【按】研究與開發(fā)（R&D）是產(chǎn)生新知識(shí)和創(chuàng)造新技術(shù)的前提，研發(fā)投入是創(chuàng)新的重要基石。近年來，美國(guó)的公共投入停滯不前，但在研發(fā)投入方面的地位依然強(qiáng)勁。中國(guó)的研發(fā)投入雖然與美國(guó)還有差距，但在數(shù)學(xué)和物理科學(xué)及工程方面的產(chǎn)出已世界領(lǐng)先，并產(chǎn)出了越來越多的高價(jià)值專利。在美國(guó)國(guó)會(huì)對(duì)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力持續(xù)關(guān)注的背景下，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（American Association for the Advancement of Science，AAAS）依據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）2022年3月底發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，對(duì)美國(guó)研發(fā)和相關(guān)創(chuàng)新指標(biāo)的主要趨勢(shì)進(jìn)行了數(shù)據(jù)更新和解讀。

一、總體趨勢(shì)

經(jīng)通貨膨脹和跨國(guó)價(jià)格差異調(diào)整后，全球研發(fā)總投入在過去20年增加了兩倍。盡管2020年全球研發(fā)仍增加了650億美元，但從整體上看，新冠肺炎疫情一定程度上減緩了增長(zhǎng)速度。

圖1所示的一個(gè)明顯趨勢(shì)是，來自38個(gè)經(jīng)合組織成員國(guó)以外地區(qū)的研發(fā)投入迅速擴(kuò)張。1992年，經(jīng)合組織成員國(guó)幾乎占據(jù)了全球研發(fā)的全部份額。之后，經(jīng)合組織的研發(fā)活動(dòng)不斷增加，投入強(qiáng)度也不斷提高。但目前30%的研發(fā)來自O(shè)ECD以外的國(guó)家，超過80%的非經(jīng)合組織研發(fā)投入來自中國(guó)。

研發(fā)投入有多個(gè)經(jīng)費(fèi)來源，如圖2所示，到目前為止，商業(yè)機(jī)構(gòu)是經(jīng)合組織經(jīng)濟(jì)體中最大的研發(fā)資助者。2019年，商業(yè)機(jī)構(gòu)提供了近9000億美元，占經(jīng)合組織研發(fā)資金的64%，政府融資占研發(fā)的24%，其余部分由高校、非營(yíng)利組織提供。

從1992年起，高等教育和其他非營(yíng)利機(jī)構(gòu)的研發(fā)投入按實(shí)際值計(jì)算增長(zhǎng)了將近兩倍，商業(yè)部門研發(fā)投入增長(zhǎng)了一倍多，而政府研發(fā)投入只增長(zhǎng)了50%。OECD各主要經(jīng)濟(jì)體的特點(diǎn)非常相似，自2009年金融危機(jī)以來，政府研發(fā)投入停滯不前，沒有任何實(shí)質(zhì)性增長(zhǎng)。在新冠肺炎暴發(fā)的2020年，OECD幾個(gè)發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的公共研發(fā)投入激增，衛(wèi)生領(lǐng)域成為投入重點(diǎn)，同時(shí)私營(yíng)部門的研發(fā)投入開始下降。但這種趨勢(shì)沒維持太久，2021年回歸常態(tài)。

二、世界各國(guó)家/地區(qū)的研發(fā)投入：中國(guó)持續(xù)增長(zhǎng)

長(zhǎng)期以來，美國(guó)的研發(fā)投入在世界遙遙領(lǐng)先，然而中國(guó)的研發(fā)投入在近幾年迅速增加。自2000年以來，中國(guó)來自公共和私人來源的研發(fā)投入平均每年增長(zhǎng)14.2%，這一驚人的增長(zhǎng)率幾乎是韓國(guó)的兩倍，是美國(guó)的四倍。

