全球科技创新格局变化与中国位势研究

陈 曦

对一个国家来说，无论是在全球竞争中保持优势，还是应对社会领域的各种机遇挑战，科技的支撑和引领作用越来越重要。因此，不管当前还是未来，一国科技创新实力都是影响其经济优势甚至国家位势的重要因素。

在全球范围内，随着各经济体科技创新参与程度的日益提高，全球科技创新格局已经发生变化。亚洲地区科技实力和影响力快速提升，美国、欧洲、亚洲三足鼎立态势愈加显著。本文在借鉴《美国科学与工程指标2020》的基础上，从研究与开发、人力资本、知识创造能力、经济活动、创新实力五个领域的16个指标出发，全面对比美国、欧洲、亚洲部分主要国家和地区的科技创新实力，指出中国的相应发展情况和所处位势，最后给出对策建议。

一、研究与开发:集中度持续由欧美向亚洲转移

研发(R&D)活动是科技创新的前提基础，在推动经济增长和提升竞争力方面发挥了关键作用。要获得全球前沿科技成果则需要大量的创新资源投入，研发资金就是其中的重要保证。本部分将从研发支出、研发强度、资金来源、研发构成四个指标进行分析。总体上，全球R&D集中度持续由欧美向亚洲转移。中国研发支出在全球贡献、规模、增速上表现强劲，但研发强度相对较低，研发结构中原创性自主型研发不足。

(一)研发支出:美国、中国、欧盟位列前三，亚洲地区增速较快

按照购买力平价计算，全球R&D支出总额大幅增长，已从2000年的7220亿美元提高到2017年的2.15万亿美元，增幅达到2倍。从贡献来看，相较于欧美等传统研发大国，以中国为代表的亚洲国家R&D支出在过去十年里提升显著，对全球总体增长作出了巨大贡献。2000～2017年，中国贡献了全球增长的32%，美国和欧盟(1)本文中欧盟指欧盟28国，由于数据均能早于英国脱欧，因此英国数据统计在内。分别贡献了20%和17%，而日本和韩国合计贡献也达到10%。此外，部分东南亚和南亚经济体的增长占比也有8%左右。

从规模来看，美国仍是R&D支出最多的国家，2018年为5816亿美元左右，约占全球R&D支出总量的1/4。中国、欧盟紧随其后，分别为5543亿美元和4645亿美元。中国的R&D支出在2015年超过欧盟，美国、中国、欧盟合计占全球总支出的七成左右。值得注意的是，与2000年相比，欧美2017年全球R&D支出份额有所下降，而包括中国、日本、马来西亚、新加坡、韩国、印度等在内的部分亚洲经济体所占份额则明显上升，达到41.7%，已成为全球领先区域。

从增速来看，2000～2017年，全球R&D支出年均增速约为6.6%，欧美等传统科技大国增速普遍低于全球平均水平，以欧盟和美国为例，分别为5.1%和4.3%。相反，亚洲部分国家增速较快，高于全球平均水平。比如，中国近十年来的研发支出年均增速约为13%，是美欧国家的2～3倍。此外，韩国年均增速达到8.8%，印度也在8%左右，增长势头同样强劲。

(二)研发强度:发达经济体较高，中国排名有所提升

一个国家的研发强度即其研发支出占GDP的比例。从全球部分主要经济体的情况来看，普遍呈现出逐步提升的趋势。根据2018年数据，中国、韩国涨幅较大，与2000年相比，分别增长1.4倍和1.1倍左右。欧盟整体增长21.2%，美国增长7.5%且一直保持在较高水平。全球研发强度排名前三的国家分别为以色列(4.94)、韩国(4.53)和瑞士(3.37，2017年)。中国研发强度为2.19，低于美国的2.83，高于欧盟的2.03，排名从2000年的世界第24位上升到第14位左右。

