科技是第一生產(chǎn)力，是國(guó)家實(shí)力的關(guān)鍵?？v觀近現(xiàn)代科技史與經(jīng)濟(jì)史，16-18世紀(jì)，英國(guó)首先憑借牛頓的經(jīng)典力學(xué)理論與瓦特的蒸汽機(jī)發(fā)明成為世界科技中心；而后隨著西門(mén)子發(fā)明發(fā)電機(jī)、愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論、普朗克奠定量子力學(xué)，德國(guó)一舉成為19世紀(jì)末20世紀(jì)初的頭號(hào)科技強(qiáng)國(guó)；二戰(zhàn)前后，愛(ài)因斯坦移民美國(guó)、1945年世界上首顆原子彈在美國(guó)爆炸、1947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的肖克利研究小組成功研制出晶體管，美國(guó)取代德國(guó)成為世界科技中心并保持至今。

科技是歷史的杠桿。從日不落帝國(guó)到美元霸權(quán)，從機(jī)械革命到信息革命，兩次科學(xué)革命、三次技術(shù)與工業(yè)革命，不論英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、美國(guó)，無(wú)一不是依靠抓住某次關(guān)鍵的產(chǎn)業(yè)革命機(jī)遇而成功崛起，最終成為世界的科技與經(jīng)濟(jì)中心。

世界科學(xué)中心轉(zhuǎn)移也被稱(chēng)為“湯淺現(xiàn)象”。日本科學(xué)史學(xué)家湯淺光朝提出當(dāng)一個(gè)國(guó)家的科學(xué)成果數(shù)量占世界科學(xué)成果總量的25%，就可以稱(chēng)之為世界科學(xué)中心，并依此將歷史上的世界科學(xué)中心轉(zhuǎn)移分為5個(gè)階段：意大利（1540-1610年）、英國(guó)（1660-1730年）、法國(guó)（1770-1830年）、德國(guó)（1810-1920年）、美國(guó)（1920年之后），平均維持時(shí)間為80年。按照這一總結(jié)預(yù)測(cè)，2000年前后美國(guó)的世界科技中心地位將受到新興勢(shì)力的挑戰(zhàn)，這一角色正是中國(guó)。

美國(guó)已經(jīng)清晰地意識(shí)到這一威脅。此次中美貿(mào)易戰(zhàn)，實(shí)質(zhì)是美國(guó)打著貿(mào)易的旗號(hào)試圖對(duì)“中國(guó)制造2025”為代表的高科技領(lǐng)域進(jìn)行打壓與遏制。那么，中國(guó)科技實(shí)力在過(guò)去幾十年中到底取得了怎樣的發(fā)展？美國(guó)為何對(duì)中國(guó)的科技進(jìn)步如此警惕？中美兩國(guó)目前在全球科技版圖中的地位和優(yōu)劣究竟如何？

1、全球視角之一：研發(fā)經(jīng)費(fèi)與人力投入

當(dāng)今世界的前沿科技研究，越來(lái)越離不開(kāi)科研基礎(chǔ)設(shè)施與高端精密設(shè)備的大量投入，以物理學(xué)研究為例，如果沒(méi)有造價(jià)近3億美元的LIGO（激光干涉引力波天文臺(tái)），2016年引力波的成功探測(cè)也就成了“無(wú)米之炊”。國(guó)家在研發(fā)方面的資金投入是科研成果的前提保證。

2016年美國(guó)R&D國(guó)內(nèi)支出達(dá)到5103億美元，位于世界第一；中國(guó)R&D國(guó)內(nèi)支出達(dá)到2378億美元，位于第二，但不及美國(guó)的一半；其次為日本、德國(guó)、韓國(guó)等。2000年至2016年，中國(guó)R&D國(guó)內(nèi)支出增長(zhǎng)超過(guò)20倍，年均復(fù)合增速達(dá)到21.3%，同期美國(guó)R&D國(guó)內(nèi)支出增長(zhǎng)不到2倍，年均復(fù)合增速僅為4.1%。按照2010年以來(lái)中美R&D國(guó)內(nèi)支出的復(fù)合增速測(cè)算，到2024年前后中國(guó)在研發(fā)的整體資金投入就將超越美國(guó)，成為世界第一。

