中国基础研究状态评估与未来预测——基于 “十一五”至 “十三五”期间基础研究创新绩效与发展潜力的动态监测

吴 杨

(北京理工大学人文与社会科学学院，北京 100081)

0 引言

基础研究是以提出和解决科学问题为根本指向的研究活动,其深度和广度决定原始创新的动力和活力，对经济社会发展的支撑引领作用持续增强[1-2]。目前各地区的基础研究发展不均衡，东部地区高于中部和西部地区，将最好的资源分配给最具创新力的地区，可使其创新绩效最大化，这种决策是在基础研究规模绩效较低的阶段应该实施的对策。在基础研究追求高水平高质量的现阶段，不仅要测量各地区基础研究绩效的动态变化，更要考察各地区的创新特色和未来发展潜力。不仅将优势资源输送给创新优势地区，还要对那些前期积累较好并具有较大创新潜力的地区进行有规划、有步骤的培育和扶持，将其培养成原始创新的后备力量，为我国未来30年的基础研究培养新的创新增长点。

本文从以下三个方面开展研究：第一，基于2006—2018年各地区基础研究投入和产出指标，考察各地区在 “十一五”至 “十三五”时期的基础研究创新绩效值，此绩效值可以显示各地区每一年的创新能力；第二，结合当前指数、参考指数和前沿面指数的综合分析，评估各地区基础研究创新的未来发展潜力；第三，根据 “十一五”规划、“十二五”规划和 “十三五”规划中对基础研究和原始创新的规划，分析国家政策对各地区创新能力的影响。本文将根据上述研究结果，为各区域基础研究投入产出最优化决策提供数据支撑，也为全面客观评价各地区原始创新能力，并预测其发展潜力提供科学的测量方法。

1 文献回顾

1.1 基础研究对技术创新和经济发展的影响

从基础研究的属性来看，无论原始性创新、集成创新还是引进吸收再创新，都存在一个对规律的重新认识，可以说基础研究是无处不在的[3]，具有较强的公共物品属性。从对技术研发活动的影响来看，基础研究不断地为技术创新提供知识资本，需要在拥有一定技术水平的生产过程中进行试验和开发，对技术进步具有显著的正向影响[4-7]。对技术进步的促进主要通过提升吸收能力、创新能力、知识生产与积累、人力资本培养、科技设备建设、创新团队等途径来实现[8-9]。从基础研究对经济的贡献来看，一些学者运用经济增长模式模型证实基础研究对经济的推动作用[10]。基础研究通过创新获得较高的收益，并有助于全要素生产率增长率的提高、劳动生产率的改善和技术创新能力的提升[11-14]。

1.2 基础研究投入产出指标构建及绩效测量

基础研究投入指标的设计主要基于经费、科技实力、人才、政策等要素的研究，通过对先进地区基础研究投入特点的分析，提出建设基础研究强国的若干思考[15-19]。基础研究产出指标主要通过SCI论文数量、SCI被引用率以及专利来表征[20-22]。其中很多研究基于科技论文发表与被引记录，刻画与评估各国基础研究的创新水平[23-24]。这些投入产出的指标设计，为本研究基础研究投入和产出指标构建提供了有力的依据和支撑。

1.3 区域基础研究创新潜力的预测研究

目前基础研究潜力研究较为缺乏，大部分文献主要集中在基础研究绩效与效率的测量。这部分内容主要通过数据包络分析法测量不同区域、教育机构、高校等基础研究的效率，多维度和多层次地分析基础研究现状、水平及发展趋势，并考察其合理性[25-28]。目前潜力预测的研究主要通过二次评价模型，测量决策单元的潜力和主观努力程度，研究内容主要集中在科研管理效率、教师的教学效果、高校管理有效性等方面潜力的测量和挖掘[29-31]，此类方法为本研究预测各地区基础研究创新发展的潜力提供了较好的理论模型。