(三)资金来源:企业已成为全球科技创新的主体，亚洲地区表现突出

企业部门既是研发资金的主要来源，也是研发活动的主要开展者(占比达65%以上)，企业已成为全球科技创新的主体。亚洲地区的这一情况更为显著，部分国家来自企业部门的研发资金所占比重达到3/4以上。比如，日本研发资金中有78.3%来自企业部门，中国为76.5%，韩国是76.2%。美国、德国、法国、英国等虽然这一占比低于上述亚洲国家，但也达到50%以上。此外，值得注意的是，欧美国家均有一定比例的研发资金来自国外，这在一方面也体现了其研发活动的国际合作程度较高，而亚洲国家这一占比普遍较低。从企业表现来看，OECD的2015年数据显示，在全球前500位的研发投资企业中，美国和日本分别有173家和86家，中国仅有34家。

(四)研发构成:发达经济体更重视基础研究和应用研究，中国基础研究亟待加强

从资金投向来看研发构成，各国对基础研究、应用研究和试验发展的相对侧重也各不相同。虽然研发资金中用于试验发展的比例普遍较高，但是发达经济体更重视基础研究和应用研究，用于这两项的研发资金占比均在30%以上，甚至可达到60%以上。中国将84%的研发资金用于试验发展，但基础研究和应用研究合计仅为16%，不足发达经济体的一半，特别是基础研究方面差距最大。这在一定程度上反映出，相较于原创性自主型研发，中国此前更侧重于对成熟技术的应用开发。

二、人力资本:欧盟、中国、美国人才总量前三，欧美顶尖人才和教育吸引力较强

人力资本投入对促进国家经济增长、改善人民生活水平和提高全球竞争力具有重要作用。科技创新离不开一支强大的科学家与工程师队伍。日益重视科学与工程相关知识和技术能力的教育培训，也已成为全球普遍现象。本部分将从科学与工程(S&E)(2)S&E 的专业领域包括天文学、化学、物理学、大气科学、地球科学、海洋科学、数学和统计学、计算机科学、农业科学、生物科学、心理学、社会科学和工程学。此外，在博士级别，将医学和健康科学也纳入S&E。学位授予、研究人员、顶尖人才、教育吸引力四个指标进行分析。总体上，欧美地区和亚洲发达经济体在科技人才积累及吸引力上持续保持优势，亚洲发展中经济体竞争力也在不断提升。中国人力资本规模大、增速快，但存在人才密度低、高端人才积累较少且吸引力不足的问题。

(一)S&E学位授予:欧盟、美国、中国是全球主要授予地，中国工程领域领先

S&E领域的劳动力通过从事研发活动和其他的技术先进型工作，为国家的科技创新添油加力。欧盟、美国、中国已成为全球主要S&E学位授予国。其中，中国的S&E学位授予量持续保持快速增长，而美国和欧盟的增长则相对稳定。根据最新估计，在学士学位方面，中国2015年授予了超过171万个S&E学士学位，美国2016年的数据为近80万个，欧盟则产生了近100万个。在博士学位方面，美国2016年授予了约4万个S&E博士学位，欧盟总共授予了约7.7万个，中国2015年的数据约为3.4万个。值得注意的是，在过去十年中，中国获得S&E学士学位的人数翻了一番，其中近70%的增长集中在工程学领域;获得S&E博士学位的人数也增长了50%以上，其中自然科学和工程学领域的博士学位超过90%，已在2007年超过美国，成为世界上最大的该领域博士学位授予国并持续保持领先。

(二)研究人员:欧盟、中国、美国人数领先，中国人员密度和海外人才吸引力有待提高

近十年来，全球各地区研究人员的数量普遍增长，但不同经济体的增速和人员密度差距较大。其中，韩国和中国两国表现较为突出，2017年研究人员总数(全时当量)相较于2009年分别增长了57%和51%。但是，同为亚洲国家的日本则仅有3.2%的增幅。欧盟总体增长26.4%，其中德国(32.2%)、法国(23.1%)、英国(13.1%)，也是表现各异。2009～2016年，美国研究人员数量则增长了9.5%。从单个国家来看，中国研究人员总数位居全球第一，达到了约5.6%的较高年均增速。但是，考虑到中国庞大的人口规模，研究人员密度(每千劳动力中研究人员数量)仍处于非常低的水平。此外，发达经济体长期以来一直受益于外国出生的科学家和工程师的流入，以及他们所带来的科学与工程相关技能和知识。以美国为例，其S&E相关领域的从业人员中有30%为外国出生人员。但是，2018年在中国境内工作的外国人不到100万，而2017年净流出移民超174万，人才吸引力差距较大。

