世界主要国家近10年科学与创新投入态势分析

来源：世界科技研究与发展

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姜桂兴,许婧.世界主要国家近10年科学与创新投入态势分析[J].世界科技研究与发展, doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2017.08.002.

姜桂兴（中国科学技术信息研究所）

许婧（中国科学院成都文献情报中心）

摘要：科学与创新投资是推动科技发展、应对社会挑战、促进经济增长的根本保障。本文通过分析近10年世界研发投入及政策趋势发现，全球研发总投入保持增长态势，以中国为首的亚洲成为全球研发投入增长的主要驱动力量；科技创新被各国政府视作实现经济社会长期可持续发展的根本途径，成为世界各国竞相投入的重点；全球企业研发投资增长势头强劲，研发投资分布高度集中于生物制药、信息技术和汽车等高、中研发强度产业。

关键词：科技；创新；研发投入；政府；企业

中图分类号：G32     

文献标识码：A                            

doi:10.16507/j.issn.1006-6055.2017.08.002

1  引言

科学与创新投资是推动科技发展、应对社会挑战、促进经济增长的根本保障。在全球贸易持续低迷、经济增长乏力的情况下，各国都将发展目标瞄准了新一轮的科技革命和产业变革，努力增加科技创新投资，以抢占未来科技经济发展的先机。那么，当前全球科技投入的整体状况如何？呈现怎样的态势和图景？中国科技投入在全球处于什么水平？存在哪些优势和不足？

有鉴于此，本文试图从全球视野分析和把握近10年科技创新投入的基本趋势，以期为中国的科技投入决策提供一定的参考和借鉴。

2 世界主要国家科技投入经费分析

自1993年开始，美国国家科学基金会每两年发布一期科学与工程指标，目前该系列报告已经发布到2016年版，最新统计数据截至2013年。

2.1 世界研发投入持续快速增长，知识和技术密集型经济竞争加剧

按当前购买力平价计算，全球研发总投入（即实际支出，下同）已由2003年和2008年的0.84万亿美元和1.27万亿美元增长至2013年的1.67万亿美元（过去5年年均增长率为5.7%，过去10年年均增长率为7.2%），几乎翻了一番，这是世界各国间知识和技术密集型经济竞争加剧的直接表现。各国政府越来越重视知识和研发等科技活动对于推动经济增长的作用。在2003~2013这十年间，中国是世界研发投入增长的最大贡献者，其研发投入增量占全球增量的34%，其次是美国（20%）和欧盟（16%），然后是日本（6%）和韩国（5%）。2014年，全球商业、金融和信息三大知识密集型服务业的产出按增加值计算为12.7万亿美元，其中美国占了33%。知识密集型服务业执行了美国29%的产业研发活动；航空航天、制药、计算机、通信和科学仪器等高技术制造业执行了美国50%的产业研发活动。

2.2 研发投入高度集中于亚、美、欧三个地区

由于统计口径的变化，无法对比2009年前后的变化情况，但从2009、2011、2013这3年的数据（图1、图2）可以看出，各地区的研发投入金额都在逐年增加。其中，东亚与东南亚由于中国的突出表现，4年增幅高达40%，2013年的研发投入金额已经超过北美（4年增幅12%），位居世界首位。加上欧洲（4年增幅13%），这三个地区的研发投入之和占了全球研发总投入的88%，其他地区的研发投入只占12%，其中中亚（包括俄罗斯）占2.5%，南亚（包括印度）占2.7%，大洋洲（包括澳大利亚）占1.5%，非洲（包括南非）占0.8%，南美洲（包括巴西）占2.4%，中东地区占2.0%，中美洲和加勒比地区则不到0.1%。

