本文根據《2018年科學與工程指標》摘要編譯，后臺回復“307”免費獲取1060頁報告全文。

《科學與工程指標》是美國國家科學基金會（NSF）受美國國會委托組織撰寫的科技指標綜合分析報告，該系列報告不僅描述了美國科學、工程和技術相關指標在全球背景下的動態變化，還囊括了在全世界科學技術領域有重要影響的主要國家（地區）的科技指標數據以及國際合作與競爭勢態等方面的數據分析。

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全球主要國家（地區）研發投入比較

主要國家（地區）研發投入總量

研發投入是對知識增長與積累的投資，是創新的基礎，《科學與工程指標》中國家（地區）的研發投入指的是其全社會研發投入（Gross Expenditureson R＆D，GERD）。

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統計數據表明，全球研發投入繼續保持大幅增長，以購買力平價計算，2015年全球總研發投入高達19180億美元，這一數字在2000年僅為7220億美元，15年間全球研發的年均增長率為6.7%。

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全球研發投入集中在北美、歐洲、東亞、東南亞 和南亞地區。

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2015年，北美地區（包括美國、加拿大、墨西哥）研發投入總額占全球的28%（5350億美 元）；

歐洲地區（包括28個歐盟成員國）占全球的22%（4150億美元）；

東亞、東南亞和南亞地區（包括 中國、日本、韓國、印度等），占全球的40%（7735億 美元）；

全球研發投入剩余的１０％分布在中東、南美、中亞、澳大利亞、大洋洲、非洲、中美洲和加勒比地區。

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表１ 主要國家（地區）研發投入總量（GERD） 及研發投入強度（GERD／GDP）

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對比世界主要國家（地區）的研發投入（表１）， 美國依舊是研發資金投入最多的國家，2015年以4970億美元的投入資金占全球總額的26％。中國以4090億美元的投入資金緊隨其后，占全球總額的21％，較歐盟整體的研發投入總量還高（3860億美 元）。日本（1700億美元，9%）和德國（1150億美元，6%）分別排名第３和第４。韓國（740億美元）、 法國（610億美元）、印度（500億美元）和英國（460億美元）的研發投入位于第三梯隊，占全球總額的 ２％—４％。全球排名前15的其他７個國家（地區）分別為巴西、俄羅斯、臺灣、意大利、加拿大、澳大利亞和西班牙。

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美國和中國的研發投入總量幾乎占全球的一半（４７％），排名前15名的國家（地區）占全球 的85％。

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2000 — 2015年，全球研發投入總量增加了超過2.5倍，表明各國家（地區）之間知識密集型的經濟競爭增強。東亞、東南亞及南亞國家（地區）研發投入明顯增長，全球占比從2000年的２５％增長至2015年的40%。中國作為較大新興經濟體保持著強有力的研發增長態勢，2000 — 2015年研發投入以13.9%的年均速率增長（考慮通貨膨脹因素后為 12.0%），２2000 — 2015年年15年間的增長量占全球總增長量的３１％（3760億美元）。同時期，韓國和日本研發投入的年增長率分別為7.3%和3.9%，近10年的研發投入增長占全球總增量的5%（560億美元）和6%（710億美元）。

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美國的研發投入量仍居世界首位，但其增長速率較為緩慢，２０１０—２０１５ 年的平均增長速率為 ４．０％，全球占比從２０００年的３７％下降至２０１５年的 ２６％。２０１０—２０１５年，歐盟國家研發投入總量的年均增長率為４．６％，但其投入總量的全球占比也從２０００年的２５％下降至２０１５年的２０％。

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主要國家（地區）研發投入強度

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研發投入強度是衡量國家或地區研發創新程度的另一個重要指標，即全社會研發投入與國內生產 總值之比（ＧＥＲＤ／ＧＤＰ）。對比世界各個國家（地 區）的研發投入強度，盡管美國的研發投入量遠高于其他任何一個國家(地區)，但其研發投入強度在全球僅排第１１位。２０１５年，以色列在研發投入強度排行榜上位列榜首，占比為４．３％。韓國自１９世紀９０年代 末以來持續加大研發投入，已成為世界上研發投入強度最大的國家之一，占比為４.２％，名列第２。瑞士排名第３，研發投入占比為３.４％。日本名列第４， 占比為３.３％。其他一些研發投入強度較高的國家 （地區）分別為瑞典（３.３％）、奧地利（３.１％）、臺灣 （３.１％）、丹麥（３.０％）、德國（２.９％）、芬蘭（２.９％）。 美國在２０１５ 年的排名有所下降，位列第１１ 位 （２.７％）。排名前１５的國家（地區）還包括法國 （２.２％）、中國（２.１％）、英國（１.７％）和印度 （０．６％）。２０００—２０１５年研發投入強度增加速度最快的兩個國家是中國和韓國，中國從２０００ 年的 ０.９％ 增加至２.１％，韓國從２.２％增加至４.２％。 歐盟整體的研發投入強度從２０００年的１.７％提高 至２０１５年的約２.０％。

