一、前言根據(jù)《美國國家科學(xué)基金會(huì)法案》規(guī)定，每兩年美國國家科學(xué)委員會(huì)需編制一份《科學(xué)與工程指標(biāo)》報(bào)告，并提交至總統(tǒng)和國會(huì)。本報(bào)告首先介紹了各階段美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育體系和勞動(dòng)力狀況，包括國際學(xué)生和勞動(dòng)力的狀況，還詳細(xì)闡述了美國公眾對(duì)科學(xué)家的態(tài)度。數(shù)據(jù)顯示：1）自新冠疫情以來，美國中小學(xué)生的數(shù)學(xué)成績驟降。2）從2020年至2022年（新冠疫情低谷期美國院校招收的科學(xué)與工程專業(yè)的國際研究生人數(shù)迅速增加?？茖W(xué)與工程碩士和博士學(xué)位獲得者中持臨時(shí)簽證的國際學(xué)生約占三分之一。3）美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)知識(shí)和專業(yè)勞動(dòng)力是主要來源，在博士級(jí)科學(xué)家和工程師中，國外出生占比較高。4）在工程學(xué)、計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)位獲得者中，女性比例低于男性，且在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力中所占比例偏低。其次，報(bào)告討論了美國在研發(fā)表現(xiàn)突出國家中的排名，并研究了美國研發(fā)資金的模式以及各經(jīng)濟(jì)部門對(duì)各類研發(fā)提供的費(fèi)用和投資。數(shù)據(jù)顯示，1）美國是世界上研發(fā)活動(dòng)和投資最多的國家，緊隨其后的是中國、日本、德國和韓國。美國也是世界上研發(fā)投入強(qiáng)度最大的經(jīng)濟(jì)體。2）聯(lián)邦政府資助的研發(fā)絕對(duì)額有所增加，是學(xué)術(shù)研發(fā)的最大支持者，商業(yè)部門資助的研發(fā)資金也大幅增長。最后，報(bào)告重點(diǎn)介紹了科學(xué)與工程企業(yè)的產(chǎn)出，以及美國和其他主要國家和地區(qū)為全球知識(shí)和創(chuàng)新做出的貢獻(xiàn)。此外，還介紹了美國在關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)方面的投資和能力的部分指標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示，1）近二十年，在開放期刊上發(fā)表的科學(xué)與工程文章數(shù)量增長了50多倍。2）全球科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新（STI）能力指產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出等，主要集中在美國、東亞、東南亞和歐洲。在過去十年中，中國在全球科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新能力中所占的份額大幅增加。3）中國是科學(xué)與工程類出版物和國際專利的最大生產(chǎn)國，也是知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出最多的國家。4）在全球人工智能研究出版物領(lǐng)域，中美兩國貢獻(xiàn)最為突出。5）美國各地的創(chuàng)新能力和科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力分布情況也不盡相同。二、人才：美國和全球科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育與勞動(dòng)力美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)教育體系具有全球競爭力，可使國民掌握從事相關(guān)工作所需的技能和知識(shí)?？茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)者擁有廣泛的教育資歷，能夠支撐美國的科研事業(yè)，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)的創(chuàng)新，從而保持美國在全球經(jīng)濟(jì)中的競爭力。（一）中小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教育是基礎(chǔ)中小學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)教育是高等教育選擇科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)專業(yè)以及從事相關(guān)工作的基礎(chǔ)。新冠疫情之前，根據(jù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行的國際數(shù)學(xué)和科學(xué)評(píng)估，美國在發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體中排名接近中游。