图1 世界研发投入的地区分布

图2 地区研发投入的全球占比

就具体经济体而言，研发投入地理分布高度集中的状况更加显著。如图3所示，在2003~2013年，中国研发投入增长近500%；韩国和俄国的投入增长也都超过100%，但由于基数较小，在金额上的增量并不显著；美国的增幅虽然不足60%，但其2003年的研发投入已近3000亿美元，甚至超过了除中国外所有其他国家2013年的研发投入。因此，2013年，美国仍然是最大的研发执行国（4570亿美元，占全球研发投入的27%），中国第二（3360亿美元，20%），这两大国几近占了全球的50%；日本（1600亿美元，10%）和德国（1010亿美元，6%）分列第三和第四，组成第二梯队；韩国（690亿美元）、法国（550亿美元）、俄罗斯（410亿美元）、英国（400亿美元）、印度（360亿美元）属于第三梯队——各占全球的2%～4%不等；中国台湾、巴西、意大利、加拿大、澳大利亚和西班牙构成第四梯队，各占全球的1%～2%。前三个梯队的9大研发投入国合计占了全球研发总投入的78%，前四个梯队的15个国家和地区则占了全球研发总投入的87%。

图3 主要经济体的研发投入额

2.3 亚洲研发投入增长强劲，中国表现突出

尽管美国和欧盟仍是全球研发的主要投入者，但其世界占比不断显著下滑。从2003年到2013年，美国研发投入占全球研发总投入的比例已由35%降至27%，欧盟所占比例也由25%降至20%，而同期东亚和东南亚的占比则从25%增长到37%，成为全球研发投入增长的主要驱动力量和研发活动最密集的地区。其中，中国是世界研发投入增长最快的国家，2003～2013年年均增速高达19.5%，韩国研发增速为11.1%，远高于全球的平均增速；美国和欧盟则低于全球的平均增速（图4）。

图4 主要经济体研发投入年均增长速度

从研发强度看，中国和韩国也是增长最强劲的国家，2003～2013年两国的研发强度几乎都翻了一番；2013年全球研发强度最高的国家是以色列和韩国，达4.2%，日本、德国和美国分列第三至第五。

从研发投入结构看，中国、日本和韩国企业的投入比例约为75%，美国企业投入比例约为61%。中国的基础研究投入只占5%左右，与其他国家大约15%的比例相去甚远，这一方面反衬出中国企业在研发投入中的重要作用，另一方面也表明中国在利用世界其它地区基础研究成果方面存在机遇。

3  主要经济体科学创新投入方向分析

研究突破和创新是振兴国家经济、增进社会福祉和应对重大社会挑战的根本力量。科学研究和创新投资能够带来长远的经济和社会效益。因此，各国都将科学研究和创新视作推动经济社会长期可持续发展的根本途径。

3.1 美国加强创新基础要素投资，新政府削减科研预算受阻

尽管面临财政紧缩的困境，美国奥巴马政府一直主张加大研发投入。美国政府2015年新版《创新战略》强调联邦政府投资要为创新过程提供基本保障，加强美国创新生态系统的四大基础要素——基础研究、高质量的STEM（科学、技术、工程和数学）教育、21世纪先进的物质基础设施和下一代数字基础设施方面的投资力度。2016年2月，美国政府向国会提交的2017财年联邦研发预算为1523亿美元，比2016财年的1461亿美元增加了4.2%。其中，基础研究和应用研究预算共728亿美元，占48%，较之2016财年增加了39亿美元，增幅5.7%。预算案提出继续增加国家科学基金会、能源部科学办公室和商务部国家标准技术研究院三大基础研究资助机构的预算，三大机构的总预算为146亿美元，比2016财年的实际水平多出9亿美元。此外，开发研究预算为767亿美元，占总研发预算的50%，增长22亿美元，增幅3%；研发设施设备预算为28亿美元，约占总研发预算的2%，较上年增长2.2%；针对提高和扩大国民科学、技术、工程和数学学习的能力教育预算为30亿美元，与2016年基本持平。

虽然在2017年3月公布的2018财年政府预算案中，特朗普政府在总预算受限而增加国防相关预算的情况下，对主要联邦科研机构的经费进行了较大幅度的削减，但5月获得国会通过的2017财年联邦研发预算案不仅维持大部分科研机构的研发预算不变，甚至大幅增加部分机构的研发预算。

