美国基础研究的特点分析及其对中国的启示

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来源：世界科技研究与发展

作者：范旭，李瑞娇

摘要：基础研究是整个科学体系的源头,是建设创新型国家的重要基石，基础研究能力决定了一个国家的科技创新能力。美国是一个基础研究大国，其基础研究的经验可资借鉴。本文回顾美国基础研究的政策，并基于近期数据，从美国基础研究的政策支持、投入、资助体系、执行主体、人员队伍、研究领域、产出情况等多个视角分析其特点。研究发现，美国的经验在于：政府高度重视，基础研究政策一以贯之；重视多元投入机制的构建；研究型大学深耕基础研究；高度重视人才、科技成果转化；形成了政府引导下对关键领域的原创能力突破模式。借此，本文为提升中国基础研究能力、加快中国创新型国家建设提出四点建议。

基础研究是建设创新型国家的重要基石。中国正在加快创新型国家建设，毋容置疑，基础研究对于中国自主创新战略和创新驱动发展战略的实施极其重要，但这也恰是中国科技发展中的短板。习近平总书记在2018年5月28日召开的中国科学院院士大会和中国工程院院士大会中特别强调基础研究的重要性，他认为基础研究是整个科学体系的源头和所有技术问题的总机关，但当前中国面临的窘境是“基础科学研究短板依然突出，企业对基础研究重视不够，重大原创性成果缺乏，关键核心技术受制于人的局面没有得到根本性改变”。只有突破基础研究能力的技术瓶颈，才可能实现技术的高速发展与变革,占领未来全球竞争的制高点,实现社会主义现代化强国目标。他山之石，可以攻玉。美国是基础研究的强国，二战后美国的基础研究一直保持强劲的发展势头。探讨美国基础研究经验，尤其近年来的发展状况，对我国在创新型国家建设中采取措施弥补基础研究的短板具有借鉴意义。

国内学者对美国基础研究状况的分析和启示主要集中在以下几个不同角度。在基础研究人才队伍方面，黄宝晟等从美国博士学位授予概况、学科分布、性别比例、国籍、种族情况等特点出发，分析了基础研究人员队伍中博士学历人员的作用，提出中国在培养基础研究人才中应注意哪些问题；马佰莲就国家目标下的科学家个人自由问题进行了讨论，在美国相对自由的科学人员管理制度的启发下提出适当减少基础人员行政束缚的意见；梁彤等力图以历史发展的眼光对基础研究在美国研究型大学的兴起和发展过程予以考察；赵可等发现美国研究型大学的科技研发是知识生产与人才培养的良好结合，美国研究型大学在数量上不占优势，比例仅占大学总数的6%左右，但提供了90%的大学专利，培养了60%的基础研究博士生。在政策管理体系方面，张翼燕从政策角度出发归纳了美国科技政策的“四项基本原则”：支持基础研究、支持国家利益技术、支持良性的自由竞争、营造高效率的外部环境；徐鹏从基础研究的界定、经费投入与支出、重点领域等角度介绍了美国基础研究现状，得出启示：中国要取得基础研究的健康发展须从充分配置调整资源，加强宏观政策引导入手；田华等从美国联邦政府、国会、高等院校三个层面，分析了美国基础研究管理的特点及其对中国的借鉴意义；胡莹等则对美国基础研究及成果转移政策进行了介绍和分析,并对中国的基础研究相关政策制定提出建议。在基础研究经费投入方面，刘云等分析了美国基础研究经费投入与配置的模式，结合中国基础研究经费投入的现状，着重从基础研究具体投入与执行、经费配置两个方面，提出了政策建议；朱迎春也得出相似启示。

