中国的科技水平到底有多高？专家点评“英德美日中”五国之科技创新特色
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来源：戴德昌科学网博客
原题目：英欧美日中的科技创新点评
某周一上午的咖啡时间，跟同事随便聊了点科技创新的事情，随后有了点感想记录如下。
德国这个国家的机械制造很强，源启于当年的工业革命。因此成就了威廉皇帝时代的德国，靠些看得见摸得着的东西，自以为了不起，发动了一次世界大战，最后惨败被肢解。谁知德国在这条路上死脑筋，要一条道走到黑，因此二战以后德国纳粹党上台，又走上了发展机械制造业的老路，开发生产出很多看得见摸得着的吓人的东西，就又狂妄起来了，又来了一次世界大战，最后惨被肢解。到现在，德国的强项还是机械制造，大型机器，汽车等，跟机械有关的电力电器也相应很强。最新的工业4.0，纯粹是机械方面的自动化和机器人技术，丝毫没有跳出传统。普通德国人的脑筋就这样被机械制造固化了，机械化的思维在德国是几乎唯一的思维。量子理论的爱因斯坦被驱逐被排斥都很合理。所以，德国的芯片设计与制造不强，德国的金融业也很差，这些都需要大脑很好的想象力。
英国的精妙于抽象思维，因此英国提供了近代科技发展中大多数的设计和思路，英国的量子物理就很发达，因此英国玩弄国际政治也就很娴熟了。但是，英国的机械制造业不够强，很多汽车公司要么倒闭要么被收买，比如迷你车被德国宝马公司买了。也因此，英国的微生物和分子生物有关的领域很强，英国的芯片设计与制造业不错。
美国跟英国的渊源很深，有吸收各地长处，因此美国各方面都很比较强，但是每项的最强不在美国。
日本根本没有什么创造力，只有制造力。日本的特点就是把人家的原理，设计，思路和制造过程弄清楚，再更精细地制造一遍，这样就出来了高质量的产品。比如，茶道来自于中国的古代，日本精细化成了茶道，看看中国泡茶的过程多么粗鲁；瓷器也是来自中国，日本的瓷器一看就知道，因为十分精细。还有日本的各类电器，汽车，完全是这个逻辑。简单系统地说，一个一千步的制造工艺，到了日本就发展成为五千步的制造工艺。还有人反问，日本有好多诺奖。请看看杨振宁的杨-密方程还有他拉李政道一起开发的第一个应用-宇称不守恒，后来日本人拿过来更细致地做，于是什么敏英，南部也拿了诺奖。还有一位拿着网子花费整个暑假假期去海边捞海蜇的，后来也得了诺奖，也是这个道理。至于某个公司的小职员拿了测量大分子量的诺奖，呵呵。
回头说说中国，就是一个邯郸学步的国家。什么都想跟人家学，什么都学不像。简单系统地说，一个一千步的制造工艺，到了中国就简化成为二百五十步的制造工艺，这样出来的产品质量就是地摊货。这些开始于第一次洋务运动，如此糊弄的结果是被揍得很惨，实质上被肢解了。第二次洋务运动也是一样，结局自然不会好的。比如量中华之国力制造出来的火箭，还远远不如人家一个美国公司的产品；意大利的菲亚特在欧洲是垃圾级别的车，到了中国就是进口的好车，可知国内那些汽车制造垃圾到何等地步。还有飞机项目，发动机，芯片制造，机器人，电动汽车，锂电池，量子物理，等等等等，完全是这一个道理，不用赘述了。（蝌蚪士编辑注明：尽管戴德昌博士如此批评，但其实中国科技大幅度之量与质提升是有目共睹的；作为中华学人或学子有则改之无则加勉，共同推荐中华文明融合国际而再提升。）
中国的科技水平到底有多高？
作者：宁南山
如题，中国的科技创新好像并不如美国等其他发达国家活跃（题主圈外人），那么中国的科技水平到底处于一个什么样的状态？
上数据，现在的中国正在科技大爆发，并且规模越来越大，科技成果输出在以远远快于经济成长速度成长。中国现在每年产出科技成果，居世界第二，且正在高速接近人类科技顶峰的美国。
