總量篇

第二章 追趕者：五大畫像看中國知識創(chuàng)新

知識創(chuàng)新是科技創(chuàng)新活動的基石，也是人類認識、適應以及利用自然的重要依托，決定著各國生產(chǎn)創(chuàng)新的潛能。自20世紀90年代以來，我國投入大量人力、物力和財力以改變我國在全球知識創(chuàng)新活動中長期處于“追趕者”的角色。這些投入取得了什么樣的成果？是否已經(jīng)改變了我國“追趕者”的角色，又能給未來發(fā)展帶來哪些啟示？以史為鑒，總結過往中國知識創(chuàng)新的利弊得失，是促進我國未來知識創(chuàng)新更好發(fā)展的第一步。本章以知識創(chuàng)新成果為導向，聚焦于學術發(fā)表和商業(yè)專利申請，從國際比較的視角出發(fā)，為中國知識創(chuàng)新的30年追趕史繪制出五大畫像。

第一，中國知識創(chuàng)新的數(shù)量后來居上，領先幅度有望加大；與發(fā)達國家知識創(chuàng)新的“質(zhì)量鴻溝”正在不斷縮小。

第二，在全球知識網(wǎng)絡中，中國的核心貢獻相對較少，當前仍然存在原創(chuàng)性落后的硬傷。

第三，知識創(chuàng)新成果轉化“產(chǎn)業(yè)強、學研弱”，高質(zhì)量科技前沿企業(yè)稀缺阻礙前沿知識創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化。

第四，我國知識創(chuàng)新活動表現(xiàn)優(yōu)異的領域往往是在國際貿(mào)易中具有比較優(yōu)勢的領域，這是創(chuàng)新發(fā)展的動力，但也可能對跨越發(fā)展帶來約束。

第五，近年來，我國知識創(chuàng)新國際合作的增長勢頭放緩，特別是在學術合作領域與國際趨勢出現(xiàn)背離。

上述五大畫像表明，我國的知識創(chuàng)新活動正從原先的模仿和跟隨逐漸向自主創(chuàng)新過渡，在部分領域我國甚至開始扮演“開拓者”的角色，然而這些畫像也暴露出我國知識創(chuàng)新總體原創(chuàng)度仍然較低、成果轉化和產(chǎn)業(yè)化程度不高、國際合作不充分等問題。面對中國高質(zhì)量發(fā)展需求和日益激烈的全球科技競爭，我們更需繼續(xù)保持“追趕者”謙虛的態(tài)度，圍繞科技創(chuàng)新的“初心”建立知識創(chuàng)新體系的考核和激勵機制，重視市場對知識創(chuàng)新的拉動作用，打造國內(nèi)學術共同體，營造清朗健康的科創(chuàng)文化環(huán)境，進一步鼓勵和支持中國與全球知識創(chuàng)新體系的融合，從而為我國未來知識創(chuàng)新活動的更好發(fā)展打下基礎。

在全球競爭日益激烈的今天，一個國家的發(fā)展越來越依賴科技創(chuàng)新。而知識創(chuàng)新作為科技創(chuàng)新的基石，不僅是人類科技進步和經(jīng)濟增長的基礎，更是人類認識和改造世界的重要途徑。由于接觸現(xiàn)代科學時間較晚，中國的知識創(chuàng)新活動在近現(xiàn)代曾被時代大潮拋下，近代化的進程也比西方國家晚了200余年。中華人民共和國成立后，特別是20世紀90年代以來，我國投入大量人力、物力和財力，以求改變在知識創(chuàng)新層面近乎處處落后、處處追趕的局面。30多年過去，這些投入取得了什么樣的成果？有哪些經(jīng)驗和收獲，又面臨著怎樣的短板和不足？我國的知識創(chuàng)新活動是否已從追趕變?yōu)橐龑В靠偨Y過去，才能更好地指引未來。認清當前中國知識創(chuàng)新實力在全球范圍所處的位置，尋找上述問題的答案，對于推動未來我國科技創(chuàng)新更好地發(fā)展具有重要意義。

以成果為導向，明利弊得失

一個國家的創(chuàng)新系統(tǒng)，通常由科技創(chuàng)新投入、科技創(chuàng)新成果、科技創(chuàng)新機制與環(huán)境三個部分構成（見圖2.1）。與科技創(chuàng)新投入和科技創(chuàng)新機制與環(huán)境不同，科技創(chuàng)新成果能夠直接反映一國過往科研實力水平，可以說是一國科創(chuàng)活動的結果和“成績單”。不僅如此，科技創(chuàng)新成果還是一國科創(chuàng)投入和環(huán)境建設的“指揮棒”。通過比較各國科創(chuàng)活動取得的成果，可以幫助我們總結過往科創(chuàng)活動的利弊得失，為完善創(chuàng)新機制以及更好地分配資源指明方向。也正基于上述兩個特點，以成果為導向探討當前中國科創(chuàng)水平，為指引如何改進我國科創(chuàng)實踐活動提供了一個視角。人類的科創(chuàng)活動可以分為知識創(chuàng)新和生產(chǎn)創(chuàng)新兩類。從源頭來講，知識創(chuàng)新一定程度上是生產(chǎn)創(chuàng)新的前提條件，決定著未來生產(chǎn)創(chuàng)新的可能，因此相對而言更為基礎也更具前瞻性，所以本章聚焦于中國科創(chuàng)活動中的知識創(chuàng)新部分。

注：上文科技創(chuàng)新機制與環(huán)境參考WIPO Global Innovation Index（世界知識產(chǎn)權組織全球創(chuàng)新指數(shù)）的構建方法。R&D指研發(fā)，S&T指科技。