2019年，在國際數(shù)學(xué)與科學(xué)研究趨勢（TIMSS）評(píng)估中，美國八年級(jí)學(xué)生數(shù)學(xué)（515分）和科學(xué)（522分）的平均分與發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的平均分（數(shù)學(xué)532分，科學(xué)527分）相近。東亞和東南亞發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體（新加坡、中國臺(tái)灣地區(qū)、韓國和日本）學(xué)生的數(shù)學(xué)和科學(xué)平均分?jǐn)?shù)名列前茅，并明顯高于美國學(xué)生的平均分?jǐn)?shù)。（二）美國科學(xué)和工程高等教育人才比例較高美國該領(lǐng)域的發(fā)展很大程度上依賴于獲得科學(xué)與工程高等教育學(xué)位的人才。2012年至2021年，被授予科學(xué)與工程領(lǐng)域證書和學(xué)位數(shù)量在各個(gè)學(xué)位層次都有所增長，學(xué)位總授予數(shù)從98.2萬個(gè)增至131萬個(gè)。除博士學(xué)位外，所有層次被授予科學(xué)與工程學(xué)位的比例都有所上升，博士的比例最高，達(dá)到66%?？茖W(xué)與工程領(lǐng)域高等教育學(xué)位授予數(shù)量和增長情況因?qū)W位級(jí)別而異。2021年，學(xué)士學(xué)位占所授科學(xué)與工程學(xué)位的66%，其中社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域最多，其次是心理學(xué)、生物與生物醫(yī)學(xué)科學(xué)以及工程學(xué)。碩士學(xué)位可助力學(xué)生投身于高級(jí)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)職業(yè)，或是向博士學(xué)位邁進(jìn)的一步。從2012年到2021年，授予的碩士學(xué)位數(shù)量增長41%，在所有學(xué)位級(jí)別中增幅最大。這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)領(lǐng)域授予的碩士學(xué)位迅速增加，達(dá)到5.4萬個(gè)。2021年，工程學(xué)是授予博士學(xué)位最多的領(lǐng)域；健康科學(xué)學(xué)美國政府和政策制定者十分關(guān)注高等教育成本、學(xué)生借貸水平以及償還貸款債務(wù)的能力。2020年，在所有2015-2016學(xué)年獲得學(xué)士學(xué)位且申請聯(lián)邦學(xué)生貸款的畢業(yè)生中，借款中位數(shù)為3萬美元，平均為4.1萬美元，表明部分學(xué)生借款金額很大。大多數(shù)科學(xué)與工程博士學(xué)位獲得者不會(huì)因攻讀研究生而背負(fù)債務(wù)。2021及以上）博士學(xué)位獲得者表示，他們未曾因?yàn)檠芯可逃e債。這些專業(yè)往往能獲得聯(lián)邦政府和眾多學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的支持。在社會(huì)科學(xué)和健康科學(xué)領(lǐng)域，無債務(wù)博士學(xué)位獲得者比例在53%至63%之間；在心理學(xué)領(lǐng)域，這一比例為48%。（三）國際科學(xué)與工程高等教育和學(xué)生流動(dòng)性較強(qiáng)世界前三大人口大國授予的科學(xué)與工程類第一學(xué)位，即學(xué)士學(xué)位數(shù)量最多。2020年，印度授予了250萬個(gè)科學(xué)與工程類學(xué)士授予方面，美國長期處于世界領(lǐng)先地位，但2019年被中國超越。2007年以來，中國一直是自然科學(xué)和工程學(xué)博士學(xué)位授予數(shù)量最多的國家。2015年前后，印度數(shù)量迅速增長。美國高等教育年齡段人口（年齡在20-34歲）獲得博士學(xué)位的比例遠(yuǎn)高于中國和印度，但人均占比低于英國和德國。美國是國際流動(dòng)學(xué)生最受青睞的國家且被授予科學(xué)與工程類高層級(jí)學(xué)位比例較高。2020年接納了全球15%的國際學(xué)生。對(duì)于在美國留學(xué)持臨時(shí)簽證的學(xué)生而言，在科學(xué)與工程類本科學(xué)位這類學(xué)生中獲授副學(xué)士學(xué)位的占比為3%，學(xué)士學(xué)位的占比為7%，碩士學(xué)位的占比達(dá)34%，博士學(xué)位的占比達(dá)35%。在2012年至2021年期間，所獲得的各層級(jí)學(xué)位的比例均有所上升，其中碩士學(xué)位上升幅度最大。相較美國公民和永久居民，持臨時(shí)簽證者更有可能在科學(xué)與持臨時(shí)簽證者的碩士學(xué)位里，有57%歸屬科學(xué)與工程類，而美國獲得科學(xué)與工程類學(xué)位，美國公民和永久居民比例是59%。在科學(xué)與工程高級(jí)學(xué)位獲得者中，持臨時(shí)簽證者在不同科學(xué)與工程領(lǐng)域的占比存在很大差異。