而今天的科技大爆发，我们要感谢一个国家和一个人。
首先看为什么说今天中国科技处于大爆发阶段，
今年新闻媒体报道的科技成果主观感受上就比往年多，且很多是世界领先和原创，例如量子卫星，世界最快超级计算机神威太湖之光，暗物质卫星，长征七号，FAST天文望远镜，长征五号，天宫二号等等。
我们主要从数据方面来观察，我在之前的文章里面其实已经列举过部分，
我们更新下2016年9月以来新发布的数据，从几个方面来看
1：下图是2015年PCT国际专利申请数量，
相对于各国在自己国内申请的国内专利来说，由世界知识产权组织发起的PCT国际专利是含金量高的。
2015年PCT国际专利排名前五名是美国，欧盟，日本，中国，韩国
中国PCT国际专利申请量达到31031件，排在世界第四，和整个欧洲的申请数量34302件差不多。排名前15位的经济体，竟然有9个PCT专利是负增长或者是零增长，在仅有的6个在增长的国家里面，中国增速为14.6%，是增长速度最快的，其他只有韩国的11.6%和以色列的10.1%的增速和中国比较接近，其他全部在5%以下。
如果不把欧盟作为一个整体，那么PCT专利排名为美国第一，日本第二，中国第三，德国第四，韩国第五。
时间到了2016年9月，世界知识产权组织公布了2016年1-6月的PCT国际专利申请情况，中国PCT专利申请量达到了1.74万件，同比增长36.8%，占全球申请量的15.9%，比上年同期提高3.7个百分点。从2015年的增长15.6%，到2016年上半年增速提高到36.8%，
如果单看中国2016年6月份，PCT专利申请量增速竟然高达54.3%。
中国的增长速度大大加快了。
那么其他国家怎么样呢？2016年1-6月，美国27833件，同比减少0.4%；日本23087件，同比增长1.2%；欧洲老大德国8818件，同比减少1.1%；韩国7069件，同比增长5.1%。除了中国以外的其他所有国家，2016年1-6月PCT专利申请量增速仅为0.5%。可以这样说，只有中国在爆发成长，这个星球上其他国家每年技术产出的增量处于停滞状态。有人会问了，不是说中国科技第二吗？这PCT国际专利数量明明没有日本多啊。
其实这跟中国企业不重视国际专利申请有关系，中国天然是全世界最大的市场，光是在中国市场有一定市场占有率，就可以活的很好，申请国际专利的意识还不强。
我们国家一直自豪的高铁，核电，特高压，航天，军事工业等等，基本是国有企业，并没有申请多少PCT专利，而日本企业必须要走出去，多年培育的国际市场经验导致其国际专利意识普遍很强。
比如华为（包括华为终端）和中兴在2015年PCT专利总数为6495件，占全国19%, 但这两家研发投入加起来，2015年华为财报里研发投入是596亿，中兴财报里研发投入是122亿，总计718亿，只占全国R&D投入14220亿元的6.36%。
很显然华为中兴申请国际专利的意识要远强于其他中国公司。
所幸中国公司在逐渐走出去，对申请国际专利越来越重视，今年上半年我国PCT专利接近40%的增长并不意味着我国企业技术能力比去年同期增长了40%，这其中有很大部分是中国企业越来越重视国际市场的开拓，重视国际专利申请的结果。
实际上，只要明年中国PCT专利申请增速能够保持今年的增速，那么明年，也就是2017年我国PCT国际专利数量就能超过日本跃居世界第二位。可以说技术应用层面，中日在争夺第二的位置。
2：我们再看第二个指标，顶尖论文数量，
也就是全世界发表的被引用次数排在前1%的顶尖科技成果。这是2016年10月中国科学信息研究所发布的数据。