資料來源：OECD（經(jīng)濟合作與發(fā)展組織），中金研究院。

那么究竟什么叫知識創(chuàng)新？簡單地講，知識創(chuàng)新就是指人類通過科學研究獲取基礎科學以及應用科學新知識的活動。與之相對應的生產(chǎn)創(chuàng)新，則是指人類借助創(chuàng)新思維把知識生產(chǎn)和實物生產(chǎn)有機結合起來的活動。與生產(chǎn)創(chuàng)新比，知識創(chuàng)新不僅是人類認識世界、改造世界的前提，而且決定了生產(chǎn)創(chuàng)新的廣度和深度。生產(chǎn)創(chuàng)新更多直接影響近階段的社會生產(chǎn)情況，而知識創(chuàng)新更多影響未來的生產(chǎn)活動。

人類的知識創(chuàng)新活動種類繁多，大到對星系運行的認知，小到對某些工藝理論的改進，都可以算作知識創(chuàng)新。不過有些知識創(chuàng)新受創(chuàng)新幅度限制、保密需要、難以客觀量化等原因，只能在小范圍內(nèi)流傳或缺少公開記錄。這一類未被公開的知識創(chuàng)新可能也很重要，但因為存在較大的研究限制，所以往往無法被納入研究范圍，本文也不例外。不過，這些被“遺漏”的知識創(chuàng)新往往與可以被研究觀察的知識創(chuàng)新存在正相關性，從而不會影響研究者對知識創(chuàng)新發(fā)展規(guī)律的把握。因此，在實踐中通常只把學術文獻、商業(yè)專利、學術會議、注冊商標、原創(chuàng)商業(yè)設計或廣告創(chuàng)意等可以被客觀度量的行為或作品算作知識創(chuàng)新的成果（見表2.1）。而在這些可被研究的成果中，學術文獻發(fā)表、商業(yè)專利申請又因其良好的可比性、客觀性以及與科技的相關性，被主流的國際機構當作衡量各國知識創(chuàng)新成果的主要指標。從數(shù)據(jù)的可得性、討論的復雜性、科技的相關性，以及國際比較的需要出發(fā)，本章遵循慣例同樣把對知識創(chuàng)新的研究范圍限定在學術文獻發(fā)表和商業(yè)專利申請上。

為了全面地展現(xiàn)中國自20世紀90年代以來的知識創(chuàng)新的成果，我們利用微軟學術文獻庫（MAD）、Nature Index（自然指數(shù)）、SCImago Journal &Country Rank（SCImago期刊排名）等數(shù)據(jù)庫，覆蓋了自1800年以來數(shù)學、物理、化學、生命科學、環(huán)境科學、材料學、醫(yī)學等27個學科和近5萬本期刊的約3億篇學術論文數(shù)據(jù)，同時還利用來自世界知識產(chǎn)權組織和相關國家專利局的數(shù)據(jù)庫，覆蓋了1978年以來全球在電氣工程、機械工程、化工、儀器等行業(yè)大類和其下35個細分領域的300多萬個PCT專利申請信息。

資料來源：OECD，中金研究院。

通過這些數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)與知識創(chuàng)新先進國家相比，20世紀90年代以前，中國的知識創(chuàng)新基礎很弱，但從20世紀90年代中期開始，中國的知識創(chuàng)新活動逐漸融入世界主流的體系中，成果輸出不斷追趕西方發(fā)達國家，結構也發(fā)生了較為顯著的變化，甚至個別領域的知識創(chuàng)新成果已躋身世界領先梯隊。盡管過去幾十年，中國的知識創(chuàng)新取得了豐碩的成果，但我們也要清醒地認識到，當前中國的知識創(chuàng)新活動，仍然面臨著諸多挑戰(zhàn)，中國并沒有從本質(zhì)上改變“追趕者”的角色，這需要我們不斷汲取歷史的經(jīng)驗教訓，推動投入總量和投入結構的更合理配置，完善我國相關的機制設計。我們將過去近30年的中國“知識創(chuàng)新史”在表現(xiàn)形式和運行邏輯上歸納為五大畫像，希望利用這些畫像來幫助我們了解中國知識創(chuàng)新活動中的利弊得失，并為進一步建設我國科技創(chuàng)新生態(tài)提供線索。

30年追趕史，中國知識創(chuàng)新成果五大畫像

畫像一：知識創(chuàng)新數(shù)量后來居上，“質(zhì)量鴻溝”逐步縮小

由于起步晚，近現(xiàn)代以來中國的知識創(chuàng)新在數(shù)量與質(zhì)量方面，都曾經(jīng)與發(fā)達國家存在較為明顯的差距。但是從20世紀90年代中期開始，經(jīng)過二三十年的發(fā)展，與其他國家相比，當前中國知識創(chuàng)新成果在數(shù)量和質(zhì)量上都出現(xiàn)了較大的提升。

論文發(fā)表數(shù)量后來居上，理工類增長更快

從20世紀初開始，美國年度學術論文發(fā)表量曾遙遙領先于全球其他國家。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，直到1995年，中國每年發(fā)表的學術論文數(shù)量還不到全球的3%，遠遠落后于美國（30%）。但是經(jīng)過近30年的奮起直追，中國年度學術論文發(fā)表總量已在2020年超過美國，成為全球當年論文發(fā)表數(shù)量最多的國家，2020年發(fā)表量已占全球的16%左右。從論文發(fā)表的趨勢來看，未來中國學術論文年發(fā)表數(shù)量存在進一步領先于美國的可能（見圖2.2）。

從文獻發(fā)表的結構來看，我國的材料科學、化學和醫(yī)學占據(jù)發(fā)表量的前三位。與21世紀初相比，2015—2020年我國學術文獻發(fā)表向理工科集中的趨勢明顯，幾乎所有主要理工類學科的文獻發(fā)表數(shù)量占比都要高于2000—2005年（見圖2.3）。

注：該數(shù)據(jù)庫統(tǒng)計了1996—2020年所有主要學科的文獻，涵蓋數(shù)學、物理、化學、醫(yī)學、經(jīng)濟學、社會科學以及人文科學等27個研究領域。

