信息技術與創新基金會（ITIF）：中國創新產出正在趕超美國（三）克萊（CLAY）、信息技術與創新基金會（ITIF）總裁羅伯特·阿特金森（ROBERTATKINSON）；國研網編譯發布時間:2023-10-12創新產出理工科論文一國理工科論文反映了該國在創新相關學科中對知識積累的貢獻程度。下圖顯示了中國理工科論文總量及各科論文數量與美國同類論文數量的對比情況。理工科論文總數過去十年，中國發表的理工科論文數量從美國的68.7%（2010年）增長到123.7%（2020年）。2020年中國發表了74.2萬篇論文，而美國只發表了60萬篇論文（如圖23所示）。過去十年里，中國趕超美國的速度越來越快。2010－2015年，中國發表的理工科論文以每年6%的速度增長，而美國的增速為1.9%。2015－2019年，中國的年增速上升到10.7%，而美國僅上升到2.3%。圖23.中美兩國理工科論文數量之比74圖24顯示了中國技術科學（計算機與信息科學、工程、數學與統計學）論文的數量與美國之比。在計算機與信息科學和工程學科，中國2010年發表的論文數量就已經超過了美國。2010－2015年，中國計算機與信息科學出版物數量以每年9.1%的速度下降，而工科論文數量以每年5.8%的速度增長。2016－2020年，計算機與信息科學論文數量以每年14.4%的速度增長，工科論文數量以每年8.7%的速度增長。相比之下，美國的變化小多了：計算機和信息科學論文的增速從0.6%提高到1.8%，工科論文的增速從0.4%提高到0.5%。后五年里，中國數學和統計學論文的增長變緩。前五年，中國的數學和統計學論文以每年10.1%的速度增長，而美國的增速只有2.6%。后五年，中國數學和統計學論文的年增長率略微下降為8.8%，而美國上升到3.3%。圖24.中美兩國技術科學論文數量之比（按學科劃分）75圖25顯示了兩國自然科學論文的相對數量。2010年時，中國只有化學學科的論文數量超過美國，但2020年時，中國化學學科的論文數量是美國的3.5倍，物理學科的論文數量是美國的2.5倍，生物和生物醫學學科的論文數量比美國高12.8%。與技術科學不同，自然科學中論文數量增速后五年超過前五年的只有物理學（從7.1%到10%）。美國只有地質、大氣和海洋科學是這種趨勢（從2.1%到3%），但美國在生物和生物醫學（從1.2%下降到0.5%）和化學（從0.9%到-0.21%）的增速下降幅度小于中國（分別為從13.3%到11.9%、從11.4%到6.6%）。因此，雖然2015－2020年中國在生物和生物醫學、化學、地質、大氣和海洋科學方面仍然相對于美國有進步，但進步速度較慢。圖25.中美兩國自然科學論文數量之比（按學科劃分）76人均理工科論文總數同樣，如果考慮到中國的人口規模，情況會更加清晰。過去十年里，中國人口大約是美國人口的4.3倍，分析總體指標時，人均增長與總體增長保持一致。過去十年里，中國發表的理工科論文與美國的相對數量從2010年的15.9%上升到2020年的29.1%（如圖26所示）。2020年中國每百萬人口發表的理工科論文數量為523.2篇，美國為1810.1篇。圖26.中美兩國人均理工科論文數量之比77圖27顯示了中美兩國技術科學人均論文數量之比（按學科劃分）。2010年，中國三個學科的人均論文數量都不到美國的一半（中國數學和統計學的論文數量還不到美國的20%）。2020年，中國三個學科的人均論文數量都增長了，但工程學科人均論文數量仍然只有美國的59.9%，計算機和信息科學人均論文數量是美國的51.1%，數學和統計學人均論數量是美國的31.1%。2020年，中國每百萬人口發表工程學科論文122.7篇、計算機和信息科學論文62.5篇、數學和統計學論文圖27.中美兩國技術科學人均論文數量之比（按學科劃分）78圖28顯示了中美兩國自然科學的人均論文相對數量。同樣，2010年時中國這四個學科的人均論文數量均不到美國的一半（中國生物和生物醫學；地質、大氣和海洋科學的人均論文數量還不到美國的10%）。在這十年里，中國每個學科的人均論文相對數量都相對于美國持續增長，2020年時化學論文的人均數量已接近美國。2020年，中國人均化學論文的數量是美國的83.1%；人均物理論文數量是美國的58.7%；人均生物和生物醫學論文數量是美國的26.4%；而人均地質、大氣和海洋科學論文只有美國的14.4%。2020年，中國每百萬人口發表化學論文39.2篇，物理論文47.6篇，生物和生物醫學論文51.8篇，地質、大氣和海洋科學論文72.7篇。圖28.中美兩國自然科學的人均論文相對數量（按學科劃分）79引用量最多的理工科論文除了一國發表的理工科論文數量外，這些論文的質量也是很有用的指標。衡量論文質量的一個方法是該國在各個領域引用量最多的論文中所占的份額。下圖顯示了中美兩國理工科論文發表兩年內在引用量前1%論文中的份額情況。