国外对美国基础研究发展状况的研究，一是来自美国科学基金会（National Science Foundation，NSF）。美国科学基金会除了在每两年发布一次的《科学与工程指标》报告中分析美国研发活动时对基础研究发展状况进行描述外，还在其他报告中对美国大学（基础研究中承担主要工作的机构）的基础研究发展状况进行专题分析，如美国科学基金会2009年的报告《联邦政府是科技大学研发经费的最大来源》、2010年的报告《大学报告：2009财年550亿美元的科学和工程研发支出》、2018年的报告《NSF 2017财年业绩和财务亮点》等。二是学者关于联邦政府对美国基础研究支持的研究。理查德.纳尔逊(R. R. Nelson)在《基础科学研究的简明经济学》中认为基础研究具有特殊性，其外部性、不确定性会导致市场失灵，因为企业投资该领域不一定能获益，在这种的情况下，基础研究的发展离不开联邦政府的介入。格拉汉姆和戴蒙德合著的《美国研究型大学的兴起：战后年代的精英及其挑战者》一书，分析了联邦政府对研究型大学提供的基础研究经费及制度支持，阐释了研究型大学在基础研究中的重要地位。Christine M.Matthews在其2012年向国会提交的研究报告《联邦政府对学术研究的支持》中分析联邦政府对大学基础研究的投入。

总的来说，国内对美国基础研究启示借鉴类的文献主要是从人才、管理、经费投入等某一方面的研究，国外更多的是研究联邦政府对美国基础研究支持，从政策历史、经费与人员投入、关键研究领域、产出、启示等方面进行的综合性研究不足，因此，本文基于近期数据资料对美国基础研究的发展状况、特点和经验进行更全面的探讨。

1、美国联邦政府对基础研究的政策支持

美国能够成为世界上头号强国，与其发达的科技实力密切相关，科技实力的背后是政府对基础研究的重视与孜孜不倦的支持。美国基础研究的发展历史并不长，基础研究能力在二战之前并无明显优势。二战期间美国政府开始管理和投入基础研究活动。罗斯福政府设立“科学研究和发展局”协调科学活动，依靠国家力量将科研主体集中在一起，促成了曼哈顿计划的成功，充分展现出基础研究的巨大价值和政府力量介入其中的必要性。1945年7月，时任美国科学研究发展局局长的万尼尔布什完成报告《科学——无止境的前沿》，这一标志性事件成为美国将基础研究作为国家战略发展的开端。自此以后,美国历届政府高度关注该领域的发展，基础研究在美国的科技政策中占据了相当重要的地位。

杜鲁门政府设立科学咨询委员会，积极促成美国科学基金会于1950年成立。艾森豪威尔政府1958年成立美国航空航天局National Aeronautics and Space Administration，NASA），并将政府对大学的资助重点转向基础研究。1961年，肯尼迪政府开始实施阿波罗计划，全面推动空间领域基础研究的发展，重点支持国防领域的基础研究，以应对苏联的挑战。1971年，尼克松总统向癌症宣战，签署《国家癌症法案》，同时大力拨款，投入1亿美元用于开展根治癌症的研究，推动了美国医学基础研究的发展。1979年，卡特总统为了纠正基础研究资助严重下降的状况，提出了大幅度增加研发经费预算，强调政府应该更加重视对基础研究的支持。1980年代，里根和老布什总统尽管反对政府干预市场，但还是进行了有关基础研究政策的制定。他们强调应加强教学(Education)、科研（Research）、生产(Production)联合体系统（ERP），因为ERP大大改变了基础研究的范围、规模和能力。里根政府强调基础研究的重要性和政府资助基础研究的选择性，提出政府首先要资助符合国家需要的基础研究，并着力在大学建设工业—大学合作研究中心、工程研究中心等科学基础设施，推动应用基础研究。老布什执政时期，政府继续加强基础研究和对科技的宏观管理，加大研发投入，并发布了美国第一份国家关键技术报告，六个领域的22项关键技术被明确提出。克林顿政府特别强调“增进基础科学与国家的目标联系”。在1994年发布的《科学与国家利益》中提出了基础研究的五个国家目标。小布什政府更侧重对基础科研人才培育和基础学科教学，提出聚焦“催生前沿和多学科的研究领域”，认为维持基础研究的卓越不仅是政府的重要职责也是支撑美国繁荣的重要举措。

奥巴马政府分别于2009、2011和2015年发布科技政策报告《美国创新战略》，提出提高美国科学、技术、工程和数学教育的质量，加大对基础研究的资助力度，实现美国国家科学基金会、美国国家标准与技术研究院、能源部科学办公室三大基础研究机构的预算增加1倍，进一步强化了美国在基础研究领域的领导地位。2017年特朗普政府执政后，以政府不应过分干预企业研发为由减少了政府研发的总投入和基础研究的投入，但基础研究预算在2019年的财政预算中仍占到研发总预算的23.16%，并且继续加大对科学、技术、工程和数学教育的投入。可见，基础研究是历届美国政府研发投入的主要领域，已逐渐成为企业高度重视的研发领域，从而奠定了美国在基础研究领域的霸主地位。