從研發(fā)強(qiáng)度（R&D支出/GDP）來(lái)看，2016年R&D支出排名靠前國(guó)家的研發(fā)強(qiáng)度普遍維持在3%左右，其中韓國(guó)（4.24%）、日本（3.14%）、德國(guó)（2.94%）、美國(guó)（2.74%）處于前列。中國(guó)2016年研發(fā)強(qiáng)度達(dá)到2.12%，相較于2000年0.89%的強(qiáng)度水平明顯提升，目前已經(jīng)接近法國(guó)（2.25%）并且超過(guò)英國(guó)（1.69%）等發(fā)達(dá)國(guó)家，但距離美日德韓等國(guó)仍有一定差距。

從R&D支出的投向結(jié)構(gòu)來(lái)看，中國(guó)目前的R&D活動(dòng)主要側(cè)重于試驗(yàn)發(fā)展（Experimental Development）階段（2015年占比達(dá)到84%），基礎(chǔ)研究（Basic Research）和應(yīng)用研究（Applied Research）投入比例合計(jì)僅16%。而美國(guó)則在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究領(lǐng)域相對(duì)投入更多資源，合計(jì)占比達(dá)到36%。尤其在聯(lián)邦政府層面，除了國(guó)防部外其他部門(mén)（包括能源部、NASA等）基本以資助基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究為主，即使國(guó)防部資助的試驗(yàn)發(fā)展也是以先進(jìn)技術(shù)與重要系統(tǒng)開(kāi)發(fā)為導(dǎo)向，并且孕育了ARPANET（阿帕網(wǎng)，因特網(wǎng)的前身）、GPS（全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)）等重要發(fā)明。

除了研發(fā)經(jīng)費(fèi)的支持，各類(lèi)科研成果離不開(kāi)一支強(qiáng)大的工程師與科學(xué)家隊(duì)伍。2014年自然科學(xué)與工程學(xué)學(xué)士學(xué)位獲得人數(shù)排名靠前的國(guó)家與地區(qū)分別為中國(guó)（145萬(wàn)）、歐盟8國(guó)（57萬(wàn)）、美國(guó)（38萬(wàn)）、日本（12萬(wàn)）、韓國(guó)（11萬(wàn)），中國(guó)已經(jīng)成為世界第一；而博士學(xué)位獲得人數(shù)的國(guó)家與地區(qū)排名為歐盟8國(guó)（4.92萬(wàn)）、中國(guó)（3.18萬(wàn)）、美國(guó)（2.98萬(wàn)）、日本（0.59萬(wàn)）、韓國(guó)（0.55萬(wàn)）?？梢?jiàn)在高學(xué)歷人才供給方面，相對(duì)歐美來(lái)說(shuō)中國(guó)并沒(méi)有顯著的人數(shù)優(yōu)勢(shì)。

從科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域全職研究人員數(shù)量來(lái)看，2015年排名分別為中國(guó)（162萬(wàn)）、美國(guó)（138萬(wàn)）、日本（66萬(wàn)）、德國(guó)（38萬(wàn)）、韓國(guó)（36萬(wàn)）。盡管在總量上已經(jīng)超過(guò)美國(guó)，中國(guó)每千人勞動(dòng)力中研究人員比重僅2.02，遠(yuǎn)低于美國(guó)、日本、韓國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家。

2、全球視角之二：高等教育

古人云，“大學(xué)之道，在明明德”。古代教育機(jī)構(gòu)最主要的理念在于“培養(yǎng)人”，側(cè)重于精神層面的提升。近代以來(lái)，大學(xué)的研究職能與社會(huì)服務(wù)職能得到越來(lái)越多的重視，尤其是進(jìn)入20世紀(jì)后，以美國(guó)斯坦福大學(xué)的崛起為代表，大學(xué)實(shí)際上成為人類(lèi)科技創(chuàng)新的橋頭堡。

當(dāng)前國(guó)際四大權(quán)威的大學(xué)排名（QS/US News/THE/ARWU）中，THE（泰晤士高等教育世界大學(xué)排名）和ARWU（世界大學(xué)學(xué)術(shù)排名）更偏重教學(xué)與研究能力。2017年泰晤士高等教育世界大學(xué)排名前100榜單中，美國(guó)大學(xué)占到43所，其次為英國(guó)12所、德國(guó)10所，中國(guó)共5所上榜。其中排名前10的大學(xué)基本都來(lái)自美國(guó)和英國(guó)，中國(guó)排名最靠前的清華北大仍在20名開(kāi)外。2011年以來(lái)，美國(guó)前100名大學(xué)數(shù)量有所下降，但仍占到總數(shù)的近一半；中國(guó)前100名大學(xué)數(shù)量略有提升，但相比美國(guó)差距較大。