資料來源：SCImago Journal & Country Rank，中金研究院。

資料來源：SCImago Journal & Country Rank，中金研究院。

如果單純從2015—2020年的發(fā)表數(shù)量來看，中國在材料科學、化學和計算機科學領域的發(fā)表量已經(jīng)超過美國和歐盟，位列世界第一（見圖2.4）。不過在醫(yī)學和生物學領域，中國發(fā)表數(shù)量與美歐依然存在著較大的差距，這可能與生命科學領域知識系統(tǒng)性強、人才培養(yǎng)周期長、中國科研基礎薄弱等因素密切相關。

資料來源：Microsoft Academic，中金研究院。

專利申請總量全球領先，電氣工程類占據(jù)半壁江山

與20世紀90年代中國國際學術論文發(fā)表稀少類似，通過《專利合作條約》申請的國際專利數(shù)（簡稱為PCT專利）更是屈指可數(shù)，但2000—2019年，中國PCT專利申請數(shù)的年均增長率接近26%，同期美國的年均增長率僅為2%。這促使2019年中國PCT專利申請數(shù)正式超過美國，成為世界最大的PCT專利申請來源國（見圖2.5）。隨著中國PCT專利申請數(shù)量的增多，中國PCT專利申請數(shù)的世界占比也在逐年增加。2000—2020年，中國年PCT專利申請數(shù)的世界占比從不到1%提高到25%，而美國則從41%下降到21%（見圖2.6）。

注：WIPO數(shù)據(jù)版本為2021年7月更新版。

資料來源：WIPO，中金研究院。

注：WIPO數(shù)據(jù)版本為2021年7月更新版。

資料來源：WIPO，中金研究院。

從PCT專利申請的結構上看，中國專利方面總量增長的主要來源是電氣工程領域，目前電氣行業(yè)申請量已經(jīng)占據(jù)中國PCT專利申請的半壁江山（見圖2.7）。

注：2015—2020年中國PCT專利申請數(shù)最多的領域為數(shù)字通信、計算機技術、視聽技術、電動機械及能源和電子通信；“其他領域”包含的領域為：熱工藝和設備、生物技術、土木工程、精細有機化學、處理技術、其他特殊機械、化學工程、機械元件、基礎材料化學、高分子化學及材料、材料與冶金、機床、發(fā)動機渦輪機與泵、表面技術與涂料、環(huán)保技術、紡織和造紙機械、基礎通信原理、食品化學、生物材料分析、微結構和納米技術。

資料來源：EPO Patstat（歐洲專利局全球專利統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫），中金研究院。

單從2015—2017年的PCT申請數(shù)量上看，中國在以下專利細分領域至少實現(xiàn)了對美國數(shù)量上的趕超，包括電氣工程大類的數(shù)字通信、電子通信、視聽技術和電動機械及能源；儀器行業(yè)的控制技術和光學；機械行業(yè)的熱工藝和設備；其他領域中的消費品（見圖2.8）。從申請量上看，中國的PCT專利申請的數(shù)量仍然保持著高速增長的趨勢，預計未來中國PCT每年申請數(shù)量領先于其他國家的距離將進一步拉大。

盡管有些人認為中國的論文發(fā)表和PCT專利申請數(shù)的快速上升，是因為存在數(shù)量導向的政策激勵，并且認為這些政策可能拉低了中國知識創(chuàng)新的質(zhì)量，但是多種質(zhì)量指標表明，中國知識創(chuàng)新的整體質(zhì)量在過去20多年里取得了較為明顯的進步，與發(fā)達國家的“質(zhì)量鴻溝”正在不斷縮小。

注：專利族申請于2015—2017年，中美合作專利在兩國間平分。

資料來源：EPO Patstat，中金研究院。

知識創(chuàng)新質(zhì)量差距縮小，但理工類研究與應用領域差距依然明顯

一篇論文的被引用數(shù)越高，往往表明這篇文獻就越受到同行們的認可，因此被引用數(shù)的多少常被當作衡量文獻質(zhì)量高低的重要指標。與美國同時期不同學科的文獻被引用數(shù)對比，我們發(fā)現(xiàn)在過去20年里，中國論文的平均被引用數(shù)出現(xiàn)了較為明顯的提升。在2000—2002年發(fā)表的論文中，中國絕大多數(shù)學科論文的平均被引用數(shù)都明顯少于美國，而2017—2019年在發(fā)表總數(shù)提升的基礎上，中國各個學科論文相對美國的平均被引用數(shù)都取得了增長。不過，從中美論文被引用數(shù)比率的科目排名上來看，中國理工科論文的被引用數(shù)相對比例仍然較為落后（見圖2.9）。

用被引用數(shù)來衡量文獻的質(zhì)量也有一個弊端，那就是自引用問題。由于自引用并非同行引用，因此自引用的普遍存在有可能導致使用被引用數(shù)來衡量論文質(zhì)量在一定程度上高估了論文的質(zhì)量。雖然過去20年，中國的自引用率接近60%，高于美國的40%，但是自引用的影響可能只是一個固定沖擊，并不會改變中國論文發(fā)表質(zhì)量趨勢上升的形態(tài)。

資料來源：SCImago Journal & Country Rank，中金研究院。

這與我們利用Nature Index所統(tǒng)計的高質(zhì)量論文數(shù)量來度量中國論文發(fā)表質(zhì)量所得的結論相吻合。Nature Index是依托四大領域數(shù)十家全球頂尖期刊，統(tǒng)計各高校、科研院所在國際最有影響力的學術期刊上發(fā)表的論文數(shù)量的數(shù)據(jù)庫。能被Nature Index收錄并在期刊上發(fā)表的論文，至少應該是相關領域公認的高質(zhì)量論文。如圖2.10顯示，2015—2020年，中國被Nature Index收錄的論文在四大領域的數(shù)量逐年增加，尤其是在化學領域，從2018年開始中國在該領域的Nature Index指數(shù)甚至超過了美國，這同樣印證了我國的高質(zhì)量論文發(fā)表數(shù)量不斷增加的事實。當然我們也要看到，盡管經(jīng)過多年的發(fā)展，中國每年被Nature Index統(tǒng)計的論文總量仍落后于美國，特別是在生命科學領域，中美差距依然相當明顯。

