解读美国《2018科学与工程指标》

2018年1月，美国国家科学基金会（NSF）发布了《2018科学与工程指标》（2018 Science & Engineering Indicators）报告。从1993年起，NSF每两年发布一次《科学与工程指标》报告，向总统和国会汇报美国的科学、技术和工程发展水平与情况，并与其他国家、地区和经济体进行对比。本文将报告的概览部分进行摘编，比较分析不同国家和地区间科学与工程领域人才、研发经费、成果、知识产权、知识与技术密集型产业等方面的指标。

一、主要观点

科学、技术与工程发展的本质是创新思想的实现和技术的突破，报告提供的是世界在某个特定时间点的一张“快照”：一个由全球科研基础设施连接起来的、动态的、快速变化的、一体化的、相互依存的、有竞争力的全球科学与工程概览。

世界科技创新能力格局正呈现多极化发展趋势。伴随着中国经济的快速持续增长，以及印度、韩国和其他亚洲经济体的发展，全球整体科技能力得到了增强。发展中国家的科技增长速度比发达国家快，而在历史上占主导地位的发达国家，尽管绝对水平不断上升，但其在全球科技活动中所占份额在下降。之前主要分布在美国、西欧和日本的科技创新能力已扩展到了发展中国家，尤其是投入巨资提升科技创新实力的中国和其他东南亚国家。

中国的科技实力正迅速提升。中国在科学与工程研发支出、学位授予、成果出版产出方面取得了快速增长。目前，中国的年度研发支出规模仅次于美国，并已成为世界上最大的科技论文产出国。在ICT（Information and Communication Technology， 即信息和通信技术）和制药等高科技制造业的生产与出口方面，往往是全球供应链的最后一环且附加值相对较低，中国所占比重较大。但随着中国科技实力的不断提升，正在逐步向产品价值链的上游移动。一些相对较小的经济体，例如以色列、韩国和日本，在科学与工程领域表现出较高的研发强度；韩国和中国台湾在专利和知识产权出口方面经历了快速增长。

美国科技实力依然全球领先。发达国家的学术机构继续作为卓越中心开展高影响力的科学与工程研究，并为来自世界各地的学生提供研究生教育，美国仍是目前授予博士学位人数最多的国家。从高引用出版物的占比来看，美国继续在高影响力的科学与工程研究领域取得领先地位。在支持发明转化为创新的风险投资方面，美国吸引了全球一半以上的风险投资。发达国家，特别是美国、欧盟和日本等经济体，维持着知识密集型服务业的大部分生产和出口、专利的转让以及知识产权的使用，特别是知识产权活动仍集中在发达经济体。

二、科学与工程技术人才

中印两国学士学位授予量快速增长，大大超过美国。全球获得S&E学士学位的人数总计超过750万，其中近一半的学位是在两个亚洲国家被授予的：印度（25%）和中国（22%）；另外的22%在欧盟和美国被授予。2000年至2014年期间，中国获S&E学士学位的人数增长了350%以上，增长速度和数量都超过了主要发达国家和地区。 

美国博士学位授予量世界第一，中国第二。不同于S&E学士学位，美国和欧盟授予了大量的S&E博士学位。美国的研究生教育对国际留学生仍然具有特殊的吸引力。特别的，美国有相当一部分的博士学位授予了持有临时签证的国际留学生。2014年，临时签证持有者获博士学位的占三分之一以上（37%），他们中一半或更多人主要来自中国和印度等亚洲国家。在经历了快速发展后，中国虽然起点较低，但是目前S&E博士学位授予数量已跃居全球第二。 

中国研究人员数量居世界首位。全世界范围内从事研究工作的人员一直在迅速增长，亚洲部分地区的增长势头更为强劲。美国和欧盟的研究人员的人数较多，但中国已迎头赶上。2008年中国科研人员的数量是2000年时的两倍以上[1]，后面几年也一直在持续大幅增长。日本相对持平，俄罗斯有所下降。（[1]注：2009年研究人员数量下降是因为统计口径变动，2009年之前中国的统计标准与OECD标准不一致。根据中华人民共和国国家统计局的数据显示，2009年之前是按科技活动人员统计，2009年开始按R&D人数统计。） 

