發佈日期:2019-06-24

公共研發之技術不確定性與結果含混性之探討

作者:劉玳縈

科研投入 投資組合 結果 不確定性 含混性 多樣性 Portfolio Outcome Uncertainty Ambiguity Diversification

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一、前言

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研發投資的效益預估與風險評估主要由私人企業所發展而來,因此,雖然此一評估途徑較適用於以商業報酬為主要關注的私人研發投資,但也被許多科技補助機關應用於公共補助研發投資之效益評估與風險評估。近年來,決策者希望有系統地對研發投資組合做出決策,也已經探索了許多複雜的計算模型(Fernandez et al., 2013)以便達到社會需求偏好,然而,具任務導向(Mission-oriented)公共研發,例如,健康、國防和環保等領域之研發,高「報酬率」和低風險不再被視為主導目標,應該採用何種方式以達到研發組合結果與目標,本篇文章試圖針對風險的兩個構面(不確定性(Uncertainty)與含混性(Ambiguity))進行分析,以更完整地呈現研發投資組合所面臨的風險情境,此一風險構面基本上較適用於公共補助研發,但事實上也可以用於私人企業研發的風險評估。

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二、研發投資組合評估方法

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私人企業的研發投資組合之風險評估方法,主要係採取關注技術與市場採用的不同情境下的機率下之效益預估,以處理不確定性之風險。私人企業研發投資所常採取的投資組合(Portfolio)風險評估與效益預估方法,雖然也被許多科技補助機關用於公共補助研發計畫之效益預估與風險評估,但它基本上較偏重不確定性的處理,而非結果含混性的處理。

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本研究透過下列探討,希望呈現出,公共補助研發計畫的特性,更應重視結果含混性之風險評估面向,以更充分掌握結果的含混性所可能對於研發投資成果的不利影響。

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(一)關注不確定性之風險的效益預估途徑

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許多私人企業研發計畫之效益預估主要關注不確定性面向之風險,Wallace & Ràfols(2015)稱之為財務投資組合取向的研發投資效益預估,主要係由私人企業所採用,採取現金流預估與淨現值估計方法,透過界定特定技術研發所能提升的特定商品或程序之特性,以及所能提升的商品績效(Performance)、商品銷售、現金流之連結關係,來做為研發計畫之技術進展與商業報酬之情境分析的基礎,並依據決策樹進行不同技術進展情境的機率及效益預估(Rzasa et al., 1990; Giesler, 2008)。

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私人企業這樣的研發投資組合評估方法,會面臨許多挑戰,例如:許多研發計畫所產生的現金流可能流向其他企業或機構(Giesler, 2008),特定研發與特定特性、商品績效及商品銷售之間的必然性也可能有非預期(Unintended)結果(Outcome),有些學者便認為這種預測往往基於特定商業模式的假設。

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儘管如此,許多科技補助機關針對公共補助研發計畫之效益預估,仍採用私人企業這種對應商業報酬的效益預估及風險評估方法,以美國能源部(DOE)針對LED照明技術之事前效益評估為例,由於流明數(Lumens Per Watt,lpw)為照明效率(發光效率)之技術效率測量方式,流明數也是決定LED燈成本的關鍵因素,因此DOE設定在每瓦流明數為150、100、不改變現狀三種情況,利用決策樹分析是否進行組合投資。接著以美國產業與其他國家達到三種流明數技術之成功機率(National Research Council, 2005),計算投資組合預期利潤(圖1)。

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假若DOE投資美國產業150 lpw的技術成功率可提升到0.1,而其他國家達到150 lpw技術的機率是0.05,若DOE沒有投資則機率是0。假設DOE有無投資其他國家100 lpw技術的機率都是0.5。下圖1顯示美國產業達到150 lpw和其他國家達到100 lpw的利潤是49.26億美元,產量成功機率為0.05因此預期利潤是2.46億美元。

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圖1LED照明技術進展與效益預估之決策數分析

資料來源:National Research Council (2005),本研究繪製。
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本文以下將由Wallace & Ràfols(2015)所提出的架構來說明前述這種常被用於私人企業研發的效益預估方法的可能限制,將分別由可能性的不確定性面向及聚焦於結果的含混性,探討公共補助研發與私人企業研發所面臨的決策脈絡的差異所在。事實上,由Wallace & Ràfols(2015)的下圖中,我們可以看出私人企業(作者所定義的財務投資組合)與公共研發(作者所定義的研發投資組合)同樣都面臨多元結果含混性,及不確定性的問題。只不過,公共補助研發組合較私人企業研發組合面對更大、更多元的結果含混性問題,以及不確定性。

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(二)同時關注不確定性與含混性的效益預估途徑

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有些研發投資則採取兼顧不確定性與含混性兩個風險構面的效益預估途徑,這主要適用於公共補助研發投資之評估,因為,公共補助研發投資組合的結果相較於私人研發投資組合具有更高的含混性,首先,係因公共補助研發計畫通常不是單一結果目標而是多元結果目標,包含社會、環境、健康和安全等目標,私人研發投資組合則通常較關注商業報酬(商業化/市場)。多元的結果加上不同的人對效益/結果有不同的評價,例如核能議題,不同人對安全性、電費價格、環境傷害的評價相差很大,因此,儘管有學者利用多準則效用(Utility)將經多元利害關係人參與將多元的結果轉換到同一個維度上的效用,但Wallace & Ràfols (2015)仍主張效益/結果不能簡單加總到一個維度上。

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其次,公共補助研發計畫面臨更大的結果含混性,因為,各種預期的(Intended)或非預期社會效益/結果更為複雜。例如,要解決傳染病的公眾健康問題,可能透過開發疫苗,以達預期結果提升免疫力,進而降低傳染病,但一方面,非預期(意外)的結果可能是疫苗所含的菌株病毒足以致命,另方面,解決傳染病可能可以藉由改善公共衛生以避免傳染、提升疾病傳染之監測系統以早期控制傳染疫情等。

