基础研究投入的创新转化：基于国家自然科学基金资助的证据

文/叶菁菁 周骁遥 陈实

引言

基础研究是国家创新体系的源头，是推动应用转化的总机关。世界主要强国与地区都十分重视基础研究在知识传播链中所发挥的引擎作用，并将其提升至国家战略需求层面。在过去的十余年间，我国基础研究投入已由2002年的8.8亿美元增长到2017年的145.7亿美元，年均增长率达到17.6%，但其投入强度仍低于发达国家，并呈现出对下游产业发展支撑薄弱的问题。在这一背景下，本文重点关注了以国家自然科学基金（以下简称“自科”）为代表的基础研究投入从激发上游高校主体基础知识创新，到促进下游企业主体应用成果转化过程中的效率，并对其转化渠道做出具体刻画。

为实现上述研究目标，本文构建了涵盖中国168个城市7大类学科在1997—2009年间自科资助与专利情况的城市—学科—年份三维面板数据。其中专利数据分别根据其所有人信息划归至“高校/科研机构持有专利”（以下统称为“高校专利”）、“校企共同持有专利”（以下统称为“校企专利”）和“企业持有专利”（以下统称为“企业专利”）。这一数据结构不仅可以直接刻画各创新主体的专利产出和后续引用情况，还有利于通过控制城市、学科和年份固定效应，消除城市科研基础、学科差异和其他年份政策冲击等不可观测变量给实证结果带来的影响。

本文研究发现：第一，自科资助不仅提升了上游高校主体的知识创新，还会持续传播至下游企业主体。随着知识向下游传播，基础研究投入对创新的影响有所减弱。这一方面是由于不同创新主体的研究职能和目标差异较大，如偏重于在短期内产生高效益的企业，只会将其中符合市场需求的部分知识进行开发利用；另一方面，上游基础研究投入也可能降低企业自身的研发成本和研发投资回报，使企业自主研发的动力下降。

第二，产学研合作是促进知识传播与转化的重要机制。实证结果表明，自科资助每增加1%，校企专利对应的申请数和被引用数分别增加0.065%和0.069%。这意味着通过产学研合作，上游的基础研究投入也在知识传播链的中游进行了转化，企业通过校企合作的方式从中获益。因此，产学研协同创新体系有效跨越了上游基础研究和下游应用研发之间的需求鸿沟，进而增强上游科技成果对下游产业发展的支撑作用，这对实现我国核心技术的自主可控十分重要。

第三，在自科基金的分类资助体系中，为我国未来科技创新奠定人才基础的人才项目系列，特别是其中的青年科学基金项目，在知识传播链中的传播路径最长，向专利的转化效率最高。人才项目系列与探索项目系列相比，对高校专利和校企专利的促进作用类似，但对企业专利申请数和被引用数的提升效果均增加了0.018%。根据自科基金的设置目标，探索项目系列旨在激发原创，基础型研究成果的价值主要在于理论的创新和重大技术的突破，而并非追求向实用产品的高转化率，因此向企业的外溢效果有限。而人才项目系列中的青年科学基金项目，旨在给予事业起步阶段的青年科研人员及时、有力的支持。由于青年科学工作者处于事业起步期，缺乏科研资金和设备的支持，而获取研究经费与相关资源是驱动科研人员参与企业研发项目的关键因素，因此他们更有动力参与到下游的创新活动中。

