製品スペース

製品空間とは、世界市場で取引される製品間の関連性または近接性をネットワークで表現したものです。このネットワークは異質性とコア・ペリフェリー構造を呈しています。ネットワークのコアは金属製品、機械、化学製品で構成され、ペリフェリーは漁業、熱帯農業、穀物農業によって形成されています。この空間における製品クラスターは、リーマーの製品分類システムと顕著な類似性を示しています。

製品空間は、世界経済で取引される製品間の関連性という概念を形式化したネットワークである。このネットワークは、2007年7月発行のサイエンス誌に掲載された、Cesar A. Hidalgo、Bailey Klinger、Ricardo Hausmann、およびAlbert-László Barabásiによる論文「製品空間は国家の発展を条件付ける」^{[ 1 ]}で初めて発表された。製品空間ネットワークは、その構造により、一部の国が着実に経済成長を遂げる一方で、他の国は停滞して発展できない理由を解明するのに役立つため、経済政策に大きな影響を与える。この概念は、経済複雑性観測所によって、製品輸出ツリーマップなどの視覚化や、経済複雑性指数（ECI）などの新しい指標を通じてさらに発展・拡張され、これらは経済複雑性アトラスにまとめられている。^{[ 2 ]}開発された新しい分析ツールにより、ハウスマン、イダルゴとそのチームは将来の経済成長の予測を詳しく行うことができました。

背景

従来の経済発展理論では、一国の経済パフォーマンスにおける様々な製品タイプの役割を解明できていない。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}伝統的な理想では、工業化は新製品への「スピルオーバー」効果を引き起こし、その後の成長を促進すると示唆されている。しかし、この考えは正式な経済モデルには組み込まれていなかった。一国の経済を説明する2つの一般的なアプローチは、その国の資本と他の生産要素の相対的な割合^{[ 6 ]}または技術力の違いとその根底にあるもの^{[ 7 ]}のいずれかに焦点を当てている。これらの理論は、国の成長パターンに間違いなく貢献する製品間の固有の共通性を捉えることができていない。製品空間はこの問題に対する新しいアプローチを提示し、例えばバナナを輸出する国は、ジェットエンジンを輸出する国よりも次にマンゴーを輸出する可能性が高いという直感的な考えを形式化している。

森のアナロジー

製品空間の概念は、次のように概念化できます。製品を木、そしてすべての製品の集合を森とします。国は、製品を搾取する、あるいはここでは木に住む企業（このアナロジーではサル）の集合体で構成されています。サルにとって成長のプロセスとは、木がほとんど実らない森の貧しい地域から、より良い地域へと移動することを意味します。そのためには、サルは距離をジャンプしなければなりません。つまり、（物理的、人的、そして制度的な）資本を再配置して新しい製品を生産しなければなりません。従来の経済理論では、森の構造は考慮されず、常に手の届く範囲に木があると想定されています。しかし、森が均質でない場合、サルが新しい木に到達するのにほとんど労力を必要としない木々が密集した地域と、新しい木にジャンプするのが非常に困難な疎らな地域が存在します。実際、一部の地域が非常に人里離れている場合、サルは森の中を全く移動できない可能性があります。したがって、森の構造とその中でのサルの位置が、サルの成長能力を決定します。経済の観点から見ると、この「製品空間」のトポロジーは、国が新しい商品を生産し始める能力に影響を与えます。

製品スペースの構築

2つの製品間の関連性を説明できる要因は数多く存在します。例えば、生産に必要な資本の量、技術の高度さ、製品のバリューチェーンにおける投入と産出などです。これらの概念のいずれかを研究することを選択する場合、他の概念は比較的重要ではないと仮定します。その代わりに、製品空間では、2つの製品が類似した制度、資本、インフラ、技術などを必要とするために関連している場合、それらは同時に生産される可能性が高いという考えに基づく結果ベースの尺度を検討します。一方、異なる製品は共同生産される可能性が低くなります。この類似性の事後検定は「近接性」と呼ばれます。

