appréhender les deux régimes technologiques schumpétériens.

36 La démarche adoptée consiste à résumer dans des paramètres les conditions d’opportunité, de cumulativité, d’appropriabilité ainsi que les propriétés de la connaissance. Elle permet de raffiner la représentation de l’innovation et de la connaissance dans un modèle de croissance endogène fondée sur l’innovation, même si on demeure loin de la richesse de l’approche descriptive des littératures abordées dans cette section.

37 Les conditions de cumulativité décrivent la possibilité pour une firme de rester en place et de construire de futures innovations à partir des expériences passées. La cumulativité de l’innovation peut aussi s’entendre à un niveau plus macroéconomique et renvoie à la notion de durée de vie d’un secteur économique. Dans un régime technologique où la cumulativité de l’innovation est forte, les industries seront relativement moins détruites, à mesure de l’élévation du niveau de la qualité de pointe, que dans un régime technologique où la cumulativité est faible (ainsi ?SII < ?SI).

38 Le meilleur niveau d’appropriabilité qu’on relève dans un régime de type Schumpeter II, relativement au régime de type Schumpeter I, peut être associé à une propriété intellectuelle plus forte. Il correspond à des brevets à la fois plus longs (durée de vie plus longue des innovations), plus larges (moins de concurrence entre secteurs) et plus hauts (plus faible destruction créatrice). Les implications sur les paramètres ou variables du modèle sont : ?SII > ?SI, ?SII < ?SI et ?SII < ?SI(?SII < ?SI).

39 Les conditions d’opportunité peuvent s’interpréter au niveau des deux fonctions d’innovation qui incorporent des externalités croisées de connaissances. Les compositions des stocks de connaissances des secteurs de R&D ont des implications sur le type de croissance à l’œuvre dans l’économie (plutôt quantitative ou qualitative) puisque, dans le cadre de la croissance semi-endogène, les taux de croissance de long terme dépendent des paramètres de composition ? h et ? v .

40 Par ailleurs, au niveau des propriétés de la connaissance et de la forme des processus d’innovation, on peut également prendre en compte le niveau de la difficulté de la recherche qu’engendre la spécificité des connaissances : un fort niveau de complexité révèle l’importance des connaissances tacites dans le processus d’innovation (? h et ? v élevés). Une moindre codification des connaissances accroît la difficulté d’innover puisqu’elle nécessite une intervention humaine supplémentaire.

41 Le tableau 1 résume les caractéristiques des deux régimes technologiques en fonction des valeurs des paramètres (ou variables) de notre modèle [14] :

Tableau 1

Description des régimes technologiques par notre modèle

Tableau 1
? ? ? ? ?h ?v ?h ?v Régime technologique Schumpeter I « Destruction Créatrice » élevé faible élevé élevé élevé faible faible faible Régime technologique Schumpeter II « Accumulation Créatrice » faible élevé faible faible faible élevé élevé élevé Cumulativité Propriété de la connaissance Appropriabilité Opportunité

Description des régimes technologiques par notre modèle

42 Les évolutions économiques et technologiques récentes dont il semble ressortir une croissance plus qualitative pourraient s’interpréter comme un changement de régime technologique (de Schumpeter II à Schumpeter I).

43 Dans le cadre de la croissance semi-endogène retenu pour notre modèle, un rapprochement peut être effectué entre régime technologique de type Schumpeter I et croissance qualitative, régime technologique de type Schumpeter II et croissance quantitative. Il est intéressant de remarquer que la description d’un changement de régime définitif, et pas seulement transitoire, peut être appréhender par ce modèle de croissance semi-endogène. D’une part, parce que les paramètres clés des fonctions d’innovation (? h , ? v , ? h et ? v ) qui déterminent entièrement les taux de croissance de long terme (cf. fig. 1) sont les paramètres qui conditionnent l’opportunité et décrivent les propriété de la connaissance de base (cf. tableau 1). Une évolution des conditions d’opportunité et de la propriété de la connaissance a donc des effets structurels puisque les taux de croissance de long terme vont évoluer.

