基于美国《科学与工程指标》的中外科技比较，本文主要内容关键词为：美国论文,中外论文,指标论文,科学论文,工程论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
修回日期：2006-10-18
中图分类号：C931文献标识码：A文章编号：1000-7695(2007)04-0071-04
《科学与工程指标》[1](Science & Engineering Indicators)是受美国国会委托，由美国国家科学基金会(NSF)组织撰写，美国国家科学委员会(NSB)自1970年开始每2年出版1次的科技综合分析评价报告。几十年来，美国的研发投资为科学与工程技术的发展打下了基础，为技术创新与经济增长做出了重大的贡献，强大的经济实力推动了以知识为基础的经济发展，其突出成就不仅成为各国科学技术发展状况的衡量指标，也成为各国向知识经济社会迈进的参照指标。《科学与工程指标》报告可以满足包括政府各部门、企业界、学术界、非赢利组织以及专业学会的决策人等的需求，它既是一个政策性文件也是一本参考资料。指标报告中的数据成为衡量美国科学和工程事业运营状况的有用标尺，同时也为其它国家研究本国的科学与工程事业提供了很好的参考。考虑到科学技术能力和经济活动都是全球性的，此报告除了描述美国科学、工程和技术在全球背景下的走势，揭示其经费投入和优先领域的逐年变化外，还提供了美国与其它国家的科学技术实力对比及国际合作与竞争势态等方面的数据分析。
目前，《科学与工程指标》被许多重要的国际竞争力评价系统应用，是一种较全面地、较科学的、较好的专家评价的补充工具[2]。如颇具权威的“洛桑报告”——由瑞士洛桑国际管理开发学院(IMD)研制的《国际竞争力年度报告》(简称《洛桑报告》)，其中的许多重要数据均源自《科学与工程指标》[3]；国际经合组织OECD编撰的《主要科学技术指标》中[4]，大部分指标也是源自《美国科学与工程指标》；联合国教科文组织编制的《世界科学报告》，更是通过《美国科学与工程指标》的科技产出指标，得出世界各国科技水平的评估和对比[5]。
21世纪的今天，中国面临着前所未有的机遇和挑战。因此必须对中国和其它国家历时发展趋势的一系列科学与技术指标进行分析和评价，以期为对科学与工程研究及教育进行明智投资提供有力支持。本文依据1993—2006年的《美国科学与工程指标》，对高等教育、论文产出、科研合作、技术开发等方面中国与国外一些国家的科技指标进行对比分析。
1 科学与工程领域高等教育比较
1987—2004年美国大学每年招收外国本科留学生中日本、韩国生源年年稳居前两位，数量为中国的2～3倍。但从招收外国研究生生源数量来看，中国和印度的生源数量巨大，占研究生数量位居世界前10名的国家生源总数的一半；其次是韩国、加拿大、日本等其它国家。从近几年的趋势来看，印度的在美留学研究生生源数量逐渐超越中国，位居亚洲第1。从留学生总数来看，亚洲国家生源所占比例巨大，在留学生人数居世界前10位的国家中占生源总数的4/5以上。
1990—2003年期间在美国取得博士学位后计划留美的外籍博士人数总体基本保持稳定，略有下降。其中，中国人数位居世界首位，计划留美比例在1996年以后一直保持在93％左右。留美意向坚决者人数所占比例逐年升高，近年来达到63.6％，在印度之后位居世界第2。从各个学科人数分布来看，工程学科领域在美博士留学生计划留美的人数最多，其中中国人数数量近几年以20％的速度迅速增长，现今达到总人数的1/3，其增长速度远远超过世界其它国家。韩国、印度和中国台湾地区在这个学科的博士留学生计划留美人数也相对较多。该领域韩国博士留学生计划留美人数发展保持平稳，印度和中国台湾地区的博士留学生计划留美人数则下降趋势明显。而日本在此领域博士留学生计划留美人数则相对较少，仅为中国的1/30。生物和农业科学领域在美博士留学生计划留美人数排名第2，其中中国人数一直保持在总人数的1/3左右。从世界范围看，此科学领域中博士计划留美人数在上世纪末达到高峰之后现在呈现下降趋势。中国、印度在此学科领域的博士留学生计划留美人数也都同此趋势发展变化。相反该学科韩国的博士留学生计划留美人数一直保持平稳，日本则一直保持上升趋势，但这两个国家的总人数相对较少。而在数学和计算机科学领域与社会和行为科学领域中中国和亚洲其他国家和地区的博士留学生计划留美人数相对不多，但中国在众多亚洲国家中人数依然保持第一。