2021年，持臨時(shí)簽證者獲得心理學(xué)博士學(xué)位的比例為7%。相比之下，其在計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)（59%）、工程學(xué)（60%）以及數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)（54%）領(lǐng)域獲得的博士學(xué)位均超50%以上，這些都是美國國家科學(xué)委員會(huì)認(rèn)定對(duì)國家安全和經(jīng)濟(jì)繁榮至關(guān)重要，且與關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)緊密相連的科學(xué)與工程領(lǐng)域。（四）科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力支撐美國經(jīng)濟(jì)發(fā)展科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力是美國勞動(dòng)力的重要來源，半數(shù)左右擁有學(xué)士學(xué)位。2021年，美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力達(dá)到3680萬人，從事需要相應(yīng)知識(shí)和專業(yè)技能的各種職業(yè)，占美國勞動(dòng)力總數(shù)的24%。科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力涵蓋所有在工作中運(yùn)用相應(yīng)技能的勞動(dòng)者。在940萬科學(xué)與工程類勞動(dòng)力中，有730萬人（78%）至少從事科學(xué)與工程類相關(guān)職業(yè)的勞動(dòng)力中，大多數(shù)（62%）至少擁有學(xué)士學(xué)位?？茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力在數(shù)量和總勞動(dòng)力中的占比方面均有所增長。從2011年到2021年，科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力在美國勞動(dòng)力中的占比從22%增加到24%。從教育程度來看，擁有學(xué)士及以上學(xué)位的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力的萬人）。在不同類型的科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)職業(yè)中，勞動(dòng)力增長情況也不均衡。從2011年到2021年，從事科學(xué)與工程類職業(yè)的人數(shù)增長62%，而從事科學(xué)與工程相關(guān)職業(yè)的人數(shù)增長26%，從事中等技能職業(yè)的人數(shù)增長6%。相較于非科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)職業(yè)的勞動(dòng)力，從事科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四類職業(yè)的勞動(dòng)力就業(yè)率更高，收入中位數(shù)也更高。（五）科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力占比呈現(xiàn)不同特點(diǎn)女性在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力占比較低。2021年，女性在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力隊(duì)伍中的占比為35%，低于女性在美國就業(yè)人口中的占比（47%）。在擁有學(xué)士學(xué)位及以上學(xué)位勞動(dòng)力隊(duì)伍中，女性占44%；在熟練技術(shù)勞動(dòng)力中，女性約占四分之一（26%）。在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)職業(yè)類型方面，少數(shù)女性從事科學(xué)與工程類職業(yè)和中等技能職業(yè)，和10%，但多數(shù)女性從事科學(xué)與工程相關(guān)職業(yè)。在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力隊(duì)伍以及各種科學(xué)、技術(shù)、黑人或非洲裔美國人、西班牙裔或拉丁裔，以及印第安人或阿拉斯加原住民共占科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力的23%，而他們在美國勞動(dòng)力總數(shù)中占比為30%。與在美國總勞動(dòng)力中所占的比例相比，上述群體在科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)勞動(dòng)力中的占比，尤其是在科學(xué)與工程類勞動(dòng)力中的占比均偏低。年，比例達(dá)19%。