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# 経済分析

第 103 号 昭和 61 年 9 月

☆研究開発と技術進歩の経済分析

经济企画厅经济研究所编集
# 经 济 分 析

第 103 号

昭和61年9月

经济企画厅经济研究所

## 目 次

<分析>

## 研究開発と技術進歩の経済分析

I. 序論 ..... 1

II. 技術知識ストックの推計とその動向 ..... 4

III. 研究開発投資の生産性上昇への効果 ..... 14

IV. 研究開発投資の他産業への波及効果 ..... 20

V. 使用データについて ..... 56

参考文献 ..... 67

付表 ..... 69
# 研究開発と技術進歩の経済分析 $ ^{*} $

ごとう あきら ほんじょう のぼる すずき かずゆき

後藤 晃・本城 昇・鈴木 和志

たきのさわ まもる

滝野沢 守

### I. 序 論

### 1. 問題の所在

経済成長に対する技術進歩の貢献を数量的に明らかにしようとする試みは，いまや古典的となったSolow（1957）の論文以来，様々な形でなされている。わが国でも数多くの計測がおこなわれているが，これらの結果はほぼ一様に技術進歩の経済成長に対する貢献がきわめて大きなものであることを示唆している。

さらに遡って考えると，技術進歩は，今日では多額の研究費の支出を伴う組織的な研究開発活動から生みだされる。研究開発活動が経済成長の主要な源泉の一つとなっているのである。そこで，経済成長と技術進歩の間の関係を明らかにする作業の次のステップとして，研究開発と技術進歩の関係を明らかにするという問題が浮びあがってくる。

1960 年代後半より製造業部門の生産性の上昇率が低下し始めたアメリカでは，その原因を明らかにしようとする研究が数多くおこなわれた。その中で研究開発と生産性上昇率の関係を明示的にとらえようとする試みが理論的，実証的におこなわれだした。

わが国においても研究費は8兆円近い額に達しており，企業によっては設備投資額をこえる研究費を支出しているものもでいる。世界の技術開発のフロンティアに位置する企業がわが国でも増加するにつれて，研究費は一層，増加を続けるものと思われる。そこで，本章ではわが国における研究開発と技術進歩ないし生産性の上昇の関係を数量的に明らかにすることを試みる。より具体的には，研究開発支出が企業ないし産業の生産性上昇に対してどれだけの貢献をしているのかを明らかにする。とりわけ，近年は産業構造の変化が激しく，また産業別で技術進歩の動向も大きく異なっている。産業，企業により蓄積されている技術知識の内実も当然，質的にも量的にも異なっている。そこで，研究開発支出の生産性上昇への貢献をとらえる場合に，製造業全体でとらえるのではなく，できる限りマイクロレベルでとらえることが必要となる。

### 2. 研究開発支出額の動向

ここで，本研究において分析の中心となっている7産業及び全製造業の研究開発支出額を昭和51年から昭和57年の間について見ると，表I-1のとおり製造業全体では，毎年順調な伸びを示しており，昭和50年を基準とする実質額で1.66倍に増大している。

こうした傾向は，我が国の研究開発支出総額についても同様であり，総務庁統計局の「科学技術研究調査報告」(昭和59年)によれば，この間に，実質額で1.51倍に増大している。昭和45
表 I - 1 研究開発支出額の推移

(单位：百万円)

昭和51年	52年	53年	54年	55年	56年	57年
無機化学	36,508	40,820	38,716	40,146	49,116	53,819	57,136
(100)	(112)	(106)	(110)	(135)	(147)	(157)
有機化学	68,389	65,311	66,195	71,368	81,957	82,909	84,885
(100)	(95)	(97)	(104)	(120)	(121)	(124)
医薬品	100,034	103,911	112,449	137,242	136,182	151,796	162,039
(100)	(104)	(112)	(137)	(136)	(152)	(162)
ガラス	11,962	10,571	10,942	12,392	14,400	15,773	18,355
(100)	(88)	(91)	(104)	(120)	(132)	(153)
発送配電用・産業	167,613	174,085	191,619	205,393	224,381	267,779	307,673
用電気機械	(100)	(104)	(114)	(123)	(134)	(160)	(184)
通信機器	218,954	206,249	223,097	245,133	279,743	325,939	379,944
(100)	(94)	(102)	(112)	(128)	(149)	(174)
自動車	201,418	235,989	285,808	294,051	305,069	370,215	390,339
(100)	(117)	(142)	(146)	(151)	(184)	(194)
製造業全体	1,520,852	1,604,841	1,690,523	1,828,531	2,074,045	2,370,926	2,527,222
(100)	(106)	(111)	(120)	(136)	(156)	(166)
我が国の研究開発	(100)	(105)	(113)	(119)	(128)	(142)	(151)
支出総額	昭和45年	昭和50年
(100)	(119)

（注）1．業種別及び製造業全体のデータは，総務庁統計局から提供を受けた「科学技術研究調査報告」の産業3桁分類のデータであり，業種別データについては，時系列的に整合性が保たれるよう各業種を構成する上位企業が各年次同一となるような修正を加えた。上記金額は，研究開発支出デフレータ（昭和50年基準価格，付表11）で実質化されている。（）内は昭和51年を100とした指数である。

2. 我が国の研究開発支出総額は実質額は実指数であり総務庁統計局の「科学技術研究調査報告」による。

年から昭和50年の間では,それが1.19倍しか増大しなかったことからすれば,昭和50年代に入って研究開発活動が活発化したことがうかがわれる。

昭和 51 年から昭和 57 年の間の研究開発支出額の推移を後述する産業別分析 I の対象業種である 7 業種について見ると，発送配電用・産業用電気機械，通信機器，自動車の 3 業種は，上記の製造業全体の水準を上回る伸びを示している。これに対して，無機化学，有機化学，医薬品，ガラスの 4 業種は，その水準を下回っており，医薬品を除けば，これらはすべて素材産業となっている。

