中美科技竞争力差距有多大?

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中美贸易战愈演愈烈。贸易战的本质是科技战,大国博弈的背后是科技竞争,科技创新实力也是决定中美“贸易战”输赢的关键因素。中美贸易战以来,特别是“中兴事件”和“华为事件”发生之后,中美两国科技实力究竟如何,引起全社会的广泛关注。为此,华东师范大学全球创新与发展研究院于2018年4月开始着手中美科技竞争力的比较研究,于今年5月正式出版《中美科技竞争力评估报告》(2019)(以下简称《报告》)。现将该书的部分内容摘录刊发,以飨读者。


一、中美科技竞争力评价指标体系与评估方法


《报告》基于“投入产出”分析框架,强调国家科技创新效率和科技全球影响力,经过多次征询专家意见,从科技人力资源竞争力、科技财力资源竞争力、科学研究竞争力、技术创新竞争力和科技国际化竞争力五个方面建构中美科技竞争力评价体系,涉及21个具体评价指标,以期客观准确地测度中美两国科技竞争力差异(表1)。

《报告》采用常见的熵值法确定各评价指标的权重,以弱化主观赋权法的影响,然后利用熵权TOPSIS(逼近于理想值的排序方法)方法对体系中各因子的影响进行赋权计算,并结合对装备制造、信息通讯等高新技术产业的深入分析,力图客观准确地测度中美两国科技竞争力差异。

《报告》力求“用数据支撑、以事实说话”,即全部以官方统计数据为支撑的硬指标,不用带有主观评价性的软指标。基本数据来源于中美两国国家官方统计和调查数据,或国际组织机构的数据库和研究报告,如世界银行(World Bank)、经合组织(OECD)、联合国商品贸易数据库(UNComtrade Database)等,以确保评价数据的准确性、权威性和持续性。


表1  中美科技竞争力评价指标体系


二、中国科技竞争力的比较


基于上述统计分析和综合研究,该报告得出如下研究结论:

1.从整体来看,中国科技竞争力快速发展,与美国差距逐渐缩小,但差距依然十分明显

2004—2016,美国的科技竞争力指数持续高于中国,但中国科技竞争力指数增长迅速,由2004年的0.061快速增长到2016年的0.494,尤其是从中国与美国科技竞争力指数比值上看,中国科技竞争力指数已经由2004年美国的9.7%上升至2016年美国的61.9%。虽然中国科技竞争力仍然低于美国,但差距在快速缩小。


图1  2004-2016年中美两国科技竞争力指数比较


2.中国科技人力资源竞争力快速追赶美国,尤其在诸多科技人力资源规模指标上已经超越美国,但在科技人力资源质量上与美国的差距仍较明显

2004-2016年,中国科技人力资源竞争力增长迅猛,由2004年的0.027快速增长至2016年的0.532,与美国的差距由2014年的0.414下降至2016年的0.138,两国差距正在快速缩小。具体来看,中国在诸多科技人力资源规模指标上已经超越美国,且与美国的差距在不断拉大,如在全时当量研究人员数量上,中国在2010年超越美国后,迅速拉大与美国的差距,至2015年,已达到161.9万人,而美国仅为138.0万人;在科学与工程学士学位授予数上,中国在2004年超越美国后,也迅速拉大与美国的差距,至2014年,达到165.4万人,比美国多出91.2万人。但是,在科技人力资源质量指标上,中国仍然低于美国,且差距较为显著,这也是导致中国科技人力资源竞争力仍低于美国的主要原因。如在高被引科学家数量上,美国2016年的人数达到1644人,而中国仅为249人;诺贝尔三大自然科学奖获奖人数上,美国至2017年已有163人获奖,而中国仅有1人;在招收的国际留学生规模上,美国2016年的人数达到88.9万人,而中国仅为44.9万人。



图2 2004-2016年中美两国科技人力资源竞争力指数比较


3.中国科技财力资源竞争力快速追赶美国,尤其在R&D经费投入规模上中国增长迅速,但在R&D经费投入强度、政府R&D经费投入规模与占比、基础研究R&D经费投入规模与占比等方面与美国的差距还很显著