44 Il ne faut cependant pas conclure que les conditions de cumulativité et d’appropriabilité (cf. tableau 1) n’ont pas d’influence sur le long terme de l’économie et n’ont d’effet que sur la dynamique d’ajustement vers l’état stationnaire [15]. En effet les conditions de cumulativité et d’appropriabilité dépendent en partie de l’obsolescence technologique que nous avons spécifiquement introduite dans notre modèle (paramètres ? et ?). La seule prise en compte des taux de croissance ne suffit pas à décrire l’état stationnaire puisque l’allocation des ressources nécessaires à l’obtention de ces taux de croissance façonne également le type de régime technologique de l’économie. Or l’allocation des ressources à l’équilibre dépend du niveau de l’obsolescence technologique et donc de l’appropriabilité et de la cumulativité de la connaissance.

45 Ainsi, si deux principaux régimes technologiques peuvent être mis en avant et rapprocher des deux composantes de la croissance de notre modèle (qualitative et quantitative) sur la base des conditions d’opportunité et de la propriété de la connaissance (paramètres ? et ?), il n’en demeure pas moins que les conditions de cumulativité et d’appropriabilité (appréhendées par les paramètres ?, ? et ?) vont influencer les conditions d’obtention de cette croissance à travers des évolutions des parts de travail consacré à chacune des activités.

Conclusion

46 Nous avons déterminé deux aspects de la croissance de l’utilité des ménages dans un cadre de croissance semi-endogène plus général que celui de croissance endogène : un aspect quantitatif et un aspect qualitatif. Cette prise en compte de la composante qualitative de la croissance, et de ses déterminants, nous paraît nécessaire à une meilleure appréhension des mutations actuelles des économies développées (dématérialisation de l’économie, effets des ntic sur l’utilité des ménages qui passent davantage par une amélioration des services que par l’apparition de nouveaux services).

47 Le paradoxe européen mis en avant par le Livre Vert sur l’Innovation (« L’Europe présente des atouts au niveau de la recherche scientifique, mais est médiocre au niveau du développement technologique »), peut s’interpréter à l’aide de notre modèle, comme un avantage comparatif du Système d’innovation européen dans la recherche horizontale, et une faiblesse relative au niveau de ses capacités d’innovation verticale. Cela implique que le régime technologique qui caractérise le mieux l’Europe est le régime de type Schumpeter II d’accumulation créatrice. Des transformations sont nécessaires à l’intérieur du secteur de recherche pour accompagner la mutation des économies européennes vers un régime technologique de type Schumpeter I, plus en phase avec les nouveaux développements technologiques. Ces transformations seront nécessaire à l’accomplissement des objectifs européens de Lisbonne et Barcelone (« Devenir l’économie fondée sur la connaissance la plus compétitive au niveau mondial », et pour cela parvenir à investir 3 % du pib en R&D). Ces objectifs ne pourront en effet être réalisés qu’à la condition d’une intervention forte de l’Union européenne, d’une part en matière de définition d’un brevet unique et efficace pour la zone, et d’autre part en matière de promotion et de définition de certaines technologies clés pour le futur régime technologique.


ANNEXES

A – Détermination des valeurs d’état stationnaire

48 On peut tout d’abord exprimer q(v, d) et h(v, d, ?) à l’état stationnaire (puisque equation im64 ) :

equation im65
En utilisant equation im66 , on détermine la valeur d’état stationnaire du voisinage technologique :
equation im67
Par ailleurs, la condition d’état stationnaire equation im68 dans laquelle on remplace q et h par leurs expressions ci-dessus permet de déterminer une première relation entre d * et v * :
equation im69
avec :
equation im70
En égalisant les deux conditions d’arbitrage et en remplaçant par les valeurs q(v, d) et h(v, d), on obtient une deuxième expression entre d * et v * :
equation im71
avec :
equation im72
La résolution des deux équations en d et v permet de déterminer d * et v * en fonction des seuls paramètres et constantes du modèle. Connaissant d * et v *, on peut déterminer h * et q *. Ainsi, on possède l’ensemble des valeurs d’état stationnaire de notre système dynamique :
equation im73

B – Le système dynamique du modèle

49 Le système dynamique de notre économie à deux secteurs d’innovation et obsolescence des technologies est le suivant :

50

equation im74
dans lequel la variable vt doit être remplacée par son expressions en fonction des variables qt , ht , dt et ? t  :
equation im75
Les dérivées de ce système constitué par deux variables d’état (qt et ht ) et deux variables de contrôle (dt et ? t ), évaluées à l’état stationnaire permettent de calculer la Jacobienne de ce système, à partir de laquelle nous pouvons nous assurer, d’une part, de la stabilité de la solution d’état stationnaire de ce système, et d’autre part calculer la dynamique d’ajustement vers cet état stationnaire.

