luku 9 - Helsingin yliopisto
Transcription
luku 9 - Helsingin yliopisto
Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologian reuna Tapio Palokangas Helsingin taloustutkimuskeskus (HECER) Helsingin yliopisto Kasvuteorian aineopintokurssi, HECER, kevät 2015 Oheislukemisto: Weil, Economic Growth, chapter 9 Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Contents 1 Miten teknologia muuttuu? 2 Teknologian tuotantofunktio Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Taustaa Teknologian reunalla (the cutting edge of technology) tarkoitetaan teknologiaa, joka on tutkimuksessa keksitty, mutta jota vasta ollaan ottamassa tuotannossa käytäntöön. Esim. henkilökohtaiset tietokoneet olivat 30 vuotta sitten ja kännykät 20 vuotta sitten teknologian reunalla. Kun markkinoille ilmaantuu uusia pitemmälle vietyjä keksintöjä, aikaisemmin teknologian “reunalla” olleet keksinnöt siirtyvät teknologian “ytimeen”: niistä tulee “arkipäiväisiä” sovelluksia, joika pidetään osana peruselintasoa. Nykyaikaisen kasvuteorian perusoivallus on, että taloudessa on olemassa tuotekehittelysektori. Teknologian reunan tarkasteleminen antaa mahdollisuuden tutkia, onko teknologialle olemassa oma tuotantofunktionsa. Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Yleisteknologia (general purpose technology) Yleisteknologiaksi (general purpose technology) sanotaan sellaista teknologista innovaatiota, joka muuttaa tuotantotapaa monilla toimialoilla, sekä aiheuttaa teknologisten muutosten ketjureaktion, joka voi kestää vuosikymmeniä. Historiassa yleisteknologioita ovat olleet (suluissa sovellukset) Höyryvoima (kehruu-Jenni, höyrylaiva, veturi) Sähkövoima (sähkövalaistus, polttomoottori, sähkömoottori, puhelin, lennätin) Puolijohde; semiconductor (radio, televisio, elektroniikka, tietokoneet, kännykät, satelliitit) Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologinen kehitys vv. 500-1700, 1 Kun tarkastelemme kasvua ennen teollista vallankumousta, emme voi perusmallin tapaan unohtaa maan merkitystä tuotannontekijänä. Oletetaan, että tuotanto Y valmistetaan maasta X ja työstä L Cobb-Douglas function avulla: Y = X β L1−β , missä A on kokonaistuottavuus ja vakio β on maakoron osuus tuloista, mikä markkinat ovat kilpailulliset. Tuotantofunktio saadaan työntekijäkohtaiseksi jakamalla L:llä: β X . Y =A y= L L . Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologinen kehitys vv. 500-1700, 2 Otetaan tästä yhtälöstä logaritmi molemmin puolin: log y = log A + β(log X − log L) = log A + β log X − β log L. Jos työntekijäkohtaisen tuotannon y, tuottavuuden A, maan X ja työvoiman L muutokset aikayksikössä ovat pieniä (< 10%), niin voimme pyöristää . Δy ≈ Δ log y, y = y . ΔA = A ≈ Δ log A, A . ΔX = X ≈ Δ log X , X jolloin + βX − β y = Δ log y = Δ log A + βΔ log X − βΔ log L = A L. Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologinen kehitys vv. 500-1700, 3 = 0, niin Jos oletamme, että maa pysyy vakiona, X voimme laskea tuottavuuden kasvun työntekijäkohtaisen tulon kasvun y ja työn kasvun L avulla seuraavasti: A = y + β L. Tulokset näkyvät kirjan taulukossa Table 9.1: tuottavuus A kasvoi 0.033% per vuosi kaudella 500-1500 ja 0.166% per vuosi kaudella 1500-1700. Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teollinen vallankumous 1 Englannissa vv. 1760-1830, vähän myöhemmin muualla Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa. Pyörivän akselin teknologia: kehruu-Jenni, höyrykone. Energia: ensiksi koskivoiman, sitten kivihiilen käyttö energianlähteenä. Liikenne: rautatiet, kanavat, höyrylaivat ja -veturit Väestöä muutti maalta kaupunkeihin ja maataloudesta teollisuuteen. Talouskavu nopeampaa kuin aikaisemmin, mutta selvästi hitaampaa kuin myöhemmin (kirjan kuviot Figure 9.1 ja Figure 9.2). Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teollinen vallankumous 2 Figure 9.1 British Iron Production, 1600–1870 Source: Riden (1977). Copyright © 2013 Pearson Education, Inc. Publishing as Addison-Wesley 9-3 Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teollinen vallankumous 3 Figure 9.2 British Output and Productivity Growth, 1760–1913 Source: Crafts (1996). Copyright © 2013 Pearson Education, Inc. Publishing as Addison-Wesley 9-4 Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologinen kehitys teollisen vallankumouksen jälkeen 1 Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa vv. 1870-1970 Sähkö, polttomoottori. Energia: kivihiili, öljy. Liikenne ja tietoliikenne: lennätin, puhelin, autot, lentokoneet. Talouskasvu kiihtyi, mutta romahti v. 1970 jälkeen (kirjan kuviot Figure 9.1 ja Figure 9.2). Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologinen kehitys teollisen vallankumouksen jälkeen 2 Figure 9.3 U.S. Output and Productivity Growth, 1870–2007 Sources: Gordon (1999, 2010). Copyright © 2013 Pearson Education, Inc. Publishing as Addison-Wesley 9-5 Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologian kehityksen ominaisuuksia Teknologiaa ei synny enää spontaanisti, vaan sitä kehitetään tietoisesti tuotekehittelysektorilla. Teknologisten innovaatioiden (karkeana) mittarina voidaan käyttää patenttien määrää. Kokonaistuottavuuden kasvuvauhti on ollut tasaista, mutta tuotekehittelyyn käytettyjen panosten määrä on koko ajan rajusti lisääntynyt (kirjan mukaan kymmenkertaistunut vuosina 1950-1999). Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Teknologian tuotantofunktio perusmallissa Yhden maan mallissa teknologian tuotantofunktio oli ΔA . LA =A= , A μ on kokonaistuottavuuden A kasvu, L A missä A tuotekehittelyssä oleva työvoima ja μ uuden keksinnön vaalimat työpanokset. Tämä voidaan kirjoittaa myös muotoon 1 ΔA = LA A, μ jossa uusien keksintöjen määrä ΔA on vakiosuhteessa sekä tuotekehittelyssä olevaan työntekijämäärään L A että olemassaolevien keksintöjen määrään A. Tutkimme nyt, miten tätä tuotantofunktioita voitaisiin kehittää realistisemmaksi. Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Ryöstökalastusvaikutus (fishing out effect) 1 Tuotekehittelyä (R&D) voidaan havainnostaan kalastukseen liittyvän analogian avulla. Tällöin teknologisen kehityksen taso A vastaa jo kertynyttä kalansaalista. Teknologisen kehityksen tasolla A on kaksi ristiriitaista vaikutusta tuotekehittelyyn: Tietämysvaikutus (knowledge spillover). Tutkijoilla on tänään aikaisemman tutkimuksen perusteella suurempi määrä tietoja (so. “aikaisemman kalastuksen perusteella parempi tietämys järven rakenteesta”), mistä ammentaa, kuin aikaisemmilla tutkijoilla. Ryöstökalastusvaikutus (fishing out effect). Aikaisemmat tutkijat ovat jo tehneet helpoimmat innovaatiot (so. “kalastaneet järvestä helpoimmat paikat”), joten uusien innovaatioiden tekeminen on entistä vaikeampaa. Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Ryöstökalastusvaikutus (fishing out effect) 2 = LA /μ olettaa, että Perustuotantofunktio A kokonaistuottavuuden kasvu riippuu ainoastaan tuotekehittelyyn käytetystä työvoimasta LA . Tämä tarkoittaa sitä, että positiivien tietämysvaikutus ja negatiivinen ryöstökalastuvaikutus peittäisivät täsmälleen toisensa. Mikäli ryöstökalastusvaikutus ylittää tietämysvaikutuksen, niin teknologian tuotantofunktio voidaan laajentaa muotoon = LA A−φ , A μ 0 < φ < 1, missä vakio φ kuvaa ryöstökalastusvaikutuksen voimakkuutta. Mitä enemmän keksintöjä ennestään (so. mitä suurempi A), sitä hitaampi tekninen edistys (so. sitä pienempi A). Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Alenevat skaalatuotot = LA /μ olettaa, että Perustuotantofunktio A tuotekehittelyssä vakioskaalatuotot ovat voimassa: on suoraan verrannollinen kokonaistuottavuuden kasvu A työpanokseen LA . On kuitenkin perusteltuja syitä ajatella, että tuotekehittelyssä alenevat skaalatuotot (decreasing returns to scale) ovat voimassa. Oletetaan, että useampi työryhmä pyrkii tuottamaan saman keksinnön. Sitten kun yksi näistä onnistuu keksinnössään, niin muiden työ muuttuu arvottomaksi. Teknologia A on jaettava (nonrival) hyödyke: jos joku keksii sen, niin kaikki voivat sitä hyödyntää. “Ei ole järkeä keksiä polkupyörää kahdesti.” Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto Teknologian reuna Miten teknologia muuttuu? Teknologian tuotantofunktio Laajennettu tuotantofunktio Jos teknologian tuotannossa skaalatuoto ovat alenevia, niin silloin teknologian tuotantofunktio voidaan laajentaa muotoon = 1 Lλ , A μ A 0 < λ < 1, missä skaalatuottojen aste 0 < λ < 1 on vakio. Mikäli ryöstökalastusvaikutus ja alenevat skaalatuotot yhdistetään, niin saadaan teknologian tuotantofunktio = 1 Lλ A−φ , A μ A Tapio Palokangas, Helsingin yliopisto 0 < φ < 1, 0 < λ < 1. Teknologian reuna