また，後述する産業分析 III に用いた総務庁統計局のデータにより，この間の研究開発支出額の動向を製造業の各業種について見ると，表 I - 2 のとおりである。ただ，このデータについては，各業種を構成する企業がその部門別売上高の構成比の変化により，年によっては，それまでとは違った業種に分類されることがあり，これによる企業の異動が各業種の研究開発支出額の値に変動をもたらすことがあるので，各業種の研究開発支出額の動向を正確に把握するのに十分なデータとはいえないが，他にこれに類するデータがないことから一応，このデータを利用することとする。

対前年伸び率の単純平均値を見ると,その値が負を示す産業はないが,概して素材産業に属する業種については低く,製造業全体の平均を下回っているものが多い。これに対して,組立産業に属する業種については,これと反対の傾向を示しているものが多い。
表 I - 2 研究開発支出額の昭和 51 年から昭和 57 年の間の伸び率（製造業各業種）

業種	昭和57年/51年(51年=100)	対前年伸び率平均	業種	昭和57年/51年(51年=100)	対前年伸び率平均
1 食品	152.607	0.076654	26 農業用機械	147.269	0.074781
2 紡績	198.223	0.181831	27 建設・鉱山機械	214.148	0.138025
3 繊維	162.282	0.231260	28 金屬加工機絨	184.178	0.124919
4 紙	110.936	0.018918	29 繊維機械	99.771	0.022611
5 パルプ・紙製品	122.207	0.045158	30 特殊産業用機械	111.097	0.048468
6 出版・印刷	111.367	0.064211	31 一般産業用機械	121.771	0.035928
7 化学肥料	139.670	0.067706	32 事務・サービス・民生用機械	167.868	0.097622
8 無機化学	160.586	0.085026	33 その他機械	165.004	0.370548
9 有機化学	124.121	0.038416	34 発送配電用・産業用電気機械	177.174	0.100929
10 化学繊維	110.293	0.023083	35 電球・電気照明器具	172.628	0.101032
11 油脂加工品等	128.492	0.045040	36 その他電気機械	180.264	0.114023
12 医薬品	161.984	0.085969	37 通信機器Ⅰ	234.805	0.166270
13 その他化学	168.530	0.095650	38 通信機器Ⅱ	156.168	0.088561
14 石油製品	194.816	0.259863	39 電子応用装置	184.142	0.109089
15 ゴム製品	133.753	0.052812	40 電気計測器	189.715	0.122108
16 ガラス	153.437	0.078728	41 電子・通信・機器部分品	235.744	0.232974
17 セメント	130.773	0.046566	42 自動車	193.796	0.119493
18 その他窯業	126.489	0.155350	43 船舗	113.077	0.033060
19 鉄鋼業Ⅰ	137.153	0.056081	44 航空機	343.102	0.292812
20 鉄鋼業ⅠⅠ	140.053	0.087494	45 その他輸送機械	107.707	0.048825
21 非鉄金属地金	207.868	0.151264	46 度量衡器・計量機	157.588	0.100624
22 電線・ケーブル	182.149	0.111669	47 理化学機器	143.376	0.094372
23 非鉄金属一次製品	224.619	0.152003	48 光学機器・レンズ	272.382	0.185407
24 金屬製品	109.282	0.033064	49 時計	245.713	0.185636
25 原動機・ボイラー	154.036	0.096260	50 その他工業	141.789	0.060788

（注）総務庁統計局から提供を受けた産業3桁分類のデータに基づき作成した。研究開発支出額については付表11のデフレータにより実質化されている。

表 I - 3 売上高に対する研究開発支出額の比率

(单位：%)

業種	昭和51年	57年	業種	昭和51年	57年
無機化学	有機化学	1.66	2.63	発送配電用・産業用電気機械	3.63	3.75
1.69	2.15	通信機器	3.52	2.95
医業品	方	4.68	4.15	自動車	2.06	2.29
ラス	2.25	2.15	製造業全体	1.42	1.55

（注）表 I-1 の実質研究開発支出額をこれに対応する実質売上高（付表 12 のデフレータで実質化）で除して作成した。

次に売上高に対する研究開発支出額の比率について見ると，表Ⅰ-3のとおり，製造業全体では昭和57年において1.64％となっている。これを昭和51年と比較すると0.16ポイント上昇している。

前記の7業種について見ると,昭和57年においては,いずれもこの製造業全体の水準を上回っており,特に医薬品が4.15%と高く,次いで発送配電用・産業用電気機械3.75%,通信機器2.95%の順になっている。昭和51年と比較する
表 I - 4 売上高に対する研究開発支出額の比率

（製造業各業種）

(单位：%)