2、美国基础研究的特点

2.1 基础研究经费总体投入大

自1950年代以来，美国不断加强对基础研究的投入。半个多世纪里，美国基础研究投入占国民生产总值的比例几乎翻两番，基础研究在R&D经费中的比重也增长了近一倍。R&D经费和GDP增长的速度远不及基础研究经费的增长速度（表1）。

美国基础研究、应用研究、试验发展占R&D经费的比例在1970—2000年之间大致百分比为15:22:64。进入到21世纪后，基础研究的比例上升，应用研究比例下降，试验与发展的比例基本保持不变，三者比例大致为17:20:63。2017年美国的研发支出初步汇总金额为547.9亿美元，其中基础研究支出为91.453亿美元，基础研究投入强度达到16.7%。（表1）。

2.2 美国基础研究经费由多元主体投入

美国基础研究的投入主体多样，联邦政府起主导作用，企业基础研发资金活跃，私人非营利机构在基础研究投入中发挥独特的作用。联邦政府通过政策引导、合同协议、税收杠杆等方式，探索出一条独具特色的基础研究投入机制。此外，投入方式也十分多样，有共建新型研发机构、联合资助、慈善捐赠等。 

1）以联邦政府资助为主

长期以来美国基础研究经费的投入以联邦政府为主体。1953—2015年间，联邦政府的基础研究经费投入占全国基础研究投入的比重维持44%~69%之间，企业为基础研究的第二大资助者，其投入占比维持在15%~34%之间（表2）。2015年，美国联邦政府资助高达335.9亿美元，占基础研究经费总额的44.3%；企业资助206.4亿美元，占总额的27.2%；高等教育机构投入98.9亿美元，占比13%；其他非营利性组织投入96亿美元，占比12.7%；非联邦政府投入21.2亿美元，2.8%。

美国联邦政府有十多个部门参与资助基础研究，其中卫生与人类服务部（Department of Health and Human Services，HHS）、能源部（Department of Energy，DOE）、国防部（Department of Defense，DOD）、农业部（United States Department of Agriculture，USDA）、航天航空局、国家科学基金会是其资助经费的主要来源。联邦政府资助基础研究的经费近年来有所增加，从2017年的333亿美元增加到2018年财政年度的337亿美元。2018财年，上述6个机构提供的基础研究经费占联邦基础研究经费总额的97.7%（329亿美元）。

2）企业资助活跃

美国企业在基础研究投入中发挥非常重要的作用，自20世纪50年代以来企业的基础研究投入比例呈现波动增长的发展趋势。这和联邦政府与企业之间的资金投入密切相关（两者此消彼长），也与美国的经济发展状况有关。20世纪五六十年代美国为应对当时的国际形势和国内发展需要，重点发展国防科研领域的基础研究，而联邦政府大多是采用合同的方式将研发任务承包给企业，企业借此机会，加大自身基础研究的投入，所以此段时间企业基础研究投入所占比例相对较大。20世纪70年代，美国经历战后最严重的经济危机，经济衰退加上高税负制约了企业对研发的投入。20世纪80年代是美国经济的调整期，经济恢复低速增长，企业对基础研究的投入也开始回暖，政府相继出台了《杜拜法案》（1980）、《经济复兴法案》（1981）、《国家合作研究法案》（1984）、《税制改革法案》（1986）、《联邦技术转移法》（1986）、《国家竞争力技术转让法》（1989）等一系列鼓励企业投资和研发的政策。其中，《税制改革法案》规定企业通过合同委托大学进行基础研究的研究费用可以按照20%的比例进行税收抵免；企业向大学赠送的科研设备可以作为慈善捐赠，并且慈善捐赠的10%可以直接抵免应纳税所得额。20世纪90年代，美国进入信息技术产业拉动的新经济时代，实现了长达10年的持续增长，企业研发投入快速增长而联邦政府的研发投入下降，使得企业基础研究的比重恢复到较高水平。2000年，美国企业基础研究投入占全国基础研究投入的比重高达32.5%。2001年后，股市泡沫破灭及受911袭击、反恐战争等影响，美国经济进入衰退期，2001—2005年企业研发投入进入下行区，2006后虽然企业的研发投入恢复增长，但直到2008年企业基础研究投入所占比重仍处于16.7%的低位。受2008年国际金融危机的影响，2009年后美国联邦政府的总体研发投入和基础研究投入一直在下降，但在《美国经济复苏再投资法案》（2009）、《美国制造业促进法案》（2010）、《美国纳税人减税法案》（2012）、《先进制造业国家战略计划》（2012）等政策刺激下，美国企业的总体研究投入和基础研究投入大幅度提升，企业基础研究投入所占比例维持在较高水平。企业越来越意识到基础研究带来的巨大利益，企业投资基础研究越多，其创新能力越强，盈利机会也就越多。企业，尤其是大企业具有承担基础研究的资金能力和强烈的现实需求。