在從事科學(xué)與工程類職業(yè)的國外出生人員中，學(xué)士學(xué)位占19%，碩士學(xué)位占37%，博士學(xué)位占43%。美國國家科學(xué)委員會(huì)認(rèn)定，計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域擁有博士學(xué)位的科學(xué)家及工程師所從事的職業(yè)與關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)密切相關(guān)。而在美國工作的這類人群中，超過半數(shù)出生在國外，印度和中國是主要來源國，分別占比為29%和12%。畢業(yè)時(shí)持臨時(shí)簽證者是美國科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)人才的重要來源。從2018年到2021年，在美國科學(xué)與工程學(xué)術(shù)研究型博士學(xué)位獲得者中，持臨時(shí)簽證者（尤其來自中國或印度）的占比為37%；超過70%的獲得者表示，他們計(jì)劃在畢業(yè)后的一年內(nèi)留居美國。2021年一份針對(duì)各國籍和學(xué)位的科學(xué)與工程類博士生的調(diào)查表明，畢業(yè)時(shí)持臨時(shí)簽證的博士生5年居留率為71%，10年居留率為65%。在持臨時(shí)簽證者中，工程學(xué)是獲得博士學(xué)位最是唯一10年居留率低于50%的領(lǐng)域。畢業(yè)時(shí)擁有中國國籍的科學(xué)與工程類博士學(xué)位獲得者的5年和10年居留率高于平均水平，分別為88%和81%。（六）美國公眾對(duì)科學(xué)家信任度較高，但因受教育水平而異2022年，77%的美國成年人對(duì)科學(xué)家“為公眾謀取最大利益”這一觀點(diǎn)的態(tài)度是“非常信任”。2016年，抱有 成年人僅占21%；2020年增至39%，但2022年又降至28%。受 教育程度較高的成年人通常對(duì)科學(xué)家最信任，而受教育程度最低 的成年人對(duì)科學(xué)家的信任度也最低。三、科學(xué)發(fā)現(xiàn)：美國與全球研發(fā)美國在科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新方面具有全球競爭力，這不僅源于美國培養(yǎng)了一支從事先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的勞動(dòng)力隊(duì)伍，還得益于美國在研發(fā)方面的投入。前八大世界經(jīng)濟(jì)體中，美國研發(fā)投入居首。2021年美國研發(fā)投入最多，研發(fā)總支出為8060億美元（見圖1排名第二的是中國，為6680億美元，且遠(yuǎn)高于其余研發(fā)投入靠前的經(jīng)濟(jì)體。按購買力平價(jià)現(xiàn)值計(jì)算，按購買力平價(jià)現(xiàn)值計(jì)算，單位：十億美元年份德國中國臺(tái)灣地區(qū)英國美國韓國法國年美國科學(xué)與工程指標(biāo)：研發(fā)》在研發(fā)投入最大的前八個(gè)經(jīng)濟(jì)體中，研發(fā)支出增長情況差異較大。中國國內(nèi)研發(fā)總支出從2005年開始快速增長，2013年超過歐盟27個(gè)成員國研發(fā)支出的總和。從2011年到2021年，美國研發(fā)支出增長89%，韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)的研發(fā)支出均翻了一研發(fā)支出最多的經(jīng)濟(jì)體的研發(fā)投入強(qiáng)度（研發(fā)投入占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比例）各不相同。2021年，美國研發(fā)支出最大在2000年至2021年期間，美國研發(fā)投入強(qiáng)度從2.6%增至3.5%。韓國和中國臺(tái)灣地區(qū)的研發(fā)投入強(qiáng)度增幅最大，到2021年，兩地的研發(fā)投入強(qiáng)度位列前兩名。各經(jīng)濟(jì)體在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)開發(fā)這三類研發(fā)上的研發(fā)支出份額存在差異。2021年，美國研發(fā)總支出的15%用于基礎(chǔ)研究，18%用于應(yīng)用研究，67%用于實(shí)驗(yàn)開發(fā)。韓國和日本與美國相似。按照絕對(duì)價(jià)值計(jì)算，美國用于基礎(chǔ)研究的支出遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他經(jīng)濟(jì)體。在研發(fā)投入最多的經(jīng)濟(jì)體中，商業(yè)部門是最大的研發(fā)資助者，政府、高等教育和私人非營利機(jī)構(gòu)的資助比例較低。2021年，在東亞和東南亞主要研發(fā)經(jīng)濟(jì)體中，商業(yè)部門提供的資金至少占研發(fā)資金的75%。美國國內(nèi)占比低于東亞和東南亞，但（二）美國研發(fā)活動(dòng)與資金趨勢情況美國商業(yè)部門是推動(dòng)研發(fā)的主要驅(qū)動(dòng)力，開展（或進(jìn)行）的研發(fā)活動(dòng)最多。