「近接性」の概念

製品空間は、近接性と呼ばれる尺度を使用して製品の関連性を定量化します。上記の木のアナロジーで言えば、近接性は森の中の 2 本の木の近さを意味します。近接性は、ある国の製品の生産能力は他の製品の生産能力に依存するという直感的な考えを形式化したものです。つまり、リンゴを輸出する国は、おそらく梨の輸出に適した条件を備えています。その国には、土壌、気候、梱包設備、冷蔵トラック、農学者、植物検疫法、機能的な貿易協定がすでにあるでしょう。これらはすべて、梨ビジネスに簡単に再利用できます。しかし、その国が銅線や家電製品などの異なる製品の生産を開始することを選択した場合、これらの入力は無駄になります。各製品に関連する一連の市場間の重複を定量化することは困難ですが、近接性の測定には、類似の製品（リンゴとナシ）は異種の製品（リンゴと銅線）よりも同時に生産される可能性が高いという考えに基づいた結果ベースの方法が使用されます。

RCAは、世界市場における競争力のある輸出を判断するための厳格な基準です。限界輸出を除外するため、ある国が特定の製品において顕在比較優位（RCA）を示す場合、その国はその製品を輸出していると見なされます。Balassa ^{[ 8 ]}によるRCAの定義を用いると、x(c,i)はi番目の財におけるc国における輸出額に等しくなります。

${\displaystyle {\text{RCA}}_{c,i}={\frac {{x(c,i)}/{\sum _{i}x(c,i)}}{{\sum _{c}x(c,i)}/{\sum _{c,i}x(c,i)}}}}$

RCA値が1を超える場合、ある国における特定製品の輸出シェアは、その製品の世界貿易全体におけるシェアよりも大きい。この尺度では、RCA(c,i)が1以上の場合、国cは製品iを輸出していると言える。RCA (c,i)が1未満の場合は、国cは製品iの有効輸出国ではない。この慣例に基づき、製品iと製品jの近接性は以下のように定義される。

${\displaystyle \phi _{i,j}=\min\{\Pr({\text{RCA}}x_{i}\geq 1\mid {\text{RCA}}x_{j}\geq 1),\Pr({\text{RCA}}x_{j}\geq 1\mid {\text{RCA}}x_{i}\geq 1)\}}$

${\displaystyle \Pr({\text{RCA}}_{i}\geq 1\mid {\text{RCA}}_{j}\geq 1)}$は、財jを輸出する場合に財iを輸出する条件付き確率です。両方の条件付き確率の最小値を考慮することで、ある国が特定の財の唯一の輸出国である場合に生じる問題、つまり、ある財を輸出する場合に他の財を輸出する条件付き確率が、その国が輸出する他のすべての財の条件付き確率と等しいという問題を解消できます。

ソースデータ

製品空間は、Feenstra、Lipset、Deng、Ma、Moによる世界貿易フロー：1962-2000データセット^{[ 9 ]}の国際貿易データを使用しており、全米経済研究所（NBER）プロジェクトによってクリーンアップされ、互換性が確保されている。データセットには、原産国別および仕向国別の輸出入が含まれている。製品は、4桁レベルの標準化国際貿易コード（SITC-4）に従って細分化されている。1998年から2000年のデータに焦点を当てると、775の製品クラスが得られ、各国について、各クラスにおける他のすべての国への輸出額が示される。これにより、すべての製品ペア間の775行775列の近接行列が作成される。

A. SITC4分類順に分類された製品空間マトリックス。B .階層的に分類された製品空間はモジュール性を示し、775の製品が活発に取引されていることを示しています。

行列表現

この行列の各行と各列は特定の財を表し、この行列内の非対角成分は2つの財間の近接性を反映しています。近接行列を視覚的に表現すると、高いモジュール性を示しています。つまり、一部の財は密接に関連し、他の財は互いに関連していません。さらに、この行列は疎行列です。要素の5%は0、32%は0.1未満、65%は0.2未満です。この疎行列の性質から、ネットワーク可視化はこのデータセットを表現するのに適しています。

プロダクトスペースネットワーク

近接マトリックスのネットワーク表現は、従来は微妙だった傾向を簡単に識別できる視覚化を確立することで、その構造に関する直感を養うのに役立ちます。

最大全域木

製品の関連性 (近接性) のネットワーク表現を構築する最初のステップでは、まずネットワーク フレームワークを生成します。

最大全域木は、製品空間ネットワークを視覚化する最初のステップを表します。

ここで、最大スパニング ツリー (MST) アルゴリズムは、ネットワークの合計近接値を最大化する 775 個の製品ノードと 774 個のリンクのネットワークを構築しました。

