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中国科技产出分析和科技创新形势研判 (2020-2022)

摘 要:科技产出是指一国或一个经济体,其科技活动产出的论文和专利。最新数据显示,中国国际论文总量在多年位居世界第二位之后,于2021年首次超过美国跃居世界第一位,而且总被引量和篇均被引次数均大幅度增长;中国发明专利总数稳步提升,质量也有很大提高。这些数据表明,中国科技开始进入高质量发展阶段,已经形成了一批优势学科和优势创新主体,是世界科技创新最活跃的区域。与此同时,中国科技产出也存在缺口和不利因素,如科研院所的科技产出不足、领军型企业数量不足、科技产出的质量与主要创新型国家相比还有很大差距等。

关键词:科技产出 科技论文 发明专利 科技创新

【中图分类号】G31 【文献标识码】A

科技产出是指一国或一个经济体,其科技活动产出的论文和专利。由于统计存在时差,2022年发布的中国科技论文产出,反映的是2021年的数据,个别数据截止到2022年某月某日,也有个别数据最新的是2020年的。2021年中国的科技论文产出,本文采用的是中国科学技术信息研究所2022年12月发布的数据,主要包括来自SCI数据库收录的中国科技论文(简称国际论文)数据,以及中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)收录的中国科技论文(简称国内论文)数据。

中国发明专利产出,本文采用是国务院新闻办2023年1月16日发布的2022年数据;中国的PCT(国际专利合作条约)专利采用的是世界知识产权组织(WIPO)2022年发布的2021年数据;中国的三方专利采用的是经济合作与发展组织(OECD)2022年发布的2020年的数据;中国获得的美国专利、欧洲专利分别采用的是美国专利及商标局(USPTO)、欧洲专利局(EPO)2022年发布的2021年数据。

本文凡未标明时间的数据,均为2021年的。

中国科技论文产出总体情况和新进展

中国国际论文数量首次跃居世界第一位,但高于国际平均被引次数的论文数量与上年持平。中国国际论文产出为61.23万篇,首次超过美国,居世界第一位,占世界份额的24.5%(图1,P71)。居第二位的是美国,数量为58.10万篇,占世界份额的23.2%。英国、德国和意大利,依次居第三、第四和第五位。在61.23万篇国际论文中,高于国际平均被引次数的论文21.13万篇,基本与上年持平(上年为21.60万篇)。

国际论文篇均被引次数接近世界平均水平,但与英美等国差距较大。2012年至2022年(截至2022年10月)中国国际论文共被引用5706.99万次,仍排在世界第二位;但增幅较大,比上年统计时增加了31.7%。特别是篇均被引次数接近世界平均水平。2012年至2022年10年间,中国国际论文篇均被引14.34次,比上年度统计时的12.87次提高了近1.5次,出现大幅度提升。世界整体篇均被引次数为14.72次,中国国际论文篇均被引次数与世界平均水平的差距首次小于0.4次。但中国与英美等国的差距仍然较大,世界篇均被引次数排名前十的英美国家,篇均被引次数均超过20次。

热点论文数量首次跃居世界第一位,世界占比超过40%。最近两年间发表的论文在最近两个月得到大量引用,且被引用次数进入本学科前1‰的论文为热点论文,简称“千分之一论文”。截至2022年9月,中国的热点论文数为1808篇,占世界总量的41.7%,比2021年增加了19.3%,世界排名升至第一位。美国的热点论文数为1730篇,居第二位。

高被引论文数量增速超过16%,仍居世界第二位。各学科论文最近十年间被引用次数处于世界前1%的论文称为高被引论文,简称“百分之一论文”。2011—2021年中国高被引论文数为4.99万篇,仍保持在世界第二位,占世界份额为27.3%,数量比2021年统计时增加了16.2%。美国的高被引论文数量为7.85万篇,仍居第一位,占世界份额为42.9%。

国内论文产出小幅增长,其中影响力较高的论文接近60%。2021年中国科技论文与引文数据库(CSTPCD)收录2126种中国自然科学领域的科技期刊,发表以我国作者为第一作者的论文45.90万篇,比上年略有增长,其中影响力较高的国内论文26.92万篇,超过58%。