業種	昭和51年	57年	業種	昭和51年	57年
1	食品	0.48	0.55	26農業用機械	1.87	2.51
2	紡	0.92	1.79	27建設·鉱山機械	1.87	2.70
3	繊維	0.54	0.61	28金属加工機繊維	1.54	1.60
4	紙	0.42	0.48	29繊維機械	1.59	1.79
5	パルプ·紙製品	0.50	0.41	30特殊產業用機械	2.33	1.30
6	出版·印刷	0.45	0.42	31一般產業用機械	1.34	1.16
7	化学肥料	1.21	2.00	32事務·サービス·民生用機械	1.91	2.07
8	無機化学	1.57	2.41	33その他機械	0.99	0.23
9	有機化学	1.69	2.12	34発送配電用·産業用電気機械	3.37	4.05
10	化学繊維	1.77	2.19	35電球·電気照明器具	1.85	2.16
11	油脂加工品等	2.05	1.57	36その他電気機械	1.99	0.37
12	医薬品	4.68	3.90	37通信機器Ⅰ	3.00	2.71
13	その他化学	2.86	2.50	38通信機器Ⅱ	3.94	3.40
14	石油製品	0.16	0.26	39電子応用装置	6.10	3.86
15	ム製品	2.05	2.15	40電気計測器	4.11	3.26
16	ガラス	2.25	2.15	41電子·通信·機器部分品	1.74	1.44
17	セメント	1.46	1.67	42自動車	2.06	2.26
18	その他窯業	1.02	1.41	43船舵	1.83	1.62
19	鋼業Ⅰ	1.03	1.46	44航空機	1.80	1.67
20	鋼業Ⅱ	1.07	0.23	45その他輸送機械	1.24	0.06
21	非鉄金属地金	0.69	0.99	46度量衡器·計量機	1.86	2.46
22	電線·ケーブル	1.38	1.81	47理化学機器	3.84	2.47
23	非鉄金属一次製品	0.22	0.31	48光学機器·レンズ	2.63	2.00
24	金属製品	0.90	1.17	49時計	1.83	1.81
25	原動機·ボイラー	2.02	2.34	50その他工業	0.42	0.55

（注）総務庁統計局から提供を受けた産業3桁分類のデータに基づき作成した。売上高については付表12，研究開発支出額については付表11のデフレーターを用いて実質化した。

と，同年より比率が上昇したのは，無機化学，有機化学，発送配電用・産業用電気機械，自動車の4業種であり，中でも無機化学は，1ポイント近い上昇を示している。逆に下落したのは医薬品，ガラス，通信機器の3業種となっている。

また，製造業の各業種について見ると，表Ⅰ-4のとおりであり，昭和57年における売上高に対する研究開発支出額の比率は，化学，電気機械，精密機械に属する業種において，製造業全体の水準より高いものが多く，昭和51年と比べて見ても，この傾向は変わっていない。

### I I. 技術知識ストックの推計とその動向

### 1. 技術知識ストックの概念と作成方法

企業の生産活動にとって技術知識がきわめて大きな役割をはたしていることはいうまでもない。企業の有する技術知識の大部分は，過去の研究開発によってうみだされた知識，経験のつ
み重ねからなっている。多くの技術開発のケーススタディは，過去の研究開発からえられた知識・経験をベースとしてこれにさらに新たな研究開発を付け加えることによって技術進歩が実現されることを示している。研究開発に失敗した場合でも，ネガティブ・データという形で貴重な知識・経験がえられる。技術進歩のこのような累積的，進化的性格は多くの研究者によって指摘されている。企業の生産活動にとって重要なのはこのような過程をへて蓄積されてきた知識・経験のストックである。これは，資本について，年々の生産物を生みだすのは年々の投資ではなく，各年に存在している資本ストックである，という点と類似している。また，ある企業，あるいは産業，国のレベルにおいても，技術開発の能力，ポテンシャルをあらわすのは，年々のフローではなく，企業なり産業，国が保有している知識・経験のストックである。このような知識・経験のストックが将来に向けての技術開発のベースとなる。

このような意味において年々の研究開発活動の水準をあらわす研究開発支出の水準にだけ注目するのではなく,そのような年々の活動の結果生みだされる知識・経験の蓄積が各企業なり,産業,国でどのようにおこなわれているかという点を明らかにしておくことはきわめて重要となる。

技術知識・経験をストック量でとらえることはこのようにきわめて重要であるがこれを数量的に把握するのはきわめて困難である。論文メモ，マニュアルという形で技術情報が比較的明確な形をとっている場合でもそれらの評価をどうするかという問題があり，また，研究者や労働者，経営者に体化されている場合は情報量そのものも明らかではない。そこで，ここでは，Griliches〔1980b〕，Nadiri〔1980〕にならって，研究開発支出のフローのデータを基礎に，(1)で示されるようなストック量を作成し，これを技術知識ストックと呼ぶことにする。

$$ R_{t}=R F_{t}+\left(1-\delta\ \right)R_{t-1} $$

但し, $RF_{t}=\sum_{i=1}^{n}\Sigma\mu_{i}Et_{-i}$

$R_{t}:t$ 期における技術知識ストック

$RF_{t}:t$ 期における技術知識フロー

$E_{t-i}:t-1$ 期における研究開発投資額

(実質額)

δ：技術知識ストックの陳腐化率

ここで，技術知識フローは，当期の研究開発投資額ではなく，過去に支出された研究開発投資のうち，以下の図で示されるような分布ラグを経て当期に成果として結実する部分の和である。しかし現実には分布ラグについての適切な情報が入手できないため，実際の推計では平均ラグθを用いる。すなわち，\mu_{i}=\begin{cases}1(i=\theta)\\0(i=\theta)\end{cases} より，RF_{t}=E_{t-\theta} である。

なお，ベンチマークとなる年 $ t_{b} $ の技術知識ストックは，

$$ R_{tb}=\frac{E_{tb}+1}{g+\delta} $$

で求める。ここで g は研究支出額 E のベンチマークとなる年以降の成長率である $ ^{(1)} $ 。

(1)式における研究開発のラグθと，技術知識ストックの陳腐化率δについて簡単に説明しておこう。研究開発を開始してから新たな技術知識・経験がえられ，生産活動に用いることが可能となるまでの間には，時間の経過が必要となる。研究開発支出をおこなってから，生産過程

(1) このことは，フロー額 E の成長率がストック額 R の成長率と等しいということを仮定していることとなる。この近似は，初期におけるストック水準が比較的低く，フロー額 E の伸びがかなり高い場合には許容されよう(Griliches (1980a) pp. 428)。
に有効な技術知識・経験がえられ，これが実際に用いられるまでのラグをここではθ年とおいた。