ネットワークレイアウト

上記の力指向スプリングレイアウトには、MSTからのリンクと、近接度が0.55を超えるすべてのエッジが含まれています。最終的な製品空間設計を実現するために、密集したクラスターは手動で解きほぐされ、ノード/リンクのサイズと色に関する属性が追加されました。

ネットワークの基本的な「骨格」は、近接値に閾値を適用することで、必ずしもMSTに含まれない最も強いリンクを付加することで構築されます。近接値が0.55以上のすべてのリンクを含めるように選択しました。これにより、775個のノードと1525個のリンクを持つネットワークが生成されました。この閾値は、ネットワークの平均次数が4になるように設定されました。これは、効果的なネットワーク可視化における一般的な慣例です。フレームワークが完成すると、力指向バネアルゴリズムを使用して、より理想的なネットワークレイアウトを実現しました。このアルゴリズムでは、各ノードを荷電粒子、リンクをバネと見なし、結果として得られるシステムの平衡状態、つまりリラックスした状態をレイアウトとして表現します。最大限の美的効果を得るために、絡み合っていない密集したクラスターを手動で再配置します。

ノードとリンクの属性

色とサイズによるシステムにより、ネットワーク構造を他の共変量と同時評価することが可能です。製品空間のノードは、リーマー^{[ 10 ]}による製品分類に基づいて色分けされており、ノードのサイズは、世界貿易における当該産業の資金移動の割合を反映しています。リンクの色は、2つの製品間の近接性の強さを反映しています。濃い赤と青は近接性が高いことを示し、黄色と水色は関連性が低いことを示します。

製品空間方法論に適用される分類には他にもいくつか種類があり、^{[ 11 ] Lall [ 12 ]}が提案した分類では、製品を技術的強度によって分類します。

製品空間の特性

最終的な製品空間の視覚化では、ネットワークが異質性とコア-ペリフェリー構造を示していることが明らかです。ネットワークのコアは金属製品、機械、化学製品で構成され、ペリフェリーは漁業、熱帯農業、穀物農業で構成されています。ネットワークの左側には、衣料品と繊維製品で構成される強力な外れクラスターがあります。ネットワークの下部には大規模な電子機器クラスターがあり、その右側には鉱業、林業、紙製品があります。この空間における製品クラスターは、全く異なる方法論を採用したリーマーの製品分類システムと非常によく似ています。このシステムは、各製品の輸出に必要な資本、労働力、土地、またはスキルの相対的な量によって製品をグループ化します。

製品空間は、製品クラス内のより明確な構造も示しています。例えば、機械は自然に2つのクラスターに分かれており、一方は重機、もう一方は自動車と電子機器です。機械クラスターは一部の資本集約型金属製品と関連していますが、繊維などの類似した分類の製品とは絡み合っていません。このように、製品空間は製品分類に新たな視点を提示しています。

製品空間のダイナミクス

製品空間ネットワークは、ある国の生産構造の進化を研究するために使用できます。この空間における国の方向性は、RCA>1の製品がどこに位置しているかを観察することで判断できます。右の図は特化のパターンを示しています。黒い四角は、RCA>1の各地域から輸出された製品を示しています。

世界の各地域における生産構造の地域的特徴。RCA > 1の地域における製品は、黒い四角で示されている。

先進国は、機械、化学製品、金属製品といった中核製品を輸出していることがわかります。しかし、繊維、林産物、畜産といった周縁製品も占めています。東アジア諸国は繊維、衣料、電子機器で優位性を示しています。ラテンアメリカとカリブ海地域は、鉱業、農業、衣料といった、より周縁に近い産業に特化しています。サハラ以南アフリカは、製品分野において周縁に位置する少数の製品分野で優位性を示しています。これらの分析から、各地域が製品分野において容易に識別できる明確な特化パターンを示していることが明らかです。