3.2 欧盟紧抓数字经济机遇，助推工业数字化进程

尽管面临重重困难、深陷内政外交泥潭，但欧盟在极力破解当前困局的同时，始终着眼长远，加大研发创新投入，保持一流的创新水平。欧盟委员会2016年7月发布了“地平线2020”新版工作计划，确定欧盟2017年研发创新投入为85亿欧元。其中，针对跨部门、跨行业研发创新活动的支持力度最为显著：在循环经济方面，投入3.25亿欧元支持“工业2020”计划，全方位确保欧盟经济的健康可持续发展；在智慧城市发展方面，投入11.5亿欧元，以实现环境、交通、能源及数字化网络之间的高效集成与协同运转；在自动驾驶的技术和标准研发方面投入5亿多欧元；物联网研发投入达3.7亿欧，扩大数字技术在欧洲的应用。

鉴于物联网、5G通信、云计算、数据分析和机器人等信息技术的进步正在变革所有行业的产品、工艺和商业模式，而且最终将随着全球价值链的变化创建新的产业模式，为抓住数字经济给工业带来的机遇，欧盟委员会于2016年4月发布《欧洲工业数字化》通报，提出要在未来几年投入近500亿欧元，加快欧洲工业数字化进程，增强欧盟在数字技术领域的竞争力，并确保欧洲任何地方、任何部门、任何规模的工业都能从数字创新中受益。

3.3 英国力保科研经费预算，研发税收优惠创新高

英国政府在努力消减财政赤字、减少公共支出的情况下，始终保持科研投资，支持其世界一流的研究基础。2011～2015年严格执行了2010年发布的预算承诺，保持每年46亿英镑的资源性科学经费投入水平。根据英国政府2016年3月发布的春季预算，2016～2020年，英国资源性科学经费预算将由每年47亿英镑逐年增至51亿英镑，其中包括新增设的总额15亿英镑的“全球挑战研究基金”（GCRF）和4.35亿英镑的“牛顿基金”（Newton Fun），分别用于开辟解决全球面临的各种挑战问题的新路径和开展同新兴发展中大国的科学与创新合作。此外，英国政府还将履行其2015年秋季声明中提出的69亿英镑的资本性科学投资承诺，其中包括30亿英镑的“世界一流实验室”（WCL）建设资金和29亿英镑用于重大战略优先领域基础设施建设的“大挑战基金”(GCC)。这样，英国政府未来五年科学投入总额将达263亿英镑，在财政开支极为紧张的情况下实现2011～2020年长达10年的科学预算保护和持续稳定的科学资本投资。

为实现强劲和可持续的经济增长，英国政府还实行非常具有国际竞争力的研发税收减免政策。自2015年4月1日起，英国大企业研发税收减免的比率由10%提高到了11%，中小企业的研发税前加计扣除比率由225%提高到了230%，而大企业的研发税前加计扣除比率也高达130%。截至2015年，研发税收减免相当于支撑了英国1.8万家企业140亿英镑的研发投入。

3.4 德国研发投入持续增长，国计民生未来项目成投资重点

德国联邦政府2016年5月发布的《联邦研究与创新报告2016》显示，德国研发投入近年来持续增长。2013年德国全社会研发总投入达797亿欧元，占GDP的2.85%，2014年升至839亿欧元，接近GDP的3%，其中企业占研发总投入的2/3。德国政府对研发的支持力度也不断增强，2016年联邦政府的研发预算达到158亿欧元，比2015年的149亿欧元增加9亿欧元，2017年联邦政府研发预算约176亿欧元，将占整个政府预算的5.4%。大量的研发投入确保了德国创新能力的持续增长，世界经济论坛最新发布的全球竞争力报告中，德国排名第四，欧洲最具创新能力的10家企业中德国有5家，2004～2015年德国劳动力市场产生了12.6万个与科研有关的新岗位。

德国政府重点支持数字经济和社会、可持续经济和能源、创新就业环境、健康生活、智能交通和公民安全等对社会发展、未来经济增长具有特别意义的研究主题。2016年，德国政府出台了《数字化战略2025》，旨在以计算机、网络和大数据等信息技术为基础，建设智能工厂、智能交通、智慧城市和智能家居等一系列数字化系统，全面提高德国经济竞争力，推动社会创新发展。根据这一新战略，德国将投入1000亿欧元，在2025年前建成覆盖全国的千兆光纤网络。根据德国政府分析，德国企业如能持续应用数字技术，未来5年可增加820亿欧元产值。