2004--2014年间，中国高被引论文数量突破1.2万篇，占到全世界高被引论文总量的10.4%，在美国（6.2万篇）、英国（1.6万篇）、德国（1.4万篇）之后，居世界第4位。
2005—2015年10年段的被引用次数处于世界前1%的高被引论文有15011篇，占世界份额的11.9%，增速25%，仍然排在美，英，德之后，排名世界第四位。
2006--2016年10年间，我国处于世界前1%的高被引论文为1.69万篇，占世界份额的12.8%，增速达到13%，世界排名超过德国，由上一个统计年度时的第四位前进到第三位。美国和英国排在前2位。
你看，你不是一直说中国科技是第二吗，怎么英国还排在前面？
我们要注意到，这是十年顶尖论文的总量，因为十年这样一个比较长的时间段的引用次数排名才能真正显现论文的价值。
最近这个2006-2016年中国总共1.69万篇1%高质量论文数量，已经和英国1.7万+篇非常接近。考虑到英国从2004-2013年到2006--2015年，三年时间高质量论文总数仅仅增加了1000篇左右，可以认为英国这十几年每年高质量论文数量增长基本没有太大变化，反观中国则在这三年间高质量论文增加了4900篇。
我们可以做出这样的推论，中国大概在2012或者2013年左右1%年度高质量论文数量就已经超过了英国，位居世界第二。
我们再进一步，看看进入本学科前1‰的国际热点论文，注意是世界前千分之一的顶尖科技成果。中国2014-2015年2年发表的论文被引用次数进入本学科前1‰的国际热点论文为495篇，占世界总数的18%，世界排名首次闯入第三位，仅此于美国和英国。
这说明，在最顶尖的诺贝尔奖级别的超级顶端，离英国还是有差距，但是我们不要灰心，毕竟我国的增速比英国不知道高到哪里去了。
顶尖论文前五名是美英中德日，
英美压倒中国，德国压倒日本，这也说明这个世界上基础科学的顶峰仍然在欧洲+美国。反观技术应用层面的国际专利排名是美日中德韩，前五名有三个亚洲国家，这说明世界技术应用层面的顶峰是美国+东亚，亚洲国家在技术商业运用上压倒了欧洲。
而美国两个都在无可争议的第一， PCT专利占全球26.3%，1%高被引论文数量竟然占了全世界50%。而中国国际专利在以接近40%的增长，基础科学高质量研究成果过去两年的平均每年增长超过15%，在科技增量仅次于美国的情况下还以最快的速度增长，对美国构成最大的威胁和挑战。
3：2016年10月31日，中国科学院科技战略咨询研究院、中科院文献情报中心与Clarivate Analytics公司 (原汤森路透知识产权与科技事业部)联合发布全球《2016研究前沿》报告。共计180个热点研究前沿，
在180个热点研究前沿中，有核心论文入选的前沿数，美国第一152个，英国第二90个，中国第三68个，德国第四66个，法国第五有57个，日本第六有40个
如果是看核心论文数第一的研究前沿，美国有105个，排第一，中国有30个，排名第二，英国有14个，排名第三，德国和日本都是11个，并列第五。
可见中国尽管在领先的前沿数量上压倒英国成为第二，但是英国在各个学科参与广度上又领先中国。
4：发表在国际顶尖科学杂志的文章数量
根据中国科学技术信息研究所2016年发布的数据，把全球各学科影响因子最高的期刊拿出来，总共176个学科154种期刊，统计在这些杂志上发表的论文数量，中国自从2010年开始在这些杂志发表的论文数量就连续六年排在世界第2位，2015年中国在这些期刊上发表的论文数为8286篇，比2014年增加2781篇，占世界的15.2%，增长速度高达50.5%。这个增速可以说比任何国家任何时候增长都要快。
