世界科技強國：內涵、特征與建設思考

秦 錚，韓佳偉

(中國科學技術發展戰略研究院，北京 100038)

自從 《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006—2020年)》提出 “21世紀中葉把我國建設成為世界科技強國”以來，“世界科技強國”就成為我國科技創新領域的高頻詞匯，2050年建成世界科技強國逐漸成為我國的重要奮斗目標。當前，我國已開啟全面建設社會主義現代化國家新征程，“十四五”規劃和2035年遠景目標綱要提出，要深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略，完善國家創新體系，加快建設科技強國并制定科技強國行動綱要。究竟什么是科技強國，科技強國應具備什么特征，應如何建設科技強國？本文將圍繞這些問題展開研究。

1 世界科技強國的內涵

什么是科技強國？代表性的觀點有以下幾種：

一是把科技作為經濟社會發展的核心來看待，認為科技強國應該在科技強的基礎上推動國家綜合實力強，即科技強國是能夠集中和匯聚自身及全球科技創新資源要素，形成重大科學研究成果和先進技術，使之成為經濟社會等快速發展的核心驅動力，從而實現國家核心競爭力和綜合國力躍居世界先進行列的國家[1]。

二是強調基礎研究、工程技術、科學思維的研究，并關注科研范式的重要性，認為科技強國是指在基礎科學研究中取得全球引領性的科學發現和原始創新成果；在工程和技術領域掌握關鍵核心技術；在科學思維方面提出具有國際影響力的科學方法和科學范式；科技創新與經濟社會發展良性互動、互為促進，協同發展[2]。

三是從科技自身、科技支撐國家發展、科技提升國際影響力來解構科技強國，認為科技強國包含三個維度：科技創造力，即具有領先的科學發現能力和堅實的技術創新能力，能夠通過不斷取得原創性科技成果，確保技術始終處于世界先進水平；科技支撐力，即通過科技創新實現國家經濟實力的提升和社會福利的增進，提升國家核心競爭力；科技影響力，即科技強國有能力塑造區域和國際環境，也能夠在超越其所在地區更大范圍內明確自身利益[3]。

四是從科技創新與經濟、社會之間的關系來看待科技強國，認為科技強國意味著我國要成為世界主要科學中心和創新高地。判斷一個國家是否成為科技強國有三個重要標志[4]：第一，具有引領世界的科技創新能力。產生影響世界科技發展和文明進步的重大原創性成果和國際頂尖水平的科學大師，擁有世界一流高校、科研機構、創新型企業和高水平創新基地，成為全球高端創新人才的聚集地。第二，建成高水平的創新型經濟。勞動生產率、社會生產力提高主要依靠科技進步和全面創新，經濟發展質量高、產業核心競爭力強。第三，建成富有活力的創新型社會。科技和人才成為國力強盛最重要的戰略資源，創新成為政策制定和制度安排的核心因素，尊重知識、崇尚創新、保護產權、包容多元成為全社會的共同理念和價值導向。

上述這些觀點的共同點是都認為科技強國是一個科技與經濟社會互動的關系，科技和創新能力強導致整個國家強，是其基本邏輯。很明顯，科技強國必然是創新型國家，但是比創新型國家更高一級，是創新型國家的高級形式。其 “高”主要體現在：一是科技創新能力更強，尤其是科學原創能力更強；二是經濟體量更大、綜合國力更強，也即科技與經濟社會的互動更好；三是科技發展更均衡，沒有明顯的領域缺陷。綜合專家觀點和相關規劃，本文認為，科技強國就是科技原創水平高、創新引領能力強、發展領域均衡，同時經濟實力、綜合國力、世界影響力強的國家。基于此，目前世界上的科技強國應包括美、英、德、日、法五個國家。

從經濟體量來看 (區分于創新型國家)，近五年 (2016—2020年)GDP總量排名全球前10的是美、中、日、德、英、法、印、意、巴、加，如圖1所示 (用五年GDP總量排名的原因是，印度和法國的GDP不同年度排名有波動，而且從長期總量來看更能顯示一個國家的穩定性)。