経験的拡散

同じ手法を用いて、ある国の発展を時系列で観察することができます。同じ視覚化の慣例を用いることで、各国が製品空間を横断することで新しい製品へと移行していることがわかります。この製品空間における未占有製品（当該国が優位性を持たない製品）から占有製品（当該国がRCA>1を有する製品）への移動を定量化する指標は2つあります。このような製品は「移行製品」と呼ばれます。

「密度」は、新製品が特定の国の現在の製品群にどれだけ近いかとして定義されます。

${\displaystyle \omega _{j}^{k}={\frac {\displaystyle \sum _{i}x_{i}\phi _{ij}}{\displaystyle \sum _{i}\phi _{ij}}}}$

高い密度は、その国が未占有製品jの周囲に多くの先進製品を有していることを反映している。1990年には生産されていなかったが1995年までに生産された製品（遷移製品）はより高い密度を示したことが分かり、この値は未占有製品への移行を予測していることを示唆している。「発見係数」の測定は、この考えを裏付けている。

${\displaystyle H_{j}={\frac {\displaystyle \sum _{k=1}^{T}\omega _{j}^{k}/T}{\displaystyle \sum _{k=T+1}^{N}\omega _{j}^{k}/(N-T)}}}$

${\displaystyle H_{j}}$j番目の製品が移行製品であったすべての国の平均密度と、 j番目の製品が開発されなかったすべての国の平均密度を反映しています。製品の79%においてこの比率は1を超えており、密度が新製品への移行を予測する可能性が高いことを示しています。

シミュレーションによる拡散

製品空間の構造の影響は、ある国が一定の閾値を超える近接度を持つ新製品へと繰り返し移行するシミュレーションによって評価できます。近接度の閾値が0.55の場合、各国は製品空間の中核を拡散することができますが、その速度は当初の製品群によって決まります。閾値を0.65に上げると、当初の製品が周辺産業を占めていた一部の国は、製品空間に閉じ込められ、十分な近接度を持つ製品を見つけることができません。これは、国が製品空間内でどのような方向性を持つかが、実際にはその国の経済成長の達成を左右する可能性があることを示唆しています。

今後の課題

ネットワーク内における国の方向性のダイナミクスは研究されてきたものの、ネットワーク・トポロジー自体の変化にはあまり焦点が当てられていない。「製品空間の変化は、今後の研究にとって興味深い道筋を示している」と示唆されている。^{[ 13 ]}さらに、新たな資本、労働力、制度などの獲得という観点から、各国の経済成長を支配するメカニズムを探究し、製品空間における共輸出の近接性が、そうした投入要素間の類似性を真に正確に反映しているかどうかを検討することも興味深いだろう。

参照

• 複雑性経済学
• 経済の複雑さによる国別リスト

参考文献

1. CAヒダルゴ、B.クリンガー、A.-L.バラバシ、R. ハウスマン、サイエンス317 (2007)。
2. 「OEC - Books」 . atlas.media.mit.edu . 2016年8月16日閲覧。
3. A. ハーシュマン『経済開発の戦略』（イェール大学出版局、ニューヘブン、コネチカット州、1958年）。
4. P. Rosenstein-Rodan, Econ. J 53 , 202 (1943).
5. K.松山、 J.Econ.理論58、 317 (1992)。
6. E. Heckscher、B. Ohlin、 Heckscher-Ohlin Trade Theory、 H. Flam、M. Flanders 編。 (MIT プレス、マサチューセッツ州ケンブリッジ、1991 年)。
7. P. Romer, J Polit. Econ. 94 , 5 (1986).
8. B.バラッサ『経済統計評論』68、315（1986年）。
9. RR Feenstra, HD Lipsey, A. Ma, H. Mo, HBER Work. Pap 11040 (2005).
10. E. Leamer、「比較優位の源泉：理論と証拠」（MIT Press、ケンブリッジ、MA、1984年）。
11. J. ロメロ、E. フレイタス、G. ブリット、C. コエーリョ (2015)。大きな溝：ブラジルと韓国の産業競争力の行方（第519回） Cedeplar、ミナスジェライス連邦大学。
12. S. Lall、「1985‐98年における開発途上国の製造業輸出の技術構造と実績」オックスフォード開発研究28.3（2000年）：337-369。
13. CAヒダルゴ、B.クリンガー、A.-L. Barabasi、R. Hausmann、 Science 317 485 (2007)。

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