另一份更加注重科研與學(xué)術(shù)的ARWU榜單中，2017年排名前100大學(xué)美國(guó)仍然以48所占到近一半，中國(guó)僅清華北大兩所上榜。榜單排名前10的大學(xué)中，哈佛大學(xué)、斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院等美國(guó)大學(xué)占據(jù)了8位，而清華北大則排到了40名之外。

3、全球視角之三：論文與期刊發(fā)表

論文是基礎(chǔ)研究成果的精華，最頂尖的論文往往能夠改變甚至開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新的研究領(lǐng)域，例如圖靈在《論數(shù)字計(jì)算在決斷難題中的應(yīng)用》中首次提出“圖靈機(jī)”的設(shè)想并由此奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的理論基礎(chǔ)；香農(nóng)的《通信的數(shù)學(xué)原理》直接創(chuàng)建了信息論并成為現(xiàn)代通信技術(shù)的基石。因此，高質(zhì)量的論文實(shí)質(zhì)上代表了對(duì)人類(lèi)知識(shí)邊界的探索能力，更代表國(guó)家在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的實(shí)力。

從科學(xué)與工程（S&E）領(lǐng)域發(fā)表的論文數(shù)量來(lái)看，2016年排名靠前的國(guó)家或地區(qū)分別為歐盟（61.4萬(wàn)）、中國(guó)（42.6萬(wàn)）、美國(guó)（40.9萬(wàn)）、印度（11萬(wàn)）、日本（9.7萬(wàn)），中國(guó)首次在數(shù)量上超過(guò)美國(guó)。當(dāng)然，論文的質(zhì)量比數(shù)量更加重要。2016年科學(xué)與工程領(lǐng)域發(fā)表的引用率位于前1%的高質(zhì)量論文中，美國(guó)相對(duì)比例指數(shù)為1.9、歐盟為1.28、中國(guó)為1.01，中國(guó)近幾年高引用率論文的比例有所提升，但相對(duì)美國(guó)、歐盟來(lái)說(shuō)差距仍然不小。（注：相對(duì)比例指數(shù)=某國(guó)前1%引用率論文數(shù)量/論文總數(shù)）

能否發(fā)表于頂級(jí)刊物是檢驗(yàn)論文質(zhì)量的另一有力證據(jù)。為了衡量基礎(chǔ)科研產(chǎn)出，《自然》的發(fā)行者自然出版集團(tuán)挑選了82本自然科學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)期刊（數(shù)量不到總體的1%但引用率占總引文數(shù)30%），并基于文章合作者的情況計(jì)算出了自然指數(shù)，考慮文章作者的所屬?lài)?guó)家與機(jī)構(gòu)情況后得到的自然指數(shù)稱(chēng)之為分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)（FC）。從2017年各國(guó)分?jǐn)?shù)計(jì)數(shù)FC的排名來(lái)看，美國(guó)（19579）超出第二名中國(guó)（9088）兩倍多，其次為德國(guó)（4363）、英國(guó)（3608）、日本（3053）。與S&E論文指標(biāo)得出的結(jié)論類(lèi)似，中國(guó)近年來(lái)在基礎(chǔ)科研領(lǐng)域的進(jìn)步較快，但距離美國(guó)仍有較大差距。

諾貝爾獎(jiǎng)是對(duì)最頂尖基礎(chǔ)科研成果的肯定。從各國(guó)諾貝爾獎(jiǎng)的獲得情況來(lái)看，二戰(zhàn)前德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)處于第一方陣，二戰(zhàn)后美國(guó)實(shí)力大幅提升，不論在物理、化學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，美國(guó)的獲獎(jiǎng)數(shù)量都占到全球總數(shù)的半壁江山。而中國(guó)目前除了2015年屠呦呦獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)之外，在物理學(xué)與化學(xué)領(lǐng)域尚未實(shí)現(xiàn)零的突破。