总体而言，美国基础研究有四分之一的经费由企业提供。作为仅次于政府的第二个资助主体，企业在美国基础研究发展中发挥独特优势，有着不可忽略的作用。

3）其他经费来源

美国历来有慈善捐赠文化传统，美国大学的科研资助来源除联邦政府外，很大一部分来自私人及慈善基金会的捐赠，而联邦政府给予的税收优惠和政策支持也极大促进了捐赠行为。首先，大多数捐赠基金的回报是免税；其次，美国还制定了高昂的遗产税，鼓励富裕阶级的资本流入大学等公益机构，美国大学充足和灵活的资金来源一定程度上保证了基础研究经费的稳定性；另外，美国研究型大学非常重视向全社会募捐工作，大学设立专门的捐赠资金管理机构用于筹集募捐款项。

非营利组织的基础研究投入得益于捐赠文化，私人或慈善机构通过非营利组织投资基础研究活动，基础研究所带来的收益回馈给私人或慈善基金会。

非联邦政府投资基础研究的比例占有极小部分，并非非联邦政府不投入基础研究，相反，非联邦政府研发投入的大部分是投入到基础研究中的。例如2015年，非联邦政府的研发支出以基础研究和应用研究为主，有55%投入了基础研究（其中96.7%投入到大学），应用研究占33.2%，开发研究为11.8%。同年，联邦政府的研究支出有30.6%投入到基础研究（其中59.2%投入到大学）。非联邦政府基础研究支出所占比重低，主要是因为其研究支出占全国研发财政支出中的比重就很低，2015年这一比重是3.4%，联邦政府为96.6%。这与美国高度分权的联邦制度有关，美国联邦政府、州政府和地方政府有清晰的事权与财政支出责任划分，非联邦政府主要负责州和地方的公共物品和事务，同时在宪法的规定下联邦政府不能干预州和地方事务，于是在财政资金分配上主要以各州政府的意愿和需求为主。另一方面，与联邦政府不同，美国非联邦政府不允许维持高额的赤字财政，因此其赤字率一直维持着较低水平，限制了非联邦政府投资基础研究的能力。这与我国政府的研发支出结构很大的不同。2018年，我国一般公共预算支出决算中，地方政府研发支出占全国研发财政支持的53%，但在地方政府的研发支出以开发研究为主，基础研究只占5.5%，应用研究占11%，开发研究占83.5%。

2.3 基础研究执行以大学为核心，社会力量共同参与

总体来看，美国各主体的基础研究执行参与度都很高。首先是大学，扎根基础研究。美国研究型大学积累了从事基础研究的一切充分和必要条件——资金、人员、设备和学术声望等。自1960年代以来，美国大学就已成为基础研究的支柱，它所执行的基础研究经费比例在40%~55%上下浮动（表3）。

大学自身也十分重视基础研究的发展，2012—2017年美国大学将其六成以上的R&D经费用于基础研究，2016年美国大学的R&D经费有63%为基础研究经费（表4），其余28%用于应用研究，9%用于试验与发展。

