中美科技水平评估比较

来源：Research

编者按：科技是第一生产力，是国家实力的关键。日本科学史学家汤浅光朝曾提出当一个国家的科学成果数量占世界科学成果总量的25%，就可以称之为世界科学中心。按照这一预测，汤浅光朝认为2000年前后美国的世界科技中心地位会受到新兴势力的挑战，而这一角色主要是中国。美国已清晰地认识到了这一点，并试图对“中国制造2025”为代表的科技领域进行打压、遏制。那么中美两国在高科技关键领域实力情况对比如何呢？不废话，以数字来比较分析，仅供参考。

一、《韩国国家战略技术水平评估》报告对中美相关技术水平的评估

2016年度韩国技术水平评估是以韩国第三期科学技术基本计划（2013-2017年）中列出的120项国家战略技术为对象，分为10大领域，比较韩国与美国、欧盟、日本和中国的技术水平和技术差距。“技术水平”是指视最高技术水平为100%时各国达到的水平，“技术差距”是指最高技术持有国和特定国家达到最高技术水平所需的时间之差。

表中为主要国家对美国的技术差距：（+）是指主要国家的现在水平到达美国水平的所需时间，（-）是指比美国领先的时间。“技术水平位置”：最高位置（100%）：世界最高水平；领先位置（80%~100%）：技术领域中的领导水平；追赶位置（60%~80%）：能够对先进技术进行模仿改良的水平；后起位置（40%~60%）：能够对先进技术引进应用的水平；落后位置（40%以下）：研发能力最弱的水平。

评估流程：

①论文和专利分析（2006~2015年在SCOPUS登载的论文，已在美国专利厅申请的专利）；

②技术动向分析（分领域专家进行技术和政策动向分析）；

③德尔菲专家调查法；

④技术水平综合分析；

⑤结果导出。

论文和专利分析方法（如表1）：是对评估论文和专利占有率（国家战略技术直接相关所有论文和专利中的指定国家论文专利占有率%）等量性指标与影响力指数（指定国家的论文和专利被引用指数÷所有国家的论文和专利被引用指数）等质性指标进行分析。

表：技术水平相关论文/专利占有率及影响力指数

表：主要国家/地区技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在电子、信息、通信领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在医疗领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在生物技术领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在机械、制造、工程领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在能源、资源、极限技术领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在航空、航天领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在环境、地球、海洋领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在纳米、材料领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在建设、交通领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

表：主要国家/地区在灾难、灾害、安全领域技术水平及技术差距比较结果（2016年）

分析总结：

与美国技术整体水平时间差距，2011年6.6年，2016年5.33年，平均每年缩短差距0.254年；与美国技术整体水平先进性比较，2011年67%，2116年71.4%，平均每年追赶的水平进步0.88%。从2017年算起，现有的120项技术达到美国现有技术水平需32.5年，基本上2050年；达到81%的水平，需要10.91年，到2028年，进入技术领先国家行列。前提条件，美国原地踏步，否则需要高于这个追赶速度，如果还是采取模仿改良的创新路径显然不行，必须在升级现有技术和抓新科技革命机遇同时发力，同时抓原始创新和关键技术：

电子、信息、通信：72.6%，达到领先9.5年，2026年，达到最高需27.4年，2045年

医疗：69.5%，达到领先11.5年，2029年，达到最高需34.7年，2052年

生物技术：69.4%，达到领先12年，2029年，达到最高需34.8年，2052年

机械、制造、工程：71.0%：达到领先11.4年，2028年，达到最高需33年，2050年

能源、资源、极限技术：74.0%，达到领先7年，2024年，达到最高需29.5年，2047年

航空、航天：81.5%，达到领先0年，2017年，达到最高需21年，2038年

环境、地球、海洋：66.9%，达到领先16年，2033年，达到最高需37.6年，2055年

纳米、材料：73.5%，达到领先8.5年，2026年，达到最高需30年，2047年

建设、交通：70.1%，达到领先12.4年，2029年，达到最高需34年，2051年

灾难、灾害、安全：65.7%，达到领先17.4年，2034年，达到最高需39年，2056年

二、《2018研究前沿》中美科研实力的比较分析

表：世界主要国家SCI论文数排名（数据源：Incites数据库）

《2018研究前沿》报告仍以文献计量学中的共被引分析方法为基础，基于科睿唯安的Essential Science Indicators (ESI) 数据库中的10,143个研究前沿，遴选出了2018年自然科学和社会科学的10个大学科领域排名最前的100个热点前沿和38个新兴前沿。

首先我们设计了国家研究前沿热度指数等相关指标，根据各国在100个热点前沿和38个新兴前沿的表现来反映各国在世界科研前沿布局中的态势：

    （１）国家研究前沿热度指数，国家研究前沿热度指数是对研究前沿有贡献的国家的核心论文和施引论文的产出规模和影响度的综合评估指标，具体计算方法为：国家研究前沿热度指数＝国家贡献度＋国家影响度。

    （２）国家贡献度，国家贡献度是一个国家对研究前沿贡献的论文数量的相对份额，包括国家参与发表的核心论文占前沿中所有核心论文的份额，以及施引论文占前沿中所有施引论文的份额。

      具体计算方法为：国家贡献度＝国家核心论文份额＋国家施引论文份额。

    （３）国家影响度，国家影响度是一个国家对研究前沿贡献的论文被引频次的相对份额，包括国家参与发表的核心论文的被引频次占前沿中所有核心论文的被引频次的份额，以及施引论文的被引频次占前沿中所有施引论文的被引词频次的份额。具体计算方法为：国家影响度＝国家核心论文被引频次份额＋国家施引论文被引频次份额。

