【科技专论】世界格局下的中国科研发展态势
世界格局下的中国科研发展态势
贺飞 北京大学
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【按语：前面两篇关注巴西和澳大利亚的博文发表后，许多网友留言要求我关注中国的科研，本文应要求先抛一块砖头，后续还有博文即将推出】
当前，世界科学研究格局正发生重要转变。2001-2011年，全球R&D总支出以年平均6.7%的速度增长。2011年，全球R&D支出超过14350亿美元（2006年为10510亿，2001年7530亿）。从总体上看，全球R&D支出高度集中在亚洲、北美和欧洲三个地区（占全球90%）。其中北美地区(美国、加拿大、墨西哥)2011年占全球32%(4620亿美元)，东亚、东南亚和南亚整体（包括中国、中国台湾、日本、印度和韩国等)占全球34%（4920亿美元。2001年占25%），欧洲国家（包括但不限于欧盟国家）占24%（3450亿美元）(欧盟28国所占比例从2001年的26%下降到22%)。2011年投入最大的前7个国家约占全球的四分之三，而其中排名前三的美国、中国和日本的总量超过了全球的50%。美国仍旧是最大的R&D执行者，2011年其R&D总支出为4290亿美元，几乎占全球的三分之一，但其所占比例从2001年的37%下降到30%。过去10年，亚洲国家特别是中国成为全球R&D支出增长的主要力量，约占全球R&D总增长的四分之一。
过去10年，中国R&D支出持续保持增长态势，世界银行2007年修订了中国的购买力平价汇率，虽然明显调低了其R&D支出的美元价值，但中国在2001-2011年的R&D支出总体上仍保持在20.7%的年平均增长率的高速增长(即使用通货膨胀修正后仍旧很高，为18.1%每年)，而同期美国的年平均增长率仅为4.4%，欧盟（此处欧盟国家增长率是根据当前的28个成员国进行计算的）仅为5.0%（其中德国为5.5%，法国为3.8%，英国为3.1%）。
近年来，中国已成为全球研发投入增长的重要引擎。2011年中国R&D总支出为2081亿美元，约占全球R&D总支出的15%，已超越日本成为仅次于美国的全球第二大R&D投入国。2011年排第三的日本R&D总支出为1470亿美元（占全球10%），相比而言，欧洲最大的几个国家则相对较少：德国（930亿美元，7%）,法国(520亿美元，4%)和英国（400亿美元，3%）。相比之下，尽管美国仍然是世界范围内科学和技术革新的领袖，但它的统治地位正受到世界其他国家经济发展的威胁，尤其是亚洲特别是中国[1]。
从R&D投入强度（R&D投入强度是指一国R&D总支出占该国GDP的比例）来看，2011年美国为2.85%（2000年为2.71%），德国为2.88%（2000年为2.47%），英国为1.77%（2000年为1.82%）、日本为3.39%（2000年为3.00%），韩国为4.03%（2000年为2.30%，仅次于以色列4.4%居全球第二）。从历史来看，在世界大型经济体中，日本历来保持着较高的R&D投入强度，但韩国近年来超过了它。中国的R&D投入强度自1990年代中期以来一直保持高速增长态势，其增速超过了GDP的快速增长速度。2011年中国的R&D投入强度已逼近欧盟，但仍远低于韩国、日本和美国等国家。2011年中国的R&D投入强度为1.84%，较2000年的0.90%有了大幅攀升[2]。
随着科技经济的发展，科技对国家经济、社会发展的重要性日益明显，国内外对直接影响国家科技创新能力的基础研究工作都非常重视。进入21世纪以来，国际研发格局深度调整，基础研究取得新发展、呈现新特点[3]。一是引领效应凸显。科技创新和产业变革相伴相生、日趋活跃，基于科学的技术发展，对新能源、新材料、新一代信息技术等战略性新兴产业的带动作用更为显著。二是前沿突破涌动。科学向纵深发展，对物质本质、宇宙本源、生命本性等的探索显现发生革命性突破的先兆，科学成果不断涌现，人类认识的疆域不断拓展。三是交叉融合深入。多学科交叉综合发展催生新的领域，如生命科学与信息科学融合形成生物信息学、系统生物学等方向，纳米科学与众多学科交叉融合形成纳米电子学、纳米生物学等方向。四是合作博弈激烈。全球科技界在开放合作、协同创新以应对共同挑战的同时，科学前沿和高技术领域的竞争日趋激烈，前瞻部署基础研究已成为各国的共识与行动。
基础研究作为新知识产生的源泉和新发明、高技术创生的先导，被视为国家长期技术发展的基础和提升国家经济实力与国际竞争力的重要支撑。美国在基础研究的巨大投入奠定了它在世界基础研究领域的超级领先地位，2011年达到743亿美元，在全球遥遥领先，其投入总量远高于全球其他任何国家，占其R&D总支出的17.3%；日本也非常重视基础研究投入，2011年达到180亿美元，位居全球第二，占其R&D总支出的12.3%。法国的基础研究投入总量全球第三，为131亿美元，占其R&D总支出的比例高达25.3%。相对而言，我国基础研究经费投入较少，2011年为仅为99亿美元，仅占我国R&D总支出的4.7%，投入总量仅相当于美国的13.3%和日本的55.0%（表1）。
表1 2011年R&D总支出前7国家基础研究总支出及占R&D总支出的比例
(单位：亿美元，按购买力平价（PPP）汇率换算)
国家 | R&D总支出（PPP） | 基础研究总支出（PPP） | 占比（%） |
美国 | 4291 | 743 | 17.3 |
中国 | 2082 | 99 | 4.7 |
日本 | 1465 | 180 | 12.3 |
德国 | 931 | NA | NA |
韩国 | 599 | 108 | 18.1 |
法国 | 519 | 131 | 25.3 |
英国 | 396 | 43 | 10.8 |
数据来源：Science and Engineering Indicators 2014.