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主要國家（地區）研發經費來源及執行部門

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企業既是各國家（地區）研發投入的主要來源又是主要執行者（表２）。２０１５年，美國企業執行比率占研發總支出的７２％，中國、日本、韓國、德國、法國 及英國研發支出的企業執行比率分別為７７％、 ７９％、７８％、６９％、６５％和６６％，印度僅為４４％。

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政府是研發經費投入的第二個主要執行者。 ２０１５年，美國政府的研發投入約占全國總量的 １１％，主要由聯邦政府投入，少量由非聯邦政府（州） 投入。與較低的企業投入相反，印度政府的研發入份額遠遠高于其他國家，高達５３％。中國這一參數高于美國，政府投入占全國投入總量的１６％。其次分別為德國（１４％）、法國（１３％）、韓國（１２％）、日 本（８％）和英國（７％）。

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高等教育部門的研發投入在主要國家（地區）研發投入總額所占比例間于４％—２６％。２０１５年，法 國為２０％、英國２６％、德國１７％、美國１３％、日本 １２％、韓國９％、中國７％，印度最低為４％。

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表２　２０１５年主要國家研發投入的執行部門及來源

統計數據表明，企業是研發資金的主要來源（表 ２）（無印度的資金來源數據）。２０１５年，美國６２％的 研發經費來源于本土企業，中國、日本和韓國的比例較高，分別占７５％、７８％和７５％。另外，德國的這一 比例為６６％，英國較低為４８％。

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政府部門的資助是第二個重要的資金來源。法國是幾個國家中政府投入最多的國家，比例達 ３５％，美國政府投入占比２６％，德國、英國、韓國、中國的這一比例分別為２８％、２８％和２４％及２１％，日 本政府科研投入的全國占比最低，僅為１５.４％。

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海外支持包括來自國外的企業、大學、政府、非營利組織和其他組織的資金。２０１５年，英國１８％的研發經費來源于海外，其次為法國（８％）、德國（６％） 和美國（５％），中國僅有０.７％的資金來自海外。

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表３　２０１５年主要國家研發投入分布

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在研發投入活動類型方面，各主要國家（地區） 對基礎研究、應用研究和實驗研發的投入各有側重。 ２０１５年，美國將研發投入總額的１７％用以基礎研究，資金達８３９ 億美元。這一比例在法國更高 （２４％），其他主要國家用于基礎研究的研發投入占比為：法國２４.４％、韓國１７.２％、英國１６.９％、英國 １６.０％、日本１１.９％（表３）。中國在基礎研究上的投入比例明顯偏低，僅為５.１％，約２１０億美元，約 ９５％的研發經費用在了應用研究和實驗發展上。

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全球主要國家（地區）研發產出比較

科技論文產出量

本次分析論文產出的計量數據均來自美國國家科學基金會（NSF）、國家科學與工程統計中心（NCSES） 、斯坦福國際研究院（SRI International）、Science-Metrix、Ｅｌｓｅｖｉｅｒ、Scopus的數據庫。

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同行評議科技論文是衡量一個國家科研產出實際且有效的指標之一。２０１６年，發達國家（地區）依舊是全球科技 論文產出大國，發表論文約１４０萬篇，發展中國家為 ９０多萬篇，但發展中國家發表論文數的增長速度 （年均８.９％）較發達國家（年均１.７％）快。美國發表科技論文的數量從２００６年的３８.３萬篇增加至 ２０１６年的約４１萬篇，增長了約０.７％，但全球占比 卻從２４.４％下降至１７.８％。

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２０１６年，排名前５的論文產出大國分別為中國 （占全球１８.６％）、美國（１７.８％）、印度（４.８％）、德國 （４.５％）和英國（４.３％）。歐盟作為一個整體，占世界科技論文總量的２６.７％（表４）。日本一直是科技論文的產出大國，但自２０１３年以來其論文量一直在下降，２０１６年排名第６。在數量上，美國、中國和歐盟產出的論文總量大約占據了全世界發表論文的２／３。