2004-2016年,中国科技财力资源竞争力上升趋势较快,由2014年的0.000上升至2016年的0.765,与美国的差距由2014年的0.582快速下降至2016年的0.216,中国在科技财力资源竞争力上与美国的差距在快速缩小。虽然美国始终是全球R&D经费投入最高的国家,但中国R&D经费投入规模以年均17.7%的增长率在2008年超过日本后,位居全球第二。2016年,中国R&D经费已达到4512.0亿美元,与美国的差距由2000年的2364.3亿美元快速下降至2016年的598.9亿美元。从发展趋势看,中国若能继续保持R&D经费的高速增长态势,将在未来几年赶超美国成为全球R&D经费投入总量最高的国家。但是,中国在R&D经费投入强度、政府R&D经费投入规模与占比、基础研究R&D经费投入规模与占比等方面与美国差距显著。首先,虽然中国R&D经费投入强度由2000年的0.9%上升至2016年的2.1%,但相较于美国2.7%~2.8%的R&D经费投入强度,差距仍较明显。其次,在政府R&D经费投入规模和投入占比上,中国均低于美国。2016年,中国政府R&D经费投入规模和占比分别为904.0亿美元和21%,而美国政府R&D经费投入规模和占比分别为1282.0亿美元和25%,由此可见中国政府R&D经费投入比例偏低。第三,相较于美国,中国在基础研究上的R&D经费投入严重不足。2000-2016年,中国的基础研究R&D经费投入占比始终稳定在5%左右,而美国的基础研究R&D经费占比却达到17%~20%;同时在应用研究上,中国的R&D经费投入占比在逐年降低,至2016年仅为10%左右,而美国始终保持在20%左右。第四,在R&D经费高校执行规模和执行占比上,中国皆低于美国,且差距明显。在高校执行规模上,2016年中国仅为308.6亿美元,而美国为675.2亿美元。在执行占比上,美国高校执行的R&D经费占比由2000年的11%上升至2016年的17%,而中国高校执行的R&D经费占比却从2000年的9%下降至2016年的7%,中美两国之间的差距在不断拉大。第五,在政府R&D投入方面,中国政府的投入始终低于美国,2016年仅为美国的70%;从投入占比来看,中国近年来也明显低于美国,这说明中国政府在加大R&D投入方面还有较大的空间。


图3  2004-2016年中美两国科技财力资源竞争力指数比较


4.中国科学研究竞争力快速上升,但相较于美国,差距仍较显著

2004-2016年,中国科学研究竞争力指数快速上升,由2014年的0.001上升至2016年的0.483,但与中国的差距依然十分显著。这一点突出反映在中国科研论文产出规模上:2000-2016年,美国的SCI论文数量始终位居全球第一,但中国的SCI论文数量年均增长率达到16.5%,至2016年,中国SCI科研论文数量达到292941篇,与美国的差距由2000年的196861篇快速缩小至2016年的41164篇。由此可见,中国若能继续保持科研论文数量高增速态势,将在未来几年赶超美国,成为全球科研论文产出量最高的国家。不过,美国在科学研究竞争力上依然保持较强的优势,2016年,其科学研究竞争力指数达到0.930,中美差距仍然较大。这一点突出反映在科研论文产出质量上,如在ESI被引论文数量上,2016年,美国为5203篇,而中国仅有2992篇;在Nature Science期刊论文数量上,2016年,美国为1103篇,而中国仅有167篇。


图 4  2004-2016年中美两国科学研究竞争力指数比较


5.中国技术创新竞争力快速上升,但与美国仍有较大差距

2004-2016年,中国技术创新竞争力指数由2004年的0.0上升至2016年的0.5,上升趋势较快,这一点突出反映在中国发明专利产出上。如在本国受理的居民专利申请量上,中国由2000年的2.5万件迅速上升至2016年的120.5万件,年均增长率达到27.3%,由2000年的远低于美国、在2009年超越美国后,迅速拉开与美国的差距,2016年中国在本国受理的居民专利申请量上,超出美国91.0万件。在申请人为本国国籍的专利申请量上,2000年,美国为28.04万件,而中国仅有2.64万件,美国为中国的10.6倍;2016年,申请人为美国国籍的专利申请量增长至52.16万件,而申请人为中国国籍的专利申请量快速增长至125.74万件,美国仅为中国的41%。但是,美国的技术创新竞争力持续位居高位,2016年其技术创新竞争力指数达到0.948,领先中国的优势仍较显著。这一点突出反映在发明专利的产出质量上,如在申请人为本国国籍的有效专利拥有量上,2016年,美国为218.7万件,而中国仅有123.8万件;在PCT专利申请量上,2016年,美国有5.7万件,而中国仅为4.3万件。