我国基础研究投入主要来自政府，尤其是中央政府。2010年，中央本级财政拨款中基础研究经费为242.7亿元，地方财政科技拨款中基础研究经费为23.0亿元，合计265.7亿元。目前我国的基础研究投入渠道主要包括国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划（973计划）、重大科学研究计划、科技基础性工作专项、国家重点实验室、重大科学工程、行业部门基础研究、地方基础研究以及中央高校基本科研业务费。同时，据估算，2010年，我国政府财政拨款其他功能支出用于基础研究的经费约为5.7亿元。2010年我国政府基础研究投入合计约为270亿元（表2）。
表 22010年财政基础研究科目的支出(单位：亿元人民币)
基础研究经费 | 中央财政支出 | 地方财政支出 | 合计 |
合计 | 242.68 | 22.41 | 265.09 |
机构运行 | 27.86 | 6.00 | 33.86 |
重点基础研究计划 | 40.00 | 0.21 | 40.21 |
自然科学基金 | 103.78 | 5.46 | 109.24 |
重点实验室及相关设施 | 31.00 | 4.06 | 35.06 |
重大科学工程 | 6.70 | 0.14 | 6.84 |
专项基础科研 | 21.00 | 0.82 | 21.90 |
专项技术基础 | 0.47 | 0.47 | |
其他基础研究支出 | 12.26 | 5.25 | 17.51 |
数据来源：科技部发展计划司，《基础研究专报告》，2012年5月30日。
国际上一般用SCI数据库收录的科学论文来主要反映各国基础研究产出状况[5]。SCI数据库，收录经过严格遴选的、世界权威的、高影响力的学术期刊，具有独特的引文索引功能，（下文中凡未特别注明，“科技论文”即指SCI数据库收录的论文）；而SSCI 收录论文覆盖社会科学领域，在学科交叉和融合日益突显的今天，针对SSCI 论文的统计分析对于自然科学与工程技术研究人员也是很有意义的。
从基础研究科技论文产出情况来看，1990-2012年间，中国发表的SCI论文数量始终保持着强劲增长势头,论文总数从1990年的7945篇（占全球1.17%）增长到2012年的19.01万篇（占全球12.08%）（其中“八五”到“十一五”末年分别为1.31（占全球1.54%），3.05（占全球3.15%），6.82（占全球5.30%）,14.84（占全球10.40%）万篇）。论文总数排名从1990年的15位成为仅次于美国的世界上第二大SCI论文产出国。
1990-2012年间，中国发表的SCI论文年均增长率为16.2%。“八五”到“十一五”期间的年平均增长率分别为12.4%，18.5%，17.5%，17.3%，远高于同期世界年平均增长率的4.9%，7.5%，6.2,%，4.4%。中国SCI论文总数在“十二五”头两年年增长率仍稳定在13%，而世界年平均增长率则分别为6.7%，5.3%。
2012年，SCI数据库全球科技论文总篇数为159.67万篇，较2011年增加了5.3%。收录中国科技论文为19.01万篇，占世界份额为12.08%，排在世界第二位。其中中国作为第一作者共计发表16.47万篇论文，比2011年增加14.6%，占世界总数的10.3%，也仅次于美国排在世界第二位。美国论文数量为43.6万篇，是我国的2.3倍，占世界份额的27.3%。论文总数排在前5位的分别是美国、中国、德国、英国和日本。近10年美国、中国、德国、英国和日本等五国SCI论文总数变化见图1。
数据来源：Web of Science数据库（按论文发表年检索，检索时间2014年3月11日）。
2003年至2013年（截至2013年12月31日）我国科技人员共发表论文128.65万篇，排在世界第2位(排在前五位的其他四国分别为美国354.45万篇，德国92.26万篇，日本84.10万篇，英国（此处仅指英格兰）82.62万篇)；论文共被引用937.7万次，首次超过日本排在世界第4位（排在前五位的其他四国分别为美国5926.2万次，德国1333.0次，英国1330.0次，日本937.0万次），提前完成了“十二五”科技发展规划提出的国际科技论文被引用次数进入世界前5位的目标。我国平均每篇SCI论文被引用7.29次，比上年度统计时的6.51次提高了12.0%。我国SCI论文篇均被引次数虽与世界平均值（11.12次）还有不小的差距，但提升速度相对较快。2003-2013年间发表SCI论文累计超过20万篇以上的国家（地区）共有19个，按论文篇均被引次数排序，我国排在第15位。
从以上五国发表的高倍引论文数量来看，2003年至2013年（截至2013年12月31日）全球高被引论文总数为120217篇，中国为11291篇，排在五国的第四位（表3）。
表 3美国、中国、德国、英国和日本各学科高被引论文数量
（2003年1月1日-2013年12月31日）
高被引论文数 | 美国 | 英国 | 德国 | 日本 | 中国 | |
01数学 | 3446 | 1306 | 206 | 204 | 89 | 696 |