       根据国家研究前沿热度指数的排名分析测算，我们尝试定义某个国家在该前沿的创新位势。具体方法是：研究前沿热度指数排名第1-3名的国家处于该前沿的创新卓越地位；研究前沿热度指数排名第4-6名的国家处于该前沿的创新前列地位；研究前沿热度指数排名第7-10名的国家处于创新行列地位；研究前沿热度指数排名第10名以后的国家处于该前沿的创新追赶地位。如果，某国在指标E和F,甚至指标A、B、C和D上均没有贡献，即研究前沿的核心论文和施引论文上均没有产出，那么久定义为该国在该前沿处于空白状态。

表：主中美在研究前沿技术水平及技术差距比较

表：主中美在研究前沿技术水平及技术差距比较（续）

分析总结：

• 农业、植物学和动物学领域共遴选出11个前沿，根据中国的表现可以分为4组，分别是5个创新卓越的前沿，占45.45%，1个创新前列的前沿，3个创新行列的前沿，2个创新追赶的前沿。

• 生态与环境科学领域共遴选出11个前沿，包括10个热点前沿和1个新兴前沿。根据中国的表现可以分为4组，包括中国处在创新卓越地位的5个前沿（45.45%），处于创新前列地位的2个前沿，处于创新行列的1个前沿和处于创新追赶位势的3个前沿。

• 地球科学领域共遴选出11个前沿包括10个热点前沿和1个新兴前沿，根据中国的表现可以分为3组。包括中国处于创新卓越位势的5个前沿(占比45.45%)，处于创新前列的1个前沿，处于创新行列的4个前沿，和1个创新追赶的前沿。

• 临床医学领域包括10个热点前沿和11个新兴前沿。美国均处于创新卓越的地位。中国仅仅有1个新兴前沿“长链非编码RNA与肿瘤进展及预后关系”进入创新卓越地位，占4.76%，中国进入创新前列的也只有3个前沿，进入创新行列有2个前沿，12个前沿处于创新追赶状态，占57.14%，也就是说该领域一半以上的前沿处于创新追赶状态，更有3个前沿中国尚未进入研究前沿，仍处在空白状态；

• 生物科学领域共遴选出20个前沿，包括10个热点前沿和10个新兴前沿。10个热点前沿中，美国都处于创新卓越状态，而中国在7个前沿（35.00%）处于创新卓越状态，6个处于创新前列状态，4个处于创新行列，3个处于创新追赶状态。

• 化学与材料科学领域共遴选出18个前沿，包括10个热点前沿和8个新兴前沿。中国在16个前沿（88.89%）处于创新卓越状态，1个前沿处于创新前列，1个前沿处于创新追赶状态。

• 物理学领域共遴选出11个前沿，包括10个热点前沿和1个新兴前沿，根据中国的表现可以分为3组，其中2个前沿中国处于创新卓越状态（占18.18%），4个前沿处于创新前列，2个前沿处于创新行列，3个前沿处于创新追赶状态。

• 天文学与天体物理学领域共遴选出12个前沿，包括10个热点前沿和2个新兴前沿。这些前沿，根据中国的表现可以分为3组，即1个创新前列的前沿，2个创新行列的前沿，9个创新追赶的前沿，处于创新追赶状态的前沿共占75%，也就是说四分之三的前沿尚在追赶之中。

• 数学、计算机科学与工程学领域共遴选12个前沿，包括10个热点前沿和2个新兴前沿。中国表现创新卓越的有11个前沿（占91.67%），创新行列的有1个前沿。 根据美国的表现可以分为4组。

三、专利聚类得出的新兴、半导体、通讯簇的中美专利计量分析

利用大数据分析和深度学习等技术，基于具有较高科技含量和经济价值的世界“三方专利”，研制出世界技术主题数据库，以及反映这些技术主题间关联关系的结构图谱，为世界科技前沿领域方向的分析提供定量监测。

    首先基于大数据分析和深度学习技术，从大量（百万级）世界专利中发现专利的文本规律，训练专利特征模型，然后对近30万的三方专利家族进行聚类，构建了类似“ESI研究前沿”的世界技术主题数据库，包含6152多技术主题。在此基础上，遴选国际上重要的热点、新兴技术前沿。

表：新兴专利簇

表：无线通信领域高价值度专利簇

表：半导体领域高价值度专利簇

分析总结：

• 本次分析中53项新兴专利技术中，中国具有专利的14项，其中只有4项有明显的优势，无人机的高分辨率摄像机技术、智能洗衣机和电子设备用于人体监测技术、点对点无线通信的方法；美国覆盖了44项，其中在20项上领先；日本覆盖27项，在12项上领先；

• 25项新兴生物医学专利技术中，美国覆盖了21项，其中20项技术簇中的美国专利均列第一，日本覆盖了5项，而只在3项上中国持有少量专利，这与生物医学的基础研究状况不同，这可能预示着或者基础研究的成果没有及时转化，或者是基础研究的技术支撑也是依赖于引进；

• 美国在新兴专利技术的优势，与日本、德国等在热点专利技术的优势，说明美国侧重于革命性技术的突破，日本和德国等侧重于稳定性、先进性和范围广泛的技术研发，中国则是引进技术改良优化应用于科研生产；

• 在7个高价值度的无线通信专利簇中，全覆盖的有美、中、韩，美国3个第一，韩国1项第一；日本和法国覆盖6个，日本3个第一，德国覆盖5个，都在抓未来信息科技与产业的下一个发展动力源；

• 在10个高价值的半导体专利簇中，日本覆盖了10个，7个簇专利数量第一；美国覆盖了7个，3个第一；中国覆盖了6个，但数量较少，法国、德国和韩国在覆盖面和簇中专利数量上均优于中国；既说明这个方面强手如林，技术稳定、市场吸引力和竞争大。

军民融合观察精彩回顾