从图1看出，1980—2050年间年龄在18～23岁的不同国家和地区大学学龄人口数量统计及预测中，中国的大学学龄人口数量在1980—2000年间一直稳居世界第1，在2000—2010年间印度赶上中国并随后超过。从2010年开始中国的大学学龄人口数量呈现下降趋势，直至2025年达到10万人左右的稳定状态。非洲地区虽然在1980年只有5万大学学龄人口，但其数量增长基本保持线性趋势，在2015年超越中国，在2020年超越印度位居世界之首，在2050年时数量已经超过了20万。同时东欧和日本的大学学龄人口数量在缓慢递减，西欧、南美和美国则基本保持稳定。
从2002年以后各国获得博士学位的人数来看，亚洲的中国、日本、印度，西方发达国家中的美国、德国、英国、俄罗斯和罗马尼亚等国的人数相对较多。中国在科学与工程领域中获得的博士学位占到其总人数的3/5以上，为亚洲各国之首，接近英、美等发达国家的学科人数比例。其中中国在工程和自然科学领域的人数所占比例较大，占其科学与工程领域中总人数的80％以上。相比而言，亚洲的日本、印度和韩国等国家在科学与工程领域获得博士学位的人数均不到其获得博士学位总人数的一半。
近10年来亚洲国家的大学生赴英国留学的人数虽然也逐年递增，但总体数量远不及赴美留学人数，而且生源多集中在中国(大陆和香港)、印度和日本等地。到2004年，在英国留学的大学生和研究生中，中国学生人数大约占到1/7，均为世界各国之首。在日本留学的大学生和研究生中，中国留学生占到2/3以上，其次是韩国。
2 科学与工程领域科研产出比较
2.1 国际主要国家论文产出趋势
世界科技核心期刊上发表的论文数量是衡量科技产出的一个重要指标。2003年，美国发表的核心论文数约占全世界的1/3，为世界之最。美国、日本、英国、德国、法国5个国家发表的核心论文约占全世界核心论文的60％。中国(大陆和台湾)、韩国、新加坡等地发表的核心论文约占全世界核心论文的7.5％。如表1所示。
1988—2003年，美国在所有科研领域论文产出增长缓慢，并在1992年之后基本保持稳定。欧洲15国的论文产出增加了近1倍，并在1998年超过了美国。大多数国家的论文产出都有增长，这可能与欧盟内部科技合作加强有关，也与每个国家自身的努力密不可分。
同期，亚洲的各国论文产出稳步增加，其中日本的增加幅度与欧洲15国基本相当，这与日本政府对研发投入比例的增加相关。中国(大陆和台湾)、韩国、新加坡等，其科研论文产出增长迅速，正好对应同期这些国家和地区科技经济的快速发展。在过去的16年，中国大陆核心科研论文产出增加了近6倍，中国台湾和新加坡增加了7倍，韩国为18倍。但是，按照国民人均发表论文数计算，中国仍然低于世界平均水平，新加坡和韩国则远远高于世界平均水平。印度在经历了多年的停滞后，其发表的论文数量在1998年开始增加。
2.2 中国论文产出增长迅速
自1990年来，世界各国的实际科研经费投入与科研人员数量都在增加，而美国科学工程技术论文产出量基本保持稳定。这一现象与同期中国、欧盟15国、日本的情况迥异。如图2所示。
1996—2003年间中国各个学科领域的论文产出数量都有显著增长，但其论文产出比例有着不同的变化趋势。数学、物理学和临床医学方面论文产出比例显著下降，心理学、生物医学研究和化学方面论文产出比例有显著增长，各学科科研论文领域分布如图3所示。
2.3 科研合作
科学与工程技术论文作者的合作情况反映了变化着的科学研究行为的社会结构。在大多数领域，论文由跨部门、跨机构、跨学科甚至是跨国家的研究小组所合作完成的。在过去16年中，中国和其它国家之间合作(一个以上的其它机构的合作者)完成的科学与工程技术论文增长了近8倍，合作国家数量也由1996年的83个增长到2003年的102个，在中低收入国家中排在印度、巴西、南非之后位列第4。主要原因有以下几点：科学研究的需要；技术的发展；教育；政治壁垒的降低；政府政策等。
2003年超过40个国家分别与其它90多个国家和地区进行过科研合作，超过60个国家分别与其它60多个国家和地区进行过科技合作。在亚洲，2003年日本、韩国、新加坡、中国台湾地区与其它国家和地区进行过科研的合作的数量分别为128、91、64和69个，而在1996年只分别有97、54、50和52个。而印度、泰国、沙特在1996年分别与82、60、42个国家和地区进行过科研合作，到了2003年数量则增长到了107、80和63个。这充分说明亚洲各国包括新兴国家和发展中国家在内都积极发展各自同世界各国的合作关系。
