中美研发合作四十年：发展与演化
——国际论文视角
文/杨洋 李哲（中国科学技术发展战略研究院）
1979年1月1日中美正式建交。40年来，两国在经济、科技、文化、教育等方面开展了大量合作，在各自取得重要成就的同时，也为世界发展做出了巨大贡献。2018年中美贸易争端升级，美国对中国的技术遏制战略逐渐显露，中美间科技竞合的色彩越来越重。一时间国内外众说纷纭，“中美脱钩”“铁幕即将落下”“新冷战时代即将开启”等言论不绝于耳。如果将中美科技创新看作相互联系并共同演化的整体，从发展演化的视角来观察中美关系，也许能为我们提供更加细致、理性的认识和更具前瞻性的判断。学术论文是科学技术显性化、编码化的重要代表，也是国家间知识流动与扩散的重要渠道和方式。本文利用1979年中美正式建交以来两国国际论文数据（本文中学术论文数据均来源于web of science核心合集，包括SCI-EXPANDED、SSCI、A&HCI、CPCI-S、CPCISSH、ESCI，数据采集时点为2019年3月1日），从国际论文视角分析中美研发合作关系的发展与演变，为正确认识中美科技竞合提供参考。
一、中美学术发表合作情况
中美学术合作早于中美正式建交。从中美上海联合公报签署的第二年，即1973年开始，中国科学院、吉林大学等国内机构就开始与天普大学（Temple University）、西弗吉尼亚大学（West Virginia University）等美国研究机构在动物学、数学和医学等领域合作发表学术论文，截至1978年中美共合作发表学术论文15篇。1979年中美建交当年合作发表国际论文17篇，远超过去6年之和，1980年进一步增长到60篇。此后，中美合作学术发表在数量、质量、领域等方面都呈现迅速提升态势。
（一）中美40年学术合作整体性变化
纵观中美40年学术发表历程，两国当前不仅在数量上已是世界排名前两位的学术发表大国，而且学术合作的广度和深度都已大幅增强。
事实1：中国论文发表提升迅速，已成为同美国相近的具有举足轻重作用的学术发表大国。在数量方面，1979年中国参与的国际论文发表仅有472篇，世界占比不到0.07%，2018年中国参与的国际论文发表为47万余篇，扩大约1000倍，世界占比达17.19%，稳居世界第二。美国学术发表增长相对较慢，但40年也增长了1.6倍，2018年世界占比25%，虽比1979年（37%）大幅下降，但仍高居世界第一（见图1）。2018年，中美共参与发表国际论文110多万篇，世界占比超过40%。在质量方面，中国参与的高被引论文（指近10年来被引频次排在该领域前1%的论文）从2008年的865篇增加到2018年的4002篇，扩大了6倍，同期美国参与的高被引论文从6048篇降为5467篇。从累积量看，2008—2017年美国参与的高被引论文全球占比达49%，位列第一，中国为18%，位列第二（见图2）。全球2008—2017年高被引论文中，有中国或美国参与的论文数达94794篇（全球共151880篇），占比达62%。
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图1 中美学者国际论文发表情况（1979—2018年）
数据来源：web of science核心合集。
图2 2008—2017年高被引论文国家分布（前10名）
注：国家分布为各国学者参与的论文占比情况。
数据来源：web of science核心合集。
事实2：中美合作研究发展迅速，合作数量和质量突飞猛进，双方已互为最大国际发表合作国。在数量方面，中美合作发表论文从1979年的17篇增加到2018年的56171篇，增长了3300多倍，远高于中国和美国各自发表论文的增长率。美国一直是中国最大的国际论文合作国，合作论文在1985年前后曾占中国国际论文发表总量的12%，之后虽有下降但基本都维持在7%左右，2006年以来占比再次上升，2018年已接近12%的历史高峰。中美合作论文占美国论文发表的比重也不断上升，从最开始的微不足道，到2018年占比超过8%，中国已成为美国最大的论文合作国（见图3、图4）。在质量方面，中美合作高被引论文数量从2008年的246篇增加到2018年的960篇（根据论文被引变动情况，估计这一数据还会上升），占美国高被引论文总量的比重从5%增长到18%，占中国高被引论文总量的比重始终维持在25%以上（见图5）。