1.4 文献评述

近年来基础研究的研究内容主要集中在以下几点：①部分学者考察基础研究的本质、研发过程、对其他研发的影响及社会效益，同时也从经济学角度测算基础研究投入对其他创新产出的经济效益；②基础研究的绩效和效率研究主要集中在国家和大学层面，区域基础研究水平的差异分析相对较少，大部分学者主要通过包络分析法测量基础研究的创新绩效和效率，但此类方法不能及时显示基础研究绩效的动态变化情况；③目前部分学者通过二次评价模型预测高校科研、管理、教学的潜力及监测其主观努力程度，挖掘数据背后所隐藏的信息，但基础研究潜力预测的研究较为缺乏，以往绩效和效率测量中所采用的方法对决策单元自身基础研究创新绩效的努力程度或进步难易程度刻画不足。

与以往文献相比，本文在如下方面有所贡献：一是对各地区进行跨越13年的基础研究创新绩效的全面比较。本文使用2006—2018年的面板数据进行描述性统计分析，通过大量的原始数据能够更好地剖析 “十一五”至 “十三五”期间，各地区基础研究创新绩效的变化情况；二是有效标识各地区的基础创新能力和发展潜力，虽然本文构建的投入与产出指标体系不能涵盖基础研究全部影响因素，但通过科学的测量方法能够宏观描述某些地区比较科学合理的资源配置，也能够标识不同地区的创新发展潜力，为深入挖掘该地区未来原始创新发展优势提供数据支撑；三是考察其创新发展能力与 “五年规划”及相关政策的契合程度。本文的研究框架如图1所示。

图1 研究框架

2 研究设计和研究变量

2.1 研究设计

本文通过二次相对评价法，测量各地区基础研究创新绩效和未来发展潜力。二次相对评价法基于层次分析 (AHP)法和数据包络分析 (DEA)法进行科学评估，整个测量过程分为以下三个阶段进行。

第一，对研究变量进行选择，利用层次分析法设定指标的权重，并通过原始数据和权重测算三个 “五年”期间各地区基础研究创新绩效值。第二，确定参考指数和当前指数。利用层次分析法测算各地区以往和当前的基础研究创新绩效值，分别称为参考指数与当前指数。通过参考指数与当前指数的综合比较，可以考察各地区基础研究创新能力进步的难易程度。第三，运用包络分析法的BCC模型测算前沿面指数和二次相对评价绩效值。参考指数和当前指数分别作为输入和输出参数带入包络分析法的BCC模型，测量各地区的基础研究前沿面指数和二次相对评价绩效值。前沿面指数为当年各地区基础研究应达到的最优绩效指数集，与当前指数相比较，可以考察实际创新绩效与最优绩效的差距，表明该地区未来发展潜力；二次相对评价绩效值的测量在动态中进行，既考虑到当前的绩效值，也考虑到以往的基础值，表示在消除客观基础条件优劣影响的情况下，由各地区的有效努力过程及自身创新能力所产生的效益，真正体现各地区基础研究的创新实力和自身努力程度。

2.2 研究变量

根据二次评价方法的特点，各地区基础研究指标体系由投入和产出两部分组成。依据 《高等学校科技统计资料汇编》[32]中的统计口径，并结合 “十一五”规划至 “十三五”规划的主旨思想及以往的研究基础[17,21,33]，笔者将各地区基础研究投入指标主要界定为基础研究经费的投入和基础研究人力资源的投入，这两类投入指标最直接反映科技经费的配置结构和人均配置强度；同时将各地区基础研究产出主要界定为被国际SCI 系统收录的科技论文数和授权的发明专利数。基础研究成果主要通过发表论文等形式产生社会效益[34]，SCI系统收录科技论文是普遍被采用的基础研究产出指标[22]，代表基础研究产出数量；发明专利授权数由国家知识产权局与国家专利局认定，代表基础研究实际的创新产出，尤其是发明专利中部分专利是遵循基础研究中科学理论和科学假说的指导，提出新的技术原理，属于基础研究背景的应用研究范畴[35-36]。

