Théories Economiques de l’Innovation Patrick Llerena pllerena@cournot.u-strasbg.fr

Théories Economiques de l’innovation Chapitre 1: Introduction - cadrages Chapitre 2: Microéconomie de l’innovation Chapitre 3: Diffusion Chapitre 4: Aspects macroéconomiques

Chapitre 3: Diffusion P.A. Geroski (2002): “Models of technology diffusion“, Research Policy, Vol 29, n°4-5, pp. 603-625. F. Lissoni, J.S.Metcalfe, (1995): “Diffusion of Innovation Ancient and Modern: A Review of the Main Themes“, in: M.Dodgson, R.Rothwell (ed.), Handbook of Industrial Innovation, Edward Elgar Pub., Londre, 1995 M. Karshenas, P. Stoneman (1995): “Technological diffusion“, in P. Stoneman (ed.) Handbook of economics of innovation and technological change, Blackwell, Oxford. Griliches Z. (1957): “Hybrid corn: an exploration in the economics of technological change“, Econometrica, Vol. 48, pp. 501-22.

Chapitre 3: Diffusion Les techno. se diffusent lentement Leur sentier de diffusion est toujours (presque) sinusoidal Les vitesses de diffusion sont spécifiques aux techno., aux industries, aux localisations, aux cadres institutionnels Nous aborderons seulement le cas des innovations de processus Deux familles se distinguent: les modèles d’adoption - imitations Les modèles de sélection (sélection des techno et/ou des entreprises innovatrices)

Chapitre 3: Diffusion Figure 1. Sentier de diffusion sinuspoidale Symetrique 50% Figure 1. Sentier de diffusion sinuspoidale 100% Temps Niveau de diffusion < 50% A-symetrique

Les modèles d’adoption - imitation Modèle à seuil critique : par la taille ou par l’information Modèle agrégé ou de masse critique Avec ou sans interactions stratégiques

Les modèles d’adoption - imitation David (1966-1969) etc… Pas de problèmes informationnels Technologie: moissonneuses méchaniques aux US aux XIXème. Coefficient input (travail): a0 > an p w (ao-an)S/r Avec p: prix de l’innovation, S: taille de l’exploitation, w: taux de salaire, r: taux d’intérêt

Les modèles d’adoption - imitation Il existe un seuil minimal d’adoption en fonction de la taille d’exploitation tel que: SS*, où à l’instant t seules les exploitations de taille sup. à S* adoptent l’innovation Pour qu’il y ait diffusion il faut donc une évolution des paramètres qui permettent l’adoption progressive de la nouvelle techno.

Les modèles d’adoption - imitation Réduction exogène du seuil: La croissance exogène des entreprises L’augmentation des salaires (tendance à long terme aux USA au XIXème)

Les modèles d’adoption - imitation f(S) 1-F(S) d(t) Figure 2. Diffusion dans un modèle avec seuil de diffusion S = dimension de l’entreprise S* = seuil critique de diffusion f(S) = distribution des tailles d’entreprises F(S) = distribution cumulée des f(S) t = temps d(t) = niveau de diffusion en t S*(t0) S*(t1)

Les modèles d’adoption - imitation Réduction endogène du seuil par le prix de l’innovation (généralisation - standardisation de la techno.) Réduction du coefficient an Cette dernière est importante: learning by doing et learning by interacting. Existence d’externalités d’usage: chez les fournisseurs et entre les utilisateurs

Les modèles d’adoption - imitation Adoption par les entreprises: S>S* Apprentissage des fournisseurs diminution des couts de l’innovation Transfert sur les coutsprix: S* diminue. Rôle crucial: anticipation des adopteurs; structure/strategie des fournisseurs Figure 3. Diffusion, dimension critique et apprentissage 1 2 3

Les modèles d’adoption - imitation Rôle des anticipations et blocage de la diffusion (ici myope) Structure de marché en amont

Les modèles d’adoption - imitation Limites fondamentales de ces modèles l’indépendance de la dimension de l’entreprise et de l’ordre d’adoption: l’adoption par une enteprise n’induit pas d’effets ni sur sa taille, ni sur sa stratégie sur le marché en aval (la distribution des tailles est insensible à l’adoption) l’absence de transformation de l’innovation Solutions: soit dans les modèles d’adoption y introduire une dimension stratégique soit considerer directement le processus de sélection

Modèle avec interactions stratégiques La diffusion se réalise non plus en fonction de la taille, mais de l’ordre d’adoption. Les premieres obtiennent un bénéfice plus important que les suivantes. Les entreprises doivent donc se comporter en fonction de leur anticipation sur le comportement d’adoption des autres, et sur l’évolution du prix de l’innovation. Reinganum (1981):“On the diffusion of new technology: A Game theoretic approach“, RES, vol. XLVIII, pp. 395-405

Modèle avec interactions stratégiques Reinganum (1981):“On the diffusion of new technology: A Game theoretic approach“, RES, vol. XLVIII, pp. 395-405 Deux entreprises identiques Une innovation qui réduit les coûts et permet une extension du marché. L’adoption prend la forme d’un jeu à la Cournot. En t=0, où l’innovation apparaît, les deux entreprises décident simultanément la date d’adoption. Sans innovation: π0 Avec une seule innovatrice: π1 >π0 pour elle et π2 < π0 pour la seconde Avec deux innovatrices: 3(2,1) c(t): coût de l’innovation, décroissant dans le temps