图3 中美合作论文发表情况（1979—2018年）
数据来源：web of science核心合集。
图4 中国和美国论文发表主要国际合作方（前10名）
注：没有选择1979年作为对比年份是因为距离多国与中国建交时间较短，不适合反映我国的国际合作情况；而1990年时，我国国际学术合作已经基本步入正轨。
数据来源：web of science核心合集。
图5 中美高被引论文合作情况（2008—2018年）
数据来源：web of science核心合集。
表1 中美合作国际发表机构及领域情况（1979—2018年）
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事实1：合作领域由基础研究为主转变为基础研究、应用基础研究并重，但应用基础研究更为热门的局面。1980年，中美合作论文主要集中在基础研究领域，包括物理学、天文学与天体物理学、数学、化学等，其中物理学、天文学和数学这三个基础研究方向占比就超过65%，物理学方向占比更是高达41%，到1990年，天文学与天体物理学已经退出合作前五位，物理学占比也下降为21%，工程学开始成为合作研究主要方向，占比超过10%，并逐年提升。之后，材料科学、计算机科学等应用性基础研究进入合作研究前列，而数学则退出了前五。2018年，中美合作研究排名前五的方向依次为工程学（17%）、化学（13%）、材料科学（12%）、物理学（10%）和计算机科学（8%）。需要指出的是，从时间趋势看，工程学、化学等方向的占比呈逐年上升态势，而物理方向的占比则逐年下降。更细致的领域分析显示，材料科学和电气电子工程2010年以来一直高居中美合作研究前两位。至此，中美合作研究已经转变为基础研究、应用基础研究、应用研究全面展开，但应用基础研究和应用研究更为热门的局面（见图8）。
（二）中美40年学术合作的结构性变化
图6 中国和美国国际论文合作情况（1979—2018年）
注：国际合作是指论文中有其他国家和地区学者参与。
数据来源：web of science核心合集。
图7 中国和美国高被引论文国际合作情况（2008—2017年）
注：国际合作是指论文中有其他国家和地区学者参与。
数据来源：web of science核心合集。
在高被引论文方面，这一点体现得更为明显。2008—2017年，中国参与发表的高被引论文中有29%同时有美国参与，排名第二的英国参与的比重仅为8.6%；同期，美国参与发表的高被引论文中，同时有中国参与的比重为11%，落后于英国（13%）和德国（12%）（见图7）。
数据客观反映了中美两国在国际论文方面已形成的深度联系，但中美脱钩产生的深层次影响尚需跟踪分析。
图8 中美主要合作研究方向演变（1980—2018年）
注：研究方向根据web of science方向划分，各系列表示当年中美合作论文中该研究方向所占的比重。
数据来源：web of science核心合集。
事实3：合作领域集中度成“U”形变化。从研究方向看，1980年排名前五的合作研究方向占比达80%，1990年下降为56%，2010年进一步下降为51%，但之后合作集中度又出现上升，2018年已接近60%（见图9）。从具体领域（根据web of science，研究领域比研究方向更为细致，现研究领域划分为254个，研究方向为152个）看，1985—2005年，几乎没有任何一个研究领域的合作发表占比超过总合作发表量的8%，但2010年后材料科学、工程科学的比重一度均超越8%，2018年材料科学的比重接近10%（见图10）。
事实3：中美合作研究依存度越来越高，但从历史视角看，中国整体对美国的依存度更深。从合作机构看，1979—2018年，双方参与合作研究的机构数量从30家增长到近3万家，合作主体大幅增加。从合作领域看，从最初的14个领域扩展到244个领域，现涵盖中国和美国96%以上的研究领域（见表1）。从合作国家构成看，虽然美国一直是中国的最大国外合作方，但中国直到1990年尚未进入美国国际合作方的前10，而2018年中美已互为论文发表的最大国外合作方。虽然中美彼此在论文合作的数量、领域、机构等方面已经互为非常重要的伙伴，但从整个发展历程看，中国对美国的依赖度更深一些。在论文数量方面：1979—2018年40年间，中美合作论文总量超过42万篇，占同期中国参与的国际论文总量的比重为9.34%，也就是说差不多每10篇中国参与的国际论文中就有1篇同时有美国参与，排名第二的合作方英国占比不到2%，远低于美国；而同期中美合作论文仅占美国论文总量的2.3%，与美英、美加和美德的论文合作数量相差不大（见图6）；即便是2018年，中美合作论文占中国国际论文总量的比重已接近12%，但占美国的比重才刚超过8%。