英国《自然》杂志做过类似的统计，他们把范围缩小到统计68种顶尖科学期刊上的论文数量，按照不同学科，不同权重等算法做了个自然指数，中国2015年也是第二，仅次于美国，排名前五位是美国，中国，德国，英国，日本。跟上面统计154种各学科影响因子最高期刊上的文章排名基本一致。
2016 tables: Countries
我们现在来做个总结，
1：代表着基础科学研究层面的高质量论文，美国中国英国德国排在世界前四位，其中中国和英国在第二的位置各有胜负，但中国增长世界最快。
2：代表着科技应用层面的PCT国际专利，美国日本中国德国排在前四位。中国排第三，且增长世界最快，预计2017-2018就能跃居第二。
可以看出，基础科学和技术应用都在前四位的，只有中国，美国和德国。而两个排名中德国都是老四。综合起来我们可以得出这样的结论：
当今地球上的科技水平，
美国是当之无愧的老大，遥遥领先，中国是“还不是无可争议”的老二，但中国出于科技爆发阶段，发展速度世界最快。
那么今天中国科技大爆发的原因是啥呢？是我国科学家突然变的更加聪明了吗？还是我国科研效率突然成倍提高了呢？显然这都不是合理的答案。
输出的增加最直接简单的是源于输入的增加，这就是简单的物理定律。
那么科技的输入就是2个：经费和人力资源。
只要输入的推力够大，输出必然增加。
那么这人力资源和经费这两个输入的推力究竟增大了多少呢？
我们观察下从中国国家统计局得到的数字，会发现两个数据：
1999年—2016年，我国每年新从大学毕业的大学生数量增加了7倍
1999年—2016年，我国科学家每年可以获取的R&D科研经费总额增加了21倍
先看人力资源投入情况，要发展科技，必须要有大量受过高等教育的人口支撑。
中国在1998年以前，每年大学录取人数一直在100万左右及以下，其中1998年录取了108万人。100万人其中能最终成才成为研发人员的一定是少数。这样的基数显然是不够的，不能够支撑科技革命的发生。
然而1999年开始，高等教育招生规模开始高速增长，
1999年录取人数从1998年的108万增加到了160万，增加了54万。相比之下1998年的录取人数108万仅仅比1997年的100万增加了8万人。之后的2000年开始，每年高考录取人数以50万人数量增长。高考录取人数的增加了极大的增加了中国受高等教育人口的数量，保证了中国科技发展的人力资源投入，发两张知乎上看到的图
2003年神舟五号，中国第一次载人航天时候的飞控中心，都是老专家。
2016年10月天宫二号发射时的控制中心，看出有啥变化了吗？我敢说下图中的年轻人，一定有自1999年以来大学扩招的受益者。
由于历史原因，我国各大科研院所和军工企业长期处于待遇低，或者地处偏远的状态，如果没有大学的扩招，我国的大学生成为稀缺资源，毕业后被待遇更高外资企业和民营企业吸收，将会极大限制我国军工企业，航空航天系统，科研院校的人才获取。
90年代初毕业到航天系统工作的大学生，月薪才100元人民币多点，还不如深圳的打工妹。
如下图，从1999年开始，每年大约扩招50万
人力资源以外，就是经费的投入了。
现代科技都是资金密集型，没有大量的资金投入，除了纯理论研究外，科学家在绝大部分领域不可能搞出像样的成果。反之资金的大量投入，一定会产生极大的科技溢出效应。
日本在失去的20年后，反而在诺贝尔奖方面获得一个收获期，2008年有4人获奖，2010年有2人获奖，2014年有3人获奖，2015年有2人获奖，2016年有1人获奖。2008-2016年有12人获奖，就是因为源于上世纪八九十年代鼎盛时期日本连续位于世界第二的高强度研发投入的结果。