(三)顶尖人才:欧美国家占绝大多数，美国遥遥领先

根据科睿唯安(Clarivate Analytics)公布的2019年高引学者名单，在全球最有影响力的研究人员中，欧美等发达经济体在人数上占有绝对优势。除中国外，入选人员总数排名前十位的均为欧美国家，人数占比达75%左右。在全球6216人次的上榜学者中，美国继续保持了高引学者最多的位置，2019年有2737人次，占总数的44%。中国(含港澳台)紧随其后，共有735人次入选，占名单总人次的11.8%，较2014年的134人次增长了近4.5倍，增速全球第一。在107位计算机学科领域的入选学者中，中国有46人，占比43%，位居全球第一。从总人数上看，虽然中国排名第二，但是仅为美国的26.9%，距第一位差距仍然较大。此外，在900多位诺贝尔奖获得者中，欧美国家人数占比超过2/3，中国在S&E领域仅有1人。

(四)教育吸引力:发达国家仍是首选，中国吸引力逐步加大

一个国家的教育吸引力在一定程度上反映了其培养高端人才和提升人力资本水平的潜在能力。从留学生来看，美国仍是国际留学生人数最多的国家，2016年吸引了全球19%的留学生。其他受欢迎的留学地包括英国、澳大利亚、法国、德国、俄罗斯、加拿大、日本等，排名前20的留学目的地国家共接收了全球75%的国际留学生。同时，中国对全球留学生的吸引力也越来越大，目前居第九位。教育部数据显示，近十年来中国在校留学生人数增长超过1.2倍。

三、知识创造能力:亚洲实力快速提升

研发活动产生的新知识代表了科技创新的前沿领域和发展方向。研究成果的传播和交流主要通过在同行评议的期刊和会议上发表论文来实现。专利授予相关科技创新成果一定时期内的合法所有权，也是重要衡量指标之一。本部分将从S&E论文数量与国际合作、论文高引率、专利三个指标进行分析。总体上，美国、欧洲、亚洲均具备较强知识创造实力，亚洲地区在学术研究和科技成果上影响力提升迅速。中国的国际学术影响力有较大进步，研究的技术领域相对集中，但科研国际合作程度不高。尽管中国专利申请总量世界第一，但在发达经济体市场所占份额较低。

(一)S&E论文:亚洲数量增长快但国际合作程度较低

从数量来看，全球S&E论文从2000年的107.2万篇快速增加到2018年的255.6万篇，增长了近1.4倍，年均增速约5%。部分亚洲国家的论文产出速度快于欧美发达经济体，这一趋势与全球研发支出和学位授予的表现相同。中国、印度增速达到全球水平的2倍，韩国也超过全球平均增速，上述三国全球份额有较大增长。同时，美国、欧盟、日本增速较低，占比也有所下降。自2000年以来，中国S&E论文产量增长了近10倍。从专业领域侧重来看，中国专注于工程学方面，总数超过美国的2倍;美国和欧盟则在生物医学和健康科学领域的论文较多。

特别值得注意的是，通过国际合作(即来自至少两个国家的作者共同撰写)完成的S&E论文比例已经从2000年的14%上升到2018年的23%。2018年，大多数主要的论文产出国(地区)都有超过50%的国际合作率。美国39.4%的论文是通过国际合作完成的，且与中国学者的合作最为频繁，约占其国际合作论文的26%。相较于欧美地区，亚洲经济体的论文国际合作率相对较低，如中国的比例为21.8%，印度、日本、韩国这一指标也不高。