与现有研究相比，本文主要做出了三方面的推进：第一，将完整的知识传播链纳入研究范围，既评估了自科资助对上游高校创新的直接影响，又考察了其向下游企业创新转化的途径和效果。而已有研究多考虑基础研究投入对生物医学等单个学科、制造业等单个产业以及高校或企业等单个创新主体的影响。第二，为隐性知识在创新主体间的传播和转化提供了实证证据。对于难以进行编码或记录的隐性知识，产学研合作一直被认为是其从上游传播至下游最有效的渠道。然而囿于数据限制，相关研究止步于定性分析，鲜有文献对其展开定量分析。第三，本文的研究成果对我国基础研究资助体系的优化，具有重要参考价值。首先，研究结果表明，基础研究投入有助于提高国家创新系统的源头动力和活力，各创新主体均可从中大幅获益。这一发现为稳定增加我国基础研究投入提供了实证依据。其次，本文直接论证了产学研合作在高校基础研究和企业应用研发间的桥梁作用，这有助于打通衔接基础研究、应用开发、成果转化和产业发展之间的各个环节，进而提高基础研究投入向新产品和新技术的转化效率。最后，对不同类型自科资助的异质性分析表明，在自由探索和需求导向并存的自科分类资助体系中，各类资金做到了“各司其职”，极具针对性。同时研究还发现青年科研人员在不同创新主体间的桥梁作用，这对提高上游科技成果对下游产业发展的支撑作用具有重要启示。

我国基础研究概述

自2006年以来，我国基础研究投入增长迅速，于2015年达到206亿美元，首次超过日本，跃居世界第二。然而，在资金规模高速增长的背后，基础研究投入仍存在资助强度低、对下游产业支撑弱、科研管理体系尚不完善等问题。以2015年数据为例，我国基础研究投入在科研总投入中占比仅为5%，远低于法国、日本和美国等创新型国家15%～25%的水平，在GDP中占比仅为0.1%左右，不及法国、日本和美国的四分之一。此外，由于科研管理体系在顶层设计、统筹协调和分类资助等方面不够完善，公共科研资金中广泛存在着重复、分散、封闭和低效等问题。最后，多数产业领域尚未形成产学研紧密融合的链式创新体系，新兴技术成果转化的基础成品难以融入市场。因此，充分发挥基础研究的引擎作用，促进基础研究、应用研究与产业化对接融通，以及全面实施预算绩效管理是我国现阶段科技改革的重要方向。

在我国科技发展历程中，自科基金无论是扶持力度还是管理体系都走在了我国科研体系发展前列。到2017年，自科基金在基础研究投入中的占比已达到27%，而美国同期的自科基金也只占联邦政府对基础研究总投入的24%左右。为进一步顺应我国基础研究发展需求，“十三五”期间自科基金委根据《国家创新驱动发展战略纲要》等相关部署，将科学基金资助格局调整为探索、人才、工具和融合四大系列。

模型和数据

图1所示的国家创新系统理论为人们理解基础研究投入向应用创新转化的过程提供了经典分析框架，其中实线部分为本文的研究内容，虚线部分尚未囊括在本文的研究范畴内。具体而言，国家创新系统主要包括政府、高校、科研机构以及企业这四大主体，各主体分工合作以实现知识创造、传播和转化为主线的知识资本化过程。在这一过程中，高校和科研机构位于知识传播链的上游，主要开展基础研究；企业位于知识传播链的下游，对上游产生的研究成果进行开发和利用，最终转化为符合市场需求的新产品和新技术。此外，各创新主体间以正式和非正式的方式发生频繁地互动，可以促进知识的传播与转化。以文字或专利等形式存在的显性知识，可以通过学习（引用论文、著作和专利等）或转让（技术授权转让等）的方式转移至企业；除此之外的大量隐性知识极大程度上依赖于校企之间的合作、面对面的交流以及科研人员的流动等形式进行传播与转化。在实际经济活动中，基于研究投入所产生的科研成果会降低企业自身的研发成本和研发投资回报，企业自主研发的动力下降。同时由于市场准入成本降低，市场竞争增加，企业应用研发投入的盈利空间缩减。因此基础研究投入对企业创新的最终影响，尚待实证的研究和检验。

图1 基础研究投入的传播与转化

为实证检验基础研究投入对各创新主体产生的影响以及知识传播渠道，本文构建了涵盖1997—2009年168个城市7类学科的自科资助金额和与之对应的高校专利、校企专利以及企业专利的申请数和被引用数。其中，自科资助数据来自该基金项目综合查询网站，并按照其所属城市、资助学科和立项年份汇总；专利数据源于国家知识产权局的专利检索及分析网站，也按照“城市—学科—年份”这一数据结构进行加总，我们参考文献中通行的处理方法和笔者对中国专利分类情况的了解，提供了专利国际分类码和自科8类学科的对应关系（可邮件向作者获取）；最后通过“城市—学科—年份”这一相同的数据结构，将上述汇总的自科资助数据和专利数据匹配在一起。其中数理科学属于基础学科，没有专利国际分类码与之对应。为了克服专利引用数据中的截断偏误，样本年份被设定为1997—2009年。城市控制变量来自全球统计数据/分析平台（EPS）。