Modèle avec interactions stratégiques Résultats: il n’existe que deux équilibres de Nash en stratégie pure, avec diversité des dates d’adoption pour les deux entreprises. Les entreprises ont intéret à reporter l’adoption, mais jamais à l’infini. Chaque entreprise doit, pour chaque date finie possible d’adoption de la concurrente, définir sa date optimale d’adoption. Pour une hypothèse d’adoption en t=0, il faut trouver t* la date pour laquelle c(t) < π3-π2 Inversement si l’adoption par la concurrente est t* quelle est la date proche de 0 pour adopter soi-même Les adoptions ne sont pas simultanées Pas de courbe d’adoption, ni qui adopte en premier (car 2 entreprises identiques

Modèle agrégé ou de masse critique L’innovation est supérieure à l’existant Manque d’information sur l’alternative (bénéfice de l’innovation) En t tous les utilisateurs potentiels n’ont pas l’information concernant l’existence ou les performances La diffusion se pose donc comme la diffusion de l’information parmi les utilisateurs potentiels (modalité de transmission de l’information) Importance des hypothèses sur la nature des informations/connaissances à transmettre: codifiées ou tacites ?

Modèle agrégé ou de masse critique Sources externes: externalités, politiques de diffusion (centres techniques, …), fournisseurs d’équipements… Sources internes: R&D spécifiques (tests…), apprentissage par la pratique… Modèle de nature “épidémiologique“ La proba. d’être ‘contaminée‘ est fonction de la proportion de la population déjà contaminée.

Modèle agrégé ou de masse critique qt=xt où qt est la proba en t, x est le nombre d’adopteur, et  un paramètre indiquant l’intensité des communications (ou interactions) L’adoption dépendra donc aussi du nombre d’adopteurs potentiels (n- xt) D’où l’èquation de diffusion: Equation dont la solution est sigmoide et symétrique

Modèle agrégé ou de masse critique L’obtention de courbes de diffusion asymétrique: - pas seulement une question d’estimation “empirique“ nécessite un approfondissement des fondements microéconomiques Si nous supposons simplement une information externe alors nous pouvons avoir avec ß une proportion fixe parmi les non-adopteurs.

Modèle avec offre - demande d’innovation Metcalfe S. (1981): “The impulse and diffusion in the study of technical change“, Uni. Manchester, may. Rôle du prix dans la diffusion, en simplifiant les courbes de diffusion Taux de croissance de la demande d’innovation, proportionnel à la différence entre demande d’équilibre m(p) et la demande réelle en t, y(t) soit: gd(t) = b [m(p) - y(t)] ; y(0) = Z La demande d’équilibre est fonction du prix m(p) = c - ap(t) Les capacités de production de l’innovation dépendent des profits de l’offeur Le taux de profits de l’offeur de l’innovation est décroissant avec l’échelle de production C’est le mécanisme du prix qui va harmoniser l’évolution de l’offre et de la demande d’innovation

Figure D: m-m courbe d’équilibre de demande, et h-h courbe d’équilibre de l’offre.

Figure C: Evolution du prix et des coûts de l’innovation: les coûts tendent (augmentent) vers leur niveau stationnaire, et les prix décroissent: d’où la baisse des taux de profits

Figure B: taux de croissance de la capacité de production de l’innovation (tend vers 0), résultant de la décroissance du taux de profit (Schumpeter)

Figure A: Courbe d’équilibre offre-demande de l’innovation (croissance équilibrée de la demande et de la capacité de production de l’innovation)

Modèle avec offre - demande d’innovation Figure A: Courbe d’équilibre offre-demande de l’innovation (croissance équilibrée de la demande et de la capacité de production de l’innovation) Figure B: taux de croissance de la capacité de production de l’innovation (tend vers 0), résultant de la décroissance du taux de profit (Schumpeter) Figure C: Evolution du prix et des coûts de l’innovation: les coûts tendent (augmentent) vers leur niveau stationnaire, et les prix décroissent: d’où la baisse des taux de profits Figure D: m-m courbe d’équilibre de demande, et h-h courbe d’équilibre de l’offre.

Modèle avec offre - demande d’innovation Soit Z un niveau initial pour p(0) Pour ce prix, le taux de profit est éléve et il y a une incitation à accroitre les capacités de production. L’accroissement des capacités de production induit l’augmentation des coûts de production et une baisse du prix. Cette baisse du prix augmente le nombre d’adopteurs Le processus se poursuit jusqu’au régime stationnaire où le taux de profit tend vers zero et où la diffusion sature la demande potentielle.

Modèle de sélection Paradigme technologique et trajectoire technologique A ‘technological paradigm’ defines contextually the needs that are meant to be fulfilled, the scientific principles utilized for the task, the material technology to be used. In other words, a technological paradigm can be defined as a ‘pattern’ of solution of selected technoeconomic problems based on highly selected principles derived from natural sciences, jointly with specific rules aimed to acquire new knowledge and safeguard it, whenever possible, against rapid diffusion to the competitors » (Dosi, 1988, p.1127)

Modèle de sélection Incertitude forte ‘Path dependency’ (dépendance du sentier) Cumulatif Irréversibilité Indétermination de l’aboutissement de la dynamique