本研究的各地区基础研究经费、基础研究人员及SCI收录的科技论文数据大部分来源于 《中国科技统计年鉴》；授权发明专利的全部数据来源于 《2007—2019中国科技统计年鉴》。本文对30个省市 (不包括港澳台及西藏)进行分析，根据 《中国统计年鉴》，将30个省市分为东部、中部和西部地区进行分类研究。

2.3 研究变量权重

本文运用层次分析法，按照相对重要度等级请专家打分，构造判断矩阵。邀请国家科技评估中心、清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、对外经贸大学、北京工业大学等12位专家，对 “十一五”至 “十三五”期间各研究变量分别进行权重打分，然后对专家打分进行整数求均值，得出如下矩阵：

将专家给定的分数代入一致性检验公式，若最终算得CR<0.1，则表示一致性检验通过，得出相应权重值。本研究采取方根法，运用Matlab软件进行运算，针对不同时期的政策侧重和国家战略需求变化，得到不同研究变量的权重，分别是CR=0.0566、CR=0.0890、CR=0.0437，均小于0.1，通过一致性检验 (见表1)。

表1 研究变量及权重设定

3 各地区基础研究创新绩效值的测量

本文运用层次分析法，通过研究变量及其权重的乘积叠加，测量 “十一五”至 “十三五”期间每一年基础研究创新绩效值，结果见表2。

表2 “十一五”至 “十三五”期间基础研究创新绩效值

“十一五”期间，北京、上海和江苏的基础研究创新绩效值稳定在全国第1位、第2位和第3位，海南、新疆和贵州则处于后3位。宁夏的基础研究创新绩效值位于全国较低水平，但其创新绩效值增长最快，2010年的创新绩效值是2006年的8倍，年均增长率为67%；山西的创新绩效值增长最少，5年间仅增长了1.34倍，其年均增长率仅为8%。

“十二五”期间，北京的基础研究整体创新绩效值处于全国前列，但2013年由第1位滑落到第8位；上海整体处于全国第2位，2013年上升到全国首位；宁夏、新疆、贵州则处于全国后3位。“十二五”期间各地区基础研究绩效值增长缓慢，增长率最高的为贵州，5年的年均增长率为26%，绩效增长了2.55倍。海南的创新绩效出现负增长状态，5年的年均增长率为-15%。

“十三五”期间，由于最新数据更新到2018年，本文只针对三年的绩效值和增长率进行考察。北京的基础研究整体创新绩效值仍然处于全国第1位、广东第2位、上海第3位。内蒙古、宁夏、青海的总体绩效值为全国后3位。“十三五”期间大部分地区基础研究绩效值稳定增长，增长率最高的为江西，3年平均增长率为65%，绩效增长2.7倍；其次是福建，增长率为51%，绩效增长2.3倍；天津的创新绩效出现负增长状态，3年的年均增长率为-4%。

综上所述，“十一五”到 “十三五”期间，各地区的基础研究创新绩效值整体处于不断增长的状态。北京的总体基础研究创新绩效值一直处于最高值，领先于其他地区。其他地区总体绩效值的第2位至第5位依次是上海、广东、江苏、四川，根据基础研究创新绩效值涉及的研究变量，可知绩效值高的地区不仅重视基础研究经费的投入，也将吸引和培养高端创新人才放在区域发展的首位，同时重视原始创新成果的产出。宁夏、青海、新疆等地区的基础研究创新绩效值虽然仍处于全国较低水平，但却呈现迅速增长的趋势。这些地区前期基础研究条件薄弱、原始创新能力不足、缺少基础研究人才输送，但随着 “十一五”规划至 “十三五”规划的提出，我国加大对西部地区的基础研究经费投入，同时制定了基础研究人才引进的激励政策，因此西部地区的基础研究创新绩效值不断增加。