注：上圖展示了中美兩國作者在Nature Index收錄期刊的各年發(fā)表數(shù)，作者的國別取決于其所屬研究機構的地址；上圖采用的計數(shù)為非加權計數(shù)（simple count），即一篇多國合作論文對所有相關國家都記為1。

資料來源：Nature Index，中金研究院。

我們用中國“核心專利”的世界占比來判斷中國PCT專利的質(zhì)量，也同樣發(fā)現(xiàn)中國專利質(zhì)量上升、中美專利質(zhì)量差距縮小的趨勢。我們將“核心專利”定義為在含有被授予專利的專利族中，申請后3年內(nèi)被引用次數(shù)最多的前5%的PCT專利族，其背后的理論依據(jù)是，只有那些具有商業(yè)潛力和技術先進性的專利才會被后來的專利文書更頻繁地引用。

我們統(tǒng)計，2005—2017年，中國核心專利的世界占比不斷提高。在2005—2007申請年，世界核心專利有71%來自美國，僅1%屬于中國；而在2015—2017申請年，世界核心專利有58%來自美國，10%來自中國（見圖2.11）。注：圖中所用年份為專利申請年；上圖為中美核心專利數(shù)量世界占比；中美合作專利在兩國間平分。資料來源：EPO Patstat，中金研究院。

總體來說，跟二三十年前相比，我國知識創(chuàng)新產(chǎn)出在數(shù)量和質(zhì)量上都有了比較明顯的提高。無論是論文的發(fā)表數(shù)還是PCT專利的申請數(shù)，我國都處于全球領先的位置，但從知識創(chuàng)新的質(zhì)量上看，我國在絕大多數(shù)領域與先進國家的差距仍然顯著。

畫像二：全球知識網(wǎng)絡核心占比少，原創(chuàng)性低仍是硬傷

引用關系構建全球知識網(wǎng)絡

與發(fā)達國家悠久的現(xiàn)代學術和專利體系相比，中國參與全球科創(chuàng)體系時間較晚。盡管人類科創(chuàng)知識的產(chǎn)出具有隨機性，但很少是孤立產(chǎn)生的。在現(xiàn)代科學體系中，文獻間的引用與被引用關系，已經(jīng)成為科創(chuàng)知識產(chǎn)出中的必備信息。正是人類記錄的這種引用與被引用關系，構建了全球的知識網(wǎng)絡。利用這個知識網(wǎng)絡，我們可以一窺人類知識發(fā)展的傳承體系，了解人類創(chuàng)新趨勢的變動以及每一次創(chuàng)新活動的重要性。這對理解創(chuàng)新發(fā)生的時間、地點、技術領域以及探索創(chuàng)新活動背后的演進規(guī)律具有重要意義。

我們從數(shù)據(jù)庫中抽取了人類自1995年以來發(fā)表及引用的論文信息，以及自1978年起所有PCT專利信息，并根據(jù)其引用關系繪制出各文章或專利間的網(wǎng)絡關系圖。在這些網(wǎng)絡關系圖中，每一個點代表一篇文獻或一個專利，點與點之間的距離取決于它們之間的引用與被引用關系，網(wǎng)絡中兩點之間的距離越近，說明兩者間的引用關系越緊密；而網(wǎng)絡密度越高的地方，往往越是人類研究的核心領域；那些點更為分散的領域，則對應在不同學科或產(chǎn)業(yè)都有所應用的通用知識或技術。

在1995年以來人類發(fā)表的學術文獻引用關系網(wǎng)絡圖中，一些相互關聯(lián)性高的論文，例如計算機科學、生物學等，都聚集成了相對獨立的區(qū)域。特別是計算機科學的引用網(wǎng)絡，大部分文獻僅在其自身知識體系內(nèi)不斷擴展，同時在計算機科學領域周邊延伸出部分數(shù)學與社科類的文獻，這表明目前計算機科學相互的引用關系大多都局限在學科內(nèi)部。而工程學則不同，盡管其論文數(shù)量在所有領域中排名第二，但其引用網(wǎng)絡中間交叉分布了大量其他學科，與計算機科學、材料科學、數(shù)學等學科都有不同程度的聯(lián)系。這說明工程學利用了大量其他領域的學術文獻作為基礎支撐，不斷地創(chuàng)新，同時也為這些學術領域提供了繼續(xù)創(chuàng)新研究的支持。還有部分學科與其他大類學科聯(lián)系較為緊密，這些學科圍繞在基礎學科的周圍并形成交織的引用關系網(wǎng)絡，例如材料科學與化學、醫(yī)學與生物學都有較多的聯(lián)結。

從我國的學科結構來看，近年來中國論文的引用網(wǎng)絡主要分布于計算機科學、材料科學和生物學，在其他領域中則只有零星的一些連接關系。在引用關系網(wǎng)絡圖中，越靠近學科區(qū)塊核心位置的論文，在學科中被引用的次數(shù)越多。而與中國相關的引用網(wǎng)絡大多數(shù)位于其行業(yè)或學科區(qū)域的邊緣，同時密度較低，這在一定程度上表明，中國的論文發(fā)表在核心位置的占比依然較低。同時從引用關系網(wǎng)上，我們發(fā)現(xiàn)當前中國的學術文獻偏向集中在應用學科領域，基礎學科較為不足。

全球自1978年以來的PCT專利的引用關系網(wǎng)絡中，一方面，電氣工程與化學工程行業(yè)的專利分布相對集中，與其他行業(yè)交叉較少，表示這兩個行業(yè)的內(nèi)部引用較多。另一方面，機械工程和儀器行業(yè)位于引用關系網(wǎng)絡的中心位置，二者互相交織，并且和其他行業(yè)聯(lián)系較多。這表明機械工程和儀器行業(yè)在所有專利中，扮演著為其他產(chǎn)業(yè)提供廣泛的通用技術和產(chǎn)品支持的角色。

關于中國PCT專利申請在全球專利引用關系網(wǎng)絡中的位置，我們發(fā)現(xiàn)中國PCT專利主要聚集在電氣工程領域的邊緣地帶，但是在其他行業(yè)領域，中國專利的分布較少。這與前文關于學術論文的討論相似，盡管在電氣工程領域中國專利分布較多，然而從總體上來看，中國的專利分布比較靠邊緣，并且核心專利的占比相對較少。