美国大学中从事基础研究的研究人员占全国同类研究人员的2/3以上。在研究型大学中更不乏名家大师，为基础研究的发展提供了源源不断的灵感和活力。例如麻省理工学院，截止2019年3月该校的校友、教授及研究人员中有93位诺贝尔奖得主、8名菲尔兹奖获奖者、26位图灵奖得主，以及52位国家科学奖章获奖者、45位罗德学者、38名麦克阿瑟奖得主。大学教育具有基础性和前沿性的特点，美国大学大量的高素质人才与基础研究活动相结合，不仅极大提高了大学的科研水平，为高等教育注入新的发展活力，同时推动了基础研究的迅速发展。

二战时期美国联邦政府在大学中建了很多实验室，二战结束后这些实验室依然存在于大学中，并且联邦政府新建了更多的联邦实验室。联邦政府提供了实验室几乎所有的经费，但由大学来运营。2019年5月的统计数据显示，FFRDCs的26家研发实验室中有14家由大学托管。这些实验室及其先进的实验设备为美国大学开展基础和前沿性研究提供了充足的物质保障和强大的平台支撑。

自由的学习研究氛围、高素质的人才队伍、高端完善的仪器设施、优渥的奖学金资助项目、成熟的学科体系、稳定的就业保障，为美国的基础研究活动积攒了更高的学术威望，也吸引来自全世界最优秀的学子学习基础研究学科。2000—2017年间来自世界212个国家和地区的外籍博士中数学、物理、农业、地理、医药、生物等基础研究领域的人数占38.6%，共计95070人。这些都奠定了美国研究型大学在基础研究科技创新与研发的核心地位。

企业是基础研究的第二大承担者，承担全国基础研究经费的四分之一（表3）。此外非营利性组织也十分重视基础研究，2016年其基础研究执行经费占全国的12.7%左右（表3）。最后是联邦政府机构的基础研究执行部分，主要由FFRDCs负责。

2.4 基础研究人才充裕，队伍庞大

基础研究事业的发展离不开高素质的基础研究人员。美国政府长期通过工作签证（H1-B签证）政策和绿卡（永久居民签证）、归化入籍等职业移民政策吸引海外科技人才。申请人一般先向所在州劳工部申请H1-B签证，获批工作后再向美国移民局申请绿卡。少数在艺术、科学、商业上具有特殊才能并具有专业高级学位的人员可以直接申请绿卡。职业移民第一类优先人员是杰出人才、跨国公司主管、优秀研究人员和教授；第二类优先人员为拥有硕士或以上高等学位人士或特殊人才；第三类优先人员是专业人士、技术工人与非技术工人。奥巴马政府为留住大量的海外优秀人才来美国创业、工作，投身基础研究活动，曾制定了21世纪移民体系蓝图，通过立法支持、综合改革的方式吸引人才，同时将绿卡与科学、技术、工程、数学（Science, Technology, Engineering, Mathematics，STEM）等学科的留学生学位联系起来，成功留住了大批留学生。

从学历层次来看，博士研究生数量是反映基础研究队伍一个重要指标。一来，博士研究生是基础研究的主力，他们的基础研究活动参与率较高。2015年美国博士学历的研究人员参与R&D活动的平均比例为83.1%，物理学科领域博士研究员的参与率更是达到84.9%，比本科学历的科研人员参与R&D活动比例均高出20%左右。二来，部分人博士毕业后，选择从事博士后研究或在研究单位就职，并没有脱离基础研究队伍。

1987—2017年美国大学中生命科学、物理与地球科学、数学三大基础研究领域的博士毕业生占所有博士毕业生的比重持续明显上升，从1987年的32%增至2017年37.5% （20529位）。

美国博士生队伍还有一个鲜明的特点是外籍博士人数占比非常大。2000—2017年间共计有来自世界212个国家和地区的246126名留学人员顺利拿到博士学位，其中数学、物理、农业、地理、医药、生物等基础研究领域的人数占38.6%，共计95070人。这极大地扩充了美国基础领域人才的储备。

从总量上看，从事美国基础研究队伍很庞大。一般来说，从事R&D的人员可以分为三类：研究人员（Researchers）、技术人员（R&D technicians and equivalent staff）、辅助人员（R&D support staff）。研究人员是从事概念、知识、产品、过程、方法和系统创造以及管理有关项目的专业人员，是体现基础研究活动的重要标志之一。2016年，仅仅在企业部门从事R&D活动的人员就有150万，其中有110万人是研究人员。这些研究人员中包括了12万名博士研究人员，其中所占比例最大的是医药业（25.9%），加上化学行业（25.4%）、科学研发服务业（21.4%）、航空航天业（9.5%）等与基础研究密切相关行业的博士研究人员后，人数占了整个行业博士研究人员的八成以上。