疫情期間，中國(guó)和美國(guó)的研發(fā)支出均有所增加，而歐盟的總支出則有所下降。歐盟成員國(guó)中，意大利是第一個(gè)成為疫情中心的國(guó)家，封鎖措施和資金的重新分配在一段時(shí)間內(nèi)限制了科學(xué)產(chǎn)出，英國(guó)退出歐盟也造成了研發(fā)資金的大量轉(zhuǎn)移。部分歐盟國(guó)家因疫情研發(fā)投入顯著增長(zhǎng)，愛爾蘭的研發(fā)支出在此期間增加了6%。在“其他國(guó)家/地區(qū)”類別中，中國(guó)臺(tái)灣研發(fā)投入增長(zhǎng)了7%，以色列和韓國(guó)繼續(xù)其上升軌跡，均增長(zhǎng)了3%。

（一）研發(fā)強(qiáng)度

研發(fā)強(qiáng)度是研發(fā)支出占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的比例，表明一個(gè)經(jīng)濟(jì)體投入研發(fā)資源的相對(duì)份額，是衡量一個(gè)經(jīng)濟(jì)體創(chuàng)新能力的指標(biāo)。美國(guó)的研發(fā)強(qiáng)度在1990年代中期跌出前五名后，現(xiàn)在其排名正重新攀升。截至2020年，美國(guó)的研發(fā)強(qiáng)度排名第六。以色列、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣仍位居前列。中國(guó)持續(xù)快速上升，但仍遠(yuǎn)低于3%。

（二）公共和私人研發(fā)強(qiáng)度

不同的經(jīng)濟(jì)體有著不同的研發(fā)資金構(gòu)成。公共研發(fā)強(qiáng)度這一指標(biāo)居于領(lǐng)先地位的是挪威、德國(guó)、韓國(guó)和奧地利。美國(guó)自20世紀(jì)90年代以來，在全球公共研發(fā)強(qiáng)度排行中一直在下降，這是金融危機(jī)和2011年《預(yù)算控制法》頒布后聯(lián)邦研發(fā)持續(xù)放緩的結(jié)果。2020年為應(yīng)對(duì)新冠病毒傳染，美國(guó)聯(lián)邦政府研發(fā)支出有所增加。

在整個(gè)經(jīng)合組織中這種明顯的危機(jī)后公共研發(fā)支出放緩并不罕見，但與其他幾個(gè)經(jīng)濟(jì)體相比，美國(guó)的情況似乎更為嚴(yán)重。雖然公共研發(fā)投入增長(zhǎng)低迷，但來自私營(yíng)部門的研發(fā)投入持續(xù)增長(zhǎng)。商業(yè)研發(fā)投入仍然是美國(guó)的一項(xiàng)長(zhǎng)期相對(duì)優(yōu)勢(shì)，在風(fēng)險(xiǎn)資本市場(chǎng)上繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。

截至2019年，美國(guó)在全球民營(yíng)企業(yè)研發(fā)強(qiáng)度排名中位列第五。雖然最近美國(guó)排名有所上升，但韓國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣保持了領(lǐng)先地位，中國(guó)的私營(yíng)部門研發(fā)強(qiáng)度在過去20年里增長(zhǎng)了4倍。經(jīng)合組織的數(shù)據(jù)顯示，私營(yíng)部門研發(fā)投入的增長(zhǎng)在各領(lǐng)域并不一致。2019年至2020年，軟件和計(jì)算機(jī)服務(wù)、制藥和生物技術(shù)公司的投入實(shí)現(xiàn)了增長(zhǎng)。另一方面，汽車和航空公司研發(fā)投入有所下降。

（三）基礎(chǔ)科學(xué)的強(qiáng)度

不同的經(jīng)濟(jì)體也會(huì)表現(xiàn)出短期投入的傾向，即更多地關(guān)注研發(fā)成本，或通過基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)行長(zhǎng)期投入。