2011年至2021年，美國商業(yè)部門開展的研發(fā)活動(dòng)總資金占研發(fā)支出增長的87%。2021年其資助費(fèi)用占美國研發(fā)資金的75%，聯(lián)邦政府緊隨其后，提供了19%的資金。商業(yè)部門絕大部分研發(fā)資金（99%）用于支持商業(yè)部門內(nèi)部的研發(fā)活動(dòng)。而聯(lián)邦政府則為所有部門的研發(fā)活動(dòng)提供支持。商業(yè)部門、高等教育機(jī)構(gòu)及聯(lián)邦資助側(cè)重點(diǎn)不盡相同。美國大部分研發(fā)活動(dòng)是實(shí)驗(yàn)開發(fā)（67%）和應(yīng)用研究（18%而商業(yè)部門在這兩類研發(fā)活動(dòng)中最為活躍。商業(yè)部門專注于研發(fā)新商（包括制藥和醫(yī)藥計(jì)算機(jī)與電子產(chǎn)品制造，運(yùn)輸設(shè)備制造等行業(yè)占據(jù)商業(yè)部門大部分研發(fā)活動(dòng)。高等教育機(jī)構(gòu)則在基礎(chǔ)研究方面的研發(fā)活動(dòng)最多，聯(lián)邦政府在三類研發(fā)活動(dòng)中所占的份額均較低。但聯(lián)邦資金是美國基礎(chǔ)研究的重要來源。（三）聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)對(duì)研發(fā)活動(dòng)和科學(xué)與工程類研究生的資助情況聯(lián)邦政府機(jī)構(gòu)研發(fā)預(yù)算側(cè)重在衛(wèi)生與服務(wù)和國防領(lǐng)域。2021年，聯(lián)邦政府將絕大部分研發(fā)預(yù)算分撥給美國國家衛(wèi)生研究院的上級(jí)機(jī)構(gòu)衛(wèi)生與公眾服務(wù)部（40%）和國防部（37%其余大部分研發(fā)預(yù)算分撥給能源部（7%）、美國國家航空航天局（6%）和美國國家科學(xué)基金會(huì)（4%）。國防部將大部分研發(fā)預(yù)算（2021年占比為86%）用于實(shí)驗(yàn)開發(fā)。相比之下，能源部和國家航空航天局在基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和實(shí)驗(yàn)開發(fā)之間的資金分配比較均衡。美國國家科學(xué)基金會(huì)側(cè)重于基礎(chǔ)研究，在2021年基礎(chǔ)研究占其研發(fā)支出的86%。聯(lián)邦各機(jī)構(gòu)對(duì)科學(xué)與工程類資助領(lǐng)域各有側(cè)重。美國國家衛(wèi)生研究院和國家科學(xué)基金會(huì)資助的科學(xué)與工程類研究生人數(shù)最多。美國國家科學(xué)基金會(huì)資助的學(xué)生人數(shù)非常多，涉及一系列科學(xué)與工程領(lǐng)域，而其他機(jī)構(gòu)的資助更有選擇性。2021年，由美國國家衛(wèi)生研究院資助的全日制科學(xué)與工程類研究生中，68%分布在生物與生物醫(yī)學(xué)科學(xué)及健康領(lǐng)域；由國防部資助的研究生中，56%分布在工程學(xué)領(lǐng)域；而由能源部資助的研究生中，91%分布在工程學(xué)或物理科學(xué)領(lǐng)域。四、轉(zhuǎn)化：美國和全球科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新能力研發(fā)投入以及對(duì)從事先進(jìn)技術(shù)活動(dòng)的勞動(dòng)力的投入能夠促進(jìn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，從而推進(jìn)科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新能力的發(fā)展，如關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)的進(jìn)步。反過來，科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新能力又會(huì)激勵(lì)科學(xué)出版物、專利活動(dòng)以及知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。就許多科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新能力與產(chǎn)出而言，特別是知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)，長期以來，盡管全球總體發(fā)明和創(chuàng)新產(chǎn)出一直向中國和印度等其他地區(qū)轉(zhuǎn)移，但美國仍處于世界領(lǐng)先地位。（一）研究出版物全球?qū)Ρ戎袊谕性u(píng)審文獻(xiàn)中發(fā)表研究出版物逐年上升，2016年后超越美國成為科學(xué)與工程類出版物的最大出版國。從全球來看，2022年，六個(gè)國家的同行評(píng)審科學(xué)與工程類出版物共占全球的英國（3%）和日本（3%見圖2）。在2016年之前，美國一直是科學(xué)與工程類出版物的最大出版國，之后中國取而代之。