我國知識創(chuàng)新原創(chuàng)性不足仍是硬傷

原創(chuàng)性對科技發(fā)展的重要性不言而喻，但是如何客觀地衡量原創(chuàng)性一直是個難題。利用知識創(chuàng)新引用網(wǎng)絡的特點，我們根據(jù)全球的文獻或專利引用關系，可以估算出中國不同學科或領域的論文及專利的原創(chuàng)性指數(shù)。

刻畫原創(chuàng)性可以利用一個巧妙的思想，即如果某個知識創(chuàng)新成果的后續(xù)引用成果引用這個知識創(chuàng)新成果的前序引用成果的比例越低，那么知識創(chuàng)新成果的原創(chuàng)性指數(shù)就越高。相較于傳統(tǒng)的使用被引用量來衡量質(zhì)量的方法，原創(chuàng)性指數(shù)通過結合之前的引用關系，更加客觀全面地反映了知識性產(chǎn)出的獨特性、創(chuàng)新性與重要性。

基于上述思路，我們利用Microsoft Academic的數(shù)據(jù)，計算出2010—2015年中美兩國學術論文的原創(chuàng)性指數(shù)并進行比較分析。我們發(fā)現(xiàn)，相較于美國，中國在材料科學、物理學方面的原創(chuàng)性與美國接近，但是其他多數(shù)學科仍落后于美國，其中醫(yī)學、計算機科學以及工程學與美國的差距較大（見圖2.12）。

資料來源：Microsoft Academic，中金研究院。

圖2.13展示了中美PCT專利的原創(chuàng)性指數(shù)的對比（2015—2017申請年）。與學術論文發(fā)表類似，美國幾乎所有領域PCT專利的原創(chuàng)性都要高于中國。在五個行業(yè)大類中，中國在電氣工程行業(yè)的專利原創(chuàng)性相對較高。比較有意思的是，中國在半導體領域的原創(chuàng)性略高于美國，一個可能的原因是由于技術和產(chǎn)業(yè)交流受限，我國只能在半導體領域開展自主研發(fā)，這在一定程度上提升了中國在該領域的原創(chuàng)性。

資料來源：EPO Patstat，中金研究院。

畫像三：知識創(chuàng)新成果落地“產(chǎn)業(yè)強、學研弱”，科技前沿企業(yè)稀缺

知識創(chuàng)新成果轉化是指對基礎和技術研究中所產(chǎn)生的具有實用價值的知識創(chuàng)新成果進行的后續(xù)試驗、開發(fā)、應用、推廣直至形成新產(chǎn)品、新工藝、新材料，發(fā)展新產(chǎn)業(yè)的活動。狹義上來講，知識創(chuàng)新成果轉化包含兩種類型：一個是基礎研究的創(chuàng)新成果向商業(yè)專利的成果轉化，我們用基礎研究成果轉化效率度量；另一個是商業(yè)專利向商業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)轉化，我們用專利產(chǎn)業(yè)化率來度量。中國在兩個不同轉化類型中，體現(xiàn)出了較為明顯的“產(chǎn)業(yè)強、學研弱，前沿稀缺”的特征。

我國知識創(chuàng)新成果落地，“產(chǎn)業(yè)強、學研弱”

我國的基礎研究工作主要由高校和科研院所承擔，不過從基礎研究成果向商業(yè)專利轉化的過程來看，我國與美國、日本等國家存在差距。我國重點技術領域基礎研究成果的商業(yè)轉化效率落后于美國、日本。其中，在網(wǎng)絡信息和制造與工程領域，我國基礎研究對相關商業(yè)專利的支持程度更是微乎其微（見表2.2），這說明我國基礎研究與商業(yè)技術研發(fā)的銜接能力弱，高校和科研院所對我國商業(yè)應用型創(chuàng)新活動的支持不夠。

資料來源：吳菲菲，李一葦，苗紅，黃魯成.中國重點技術領域基礎研究成果轉化效率評估［J］.科學學研究，2021（5）.中金研究院。

中國商業(yè)專利的產(chǎn)業(yè)化率整體并不低，但其中大學和科研院所明顯弱于發(fā)達國家。同很多發(fā)達國家相似，中國的企業(yè)在專業(yè)申請方面也占據(jù)著主導地位，中國企業(yè)PCT專利申請數(shù)占我國總PCT申請數(shù)比例已超80%（見圖2.14）。中國企業(yè)的專利產(chǎn)業(yè)化率大概為45%，與發(fā)達國家相比并不低，但其中由大學和科研院所主導的商業(yè)專利產(chǎn)業(yè)化率則明顯低于發(fā)達國家的水平，可能拉低了平均值（見表2.3）。因此，無論是基礎研究的成果轉化，還是商業(yè)專利的產(chǎn)業(yè)化，中國的大學和科研院所的表現(xiàn)都相對弱于發(fā)達國家，而企業(yè)表現(xiàn)則與其他發(fā)達國家相當。

資料來源：WIPO PCT Yearly Review 2019（世界知識產(chǎn)權組織2019年全球專利申請情況），中金研究院。

注：美國和歐盟數(shù)據(jù)為商業(yè)化率，定義為專利轉化為進入市場的商業(yè)產(chǎn)品；美國高校使用的是有效專利許可率，略微高估對應產(chǎn)業(yè)化率；數(shù)據(jù)年份為2020年，以上統(tǒng)計僅涉及發(fā)明專利。

資料來源：《2020年中國專利調(diào)查報告》，中金研究院。

科技前沿企業(yè)稀缺，或成前沿知識創(chuàng)新成果落地掣肘

在UNCTAD（聯(lián)合國貿(mào)易和發(fā)展會議）定義的11個數(shù)字化、新科技前沿領域中，中國的全球學術發(fā)表和商業(yè)申請占比都比較高。比如，截至2018年中國在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等11個前沿領域的學術論文存量占全球總量的比重為13%，美國為21%；商用專利的比重為22%，美國為30%，中國整體表現(xiàn)較為優(yōu)異（見圖2.15）。

