製品スペース

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アイデアを形式化したネットワークです。このネットワークは、2007年7月号のScience誌に掲載された、 Cesar A. Hidalgo、Bailey Klinger、Ricardo Hausmann、Albert-László Barabásiによる論文「製品空間が国家の発展を左右する」^[1]で初めて発表されました。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、他の国が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ます。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、経済複雑性アトラス^{[2]にまとめられています。開発された新しい分析ツールにより、Hausmann、Hidalgo、および彼らのチームは}、将来の経済成長の予測を詳しく述べることができました。

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することができなかった。^{[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。国の経済を説明する2つの一般的なアプローチは、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、たとえばバナナを}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アイデアを形式化し、この問題に対する新しいアプローチを提示している。

製品空間の考え方は、次のように概念化できます。製品を木、すべての製品の集合を森林と見なします。国は、製品を利用する、またはここでは木に住む一連の企業 (このアナロジーではサル) で構成されます。サルにとって、成長のプロセスとは、木がほとんど実を結ばない森林の貧しい部分から、より良い森林の部分に移動することです。これを行うには、サルは距離をジャンプする必要があります。つまり、新しい製品を製造するために (物理的、人的、および制度的) 資本を再配置する必要があります。従来の経済理論では、森林の構造は無視され、手の届く範囲に常に木があると想定されています。ただし、森林が均質でない場合、サルが新しい木に到達するのにほとんど労力を費やす必要がない密集した木々が生い茂ったエリアと、新しい木にジャンプするのが非常に難しいまばらなエリアがあります。実際、一部のエリアが非常に人けがない場合、サルは森林をまったく移動できない可能性があります。したがって、森林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。

2 つの製品間の関連性を説明できる要因は数多くあります。たとえば、生産に必要な資本の量、技術の高度化、製品の価値連鎖における入力と出力などです。これらの概念の 1 つを研究することを選択した場合、他の概念は比較的重要ではないと想定されます。代わりに、製品空間では、2 つの製品が類似の制度、資本、インフラストラクチャ、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いた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。この類似性の事後テストは「近接性」と呼ばれます。

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は、近接性は森の中の一対の木の近さを意味します。近接性は、ある国の製品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ます。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、および機能的な貿易協定がすでにあるでしょう。これらすべてを梨ビジネスに簡単に再利用できます。ただし、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このような重複を定量化することは困難ですが、近接性の測定では、類似製品 (リンゴとナシ) は異種製品 (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、世界市場で競争力のある輸出を検討するための厳格な基準です。限界輸出を除外するために、国が製品に顕在比較優位性（RCA）を示す場合、その国はその製品を輸出していると言われます。Balassa ^[8]のRCAの定義を使用すると、x(c,i)は、i番目の製品の国cの輸​​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、特定の製品におけるある国の輸出のシェアは、その製品が世界貿易全体に占め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われる。RCA (c,i) が1 未満の場合、国c は製品iの有効な輸出国ではない。この規則では、商品iと商品jのペア間の近接性は次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、商品j を輸出する場合に商品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、国が特定の商品の唯一の輸出国である場合に生じる問題、つまり、ある商品を輸出する場合に他の商品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商品の条件付き確率と等しいという問題を解消します。

製品空間は、Feenstra、Lipset、Deng、Ma、MoのWorld Trade Flows: 1962-2000データセット^{[9]からの国際貿易データを使用しており、}全米経済研究所（NBER）プロジェクトを通じてクリーンアップされ、互換性が確保されています。データセットには、原産国別と仕向国別の輸出入が含まれています。製品は、4桁レベルの標準化国際貿易コード（SITC-4）に従って分類されています。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、各クラスで他のすべての国に輸出された値が提供されます。これにより、すべての製品ペア間の近接性の775 x 775マトリックスが作成されます。

このマトリックスの各行と列は特定の商品を表し、このマトリックス内の対角線外のエントリは、一対の商品間の近接性を反映しています。近接マトリックスを視覚的に表現すると、高いモジュール性が明らかになります。つまり、一部の商品は密接に関連し、その他の商品は非関連です。さらに、マトリックスはスパースです。その要素の 5 パーセントはゼロ、32 パーセントは 0.1 未満、65 パーセントのエントリは 0.2 未満です。スパース性のため、ネットワーク視覚化は、このデータセットを表すのに適した方法です。