图1

中国发明专利产出总体情况和新增长

发明专利有效量突破400万件,居世界第一位。2022年国家知识产权局授权发明专利79.8万件,比上年增长了15%。截至2022年底,发明专利有效量为421.2万件,其中国内(不含港澳台)发明专利有效量为328.0万件。中国发明专利有效量已经位居世界第一。

有效发明专利平均维持年限为8.3年,维持年限超过10年的专利大幅增长。截至2022年底,中国国内高价值有效发明专利平均维持年限为8.3年,维持年限超过10年的有效发明专利达到44.4万件,同比增长39.0%。

PCT专利申请量小幅增长,继续居世界第一位。PCT是国际专利合作条约(Patent Cooperation Treaty)的英文缩写,该条约只是申请注册,而不对专利授权,但可以节约向多个国家同时申请授权所花费的时间等成本。 根据世界知识产权组织报告,2021年中国通过PCT体系申请了6.95万件专利,继续位居世界第一位,比2020年增长了0.9%,这也是国际平均增速。PCT专利申请量位列第二的是美国,第三是日本(表1)。

表1

三方专利产出稳健增长,仍居世界第三位。向美国、日本以及欧洲专利局都提出了申请,并至少在美国专利商标局获得发明专利权的同一项发明专利,称为三方专利。据经济合作与发展组织(OECD)2022年11月14日数据,2020年中国发明人拥有的三方专利件数为5897项,增长了5.4%,数量占世界三方专利的10.2%,继续排世界第三位。但数量与前两位的日本和美国差距较大,仅为日本三方专利件数的约三分之一,不到美国三方专利件数的一半(图2)。

图2

获得美国授权的专利增长较多、增速较快,仍居世界第二位。根据美国专利商标局的国外专利授权统计,中国申请人获得的专利授权共29843件,比上年增长了4684件,增长率超过18.6%,占美国国外专利授权总数的9.6%,排在第二位,位次与2020年持平。日本排在第一位,中国为日本获得的美国专利授权数的58%(图3)。

图3

获得欧洲专利局授权的专利与上年持平,仍居世界第四位。中国申请人获得的欧洲专利局授权的专利6864件,只比2020年增加1件,仍居世界第四位。前三位依次是美国、德国和日本,第五位是法国(表2)。

表2

基于科技产出对中国科技创新形势的研判

中国论文和专利产出质量明显提升

中国国际论文总量在多年位居世界第二位之后,于2021年首次超过美国,跃居世界第一位;而且总被引量大幅度增长,篇均被引次数也大幅度增长。这是一个历史性的转折点,标志着中国科技论文以量为主的增长阶段结束,开始转入高质量发展阶段。虽然2021年被引次数高于国际平均被引次数的国际论文数量没有增长,2012—2022年(截至2022年10月)中国国际论文的总被引量仍处于世界第二位,但2012—2022年(截至2022年10月)中国国际论文的总被引量的增长幅度首次超过30%,高达31.7%,这说明2022年(截至2022年10月)统计时,中国国际论文的总体水平有了很大提升。中国国际论文篇均被引次数提高了近1.5次,与世界平均水平的差距首次小于0.4次。这从另一个侧面印证了2022年(截至2022年10月)统计时中国国际论文质量的提升。按这个势头发展,预计中国国际论文篇均被引次数将很快达到和超过国际平均水平。

中国发明专利质量也有很大提高。高价值发明专利*超过发明专利有效量的四成,而且增速高达24.2%。维持年限超过10年的有效发明专利44.4万件,增长速度高达39%。

中国已经形成了一批优势学科和优势创新主体

在22个学科中,农业科学、材料科学、化学、计算机科学和工程技术5个领域论文的被引次数,排名世界第一位;生物与生物化学、环境与生态学、地学、数学、微生物学、分子生物学与遗传学、综合类、药学与毒物学、物理学、植物学与动物学等10个领域论文的被引次数,排名世界第二位。

浙江大学、上海交通大学、清华大学的国际论文的被引次数均超过110万次,浙江大学达到130多万次;北京大学、华中科技大学也都超过95万次。中国科学院有三个研究所国际论文被引次数超过20万次,最多的超过29万次;还有7个研究院所(中心)的国际论文被引次数超过10万次;在中国科学院科技产出较多的院所中,分布在地方的占一半以上。医疗机构国际论文被引次数超过10万次的有4家。