根據定義，全球（加權）平均值為1%。2010年，在引用量最多的理工科論文中，中國只占0.5%，美國則占1.9%（如圖29所示）。但是，2018年，在引用量最多的理工科論文中，中國占比上升為1%（達到全球平均水平），而美國占比則下降到1.6%。這表明，2018年中國的理工科論文進入引用量前1%的可能性大約是美國論文的60%。圖29.在引用量前1%理工科論文中，中美兩國所占份額之比80分析中國單個理工科的論文數量，我們發現其影響力相對于美國同類論文普遍有所增長（如圖30、31所示）。相對進步最大的是數學和統計學（2018年中國該類論文進入引入量前1%的可能性比美國高68%）和化學（2018年中國該類論文進入引入量前1%的可能性比美國低11.3%）。中國工科論文的影響力與美國接近，2018年中國的工科論文進入引入量前1%的可能性是美國同類論文的74.6%。圖30.在引用量前1%技術科學論文中，中美兩國所占份額之比（按學科劃分）81圖31.中美兩國自然科學論文引用量進入全球排名前1%的份額之比（按學科劃分）82國際專利族國際專利族（internationalpatentfamily，IPF）是為相同或相似發明向多個國家申請的所有專利的集合。如前文所述，在中國2006年發布《科技發展中長期規劃》后的幾年里，中國的專利數據可能會在一定程度上產生誤導——由于政府鼓勵申請專利，可能引發大量不實用或不經濟的發明申請專利，導致專利申請增多83。但是，如果分析國際專利族（IPF）的數據，分析的是在多個國家獲得專利的發明，這樣可以避免重復計算相似發明的專利，也可以剔除只在發明人母國申請的可能價值較低的專利。雖然國際專利族并不能完全消除中國專利占比高的問題（中國專利所有者可以通過廉價和簡單的專利申請程序在另一個國家申請專利——而且這一指標也不區分用處不大的外觀設計專利、實用專利和更有用的發明專利），但國際專利族的確能減輕這個問題，并且比僅向中國專利局或其它特定國家專利局申請的專利指標國際專利族總量中國2010年獲得的國際專利族總量已經比美國多9.4%；2020年，中國獲得的國際專利族總量比美國多378.4%（如圖32所示）。在這十年里，中國獲得的國際專利族總量從8.0556萬件增加到45.6088萬件，而美國獲得的國際專利族總量則從7.3622萬件增加到9.5347萬件。2010－2015年，中國獲得的國際專利族數量以每年26%的驚人速度增長，相比之下，美國的增速只有4.3%。2015－2020年，中美兩國國際專利族增長都放緩；中國的年增長率下降了一半多（至12.3%），而美圖32.中美兩國獲得的國際專利族數量之比84《中國制造2025》的兩個主要目標是將信息與通信技術（ICT）與制造業生產流程集成，既能提高生產率，又能在新興技術開發方面自力更生。盡管中國對知識產權保護有待提升，尤其是國際知識產權，但中國實體在信息與通信技術（ICT）方面獲得多少國際專利族是一個有用指標，可以衡量中國在多大程度上實現了《中國制造2025》的目標。在圖33所分析的四項ICT技術中，2010年中國有三類信息與通信技術（ICT）獲得的國際專利族比美國少：電信技術（是美國的77.7%）、計算機技術（33.7%）和半導體技術（79%）。到2016年，中國四類信息與通信技術獲得的國際專利族數量均已超過美國。2020年時，中國每類信息與通信技術獲得的國際專利族都是美國的三倍多。此外，2015年之后，中國各類信息與通信技術均加速發展，超越美國的速度比前五年更快，兩國差距進一步拉大。除半導體技術之外，其它四類技術的差距拉大都是因為中國國際專利族增長率上升，而美國增長率下降。至于半導體技術，兩國的國際專利族增長率均有所下降。但是，中國的國際專利族年增速只是從2010－2015年18.8%下降到2015－2020年的14.4%；而美國的國際專利族年增速卻從3.3%下降到－3.5%。圖33.中美兩國實體獲得信息與通信技術（ICT）國際專利族數量之比（按技術領域劃分）85與信息與通信技術（ICT）一樣，《中國制造2025》將生物制藥/生物技術作為中國實現自主可控并成為全球領導者和創新者的一個目標行業。如圖34所示，2010年中國的生物技術國際專利族比美國多54.3%，生物制藥國際專利族比美國多228.2%，但在醫療技術國際專利族僅為美國的38.5%。過去十年里，中國醫療技術國際專利族相對于美國穩步增長，2020年中國獲得的醫療技術國際專利族已比美國多74.6%。生物技術和制藥行業國際專利族的對美增長則起伏不定。2015年前后，中國這兩種技術每年獲得的國際專利族均大幅減少，增長率低于美國。從2013年到2017年，中國生物技術和制藥行業獲得的國際專利族分別下降了24.8%和33%。但是，中國迅速且大幅扭轉了這一趨勢。2017年到2020年，中國生物技術和制藥行業的國際專利族分別增長了135.5%和42.2%；與此同時，美國的生物技術國際專利族下降了16.1%。