图5  2004-2016年中美两国技术创新竞争力指数比较


6.中国科技国际化竞争力增长缓慢,在国际科技合作方面与美国差距显著,且近年来有扩大趋势

2004-2016年,中国科技国际化竞争力较其他竞争力增长缓慢,仅由2004年的0.189上升至0.314,且近年来相较于美国,差距呈扩大态势。这与中国在国际科技合作中的弱势地位密切相关,如在国际科研合作论文数量上,2016年美国为146171篇,而中国仅有73723篇,中美两国的差距由2000年的47035篇扩大至2016年的72448篇。在本国受理的非居民专利申请方面,2016年美国为31.0万件,而中国仅为13.4万件,中美两国的差距由2000年的10.4万件扩大至2016年的17.6万件。在PCT专利国际合作申请量上,2014年,美国达到7450件,而中国仅有1973件,中美两国的差距也由2000年的4031件扩大至2016年的5477件。


图 6  2004-2016年中美两国科技国际化竞争力指数比较


7.中国装备制造业技术创新能力快速上升,但与美国的差距持续存在

2000-2014年,无论是在装备制造业整体技术创新能力上,还是在机械设备、医疗设备、运输设备和电气设备四个子产业技术创新能力上,中国皆呈现出快速发展的态势,PCT专利申请量的年均增长率普遍达到20%及以上,尤其在电气设备产业上,中国PCT专利申请量的年均增长率达到36.9%。2014年,中国在机械设备、医疗设备、运输设备和电气设备四个子产业上的PCT专利申请量分别达到3349.8件、1116.3件、572.4件和2585.0件。但美国仍然是全球装备制造产业技术创新能力最为发达的国家,其在四个子产业的PCT专利申请量上皆形成较大的领先优势。2014年,美国在机械设备、医疗设备、运输设备和电气设备四个子产业上的PCT专利申请量分别为10815.9件和5028.7件、1657.3件和4116.8件。


图7  2000-2014年中美两国及其他主要发达国家装备制造业PCT专利申请量比较


8.中国信息通讯产业技术创新能力快速追赶美国,尤其在通讯设备产业上已实现反超,但在其他产业上与美国的差距依旧明显

2000-2014年,无论是在信息通讯产业整体技术创新能力上,还是在计算机、通讯设备、半导体和仪器测量四个子产业技术创新能力上,中国均呈现出快速发展的态势,PCT专利申请量的年均增长率普遍达到30%及以上,尤其在通讯设备和半导体产业上,中国PCT专利申请量的年均增长率分别达到41.7%和44.6%。2014年,中国信息通讯产业PCT专利申请量已达到8817.8件,位居全球第二,仅次于美国,并在计算机、通讯设备、半导体和仪器测量四个子产业上的PCT专利申请量分别达到1651.8件、4428.9件、1973.0件和764.1件。美国至今依旧是世界信息通讯产业技术创新能力最为强大的国家,但其领先中国的优势在不断缩小,尤其在通讯设备子产业技术创新能力上,中国已在2014年实现反超。但不容忽视的是,在计算机、半导体和仪器测量三个子产业的技术创新能力上,中国与美国的差距依旧比较显著。


图8  2000-2014年中美两国及其他主要发达国家信息通讯产业PCT专利申请量比较


图9  2000-2014年中美两国及其他主要发达国家通信设备产业PCT专利申请量比较


9.中国在全球生产网络中占据核心地位,但在以知识和技术贸易为代表的全球创新网络中的地位与美国差距较为显著

高技术产品出口综合反映了一个国家工业体系的先进程度及其在全球生产网络中的地位。2000年以来,中美两国高技术产品出口呈现此消彼长的发展趋势,其中中国的年均增长率达到16.7%,而美国的年均增长率为-1.6%。2016年,中国的高技术产品出口额达到4960.1亿美元;美国仅为1531.9亿美元。中国高技术产品出口从最初远落后于美国到2015年反超美国后,与美国的差距迅速拉大,而且已连续多年成为全球高技术产品出口额最高的国家。但是,中国在以知识和技术贸易为代表的全球创新网络中的地位与美国差距较为显著,尤其是在技术出口方面,中国远远落后美国。2016年,美国的技术出口额为1244.5亿美元,而中国仅为11.6亿美元。


图10  2000-2016年中美两国及其他主要发达国家高技术产品出口额比较


图11  2000-2016年中美两国及其他主要发达国家技术出口额比较


三、对策与建议


基于中美两国科技竞争力的现状对比及趋势研判,为进一步提升我国科技竞争力,《报告》提出以下建议:

第一,实施以质量和效益为核心的创新。我国应把提高质量和效益放在科技创新发展的核心地位,着力实施以质量和效益为核心的创新战略。要探索建立以成果质量和实际贡献为导向,与社会经济发展规律、科技创新规律和人才成长规律相适应的科技评价体系。要着力营造宽松的科研氛围,充分激发科技人员的自由探索精神,让科技人员能够潜心研究,提升技术创新成果的原创价值。要完善科研质量诚信体系,鼓励各类高校、科研院所和科技工作者产出高质量的科研成果,支持各类企业和创新机构培育、形成一批品牌形象突出、服务平台完备、质量水平一流的创新产品,从而实现科技创新从量变到质变的飞跃。

第二,着力加强基础科学研究。进一步提升我国的科学研究竞争力,需要坚持国家战略需求和科学探索目标相结合,加强基础研究前瞻部署,进一步加大基础研究投入,推动不同领域创新要素有效对接,支持高等学校、科研院所、行业龙头企业在基础研究、前沿技术研究等领域的原始创新。突出“从0到1”的原创导向,加强基础研究和应用基础研究的前瞻部署,探索非共识项目评审机制,大力推动变革性技术关键科学问题研究。要建立基础研究投入的长效机制,逐步提高基础研究经费占R&D经费的比例。建设面向重点产业或行业领域的研发创新功能性平台、国家实验室、国家重点实验室、工程技术(研究)中心等重大创新平台,为基础研究提供支撑。

第三,加快突破产业关键核心技术。针对我国先进制造业、实体经济发展中面临的关键核心技术瓶颈问题,加快工业化和信息化深度融合,构建先进管用、自主可控、具有国际竞争力的现代产业技术体系。以企业为主体,以资本为纽带,以产业创新联盟建设为载体,汇聚创新资源要素,形成推动关键核心技术突破的强大合力,培育一批核心技术能力突出、集成创新能力强的创新引擎企业。要推进产学研用一体化,支持龙头企业整合科研院所、高等院校力量,建立创新联合体,推动体制机制创新,开展核心技术研发攻关。

第四,培养集聚高层次科技创新人才。我国要把培养和集聚高层次科技人才作为提升科技人力资源竞争力的关键。要尊重创新创造的价值,加强青年人才普惠性支持,激发各类人才的积极性和创造性,加快汇聚一支规模宏大、结构合理、素质优良的创新型人才队伍。要充分发挥科学家和企业家的创新主体作用,在技术方案制定、技术路径选择等方面,让企业家、科学家等创新人才“说了算”。要完善学科专业设置,创新培养机制和模式,培养高层次创新人才、高素质技能人才、高水平经营管理人才,培育工匠精神和企业家精神,构建一支高素质、能够满足科研和产业技术高质量发展需求的人才队伍。

第五,持续扩大科技对外开放。要紧跟世界科技发展趋势,以“一带一路”为重点,加强科技外交和科技国际化布局的顶层设计,统筹国内、国外两种资源,全面提升科技创新发展的国际合作水平。要以全球视野谋划和推动核心技术创新,学会整合全球资源,通过向高手学习,与高手竞争,提高本国的核心技术创新能力。要支持企业面向全球布局事关核心技术的创新网络,鼓励建立海外研发中心,按照国际规则并购、合资、参股国外创新型企业和研发机构。要着眼于国际创新资源利用,在生命科学、能源、化学等领域,面向世界科技前沿,面向全球科学家,发起若干“大科学”计划,努力在部分领域国际重大科学问题新规则的制定上拥有“话语权”。

第六,切实推动创新治理体系和治理能力的现代化。要加快推动政府科技管理改革,进一步加快政府职能转变,提升统筹协调能力,落实执行能力和政策创新能力,引导服务能力,为各类创新主体提供更多优质高效的公共服务。要积极培育公平的市场环境,强化知识产权保护,反对垄断和不正当竞争。要进一步形成以明晰产权为核心的成果转移转化机制,把科技成果转移、转化的效益评价置于提振产业、促进就业的国家利益和公众福祉的大背景之下。要积极推进政策创新,定期系统梳理现有法律法规和政策条文,凡阻碍创新的应及时予以清改。要强化政府信息与数据公开,形成统合领导、多方协商、部门执行、第三方实施的科技创新资源配置机制。




来源:内容来自公众号「三思派」、「战略前沿技术」、「半导体行业观察