4 各地区基础研究努力程度和创新能力监测

“十一五”至 “十三五”期间，一系列政策纲领都对各地区基础研究产生重要影响。“十一五”规划提出：“要整合科技资源，合理配置基础研究、前沿技术研究，不断促进区域间交流和合作，构建科技资源共享，并大力扶持西部偏远落后地区，加大基础研究经费投入，引进人才。”“十一五”期间是基础研究实现跨越式发展的五年，推动了科技资源的合理配置，西部开发战略对基础研究发展提供了较好的知识转化平台。“十二五”期间是创新型国家建设的攻坚阶段，“十二五”规划提出：“要把握科技发展趋势，超前部署基础研究和前沿技术研究，加快实施国家重大科学转向，增强共性、核心技术突破能力。”可见与 “十一五”规划不同，“十二五”规划更加侧重前沿领域和核心技术的原始创新，在前一个五年规划基础上设定了基础研究新的高度。

由于 “十三五”期间公布的最新数据只有三年，不能明确显示 “十三五”期间每一年的进步程度和五年的创新能力，因此本文运用二次相对评价法分别测量 “十一五”至 “十二五”期间各个地区前一年到后一年的二次相对评价绩效值，二次相对评价绩效值越高表示各地区基础研究自身努力程度越高、创新能力越强，

4.1 “十一五”期间各地区基础研究努力程度和创新能力分析

“十一五”期间是基础研究规模化发展的五年，其二次相对评价绩效值的监测结果分析如下。

(1)东部地区基础研究二次相对评价绩效值明显大于其他地区，五年均值为0.78。高于均值的地区有6个，分别为北京 (1.00)、广东 (0.85)、上海 (0.83)、山东 (0.81)、江苏 (0.81)和浙江 (0.79)。海南最低，为0.68。江苏和浙江的二次相对评价绩效值较高，但波动较大，多在0.62到1.00之间浮动。东部地区基础研究前期积累较好，而且根据 “十一五”规划的战略部署，更加注重区域间交流和合作，也加大了基础研究的经费投入和高端创新人才引进，因此和其他地区相比虽然进步难度较大，但自身创新能力较强，各方面的努力程度很高，使之创新绩效更高，成为我国基础研究的先头部队。

(2)中部各地区基础研究发展均衡，基础研究二次相对评价绩效值五年均值较低，为0.70，各地区差异性不大。高于均值的地区有三个，分别是湖北 (0.75)、湖南 (0.73)和内蒙古 (0.71)。可见中部地区基础研究有一定的积累，如果拥有充足的基础研究经费和大批高水平创新人才，这类地区会找到新的增长点，创新能力将不断增强，可缩小与东部地区创新能力的差距。

(3)西部地区基础研究二次相对评价绩效值五年均值与东部地区相似，为0.77。高于均值的地区有四个，分别是宁夏 (0.93)、重庆 (0.85)、青海 (0.83)和四川 (0.79)。重庆和四川五年间波动较大，在0.64到1.00之间浮动。宁夏和青海的二次相对评价绩效值较高，因为这类地区基础研究底子薄弱，即参考指数较低，进步空间很大，尤其 “十一五”规划为西部地区提供了较好的政策扶持和制度牵引，不仅增加了经费投入，制定有效的人才引入措施，同时制定了合理的资源共享和区域合作机制，致使这类地区的当前指数明显增加，因此西部地区的基础研究二次评价值较高，表明其努力程度较高、进步速度较快。

4.2 “十二五”期间各地区基础研究努力程度和创新能力分析

“十一五”和 “十二五”两个五年规划都重视基础研究的源头创新作用和自主创新能力，均对 “十二五”期间的很多地区基础研究产生较大影响。各地区 “十二五”期间的基础研究二次相对评价绩效值的监测结果分析如下。

(1)东部地区基础研究二次相对评价绩效值的均值为0.72。上海均值最高，为0.85；其次是北京，为0.84。2013—2014年，上海、浙江、江苏等地的基础研究二次相对评价绩效值有所下降，达到 “十二五”期间的最低值，分别为0.39、0.15、0.30。东部地区基础研究前期积累很好，参考指数较高，进步难度较大，没有后续更多的投入以及核心技术或原始创新的出现，很容易进入基础研究增长的瓶颈期，在 “十二五”规划的指导下，通过自身努力，很多地区在基础研究前沿领域或国家重大方向上找到新的增长点，2014—2015年此类地区的基础研究创新二次相对评价绩效值有所提高。