2020年，中國的生物技術國際專利族約為美國的7倍，藥品國際專利族是美國的4倍。圖34.中美兩國實體獲得的生命科學國際專利族數量之比（按技術領域劃分）86在這個必須控制碳排放，應對全球變暖問題的世界中，環保技術（Environmentaltechnologie，ET）（尤其是低排放發電技術）至關重要。環保技術始終在中國的重點技術清單上占據一席之地。《中國制造2025》中特別指出，希望中國成為新能源汽車技術的全球領導者。2010年，中國的環保技術國際專利族已是美國的兩倍（如圖35所示）；2020年，中國的環保技術國際專利族已激增到美國的11.4倍。這十年中約有五年的時間（2012－2014年和2016－2019年）中國相對于美國的增長幾乎為零。2010－2015年期間，中國的環保技術國際專利族以每年32.5%的驚人速度增長，相比之下，美國的增速僅為2.6%。之后，中美兩國的環保技術國際專利族年增長率分別下降到8.8%和0.7%。圖35.2010－2020年中美兩國實體獲得的環保技術國際專利族數量之比87人均國際專利族圖36顯示了中美兩國人均國際專利族之比。2010年，中國人均國際專利族僅為美國的四分之一（每百萬人口有59.9個國際專利族，而美國為238個）。但到2020年時，中國人均國際專利族超過了美國：2020年中國每百萬人口有321.4個國際專利族，比美國的287.6個多11.7%。圖36.中美兩國人均國際專利族之比88圖37顯示了中美兩國各項技術的人均國際專利族之比。同樣，中國在每項技術上都取得了重大進步。2020年中國各項技術的人均國際專利族都在美國的75%之上，電信技術的人均國際專利族甚至超過了美國。對于圖中分析的四項技術，后五年的人均國際專利族增速均比前五年更快。圖37.中美兩國各類技術的人均國際專利族之比89圖38顯示了中美兩國生命科學技術的人均國際專利族之比。中國生物技術的人均國際專利族進步最快，2020年時中國生物技術人均國際專利族比美國多62.8%。盡管中國這三類技術的人均國際專利族都取得了進步，但是2020年中國制藥技術人均國際專利族與美國的比值遠遠低于2011年的峰值119.8%。圖38.中美兩國生命科學技術的人均國際專利族之比90圖39顯示了中美兩國環保技術的人均國際專利族之比。2010年時，中國環保技術的人均國際專利族還不到美國的一半。但是情況很快發生逆轉，2012年中國環保技術的人均國際專利族超過美國。之后中國繼續進步，2020年時中國環保技術的人均國際專利族已比美國高166.6%。圖39.中美兩國環保技術的人均國際專利族之比91國際知識產權（IP）收入衡量專利價值的方法之一是計算中國專利和商標持有人的國際專利許可收入。跨境收入是衡量外國實體對中國知識產權價值認可度的一個指標。國際知識產權總收入如圖40所示，與美國相比，中國的國際知識產權收入非常少，這也證實了中國激增的專利申請的價值有待提升的觀點。2010年，中國的國際知識產權收入為12億美元，僅為美國（950億美元）的1.3%。從那之后十年的大部分時間里，情況一直如此。但是，從2016－2017年開始，中國的國際知識產權收入開始以驚人的速度增長。僅僅從2016年到2017年期間，中國的國際知識產權收入就從18億美元增加到54億美元，增長了兩倍；到2020年，這一數字已將近93億美元。雖然這仍然只是美國（1138億美元）的7.5%——但是中國的進步相當驚人，從絕對值或增速看均是如此。圖40.中美兩國的國際知識產權收入之比92國際知識產權收入占GDP之比圖41顯示的是國際知識產權收入與GDP之比，考慮了每個經濟體的規模，反映了各國為競爭激烈的國際市場生產知識產權的專業程度。2010年，中國的國際知識產權收入僅占其GDP的0.02%，而美國的這一比例為0.63%。同樣，在2017年中國國際知識產權收入激增之前，中國的國際知識產權收入占GDP的比例相對于美國一直很小。2020年，中國的國際知識產權收入占GDP的比例為0.06%，僅為美國的11.3%。圖41.中美兩國實體國際知識產權收入占GDP份額之比93創新產出小結創新產出是中國相對于美國進步最大的領域，也是中國2020年時擁有最大優勢的領域——中國似乎已經擺脫了“科技胖龍”（fattechdragon）的綽號。2020年，除了地質、大氣和海洋科學，中國其它學科發表的論文都比美國多，但從引用量看，除數學和統計學外，中國所有學科論文的影響力仍然不如美國。中國所有學科的國際專利族都超過了美國，在電信、制藥、生物技術、環保技術等領域的人均國際專利族也趕上或超過了美國。令人難以置信的是，2020年中國環保技術國際專利族總數是美國的11.4倍，人均國際專利族數量是美國的2.5倍以上。從國際知識產權收入看，中國知識產權的價值仍遠遠落后于美國。但是，從2016－2017年開始，中國國際知識產權收入快速增長。