數據來源：世界銀行2022年5月份數據，GDP以2015年不變價美元計算。圖1 主要國家經濟體量排名

從世界知識產權組織 (WIPO)的 《全球創新指數2021》和世界經濟論壇 (WEF)的 《全球競爭力報告2019》來看 (見表1)，排名前15的國家有13個重復，即瑞士、瑞典、美國、英國、韓國、荷蘭、芬蘭、新加坡、丹麥、德國、法國、日本、加拿大，可以視為創新型國家。這13個國家中，有6個國家的經濟體量排名前10，分別是美國、英國、德國、法國、日本、加拿大。這6個國家中，有5個國家的SCI論文、PCT專利產出、諾貝爾科學獎 (即物理獎、化學獎、生理學或醫學獎三個獎項)累計獲得量均位居世界前10，如表2所示。因此，美國、英國、德國、日本、法國成為具有較高說服力的世界科技強國。

表1 主要國家創新能力排名

表2 主要國家科技成果產出水平排名

2 科技強國的結果特征

根據五個科技強國的表現，可以總結出科技強國的結果特征。具體來說，包括科學、技術、創新三個方面，即科技強國是要在經濟體量規模化的基礎上實現科學強、技術強、創新能力強。

(1)科學強，具備卓越的科學研究能力，是科學知識的主要發源地，持續開拓科學前沿和產出原創性成果。科學強主要體現在科學成果數量多、影響力大、學科結構均衡、開創性研究能力強。從科學成果數量上看，具有代表性的SCI論文產出數2019年美國排名第一、中國第二、英、德、日、法分別排名三至七位[5]，五個國家研究成果規模優勢明顯。從成果影響力上看，美國聚集了全球40%的高被引科學家，2021年排名第一，英、德、法分別位于第三、五、八位，日本排名第14位[6]，幾個國家均形成一批能夠影響世界科學進程的科學家。從學科結構上看，以同時體現數量和影響力的H指數 (Scimago計算)衡量，截至2020年，在27個細分學科中，美國全面領先，排名第一，英國均在前四位，德、法大多排在前五和前十位，日本稍顯弱勢，也有超過一半學科進入前十，幾個國家均兼顧傳統與新興、冷門與熱點學科，不存在明顯的學科短板。從開創性研究看，具有代表性的諾貝爾科學獎，美、英、德、法排名前四，日本排名第六，五國之和占到總量的81.6%，幾乎包攬全球開創性科學研究成果。

(2)技術強，具有堅實的技術創新能力，成為關鍵領域的技術引領者，憑借技術優勢獲得國際競爭主動權。技術強主要體現在技術產出的規模和影響力大、技術核心性和前沿性強。從技術產出的規模和影響力上看，根據OECD統計，日、美是擁有三方專利最多的兩個國家，2019年擁有量累計占全球的近一半，德、法、英位列第四到七位，合計占近15%，這五個國家均能以數量多、質量高的專利技術奠定全球戰略布局的基礎。從技術的核心性看，在全球120個重點技術中，2020年美國有超80%和近15%的技術處于最優和領先水平，歐盟的比例約為1/4和1/3，日本有1/3以上的技術為最優或領先[7]，這些國家均掌握大量關鍵技術，把控著技術發展的核心命脈。從技術的前沿性看，在2015—2021年麻省理工學院評選出的共70項突破性技術中，美、英、德、日、法的參與研究項數分別排名第一、三、四、七、十名，五國之和占到前十名總量的74.1%，通過提前布局技術路線，成功掌握未來競爭主動權。