(二)论文高引率:亚洲影响力提升较快

通常来说，被引用越多的论文对相关科学学科的影响力就越大。与高引学者相似，一个国家在S&E研究领域的相对影响力，可以使用论文高引率来表示，即本国在全球前1%被引论文中所占份额与其所有出版物占全球份额之比。这一数值越高，则影响力越大。2016年，美国的这一指数为1.9，保持了全球最高水平。亚洲国家在这一指标上增长较快，2000～2016年，中国论文高引率从0.4上升到1.1，印度、韩国、日本也有70%左右的增长，欧美增幅相对较小，这表明亚洲地区的影响力在不断上升。

(三)专利:美国、欧盟、中国申请量前三，中国在发达经济体市场份额较低

在全球范围内，随着各经济体参与日益数字化的国际经贸活动，知识产权保护的重要性越发凸显。从PCT专利申请量来看，美国在数量上仍居首位，2018年达到56247件。欧盟和中国紧随其后，分别为54925件和53348件。此外，日本实力也不容小觑，达到49710件。上述四个地区PCT专利申请量合计占全球份额约85%。近十年来，中国全部专利申请量达到世界第一，保持了较高的年均增速。但是，在发达经济体市场，占据主导地位的专利申请者仍是发达国家和地区。比如，在美国专利和商标局(USPTO)的专利中，美国、日本、欧盟、韩国共获得了约85%的份额，中国仅获得了5%。

四、经济活动:美国、欧盟、中国知识技术密集型产业生产和出口领先，知识产权交易集中在发达经济体

科技在经济活动中的重要作用主要体现在相关产业的生产和贸易以及知识产权直接交易上。知识技术密集型产业生产了具备先进技术的产品和服务，通过贸易活动，这些技术、产品、服务得到普及，而其他产业也将从中受益。本部分将从知识技术密集型(KTI)产业增加值、KTI产业出口、知识产权交易三个指标进行分析。总体上，无论是生产还是出口，美国、欧盟、中国在全球知识技术密集型产业中均占据领先位置，而知识产权交易仍集中在发达经济体。中国在中高研发密集型产业领域表现突出，对与知识产权相关的高端生产性服务需求旺盛。但是，由于承担部分“世界工厂”功能，中国知识技术密集型产业真正实力存在部分高估，且在高端生产性服务领域的国际竞争力较弱。

(一)知识技术密集型(KTI)产业增加值:美国、中国、欧盟产出居前三

KTI产业是指研发支出占其增加值比重相对较高的产业。2018年，KTI产业增加值达9万亿美元，约占全球GDP的11%。美国是KTI产业最大生产国，2018年增加值达2.3万亿美元，占全球份额的25.5%。中国和欧盟分别为2.2万亿美元(24.2%)和1.9万亿美元(21.4%)。其中，美国和中国分别是高研发密集型和中高研发密集型产业(3)根据《美国科学与工程指标2020》，高研发密集型产业包括飞机制造业，制药，计算机、电子及光学产品，计算机软件发行，科学研发服务五个行业，中高研发密集型产业包括化学品(不含制药) 、电气设备、IT 服务、机械设备、医疗仪器、机动车辆、铁路和其他运输、武器八个行业。的最大生产者。相较于2005年，美国、欧盟、日本在KTI产业的全球份额都有所下降，而中国则迅速增长。尽管在一些产业上占有了相当大的全球份额，但是考虑到中国在部分行业主要发挥“总装”的作用，关键技术和零部件仍依赖进口，其增加值比重不能完全代表知识技术密集型产业的真正实力。

(二)KTI产业出口:亚洲地区出口超过欧盟，中国高于美国

一个国家在全球产业链中的相对位置与实力，在一定程度上可以通过高科技领域的国际贸易活动来体现。近年来，亚洲地区KTI产业出口占全球比重持续上升，欧盟、美国等传统发达经济体比重则有所下降。2018年，欧盟地区KTI产业出口总额占全球的39.1%，中国则升至15.7%，高于美国(9.4%)和日本(6.1%)。值得注意的是，中国、日本和部分其他亚洲地区(印度、印度尼西亚、马来西亚等)合计所占比重达到39.6%，全球份额首次超过欧盟。产生这一趋势的一个重要原因是发达国家更加注重设计、研发和销售，而将生产环节转移到以中国为代表的一些亚洲发展中国家。由于传统贸易衡量方式只计算最终制成品价值，对一些承担了“总装”功能的亚洲国家(特别是中国)的KTI产业出口水平存在一定高估。