事实2：知识扩散方向由单向流动为主向双向流动转变。中美合作研究最初主要集中于物理、数学、化学等基础研究领域，按照当时中美的科技水平，知识的主要流动方向是从美国流向中国。但随着我国科技水平提升，中国向美国流动的知识也逐渐增加。在化学领域，中国学者参与的高被引论文为8748篇，其中由中国学者独立完成的有5441篇；美国学者参与的为7932篇，由美国学者独立完成的为4463篇；中美共同参与的有1622篇。材料科学领域，中国学者参与的高被引论文为4661篇，其中由中国学者独立完成的有2683篇；美国学者参与的高被引论文为4432篇，由美国学者独立完成的为2269篇；中美共同参与的有1034篇。此外，在化学、材料科学、工程科学、计算机科学和生物化学与分子生物学等中美学术发表的热门领域，高被引合作论文中由中国学者作为第一作者的比重近10年来大幅提升（见表2）。可以认为，在这些研究领域中美各自都已经在生产高水平知识，并通过合作研究促进了知识流动与知识生产。
翻转课堂中，学生是学习的主体，是一切教学活动直接作用的对象，也只有学生个体才能主动实现学习的过程，使教育教学活动产生效果。因此学习者的各类特征，“涉及智力因素和非智力因素两个方面。与智力因素有关的特征主要包括知识基础、认知能力和认知结构变量；与非智力因素有关的特征则包括兴趣、动机、情感、意志和性格”[10]，应作为翻转课堂教学设计的起点，为后续的各个环节提供依据。同时，一切以学习者特征为基础，无形中也确定了学生的主体地位，即翻转课堂教学设计模式中学习者特征分析更加具有无可比拟、不可忽视的重要意义。
图9 中美合作方向前五名占比情况
数据来源：web of science核心合集。
图10 中美合作论文主要领域变迁（1980—2018年）
注：研究领域根据web of science领域划分。
数据来源：web of science核心合集。
表2 中美高被引合作论文第一作者所属国家统计
二、相关结论与建议
另一方面，脱钩对两国科研水平的实际影响可能不同。虽然数据表现出两国研发合作的高度密切性，但并不能简单认为中美发生脱钩对两国将产生同等的影响。美国作为世界头号科技强国，在科研积累、前沿问题把握等方面仍明显领先于其他国家。如果发生脱钩，对美国一些科研领域的论文发表势必也会造成损失。例如，2017年中美学者在物理学领域合作发表的高被引论文已占美国该领域高被引论文总数的34.2%，在化学、工程学、材料科学、计算机科学等热点领域相应的数据 分 别 为 40.8%、46.9%、48.2%和54%，而且据表2，这些合作论文由中国学者担任第一作者的比重达70%～80%，因此，脱钩将直接减少美国在这些领域的高水平论文发表。但这并不意味着这些领域美国的科学家离不开中国的合作伙伴。例如，在2008—2017年化学领域被引次数排名前20的有美国学者参与的国际论文中，美国学者担任第一作者的论文高达19篇。而且，近十多年来，我国很多高校、科研机构强调发表国际论文的评价导向，合作论文增长也是在这种评价导向下发生的，并不一定能完全反映两国科研人员自发合作的状态。因此，针对脱钩对中美论文合作可能产生的深层次影响，需要大量微观层面的调研分析才能进行佐证。对此，我们将从不同角度持续开展跟踪，充实和凝练研究观点。
（一）基本认识
蒙古国拉布噶苏荣教授做了《蒙古国考古发掘成果》的报告，由大连外国语大学秀云副教授担任翻译。他系统介绍了蒙古国自旧石器时代至蒙古帝国时期考古学发掘与研究所取得的成就，包括旧石器时代人头盖骨的发现反映了蒙古高原80－20万年前蒙古高原古人类的生存状况;分布于蒙古国西部、西南部及南部戈壁的大量动物纹岩画遗存早于世界其他地区的动物纹岩画，表明蒙古高原是世界艺术的重要源头;以及与匈奴、鲜卑、柔然、回鹘、突厥、契丹、女真、蒙古等各民族相关的城址、墓葬、祭坛、石像、碑刻等遗存。蒙古国学者的考古学研究成果引发了与会学者的热烈讨论。