2.5 基础研究以关键领域的高端前沿科技为重点

二战以来，几乎所有的基础研究领域美国都遥遥领先，在27个关键技术领域中的24个美国始终居于主导地位。保持如此辉煌成就，与美国联邦政府的科学规划和指引密切相关。尽管我们无法全面估计和预测基础研究的重大突破和发展机会，但根据科技发展前沿趋势和国家发展战略目标来选择基础研究的重点关键领域是可行的。实际上美国联邦政府也正是基于这些前提对基础研究进行资助和发展。

美国联邦政府主要依靠三个机构：国家科学技术委员会（National Science and Technology Council，NSTC，负责协调联邦机构科技战略）、白宫科技政策办公室（Office of Science and Technology Policy，OSTP，主要负责制定科技政策和预算）、总统科技顾问委员会（President’s Council of Advisors on Science and Technology，PCAST，向总统提供咨询和反馈）协同进行包括基础研究在内的所有科学和技术领域的国家科学技术决策。其中NSTC负责每年对联邦各机构的基础科学计划进行一次评估，根据评估结果筛选出符合国家利益和顺应科学技术发展的前沿领域，并指导各机构今后的计划修订。这种有规划、重点突破的方式，使国家更容易在科技前沿取得突破性进展。

2018年NSTC在提交给总统的《2020年R&D预算优先事项》中，着重强调了在生物医学、农业、能源、航空航天、国防安全领域的优先发展以及占领AI（Artificial Intelligence）、量子信息（Quantum Information Sciences）和战略性计算机领域（Strategic Computing）主导地位的重要性。

实际上，长期以来美国对于关键领域的选择都没有发生根本的变化。首先，美国一直都将生命科学列为其基础研究发展领域的重中之重，1997—2006年用于该学科的R&D支出增长率为6.4%，增长速度位列第一；2007—2016年该学科的R&D支出仍然保持着2.1%的增速。生命科学研究支出占2016年美国R&D支出总额的57%，占联邦政府R&D支出的56%。生物医学是美国基础研究的优势领域之一，从该学科的获奖情况看，自诺贝尔奖设立生理和医学奖以来的109位获奖者，91.74%来自美国，可以说几乎所有重大发现的生物医学研究领域都是美国的专场。

对物理学领域的重视也是一脉相承。二战期间，美国借助政府力量积聚了来自世界各国大量的物理学家，诺贝尔奖物理学奖共有209名获得者（其中一人曾两次获得），其中有89人是美国人，几乎占据半壁江山，这为美国物理学领域取得一次又一次翻天覆地的技术突破奠定了很好的人才基础。此外，美国对物理学的R&D经费投入一直保持较为稳定的增长速度，1997—2006年增速为3.2%，2007—2016年有所放缓但仍然维持在1.2%左右，这是美国在该领域一直走在世界前沿的主要原因之一。

在航空航天领域，NASA投入了大量资金用于基础研究，2016年美国财政预算有12亿美元用于美国宇航局的商业航天计划，其中7.25亿美元用在美国宇航局的太空技术任务上。同时近年来美国在该领域的市场资金也较为活跃。 

2.6 基础研究产出丰硕

基础研究产出的主要表现形式为科技论文、发明专利。这两者的产出情况在一定程度上反映了美国当前基础研究的能力。

1）论文数量和被引用量领先世界，基础学科论文占多数

美国2003—2015年的论文发表量始终保持世界第一，占全球的20%左右。2003—2019年美国高被引论文进入世界前1%的指数一直稳定在1.8~2.0之间，比排在第二的欧盟高0.8，比日本高1.0，比中国高1~1.4左右。 

2016年美国共发表了408985篇科学与工程论文，覆盖了工程学、天文学、化学、物理、地球科学、数学、计算机科学、农业科学、生物科学、医学、其他生命科学、心理学和社会科学等十三个学科领域，其中天文学、化学、物理、地球科学、数学、生物科学、医学、其他生命科学等以基础研究为主导的基础学科领域占比达到69.2%。