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對於決策者而言,其風險控管亦必須考量不同的結果所需要的不同研發投資途徑,同時投資公共衛生改善、傳染病監測、與疫苗開發。

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Wallace & Ràfols(2015)所建立的示意圖係基於Stirling(2007)的風險評估架構,Stirling(2007)認為,為使計畫執行或政策制定盡可能達到預期結果,需要了解知識狀態(State of Knowledge)的不完整(Incomplete)可能會面臨的風險,他因此提出風險評估的兩個構面,第一個構面(圖2的橫軸)是將發生的事物:危險(Hazard)、結果,另一個構面縱軸是每一結果發生的可能性(Likelihood)或機率,介於0~1之間。這兩個構面本身都可能受到不完整或有問題的知識而影響著,通常是共同發生且程度有所不同。Stirling (2007)和 Leach 等人 (2010)建議為了使政策制定盡可能的更有效,將直接聚焦在導致風險、不確定性、含混性上,這些不同的不完整知識狀態的實質區別,對於強調實際和政策回應具有非常不同的意涵。

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含混性(圖2右上)並不是指可能性而是結果本身的含混不清,(1)結果不容易明確描述或因不了解產生的結果使得界定不明確和模糊,例如提升健康,如何做到提升健康,若沒有加以界定會使得結果模糊(Wallace & Ràfols, 2015);或者(2)可能是事件確定或已經發生,但對結果的選擇、衡量、優先順序和解釋等等存在分歧(Disagreement)。例如,對基因種子的管理上含混模糊不清的產生,是由於在生態的、農業的、安全的、經濟的或社會的危害準則/標準上還有所爭論(Stirling, 2007)。含混模糊是一種知識狀態,承認存在不同的且同樣有效的方法來構建不同的可能結果(Leach et al., 2010)。例如,還有其他途徑如強健體魄與加強健康衛生習慣等結果可以提升健康,疫苗只是其中一項技術途徑的結果,因此多種結果分別由不同的技術發展且具多樣性,再者需要很多種方法解決單一結果以及處理多元結果需要分別不同的技術途徑。

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圖2 以結果與可能性理解程度的兩個構面探討公共研發投資組合

資料來源:Wallace & Ràfols(2015);本研究自行繪製。
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(三)以多元化研發投資降低不確定性與含混性

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在對結果的理解高度不完整的情況下,需要考慮多種可能有價值的結果和多種研究選項(Research Option)作為每種結果的途徑。Wallace & Ràfols(2015)提出多樣性(Diversification)幫助解決上述的情況。

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  • 圖2縱軸(從上到下)利用研究選項多樣性的方法,去除特定研究所發展期望(Desired)結果的不確定性,即研究種類和途徑愈具多樣性時,可以避免單一或少數途徑(研究類別)失敗時,還有其他途徑可以達到期望結果,愈能達到期望結果則表示愈確定能產生期望結果(i.e.減少或去除不確定性)(圖3)。
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圖3研究選項的多樣性使得達到結果的不確定性降低

資料來源:本研究自行繪製。
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如同前文所舉的傳染病控制之實例,有不同的技術路徑能開發有效的疫苗以防止致命的流行病,但也有許多不同的可達到控制傳染病的中介結果,如:提升免疫力、改善公共衛生、提升傳染病監測能力等,這些中介結果需要不同的研發投入,如:改進衛生避免接觸病原體、新的監測技術,可以幫助降低這種(能否防止致命的流行病)結果的含混性。

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  • 在圖2橫軸(從左到右)利用研究選項多樣化產生各式各樣結果(圖4),以便在不同的參與者對結果的相對價值有不同觀點的情況下,追求各種結果(Wallace & Ràfols, 2015)。
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圖4多樣化研究選項產生多種結果

資料來源:本研究自行繪製。
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Awerbuch (2006)研究指出在動態和不確定的環境中,(能源)生成技術的相對價值不是透過評估替代(能源)資源,而必須透過評估替代資源組合來決定,利用多樣性降低能源價格的高波動性(不確定性),以及對某些技術(例如核電廠)使用的爭議(模棱兩可),使得投資組合的結果更能滿足公眾需求。

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三、結論

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研發投資組合評估方法,可利用多樣性降低和分散投資組合風險,研發投資組合的技術途徑與結果會伴隨不確定性與含混模糊性,尤其公共研發多元目標與結果,主要目標常常是環境、健康、防疫、防災與國防安全等社會需求,可能因知識狀態的不完整可能會有不確定性、含混模糊不清等,而衍生另一面向之風險,而需要不同的風險評估架構加以因應處理,可以利用研究選項多樣化降低研發投資組合的不確定性、含混性等不完整的知識狀態,以增加達到目標與結果的技術途徑與成功機率。

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參考文獻

  1. Awerbuch, S. (2006). Portfolio-based electricity generation planning: policy implications for renewables and energy security. Mitigation and adaptation strategies for Global Change, 11(3), 693-710.
  2. Fernandez, E., Lopez, E., Mazcorro, G., Olmedo, R., & Coello, C. A. C. (2013). Application of the non-outranked sorting genetic algorithm to public project portfolio selection. Information Sciences, 228, 131-149.
  3. Giesler, M. (2008). Conflict and compromise: drama in marketplace evolution. Journal of Consumer Research, 34(6), 739-753.
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  5. National Research Council. (2005). Prospective Evaluation of Applied Energy Research and Development at DOE (Phase One): A First Look Forward. National Academies Press. Chapter: 3 Methodology for Prospective Evaluation of Department of Energy Programs.
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