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表４ ２００６年和２０１６年主要國家（地區）科技論文產出情況

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２００６—２０１６年，全球發表科技論文數平均每年 增長３.９％，發展中國家的論文產出量以每年８.６％ 的比例增加，是世界年均增長率的２倍。其中，中國 以８.４％的增長率引領發展中國家的論文產量，在 科技論文發表上一直保持著穩定增長并在２０１６年 躍居為全球最大的論文生產國（426165篇），占全球總份額的１８.６％。同為發展中國家的印度和巴西， 論文年增長率分別為１１.１％和６.６％，２０１６年全球 占比分別上升至４.８％和２.３％；印度的發文量全球排名第３（表４）。發展中國家科研論文量的強勁增長表明了發展中國家科學技術能力的迅速增強，這 一變化趨勢也與研發支出的增長趨勢一致。總體上，２０１６年占全世界１／４的５０個國家（地區）產出的科技論文數量占到了全球總量的９６.９％（表４）。 ２０１６年發表論文數超過５ ０００篇的一些規模較小的 發展中國家，如伊朗、馬來西亞、沙特阿拉伯、印度尼西亞和哥倫比亞，２００６—２０１６年的論文年增長率均 超過了１５％。

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圖１　２００６—２０１６年主要國家（地區）／經濟體產出科技論文全球占比情況

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歐盟作為全球最大的科技論文生產經濟體， ２００６—２０１６年論文產出量增長了２.５％，高于發 國家的１.７％。歐盟一些較小的成員國，如捷克共和國、羅馬尼亞和斯洛伐克等國家的論文產出量增速加快，年均增長率超過６.０％。相比之下，歐盟三大論文產出國法國、德國和英國則增速下滑，分別為 １.１％、２.０％、１.０％。與美國變化趨勢一樣，歐盟論文產出量全球占比也從２００６年的３０.７％下降到 ２０１６年的２６.７％。日本發表科技論文的數量在２００６—２０１６年１０年間以１.３％的平均速率下降，全球占比 從２００６年的７.０％下降到４.２％。除了歐盟成員國和美國之外的其他發達國家，如澳大利亞、挪威、韓國和新加坡的論文產出量平穩增長（圖１）。

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不同學科的論文產出量

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一個國家（地區）在不同學科產出的論文份額反映了其優先資助和重點發展的科學領域。美國、歐盟、中國、日本、印度幾大論文產出國（地區）在論文出版的學科分布上有明顯差異（表５）。數據表明， ２０１６年美國近一半的科技論文都集中在生物學、醫學或其他生命科學領域，高于全球的占比（３８.６％），心理學和社會科學領域的論文產出量亦較大。歐盟 在生物學、醫學或其他生命科學領域發表的論文也較多，占其發文總量的４０.７％，另外在物理學、化學 和工程領域的論文比例均高于美國。

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表５ ２０１６年主要國家（地區）／經濟體 不同學科論文的比例（％）

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２０１６年，中國產出的科技論文主要集中于工程、化學、物理和地球科學領域，尤其在工程方面，以 ２８.９％的占比高出世界（１８.４％）近１０％。印度是全球計算機科學領域論文產出最多的國家，以 １４.１％ 的比率占據這一學科論文排行榜首；其工程領域論文發表份額僅次于中國，為２４.２％。日本產出的科技論文主要集中于工程、化學、生物學和醫學領域。

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科技論文的合作

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當前，科學研究的國際合作日益普遍，不同國家通過國際合作發表的論文數量不斷增多，２００６—２０１６年國際合作發表的論文比例從１６.７％上升到 ２１.７％，體現了全球整體研發能力的增強、科研人員素質的提升以及通信技術的發展。另外，全球在氣候變化、食品、水源、能源安全研究等方面面臨的挑戰也促進了各國之間的科研合作。

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圖２ ２００６年及２０１６年不同學科科技論文國際合作情況

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數據表明，各個學科領域的國際合作均呈現增 加趨勢。２０１６年，天文學科的國際合作論文占比超 過一半，為５４.０％；其次為地球科學、數學、生物學 和物理學，平均高于２４.２％（圖２）。國際合作項目及昂貴的研究設備（原子對撞機、望遠鏡等）都是影響合作密切程度的因素。２００６—２０１６年間，以往國際合作比例相對較低的研究領域（如社會科學、工程學）國際合作率同樣發生了增長，例如社會科學從 １１.４％ 上升至１５.４％，工程學從１３.７％ 增加至 １７.７％（圖２）。