從2003年到2022年，美國科學(xué)與工程類出版物年均增加約三分之一（36%而中國和印度分別增長約10倍和8倍。2003年，日本是科學(xué)與工程類出版物的第二大出版國，但多年來其出版物數(shù)量變化不大，到2020年排名居第六位。年份年份世界其他地區(qū)中國英國美國日本德國印度注：文章按出版年份進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類，并按作者所在機(jī)構(gòu)地址歸入某個(gè)地區(qū)、國（Scopus）摘要和引文數(shù)據(jù)庫Science-Me國科學(xué)與工程指標(biāo)：出版物》通過衡量出版物被引用程度發(fā)現(xiàn)，美國研究人員撰寫的科學(xué)與工程類出版物影響力較大。從2003年到2019年，美國高被引文章（HCA）指數(shù)穩(wěn)定在1.8到1.9之間，但在2020年降至1.7（見圖3）。該指數(shù)的基線值為1.0，這意味著美國的高被引文章數(shù)量幾乎是其出版物總份額的兩倍。截至2020年，德國高被引文章指數(shù)與美國（1.7）相近，而在科學(xué)與工程類文章主要發(fā)表國中，英國高被引文章指數(shù)（2.2）最高。中國和印度高被引文章指數(shù)與科學(xué)與工程類出版物同步增長，中國和印度高被引文章出版物增長在尤為顯著。2003年至2020年，中國高被引文章指數(shù)從0.5（遠(yuǎn)低于基線值）提高到了1.3。出版年份出版年份德國英國美國印度中國日本資料來源：美國國家科學(xué)與工程統(tǒng)計(jì)中心，愛思唯爾斯高帕斯數(shù)據(jù)庫摘要和引文版物》科學(xué)家、各機(jī)構(gòu)和資助者通過公開鼓勵(lì)和要求受資助的研究成果免費(fèi)提供的方式，促進(jìn)了出版物在開放獲取途徑上發(fā)表。2003年至2022年間，發(fā)表在各類開放獲取期刊上的科學(xué)與工程類文章數(shù)量均有所增長，其增長百分比遠(yuǎn)高于在傳統(tǒng)封閉式獲取期刊上發(fā)表的文章（見圖4）。從2003年至2022年，金色開放獲取文章（在完全開放獲取的期刊上發(fā)表的文章）從1.9萬篇增加到99.2萬篇，增長了50多倍。由于金色開放獲取文章數(shù)量的迅速增長，同期所有科學(xué)與工程類文章占比從2%擴(kuò)大到32%。數(shù)量數(shù)量綠色開放獲取金色開放獲取其他開放獲取封閉獲取注：出版物來自斯高帕斯數(shù)據(jù)庫科學(xué)與工程領(lǐng)域的一系列會(huì)議論文集和同行評(píng)審期刊。開放獲取類型相互排斥。金色開放獲取是文章根據(jù)期刊政策在完全開放獲取的期刊上發(fā)表。綠色開放獲取也稱為自存檔，作者可將文章放入開放知識(shí)庫，文章可以資料來源：美國國家科學(xué)與工程統(tǒng)計(jì)中心，愛思唯爾斯高帕斯數(shù)據(jù)庫摘要和引文版物》2003年，科學(xué)與工程類大多數(shù)（77%）文章發(fā)表在封閉獲取期刊上，而到2022年，該比例僅不足一半（49%）。由于許多類型的開放獲取出版物通常需作者，而非讀者支付文章處理費(fèi)，因此開放獲取出版物的增長表明研究傳播模式向更加開放的方向轉(zhuǎn)變，也反映了學(xué)術(shù)出版結(jié)構(gòu)的變化。2022年，中國是全球?qū)＠暾堊疃嗟膰摇Ｍㄟ^《專利合作條約》申請國際專利，全球?qū)＠暾堊疃嗟膰液蛥^(qū)域分別是中國（2022年國際專利申請量為6.9萬項(xiàng)）、美國（5.8萬項(xiàng)）、代，中國國際專利申請數(shù)量迅速增長，導(dǎo)致全球?qū)＠暾埜窬职l(fā)生重大變化。雖然2015年美國的國際專利申請量是中國的兩倍之多，但到2020年，兩國的申請量相差無幾，2021年中國申請量首次超過了美國。年份年份韓國歐盟美國中國日本《專利合作條約》申請情況電氣工程領(lǐng)域?qū)＠暾埩孔罡?，中國在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。在所有國家中，2022年國際專利申請量最多的技術(shù)類別是電氣工其他領(lǐng)域占其余的7%。從2000年到2022年，電氣工程領(lǐng)域（包括半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字通信）的專利申請從1.9萬項(xiàng)增加到9.8萬項(xiàng)，增至5倍多，增速最快。中國的專利申請主要集中在電氣工程領(lǐng)域，其申請量占該領(lǐng)域國際專利申請總量的37%。歐盟發(fā)明者在機(jī)械工程領(lǐng)域國際專利申請中占比最大，為31%。美國專利商標(biāo)局（USPTO）頒發(fā)的專利側(cè)重在美國市場專用的國內(nèi)外發(fā)明上，美國專利商標(biāo)局授予國內(nèi)或國外發(fā)明者的發(fā)明專利均有所增加。在2022年美國專利商標(biāo)局授予的32.5萬項(xiàng)發(fā)明專利中，有14.2萬項(xiàng)（44%）授予美國發(fā)明者。從2012年至2022年，國外發(fā)明者在美國專利商標(biāo)局的專利中所占的比例從外專利受讓人中占比最大，不過中國（2.8萬名）發(fā)明者的專利授權(quán)量增長速度大于日本和歐盟。專利申請活動(dòng)在全美分布不均。