(2)中部地区基础研究二次相对评价绩效值的均值为0.70。内蒙古和山西位居前两位，五年均值分别为0.77和0.72；其次是湖北和湖南，为0.71和0.66。中部地区前期积累较好，进步难度较大，根据 “十二五”规划的部署，很多地区围绕增强原始创新、集成创新和引进消化再创新的能力，不断提高自身的基础研究创新水平。可见，中部地区的基础研究正处在进一步深化改革、优化环境、扩充体量的重要时期。

(3)西部地区的二次相对评价绩效值均值为0.69。青海均值最高，为0.92，主要是因为这个时期青海瞄准战略性新兴产业和重点领域科技发展中的重大关键科学问题，提高了整体基础研究水平和区域创新发展能力。西部地区五年间出台了一系列扶持政策，支持基层组织结合区域特色开展基础研究，很多地区的创新意识和积极性较高，对其创新能力产生了较大影响。

5 各地区基础研究创新发展潜力的评估

前瞻布局并超前部署才能使我们国家有源源不断的创新动力，抢占未来科学制高点。本文运用二次相对评价法测量 “十一五”到 “十三五”期间基础研究二次相对评价绩效值。这里把前五年基础研究整体创新绩效值作为参考指数，代表前期积累程度；后五年基础研究整体创新绩效值作为当前指数，代表当前创新绩效；前沿面指数代表当前应达到的最优绩效；在参考指数和当前指数均高的情况下，前沿面指数与当前指数差值越小，代表该地区发展潜力越大。

5.1 “十一五”到 “十二五”期间各地区基础研究创新能力和发展潜力

本文通过基础研究参考指数、当前指数、前沿面指数和二次相对评价绩效值等指标，考察 “十一五”到 “十二五”期间基础研究创新能力与发展潜力 (见表3)。二次相对评价绩效值较高的地区可分为以下两种情况：

第一种情况，参考指数和当前指数均较高。“十一五”至 “十二五”期间，各地区参考指数和当前指数均值分别为0.12和0.15。参考指数和当前指数均位于前五位的分别是北京 (1.00)、上海 (0.91)、江苏 (0.84)、广东 (1.00)、四川 (0.73)。这五个地区的二次相对评价绩效也很高，除了四川，其他四个地区均在0.84以上，同时前沿面指数与当前指数的差值较小，在0～0.09之间，可见这四个地区经济实力雄厚、创新环境较好，经费投入和人才吸引机制都比其他地区有优势，并且重大原始性科研成果多、自主知识产权成果较丰硕，创新产出从量的扩张向质的提高转变,是我国基础研究各类资源的重点输送地区。同时高于整体参考指数和当前指数均值的地区还有四个，分别是山东 (0.82)、安徽 (0.73)、浙江 (0.81)、湖北 (0.76)。这四个地区的前沿面指数与当前指数差值较小，在0.04～0.06之间。可见这类地区前期基础研究水平已经很高，但创新绩效要获得持续增长难度较大，需付出比之前更大的努力和投入，或者找到基础研究新的增长点，才能在原来的参考指数基础上获得更好的成绩。这些地区具有较强的发展潜力，是我国未来基础研究新的增长点和后备力量。

表3 “十一五”到 “十二五”期间各地区基础研究前沿面指数及二次相对评价绩效值

第二种情况，参考指数较低，前沿面指数与当前指数差值很小或相等。此类地区二次相对评价指数较高，如宁夏、青海、新疆等地区，其经济发展落后于大部分地区，基础研究前期积累薄弱，若增加政策支持或者提高相关投入，则发展空间较大。

二次相对评价绩效值较低的地区也可以分为以下两种情况：

第一种情况，参考指数高于全国均值，当前指数低于平均水平，并与前沿面指数差距较大。例如，黑龙江的参考指数高于当前指数，此类地区有一定的原始积累，但创新环境较差、人才流失严重，与其他发达省市相比重大科研成果较少，自主知识产权的成果缺乏，因此创新绩效的提速慢于其他地区，若给予政策扶持，会有一定的进步空间。