資料來源：UNCTAD，中金研究院。

然而在科技前沿企業(yè)層面，除了無人機和太陽能光伏領域外，全球領先的中國企業(yè)稀缺（見表2.4）。這既可能是因為中國前沿領域的知識創(chuàng)新還沒有辦法給中國相關企業(yè)帶來競爭力，也可能是因為中國相關企業(yè)自身競爭力弱，限制了中國知識創(chuàng)新成果的轉化。但無論是哪種情況，都表明中國在前沿領域的知識創(chuàng)新落地方面存在掣肘。

畫像四：高質(zhì)量創(chuàng)新背后隱藏著比較優(yōu)勢，既是動力也可能是約束

從成果來看，中國不同學科的知識創(chuàng)新活動有些表現(xiàn)優(yōu)異，有些則稍遜一籌。而那些創(chuàng)新成果質(zhì)量高、數(shù)量多、轉化率或產(chǎn)業(yè)化率高的領域背后，往往都有明顯的市場力量在發(fā)揮作用。尤其從國際貿(mào)易視角來看，這些知識創(chuàng)新領域所對應的產(chǎn)業(yè)更屬于中國具有比較優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)。事實上，這種現(xiàn)象并非孤例，知識創(chuàng)新與比較優(yōu)勢的正向反饋似乎是一個相對普遍的規(guī)律，但這種正向反饋卻對中國實現(xiàn)跨越式發(fā)展提出難題，即如何在市場力量薄弱或者缺少比較優(yōu)勢的領域，促進相關學科知識創(chuàng)新活動的高質(zhì)量發(fā)展？

高質(zhì)量的知識創(chuàng)新背后，隱藏貿(mào)易比較優(yōu)勢

上文的討論表明，我國電氣行業(yè)相關的知識創(chuàng)新成果質(zhì)量高、數(shù)量多。比如，我國與電氣行業(yè)相關的基礎研究，包括材料科學與計算機科學，文獻發(fā)表量占比不僅在各行業(yè)中名列前茅，而且在過去20年里都呈現(xiàn)上升趨勢；與電氣行業(yè)相關的PCT專利申請更是占據(jù)了最近幾年我國PCT專利申請的半壁江山，同時在原創(chuàng)性上，電氣行業(yè)相關的PCT專利也處于國內(nèi)各領域領先的位置。這表明我國的電氣行業(yè)的知識創(chuàng)新充滿活力，而與高質(zhì)量的創(chuàng)新活動相對應的是相關行業(yè)的出口也同樣出色。比如，2018年中國高科技出口的各類技術領域中，計算機與通信技術占據(jù)絕對主導地位（68%），電子技術領域出口額居第二位（19%），而生命科學技術（4.4%）、航空航天技術（1.2%）、生物技術（0.1%）則占比相對較小（見圖2.16）。

資料來源：UNCTAD Technology and Innovation Report 2021，中金研究院。

資料來源：科技部《2018年高技術產(chǎn)品貿(mào)易狀況統(tǒng)計分析》，中金研究院。

為什么中國的電氣相關行業(yè)的知識創(chuàng)新與國際貿(mào)易活動都呈現(xiàn)出較高的活力？這背后隱藏的比較優(yōu)勢扮演了重要的角色。根據(jù)OECD（2016）對制造業(yè)的分類標準，科技商品可分為高技術、中高技術、中技術和中低技術四類。其中高技術制造主要包括航天航空設備、計算機通信、電子及光學設備和醫(yī)藥設備。中國當前還沒有根本改變勞動力密集的稟賦條件，因而高技術制造業(yè)似乎并不符合中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的比較優(yōu)勢。但如果我們將OECD定義的中高技術制造業(yè)按照資本和技術密集需求情形進行分類，就會發(fā)現(xiàn)計算機通信是高技術產(chǎn)業(yè)中最符合我國比較優(yōu)勢的行業(yè)（見圖2.17）。

注：資本勞動比率為行業(yè)固定資產(chǎn)凈值/從業(yè)人員數(shù)目（萬元/人，參考上海社科院），技術密集程度為行業(yè)科研人員占比；美國樣本采用2016年數(shù)據(jù)，中國樣本采用2017年數(shù)據(jù)。

資料來源：中國國家統(tǒng)計局，美國國家科學基金科學會，美國經(jīng)濟分析局，中金研究院。

按照OECD的定義，我們將中國和美國的中高技術的6個制造業(yè)根據(jù)資本和技術的密集度，做了散點圖進行分析。與對高技術行業(yè)的普遍認知不同，以美國為參照，計算機通信和其他電子設備對于資本密集程度的要求低于航空航天和醫(yī)藥行業(yè)，甚至計算機通信的資本密集度還要低于中技術的汽車和化學原料及制品產(chǎn)業(yè)。計算機通信行業(yè)在高技術產(chǎn)業(yè)中具有相對的勞動密集型特征，而這恰好符合中國勞動力相對密集的比較優(yōu)勢。因此，中國在計算機通信以及電子設備領域形成了知識創(chuàng)新與企業(yè)收益相互反哺的良性循環(huán)。這也就解釋了為什么中國的知識創(chuàng)新和出口都能夠在電氣工程行業(yè)有比較好的表現(xiàn)。