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  • Young A. [1998], « Growth without Scale Effects », Journal of Political Economy, 106 (1), p. 41-63.

Notes

  • [*]
    erasme et eurequa (Université Paris I et cnrs) – Correspondance : erasme, École centrale Paris, Grande Voie des Vignes, 92295 Châtenay-Malabry Cedex. Courriel : gkoleda@ ecp. fr
  • [1]
    Romer [1990], Grossman et Helpman [1992] et Aghion et Howitt [1992] (les Fondateurs).
  • [2]
    Jones [1995], Kortum [1997], Segerstrom [1998] (les Critiques).
  • [3]
    Young [1998], Peretto [1998], Dinopoulos et Thompson [1998], Howitt [1999] (les Réconciliateurs).
  • [4]
    On suppose ? supérieure à 1 afin de décrire un goût pour la diversité du ménage.
  • [5]
    Les préférences des consommateurs ne portent que sur les biens disponibles.
  • [6]
    L’ensemble des recherches menées dans le secteur d’innovation verticale fait avancer la frontière technologique que les chercheurs tentent de rattraper. Cependant, le ratio entre taux de croissance de la qualité et fréquence de l’innovation indique la taille de l’innovation de sorte que le paramètre ? apporte également des informations sur l’asymétrie de la distribution des niveaux de qualité entre secteurs.
  • [7]
    Voir Amable [1996] pour un modèle de croissance endogène à deux secteurs de R&D décrivant des innovations radicales et incrémentales.
  • [8]
    On se reportera à la démonstration de Howitt [1999] ou Segerstrom [2000].
  • [9]
    Cette dichotomie de la recherche et développement n’a de justification que par sa facilité de modélisation et la possibilité qu’elle offre de décrire des évolutions à l’intérieur même du secteur de recherche.
  • [10]
    On peut exprimer le taux d’obsolescence en fonction des taux de croissance du nombre de variétés en utilisant l’équation d’obsolescence : equation im76 .
  • [11]
    La création d’un bien rapporte moins que son amélioration. On retrouve ici la problématique de l’innovation cumulative : l’innovation basique (horizontale) a peu de valeur mais est cependant indispensable aux développements ultérieurs du produit (voir Scotchmer [1991]).
  • [12]
    On se reportera à Eicher et Turnovsky [1999] pour une discussion plus complète des conditions de positivité des taux de croissance dans un modèle de croissance semi-endogène à deux secteurs.
  • [13]
    Le cas de la croissance semi-endogène uniquement qualitative (Segerstrom [1998]) est obtenu en posant les contraintes ? v – ? h = ? h – ? v et ? = 0, le cas de la croissance uniquement quantitative (Jones [1995]) en posant ? v = ? h .
  • [14]
    Le caractère continu des variables et paramètres peut apparaître difficilement compatible avec la mise en exergue d’une taxinomie en deux régimes technologiques. Si ce caractère continu est requis par la modélisation, nous sommes conscient de la difficulté d’implémenter empiriquement ce modèle. C’est pourquoi, nous avons choisi de caractériser les régimes technologiques en fonction des paramètres ou variables du modèle appréciés de façon binaire (élevé ou faible).
  • [15]
    Comme tout modèle de croissance semi-endogène, la dynamique se résume entièrement à l’ajustement vers l’état stationnaire. Le manque de place et l’accent mis sur la description des deux régimes technologiques ne permettent pas de présenter (au moins numériquement) un exemple de cet ajustement à l’état stationnaire. Le lecteur intéressé pourra se reporter à Koléda [2001].

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