(3)創新能力強，具備突出的創新驅動發展能力，擁有世界級創新高地，依靠創新實現主要產業領域的引領地位。創新能力強主要體現在產業位居產業鏈高端位置、新興產業開拓性強、創新轉化為收益能力強上。從產業高端性看，以研發密集型產業為例，2018年美國知識技術密集型產業增加值超過2萬億美元，居世界第一；日、德超過6千億美元，居第三、四位；法、英為第六、七位[8]。幾個國家均擁有發達的研發密集型產業，位居全球創新鏈、產業鏈上游位置。從未來開拓性看，風險投資是創業活躍度的重要表征，2018年美國風險投資額位居全球第一，超過世界的40%，英、德、法三國分別位于第三、八、九位，日本居第14位[7]，五個國家對新興產業和市場的培育能力均較強。從知識效益性看，根據聯合國貿易和發展會議的統計，2020年美國知識產權使用費收入達到1137.8億美元，凈收入超過700億美元，兩項指標均居世界第一，德、日收入為350億～450億美元，凈收入分別居第二、三位，均超過150億美元，英、法分列第四、七位，把知識技術轉化為可觀經濟收益的能力是其共同特征。

3 科技強國的過程特征

從社會運轉過程看，科技強國要以教育為支撐、以科技強來推動經濟強和綜合國力強。換言之，科技強國是在 “教育-科技-經濟”三者的良性互動中實現的，科技強國不僅要科技強，而且要助力經濟強和綜合國力強。

在科學革命和工業革命爆發以前，本質上沒有國家可以稱為科技強國。因為在科學革命以前，科學研究范式還不太成熟，科學發現的數量也較少，技術應用時有發生，但背后的科學原理并非清晰，不能形成規模化效應；在工業革命之前，所謂強國如荷蘭、意大利等，只是經濟和貿易上的強國，科技成分并不高，因此也不能算作科技強國。只有在科技成果大規模產出和系統化應用的階段才能產生真正的科技強國，因此，英國是世界上第一個科技強國。這說明，科技強國與經濟強國密不可分，科技成果應用于經濟發展，才能造就真實的科技強國；另一方面，科技成果也只有大規模產生才能稱為科技強國，自發性的、零散的科學研究和技術應用雖含有科技成分，但并非能構成科技強國，而科技成果和科技人才的大規模產生只有依賴系統性教育才能做到。所以，科技與經濟、教育之間的關系注定是密切的，科技強國建設必須處理好三者之間的關系。

(1)從科技與經濟的關系來看，二者具有天然的聯系，歷史上互動一直發生。所謂 “科技創新”，除了 “科學”研究外，“技術”和 “創新”都是以經濟發展為載體和外在表現的。即便是科學研究，在某些特定歷史階段，也可能存在應用驅動，比如17世紀的炮彈力學和18世紀的火藥化學[9]。因此，在科技強國語境下，科技發展就是為了推動經濟高質量發展。所謂科技自立自強，其本質就是讓自主性技術和高精尖技術成為經濟的核心。所謂創新驅動，其本質就是讓科技成為商業盈利的核心，向科技強國逼近的過程，實質上就是勞動生產率不斷提升的過程。

在漫長的歷史進程中，英、法等先發國家的經濟基礎為科技投入雖然提供了支撐，但從某種意義上講，其發展科技的動力來自戰爭和財富掠奪需求，發展科技是為了彌補經濟不足，因為科技的推動，經濟才實現快速增長，這從英法的科學革命爆發于工業革命之前可以得到例證。對德、美、日等后發國家來說，科技能力先天不足，只有在經濟基礎積累到一定程度之時才能推動科技對先發國家的趕超，因此經濟崛起是科技崛起的前提[10]。但不管是先發國家的科技發展促進經濟趕超，還是后發國家的經濟發展促進科技趕超，二者都是在 “科技-經濟”的正反饋互動中實現綜合國力提升和建成科技強國的。