基礎(chǔ)科學(xué)本身具有不確定性，其結(jié)果無法預(yù)測(cè)，初始投入和經(jīng)濟(jì)收益之間的時(shí)差可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)年甚至數(shù)十年。由于知識(shí)溢出效應(yīng)，個(gè)人投入者也很難從知識(shí)收益中獲得實(shí)際利益。然而，基礎(chǔ)科學(xué)產(chǎn)生的知識(shí)可能為新商業(yè)機(jī)會(huì)打開大門，而這些機(jī)會(huì)是更多的短期研發(fā)資助者無法獲得的，其社會(huì)回報(bào)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于私人回報(bào)。基于這個(gè)原因，基礎(chǔ)科學(xué)歷來與公共投入有更多的聯(lián)系，而產(chǎn)業(yè)研發(fā)則略微側(cè)重于應(yīng)用科學(xué)和開發(fā)。

在近年來公共研發(fā)下降的情況下，美國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng)度依舊相對(duì)穩(wěn)定，這表明基礎(chǔ)研究中有很大一部分是由企業(yè)資助的。截至2019年，美國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)強(qiáng)度排名世界第十，僅次于韓國(guó)、英國(guó)、丹麥和其他幾個(gè)國(guó)家。

三、研究人員：中國(guó)進(jìn)一步領(lǐng)先

創(chuàng)新型經(jīng)濟(jì)不僅需要對(duì)研發(fā)進(jìn)行投入，還需要有一支能夠進(jìn)行研發(fā)并利用其產(chǎn)生知識(shí)的勞動(dòng)力隊(duì)伍。根據(jù)經(jīng)合組織的測(cè)算，中國(guó)的全職研究人員總數(shù)增長(zhǎng)迅速。截至2020年的最新數(shù)據(jù)顯示，目前中國(guó)有200多萬名全職研究人員，而美國(guó)的全職研究人員數(shù)量剛剛超過150萬。

同時(shí)，中國(guó)與其他國(guó)家在科學(xué)與工程（S&E）博士學(xué)位數(shù)量上的差距也在持續(xù)縮小。截至2018年，美國(guó)產(chǎn)生了41071個(gè)科學(xué)與工程博士學(xué)位，而中國(guó)產(chǎn)生了39768個(gè)。印度排名第三，擁有26890名S&E博士學(xué)位。

值得注意的是，美國(guó)研究人員的勞動(dòng)力和學(xué)位總數(shù)可能很快就會(huì)受到最近外國(guó)人才流動(dòng)變化的影響。二十年來，美國(guó)首次未成為世界上最重要的工作目的地。

與研發(fā)一樣，美國(guó)在國(guó)際研究人員隊(duì)伍比較中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位的部分原因還是經(jīng)濟(jì)規(guī)模。圖12顯示了各類研究人員勞動(dòng)力占總勞動(dòng)力的比例，這表明美國(guó)的研究密集型程度遠(yuǎn)低于其他幾個(gè)經(jīng)濟(jì)體。另一方面，盡管中國(guó)在增加研究人員方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與全球領(lǐng)先企業(yè)相比，還有很大的差距要彌補(bǔ)。不同經(jīng)濟(jì)體的研究人員構(gòu)成因行業(yè)而異。美國(guó)與韓國(guó)和日本一樣，企業(yè)/商業(yè)領(lǐng)域的研究人員比例特別高。

行業(yè)組合還可能表明，各國(guó)在實(shí)現(xiàn)新突破、通過開放科學(xué)規(guī)范共享和傳播知識(shí)，或通過商業(yè)產(chǎn)品、臨床治療等將新發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為社會(huì)應(yīng)用方面的能力各不相同。一些國(guó)家調(diào)整了政策和投入戰(zhàn)略，以解決部門研究平衡問題，例如日本設(shè)立了大學(xué)研究發(fā)展基金。

四、科學(xué)出版物：美國(guó)在生命科學(xué)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，在物理科學(xué)領(lǐng)域已被超越

衡量科學(xué)產(chǎn)出和績(jī)效的一個(gè)常見指標(biāo)是在科學(xué)期刊上發(fā)表經(jīng)同行評(píng)審的原創(chuàng)研究文章。此類文章是分享新理論或?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)的最常見形式。

（一）總出版物

報(bào)告利用美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）關(guān)于出版物產(chǎn)出的2021年指標(biāo)報(bào)告數(shù)據(jù)計(jì)算了各個(gè)國(guó)家/地區(qū)的發(fā)文量。

