基于科学计量学的中美科技实力评价指标分析
董丽华
（宁夏科技发展战略和信息研究所，宁夏 银川 750002）
摘 要： 以世界经济合作与发展组织数据库、世界银行数据库和美国国家科学委员会数据库作为主要数据来源，运用科学计量学方法对筛选出的中美两国科技实力等评价指标数据进行比较分析，研究它们的发展现状与变化趋势。结果显示，过去二十年，中国的科技事业发展迅猛，各项科技指标增速显著，中美科技实力差距进一步缩小，但科技产出效率×不高，产出质量有待提高。
关键词： 科技实力；指标分析；中国与美国
国家的科技实力是指一国为了追求和实现国家发展战略目标，在全国和全球范围内利用各种科学技术资源的能力［1］。它反应了世界各国在科技进步和研发中的实力。一个国家综合国力的竞争在很大程度上表现为科学技术的竞争，因此科技实力的评估受到越来越多的关注［2］。世界经济合作与发展组织（以下简称OECD）发布的《OECD Science，Technology and Industry Outlook 2014》称，预计十年内中国的研究与发展（R&D）投入将超出美国和欧盟，走向世界的前列［3］。美国国家科学委员会（NSB）在《Science and Engineering Indicators 2016》报告中称，美国的科技领导地位越来越受到亚洲先进国家的挑战，尤指中国在研究发展方面已成为全球第二大国［4］。这些报告表现了世界第一科技强国——美国对全球科技领军地位的关注。中国的科技实力究竟如何？与美国差距有多大？本论述拟通过科学计量法定量分析比较过去十年中国与美国的科技发展状况。
1 指标的选择
对国家在科技领导地位的评估主要依靠选择反映科技表现的指标并对其进行分析。在科技实力对比分析研究中，科技经费投入总量和强度、研发人员总数、科技论文及影响力、科学及工程领域毕业生人数、国际权威科学大奖获奖情况、专利及被引用情况、高科技出口市场所占份额等是衡量一国科技实力的重要指标。
1.描述种子萌发的条件和过程（了解）。从2013年开始，落实该部分内容的考题均以选择题的形式出现，分别出现在2013年、2014年、2016年、2018年，每年都只有一题，分值为1.5分。这一内容主要考查种子萌发的条件：内因，即胚的完整性；外因，即空气、水分、温度等。
此外，泰国钾盐矿不仅位于盆地中心，赋存条件稳定，品位高。而且泰国基础设施较为完善，供水、供电条件稳定。泰国呵叻盆地出产的钾盐矿，能够通过铁路公路直达港口，运输成本较低适合大规模开发。“泰国不仅政府大力支持，而且对于中国企业有专门投资促进政策。泰国政府对于钾盐矿经济支柱型定位，已表明了未来泰国政府在钾盐矿开发上的投入。”陈杰克说。
2 科技投入指标变化
2.1 研发人员投入
科技人力资源是国家最重要的战略资源，也是社会经济发展的主要动力，其规模和素质是衡量一个国家综合国力和发展潜力的重要指标。OECD的人力指标表明自2000年以来，中美研发人员总体是在稳步增长，但受到2008年金融危机影响，增长速度有所放慢，见图1所示。截至2015年，美国研究人员总量为138.0万人年，中国为161.9万人年。2007～2012年，全球研发人员总量年均增长率为3.7%，而中国研发人员同期年均增长率为13.5%，是全球研发人员增长速度最高的国家。至2016年，中国研究人员总量达到169.2万人年，比上年增加7.3万人年，增幅为4.5%。根据OECD对41个主要国家和地区的统计，中国研究人员总量占全球总量的比重从2009年的18.4%上升到2016年的22.1%，美国的比重则从19.9%下降到17.8%。中国已经成为全球在研发活动中投入人力规模最高的国家。
图1 研究人员投入
图2 每千人劳动力中研究人员比重
图3 R&D经费投入
图4 R&D投入强度
近年来，中国的老龄化问题愈发严重，而新生儿数量增速缓慢，对于如此突出的人口问题，有专家提出了“生育基金”“社会抚养费”等鼓励生育的建议措施。调研显示，有5成家庭听说过这些建议性政策，但支持率不到40%。
2.2 研发经费投入