(三)知识产权交易:美国、欧盟、日本是全球知识产权交易的主要地区

2000～2018年，全球知识产权交易大幅增长，接收和支付知识产权使用费的总额增长了近4倍。美国、欧盟、日本三个地区知识产权交易额合计占全球的比重超过75%。其中，美国是全球知识产权收入最高的国家，2018年净收入金额达到726.3亿美元。日本在这一领域也表现不俗，净收入为237.9亿美元。近十年来，中国知识产权交易额增长了2.6倍，但仅占全球份额的5.1%，且2018年净支出302.2亿美元。中国对高端生产性服务的需求旺盛，同时高端生产性服务的出口竞争力也在提升，但是在知识产权交易领域的全球影响力暂时有限。

五、创新实力

创新是将科技的更新升级付诸实践的活动。通过创新，可以把新的技术、新的产品、新的生产流程、新的业态、新的企业组织方式真正引入社会，实现商业化和规模化的应用。本部分将基于风险投资和全球创新指数两个指标进行分析。总体上，发达国家创新综合实力仍具有绝对优势，中美两国创新活跃度较高，信息通信技术(ICT)产业创新集中度最高。中国具有较强创新活力，2018年吸引的全球风险投资仅次于美国，但相较于美国、德国、日本、韩国，全球创新指数仍然较低，综合创新实力存在较大差距。

(一)风险投资:美国、中国活跃度最高，信息通信技术最具吸引力

风险投资(VC)是创新活力的重要体现，一方面其为新技术和新产品进入市场提供了重要的外部资金支持，另一方面资金流向也代表了未来具有潜在商机的新兴领域。随着新经济的活跃，全球VC规模迅速扩大，2018年总金额达到2714亿美元的历史最高值，较2017年增长了近60%，是十年前的5倍。从资金投向区域来看，VC市场已经由以美国为中心转向更加全球化。2018年，美国和中国吸引了全球近80%的风险投资，分别获得1187亿美元(43.7%)和969亿美元(35.7%)的资金。这也反映了中美两国具有较高的创新活力。此外，欧盟占比为8%，印度、印度尼西亚、日本、新加坡和韩国五国合计占比达6.7%。从投资领域来看，美国有65.2%的风险投资集中在信息通信技术和医疗保健相关产业，中国则有56.2%集中在与信息通信技术相关的产业。其中，软件行业在两国都是吸引投资最多的领域。

(二)全球创新指数:中国与发达国家仍有较大差距

创新指数是反映一个国家科学、技术和创新竞争力的综合指数。中国科学技术发展战略研究院《国家创新指数报告2018》、世界经济论坛(WEF)“The Global Competitiveness Report 2019”中的创新能力指标、WIPO“The Global Innovation Index(GII)2019”以及彭博社2019年创新指数的排名显示，美国、德国、日本、韩国在全球创新指数中排名较靠前，而中国则排在第14名至第24名之间，距离其他综合创新能力较强的国家差距仍然十分明显，短期内实现提升困难较大。从各个指数的评价来看，中国在创新绩效、研究人员集中度、劳动力多样化、生产率、国际合作等方面仍有待加强。

六、结论与建议

(一)美欧亚三足鼎立格局已现，科技创新的国际化特征明显

美国科技创新全球第一的地位没有变化，只是领先程度有所缩小。从全部指标来看，虽然相对份额趋于平缓或有所下降，但美国继续保持了科技创新的全面优势。美国仍是全球研发投入最多、高端人才最多、学术影响力最大、专利申请量最多、知识技术密集型产业产值最大、知识产权收入最高以及吸引风险投资最多的国家。此外，美国研发强度始终保持较高水平，并长期专注于原创性自主型研发。