與研發(fā)投入一樣，中國(guó)在出版物產(chǎn)量方面的進(jìn)步相當(dāng)驚人，尤其是考慮到美國(guó)對(duì)其他發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的優(yōu)勢(shì)。在此期間，中國(guó)的科學(xué)和工程出版物每年增長(zhǎng)超過13%，在2016年的出版物總數(shù)超過了美國(guó)，并且沒有放緩的跡象，2020年的總數(shù)接近70萬。

（二）有影響力的出版物

除了原始數(shù)字外，NSF還報(bào)告了高被引文章的估計(jì)數(shù)，即當(dāng)年各領(lǐng)域引用最多的1%出版物中的文章。根據(jù)NSF基于Scopus的數(shù)據(jù)，美國(guó)作者的文章中有1.8%是全球被引用最多的。從全球來看，這一比例相當(dāng)高，不過仍排在了英國(guó)、澳大利亞和意大利等幾個(gè)高研發(fā)資助國(guó)之后。中國(guó)的排名遠(yuǎn)低于美國(guó)，為1.2%，與中國(guó)其他指標(biāo)一樣，這一數(shù)字較20年前已有明顯改善。

報(bào)告利用Web of Science的數(shù)據(jù)，將同一學(xué)科的文章根據(jù)被引用次數(shù)進(jìn)行排名，發(fā)現(xiàn)美國(guó)科學(xué)家在幾個(gè)主要基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域仍然有很大的影響力，相對(duì)影響最大的是生命科學(xué)。此外，中國(guó)科學(xué)家在物理科學(xué)和工程領(lǐng)域取得了更大的影響，其中包括化學(xué)和數(shù)學(xué)。2014年，中國(guó)在這方面的文章被引用次數(shù)超過了美國(guó)。

五、專利申請(qǐng)：日本保持領(lǐng)先，中國(guó)崛起

報(bào)告利用專利數(shù)據(jù)來評(píng)估經(jīng)濟(jì)體將投入（資源和人才）和知識(shí)產(chǎn)出（出版物）轉(zhuǎn)化為具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的有用的商業(yè)發(fā)明的能力，考慮到專利的低價(jià)值問題，選用三方同族專利進(jìn)行分析。三方同族專利是指發(fā)明人在美國(guó)、日本和歐盟的專利局注冊(cè)的同一發(fā)明專利。這些多邊專利家族傾向于獲取更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的發(fā)明，而忽略了那些可能只在申請(qǐng)人本國(guó)單一專利局備案的垃圾專利。

最新的三方同族專利數(shù)據(jù)顯示，日本仍然是高價(jià)值三方同族專利的最大生產(chǎn)國(guó)，美國(guó)位居第二，這兩個(gè)國(guó)家和其他三方同族專利的主要生產(chǎn)國(guó)的增長(zhǎng)趨勢(shì)相當(dāng)穩(wěn)定。與其他指標(biāo)一樣，最明顯的變化是中國(guó)的崛起，自2000年以來，中國(guó)的三方同族專利數(shù)量大幅增加，僅在過去十年里就增加了六倍。

計(jì)算三方同族專利占GDP的比例，出現(xiàn)的情況非常不同：每10億美元的GDP中，日本以3.7個(gè)三方同族專利數(shù)量繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，其次是韓國(guó)（1.25個(gè)）和德國(guó)（1.20個(gè)），這些都是知識(shí)產(chǎn)權(quán)密集度最高的經(jīng)濟(jì)體。美國(guó)三方同族專利產(chǎn)生率一直在下降，2018年降至0.61，低于法國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣。另一方面，中國(guó)的三方同族專利/GDP強(qiáng)度顯著增加，從2013年的每10億美元0.23個(gè)增加到2018年的每10億美元0.38個(gè)。

各國(guó)在不同行業(yè)的三方同族專利產(chǎn)生情況也不甚相同。日本生產(chǎn)的三方同族專利總體上比美國(guó)多，但2017年，美國(guó)占生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域三方同族專利的大多數(shù)，并在人工智能相關(guān)技術(shù)方面以微弱優(yōu)勢(shì)擊敗日本。反過來，日本在信息和通信技術(shù)（ICT）和環(huán)境科學(xué)方面處于領(lǐng)先地位。