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圖３ ２００６年及２０１６年主要國家科技論文的國際合作情況

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２００６—２０１６年歐洲主要國家國際合作研究論文產出比例普遍大幅提高，幅度最為明顯的３個國家為英國、法國和德國，這３個國家也是歐洲最大的科技論文生產國。中國國際合作論文比例提升明顯，但仍略低于世界平均水平（２１.７％）。印度國際合作論文則從２００６年的１８.５％下降至２０１６年的 １７.４％（圖３）。

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從科技論文合作程度上來看，美國的主要合作伙伴主要包括中國（２２.９％）、英國（１３.４％）、德國 （１１.２％）和加拿大（１０.２％）。中國作為目前全球最大的科技論文產出國，國際合作能力日益提高，２０１６ 年有95476篇論文產生于國際合作，是２００３年產出的６.６倍（１４ ４６０ 篇）。主要合作國家包括美國 （４３ ９６８篇）、英國（１０ ４７２篇）、澳大利亞（９ ２４６篇） 及日本（６ ７０６篇）。從論文合作范圍上來看，地理、 歷史及語言都不同程度地影響了國家或地區間的合作強度。“教育合作”也是推動國際合作的一個重要 原因，中國作為獲得美國博士學位最大的外國學生來源國，與美國的“合作指數”在２００６—２０１６年間從 ０.８８上升到１.１９。

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科技論文的引用

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科技論文被其他國家（地區）引用的次數代表一 個國家的國際影響力，國際引用數越高也表明該國家（地區）科研產出的質量越強。從平均被引率和高被引論文量上看，發達國家較發展中國家更高，但發展中國家呈迅猛增長的趨勢。

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２００４—２０１４年，大部分國家（地區）產出論文被國際引用的比例都有所增加，美國從４７.０％上升到５５.７％，歐盟２１個國家的 國際引用率呈上升趨勢，歐盟整體的引用份額從 ４３.７％上升到４８.１％，但其科研產出量的全球占比有所下降。亞洲經濟體中，中國學者發表的論文被引用比例下降，從２００４年的４２.２％下降到２０１４年 的３７.７％，究其原因可能與近年來中國大幅增加的文章數量有關，論文體量的增大導致了被引比例的下降（圖４）。印度則在論文產出和引用上均有增加的趨勢，其文章引用率的逐年波動特征可能源于本報告選用數據庫的變化或由于本國科研環境變化造成的。日本產出論文的被引率呈逐年增加趨勢。

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圖４　２００４—２０１４年主要國家（地區）科技論文被引情況

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衡量一個國家（地區）科研影響力的另一項重要標準是被引用次數位居前１％的高被引論文數，本文用高被引論文指數來表示一個國家（地區）產出的 前１％高被引論文比例。

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從一國（地區）所有科技論文入圍前１％高被引論文的比例來看，美國高水平論文數量仍遙遙領先，２００４—２０１４年間１％高被引論文指數一直穩定在１.７８—１.９７。２０００—２０１４年 間，歐盟前１％ 高被引論文指數從１.０５ 增長到 １.２８，中國從０.４９增加到了１.０１，雖落后于美國， 但增長速率不容小覷（圖５）。

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圖５ ２００４—２０１４年主要國家（地區）前１％高被引科技論文指數

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２００４—２０１４年，美國在農業科學、天文學、生物科學、計算機科學、地球科學、醫學和物理學等領域內發表的前１％高被引論文在全球所占的比例逐年增長，而在化學、工程和數學領域高被引論文占比下降，社會科學高被引論文指數保持穩定。中國產出的前１％高被引論文指數較高的學科領域分別為化學、計算機科學、數學、其他生命科學和社會科學領域。２０１４年，歐盟一些較小的研究密集型國家前 １％高被引論文指數超過了美國，包括奧地利、比利時、塞浦路斯、丹麥、愛沙尼亞、芬蘭、希臘、愛爾蘭、 盧森堡、荷蘭和瑞典。近年來，比利時、捷克共和國、 法國、德國、意大利、西班牙和英國產出的前１％高被引論文指數亦超過了１。

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科技論文被引證情況表明，中國在“質”的指標上與美歐等國家或地區相比還有較大差距，存在著 “總量”和“質量”的分化，即發表的科技論文數量最多，但影響力不大。國際合作及國際間引用的增加表明，科技工程領域的知識正在全世界范圍內不斷 地流動，科技的日益交融將為世界各國（地區）帶來 更多發展機遇，并進一步促進全球科技成果的共享和經濟的發展。