欧盟保持了原有优势，科技创新实力较为稳定。作为前几次科技革命的发源地之一，欧洲先发优势明显，科技创新积累雄厚，区域内合作密切，实力不容小觑。欧盟作为一个整体，科研人才、科学与工程论文、知识技术密集型产业贸易等多个指标位居全球首位，在生物医学和健康科学领域可与美国并驾齐驱，英国、法国等国对基础和应用研究的投入甚至超过美国。虽然欧盟在科技创新部分领域的全球份额也有所下降，但综合实力短期内无法被超越。

中国科技创新能力提升迅速，亚洲地区成为重要一极。近十年来，中国在研发投入、科研人才数量、科学与工程论文、专利申请等众多科技创新指标上都保持了快于发达经济体的高速增长，诸多规模指标已位居全球前列，是中高研发密集型产业的最大生产国，风险投资极具活力，已成为发展中国家中进步最快的国家。再加上日本、韩国、以色列等科技实力较强国家，亚洲地区经济体整体表现较好，创新实力持续提升。

科技创新的国际化特征不断显现，区域间合作发展态势明显。这一趋势主要表现在使用来自其他国家和地区的资金开展研发活动、高等教育人才跨国培养、科学与工程领域工作人员跨国流动、同行评议论文合作撰写、同族专利在不同国家和地区获得授权、知识技术密集型产业价值链全球化等方面。科技创新的国际合作趋势在发达经济体表现比发展中国家更为明显。

(二)中国科技创新面临诸多挑战

从当前情况来看，中国已成为科技创新大国。但是，目前主要是数量型指标表现抢眼，科技创新的质量和效率还有待提高，仍需正视发展中的各种问题和挑战。一是研发支出结构对原创性自主型研发支撑较弱。研发资金中用于基础研究和应用研究的比重太低。高技术产业“卡脖子”技术问题严重。二是科技高速发展面临人才缺口较大。中国的研究人员占劳动力的比例约为0.2%，仅为美国和欧盟的1/4左右。特别是在高端人才方面，中国积累较少。三是高技术领域国际竞争激烈。受国际经贸摩擦加剧、新冠肺炎疫情冲击、逆全球化等多重因素叠加影响，各国尤其大国之间围绕科技革命制高点的争夺更加激烈，中国受到的外部遏制增大。四是知识技术密集型产业附加值不高。中国知识技术密集型产业中，有相当一部分的技术来源和最终市场“两头在外”，国内主要是应用型研发和组装等制造环节，附加值较低。五是科技创新的外部环境趋紧。部分发达国家为维持全球科技地位，通过贸易壁垒、技术和人才封锁、打击高技术企业等手段，对中国科技进步进行全面遏制。

(三)对策建议

基于全球科技创新格局的变化趋势和中国所处位势，要进一步提升国家科技能力和全球竞争力水平，中国需重点围绕提高科技创新的质量和效率，着力增强综合创新实力。一是在保持研发投入持续、快速增加的同时，着力调整研发结构，大力提升基础研究和应用基础研究，增强科技自主能力。二是对劳动力现状和人口结构发展趋势进行全面及时的分析，引导提升科技创新人才比重。加大高端人才海外培养力度和海外人才引进力度。三是保持在工程等领域优势的同时，把握全球科技发展趋势，加大人工智能、新材料、生物医药等前沿领域的研发力度，加快对未来技术的研究布局。四是继续增强知识技术密集型产业生产力度，大力支持企业自主创新，着力提升在全球产业链和价值链的位势。持续加强国内知识产权保护力度，同时加大全球知识产权交易参与度。五是坚持开放创新，为国际创新创业和研发投资营造有利环境，大力吸引和充分利用全球资源，加强科技领域的联合研究与全方位国际合作。积极参与全球科技创新体系建设，促进科技创新理念融合。

本文原载于《宏观经济研究》2020年第9期，转载过程中有删节。