三、研发支出与研发强度

全球研发支出总额在15年间实现翻番，美国、中国和日本的研发支出总和占全球一半。全球研发支出总额在2000年（7220亿美元）至2015年（1.9万亿美元）增长超过一倍，研发活动仍集中在北美洲、欧洲和东南亚地区。以国家而论，研发支出最多的是美国（约占全球总量的25.9%），其次是中国（其研发支出已超过欧盟总和，约占全球总量的21.3%）和日本。中国表现出最有力的增长动力，2000年至2015年期间占全球研发支出增量的近三分之一。 

研发强度以色列与韩国居首。尽管美国在研发方面的投入远超过其他任何一个国家，但其他几个较小经济体的研发强度更大，即研发支出占国内生产总值（GDP）的比例更高。2015年，韩国和以色列处于领跑位置，分别为4.2%和4.3%；美国的研发强度为2.7%。过去十年中，欧盟作为一个整体的研发强度逐渐上升，其2020年五大目标之一是实现研发强度达到3%；中国虽然起步基础较低，但研发强度在过去十年里大幅上升。在许多国家，企业是研发资金的主要来源，政府对达成研发强度目标的作用有限。 

中国、德国、日本和韩国企业投资研发所占比例高于美国。2015年德国、中国、韩国和日本企业在研发投资中所占比例为66%~78%，美国约为62%。政府部门资助的研发投资在许多国家是第二资金来源（第一来源是企业），韩国、英国和德国占研发投资总额24%~35%，中国占21%，日本占15%。美国26%。在金融危机后的2010到2015年，美国联邦政府资助的研发资金不断下降，所占份额从30%以上降到25%左右。在此期间，企业研发引领了美国研发的整体增长。

中国基础研究投入有待进一步加强。每个国家的基础研究、应用研究和试验发展都有其相对重点。美国研发总支出的17%用于基础研究，而中国只占5%左右。美国联邦政府拨出大量资金用于基础研究和应用研究，2015年分别达到其拨款总额的36%和44%。2015年中国的基础研究投入达210亿美元，远超过对基础研究更为重视（占研发投资的24%）的法国（150亿美元）。

四、科研出版物

中国首次成为世界最大科技论文产出国。近年来中国和其他发展中国家S&E研究产出的增长速度很快。自2003年以来，中国的S&E出版物数量增长了近5倍，在绝对数量上如今已超过美国。  

美国出版物被引次数最多，世界顶级论文占比最高。衡量一个地区科研影响力的一个标准是该地区出版物在世界上被引用最多的前1%的出版物中所占份额，可用“被引用最多的前1%的出版物指数”（以下简称“指数”）表示。美国的出版物是被引用最多的，它的指数多年来一直稳定在1.8%～1.9%，欧盟在2000年至2014间从1%增长到了1.3%，中国从0.4%增加到了1%。  

美欧侧重生物医学，中国侧重工程技术。不同国家和地区的科学研究重点有所不同，生物医学科学和工程占全球S&E出版物总数的57%。2016年，美国和欧盟产生的全球生物医学科学论文数量十分可观，大于中国的出版物产出。然而，中国关于工程技术的论文数量最多，超过了美国和欧盟的产出。

五、发明、知识转移与创新

报告选择了专利、知识产权出口和风险投资作为发明、知识转移和创新三个方面的比较指标。

发达国家在全球专利中占主导地位，亚洲起点较低但增长显著。美国专利和商标局（USPTO）2016年在全世界范围内授予的专利超过了30万件，美国、日本和欧盟占大部分，但自2000年以来，发展中国家被授予的专利增加了13倍多，中国和印度所占份额仍然较少。另外，中国专利局授予专利数量的增长速度已超过美国专利商标局（USPTO）和其他主要专利局，在中国专利局申请专利的绝大多数是中国公民。  

