全球价值链的相似性：基于网络的度量

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英文标题：
《The Similarity of Global Value Chains: A Network-Based Measure》
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作者：
Zhen Zhu, Greg Morrison, Michelangelo Puliga, Alessandro Chessa,
  Massimo Riccaboni
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最新提交年份：
2015
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英文摘要：
  International trade has been increasingly organized in the form of global value chains (GVCs) where different stages of production are located in different countries. This recent phenomenon has substantial consequences for both trade policy design at the national or regional level and business decision making at the firm level. In this paper, we provide a new method for comparing GVCs across countries and over time. First, we use the World Input-Output Database (WIOD) to construct both the upstream and downstream global value networks, where the nodes are individual sectors in different countries and the links are the value-added contribution relationships. Second, we introduce a network-based measure of node similarity to compare the GVCs between any pair of countries for each sector and each year available in the WIOD. Our network-based similarity is a better measure for node comparison than the existing ones because it takes into account all the direct and indirect relationships between country-sector pairs, is applicable to both directed and weighted networks with self-loops, and takes into account externally defined node attributes. As a result, our measure of similarity reveals the most intensive interactions among the GVCs across countries and over time. From 1995 to 2011, the average similarity between sectors and countries have clear increasing trends, which are temporarily interrupted by the recent economic crisis. This measure of the similarity of GVCs provides quantitative answers to important questions about dependency, sustainability, risk, and competition in the global production system.
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中文摘要：
国际贸易越来越多地以全球价值链（GVC）的形式组织起来，不同的生产阶段位于不同的国家。这一最近的现象对国家或区域一级的贸易政策设计和企业一级的商业决策都产生了重大影响。在本文中，我们提供了一种新的方法来比较不同国家和不同时期的全球价值链。首先，我们使用世界投入产出数据库（WIOD）来构建上下游全球价值网络，其中节点是不同国家的单个部门，链接是增值贡献关系。其次，我们引入了一种基于网络的节点相似性度量，以比较WIOD中每一部门和每一年的任何一对国家之间的全球价值链。我们基于网络的相似性比现有的相似性更好，因为它考虑了国家-部门对之间的所有直接和间接关系，适用于具有自循环的有向和加权网络，并考虑了外部定义的节点属性。因此，我们的相似性度量揭示了全球价值链在不同国家和不同时期之间最密集的互动。从1995年到2011年，行业和国家之间的平均相似性有明显的增加趋势，但最近的经济危机暂时中断了这种趋势。对全球价值链相似性的衡量为全球生产体系中的依赖性、可持续性、风险和竞争等重要问题提供了定量答案。
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分类信息：

一级分类：Physics        物理学
二级分类：Physics and Society        物理学与社会
分类描述：Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体（人类或其他）的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统（如能源网、运输网络）的物理和工程。
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一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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PDF下载：
--> The_Similarity_of_Global_Value_Chains:_A_Network-Based_Measure.pdf (2.06 MB)

2022-5-8 22:57:43 上传

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关键词：全球价值链 相似性 价值链 Quantitative relationship

全球价值链的相似性：基于网络的测量朱振珍、格雷格·莫里森、米开朗基罗·普利加、亚历山德罗·切斯和马西莫·里卡博尼1,2麻省理工大学高等研究所、卢卡、意大利DMSI、K.U.鲁汶、鲁汶、比利时，2015年摘要国际贸易越来越多地以全球价值链（GVC）的形式组织起来，不同的生产阶段位于不同的国家。这一最新现象对国家或地区层面的贸易政策设计和企业层面的商业决策都有重大影响。在本文中，我们提供了一种新的方法来比较不同国家和不同时期的全球价值链。首先，我们使用世界投入产出数据库（WIOD）来构建上游和下游全球价值网络，其中节点是不同国家的各个部门，链接是增值贡献关系。其次，我们引入了一种基于网络的节点相似性度量方法，以比较WIOD中每一部门和每一年任何一对国家之间的全球价值链。我们基于网络的相似性比现有的相似性更好，因为它考虑了国家部门之间的所有直接和间接关系，适用于具有自循环的定向和加权网络，并考虑了外部定义的节点属性。因此，我们对相似性的衡量揭示了全球价值链在不同国家和不同时期之间最密集的互动。从1995年到2011年，行业和国家之间的平均相似性有明显的增加趋势，但最近的经济危机暂时中断了这种趋势。