(2)從科技與教育的關系來看，教育改革是科技崛起的前提，科教融合是建設科技強國的必經之路。凡科技崛起，必先重視教育改革。一方面，科技真正形成影響力本質上是教育普及的產物，唯有教育才能讓科技成果和創新人才系統化規模化產出，從而產生規模效應和國際影響力；另一方面，一個國家在科技真正崛起之前，必須先實現科學家的崛起、大師的崛起，而科學家和大師的崛起只有依靠內生教育才能實現，這在幾個科技強國的歷史進程中均有明顯體現。因此，科技強國建設依賴的是教育的持續發力，向科技強國逼近的過程也就是高層次科學人才起到越來越大支撐作用的過程。

回歸中國情境，要想建成科技強國，實現科學強、技術強和創新能力強，必須加強科技與教育的融合和協同。科教融合即以人才鏈為紐帶，將教育與科技二者結合起來，使教育成為科技發展的人才培養庫，同時科技又推動教育和科研范式不斷優化提升，二者形成一種正反饋式的 “內循環”。在此基礎上，教育又和科技同時發力，助推經濟、社會發展，從而朝著綜合國力提升的道路邁進，這叫作 “外推動”，即 “科教興國”。內循環與外推動相互結合，即是科技強國在科技與教育二者關系上的內涵體現，如圖2所示。

圖2 科技強國在科技與教育關系上的內涵

4 中國與科技強國的比較

按照科技強國的結果特征，中國與世界科技強國相比已具有一定優勢，但差距仍然存在。

(1)科學方面：研究成果量質齊升，但學科均衡性和重大成果不足。與主要科技強國相比，中國的科學研究成果已具有一定的規模優勢，影響力亦有顯著提高。在科學成果數量方面，2019年中國SCI論文數達到49.6萬篇，僅次于美國的58.6萬篇，是英國的2.8倍、德國的3.4倍、日本的4.7倍和法國的5.2倍[5]。在成果影響力方面，2021年中國 (不包括港澳臺地區)擁有935位高被引科學家，占全球的14.2%，約為美國的一半、英國的1.9倍、德國的2.8倍、法國的6.4倍和日本的10.5倍[6]。從上面兩項指標看，中國科學研究已具備一定的規模和影響力。但是，中國在學科結構均衡性上存在明顯短板，開創性研究能力還遠遠不足。在學科結構方面，以H指數衡量，中國有8個學科排名前5，4個學科排名6～10位，15個學科排名11～20位，其中，化學工程、化學、能源、工程學、材料學位居前三，牙科學、健康學、免疫學和微生物學、神經科學、護理學、心理學在15位之后。在開創性研究方面，中國的諾貝爾獎只有1名獲得者，即使是其他科技領域的重要國際大獎，與其他國家也相距甚遠。如圖3所示[11]，截至2018年9月30日，23項國際科技獎項的獲獎數量中，美國有1144人、英國有277人、法國有88人、德國有67人、日本有59人，而中國僅有14人。因此，總體來看，中國還不能稱為科學強。

圖3 主要國家科技領域23項國際大獎累計獲得人數

(2)技術方面：專利規模比肩部分強國，但核心技術差距明顯。與主要科技強國相比，中國在專利數量等方面已開始比肩或超過部分科技強國，在突破性技術方面亦取得很多進展。在技術產出規模和影響力方面，2019年中國三方專利達到5597件，約占全球的9.8%，大約是日本的1/3和美國的2/5，是德國的1.2倍、法國的3倍、英國的3.3倍 (見圖4)。在技術前沿性方面，在2015—2021年70項突破性技術中，中國機構作為主要參與者參與的技術有13項，次于美國 (63項)，與英國 (11項)相當。中國在核心技術領域和前沿技術領域仍處在追趕過程中。在技術核心性方面，根據韓國2020年技術水平評估，在120項重點技術中，中國只有3項技術處于最優或領先水平，80%以上的技術處于追趕狀態，近17%的技術處于后發狀態[7]。這嚴重制約了國際競爭力的提升，因此，中國距離技術強還有不小的差距。

數據來源：OECD，Main Science and Technology Indicators 2021 September。圖4 主要國家三方專利獲得數量 (2019年)

