Three essays in economics of innovation

Resumen

Esta tesis analiza el efecto de los Derechos de Propiedad Intelectual (DPI), con énfasis en patentes y derechos de autor, sobre la innovación. Los DPI otorgan al innovador un monopolio sobre la explotación comercial de su invención. A través de este monopolio se pretende aumentar los ingresos esperados del innovador y por lo tanto la inversión privada en I+D. Esta visión es esencialmente estática. A veces, las innovaciones están vinculadas de forma secuencial, de modo que por ejemplo, la invención de la radio, habría sido imposible sin el descubrimiento anterior de las ondas electromagnéticas. En este caso, la patente del primer innovador le proporciona un derecho sobre una parte de los ingresos del segundo innovador. En este contexto las patentes juegan un doble papel: por un lado, aumentan los ingresos esperados del innovador, y por otro lado producen un coste adicional para el innovador, que tiene que pagar una licencia al innovador anterior. Si la protección a la primera innovación es demasiado fuerte, se podría dar el caso que la segunda innovación no es rentable. Por otra parte, si la protección es muy escasa, los ingresos generados por la primera innovación podrían no proporcionar incentivos suficientes para invertir en su descubrimiento. Este problema ha sido bien comprendido y estudiado en profundidad por la literatura sobre la innovación secuencial, iniciada por Scotchmer (1991). Los tres capítulos de esta tesis analizan una versión más general de este problema: en esta, cada innovación está basada en varias innovaciones anteriores, algo muy común en las industrias de alta tecnología. Volviendo al caso de la radio, esta utilizaba no sólo las ondas electromagnéticas, sino también el alternador de alta frecuencia, el arco de transmisión de alta frecuencia, el amplificador magnético, la antena direccional, etc. En las palabras de Edwin Armstrong (inventor de la radio FM) 'era absolutamente imposible la fabricación de cualquier tipo de aparato sin la utilización de la totalidad de las invenciones conocidas hasta entonces'. Las patentes sobre estas invenciones anteriores produjeron muchos derechos sobre la comercialización de la radio. Shapiro(2001) se refiere a esa situación como a un patent thicket. Hay muchos casos como éste en industrias de alta tecnología como software, hardware, biotecnología y electrónica. Por ejemplo, en la década de 1980 IBM acusó a Sun Microsystems de infringir algunas de sus más de 10,000 patentes de software (http://www.forbes.com/asap/2002/0624/044.html), el desarrollo del Golden rice requirió el acceso a 40 productos y procesos patentados (Graff et al., 2003), y hay 39 familias de patentes 'potencialmente relevantes para el desarrollo de una vacuna contra la malaria basada en la proteína MSP-1' (CIPR, 2002). En presencia de un patent thicket el innovador debe pagar licencias sobre varios descubrimientos anteriormente patentados. Algunos afirman que esto puede reducir la innovación en sectores de alta tecnología. Heller and Eisenberg (1998) fueron los primeros en sugerir que la reducción en la actividad de innovación se debe a lo que Heller (1998) define el tragedia de los anticommons. Este fenómeno, especular a la tragedia de los comunes, surge cuando muchos agentes tienen derechos de exclusión sobre un escaso recurso común, y como consecuencia el recurso común está subutilizado. La tragedia de los anticommons en sectores de alta tecnología puede ser interpretada de la siguiente manera: los titulares de las patentes tienen derechos exclusivos sobre varios componentes de la tecnología de punta, en la que se basa la investigación futura. Esta tesis quiere analizar el efecto de las patentes sobre la innovación secuencial, y estudiar si la tragedia de los anticommons se aplica a la innovación en sectores de alta tecnología. En el capítulo 1, escrito con Gastón Llanes, hemos creado un modelo teórico en el que un innovador utiliza N insumos patentados para producir un nuevo producto. La elasticidad de sustitución entre los N insumos varía entre cero (complementos perfectos) y infinito (sustitutos perfectos). Nos preguntamos qué sucede cuando el número de insumos, para los que el innovador tiene que pagar una licencia, aumenta. Encontramos que la respuesta depende del grado de sustitución entre los insumos: cuando los insumos son complementos el costo total del innovador en es creciente en N. En este caso, cuando N es muy alto la probabilidad de la innovación se reduce