六、結(jié)論

從上述指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，部分指標(biāo)因國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)規(guī)模的影響，美國(guó)仍處于研發(fā)優(yōu)勢(shì)地位，研發(fā)投入總額、科學(xué)出版物、研究人員數(shù)量和三方同族專利方面均居第一或第二位。

但當(dāng)按比例調(diào)整后，美國(guó)的表現(xiàn)就沒那么突出了。例如，美國(guó)目前在R&D強(qiáng)度方面排名第六，在基礎(chǔ)科學(xué)方面排名第十，總勞動(dòng)力中研究人員占比排第17位。R&D強(qiáng)度排名因企業(yè)的投入確實(shí)最近有所改善，但公共R&D仍然停滯不前。這種停滯在高收入經(jīng)濟(jì)體中并不罕見，但在美國(guó)情況更糟。

與此同時(shí)，來自其他國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，尤其是來自中國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)。中國(guó)二十年來的研發(fā)增速是美國(guó)的四倍，目前在非經(jīng)合組織國(guó)家的研發(fā)中占80%以上。其他經(jīng)濟(jì)體也在繼續(xù)投入，韓國(guó)、德國(guó)和其他國(guó)家在研發(fā)和研究強(qiáng)度方面都名列前茅。

中國(guó)對(duì)美國(guó)科技創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生了巨大挑戰(zhàn)。就科學(xué)進(jìn)步而言，中國(guó)在物理科學(xué)和工程領(lǐng)域的影響力遠(yuǎn)超美國(guó)，在生命科學(xué)領(lǐng)域的影響力也在不斷擴(kuò)大，而生命科學(xué)是美國(guó)傳統(tǒng)主導(dǎo)領(lǐng)域。中國(guó)目前在價(jià)值更高的三方同族專利方面位列全球第三，這比其早期的表現(xiàn)有了顯著的改善。

總而言之，美國(guó)的處境尚未處于劣勢(shì)。但如果要保持美國(guó)在科學(xué)和技術(shù)方面的領(lǐng)先地位，政策制定者還應(yīng)對(duì)研發(fā)投入政策采取積極主動(dòng)的態(tài)度。

文章來源：

https://www.aaas.org/news/us-rd-and-innovation-global-context-2022-data-update

機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)介：

美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（American Association for the Advancement of Science，AAAS）成立于1848年，是世界上最大的科學(xué)和工程學(xué)協(xié)會(huì)的聯(lián)合體，也是最大的非營(yíng)利性國(guó)際科技組織。下設(shè)21個(gè)專業(yè)分會(huì)，涉及的學(xué)科包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、天文、地理、生物等自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)。現(xiàn)有265個(gè)分支機(jī)構(gòu)和1000萬成員。其年會(huì)是科學(xué)界的重要聚會(huì)，近年來，每次年會(huì)都能吸引數(shù)千名科學(xué)家和上千名科學(xué)記者參加。美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)也是《科學(xué)》雜志的主辦者、出版者。《科學(xué)》雜志是世界發(fā)行量最大的具有同行評(píng)議的綜合科學(xué)刊物，讀者逾百萬。AAAS追求“在全世界推進(jìn)科學(xué)、工程和創(chuàng)新，造福所有人”，其發(fā)展目標(biāo)包括：加強(qiáng)科學(xué)家、工程師和公眾之間的溝通；促進(jìn)和捍衛(wèi)科學(xué)及其使用的完整性；加強(qiáng)對(duì)科技企業(yè)的支持；在社會(huì)問題上為科學(xué)提供發(fā)言權(quán)；促進(jìn)在公共政策中負(fù)責(zé)任地使用科學(xué)；加強(qiáng)科技隊(duì)伍建設(shè)，使其多樣化；促進(jìn)人人接受科學(xué)技術(shù)教育；增加公眾對(duì)科學(xué)技術(shù)的參與；促進(jìn)國(guó)際科學(xué)合作。