他方，技術知識ストックの陳腐化は，次の理由で早いスピードでおこるものと予想される。研究開発ストックの陳腐化は2つのルートで発生する。第一に，より進んだ優れた技術知識・経験が生みだされることにより既存の技術がもはや生産過程において用いられなくなった場合，研究開発ストックの陳腐化がおこったと考えることができる。既存の旧技術は消滅してしまうわけではなく，知識としては依然として残っているわけであるが，生産の過程においてはもはや用いられないという意味で，陳腐化したものとみなすことができる。

ここで Pakes - Shankerman [1984] の主張するごとく,企業が技術開発から収益をあげる方法はその技術を体化した製品を販売して収益をあげる方法と,技術を他企業にライセンスする等,技術自体を販売して収益をあげる方法の二つが存在しており,技術のストックは,技術によってもたらされる収益の流列を資本化したものと考えると,その陳腐化は二つのルートでおこることになる。第一は,上述したように,より新しい技術知識により古い技術知識がおきかえられることによっておこる。第二は時間の経過に伴って例えば製品に体化された技術が他企業にも知られること等により,技術開発をおこなった企業が技術を専有することが困難となるため,技術開発をおこなった企業が獲得する収益が急速に低下することによっておこる。Pakes - Shankerman は,この後者の要因によって,技術知識ストックは,物的資本よりも高い率で陳腐化すると主張している。

技術知識ストックの具体的な作成手順はまず(2)式により，ベンチマーク年の技術知識ストックを推定し，これを基に(1)式を用いつつ逐次，以降の年のストックを推計する。そのためには，まず，陳腐化率δの推計が必要となる。

### 2. 技術知識ストックの陳腐化率の推計

前節でのべた如く生産の過程における技術の役割を明らかにするには，技術をストックとして把握することが必要である。しかし，そのためには技術知識ストックの陳腐化率を計測するという問題を解決しなければならない。そのため，この困難な問題を回避するために従来はフロー概念である研究開発投資で代用するか，あるいは，陳腐化率を適当な水準に仮定してしまうという方法がとられた。後者の場合，よく10％という数字が用いられているが，これはマジック・ナンバーであり，特にその根拠はない。

技術知識ストックの陳腐化率は，単に技術知識ストックを作成するのに必要だというだけでなく，これを時系列で，また産業別に推計することによりそれ自身で興味深いデータとなっている。すなわち，第一に陳腐化の大きな部分はより新しい技術知識の生産によって発生するので，陳腐化率は技術進歩の速度をある程度反映しているものとみなすことができる。第二に，陳腐化率を推定することによって技術知識ストックの更新投資の必要量の変化を知ることができる。

陳腐化率を推定する試みが近年いくつかおこなわれており，その代表的なものは次の三つである。第一は，Bosworth〔1978〕によるものであり，第二は，Pakes - Shankeman〔1984〕によるものである。この他に，第三の方法として技術の平均寿命についてのデータから逆算する方法もある。

Pakes - Shankerman のモデルは, 特許所有者の主体均衡条件から出発して陳腐化率を実証的に推定することを試みているがデータの利用可能性の制約から, この方法はここでは用いることができず, 第一の Bosworth の方法および技術の平均寿命のデータを用いた方法の二つを以下では用いた。ここで用いたこの二つの方法について簡単に説明しておこう。

第一の Bosworth の方法は, 特許の残存件数
（注）特許請求範囲 1 発明の場合。

各年の区分	金	額
第1年から第3年まで	毎年3,300円に1発明（特許請求の範囲に記載された1発明をいう。以下この表において同じ。）につき3,500円を加えた額	毎年3,300円に1発明につき5,300円を加えた額
第4年から第6年まで	毎年5,300円に1発明につき5,300円を加えた額	毎年5,300円に1発明につき5,300円を加えた額
第7年から第9年まで	毎年11,000円に1発明につき11,000円を加えた額	毎年11,000円に1発明につき11,000円を加えた額
第10年から第11年まで	毎年21,000円に1発明につき21,000円を加えた額	毎年21,000円に1発明につき21,000円を加えた額
第12年から第15年まで	毎年42,000円に1発明につき42,000円を加えた額	毎年42,000円に1発明につき42,000円を加えた額

のデータを用いるものである（この点では，基本的に Pakes - Shankerman も同じである）。特許はわが国の場合，登録後 15 年有効である。しかし，この権利はいったん登録すると自動的に 15 年有効なわけではなく，途中の年次において特許料を払い続けなければならない。これを支払わないとその年で権利は消滅してしまう（ただし，最初の 3 年分については，登録の 1 年次に一括して支払うことが要求されているため，この間に消滅することはありえない。またその後は原則として毎年支払うが，まとめて何年分か先払いすることも可能である）。特許料は経過年数によって異る。ちなみに現在の特許料を表 II - 1 に示した。

特許の所有者側からみると,第4年次以降は自らの所有している特許が特許料を支払って維持しておくだけの価値があるか否かを判断し，特許料を支払うか否かの意志決定をする。もし，自らの保有する特許が登録された後に一層新しい技術が開発されたことにより特許料を支払って維持する必要はないと判断した場合には，支払いをやめることになろうが，この場合，その権利は消滅する。そこで，第3年次に登録されている特許が，その後においてどれだけ残存しているかというデータから，年々の消滅率（rate of decay）を計算しこれを技術知識ストックの陳腐化率とみなす，というのがBosworthの方法である。（表Ⅱ-2は昭和43年に登録された6つの産業分野の特許がどのよう

