Romer(1990) Model

该模型是内生技术变迁的最简模型,通过 R&D 扩展生产投入的种类刻画创新。

最终产品部门

最终产品的生产函数为

Y=HYαLβ∫0Ax(i)1−α−βdi

其中:

资本的动态方程为

K˙(t)=Y(t)−C(t)

这里相当于假设资本没有折旧,没有被消费的产出 1:1 可以转化为资本。

最终产品部门为竞争性,利润最大化问题为

maxx(i)HYαLβ∫0Ax(i)1−α−βdi−wHHYα−wLL−∫0Ap(i)x(i)dx

其中:

最优租金和工资为

wH=αHYα−1Lβ∫0Ax(i)1−α−βdiwL=βHYαLβ−1∫0Ax(i)1−α−βdi

我们唯一需要关心的是对中间产品的反需求函数:

(1−α−β)HYαLβx(i)−α−β=p(i)

显然,其需求价格弹性为 ε=dln⁡x(i)dp(i)=1−α−β

中间产品部门

中间产品的生产函数为

x(i)=K(i)

中间产品部门为垄断性,利润最大化问题为

maxx(i) π(i)=p(i)x(i)−rKis.t. x(i)=K(i)

根据垄断最优化条件 P(1+1ε)=MC 可得

r=p(i)(1−α−β)

垄断租金为

π(i)=(pi−r)xi=(α+β)p(i)x(i)
Note

这里构造的利润函数只包含可变要素 Ki ,并没有包含固定要素——知识 Ai,因为固定要素的报酬将全部转移给知识部门,因此这里所谓的利润实际上是租金。若将租金纳入成本则中间产品部门真正的利润仍然是零。

研发部门

知识的生产函数为

A˙=δHAA

其中:

假设研究厂商 j 拥有 HAj 的人力资本和 Aj 的知识存量能以 δ 的生产率产出第 j 种知识;进一步假设知识存量是非竞争性的,对 j∈(0,A) 加总就得到知识的生产函数。

研究部门的利润最大化问题为

maxHA PAA˙−wHHAs.t. A˙=δHAA⟹PAδA=wH

其中

Note

这里的关键之处在于,作为知识的完全垄断者,生产 Aj 的研究厂商能吃光中间产品厂商 i 的垄断租金,即 PA 相当于中间产品部门的全部垄断资金。实际上完全可以将中间产品部门和研究部门看作同一个部门,从而消去这种内部交易的价格。这里分开处理只是为了使得机制更加清晰。

根据售价=垄断租金可得

PA(t)=∫t∞exp⁡[−∫tτr(s)ds]π(τ)dτ

注意:中间产品厂商是同质的,因此不再需要以 (i) 编码,这里的 (τ) 是时间编码。

Note

根据 Grossman&Helpman (1989c),上式可以化为

π(t)=r(t)PA(t)

即 t 期中间产品部门的利润应等于期初花费 PA 的利息成本。

均衡

家庭部门的动态最优化问题和 Ramsey-Cass-Koopmans Model 相似

maxC(t) ∫0∞C(t)1−σ−11−σe−ρtdts.t. K˙(t)=r(t)K(t)+wLL+wHH−C(t) limt→∞K(t)exp⁡[−∫0tr(s)ds]≥0

这个模型解的变式只和 ∂H∂K 有关,因此欧拉方程还是经典形式

C˙(t)C(t)=r(t)−ρσ

这里和 AK Model 一样欧拉方程给出的实际上是消费、资本、技术和产出的共同增长率,其中

r(t)=π(t)PA=(α+β)p(i)x(i)wH/δA

中间产品厂商是同质的,因此最终产品厂商的最优条件可以写为

p(i)=(1−α−β)HYαLβx¯−α−βwH=αHYα−1LβAx¯1−α−β

从而

r(t)=(α+β)x¯δA(1−α−β)HYαAx¯=(α+β)(1−α−β)αδHY=1Λδ(H−HA)=δH−A˙AΛ

其中

因此

g=δH−ΛρΛσ+1

基本假设

代表性家庭的偏好为

U=∫0∞e−ρtC1−θ−11−θdt

注意:上式蕴含 L(t)=L;从 AK Model 可知人口增长率 n 并不重要,这里完全舍弃了

最终产品的总量生产函数为

Y(t)=11−β[∫0N(t)x(v,t)1−βdv]Lβ

其中:

经济资源约束为

C(t)+X(t)+Z(t)≤Y(t)

其中:

创新可能性边界为

N˙(t)=ηZ(t)

其中, η>0,初值条件为 N(0)>0
因此,任何厂商在 t 时刻都可以花费1单位产出获得 η 单位新投入品的专利。

假设最终产品厂商需要以 px(v,t) 的价格获取投入品 x(v,t),利润最大化问题为

max{x(v,t)}v∈[0,N(t)]11−β[∫0N(t)x(v,t)1−βdv]Lβ−∫0N(t)px(v,t)⋅x(v,t)dv−w(t)L

解得投入品需求函数为

x(v,t)=px(v,t)−1βL

注意:投入品需求仅和其价格相关,与 w(t) 无关(没有交叉价格效应)

假设投入品厂商以不变的边际成本 ψ 生产投入品 x(v,t),利润最大化问题为

maxV(v,t)=∫0∞exp⁡[−∫tsr(s′)ds′]π(v,s)ds

其中

π(v,t)≡pxx(v,t)−ψx(v,t)

上述目标函数可以写为 Hamilton-Jacobi-Bellman 递归形式

r(t)V(v,t)−V˙(v,t)=π(v,t)