2）发明专利来源多样

专利连接基础研究与技术。曾有美国学者调研发现，政府支持的基础研究成果会大大促进企业专利技术进程。1993—1994年间有73%美国企业的专利发明直接得益于基础研究成果之一——科技论文。发明专利是发明人运用自然规律而解决某一特定问题的技术方案，来源于由应用目标所引发的基础研究（也称“巴斯德专利”）。美国的专利多为发明专利，2017年，美国专利申请和专利授权中发明专利所占比重分别为86.16%和82.27%，因此其专利数据和专利指标能在一定程度上反映基础研究的发展状况。

2016年，美国专利及商标局（USPTO）共授予303049项专利，其中超一半的专利由国外申请人持有，美国持有的数量大概为143723。从发明持有者性质来看，私营企业为最大持有主体，而且所持专利比例近年来呈上升趋势，2002年持有专利的比例为82%，2016年达到85%；个人申请专利的占比为9%；大学和政府的占比分别是4%、1%；非营利组织的占比为0.3%左右。

从涉及领域来看，2016年信息通讯技术、测控技术、化学与健康、原材料四个类目的发明专利占总发明专利数量的66%，其中通信技术类37%、化学与健康类16%、测控技术11%。相比2006年的数据，信息通讯技术和化学与健康有所增长，测控与原材料份额下降。美国大学被授予的发明专利有6639项，比2002年翻了一番，其中在医药、生物技术、有机精细化学、生物材料分析、半导体这五个基础研究领域取得的发明专利占55%。

3、启示与建议

当今世界各国都已意识到科学技术发展的关键转折点在于基础研究的发展，基础研究领域前沿学科的长期探索与经验积累是抢占经济和科技发展先机的重要资源，从美国基础研究的发展过程中我们可以学习几个重要的宝贵经验：

1）政府的高度重视，基础研究政策的一以贯之。美国政府秉持着在资金上大力支持，在内容上适度干预的原则。除在特定时期外，更强调维护政府研究机构、大学、企业和非营利机构的独立运作。政府与各主体建立了伙伴关系，引导它们加入到基础研究的发展过程中，重视发挥它们各自优势，加强它们之间的良性互动关系。

2）重视多元投入机制的构建，自上世纪50年代以来美国基础研究经费维持着较高水平，从内部来看政策鼓励的多元投入机制是其强有力的支撑。

3）大学深耕基础研究。从基础研究的软硬件和投入产出来看，大学的主导优势得到彰显。

4）对人才的高度重视，基础研究人才队伍的壮大离不开政策支持和优厚待遇。美国从事基础研究的人员有稳定的待遇保障，2013年美国科学与工程领域人员的平均年薪是83860美元，2016年增长至89350美元，年均增长2.1%。

5）重视成果的转化，加强知识产权保护，完善法规制度。

6）政府引导下对关键领域的原创能力突破，例如2011年11月，美国国防部确定了2013—2017财年优先发展的7个技术领域和6个基础研究领域。通过这种专项计划、特定领域投入，美国在前沿科技方面硕果累累。

中国正在加快建设创新型国家，亟需强化基础研究能力，发挥基础研究在国家创新发展中的带头作用。为此，我们必须对中国基础研究存在的问题有清晰的认识，有针对性地实施激励基础研究的政策措施，以尽快缩小在基础研究领域与发达国家的差距。

1）加大基础研究经费投入总量，构建多元投入机制，鼓励民间资本进入基础研究领域。目前中国基础研究经费投入总量不足，投入主体单一。近年来中国的基础研究经费投入占R&D经费的比例长期稳定在5%左右，这与美国等发达国家相比投入强度差距非常大。2015年美国、法国、英国基础研究占R&D的比例依次为16.9%、24.4%、16.9%；日本、韩国、印度的比例依次为11.9%、17.2%、16%。2017年，中国R&D经费增长了12.3%，共投入17606.1亿元；但当年的全国基础研究经费仍然只有5.5%，2018年占5.69%，并无明显改善的趋势。中国与发达国家的基础研究经费投入比例差异悬殊，与同处于发展中国家的印度相比投入也明显不足。