a cero. Por otra parte, cuando los insumos son sustitutos, el aumento de N aumenta la presión competitiva, y reduce el coste total del innovador. En el modelo básico, los insumos ya han sido inventados y son protegidos por patentes. El gobierno podría reducir la fuerza de las patentes o su duración. Sin embargo, patentes débiles implican un menor incentivo para el descubrimiento de los insumos. Por lo tanto, extendemos el modelo para incluir un coste fijo de inventar los insumos y estudiamos la política de patentes óptima. La política de patentes afecta a la división de beneficios entre los inventores de insumos y el innovador final. Obtenemos la política de patentes que maximiza la probabilidad conjunta de invención de todos los insumos y del bien final. Encontramos que esta protección óptima está negativamente correlacionada con la complejidad de la innovación: cuando el número de los insumos necesarios para efectuar I+D aumenta, la respuesta óptima es reducir la fuerza de las patentes. El capítulo 2, también escrito con Gastón Llanes, es una versión dinámica del capítulo 1. En este capítulo se analiza una serie de innovaciones n = 1,2,... La innovación n no se puede introducir hasta que la innovación n-1 se haya introducido. Cada innovación tiene un coste de I+D y un valor comercial (el beneficio que genera como bien final) que es aleatorio y información privada del innovador. Nuestro modelo proporciona una buena descripción del proceso de innovación en varias industrias. Por ejemplo, en la industria del software los primeros programas fueron escritos a partir de cero, y, por lo tanto basados en escaso conocimiento anterior. Los sucesivos programas, más avanzados, eran progresivamente más dependientes de las tecnologías introducidas por los primeros programas. Según Garfinkel et al. (1991), hoy en día los programas de software contienen miles de algoritmos matemáticos y técnicas, que pueden estar patentados por los innovadores que los desarrollaron. Ejemplos similares se pueden encontrar en otras industrias de alta tecnología. Formalmente, nuestro modelo es un juego multi-fase en tiempo discreto con final incierto. La probabilidad de alcanzar la próxima fase se determina de forma endógena. Nuestro aporte teórico es presentar un modelo dinámico simple que puede obtener soluciones de forma cerrada para la secuencia de las probabilidades de la innovación. El concepto de equilibrio que utilizamos es el equilibrio perfecto en sub-juegos con estrategias de Markov (Markov Perfect equilibriium). Estamos interesados en determinar la dinámica del juego bajo tres escenarios: existencia de patentes, ausencia de patentes y patent pool. Encontramos que con las patentes, la innovación se vuelve más y más difícil a medida que las innovaciones se hacen más complejas. La probabilidad de innovación va a 0 cuando n va a infinito. La probabilidad de innovación es mayor que en el caso estático, pero no lo suficiente para detener la tragedia de los anticommons. En caso de que no existan patentes, por otro lado, la probabilidad de innovación es constante y depende de la capacidad del innovador de apropiarse de parte del valor comercial de la innovación. Por lo general, la ausencia de patentes garantiza una probabilidad de innovación mayor que en el caso de patentes, a menos que el innovador puede apropiarse de una fracción muy pequeña del valor de la innovación. Cuando las ideas están protegidas por patentes, la formación de un patent pool aumenta la probabilidad de innovación de todas las innovaciones. Curiosamente, la probabilidad de innovación con una patent pool es constante y superior a lo que sería en el caso estático. Este resultado refuerza las conclusiones de Shapiro (2001), Lerner and Tirole (2004), y Llanes and Trento (2009) para los modelos estáticos. También encontramos que las patent pools son dinámicamente inestables: la tentación de permanecer fuera de la patent pool aumenta según vaya avanzando la secuencia de innovaciones. Esto significa que los primeros innovadores tienen más incentivos para entrar en la patent pool que los innovadores más avanzados. En este modelo las patentes son los complementos perfectos y una desviación de la patent pool, aunque privadamente rentable, es socialmente indeseable. Encontramos que el resultado de patent pool puede ser replicado por un régimen en el que cada innovador compra todos los DPI al innovador anterior, en lugar de pagar sólo por el permiso para utilizar la idea (el innovador 1 vende todos los derechos