表 II - 2 特許残存件数

業種	特許登錄期間
登錄件数	1年	2年	3年	4年	5年	6年	7年	8年	9年	10年	11年	12年	13年	14年	15年
無機化学,有機化学	293	293	293	293	287	287	285	270	267	217	165	146	135	97	79	59
医薬品	199	199	199	199	193	193	192	185	182	156	107	96	91	66	56	41
ガラス	167	167	167	167	163	163	159	149	147	127	103	94	88	70	59	51
発送配電用・産業用電気機械	90	90	90	90	87	87	87	87	85	81	74	64	61	48	39	34
通信機器	103	103	103	103	100	100	100	95	93	89	81	67	63	59	48	35
自動車	38	38	38	38	37	36	34	34	34	30	27	25	25	20	17	15

（注）我が国の法人が所有する特許（昭和43年）の残存件数である。
表 II - 3 技術知識の陳腐化率

年 次	サンプル数	陳腐化率	t	值	R²	D.W.比
明治 33 年	13	16.7%	16.70	0.96	0.77
34	13	16.1	21.45	0.98	1.88
35	13	15.4	24.52	0.98	1.72
36	13	15.8	18.34	0.97	0.69
37	13	19.3	17.48	0.97	0.79
38	13	15.7	9.85	0.90	0.46
39	13	18.5	11.64	0.92	0.58
40	13	9.1	6.71	0.80	0.47
41	12	12.6	7.71	0.86	0.65
42	11	12.3	9.14	0.90	0.85
43	10	13.7	5.50	0.79	0.99
44	9	18.9	4.53	0.75	1.27
大正 1 年	8	10.0	4.29	0.75	1.25
2	7	14.9	3.06	0.65	1.43
～
13	13	13.4	17.53	0.97	0.84

表 II - 4 権利者別全分野の

全体	日本	個人
陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比
昭和23年	%	%	%
9.1	10.44	0.91	1.32	9.1	10.44	0.91	1.32	15.5	9.98	0.90	1.22
28年	8.1	36.31	0.99	2.25	8.0	24.13	0.98	1.57	15.3	18.55	0.97	1.17
33年	7.1	31.54	0.99	0.85	6.1	25.48	0.98	1.65	13.1	27.38	0.99	2.16
38年	8.6	14.70	0.95	0.50	7.4	10.15	0.90	0.60	12.5	16.44	0.96	1.49
43年	10.4	14.75	0.95	0.31	8.7	10.51	0.91	0.26	11.5	16.34	0.96	1.47

に消滅していったかを示した。)

すなわち， $ P_{0} $ を第3年に登録されている特許数， $ P_{t} $ を第3年次を0年としたt年後に残存している特許数とする。ここで

$$ \ln(P_{t}/P_{0})=a+bt $$

を通常の最小自乗法で推定し,えられたbの値を陳腐化率とみなす。以下では,この方法で計測をおこなったが,これには,いくつかの難点がある。

第一に,すべての技術知識が特許化されているわけではない。ノウ・ハウや企業機密という形で,特許化されていない部分も存在しているものと思われる。ただし,特にわが国のように特許数のきわめて多い国では技術知識のかなりの部分は特許でカバーされているとみられるし,また,特許化されていない知識も特許化された知識と同じ率で陳腐化すると仮定することが許されれば,この点は問題ないことになる。第二に,自己の保有する特許を,特許料を支払って更新するか否かの決定の問題は,原則的には特許を維持していくことによって得られると期待される収益から維持するためのコスト,すなわち年々の特許料を引いたネットの収益が最大になるように,維持期間を決めるという問題に帰着する。技術進歩が進み,より新しい技術知識が生みだされると,従来の特許を維持していくことによって得られると期待される収益は低下するので,更新されなくなっていく。しか
の推移（日本・全分野）

年 次	サンプル数	陳腐化率	t	值	R²	D.W.比
14	13	15.5%	12.23	0.93	0.95
昭和 1 年	13	12.4	11.63	0.92	0.49
2	13	11.9	12.80	0.94	0.57
3	12	11.8	10.77	0.92	1.04
4	11	12.3	8.47	0.89	0.66
5	10	12.0	7.18	0.87	1.01
6	9	12.1	8.11	0.90	1.09
7	8	12.0	8.31	0.92	1.45
8	7	14.6	6.06	0.88	1.36
～
23	13	9.1	10.44	0.91	1.32
28	13	8.1	36.31	0.99	2.25
33	13	7.1	31.54	0.99	0.85
38	13	8.6	14.70	0.95	0.50
43	13	10.4	14.75	0.95	0.31

技術知識の陳腐化率の推移

法 人	そ の 他	外 国
陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比
%	%	%
6.2	17.53	0.97	1.50	2.4	3.56	0.54	0.86	-	-	-	-
5.6	19.23	0.97	0.93	3.9	7.49	0.84	0.51	8.7	12.23	0.93	0.54
4.0	16.10	0.96	0.78	4.2	3.95	0.59	0.94	9.2	16.16	0.96	0.76
7.3	7.41	0.83	0.48	1.4	4.26	0.62	0.86	10.6	28.80	0.99	0.60
8.9	9.14	0.88	0.25	-	-	-	-	15.5	24.92	0.98	0.69

し，現実には更新にあたっての決定には様々な要因が影響している。その中でも重要なのは，特許を更新するかしないかを決定するために保有特許をみなおすためのコストである。保有特許数の多い企業では，毎年その保有特許のすべてについて，更新するか否かを決定するためのみなおしをおこなったとすると，そのためのコストはきわめて大きなものとなる。保有特許数が多ければ，年々の特許料の支払総額もかなり大きな額になるが，それでもみなおしのためのコストの方がはるかに大きくなるといわれる。そのため，特許を登録した最初の数年は自動的に維持し，特許料が一段と高くなる第10年次とか第13年次ではじめてスクリーニングをおこない不必要なものは更新しない，というような方法をとっている企業もある。その他の要因として，技術知識の進歩には必然的に随伴する不確実性のため，特許の放棄の決定は下しにくい，等の点もあげられる。