目前中国基础研究的投入过度依赖政府，工业企业、大学、非营利机构所占比例极少。中国工业企业专注于应用研究和实验与发展，鲜有开展基础研究活动。2017年中国企业的基础研究支出仅占全国基础研究支出总额的2.97%；研究型大学的资金基本靠财政拨款，可支配的领域、额度都十分受限，与美国大学相比存在严重的资金失衡，导致其在基础研究投入上未能充分发挥应有的作用。非营利机构投资基础研究基本空白。促进以政府为主导、相对均衡的基础研究多元投入结构的尽快建立是解决中国基础研究投入瓶颈的必由之路。需要完善配套设施和税收激励政策，建设有效的激励和监督管理体系，通过更多的政策组合形成激励企业，尤其是大企业投入基础研究的有效机制。设立专门的机构和人员管理捐赠资金，提高资金利用效率，加强社会监督，为社会捐赠的发展提供更多的制度保障。同时，在财政分权改革过程中，应当适度扩大地方政府的财政自主权，明确中央与地方的事权和财权界限，明晰地方政府在科技创新不同阶段的定位和作用，鼓励地方政府投入基础研究，形成区域创新系统中各创新主体分工协作、优势互补的创新生态。

2）制定基础研究中长期规划。中国政府的基础研究政策曾随时代主题和国际环境的变化出现过很大的波动，基础研究领域一直缺乏中长期规划。新中国成以来，基础研究全面服务军事国防建设，1960年代文化大革命，“基础研究工作几乎停止，国内外学术交流中断”，1970年代基础研究事业几乎搁置不前。直到1976年，文化大革命结束，1978年邓小平重提“科学技术是第一生产力”，基础研究发展重新启动。基础研究的发展有其独特规律，生命周期较长。持续稳定的政策支持、战略层次规划、自上而下全面的配套基础支持缺一不可。应当深刻认识基础研究发展的规律，减少在政策执行过程中因短时间看不到成效而取消、转移方向的急功近利行为。

3）明确研究型大学和研究机构的定位，发挥各自优势。研究型大学与研究机构在功能上有明显的区别。大学是基础研究活动的主营地，是培养基础研究人员的摇篮，应倾向于开展会带来新的根本性知识的基础研究；科研机构更多的是将基础研究知识应用于具体的社会发展需要。但当前中国研究型大学严重偏离定位，在功能上与科研机构存在同质竞争。2016年我国基础研究经费内部支出中，大学、研究与开发机构、企业分别占52.6%、41%和3.2%，大学研发经费内部支出中基础研究占比40.3%、应用研究为49.3%，可见大学并未发挥其优势，反而因资金不足和政策导向转而投入到应用研究和试验发展活动，在基础研究项目的执行过程中出现与研究机构重叠、同质竞争现象。

4）稳定和壮大基础研究队伍，提高基础研究产出质量。中国基础研究人才匮乏，2017年中国R&D人员全时当量为403.36万人年，基础研究人员全时当量为29.01万人年，占R&D人员全时当量的比例只有7.19%；基础研究人员还大量外流到欧美等发达国家，亟需稳定和壮大基础研究队伍。基础研究产出质量方面，近年来中国的论文产出有较大幅度增长，论文发表量连续第八年排在世界第2位并于2016年超过美国，位居世界第一，占世界总量的17.1%；但进入世界前1%的高被引论文数量少，2000—2012年，从0.4%增至1.0%，同时期美国在1.8%~1.9%左右，欧盟在1.0%~1.3%之间。高被引论文反映了当前引领性原创性的知识水平，目前中国在这方面的创造能力还比较薄弱。基础研究能力直接影响了发明产出，中国当前的专利科技含量普遍不高，专利制度促进科技创新的作用尚未法充分体现出来。2017年国内发明专利申请受理数、授权数分别占专利总数的37.36%和22.88%，远低于同年美国（86.16%、82.27%）、日本（87.53%、85.83%）、德国（85.06%、83.85%）、法国（83.63%、80.81%）、英国（73.57%、68.67%）的占比。中国的发明专利占比过低，专利质量与发达国家相比仍有很大的差距，其背后是基础研究的差距。基础研究探索性强、周期长、见效慢的特点，决定了要提高我国基础研究的质量，在基础研究政策上要有“功成不必在我”的历史担当，在经费和人员上对基础研究有长期稳定的投入，研究人员也需要有甘坐冷板凳的心态和“十年磨一剑”的精神。

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