3.5 法国增加高等教育与研究预算，“新工业法国”战略调整布局

根据法国政府2016年9月底公布的2017年预算草案，法国政府将增加高等教育和研究预算，这是15年来增加最多的一次。2017年，法国政府总体预算拟增加2%，而教研部的高等教育与科研预算将增加3.7%，预算达238.5亿欧元，其中的研究预算总额将增至79亿欧元。法国国家科研署的预算也将较2016年的实际支出额增加9%，达到6.09亿欧元，而其项目资助申请成功率也将从2015年的9%升至2016年的14%，2017年的20%。

2016年5月，法国政府对实施近3年的旨在通过创新驱动法国工业转型升级的“新工业法国”战略进行了阶段性盘点，提出进一步优化布局、加大投资力度。调整后的“新工业法国”总体布局为“一个核心、九大工业解决方案”。其中，2015年4月宣布启动的“未来工业”计划是该战略第二阶段的核心，即通过数字技术改造实现工业生产的转型升级和以工业生产工具的现代化帮助企业转变经营模式、组织模式、研发模式和商业模式，从而带动经济增长模式的变革，建立更具竞争力的法国工业。九大“工业解决方案”包括数据经济、智慧物联网、数字安全、智慧饮食、新型能源、可持续发展城市、生态出行、未来交通、未来医药等九大领域。法国政府将在“未来工业”计划框架内为2015年4月至2017年4月实施的工业投资提供为期6年、共50亿欧元的税收优惠，帮助1500余家中小企业改进经营模式。

3.6 日本发布新科技基本计划，研发投入创历史新高

根据日本总务省统计局发布的“2015年科学技术研究调查结果”，2014年日本国内研发总投入为18.97万亿日元，较2013年增长4.6%，实现了连续三年的增长。研发强度达到3.87%，仅次于韩国和以色列，位居世界第三。无论是研发投入总额还是研发强度，都达到日本历史最高水平。

为确保日本科技和经济发展处于全球领先地位，日本政府自2015年以来相继出台了《科技创新综合战略2015》、《第五期科学技术基本计划》等一系列重大科技相关战略、计划和措施。其2016年1月发布的《第五期科学技术基本计划（2016～2020）》提出，未来五年日本政府研发总投入为26万亿日元，将占日本GDP的1%，并力争使全社会研发投入达到GDP的4%以上。第五期基本计划的核心内容是“四大政策支柱”：一是推动未来产业创新发展和社会变革；二是解决经济社会发展面临的重大挑战；三是强化科技创新的基础能力；四是构建人才、知识和资金的良性循环体系。其中，前两大支柱强调日本未来科技创新发展的重点，决定了日本未来五年研发投入的基本方向；后两大支柱着重于日本科技创新体系的改革，奠定了未来日本在人才培养、科技计划和科研经费管理等方面的改革方向。

4  全球企业研发投资分析

在全球市场竞争加剧和技术发展变化持续加速的大背景下，创新创造成为决定企业未来发展的战略性关键因素，因此，世界创新领先企业更加重视研发投资。据《2016年欧盟产业研发投资记分牌》报告对全球研发投资排名前2500家企业（这些企业的研发总投资占全球企业研发总投资的90%以上，占全球研发总投资的55%以上）所做的调查，2015年，全球企业研发投资继续增长，总额达6960亿欧元，较2014年增长6.6%，远高于其净销售额-3.6%的增长幅度。

4.1 中美企业研发投资增长迅速，欧日企业稍逊一筹

随着欧盟以外地区企业研发投资的兴起，记分牌的统计对象也不断调整，从2007~2011年分别统计欧盟内外研发投资额的前1000名，到2012的全球前1500名（欧盟405）、2013的全球前2000名（欧盟527），最后于2014稳定为全球前2500名。自此以后，欧盟企业的入选数量逐年下滑，从2014的633，到2015的608，再到2016的590。从中可以看出，近年来各企业对研发的重视，以及欧盟以外地区企业研发力量的强势崛起。

2015年，全球研发投资排名前2500家企业中，美国837家、欧盟590家、日本356家、中国大陆327家，以及包括中国台湾（111家）、韩国（75家）、瑞士（58）、加拿大（32家）、印度（25家）等在内的其他国家和地区共390家。其中，美国（研发投资全球占比38.6%，比2014年提高0.4%）、欧盟（27%，下降1.1%）、日本（14.4%，上升0.1%）和中国（7.2%，上升1.3%）的企业研发投资占据了全球投资总额的87.6%，其他地区仅占12.8%（下降0.7%）（图5）。