4、全球視角之四：發(fā)明專(zhuān)利

專(zhuān)利可以分為發(fā)明專(zhuān)利（patent for invention）、實(shí)用新型專(zhuān)利（utility model）、外觀設(shè)計(jì)專(zhuān)利（industrial design）。其中，發(fā)明專(zhuān)利最能代表科技創(chuàng)新水平，并在全球范圍內(nèi)都被認(rèn)作是衡量創(chuàng)新行為的有用指標(biāo)。美國(guó)專(zhuān)利密集度居前的幾大行業(yè)——計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、半導(dǎo)體均是典型的高科技行業(yè)，美國(guó)無(wú)線(xiàn)通信巨頭高通更是憑借在CDMA領(lǐng)域的研發(fā)布局在3G/4G時(shí)代大發(fā)橫財(cái)，高通依靠核心專(zhuān)利授權(quán)收取的費(fèi)用甚至被稱(chēng)為“高通稅”。

根據(jù)世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WIPO）統(tǒng)計(jì)，截止2016年底全球共有972萬(wàn)件有效發(fā)明專(zhuān)利，其中保有量排名前五分別為日本（266萬(wàn)）、美國(guó)（219萬(wàn)）、中國(guó)（124萬(wàn)）、韓國(guó)（95萬(wàn)）、德國(guó)（60萬(wàn)）。從增量角度，2016年各國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)量排名分別為中國(guó)（126萬(wàn)）、美國(guó)（52萬(wàn)）、日本（46萬(wàn)）、韓國(guó)（23萬(wàn)）、德國(guó)（18萬(wàn)），而專(zhuān)利授權(quán)量排名分別為中國(guó)（32萬(wàn)）、日本（29萬(wàn)）、美國(guó)（28萬(wàn)）、韓國(guó)（12萬(wàn)）、德國(guó)（10萬(wàn)）。中國(guó)近年來(lái)在專(zhuān)利方面發(fā)力明顯，在申請(qǐng)數(shù)量上已經(jīng)大幅超越美國(guó)、日本，授權(quán)數(shù)量略超美、日，在專(zhuān)利的授權(quán)率與實(shí)際轉(zhuǎn)化方面中國(guó)仍有較長(zhǎng)的路要走。

從2013-2015年主要國(guó)家已公示專(zhuān)利申請(qǐng)（published patent applications）的行業(yè)分布情況來(lái)看，美國(guó)和日本在通信、計(jì)算機(jī)技術(shù)與半導(dǎo)體領(lǐng)域布局了大量專(zhuān)利，其中美國(guó)（18.82萬(wàn)）、日本（16.71萬(wàn)）接近中國(guó)的兩倍（9.58萬(wàn)）。日本在機(jī)床、發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)械零件、光學(xué)以及測(cè)量等領(lǐng)域布局的專(zhuān)利數(shù)量顯著多于美國(guó)和中國(guó)；美國(guó)除了在ICT領(lǐng)域布局了大量專(zhuān)利，在生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)技術(shù)與藥物領(lǐng)域更是一枝獨(dú)秀，公示階段專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量超過(guò)日本與中國(guó)之和；相對(duì)來(lái)說(shuō)，中國(guó)在基礎(chǔ)材料化學(xué)、精細(xì)材料化學(xué)、食品化學(xué)等領(lǐng)域布局更多。（注：專(zhuān)利申請(qǐng)18個(gè)月后進(jìn)入公示階段，通過(guò)實(shí)質(zhì)審查后才會(huì)被授予專(zhuān)利）

5、全球視角之五：經(jīng)濟(jì)活動(dòng)

5.1 高科技領(lǐng)域的國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)

高科技領(lǐng)域的國(guó)際貿(mào)易活動(dòng)可以從一定程度反映一國(guó)在國(guó)際產(chǎn)業(yè)鏈中的相對(duì)位置與實(shí)力。在聯(lián)合國(guó)國(guó)際貿(mào)易標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)方法（SITC）四位數(shù)分組標(biāo)準(zhǔn)下，當(dāng)前國(guó)際貿(mào)易金額較大的高科技商品包括集成電路、通訊設(shè)備、飛機(jī)與航天器等。