对全球价值链相似性的衡量为全球生产系统中的依赖性、可持续性、风险和竞争等重要问题提供了定量答案。关键词：网络、节点相似性、投入产出分析、全球价值链、垂直专业化、国际贸易1简介国际贸易日益以中间投入的内容[1,2]和全球价值链（GVC）的形成为特征[3,4,5,6,7,8,9]。由于交通、信息和通信技术的发展，不同的生产阶段可以跨国界进行分配和协调。例如，2009年中国iPhone和笔记本电脑出口的总增加值中，只有3%来自中国本身，而其余97%来自美国、日本和韩国等其他国家[10]。随着全球多区域投入产出（GMRIO）表的出现[11]，近年来，全球价值链现象已通过理论建模[5,12,6]和经验测量[3,4,1,8,2,9,13,14]得到了广泛的探索。尽管之前的研究可以通过测量给定部门或国家出口的外国附加值来告诉我们全球价值链是如何“全球化”的，但这种方法只是忽略了全球价值链的相互依赖性和相互关联性（作为一个例外，请参见[14]，其中考虑了部门层面的全球价值链网络结构，并通过树形拓扑简化了这种结构）。全球价值链的概念有助于捕捉这样一个事实，即不同的生产阶段是在多个国家组织的，但微观层面的全球生产共享（例如，对于iPhone等特定产品）可以在广泛的配置中进行，包括链（或“蛇”）、星（或“蜘蛛”）或任何网络拓扑[12]。

更重要的是，在总的行业层面上，全球价值链必然嵌入全球生产网络中，在不同国家的行业之间流动着巨大的增值贡献。任何忽视网络结构的全球价值链衡量都会造成巨大的信息损失，因此只有考虑到网络结构，才能对全球价值链进行有意义的比较。我们的论文也与出口相似性的长期文献有关。自Finger和Krein[15]的最终工作以来，在国际贸易的实证研究中引入了多种相似性度量，以计算两国商品组出口或进口到第三国市场的分布之间的重叠[16]。然而，传统的出口相似性衡量标准没有考虑到全球生产的碎片化，因为全球生产占国际贸易的三分之二[1]。为了填补文献中的空白，我们引入了全球价值链之间基于网络的相似性度量，这可能为节点聚类或社区检测[17,18,19]、链接预测[20,21,22]和块建模[23,24,25]提供可能的见解。数十年的文献已经实现了节点之间结构等效的度量，等效节点与相同的邻居强连接【20，23】。最近的工作集中在角色等价的概念上，它放松了等价节点依赖于相同邻居的约束，并要求它们依赖于其他等价节点[20,26,27,28]。

通过以自洽的方式定义对等，角色对等为节点之间的关系提供了更广义的意义，但这些方法中的许多仅为无向或无权重网络定义，并且不包含外部定义的节点属性（例如，WIOD中可用的国家或部门信息）。在本文中，我们制定了一个衡量标准，以确定全球价值链在不同国家之间以及在一段时间内结合整个网络拓扑结构的最密集的互动。据我们所知，我们的论文首次尝试从基于网络的方法来衡量和比较行业层面的全球价值链。首先，从复杂网络的角度，我们将世界投入产出数据库（WIOD）[29]映射到上游和下游全球价值网络（GVN），其中节点是不同国家的各个部门，链接是增值贡献关系。第二，我们引入了一种基于网络的节点相似性度量方法，以比较任何一对国家之间的全球价值链（GVC），包括每个部门和WIOD中提供的每年。与之前的方法不同，我们考虑了所有直接和间接的关系来计算全球价值链的相似性，这提供了全球价值链在空间和时间上更准确和系统的比较。这种相似性度量可以揭示全球价值链的许多重要主题，例如与全球价值链相关的依赖性、可持续性、风险和竞争。论文的其余部分结构如下。第2节描述了上游和下游GVN的WIOD和结构，并介绍了基于网络的GVCS相似性度量。第3节总结并讨论了研究结果，第4节总结了本文。2数据和方法网络可以大致定义为一组项目（节点）和它们之间的连接（边）[30,31]。

近年来，从网络角度探索经济学和金融学观点的研究方兴未艾[32,33,34,35,36,37,38]。这些部门的集合以及它们之间的投入产出关系也可以被视为一个独立网络[38]。在本节中，我们首先将WIOD映射到上游和下游全球价值网络（GVN），其中节点是不同国家的各个部门，链接是增值贡献关系。请注意，GVN是定向的（即从增值提供商部门到接收方部门的链接）和加权的（即增值贡献的份额因链接而异）。因此，可以通过搜索上游（或下游）GVN中给定部门的所有直接和间接传入（或传出）邻居来获得部门的上游（或下游）价值体系。然后，我们提出了一个适用于具有外部定义节点属性（节点的国家和部门）的定向和加权GVN的GVC相似性度量，以便我们可以量化WIOD中每个部门和每年可用的任何一对国家之间GVC的相似性。2.1数据我们使用最近可用的GMRIO数据库WIOD，在行业层面调查全球价值链[11]。在编写本报告时，WIOD投入产出表涵盖了40个经济体（27个欧盟国家和其他地区13个主要经济体）中每个经济体的35个部门，以及世界其他地区（RoW）和1995年至2011年的年份。这40个经济体代表了世界经济，从某种意义上说，它们的产出约为84。2011年占世界GDP的1%。表A1和表A2列出了WIOD涵盖的国家和部门。