在科學(xué)與工程勞動(dòng)力以及知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)高度集中的地區(qū)，專利申請活動(dòng)最為活躍。專利申請強(qiáng)度是指某國所授的發(fā)明專利數(shù)量與其人口的比率。美國專利申請強(qiáng)度最大的區(qū)域一般位于美國東北部、西海岸、五大湖區(qū)的部分地區(qū)、德克薩斯州和落基山脈。2022年，加利福尼亞硅谷地區(qū)的圣克拉拉縣專利申請強(qiáng)度最大。全國專利申請強(qiáng)度最高的五個(gè)縣中，有三個(gè)位于圣何塞-舊金山-奧克蘭聯(lián)合統(tǒng)計(jì)區(qū)。2022年，美國64%的縣均向發(fā)明者授予專利。美國大學(xué)將知識(shí)產(chǎn)權(quán)授權(quán)給從大學(xué)研究活動(dòng)中分離出來的初創(chuàng)企業(yè)來實(shí)現(xiàn)其價(jià)值。2021年，美國大學(xué)共授權(quán)約8800項(xiàng)新技術(shù)許可，其中初創(chuàng)企業(yè)占比為17%，小型企業(yè)（員工少于500創(chuàng)新率最高的行業(yè)均在研發(fā)方面投入巨資，從2013年到2022年，美國的風(fēng)險(xiǎn)投資增長5倍。在2018年至2020年的3年間，平均有9%的美國企業(yè)，其中42%的軟件出版商，均推出新產(chǎn)品（見圖6）。計(jì)算機(jī)和電子制造業(yè)以及信息技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)等創(chuàng)新率最高的行業(yè)均在研發(fā)方面投入巨資。通過對(duì)具有高增長潛力的初創(chuàng)企業(yè)和早期企業(yè)進(jìn)行投資，風(fēng)險(xiǎn)投資在創(chuàng)新過程中具有重要作用。在過去十年，風(fēng)險(xiǎn)資本投資總額有所增長，但在2021年投資激增之后，2022年下降28%。2022年，美國企業(yè)獲得全球風(fēng)險(xiǎn)投資的46%（2480億美元?dú)W洲企業(yè)獲得20%（1070到2022年，美國的風(fēng)險(xiǎn)投資增長5倍，盡管如此，這一增長速年，美國的風(fēng)險(xiǎn)投資份額從66%下降到46%。中國反而在2016此后，中國在全球風(fēng)險(xiǎn)投資中所占份額大幅下降。行業(yè)所有行業(yè)行業(yè)所有行業(yè)軟件出版商導(dǎo)航、測量、電子醫(yī)療和控制儀器數(shù)據(jù)處理、托管及相關(guān)服務(wù)通信設(shè)備其他計(jì)算機(jī)與電子產(chǎn)品電氣設(shè)備、電器和元件制藥和藥品科學(xué)研究與開發(fā)服務(wù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)服務(wù)其他交通運(yùn)輸半導(dǎo)體和其他電子元件其他化學(xué)品機(jī)械百分比注：確定某個(gè)企業(yè)屬于哪個(gè)具體行業(yè)類別時(shí)，主要參考的是該機(jī)構(gòu)支付員工工資的總額。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)僅代表美國境內(nèi)企業(yè)。產(chǎn)品創(chuàng)新指商品或服務(wù)上的改進(jìn)。本圖的數(shù)值為2018年至2020年3年間推出產(chǎn)品創(chuàng)新的各類產(chǎn)品行業(yè)不包括通信設(shè)備、半導(dǎo)體和儀器。其他交通運(yùn)輸不包括汽車和航空航天方面年美國科學(xué)與工程指標(biāo)：創(chuàng)新》（三）知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)產(chǎn)出增加值情況2021年，全球知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的增加值為10.6萬億美元，其中知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)的增加值為3.3萬億美元，知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)的增加值為7.3萬億美元。從2012年到2021年，全球知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)增加值增長68%，知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)增長41%（見圖7）。按照當(dāng)前價(jià)值計(jì)算，按照當(dāng)前價(jià)值計(jì)算，單位：十億美元知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)：2012年行業(yè)和年份歐盟知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)：2012年知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)：2021年知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)：2021年世界其他地區(qū)美國年美國科學(xué)與工程指標(biāo)：產(chǎn)業(yè)活動(dòng)》美國是知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)的最大提供商，2021年知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)增加值達(dá)1.3萬億美元。