(3)創新方面：產業趨于高端化，但創新效益未充分顯現。與主要科技強國相比，中國產業的知識技術含量不斷提高，創新創業蓬勃發展。在產業高端性方面，2018年中國知識密集型產業增加值達到2.2萬億美元，略低于美國 (2.3萬億美元)，但遠超日、德、法、英[8]。在未來開拓性方面，2018年中國風險投資額達到968.6億美元，次于美國 (1186.6億美元)，是整個歐盟的4.5倍[8]。但是，把科技創新轉化為高附加值收益的能力仍有欠缺。在知識技術效益性方面，盡管中國產出了遠超部分科技強國的專利等知識產權，但是從相關知識產權中獲取的收益有限，2020年中國知識產權使用費收入為88.8億美元，約為美國的1/13、日本的1/5、德國的1/4、英國的2/5、法國的3/5 (見圖5)。由于中國對外支付了大量的知識產權使用費，因此呈現出巨大的貿易逆差，逆差額達287.5億美元。總體來看，中國在創新驅動發展方面還有很大提升空間。

數據來源：聯合國貿易和發展會議。圖5 世界科技強國知識產權使用費收入 (2020年)

5 結論與建議

總體而言，世界科技強國應具備科學強、技術強、創新能力強三個方面的特征，形成規模化、均衡性、關鍵性、高影響、高收益的科技創新結果，但并不意味著每個科技強國在任何一個表征這三個特征的指標上都處于最優水平。美國可以被認為是處于絕對領先地位的領導型科技強國，日、英、德、法則在大多數主要指標上處于相對優勢地位，但也存在部分指標不如其他表現卓越的創新型國家的情況。實際上，在一些表征規模和影響力的指標上，中國表現突出，比肩甚至超過部分科技強國，但受限于發展階段、發展基礎等原因，在其他很多方面的短板也十分明顯，整體上仍與世界科技強國存在一定差距。

從建設科技強國的過程來看，中國的科技發展已經歷過 “部分科學研究—迅速工業化—技術引進—經濟崛起”這幾個階段，接下來將要實現 “科技投入穩定增長—技術突破—教育改革—科學崛起—建成科技強國”。未來要實現科學強、技術強、創新能力強，還要在科技投入、科教融合、科經互動等方方面面下功夫。

(1)總體上，科技強國建設要著眼未來，轉變心態和發展理念。中國建成世界科技強國之時，當前所見之科技甚至整個社會體系都會發生很大變化，因此決不能以現在的眼光去謀劃未來設計。歷史上，每個新晉科技強國都會為世界做出新的貢獻，若想躋身科技強國之列，則必須思考中國貢獻。一方面，應轉變長期以來形成的科技趕超心態，在科技強國建設中加入更多中國成分和中國思考；另一方面，應與國際接軌，轉變話語體系，加強理論構建和中西對話，使自己順利加入世界科技強國行列。

中國成分和中國思考主要來自中國優秀傳統文化，應推動中國哲學與西方科學的對話，實現中國哲學現代化，加大科學發展的哲學反思，將中國優秀文化融入科技事業發展，從而為世界帶來新的體驗、為人類命運共同體做出新的中國貢獻。轉變話語體系，應減少競爭性思維，增加多樣化選擇，采用大國心態發展科技 (大國心態即自信和包容，不會因為別人的抨擊而氣急敗壞、自亂陣腳，也不會因為別人的曲解而惡意攻擊、以牙還牙；不會總是認為自己遭到別人的打壓和不公平對待，而是總能在沖突中達成和解與共贏)，專心致志走自己的道路，不要把主要精力放在應對他國制裁上。我們的目標不是把最強的國家趕下歷史舞臺，而是要使自己成為新的世界科技強國，這種強國是多中心下的強國，而不是 “非我莫屬”，因為歷史一直表明，多中心格局下的強國演變才是歷史真相。