每年都会有一个统一的国际投入产出表，列出任何一对经济体中任何一对部门之间的投入产出关系。WIOD中的数字以当前基本（生产商）价格为单位，以百万美元为单位。在GMRIO表格中，各部门之间的投入产出流量称为交易矩阵，通常用Z表示。Z行是两个经济体中各部门产出的分布，而Z列是各部门所需投入的分布。请注意，由于行业聚合，行业通常从自身购买投入。除中间部门使用外，剩余产出被最终需求的附加列吸收，包括家庭消费、政府支出等。同样，生产不仅需要部门间交易，还需要劳动力、管理、资本折旧和税收，由增值向量v表示。由F表示的最终需求矩阵和由向量x表示的总部门产出。2.2构建全球价值网络，定义1个大小一致的向量（即向量长度适合乘法矩阵），F·1=F，我们可以将全球总产量写为用于内部依赖关系和最终需求的产量，x=Z·1+f。将Z的每一列除以x中相应的总产量，得到所谓的技术效率矩阵A，术语表示它们代表各部门为将投入转化为产出而使用的技术。将Z·1替换为Ax，我们将输出写为x=Ax+f，并发现x=（I- （A）-1f。

矩阵（I）- （A）-1表示为L，称为Leontief逆[39,40]。将v的每个元素除以x中相应的总输出，我们定义了增值共享向量w。定义了向量上的“帽子”运算，从而得出向量在其对角线上的径向矩阵，增值贡献矩阵可按G=^wL^f（1）计算，其中G是增值贡献矩阵及其元素Gijis i部门对j部门最终总需求的增值贡献fj。上游增值共享矩阵U定义为G的列标准化版本，U=G（dGT1）-1（2）如果UIJI要素是指i部门在j部门总最终需求中的增值贡献份额，即fj。下游增值份额矩阵D的定义类似于G:D=（dG1）的行标准化版本-1G（3）其中Dijis元素占j部门总增值贡献的份额。注意，U的每一列的和是1，而D的每一行的和是1。确定任何给定行业的增值提供商的份额，同时确定任何给定行业的增值接收者的份额。最后，使用矩阵的重量来构造上游的GVNSA，而使用矩阵的重量来构造上游的GVNSA。

请注意，GVN是定向的、加权的，并且包含自循环。2.3基于网络的节点相似性度量最近开发了一系列复杂网络中节点之间的相似性度量[20]，可能用于确定GVN中的相似节点。适用于加权网络的最简单的例子包括通过比较直接提供者的重叠来定义的，突出的例子包括一对节点P和Q（每个节点代表一个国家/地区对）之间的加权Jaccard系数[41]或余弦相似性[20]。这些指标分别定义为JP Q=Xcsmin（pcs，qcs）/Xcsmax（pcs，qcs）（4）和CP Q=Xcspcsqcs/[（Xcspcs）（xCSQS）]1/2（5），其中pcs表示P对国家部门cs的依赖性（以及对qcs的类似定义），总和覆盖所有国家c和所有P或Q依赖的部门s（即所有c和s的pcs>0或qcs>0）。在本文中，我们将重点讨论由S（0）P Q=Pcs定义的不同但相关的相似性度量pcs+qcs- （件）- 质量控制系统（qcs）Pcs[Pcs+qcs+（Pcs- qcs）]。（6） JP Q、CP Q和S（0）P Q有许多共同的理想特性：它们都严格限定在0和1之间，值0获得的i ffp和Q没有公共的提供者，值1获得的i ffp和Q通过相同的计数从相同的节点接收。我们在附录中进一步表明，这一定义与加权Jaccard系数的定义密切相关，与余弦相似性的区别仅通过不同的标准化。这些局部相似性度量的一般特征在图1（A）中用化学图解法表示了德国结构（节点P）和意大利结构（节点Q）的假设依赖网络。对于这三种情况，只有对P和Q之间的相似性度量做出贡献时，两者之间的相关性是相同的。

在这个假设的例子中，JP Q=0.25，CP Q≈ 0.647，S（0）pq=4/9。虽然纯粹的局部相似性度量已经在广泛的研究中得到了应用，它们太有限，无法完全理解国家生产系统之间的关系，因为“相似”但不完全相同的上游供应商对P和Q之间的相似性度量没有任何贡献。通过定义一个实现更高层次的等效性度量[20、26、27]，可以提取关于两个生产系统之间相似性的更有意义的信息相似性的自洽度量。现有的衡量角色等效性的方法可能不适用于全球价值链的研究，因为网络中每个节点的属性不一定是平等对待的。人们可能会认为，一对国家部门可以改变其供应商的国籍（例如，德国建筑业将其直接投入从法国建筑业转移到另一个国家的建筑业），但不会改变投入的部门（德国建筑业不能将其法国建筑业投入转移到另一个工业部门，无论其来源国是什么）。