Bosworth の方法により我が国について陳腐化率を計測した結果は，表 II - 3，表 II - 4 および表 II - 5 にまとめられている。表 II - 3 は，全分野の特許を基に陳腐化率を求めたものである（戦後については特許数が多いのでサンプリングをおこないこれをベースにしている。詳細は第 V 章を参照）。まず，戦前からの系列についてみると，戦前の方が戦後よりも陳腐化率がかなり高くなっている。上述の如く特許の更新にあたっては多様な要因が影響を与えるのでその解釈には慎重であらねばならないが，戦
表 II - 5 権利者別主要産業における

全体	日本
陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W.比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W.比	陳腐化率
化学纖維	%	%	%
13.4	15.00	0.95	0.32	12.6	11.01	0.92	0.34	12.6
紙	10.8	11.25	0.93	0.78	8.9	8.68	0.88	0.60	-
化学肥料	13.6	13.70	0.95	0.41	13.1	9.65	0.89	0.41	9.7
無機化学·有機化学品	13.7	14.73	0.95	0.50	12.7	9.40	0.89	0.50	12.4
ガラス·セメント	10.7	19.13	0.97	0.53	10.3	11.87	0.93	0.42	20.5
金属加工機械	9.3	22.59	0.98	0.52	8.6	13.01	0.94	0.46	10.5
一般產業用機械	10.8	14.03	0.95	0.56	10.8	11.54	0.92	0.42	15.6
発送配電用·産業用電気機械	7.9	11.46	0.92	0.40	7.2	7.43	0.83	0.29	7.3
通信機械	6.7	15.64	0.96	0.44	6.3	9.19	0.89	0.46	6.4
自動車	7.8	22.21	0.98	0.59	7.5	13.18	0.94	0.40	7.7
計測器等·光学機械	6.7	15.64	0.96	0.44	6.3	9.19	0.89	0.46	6.4

表 II - 6 特許の平均寿命と陳腐化率

科学技術庁業種区分	特許の平均寿命	陳腐化率	本研究の対応業種
食	品	16.55年	6.0%	食品
繊	維	8.65	11.6	紡績,繊維
パルプ・紙	紙	11.20	8.9	紙,パルプ・紙製品
総合化	学	12.59	7.9	化学肥料,無機化学,有機化学,化学繊維
油脂・塗料	料	7.60	13.2	油脂加工品等
医薬	品	10.00	10.0	医薬品
その他化学	学	10.56	9.5	その他化学
石油製品・石炭製品	品	13.00	7.7	石油製品
ム製品	品	8.00	12.5	ゴム製品
窯業	業	13.97	7.2	ガラス,セメント,その他窯業
鋼	鋼	12.23	8.2	鋼鋼業Ⅰ,鋼鋼業Ⅱ
非鉄金属品	金属	13.26	7.5	非鉄金属地金,電線・ケーブル,非鉄金属一次製品
金属製品	品	9.82	10.2	金属製品
機械工業	業	13.81	7.2	原動機・ボイラー,農業用機械,建設・鉱山機械,金属加工機械,繊維機械,特殊産業用機械,一般産業用機械,事務・サービス・民生用機械,その他機械
電気機械器具	具	7.74	12.9	発送配電用・産業用電気機械,電球・電気照明器具,その他電気機械
通信・電子・電気計測器	具	6.92	14.5	通信機器Ⅰ,通信機器Ⅱ,電子応用装置,電気計測器,電子・通信機器部分品
自動車	車	9.48	10.5	自動車
その他輸送機械	機	7.04	14.2	船舶,航空機,その他輸送機械
精密機械	機	4.06	24.6	度量衡器・計量器,理化学機器,光学機器・レンズ,時計
その他工業	業	6.10	16.4	その他工業

（注）特許の平均寿命は特許収入期間であり，昭和60年「科学技術白書」による。
技術知識の陳腐化率（昭和43年）

個 人	法 人	そ の 他	外 国
t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比	陳腐化率	t值	$ \overline{R}^{2} $	D.W. 比
%	%	%
9.73	0.90	1.63	12.8	10.67	0.91	0.35	7.7	5.72	0.75	0.89	15.7	38.78	0.99	0.94
-	-	-	8.2	8.35	0.88	0.70	-	-	-	-	14.1	7.02	0.83	0.92
6.65	0.90	1.84	13.4	9.33	0.89	0.40	3.1	8.14	0.86	1.24	14.4	39.24	0.99	0.77
2.89	0.63	1.56	13.2	9.19	0.89	0.49	2.7	6.26	0.78	1.52	15.6	44.88	0.99	1.29
7.81	0.91	2.37	10.2	11.08	0.92	0.41	6.1	8.92	0.88	1.33	11.6	24.49	0.98	0.99
4.58	0.81	2.28	7.3	10.39	0.91	0.35	18.2	17.58	0.97	2.44	11.1	22.14	0.98	1.39
8.74	0.87	1.26	10.7	9.34	0.89	0.37	4.2	2.67	0.39	0.90	11.0	11,98	0.93	1.58
1.73	0.30	1.45	7.7	6.90	0.81	0.30	1.3	4.45	0.64	0.93	10.0	15.87	0.96	1.31
12.60	0.94	1.62	8.0	7.70	0.84	0.49	1.2	7.82	0.85	1.00	7.4	25.71	0.98	0.99
9.80	0.90	1.22	7.5	9.96	0.90	0.51	7.6	5.24	0.71	1.05	8.5	26.32	0.98	1.89
12.60	0.94	1.62	8.0	7.70	0.84	0.49	1.2	7.82	0.85	1.00	7.4	25.71	0.98	0.99