实证结果

本文主要有以下三点发现：第一，自科资助对各创新主体专利申请数、被引用数均具有显著促进作用，且该效果从上游高校主体向中下游企业主体逐步递减。具体来说，当期立项金额增加1%，高校专利、校企专利和企业专利相应的申请数分别增加0.135%、0.065%和0.055%，相应的被引用数分别增加0.147%、0.069%和0.077%。随着知识向中下游传播，基础研究投入对创新的影响有所减弱，其原因在于：自科基金的首要任务是支持高校/科研机构的基础性研究，因此自科基金对高校专利具有最直接最显著的促进作用。相比之下，各创新主体的研究职能和目标差异较大，如下游企业以盈利为主要目的，偏重于在短期内产生高效益的应用研发，这意味着当知识传播至下游时，企业只会将其中符合市场需求的部分知识进行开发利用，再加之上游基础研究投入可能挤出下游应用研发投入，自科基金在各创新主体间的转化效率自然降低了。

值得指出的是，对校企专利回归的结果表明，通过产学研合作，上游基础研究知识可以向中游校企共同研发专利转化，同时也使企业在此过程中获益。由此证明了产学研协同创新有效搭建起了上游基础研究和下游应用研发间的桥梁，以协调各创新主体创新需求的方式，促进了基础研究投入的资本化过程。

第二，自科资助向各创新主体专利的转化主要发生在立项当期。相比之下，前期自科资助虽然对上游高校专利数量具有一定促进作用，但却难以向知识链的中下游继续传播。造成这一结果的原因可能有三点。首先，多数研究者在立项前一年甚至更长的时间里，已经开展了部分相关研究。其次，由于技术进步等原因，科研投入会以较快的速率贬值。最后，我国约80%专利的研发周期在两年以下，因此当期自科资助已经囊括了大部分的专利促进效果。

第三，异质性分析表明，人才项目对高校专利和校企专利的促进作用与探索项目相比无差异，但可进一步促进企业专利产出，其当期资助金额每增加1%，企业专利申请数和被引用数均增加0.018%。上述结论与不同类型自科资助的划分目的相契合。其中，探索项目系列旨在激发原创，基础型研究成果的价值主要在于理论的创新和重大技术的突破，而并非追求向实用产品的高转化率，因此其向下游企业的传播和转化效率有限。而人才项目系列的优异表现，与其中资助青年科研人员（男性未满35周岁，女性未满40周岁）的青年自然科学基金项目密不可分。一方面，创新需要旺盛的精力、开放的思维以及包容的态度，年轻的年龄结构是影响创新的重要人口条件之一。另一方面，青年科学工作者处于事业起步期，缺乏科研资金及设备的支持，而获取研究经费与相关资源是驱动科研人员参与企业研究项目的关键因素。

结论

本文以自科基金为切入点，考察了公共部门基础研究投入在完整知识传播链中的转化效率及途径。实证结果表明，自科资助最直接最显著地促进了上游高校专利产出，随后知识进一步向中下游传播，在此过程中，由于各创新主体研究职能和目标存在一定差异，以及上游基础研究投入对中下游研发投入的挤出作用，自科资助对校企专利和企业专利的促进作用有所减弱。综合来看，各创新主体均可从自科资助中大幅获益。值得指出的是，产学研合作可以有效协调各创新主体间的创新需求，进而显著提高基础研究投入向中下游企业主体创新的转化效率。此外，不同类型自科资助的异质性分析表明，用以支持自由探索和激发原始创新的探索项目系列自科资助，对高校专利和校企专利具有显著促进作用，而用于培养创新人才和团队的人才项目系列自科资助还可以进一步促进企业专利产出。