知識創(chuàng)新與比較優(yōu)勢正反饋，是動力也可能成產(chǎn)業(yè)升級約束

事實上，中國電氣領域比較優(yōu)勢與創(chuàng)新能力間的正反饋關系并非個例，對一個國家而言，具有比較優(yōu)勢的領域，往往相關的知識創(chuàng)新能力也相對較強。按照OECD（2016）的制造業(yè)分類標準，我們分別計算出2000年和2019年中美四個技術分類下的專利和出口的相對比較優(yōu)勢指數(shù)（RCA），可以發(fā)現(xiàn)不同技術領域的專利的相對比較優(yōu)勢與國際貿(mào)易的相對比較優(yōu)勢的走勢基本保持明顯的正相關關系（圖2.18）。比如美國貿(mào)易的比較優(yōu)勢在于高技術領域，過去20年，這種情況并未發(fā)生改變，其專利申請的比較優(yōu)勢也突出體現(xiàn)在高技術領域。而中國2000年左右具備比較優(yōu)勢的領域主要集中在中低技術的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，因此2000年左右中國專利申請的比較優(yōu)勢主要也集中在中低技術領域。但是到了2019年，中國的比較優(yōu)勢偏移到了以計算機通信為主的高技術領域，我們觀察到專利申請的RCA也發(fā)生了類似的偏移。

注：比較優(yōu)勢RCA=（N_ij/N_i）/（N_j/N），N_ij為國家i在部門j的PCT專利申請數(shù)或貨物出口金額，i為國家，j為專利或貨物部門，N_i為國家i總PCT專利申請數(shù)或出口金額，N_j為世界各國在部門j的總PCT專利申請數(shù)或出口金額，N為世界所有國家所有部門的PCT專利申請數(shù)或出口金額總和；上圖RCA對原始數(shù)據(jù)進行轉換，比較優(yōu)勢指數(shù)= tanh［ln（RCA）］×100；2000年出口對應的專利樣本時段為1996—1998年，2019年出口對應的專利樣本時段為2016—2018年。

資料來源：UNCTAD，WIPO，OECD，中金研究院。

知識創(chuàng)新與貿(mào)易比較優(yōu)勢的強相關性，可以幫助我們引導市場力量推動中國知識創(chuàng)新活動的發(fā)展，但另一方面也對中國知識創(chuàng)新的跨越式發(fā)展帶來了約束。當前中國在很多領域（比如航空和醫(yī)藥）并不具備比較優(yōu)勢，單純依靠市場力量沒有辦法反哺這些領域的知識創(chuàng)新活動，但是這些領域對中國的發(fā)展卻具有重要的意義，那么如何克服比較優(yōu)勢的約束，如何發(fā)揮政府的市場補位作用，就成了我們必須要面對的挑戰(zhàn)。

畫像五：知識創(chuàng)新國際合作的增長勢頭近乎停滯

在知識創(chuàng)新的過程中，不同國家的科研工作者合作，不僅可以提高人類攻克難題或者認識自然與社會的效率，而且為全人類共同學習和分享知識創(chuàng)新果實提供了一個重要途徑。對于中國來說，參與全球知識創(chuàng)新合作不僅有助于避免閉門造車以及重復無效的研究，縮小與國際知識創(chuàng)新前沿的差距，同樣也可以為全球的創(chuàng)新提供方向和資源的支持。通過分析中國學術論文和PCT專利申請的中外合作情況，我們發(fā)現(xiàn)我國參與國際知識創(chuàng)新合作仍有較大提升空間，并且近年來知識創(chuàng)新國際合作的增長勢頭近乎停滯，這對政策應對提出了新的要求。

國際學術合作勢頭放緩，合作趨勢與發(fā)達國家背離

由于跨國合作可以幫助研究者節(jié)約科研經(jīng)費、共享研究資源、探究全球性的學術課題，國際合作已經(jīng)成為提高科研效率的重要方式。比如，2016年，中美合作的理工科論文占美國所有理工科合作論文數(shù)的23%，占中國理工科合作論文數(shù)的46%，中美互為對方最重要的理工科學術合作國家，中國已經(jīng)成為國際學術合作的重要參與者。

但從趨勢上看，近幾年中國參與國際學術合作的增長步伐放緩。自1995年以來，世界主要發(fā)達國家都在加強跨國學術合作，合作論文占比呈上升趨勢，而中國的國際學術合作卻經(jīng)歷了以下幾個階段的變化（見圖2.19）。第一階段，1995—2007年前后，隨著中國自身學術實力的增強，本國論文產(chǎn)出增速大于國際合作論文增速，國際合作論文占比相對下降。第二階段，2007—2016年，中國開始加速融入全球學術體系，國際合作研究變得越發(fā)普遍，合作論文占比快速增加。第三個階段，自2016年起中國國際合作論文占比仍然低于其他發(fā)達國家，且上升趨勢出現(xiàn)了停滯的跡象，而其他發(fā)達國家論文發(fā)表的國際合作比例則在繼續(xù)增高。

資料來源：Microsoft Academic，lens.org，中金研究院。

國際合作專利年申請數(shù)增長近乎停滯，占比下降明顯

我國國際合作PCT專利申請數(shù)量從2013年開始就落于每年3000件至5000件的區(qū)間內(nèi)，并沒有隨著中國整體PCT專利申請數(shù)量的增加而同比例增長，因而占比明顯下降（見圖2.20）。事實上，過去20年，中國的國際專利合作大致可以分為四個階段：在21世紀初，由于科技實力較為落后，中國的發(fā)明活動依賴于與發(fā)達經(jīng)濟體的合作，約有1/3的PCT專利為中外發(fā)明人共同申請，不過隨著中國專利申請的啟動，國際PCT專利占比一開始出現(xiàn)小幅下降；而加入WTO之后，中外經(jīng)貿(mào)合作加強，中國國際合作專利占比明顯提升；進入2006年，雖然國際合作PCT專利申請數(shù)量仍在上升，但是國內(nèi)PCT專利申請增勢迅猛，導致中國國際合作PCT專利申請占比下滑；進入2013年之后，中外國際合作PCT專利數(shù)量上升趨勢放緩。