前の高い陳腐化率の背景には，戦前の特許所有者の中にしめる個人の割合が高いことがその原因の一つとなっているものと思われる。戦前については個人，法人といった特許所有主体別の陳腐化率を推計するためのデータがないが，戦後についての推計結果（表Ⅱ-4）によると，個人所有の特許の陳腐化率は法人のそれに比べはるかに高いことがしられる。個人の場合には一人当たりの所有件数が企業一社当たりに比べ少いために，一方では更新するか否かのみなおしをおこなうことが容易であるが，他方で特許料の総額は小さいが所得に対する割合では企業より重くなる。また個人と法人では，所有している特許に質的な差異が存在しているかもしれない。これらの理由から個人の方が企業より特許の更新をしない傾向にあるものと思われる。

表Ⅱ－4の戦後についての陳腐化率の動向をみると，上述した如く，法人に比べ個人所有の特許の陳腐化率がかなり高くなっているものの，一貫した低下傾向にあり，両者の差は縮少している。また，法人および全体についても，戦後，陳腐化率は低下傾向にあったのが昭和33年をボトムとして反転し上昇し始めている。また，昭和43年についていくつかの産業別に陳腐化率を推計した結果が表Ⅱ－5に示されているが，これによると，全体および法人でみて各産業は10％前後の陳腐化率を示している。しかし，産業間にかなりの格差が存在していることも知られる。すなわち，この時点では，一般に化学系の産業で陳腐化率が高く，機械系の産業で低いという結果となっている。

陳腐化率を推計する第三の方法として，昭和60年に科学技術庁がおこなった技術の「平均寿命」に関する調査を用いた推計があげられる。この調査は資本金10億円をこえる民間企業にアンケートをおこない，業種毎の主力製品のサービスの主要素技術について，「平均寿命」すなわち社外から特許収入の得られた期間又は技術を適用した商品の収益が得られた期間を調べたものである。技術知識ストックが毎年均等にその量を減じていくものと仮定すると，平均寿命の逆数をとることにより，年々の陳腐化率がえられる。このようにして計算した陳腐化率が，平均寿命とともに表Ⅱ-6に示されている。

これによると,平均寿命は食品工業において16.55年と最も長く,そこでの陳腐化率は6%
と低くなっている。また，平均寿命が比較的長い産業には総合化学，石油・石炭製品，窯業，鉄鋼，非鉄金属といった素材産業が多く，また平均寿命が短く陳腐化率の高い産業には通信・電子・電気計測器，その他輸送機械（航空機を含む），精密機械のようないわゆるハイテク産業とよばれる研究開発集約的な産業が多く含まれているのが注目される。

### 3. 技術知識ストックの推計結果

技術知識ストックの陳腐化率がこのようにして求められると，これを用いて，上述の方法により技術知識ストックを推計することができる。ここでは，無機化学，有機化学，医薬品，ガラス，発送配電用・産業用電気機械，通信機器，自動車の7産業において研究費のデータが利用可能な企業について知識ストックを求めた（サンプルについての詳細は第Ⅴ章を参照）。ここで用いた陳腐化率は，平均寿命を基礎にした陳腐化率である。ここで対象とした産業には所有特許数が極めて多い企業が多く含まれており，これらの企業においては，特許料の支払を継続するか否かに当たって見直しのコストが極めて高くなるため，上述したごとくBosworthの方法で計測した陳腐化率にはバイアスが生ずると予想される。そこで平均寿命を基礎とした陳腐化率を用いることとした。

これら8産業の1社当たり技術知識ストック額の推移を示したのが表Ⅱ-7である。ここで注意しなければならないのは，データの入手可能性の制約によりある産業では企業規模が例えば1位，2位，5位の3社が選ばれており，他の産業では，上位10数社がえらばれているという結果となっており，このため，産業間で完全に比較可能な形とはなっていない。ただし，全ての産業において企業規模の大きい企業のなかからサンプル企業を選んでいるため，大まかな傾向はこれによりじゅうぶんにあきらかにすることが可能である。

昭和 57 年の自動車産業において技術知識ストック額は 1 社当たり 3,072 億円強となっており最も大きな額となっている。これにつづいて発送配電用・産業用電気機械の 1,924 億円，通信機器の 1,528 億円となっており，これら機械系の産業における技術知識ストックの蓄積が進んでいることがしられる。また，自動車においては 50 年代半ばに急速に蓄積が進んでいる。

これに比して，化学系の産業の技術知識ストックの額は小さく，無機化学で298億円，有機化学で241億円，医薬品でも270億円となっており，機械系の産業と比べ1桁のオーダーで差違がある。エレクトロニクス，電気機械，自動車といった「国際競争力」の強い分野では技術知識ストックの蓄積額も大きく，逆に欧米の企業に比べ商品開発力等において劣っているといわれる化学産業において技術知識ストックの蓄積

表 II - 7 1 社当たり技術知識ストック額の推移

（单位：百万円）

昭和51年	52年	53年	54年	55年	56年	57年	57年/51年
無機化学	12,465	15,916	19,588	22,650	25,479	27,698	29,813	2.39
有機化学	10,980	13,431	15,970	18,462	20,568	22,268	24,150	2.20
医薬品	13,277	16,155	18,709	21,002	23,143	25,110	27,039	2.04
ガラス	10,021	11,001	12,183	13,132	14,292	15,530	17,039	1.70
発送配電用・産業用電気機械通信機器	110,499	122,353	134,332	146,969	160,967	176,040	192,439	1.74
自動車	84,900	100,365	114,356	123,079	132,362	142,687	152,848	1.80
138,540	158,161	180,588	207,448	241,702	275,075	307,231	2.22
表 II - 8 労働の知識装備率

(単位：円 / 人・時間)