電子集成電路領(lǐng)域，2016年中國(guó)是最大的凈進(jìn)口國(guó)（出口608.8億美元、進(jìn)口2269.3億美元），目前電子集成電路已經(jīng)超過(guò)原油成為中國(guó)進(jìn)口金額最大的商品。韓國(guó)凈出口221.9億美元（出口520.6億美元、進(jìn)口298.6億美元），具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力；美國(guó)、日本則保持小額順差，德國(guó)基本持平。值得一提的是商品貿(mào)易并不能反映產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的全貌，對(duì)于集成電路這類(lèi)高科技行業(yè)，上游的專(zhuān)利授權(quán)等高附加值活動(dòng)屬于服務(wù)貿(mào)易并不包含在商品進(jìn)出口數(shù)據(jù)中，因此結(jié)合更具體的價(jià)值鏈構(gòu)成進(jìn)行分析是必要的，對(duì)于集成電路產(chǎn)業(yè)的國(guó)際比較我們將在第二章作進(jìn)一步探討。

通信設(shè)備領(lǐng)域，2016年中國(guó)是最大的凈出口國(guó)（出口2013.6億美元，進(jìn)口459億美元），除了韓國(guó)保持小幅順差外，美國(guó)、日本、德國(guó)均存在逆差。中國(guó)在通信設(shè)備領(lǐng)域的順差金額基本與在集成電路領(lǐng)域的逆差金額接近，作為全球電子設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的“組裝工廠”，中國(guó)每年看似出口金額巨大，實(shí)際上由于核心的集成電路大量依賴(lài)進(jìn)口，利潤(rùn)十分單薄。盡管美國(guó)在通訊設(shè)備領(lǐng)域存在巨額逆差，但是以移動(dòng)通訊設(shè)備領(lǐng)域?yàn)槔瑔螁我患姨O(píng)果每年的凈利潤(rùn)就超過(guò)其余所有手機(jī)廠商之和。中國(guó)在通訊設(shè)備領(lǐng)域的貿(mào)易順差難掩不均衡的產(chǎn)業(yè)鏈利潤(rùn)分配。

飛機(jī)、航天器及相關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，2016年美國(guó)順差超過(guò)1000億美元（出口1347億美元、進(jìn)口310億美元），傳統(tǒng)工業(yè)強(qiáng)國(guó)德國(guó)也存在較大順差（出口444億美元、進(jìn)口197億美元）。中國(guó)在此領(lǐng)域存在較大逆差（出口34億美元、進(jìn)口228億美元）。相比于2010年，2016年中國(guó)在航空航天領(lǐng)域的逆差金額接近增長(zhǎng)一倍，美國(guó)的順差同時(shí)大幅增加。航空航天及集成電路已經(jīng)成為中國(guó)邁向科技強(qiáng)國(guó)急需提升的技術(shù)領(lǐng)域。

風(fēng)險(xiǎn)投資（VC）是初創(chuàng)企業(yè)的重要融資渠道之一，風(fēng)險(xiǎn)投資的活躍程度可以側(cè)面反映新經(jīng)濟(jì)的活力。風(fēng)險(xiǎn)投資可以分為三個(gè)階段——種子期、早期與后期。根據(jù)PitchBook的統(tǒng)計(jì)，2016年全球種子期VC規(guī)模達(dá)58億美元、早期與后期規(guī)?？傆?jì)達(dá)1250億美元。

2016年全球種子期VC規(guī)模中，美國(guó)達(dá)33億美元、占比超過(guò)一半，歐盟（9億美元）和以色列（7億美元）其次。美國(guó)種子輪VC投向的新興領(lǐng)域中，機(jī)器人與無(wú)人機(jī)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人駕駛受到熱捧，從絕對(duì)金額來(lái)看，人工智能成為當(dāng)下VC最看好的方向。

2016全球早期與后期VC規(guī)模中，美國(guó)達(dá)650億美元仍然占到一半份額，其次為中國(guó)（340億美元）、歐盟（110億美元）。中國(guó)早期與后期VC活動(dòng)顯然比種子期VC活動(dòng)更加活躍，近幾年來(lái)規(guī)模由2013年30億美元快速上升至2016年340億美元，發(fā)展速度也遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家?？傮w來(lái)看，美國(guó)和中國(guó)已經(jīng)成為全世界新經(jīng)濟(jì)最具活力的國(guó)家。