图5 全球企业研发投资地区分布

2015年，美国企业的研发投资比2014年（8.1%）有所下滑，约5.9%，略高于2013年的5%，高研发密集型行业企业依然是这一增长的主要贡献者，其中制药与生物技术（13.3%）和软件与计算机服务（11.5%）行业的表现尤其出色。欧盟企业的研发投资增速为7.5%，远高于2014（3.3%）和2013（2.6%），其研发投资增长主要受德国企业（研发投资增速10.6%，占欧盟企业研发投资总额的37.6%。其增长主力是汽车和零部件行业企业，其次是信息通信技术以及健康相关行业企业）研发投资增长的持续驱动。日本企业的研发投资增速为3.3%，低于美国和欧盟企业。其研发投资与德国相似，主要依赖于占其企业研发投资总额29.4%的汽车和零部件行业（研发投资同比增长5.5%）。中国企业的研发投入增幅依然是全球第一（24.7%），其中，华为、中兴、百度这三个信息通信行业的公司表现最为突出，研发投资增长均超过了30%。其它地区企业的研发投资增幅约为2.4%，其中增幅最大的是中国台湾（7.1%），而此序列中研发投资最多的瑞士则因诺华公司资产剥离等原因造成其投资同比下滑1.5%。

图6 各地区企业研发投资年增长率

4.2 全球企业研发投资主要集中于高、中研发强度行业

2006~2015年，全球研发投资排名靠前的企业尽管分属多个行业（36~41个），但一直高度集中于制药与生物技术（占比17.7%~19.3%）、技术硬件与设备（14.4%~18.3%）、汽车与零配件（15%~17.1%）等高、中研发强度行业。上述3个行业的研发投资占全球研发总投资的一半左右，而前15个行业占比则高达92%左右。同时，研发投资增长最快的行业逐渐由早前的传统行业石油与天然气（2006~2008）、银行（2009~2011）、建筑与材料（2013）变为了现今的新兴行业软件与计算机服务业（2012，11.8%；2014，12.8%；2015，12.3%）。

图7 各行业企业研发投入集中情况

从排名靠前的企业的投资占比来看也是如此。在2009~2015年间，前10强企业的研发投资占到所有上榜企业研发总投资的14%左右。随着时间的推移，这一比例从2009年的13.6%提升到了2015年的14.8%；同时，百强企业的研发投资占比则从2009年的58%下降到了2015年的53.1%（图8）。这一数据充分展示了企业研发投资的汇集情况。

图8 前十/百强企业投资占比

4.3 中国企业创新投资总体水平偏低，但信息通信技术产业研发投资增长强劲

随着研发投资力度的不断加大，中国企业入选记分牌的数量逐年增多，由2008年的10个逐步上升到2012年的56个以及2016年的327个。不过，排名大都不高，进入前百强的企业从未超过6个，进入前50强的仅华为一家。另一个需要提高的就是投入强度，中国企业的研发投入强度长期维持在2%以下，仅2015年提高到了2.5%，在主要经济体中一直垫底，还不到美国（4.5%~5.8%）的一半。

对近5年中国研发投资50强企业的行业分布进行分析发现，虽然一直是汽车与零配件、建筑与材料等传统行业占据主导地位，但信息通信技术产业的崛起速度非常快（图9），其中表现最亮眼的是华为，该企业自2010年进入全球百强后就一直占据中国榜的榜首，并在2016年的榜单中位列全球第8。从行业来看，全球的软件与计算机服务业研发投资增速长期占据排行榜前5位，近两年更是稳居第一（2014同比增幅12.8%，2015增幅12.3%），这虽然主要归功于占全球该行业研发投资主导地位的美国企业的大规模研发投入（2014同比增幅13.1%，2015增幅11.5%），但中国企业也做出了巨大贡献，其软件业2015（2014）年的研发投资同比增长达到了38.3%（47.3%），增速惊人，远超全球和欧美的增长速度。就单个企业而言，中国绝大部分软件企业自入榜以来的研发投资都保持了两位数增长。同时，中国硬件企业也表现不俗，2015（2014）年研发投资整体增长35%（24.8%），华为（2014增长33.8%，2015增长46.1%）、中兴（2014增长22.4%，2015增长34.1%）、联想（2014增长65.1%，2015增长20.2%）等企业一马当先。