在论文质量方面，2007～2017年中国科技人员共发表科技论文205.82万篇，排在世界第2位，论文共被引用1935万次，居世界第2位，中国国际科技论文被引用次数增长的速度显著超过其他国家。各学科论文在2007～2017年10年段的被引用次数处于世界前1%的高被引论文为20 131篇，占世界份额的14.7%，数量比2016年统计时增加了18.7%，首次超过德国，排在世界第3位，占世界的份额提升了1.9%。美国排在第1位，高被引论文数高达69 976篇，占世界份额的51.2%，比上年度增加了0.2%，英国和德国的高被引论文数分别为25 880和17 055篇，位于第2位和第4位，法国排在第5位，高被引论文数11 356篇。中国在科学研究方面表现出明显的对发达国家的追赶过程和“趋同”效应。
三方专利拥有量是衡量一个国家（地区）专利质量和应用技术竞争力的重要指标，它是指在北美、欧洲和日本三方中任何两方以上都申请的专利，较单一专利更能反映专利的质量。在该指标上，美国专利产出数量多年来一直稳居世界首位，其原始创新能力始终保持着较高活力，美国拥有的众多发明专利是其强大创新能力的重要基石。2016年美国的三方专利为15 219项，占全球的26.91%，中国为3 765项，约为美国的1/4，国际排名第4位，排名前三的国家依次为美国、日本、德国见图7所示。中国三方专利产出总量水平较低，但是也应该看到，居民发明专利申请量在迅速增长，2017年，中国国内发明专利申请受理量达138.2万件，连续七年位居世界第一。
3 科技产出指标变化
3.1 论文及引用
基于科研产出对科研活动进行测度，是评估国家科技发展水平的视角之一。科学论文是科研产出的主要形式之一，也是文献计量分析方法进行科研评价的主要依据［5］。从论文产量看，2016年，美国科研人员发表的被科学引文检索（SCI）收录的论文达50.23万篇，占世界份额的27.1%，中国为32.42万篇，占世界份额的17.1%，连续八年排在世界第2位，美国是中国的1.5倍。尽管×存在一定差距，但中国SCI论文数量持续快速增加，增速远超世界整体水平［6］。2006～2016年，中国SCI论文总数的年均增长率达16.6%，全球份额从5.9%增长到17.8%，中国已经成为世界科学技术知识的主要创新者和生产者之一，见图5所示。
图5 中国科技论文占世界总数比例的变化趋势
图6 高被引论文世界排名
2006～2016年，美国、中国都在逐年增加研究与实验发展方面的投入，2016年美国R&D经费投入为5 111亿美元，中国为4 512亿美元，美国始终保持着世界第一的地位。就增长速度而言，美国的研发投入总量基本保持着稳定的增长态势，年均增速为5%，这体现了美国在科技发展方面政策的稳定性。中国的科技投入起点较低，但增速很快，年均增速达19.5%，超过了所有国家，实际研发投入每六年翻一番，成为仅次于美国的世界第二大研发国见图3所示。同样，R&D经费的份额变化也呈现相同趋势。十年中，美国一直保持着大约32%的稳定份额，波动不大；而中国的R&D份额已经从2006的9%上升至2016的25%，中国的R&D经费投入对世界R&D经费增长贡献率达34%。
但从国际比较看，我国研发人力投入强度指标在国际上仍处于落后水平，见图2所示。每万名劳动力拥有研发人员数增长相对较慢，从2006年的16人/万名上升到2016年的21人/万名，在有统计数据的37个国家中，位列第31位。美国的这一指标在2015年已经达到87人，是同期中国的4.3倍。
3.2 三方专利
从R&D经费投入强度这一重要指标来比较，2016年的R&D支出占GDP比例是：中国2.11%，美国2.74%，德国2.93%，英国1.69%，法国2.25%，日本3.14%，韩国4.23%，芬兰2.75%。中国研发投入强度与部分发达国家的3%～4%的水平相比虽然×有差距，但是正在呈现出逐年提升的态势。2006年中国的R&D投入强度是1.37%，2016年已达到2.11%，高于欧盟平均1.94%的投入强度，已经连续三年超过2%，达到中等发达国家R&D经费投入强度水平。
图7 三方专利数量
3.3 科学与工程类博士毕业生