從2012年到2021年，美國的知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)產(chǎn)出實(shí)現(xiàn)一倍多的增長，美國在全球知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)中所占的份額從30%增加到39%，幾乎是歐盟2021年所占份額（21%）的兩倍。雖然美國知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)的增加值從2012年到2021年有所增加，但2021年美國在全球知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)中的份額為19%，與2012年的20%相比變化不大。與此同時(shí)，中國的知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)增加值增加一倍多，在全球的份額從22%（1.1萬億美元）增至33%（2.4萬億美元）。美國的知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)總增加值與歐盟大致相同，低于中國，但美國是兩個(gè)知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)（航空和航天器、醫(yī)療和牙科器械）的最大生產(chǎn)國。出口水平可衡量一個(gè)國家在全球市場上的競爭力，近十年中國在知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)出口中的份額增加兩倍多。2022年，全球知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)出口總額為11.4萬億美元，比2021年增長6.5%。2022年，在全球知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)出口中不過歐盟（包括德國）所占份額之和最大，達(dá)到31%。從2002年到2022年，歐盟和美國在知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)出口中的份額略有下降，而中國則增加兩倍多。同期，知識(shí)和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)在中國的制造業(yè)出口總額中的占比從47%上升到64%，超過歐盟（60%與美國（64%）持平。出口總值并非全部由出口國創(chuàng)造出來的，因此對(duì)于全球化和供應(yīng)鏈而言，一個(gè)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是國外增加值份額。該標(biāo)準(zhǔn)反映了出口商品中所包含的進(jìn)口部分的價(jià)值，當(dāng)最終產(chǎn)品的國外增加值占總出口增加值的份額越大，則該經(jīng)濟(jì)體是采用一種低端增值方式來獲取價(jià)值，對(duì)價(jià)值鏈的控制能力越弱。與美國國外增加值平均份額（2021年為11%）相比，美國的知識(shí)和技術(shù)密集型制造業(yè)，如航空航天（15%）、汽車（28%）和制藥（22%具有相對(duì)較大的國外增加值份額。相比之下，軟件出版商（1%）、信息技術(shù)服務(wù)（3%）和科學(xué)研發(fā)服務(wù)（5%）這些知識(shí)和技術(shù)密集型服務(wù)業(yè)的國外增加值份額則較?。ㄒ妶D27）。自2017年和2012年以來，美國半導(dǎo)體制造業(yè)（6%）和其他計(jì)算機(jī)與電子產(chǎn)品制造業(yè)（5%）的國外增加值份額均為個(gè)位數(shù)。（四）補(bǔ)充內(nèi)容：關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)對(duì)比從國內(nèi)發(fā)表成果和國際合作程度來看，中國和美國是人工智能研究的兩大貢獻(xiàn)者。美國國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)確定人工智能和半導(dǎo)體為關(guān)鍵技術(shù)和新興技術(shù)。從2003年到2022年，中國研究人員撰寫了27.4萬篇人工智能相關(guān)文章，美國為13.4萬篇文章。在眾多國家之間的兩兩合作研究中，中美合作發(fā)表的文章數(shù)量波蘭波蘭捷克伊朗期洛伐克瑞典芬蘭荷蘭德國韓國中國臺(tái)灣地區(qū)加拿大新加坡沙特阿拉伯澳大利亞奧地利法國意大利希臘突尼斯葡萄牙阿爾及利亞墨西哥印度尼西亞斯高帕斯數(shù)據(jù)庫文獻(xiàn)數(shù)量合著文獻(xiàn)數(shù)量澳大利亞和大洋洲北美洲新