根据中国国家统计局公报制作下图，可以看出，中国R&D经费进入21世纪后开始巨量增长，其中1999年-2010年年均增长20%以上，2010-2015年年均增长15%以上。
2015年中国R&D经费投入达到14220亿元，位居世界第二，这和前面高质量论文和国际专利总体科技产出世界第二的数据高度相互印证。
那么和其他国家比怎么样呢？
2010年12月24日日本《读卖新闻》援引美国巴特尔研究所的报告，预测2011年中国R&D研发投入超过日本。
2012年2月20日，美国国家科学基金会理事会日前公布了最新的《2012年科学和工程学指标》报告。报告显示，中国在科技研发方面的支出总额已位列全球第二位，首次超越日本，仅次于美国。
联合国2011年发布的《全球知识产权年度报告》称，中国的研发投入已超过日本，跃居世界第三，仅次于美国和欧盟
三份不同国际机构的报告都表明，中国研发投入2011年超过了日本，仅次于欧盟和美国。
根据2016年2月3日经济合作与发展组织发布数据经合组织发布的数据，按当年价格计算，中国2014年科研投入总额达到欧盟28个国家总投入的102%，超过了欧盟，相当于美国2013年科研投入总额的80%。
2015年11月10日，总部设在巴黎的联合国教科文组织发布的报告显示，中国研发支出占全球研发支出总额的20％，超过欧盟和日本，升至全球第二，仅次于美国的28％。
从研发投入的地理分布来看，美国占全球研发支出总额的28％；中国以20％位居第二；欧盟和日本分别以19％和10％位列其后。
两份不同国际机构报告都指出，中国科研经费在2014年超过了欧盟。而且已经达到了日本的两倍，
2015年中国R&D经费达到了美国的71%，这和我们GDP和美国的比例差不多，2015年我国GDP大约为美国60%。
更重要的是，我国R&D经费还在保持10%的速度增长，这是欧洲美国日本经费增长几乎停滞的局面形成鲜明对比，可以想象未来几年中国的科研产出将会保持一路高增长。
有人会关心，中国的科技什么时候超过美国？
答案很简单，什么时候中国的两大科技输入：经费和人力投入都超过美国了，中国科技产出才可能实现对美国的超越。
我国本科以上人力资源总数早就已经超过美国了，所以你每年盯着我国的R&D经费和美国比就知道了。只要你发现中国R&D经费超过美国了，那么中国每年科技增量必然会几年后随之超过美国。
我国R&D经费占GDP比例2015年为2.1%，美国R&D经费占GDP比例2015年为2.8%左右。
只要我国的GDP继续保持6.5%以上的增长，我国的研发投入保持10%的增长，
大约在2023-2025年左右GDP和R&D经费就能双双超过美国。科技增量随之在其后3年左右就能实现超越，这将是历史性的事件。
可能有人又会觉得这不可能了，难以相信我们离超过美国的时间怎么会如此之近？
首先我们要明白，增量的超越不代表存量的超越，你年入20万，超过他年入19万了，不代表你存款比他多。
其次，直觉而本能的认为自己不会这么快超过别人，这是长时间落后造成的习惯性思维，
现在2016年的中国就已经有很多科技超过美国了，
例如我们的量子通信，量子卫星，我们的高铁，我们的特高压输变电，通讯设备制造，人工智能里面的语音识别，世界最快的超级计算机，世界最大效率最高的3D激光打印机，
还有我们的高速铁路也毫无疑问超越了美国，当年铁道部评估并且选择了全世界四家顶尖高铁技术引进技术，这四家：庞巴迪，川崎，西门子，阿尔斯通都不是美国公司。
还记得火箭检验用的50吨超大振动台吗，美国就需要从中国进口。
中国也是世界上唯一掌握激光成形钛合金大型主承力构件制造并且装机工程应用的国家。
我国的超超临界火力发电装备，水电装备，核电装备，卫星导航技术，纳米技术等都和美国在同一水平线上。