科学和工程类学位（S&E）博士生的培养可以视为一个科技产出指标，美国之所以能够成为世界上的科技大国，与其广为吸引和招纳世界各国的优秀人才是分不开的。2015年S&E博士毕业生数量美国是39 178名，中国是32 331名，中国和美国数量相当，见图8所示。相对于2004年，中国S&E博士增长118%，美国增长33%，中国因其在人才培养方面的投入增幅很大，这一指标的增长速度十分显著。但美国的总人口远少于中国，在获得科学和工程类学位的博士生占国家总人口的比例上，美国每百万人口S&E博士毕业生数是113，中国每百万人口S&E博士毕业生数是24，美国是中国的4.7倍。
例2.Maybe she is born with it,maybe its Maybelline.(Maybelline)
图8 科学与工程类博士毕业生
3.4 高技术产出
高技术企业是调整产业结构、提高国家竞争力的生力军。根据世界银行数据统计，2014年，我国高科技产品出口额占全球总额的26.0%，遥遥领先于美国（7.3%）。15年间，中国高技术产品出口全球份额从1999年的3%增长至2014年的26.0%，增长显著，美国则下降明显，逐渐丧失其市场份额。2014年我国高科技产业出口额占制造业产品出口额的比重为25.2%，高于世界平均水平（17.9%），略低于法国（26.7%），高于英国（21.8%）、美国（19.9%）及德国（16.9%），我国高科技产业规模已跃居世界前列。
4 结论
综合各项指标可以看出，美国的科技依然处于领导地位且比较稳固［7］，其在研发总支出（GERD）、SCI论文量、专利、博士生培养以及论文影响力等方面均处于领先地位；而中国则在研究人员投入和高技术出口上高于美国。但正如各项指标变化趋势所示，在科技总量指标上，中国与美国的差距在进一步缩小；在单项指标的增速上，中国位列世界第一。中国科技蓬勃发展的40年来，依靠科研经费和人员方面的大力投入，中国的科技论文产量和引用次数、高技术产品出口额和博士毕业生人数等科研产出保持高速增长，中国整体学术影响力得到快速提升，实现了科技的跨越式发展，大大缩小了与发达国家科技实力的差距。但同时也应看到，中国科研投入产出的效率×不高，相比主要的发达国家×有不小的差距，在有些质量指标上×落后较多，如科技论文引用数量和频率。这也从一个侧面说明中国科研成果虽然数量上增长较高，甚至超过很多传统科学强国，但在质量上要超越这些国家×有很长的路要走。
参考文献：
［1］ 胡鞍钢，熊义志.对中国科技实力的定量评估［J］.清华大学学报（哲学社会科学版），2008，2（23）：104-119.
［2］ 赵志耘，杨朝峰.中国在世界科学中的地位和影响评估［J］.情报学报，2010，3（29）：560-563.
［3］ OECD（2017），Main Science and Technology Indicators:Volume 2017/2（March 2018）.
［4］ NSB.Science and Engineering Indicators 2018.Arlington:National Science Foundation，2016.（NSB 16-1）.
［5］ 岳婷，杨立英，丁洁兰，等.中国科学五年科研效率评估（2010～2014 年）［J/OL］.http://www.sohu.com/a/113868913_468680.
［6］ 中国科学技术信息研究所.中国科技论文统计结果［R］.中国科学技术信息研究所.北京，2017.
［7］ R.D.Shelton，P.Foland.The Race for World Leadership of Science and Technology:Status and Forecasts［J］.SCIENCE FOCUS，2015（1）：34-37.
中图分类号： G322.7
文献标志码： A
doi: 10.3969/j.issn.1672-6375.2019.01.018
收稿日期： 2018-11-07
基金项目： 国家留学基金委员会公派留学项目。
作者简介： 董丽华（1979-），女，汉族，江苏丰县人，大学本科，副研究员，主要研究方向：科技政策评估和区域经济。
标签：科技实力论文; 指标分析论文; 中国与美国论文; 宁夏科技发展战略和信息研究所论文;