昭和51年	52年	53年	54年	55年	56年	57年
無機化学	1099	1500	2012	2337	2661	3114	3635
有機化学	1393	1770	2219	2593	2873	3051	3311
医薬品	1990	2435	2813	3152	3447	3690	3937
ガラス	1208	1499	1714	1864	2048	2231	2438
発送配電用電	1600	1798	1972	2123	2316	2506	2758
・産業用電	1914	2334	2631	2773	2902	2982	3049
気機械	1953	2150	2417	2716	3071	3452	3824
通信機器	1953	2150	2417	2716	3071	3452	3824
自動車	1953	2150	2417	2716	3071	3452	3824

図 II - 1 労働の知識装備率

表 II - 9 知識・資本ストック比率

昭和51年	52年	53年	54年	55年	56年	57年
無機化学	有機化学	0.0469	0.0614	0.0752	0.0852	0.1206	0.1302	0.1417
医薬品	方ラス	0.0518	0.0597	0.0624	0.0763	0.1162	0.1242	0.1359
発送配電用・産業用電気機械	通信機器	0.3281	0.3793	0.4766	0.6309	0.5989	0.6056	0.5960
自動車	車	0.0858	0.0875	0.0831	0.0830	0.0996	0.1328	0.1326
0.3290	0.4226	0.5219	0.4849	0.5319	0.5529	0.5491
0.4556	0.6162	0.7634	0.6996	0.6892	0.6552	0.5843
0.2176	0.2254	0.2465	0.3186	0.3079	0.3101	0.3275

図 II - 2 知識・基本ストック比率

額が小さいという結果となっている。

しかし，技術知識ストックの伸び率である

と，化学系の産業は高く，通信，電気機械の産業では低いという結果となっている。これは，通信，電気機械の産業においては年々の研究開発投資額はきわめて大きな額にのぼっているものの，急速な技術革新を反映して陳腐化率が高く，また技術知識ストックの絶対額も大きいため，年々の除却額も大きく，そのため結果的にネットの技術知識ストックの増加分は小さくなっているのである。

技術知識ストックを労働でわった「労働の知識装備率」をみると，表Ⅱ-8および図Ⅱ-1から明らかなように，医薬品が最も高く57年において3,936円/人・時となっており，自動車がこれに続いて3,823円/人・時となっている。また，50年代においてすべての産業において労働の知識装備率は上昇していることが知られる。また，技術知識ストックを資本ストックでわ
った知識・資本ストック比率をみると，表Ⅱ-9および図Ⅱ-2から明らかなように医薬品通信機器，発送配電用・産業用電気機械の産業では，技術知識ストック額が資本ストック額の半分を上回る額になっている。特に医薬品においては，知識・資本比率，労働の知識装備率ともに高く，きわめて知識集約的な産業であることがわかる。知識・資本ストック比率もすべての産業において昭和50年代において上昇しており，上の労働の知識装備率の上昇傾向とあわせて考えると，昭和50年代において知識集約化が進行したことがしられる。

### I II. 研究開発投資の生産性上昇への効果

### 1. 問題の所在

研究開発投資の生産性上昇への貢献(以下ではこれを Griliches 等にならい研究開発投資の収益率と呼ぶ)を推計する場合，大別して二つの方法がある。第一は，特定のイノベーションについてのケーススタディによるもので Griliches [1957] の hybrid corn のケースがよくしられている。これは，基本的にはイノベーションに要した費用と，イノベーションからえられた収益（多くの場合，イノベーションにより費用が低下した際の新しい費用曲線とイノベーション前の費用曲線と需要曲線で囲まれた面積で測られる）とを算定しこれから収益率を計算するものである。この方法は，ケーススタディであるため詳細なデータ，情報にもとづいた計算が可能だという利点がある反面，一般性を欠き成功例についてのものがクローズアップされがちであるという欠点をもつ。

そこでより一般的な方法で収益率の推定をおこなう際に用いられるのが、生産関数のフレームワークを利用した方法である。われわれも以下ではこの方法を採用した。これは、生産関数の中に前章でのベた技術知識ストックを導入し、研究開発投資と生産性上昇率の関係を検証しようとするものである。

ここで用いられるモデルは Griliches [1980.a], Terleckyj [1974], Mansfield [1980] 等によって広く用いられたものであり, 以下の拡張されたコブ = ダグラス型生産関数を基礎にしたきわめて単純なものである。

$$ Q = A e^{\lambda t} L^{\alpha} K^{\lambda - \alpha} R^{\gamma} $$

……(1)

A, λ, α, γ: 定数

Q: 生産量

L: 労働投入量

K: 資本投入量

R: 研究開発資本投入量(技術知識ストック)

この生産関数から出発して,研究開発投資の収益率を計測する方法は,さらに二通りにわかれる。第一の方法は,上述の生産関数(1)式の産出の技術知識ストック弾力性γを推定し,これから収益率を計測する方法である。

いま, 研究開発投資の収益率を $ \rho $ とおき, これを技術知識ストックの限界生産性という形で定義すると,

$$ \rho\ =\frac{\partial Q}{\partial R}=\frac{\partial Q}{\partial R}\cdot\frac{R}{Q}\cdot\frac{Q}{R}=\gamma\frac{Q}{R} $$

$$ \begin{aligned}&\mathcal{N}_{0}\end{aligned} $$

生産関数のフレームワークの中で研究開発投資の収益率を推計する第二の方法は,次のとおりである。

いま Total Factor Productivity を $T$ とおき,

(1)の両辺を $L^{\alpha}K^{1-\alpha}$ でわると,

$$ T=\frac{\mathrm{Q}}{\mathrm{L}^{\alpha}\mathrm{K}^{1-\alpha}}=\mathrm{A}e^{\lambda t}R^{\gamma} $$

これを時間に関して微分すると，