中外合作專利占比的下降一方面體現(xiàn)出中國自身科技創(chuàng)新能力的增強，另一方面也可能體現(xiàn)出中國產(chǎn)業(yè)結構轉型中遭遇的現(xiàn)實阻礙。從2013年開始，中國開始強調(diào)產(chǎn)業(yè)結構轉型，要改變以往粗放型增長的模式，擴大內(nèi)需，提倡產(chǎn)業(yè)結構升級。但是中國在全球產(chǎn)業(yè)鏈中往往處于價值鏈的尾端，對創(chuàng)新的要求相對較低，而發(fā)達國家往往掌握著上游產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新優(yōu)勢。在一個國家主動進行產(chǎn)業(yè)鏈升級之前，國內(nèi)企業(yè)與國外企業(yè)往往是合作關系，但是當該國開始主動進行產(chǎn)業(yè)鏈升級時，其與發(fā)達國家的競爭關系可能變強，從而導致合作意愿降低。但無論如何，中外國際專利合作裹足不前，意味著較大的社會效率損失，需要積極的政策干預。

注：中國申請的定義為在專利申請人中存在至少一位來自中國的申請人的PCT專利族，中外合作專利指在專利申請人中，同時存在來自中國大陸和非中國大陸地區(qū)的申請人的PCT專利族；中外合作/中國申請比例由二者5年移動平均值計算得出。

資料來源：EPO Patstat，中金研究院。

回歸“初心”，迎接知識創(chuàng)新挑戰(zhàn)

回顧過去30年，我國知識創(chuàng)新活動日益融入全球主流的科技創(chuàng)新活動中，并結出了豐碩的成果。中國的知識創(chuàng)新活動已經(jīng)從原先的模仿和跟隨逐漸向自主創(chuàng)新過渡，甚至在部分領域已經(jīng)開始扮演引領者的角色。然而在中國經(jīng)濟快速發(fā)展和全球科技競爭日益激烈的大背景下，考察當前中國的知識創(chuàng)新成果也暴露出一些中國科創(chuàng)活動不得不面對的問題，包括原創(chuàng)和引領性仍不夠、知識性的科創(chuàng)成果向產(chǎn)品的轉化程度不高、國際合作面臨新的挑戰(zhàn)。然而要解決這三個問題，就需要我們繼續(xù)保持“追趕者”的謙虛心態(tài)，積極總結知識創(chuàng)新活動的規(guī)律，對傳統(tǒng)的追趕型制度環(huán)境進行調(diào)整，回歸知識創(chuàng)新的初心，優(yōu)化我國知識創(chuàng)新體系。人類進行科技探索的初心是為了“提高大眾的福祉”，只有回歸初心，知識創(chuàng)新才能與社會經(jīng)濟活動相互支持，知識創(chuàng)新也才會更有生命力和持續(xù)力，真正推動社會進步、經(jīng)濟發(fā)展。從中國科技創(chuàng)新成果出發(fā)，下述三點對回歸“科創(chuàng)初心”具有指導意義。

第一，吸取國際經(jīng)驗，圍繞知識創(chuàng)新的“初心”構建考核和激勵體系，同時政府應補齊市場對高科技知識創(chuàng)新產(chǎn)品轉化需求的缺位。為了糾正過度單一化的科研評價體系導致的原創(chuàng)性和知識創(chuàng)新成果轉化度不高的問題，教育部在2018年提出要破除唯分數(shù)、唯升學、唯文憑、唯論文、唯帽子等具有典型“追趕”特征的激勵政策。不過在破除這“五唯”之外，更要建立更加符合“初心”要求的有效的整體化科研評價體系。而針對科研評價體系的改革過程，國際科研評價體系的經(jīng)驗值得借鑒。比如，法國科研評價體系中按重要程度排序的6個主要指標，研究質(zhì)量被排在了首位。在重視研究質(zhì)量的同時，歐洲的科研評價也開始注重科研成果對于社會經(jīng)濟等諸多方面的影響。比如在荷蘭科研評價體系中，社會相關性作為一個重要的評價指標被納入評價體系。因此，我國完善科研評價體系時，應進一步注重科研成果質(zhì)量，鼓勵原始創(chuàng)新，提升科研成果的商業(yè)轉化。當前，中國在部分高科技行業(yè)并不具備比較優(yōu)勢，缺少足夠的市場轉化需求。對此政府應該及時補位，讓市場成為拉動知識創(chuàng)新成果，特別是高技術成果轉化的暖房。

第二，打造國內(nèi)學術共同體，營造清朗健康的科創(chuàng)文化環(huán)境。相同的學術價值觀和道德體系有助于培養(yǎng)年輕一代科研工作者統(tǒng)一的科創(chuàng)價值觀，而這正是學術共同體保持清朗健康的科創(chuàng)文化的重要功能。長遠地看，良好的學術共同體與良好的學術生態(tài)環(huán)境相輔相成，但這都離不開國家頂層設計。以美國聯(lián)邦政府為例，“二戰(zhàn)”后美國加大了對科學技術的支持，還在各界創(chuàng)造了一種共識氛圍：從事基礎研究工作是令人尊敬的。同時，美國政府不對資助預算做出課題限制，尊重科學家的自由探索精神，鼓勵科學家從事自己認為值得做的研究。在英國，學術造假會被納入誠信記錄跟隨一生，長期影響其未來工作和學習。只有良好的制度設計才可以讓科研人員以身作則，去偽存真，真正營造鼓勵知識創(chuàng)新、求真求實、探索未知、服務人類的科創(chuàng)文化環(huán)境。

第三，堅持學術開放，鼓勵國際科創(chuàng)交流合作，深化與全球知識創(chuàng)新體系的融合。學術開放有利于科學研究思想的迸發(fā)，支持科研工作者參與國際科技合作對于完善我國的知識創(chuàng)新體系具有重要意義。目前，國內(nèi)許多知識創(chuàng)新課題仍處于跟隨西方主流研究議題的位置，加強學術合作有利于促進我國科研課題與全球接軌，并且能在學術交流中產(chǎn)生思想的激蕩，提升知識創(chuàng)新效率。同時，鼓勵國際知識創(chuàng)新合作也有利于讓我國具有影響力的研究走出國門，推動世界更好地認識和了解中國，促進我國的知識創(chuàng)新體系與全球創(chuàng)新體系更好地融合。在逆全球化思潮略有抬頭的當下，我們更應該為了全人類共同的福利，積極地支持和鼓勵知識創(chuàng)新活動的國際合作和交流。