中国专利主要集中于ICT技术和光学领域，与知识和技术密集型（KTI）产业密切相关的三大类专利（信息通信技术ICT，测试、测量与控制，化学与健康）在USPTO 2016年授予的专利中占了60%以上。美国和欧盟的专利授权主要集中于测试、测量与控制领域（如生物材料分析、生物技术和制药等）和化学与健康领域。中国、日本、韩国和中国台湾的专利则主要集中于ICT技术和光学领域。另外，纳米技术也是中国、韩国和中国台湾地区专利分布的重点。 

知识产权出口的收益主要集中于美国、欧盟和日本。知识转移的一个衡量指标是知识产权的使用费，可在大致上反映一个国家具有商业价值知识产权的产出。知识产权出口的收益集中于美国USPTO专利权的主要获得者：美国、欧盟和日本。2016年美国的知识产权出口收入为1220亿美元，欧盟为660亿美元，日本为390亿美元。然而，2008年至2016年之间，美国所占份额下降，世界其他国家和地区所占份额翻了一倍多。 

美国吸引了全球一半以上的风险投资，中国正在积极抢占份额。将发明转化为创新的另一个重要组成部分是获得融资，风险资本投资是支持新兴技术商业化的一个指标，也是将发明转化为创新的重要催化剂。2016年全球风险投资总额约为1310亿美元。美国吸引了一半以上的风险投资，但随着其他国家，尤其是中国提升新技术的开发能力，美国所占份额一直在下降。中国从一个较低的基数上开始增长，从2013年近30亿美元的投资迅速跃升到2016年的340亿美元，其全球份额从5%上升到27%。  

六、知识和技术密集型经济活动

知识和技术密集型（KTI）行业主要集中在发达国家，中国逐步成为重要参与者。从历史上看，KTI行业主要集中在美国和欧盟等。美国GDP的38%来自KTI行业，在大国经济体中处于领先地位。中国在许多技术密集型制造业中已成为世界上的最大生产国，但在知识密集型（KI）服务行业的地位并不靠前。

在高科技制造业中，美国和中国是全球最大的供应商（分别占全球份额的31%和24%）。中国的产量急剧上升，现在超过了欧盟。各个地区各有侧重，美国和欧盟在航空航天以及测量和控制仪器方面拥有较强实力；中国是信息和通信技术（ICT）的最大生产国，占有34%的全球市场份额。尽管中国发展迅速，但高科技制造业还继续依赖于低附加值的活动，如总装。在医药行业（中国是世界第三大药品生产国），中国制药企业的大部分产出是非专利药，生产设施的建设也控制在美国和欧盟的跨国企业手中，他们进行的多是高附加值的商业活动，知识产权保护意识也更强。当然，随着中国一些公司对研发设施的继续投资以及产学研合作的加强，中国产业有望进入新兴和复杂的技术领域。例如，过去几年里中国在超级计算方面已取得了显著进展；中国制造的第一架喷气式客机（中国商飞C919）2017年成功完成了首次飞行试验，中国正在向价值链上游转移。

一个国家的高技术产品和服务出口反映了其在国际市场上的竞争能力。2016年全球范围内高技术产品出口总额达2.6万亿美元，以信息和通信技术产品为主导。中国是世界上最大的高科技产品出口国（占全球份额的24%），并保持了较大的贸易顺差。接下来是欧盟（占17%）、美国（占12%）和中国台湾（占11%），越南的高科技出口增长率最快，已经成为手机等ICT产品的低成本装配国。 

知识密集型商业服务包括金融，工程、咨询和研发服务以及信息服务。2016年全球知识密集型商业服务附加值总共达11.6万亿，一半以上的来自美国（31%）、欧盟（21%）、中国（17%）和日本（6%）。2016年全球知识密集型商业服务出口总额为1.6万亿美元，欧盟（33%）和美国（18%）约占全球商业服务出口的一半，紧随其后的是印度（7%）和中国（6%）。虽然中国的知识密集型商业服务输出的相对实力不如制造业那么强，但正在取得越来越快的发展进步。

作者：梁偲（博士，上海市科学学研究所助理研究员）

来源：三思派