我们注意到，我国科技爆炸的两大推力之一的经费投入的巨量增长也是从1999年开始的，和中国大学开始大规模扩招是同一年。
如下图，我根据国家统计局公报制作的过去25年中国R&D占GDP比例的变化。
中国R&D经费在1999年以前，一直处于低水平，1998年R&D经费投入只有526亿元人民币，占当年全国GDP的0.66%，这个比例甚至还不如90年代初0.7%的水平高。
一个堂堂十几亿人口大国，一年研发投入只有526亿人民币，按照当年的汇率还不到80亿美元，只有美国的三十分之一。还不如美国研制F22战斗机的总费用高。
然而从1999年开始，中国研发经费投入开始起飞，当年就达到679亿元，占当年GDP的0.83%，创下十几年新高。其后开始一发不可收拾的增长。
2015年，中国R&D经费占GDP比例提升到2.1%，这是个什么概念，主要由发达国家组成的OECD 经合组织成员国R&D占GDP平均比例为2.5%，我国R&D经费还有快速上升空间。
科技发展的两大发动机，经费和人力资源，同时在1999年开始加力，
并且一直以高加速度延续至今。
1999年美国的炸中国大使馆事件，全国各大城市数百万人走上街头抗议，美国在轰炸大使馆之后展现出来的傲慢，中国大使馆的惨重伤亡，极大的刺激了中国从上到下，造成中国人伤亡的美军指挥官和飞行员，至今没有受到惩罚。
经过了20年的改革开放，1999年的中国其实已经具备了一定的实力，然而真正的面对着这场危机，从上到下都盘点了自己的家当，才发现自己原来差距已经如此之大。我还清楚的记得，当时各大报亭的报纸每天全部脱销，电视台一连几天都在播放大使馆事件的新闻，
有的电视台甚至破天荒的现场直播各大城市学生和市民上街抗议示威的场面，并且现场采访抗议群众，街头巷尾都在议论中国该怎么反应，我的老师甚至还专门在上课期间花时间给我们讲了这次事件，老师的讲话我至今还清楚的记得他反复说的几个字“我们实力还不够”。
全国上下关注的大使馆事件，在闹腾了几个星期后，我们才最终发现，我们除了强烈抗议，其实并没有其他的选择。
1998年就开始制定的大学扩招政策，在彼时的中国社会， 还是有很多对大学扩招的不同声音，报纸上还有对大学扩招的讨论，而从1999年开始一路不可阻挡的扩招来看，这些反对没有影响到决策者。
1999年的大使馆事件，对中国的高层决策者产生了怎样的影响我们不得而知，但是全国R&D经费和大学扩招从1999年开始一路狂飙，相信我国或多或少受到了大使馆事件影响。没有从那一年开始的大学扩招和经费高增长，就不会有中国科技大爆发的今天。
感谢美国，感谢他。
美帝国主义一声炮响，为中国送来了科技革命。
未来5-15年，也就是2020—2030年中国科技会发展到什么水平？
前面已经分析了，大概2023-2025年左右中国科研投入和人力资源投入都超过美国，到2030年中国科技增量已经毫无疑问的超过美国，那么具体会发展到什么地步呢？
来我们学习下2016年7月发布的十三五科技创新规划，有人又要质疑了，这只是个规划，你凭什么确定就一定能做到？
很简单，我的信心来自十二五规划，中国的十二五规划，制定了24个国家和社会发展目标，只有一个没做到，完成率96%。
我的信心还来自高额的经费投入和大量的人力资源，大量经费和人力投入，两个发动机加力足够，按照雷布斯的说法，就算是一头猪也能飞上天。
到2020年，中国科技会有以下重大突破，里面会有一些高大上的科技，例如什么“逼近器件物理极限”之类的研究，以下为十三五科技规划全文。
2016十三五科技创新规划全文 2016年国家十三五规划全文
我们接下来的目标只有一个：翻过人类科技的最高峰美国。
我相信我们一定可以做到。