2016－2020年，中國的國際知識產權收入增長了400%還多，知識產權收入占GDP比重翻了兩番。尾注75.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表7、8和12（SupplementalTable7,8,and122022年8月9日/pubs/nsb20214/data。76.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表5、6、9和14（SupplementalTable5,6,9,and14）；2022年8月9日），/pubs/nsb20214/data。77.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表2（SupplementalTable2））；世界銀行（WorldBank），人口（Population）（總數）。78.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表7、8和12（SupplementalTable7,8,and12））；世界銀行（WorldBank），人口（Population）（總數）。79.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表5、6、9和14（SupplementalTable5,6,9,and14））；世界銀行（WorldBank），人口（Population）（總數）。80.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表58（SupplementalTable58），2022年8月9日訪問）；/pubs/nsb20214/data。81.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）（附表63、64和68（SupplementalTable63,64,and682022年8月9日訪問/pubs/nsb20214/data。82.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《論文產出：美國趨勢和國際比較：2021年10月》（PublicationsOutput:U.S.TrendsandInternationalComparisons:October2021）附表61、62、65和70（SupplementalTable61,62,65,and702022年8月9日訪問/pubs/nsb20214/data。83.阿瑟·R.·克羅伯（ArthurR.Kroeber），《中國經濟：每個人都需要知道的事》（China’sEconomy:WhatEveryoneNeedstoKnow）（紐約城：牛津大學出版社（OxfordUniversityPress），2020年），第76頁。84國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《發明、知識轉讓和創新：2022年3月》（Invention,KnowledgeTransfer,andInnovation:March2022）（附表5（SupplementalTable5）；2022年8月9日訪問），/pubs/nsb20224/data。85.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《發明、知識轉讓和創新：2022年3月》（Invention,KnowledgeTransfer,andInnovation:March2022）（附表8、9、11和13（SupplementalTable8,9,11,and132022年8月9日訪問/pubs/nsb20224/data。86.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《發明、知識轉讓和創新：2022年3月》（Invention,KnowledgeTransfer,andInnovation:March2022）（附表18、20和21》SupplementalTable18,20,and21）；2022年8月9日訪問/pubs/nsb20224/data。87.國家科學基金會（NationalScienceFoundation），《發明、知識轉讓和創新：2022年3月》（Invention,KnowledgeTransfer,andInnovation:March2022）（附表29（SupplementalTable29）；2022年8月9日訪問），/pubs/nsb20224/data。88.國家科學基金會（Natio