第二种情况，参考指数较低，当前指数和前沿面指数也较低。例如，海南这类地区自身的创新基础比较薄弱，后续没有更好的增长点提高当前基础研究创新能力，对高技术持续发展的支撑作用发挥不够，自身努力程度不足。

5.2 “十二五”到 “十三五”期间各地区基础研究创新能力和发展潜力

本文通过基础研究参考指数、当前指数、前沿面指数和二次相对评价绩效值等指标，考察 “十二五”到 “十三五”期间的基础研究创新能力与发展潜力，结果见表4。

“十三五”期间只有2016—2018年这三年数据，因此本文对 “十二五”到 “十三五”的前期进行总体分析。由表4可知，“十二五”到 “十三五”期间，北京、广东、海南和宁夏排名居于全国同比前列。北京由于有众多国家级科研机构部署，其基础研究的发展程度依然处于领先优势；广东作为粤港澳大湾区科技创新基地积极发挥优势，随着省内越来越多科技创新企业的带动，形成了较好的创新环境，对人才的引进力度也不断加大。海南和宁夏集合地方特色开展研究，也取得了较大进步。从发展的大趋势来看，各地区的整体创新环境较好，近年来我国在科技资源配置、对外开放合作以及区域创新改革等方面出台了多项以党中央、国务院印发实施的重大改革文件，从顶层设计上进一步补齐了改革的制度短板，鼓励科技创新的改革力度和政策密度是前所未有的，同时各地区把深化改革作为本地区的创新驱动发展的核心内容，积极发挥自身优势。

表4 “十二五”到 “十三五”期间各地区基础研究前沿面指数及二次相对评价绩效值

6 结论

6.1 五年规划对各阶段基础研究快速发展起到重要的引导作用

三个五年规划对各阶段基础研究快速发展起到了重要的引导作用，这期间各地区基础研究创新绩效迅速增长，尤其西部开发战略对西部地区基础研究发展影响显著。“十一五”规划引导区域平衡发展，使各地区创新能力得到显著增强，成为基础研究 “大跨步”的五年；“十二五”规划在前一个五年规划的基础上提出更高要求，更加注重世界前沿领域和核心技术的原始创新，呈现多领域、跨学科、群体性突破新态势。“十三五”规划则更加强调科技创新与大众创业万众创新有机结合，把发展重点放在强化原始创新和增强自主创新能力方面。可见，每个阶段的五年规划都根据时代发展提出不同的国家战略需求，对我国基础研究整体发展和原始创新的突破有着卓越贡献。

6.2 基础研究创新能力强的优势地区是发展潜力最大的科研高地

北京、广东、上海、江苏等地区基础研究创新能力较强，是跻身世界领先重要科技领域的主要力量。其自身的有效努力程度和创新实力较好，基础研究动态绩效值较高，对其进行资源配置，创新绩效将保持国内领先地位。应进一步夯实这些地区的基础研究创新引领作用，加强区域间技术外溢的辐射吸收效应和知识转化，继续加大基础研究投入，将有效的资源配置到绩效最大化的地区，使其跻身世界领先行列。

6.3 基础研究未来发展潜力大的地区应加强政策引导和资源引入

四川、山东、浙江、湖北等地区蓄势已久，具有创新潜力。这些地区充分发挥基础研究的地方优势，自身有效努力程度较大，具有较好的创新潜力，如政策和资源引导到位将是我国基础研究未来的后备力量。应瞄准重要战略领域，对基础研究发展潜力较强的地区先行培育，对这些地区进行重点扶持和政策引导，强化创新源头的储备，鼓励其人才吸引计划，推动基础研究成为建设创新型城市的高效动力源。对新疆、青海等地区的特色创新优势予以资源输送和政策引导，为新兴产业培育打下科学基础。新疆、青海等地区在西部大开发的战略下发展较快，基础研究进步空间较大，若结合地方特色创新，可形成一定的规模效应和创新路径。