sobre la innovación del 1 al innovador 2, que vende todos los derechos sobre las innovaciones 1 y 2 al innovador 3 y así sucesivamente). Esto significa que la venta total de los derechos de patente va a generar mayor innovación que la concesión de licencias. Un plan alternativo, pero equivalente desde el punto de vista del resultado, es permitir que haya competencia entre el licenciatario y el licenciador original. Esto elimina el poder monopolístico de todos los innovadores menos el último, eliminando el efecto de anticommons. Encontramos la política de innovación socialmente óptima, es decir la que maximiza el bienestar esperado de la secuencia de las innovaciones. Encontramos que la innovación no alcanza el óptimo en los tres regímenes de política. En el régimen sin patentes, hay una externalidad dinámica: los innovadores no tienen en cuenta el impacto de su decisión sobre las posibilidades tecnológicas de los innovadores futuros. En los dos regímenes de patentes (patentes y patent pool), la ineficiencia deriva de la información asimétrica y del poder de mercado: los titulares de patentes no saben el valor exacto de la innovación, pero saben su distribución de probabilidad. Esto genera una demanda esperada decreciente para las antiguas patentes, y el poder de mercado implica un precio por las viejas ideas por encima del coste marginal. Por último, el capítulo 3 es un modelo dinámico de equilibrio general de crecimiento endógeno, donde el crecimiento es el resultado de la mejora de la calidad del bien final. Con el fin de obtener esta mejora de la calidad, las empresas deben invertir en I+D. La tasa de éxito de I+D sigue un proceso estocástico de Poisson, lo que significa que el tiempo de la innovación es incierto. En este contexto, la duración de patentes desempeña un papel central: en el momento en que el I+D se lleva a cabo, la patente sobre algunos de los insumos de I+D podría haberse terminado. Así pues, dependiendo de la duración de las patentes, una fracción de los insumos de I+D podría ser vendido a un precio competitivo. Mayor esta fracción, menor - ceteris paribus - el coste de I+D. Pero la duración de patentes también afecta a los ingresos esperados del innovador. Este trade-off es el tema central de este capítulo. Encuentro que patentes de duración infinita, utilizadas por la literatura previa, proporcionan un esfuerzo de investigación menor que el óptimo. Realizo simulaciones numéricas del modelo bajo un régimen de patentes de duración finita. Estas simulaciones muestran que el esfuerzo de I+D tiene forma de U-inversa con respecto a la duración de las patentes, lo que sugiere la existencia de una duración finita de patentes óptima. Esta duración óptima de patentes aumenta el nivel de equilibrio de la innovación con respecto a un sistema de patentes infinitas. También en este caso, sin embargo, el nivel de innovación es inferior al óptimo. En otras palabras, una duración variable de patentes no es un buen instrumento de política para alcanzar la tasa óptima de innovación. Utilizo simulaciones numéricas para estudiar las características de la duración óptima de patentes. Estas simulaciones sugieren que la duración óptima es decreciente en el tamaño de la economía. Este podría ser el resultado del efecto de escala: cuanto mayor sea la economía más bajo el coste oportunidad de invertir en I+D, y por tanto, mayor la tasa de crecimiento de la economía. O podría ser el resultado del hecho de que cuanto más grande sea la economía, mayores son los beneficios del innovador en cada instante, y por tanto menor será la necesidad de patentes largas. O una combinación de los dos efectos. En el artículo se argumenta que la segunda es la única explicación razonable. Esto refuerza los resultados del análisis estático de Boldrin y Levine (2005) y podría ser relevante en el contexto del reciente debate sobre la introducción de un sistema de DPI en países en vía de desarrollo. Se sugiere que, si la duración de las patentes vigentes en los países avanzados es la óptima, la introducción de derechos de propiedad intelectual en los países en desarrollo debería acompañarse a una reducción de la duración de patentes en los países desarrollados. Las simulaciones numéricas sugieren también que la duración óptima de las patentes aumenta con el grado de sustitución entre los insumos utilizados en I+D, reforzando los resultados del modelo estático del capítulo 1, y proponiendo una menor protección en sectores caracterizados por una mayor la complementariedad en I+D.