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。

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。

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。

ネットワークの基本的な「スケルトン」は、近接値にしきい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課すことによって開発されます。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 個のリンクのネットワークが生成されました。このしきい値は、ネットワークの平均次数が 4 になるように選択されました。これは、効果的なネットワーク視覚化の一般的な慣例です。フレームワークが完成すると、力指向スプリング アルゴリズムを使用して、より理想的なネットワーク レイアウトが実現されました。このアルゴリズムでは、各ノードが荷電粒子とみなされ、リンクはスプリングであると想定されます。レイアウトは、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です。最大の美的効果を実現するために、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。

色とサイズのシステムにより、ネットワーク構造を他の共変量と同時に評価できます。製品空間のノードは、Leamer ^[10]による製品分類に基づいて色分けされ、ノードのサイズは、世界貿易においてその特定の産業によって移動されたお金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、黄色と明るい青は関連性が弱いことを示します。

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]、例えばラル[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。

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周辺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、化学薬品で構成され、周辺は漁業、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、衣類と繊維に属する別のクラスターで形成された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、森林、紙製品があります。この空間の製品クラスターは、まったく異なる方法論を採用した Leamer 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、各製品を輸出するために必要な資本、労働、土地、またはスキルの相対量によって製品をグループ化します。

製品空間では、製品クラス内のより明確な構造も明らかになります。たとえば、機械は自然に 2 つのクラスターに分かれているように見えます。1 つは重機、もう 1 つは車両と電子機器です。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、繊維などの同様に分類される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しい視点を提示します。

製品空間ネットワークは、国の生産構造の進化を研究するために使用できます。空間内での国の方向性は、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。右の画像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。

先進国は、機械、化学薬品、金属製品など、中核となる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、畜産業など、周辺的な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諸国は、鉱業、農業、衣料など、さらに周辺的な産業に特化しています。サハラ以南アフリカは、製品スペースの周辺を占めるいくつかの製品クラスで優位性を示しています。これらの分析から、各地域は、製品スペースで簡単に識別できる、認識可能な特化パターンを示していることは明らかです。

同じ方法を使用して、国が時間の経過とともに発展する様子を観察できます。同じ視覚化の慣例を使用することで、国が製品空間を横断して新しい製品に移行していることがわかります。2 つの尺度によって、製品空間を通じた、未占有製品 (特定の国が優位性を持たない製品) から占有製品 (その国の RCA > 1 を持つ製品) へのこの移動が定量化されます。このような製品は「移行製品」と呼ばれます。

「密度」は、特定の国の現在の製品セットに対する新製品の近さとして定義されます。

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

密度が高いということは、その国には未占有製品 j の周囲に多くの開発製品があることを反映しています。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 (移行製品) はより高い密度を示しており、この値は未占有製品への移行を予測していることを示しています。「発見係数」測定は、この考えを裏付けています。

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

${\displaystyle H_{j}}$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% では、この比率が 1 を超えており、密度によって新製品への移行が予測される可能性が高いことを示しています。

製品空間の構造の影響は、国が特定のしきい値を超える近接性を持つ新しい製品に繰り返し移行するシミュレーションを通じて評価できます。近接性のしきい値が 0.55 の場合、国は製品空間のコアを拡散できますが、拡散する速度は初期製品のセットによって決まります。しきい値を 0.65 に上げると、初期製品が周辺産業を占める一部の国は閉じ込められ、十分に近い製品を見つけることができません。これは、空間内での国の方向性が、実際にその国が経済成長を達成できるかどうかを左右する可能性があることを意味します。

ネットワーク内での国の方向性のダイナミクスは研究されてきたが、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、将来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、新しい資本、労働力、制度などの獲得という観点から、国の経済成長を支配するメカニズムを探り、製品空間の共同輸出の近接性が、そのような入力間の類似性を本当に正確に反映しているかどうかを探ることも興味深いだろう。

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