一方面，中美在论文合作发表方面已成为融合程度最深的国与国关系之一。2018年，中美两国参与论文合作发表的机构达2万多个，在244个领域有合作研究，涉及美国和中国96%的研究领域，中美已互为最大国际论文合作国，合作论文占美国总发表量的8%，占中国总发表量的近12%，远高于各自的其他主要合作国。合作论文数量、合作领域数量、合作机构数量的变化，反映出中国科研人员经过多年努力，在学习、合作、融入全球科研体系等方面的良好趋势。面向未来发展，我国需要保持并强化这种趋势，面向世界各国扩大科研领域的开放，通过国际合作提高科研能力，这对于提高基础研究水平、解决从0到1的问题尤其重要。
通过中美国际发表数据研究，结合当前中美科技竞合现状，本文得出以下基本结论和建议。
（二）相关建议
一是要注重练好内功，同时不要过分渲染脱钩可能性。一方面，虽然中国在中美国际论文合作中扮演的角色越来越重要，但在顶尖研究方面依然与美国存在较大差距。例如，在化学领域，2008—2017年排名前20的高被引论文中，没有一篇是中国学者为第一作者或通信作者，而美国学者作为第一作者的有10篇。另一方面，两国学术发表合作融合度不断提升，目前已互为最大的合作伙伴。不同于低水平的产品加工制造，作为知识生产的学术研究，在短期和长期均难以找到合适的合作替代方，脱钩对两国研发体系都构成重大冲击。与此同时，学术研究作为具有公共属性的知识生产活动，本质上要求开放合作。因此，任何一国的封闭政策不仅会受到研究人员的强烈反对，而且会严重损害自身的科研水平。
二是以开放为核心，抓紧机遇深化改革进一步强化与美国在基础研究领域的合作。中美具有良好的基础研究合作基础，物理学、化学、数学、生态环境科学等基础研究一直是两国重要的合作领域。同时，这些领域的大部分研究政治敏感性较低，不易受到美国政府阻挠。因此，一方面要通过加大基础研究项目开放力度、试点科研经费跨国流动等体制机制改革进一步加大基础研究开放；另一方面，也要积极鼓励和争取与秉持开放理念的美国高校层面的研究合作，深化与美国在基础研究领域的合作关系。强化基础研究绝不仅仅是增加研究经费，更重要的是将经费用在刀刃上，汇聚全球优质研发资源共同创造知识。
三是依据形势调整政府相关举措，避免刺激美国“敏感点”。当前，美国主要以人才计划、敏感领域为抓手限制中美研发合作。2018年我国千人计划到岗率不足70%，美国的阻挠和限制已经发挥作用。2019年美国能源部发布公告禁止参与能源部项目的专家参与国外人才计划，其主要针对的就是我国的“千人计划”。因此，国内相关举措也应顺势调整。一方面是将政策资源从以人才项目为核心向以科研项目为核心转移。以科研项目为抓手，吸引国际人才，并将入境通关、工作、学术交流等便利由“以人为准”推广至“以项目为准”，凡是参加项目的人员皆享有相关便利。另一方面，适时取消国家层面的人才计划。“千人计划”等政府组织的人才计划具有力度大、见效快等优点，对我国提升科技实力发挥了重要作用。但政府计划是权宜之计，不宜长期使用。取而代之的应该是技术移民等制度性举措以及以高校院所和企业为主体的引才计划。
最后，也要注意我国高度依赖美国以至于在脱钩情况下可能遭受非对称冲击的重点领域。例如神经科学等医学领域。2018年，我国学者参与的神经科学领域高被引论文共47篇，其中29篇是与美国学者合作发表，占比达61%，但只占美国该领域高被引论文的7.8%。要对这些非对称影响领域进行梳理，积极扩大和强化与英、德、法等欧盟国家在这些领域的合作，搭建更为广泛稳健的研究合作网络。
一是采取“主动出击，积极预防”控制病害发生和流行的策略。水稻纹枯病防治：在纹枯病发病初期(移栽、机插水稻掌握7月下旬、直播水稻掌握在8月上旬)，及时进行药剂预防。稻瘟病防治：掌握在水稻破口5%-10%、水稻齐穗期，及时进行药剂预防。水稻稻曲病防治：掌握在水稻“小肚期”(主茎剑叶叶枕超过倒二叶叶枕1.0-2.0 cm)及时进行药剂预防。
本研究受科技部战略研究专项“中国特色科技创新理论内涵研究”“国家创新体系发展趋势、国际经验与模式研究”“创新型国家建设监测和政策研究支撑”“科技改革开放四十年研究与宣传”等项目的资助。
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