(2)在科技投入上，要推動科技高質量發展和賦能人的發展。作為后發國家，科技是在趕超中走向崛起的，科研經費投入應有長期穩定的增長，從而保證科技進步能保持在一個較高的水平上。在科技資源投入上，除了要有針對性外，還應更多地改善政府管理模式，更好地探索采用 “賽馬不相馬”的管理機制。要把資源投入從投向物轉為投向人，讓 “人”更好地發揮主觀能動性，通過滾動式改革，持續釋放科研人員研究潛力和激發社會整體創新活力。最重要的是，科技強國建設要把人的幸福感提升放在首位，堅持科技服務于人，人是目的，而科技是手段，科技必須賦能人的發展，只有通過科技發展促進社會福利提升和人民生活幸福，科技強國才有支撐中華民族偉大復興的現實意義。

(3)在科教融合上，要以人才培養為紐帶加快科技和教育改革。科教融合對實現科學崛起尤其重要，在向科技強國逼近的過程中，人才需求越來越多樣化、高端化，因此暢通人才培養鏈，以人才培養邏輯引領科教改革十分必要。有兩個問題值得關注：一是加大自然科學與哲學社會科學的結合，二是追蹤科研范式變革。

一方面，學科是人為設計的，知識本身并沒有界限，因此科技發展到一定程度必然出現學科交叉融合的趨勢。為了適應這種趨勢，必須加大自然科學與哲學社會科學的融合 (哲學思維的統領尤為重要，哲學性質的通識教育在于教會人們學習的方法，而非教會其專業知識，通過學習方法，可以迅速切入任何領域，從而產生建樹，這也是為什么歷史上有許多自然科學發現是由哲學社會科學人士發現的。從某種意義上講，我們做科學研究，既要堅持專業化分工，又要打破這種專業分工、走向通識)。另一方面，從學科性質來看，二者的融合有助于催生科學發現和引導技術創新，促進科技向善、健康發展[12]，因此對于建設科技強國十分重要。此外，從我國現實來看，在很多情況下并非缺乏科技人才和資源，而是缺乏有效的管理，管理能力不足甚至成為科技乃至經濟社會發展真正的 “短板”，因此，必須在重視STEM等學科建設的同時加強社會科學人才的培養。就科研范式變革本身而言，世界主要科學中心轉移的歷史表明，科研范式的變化是驅動科學中心演化的根源因素，盡管這種變化往往不易察覺且持續時間較長 (可能長達近百年)，但所謂 “君子之治，始于不足見，而終于不可及”，誰抓住了最初的變化，誰就抓住了科學的未來。因此，必須緊密追蹤科研范式新變化并鼓勵變化，洞察微變、洞微前行，才有可能發展成為新的世界科學中心。

(4)在科經互動上，要以科技自立自強為手段推動經濟轉型。目前，我國經濟總量已穩定排名世界第二，但經濟本身大而不強，這說明科技對經濟發展的核心支撐作用還不夠；同時，經濟體量已穩定成型，但科技強國仍未建成，說明經濟對科技的支撐作用也沒有充分發揮。由此可見，我國科技與經濟的結合仍不夠緊密，正反饋循環仍不夠有力。必須加強建構和明晰經濟與科技二者的互動機制，從更加系統的理念來引導經濟 “雙循環”及教育科技經濟 “雙互動”，由此推動經濟社會發展和綜合國力提升。

加強科技與經濟互動，其中關鍵紐帶即為實現高水平科技自立自強，而外在依托則為產業變化。科技助力經濟轉型，一方面，在傳統產業升級和產業結構調整方面，要加大戰略科技資源向市場的開放，推動共性關鍵技術研發，鼓勵自主性技術和高精尖技術向產業滲透，改變社會價值導向和加強知識產權保護，逐步提高科技因素在商業盈利中的占比；另一方面，在未來產業培育方面，要堅持不懈地搶抓新工業革命機遇，加強新能源、新動力、新工具的組合研發 (見圖6)，以構建 “動力三角”推動新型基礎設施建設，從而孕育新產業，引領未來發展。

圖6 工業革命的擴散：從動力三角到新興產業