图9 中国研发投资50强企业的主要行业分布

5  结语

对全球主要国家研发投入数据的分析表明，全球研发投入继续保持增长态势，亚洲国家研发投入增长尤为迅速，地区分布呈现亚、美、欧多极化格局。但就具体国家而言，在研发投入强度不可能无限提高的前提下，各国研发投入总量最终是要受经济实力、政治制度和社会状况等各种条件刚性约束的，经济发展后劲越足、GDP越高、政府组织和调动力越强的国家，研发投入持续增长的可能性也越大。由是观之，当前全球研发投入在持续增长中呈现明显分化的趋势——中美两强地位稳固，其它国家则难以望其项背，并且差距可能越来越大，但中美之间差距会越来越小。2013年美国研发投入为4570亿美元，占全球27%，中国3360亿美元，占全球20%，两国共占全球的47%，随着中国研发投入的持续快速增长，预计2019年中国研发支出将赶上美国，届时两国所占全球的份额还将会上升，进一步拉开与第二梯队（日德）、第三梯队（韩、法、俄、英、印）和第四梯队诸国（中国台湾、巴西、意大利、加拿大、澳大利亚和西班牙）及其他国家的差距。

随着2008年以来全球金融危机和欧债危机负面影响的不断扩大和持续发酵，世界主要国家更加认识到科技在摆脱经济危机、恢复增长中不可替代的作用，纷纷将科技创新作为推动经济增长、应对社会挑战的根本力量，不断增加科技预算和创新投入，助推科技和产业发展，科技投入的社会需求导向越来越明显。信息技术变革支撑和引领着新一轮科技革命，以云计算、物联网、人工智能和大数据等为主要内容的信息技术和数字经济成为各主要国家重点投入以抢占科技制高点的鲜明标志。人口老龄化、各种健康问题、环境和资源压力等社会挑战迫切需要新的研究和技术突破，越来越多的国家将可持续增长和民生福祉作为首要的科技发展目标，医疗卫生和环境保护领域成为政府支持公共研发的重中之重。金融危机和经济危机的深刻打击促使美国和欧盟国家重新聚焦产业发展，打造多元化和具有竞争力的工业基础。全球市场竞争加剧和技术发展变化加速使得创新创造成为决定企业未来发展的关键要素，加之各国政府产业政策及财政税收政策的影响和牵引，创新型企业更加重视研发投资，全球企业研发投资也主要集中在生物技术、信息通信和汽车等高技术行业，并且表现出强劲的增长势头。

中国十年来近20%的年均研发投入增长模式引人注目。中国的研发投入已位居世界第二，占全球研发投入总额的20%，研发投入增量占全球增量的34%，是全球研发投入增长的主要贡献者。而且目前中国研发投入的两大特点决定了中国研发投入总量仍具有很大的增长潜力——一是中国的研发强度只有2.07%（2015年），与很多创新型国家2.5%以上的水平差距较大，在GDP中高速增长的前提下，研发投入总量仍有很大增长空间；二是中国研发投入的75%来自企业，这一比例超过市场经济高度发达的大多数西方国家。鉴于企业天然的逐利性，在企业研发投入占主体的情况下，中国研发投入增长的动能十分强劲。不过，与发达国家相比，中国研发投入仍存在两个比较突出的问题，一是基础研究投入比重较低，只占研发投入的5%左右，与其他国家大约15%的比例相去甚远，源头创新能力不足；二是领先的创新企业比较少，企业研发投入强度普遍比较低。在全球研发投入排名前2500家的企业研发投资中，中国仅占5.9%，而美国占36.3%（2009~2014）。这些不足将严重影响中国科技发展的持续创新能力和中国企业在全球市场的竞争力。这就需要政府采取切实有力的措施，提高研发投入强度，优化投入结构，加大基础研究投入力度，引导和鼓励企业更多地投资研发活动，推动我国走可持续的创新发展之路。

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