1988—2003年，科学与工程领域国际合作论文的总量翻了近4番，所占论文总数的比例从14.3％上升到32％。自20世纪80年代后期起，随着世界各国积极开拓本国的国际合作，美国的国际合作论文比例开始下降，已由1988年的51％降到2003年的44％。在此期间，欧盟15国和日本的国际合作论文比例也由50％左右降到40％以下。与此相反，以中国为中心的东亚4国和地区的国际合作论文比例却增长较快。目前，很多亚洲新兴国家和地区均减少了与美国的合作，增强了与西欧和其它亚洲国家的合作，主要是加强了与中国的合作。美国现今的国际合作论文的两个增长点之一便是与以中国为代表的东亚地区。从1996年到2003年，中、美两国间合作的论文数量呈现持续增长的态势，在这期间，中国的论文总量增长了3倍。
从1988年到2003年，亚洲各国的国际合作论文比例上升较快，反映了中国、日本、印度以及一些亚洲新兴国家间合作的扩展与加强。东亚经济圈中的中国(大陆和台湾)、韩国和日本等地国际合作论文一直在其快速增长的论文产出中保持着稳定的比例，约占8％～30％。当国际间科学合作对象大大增加后，中国、韩国的科学合作依然保持了良好的增长态势。如图4所示。
在此期间，各国、地区和经济体引用科学与工程技术论文的数量和所占比例也发生了很大变化。从上世纪90年代至今，美国引用S & E论文的数量虽然继续增长，但是增长速度缓慢，在90年代后期尤其明显。随着其它国家引用S & E论文数量的增长，尤其部分发展中国家引用S & E论文的数量翻倍增长，美国引文在世界范围所占比例呈下降趋势，但是依然占到世界范围的40％以上。2003年引用S & E论文数量占世界范围比例较大的国家分别是美国、英国、日本、德国、法国等发达国家，共占世界范围的70％以上。亚洲各国除日本以外，所占世界范围比例为4.24％。但是同时可以看到，中国、韩国等地的引文增长潜力巨大，12年间中国大陆引文数量增长近7倍，中国台湾也增长近6倍，韩国增长18倍。
从2003年世界范围不同的学科领域被引用科学与工程技术论文的情况来看，中国大陆居第41位，仅仅有临床医学、生物医学研究、地球与空间科学、工程与技术、社会科学和心理学进入世界前40名，还未有某一学科进入世界前20名，不仅和美国、英国、法国、德国和日本等发达国家存在很大差距，而且和亚洲的新加坡和韩国也有一定差距。可见，中国近年来论文发表数量虽然逐步提高，但是论文质量和参考价值还有待提高。从图3可以看出，在近5年内中国发表论文较多的化学、物理两个领域均未进入世界前40名，分别位列42和45位。
3 技术开发领域的比较
高技术产业正在成为驱动全球经济发展的关键，在过去24年，占全球制造业总产值的比率从大约5.2％上升到了18％。相对于其它产品市场而言，全球高技术产品市场增长更为迅速，年实际增加率近6.4％，而其它产品则为2.4％。中国高技术产业经过20年的发展目前已经超过韩国，接近日本的规模。在2003年，中国高技术产业值占到全球的9.3％，而在1980年还占不到1％。
过去20年亚洲一些国家或地区高速夺取市场份额，中国在2003年高技术产品出口份额占到全球总份额的7％，已经接近于德国的8％和日本的9％。中国香港和台湾、韩国、马来西亚、新加坡、印度总的高技术产品出口份额从80年代初期的5.5％上升到2003年的近15％，其中韩国和马来西亚的上升势头最快。
从图5可以看出，在1980年至今的20多年中，中国制造业所创造的产值在大幅度提升，2001年以后上升势头更快，在2003年时产值已接近日本。而韩国、日本、印度等国家则趋于稳定，2000年以前美国呈现出较强上升的势态，2000年以后趋于平稳。欧盟15国在2000年以前也呈现上升势态，之后趋于平稳。
在航空航天领域美国曾在1985年占到全球57％的市场份额，然后市场份额逐年下降，2003年占到全球的35％。而欧洲近二十几年来在航空航天领域市场份额走势平稳，在2003年占到全球的29％。中国航空航天工业在上世纪90年代开始迅猛发展，到90年代中期便超过日本成为亚洲最大的航空航天产品生产国家，到2003年市场份额已接近10％。同时中国、韩国在通讯设备、办公设备、计算机领域中市场份额增长迅速。在2001年，中国取代日本成为亚洲最大的办公和计算机设备生产国家，在2003年约占全球市场份额的26.4％，为欧洲的3倍。
近年来申请美国专利的国家或组织中，欧盟的份额自20世纪80年代后期到90年代初期有所下降，日本的份额则基本维持稳定。而中国、韩国、新加坡和马来西亚这些亚洲经济体所占份额则迅速增长。2003年，中国台湾和韩国更是申请美国专利的世界第3和第4位，表明了他们的技术在高速发展。