02物理 | 11093 | 6116 | 1243 | 2034 | 1102 | 1374 |
03化学 | 13973 | 5448 | 955 | 1470 | 972 | 2439 |
04生物学 | 17706 | 10294 | 2679 | 2373 | 1187 | 854 |
05地球科学 | 3469 | 2151 | 745 | 616 | 280 | 464 |
06工程科学 | 9217 | 2907 | 512 | 473 | 340 | 1878 |
07材料科学 | 5849 | 2313 | 425 | 586 | 444 | 1296 |
08计算机科学 | 3340 | 1562 | 309 | 288 | 86 | 416 |
09环境/生态 | 3366 | 1795 | 434 | 360 | 95 | 278 |
10临床医学 | 22499 | 14114 | 3980 | 3194 | 981 | 771 |
11免疫学 | 2113 | 1467 | 302 | 216 | 172 | 45 |
12神经科学与行为学 | 4328 | 2990 | 745 | 608 | 166 | 79 |
13药理学与毒物学 | 3219 | 1636 | 397 | 312 | 160 | 127 |
14精神病学/心理学 | 3055 | 2091 | 502 | 237 | 29 | 31 |
15空间科学 | 1335 | 1107 | 471 | 520 | 163 | 54 |
16农学 | 3260 | 1013 | 274 | 278 | 88 | 235 |
17经济与管理 | 2018 | 1463 | 290 | 98 | 10 | 90 |
18社会科学 | 6733 | 4072 | 1158 | 406 | 72 | 148 |
19多学科 | 198 | 179 | 34 | 21 | 10 | 16 |
总计 | 120217 | 64024 | 15661 | 14294 | 6446 | 11291 |
数据来源：SCI和SSCI数据库，此处英国仅为英格兰的数据，没有区分各国论文是否第一作者或通讯作者。
各学科领域影响因子最高的期刊可以被看作是世界各学科最具影响力期刊。2012年176个学科领域中高影响力期刊共有150种，这些期刊上的论文总数为47651篇，其中中国发表的论文数为4020篇，占世界的8.4%，排在世界第2位，美国有17773篇，占37.3%。中国在这些高影响力期刊上发表的论文中有1336篇是受国家自然科学基金资助产出的，占33.2%[6]。
根据《2012中国自然出版指数》数据显示[7]，中国科研产出的质量正在迅速提升，中国正在成为科技论文发表和科研产出的国际领先力量,与其他传统科技强国相比，中国的增长尤为显著。据统计，来自中国的的作者在2012年度在《自然》和自然子刊上共发表了303篇论文。2012年，在所有《自然》和自然子刊上发表的研究性论文中，有8.5%的论文是来自于中国的作者，这一数字比2011年同比增长了35%。2011年发表的论文总数为225篇，占当年总数的7%；2010年发表的论文总数为152篇，占当年总数的5.3%。如果追溯得再久一点，在2000年，当年只有6篇发表在《自然》和自然子刊的论文有来自中国的作者参与。
综上所述，无论是从投入还是从论文产出来看，当前我国基础科研正处于从跟踪追赶到并行发展的重要转型期[8]。但也存在一些问题，如开拓前沿的原创成果缺乏，科技领军人才不够，学科布局不均衡，创新文化氛围不浓，基础研究支撑和引领产业发展的机制还不够成熟等。
参考文献：
[1]National Science Board. 2014. Science and Engineering Indicators 2014. Arlington VA: National Science Foundation (NSB 14-01).
[2]OECD，Main Science and Technology Indicators (2013/1).
[3]杨卫，我国基础研究正处于重要转型期,人民日报，2013-09-10.
[4]科技部,国家自然科学基金委员会.中国基础研究发展报告（2001-2011）[M]. 知识产权出版社).2011.
[5]中国科学技术信息研究所，《中国科技论文统计结果》，2013年12月。
[6]中国科学技术信息研究所，《中国科技论文统计结果》，2013年12月。
[7]自然出版集团，《2012中国自然出版指数》，http://www.natureasia.com/en/publishing-index/china/supplement2012
[8]同[3].
（来源：科学网贺飞博客http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=1015，作者：贺飞）
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