2022年,在世界知识产权组织划分的35个技术领域中,中国在信息技术管理、计算机技术等数字技术领域有效发明专利增长最快,数字经济核心产业发明专利授权量同比增长17.9%;在国内高价值发明专利拥有量中,属于战略性新兴产业的有效发明专利所占比重高达71.9%。2021年中国专利密集型产业增加值达到14.3万亿元,占当年GDP的比重达到12.44%。

发明专利授权数量超过4000件的有三家公司,最多的是华为技术有限公司,达到7642件,其他两家依次是腾讯科技(深圳)有限公司、OPPO广东移动通信有限公司。超过2000件不到4000件的企业有七家。华为公司还是全球PCT专利申请量最多的企业,申请量为6952件。除华为公司外,中国还有12家企业进入PCT申请量全球前五十。

发明专利授权数量最多的大学是浙江大学,达到2830件;此外超过2000件的大学还有7所。浙江大学、清华大学申请的PCT专利数量分获全球教育机构的第二和第四,此外有19所大学进入世界前50。

这些优势学科、优势技术领域、优势大学、优势企业将是中国重大创新的源发地,必将引领中国科技自立自强,成为中国未来经济增长的新引擎。

中国是世界科技创新最活跃的区域

在新冠疫情蔓延、乌克兰危机、世界不确定难预料因素增多的情况下,中国仍然保持了科技创新活动的强劲势头。国际论文总量已经是世界最多的,热点论文、高被引论文高速增长,反映了科学研究的新进展和新方向。中国专利申请活跃,国内专利授权大幅度增长,比上年提高14个百分点,高达31.3%。中国获得的美国专利增长幅度较大;在很多国家三方专利负增长或缓慢增长的情况下,中国三方专利增长稳健(图2),充分显示了中国科技创新活动的韧性;中国的PCT专利增速放缓,可能与取消申请侧补贴政策有关,这一政策有利于挤出泡沫,提高专利质量。

中国科技产出的缺口和不利因素

科研院所的科技产出不足。除了中国科学院外,科研院所的论文和专利产出都不突出。特别是产业技术研究机构、新型研发机构的科技产出较少,说明研发服务机构数量不够、能力不强,这将制约产业链的跃升。中国科学院地方研究所的兴起,在一定程度上缩小了这个缺口,但不能起到完全弥补缺口的作用。

领军型企业数量不足。我国企业专利产出能力增强,截至2022年底,我国国内企业高价值发明专利拥有量达到96.8万件,同比增长28.7%,占国内总量的73.1%。但领军型企业数量不多,成长不快。截至2021年的三年间,专利产出前十名企业虽有名次的微小变动,但始终是这十名企业,没有新的企业进入。在2021年一些国际创新评价中,中国企业特别是基础企业(独立企业法人而非企业集团)进入世界前二十的也较少,而且进入的企业一般比较稳定,少有新进入的企业。这反映中国企业的成长性欠佳,培养大批创新型企业非常急迫。

科技产出的质量与主要创新型国家相比,还有很大差距。高被引论文与开创性、颠覆性成果重合度不高;高被引论文数量不到美国的2/3,国际论文篇均被引次数世界排名处于第16位,平均被引次数刚过14次,而10个高被引国家均超过20次。国际一流大学的研发经费、论文产出有的不如中国的一流大学多,但其拥有的世界级科技成果和重大专利,却大大高于中国的一流大学。中国高质量专利数量处于世界第二梯队前列,但与第一方阵的美国、日本相比存在较大差距;PCT专利虽然总量较多,但其中存在一些泡沫, 主要是有的申请人注册了国际专利,但实际上并未向多个国家申请。中国专利密集型产业占GDP比重仅为美国的一半,也低于欧盟近5个百分点。

还有一个不利因素,就是由于新冠疫情、乌克兰危机和全球不确定难预料因素的增加,中国论文产出的国际合作率有所下降。这可能会影响到论文产出的质量,2021年中国高被引论文的三分之一是国际合作论文。

论文国际合作率是指一国国际合作论文占该国论文总数的比例。2020年,美国、日本、韩国、俄罗斯的国际合作水平处于一个量级,合作率在30—40%之间;英国、澳大利亚、德国和加拿大等国的国际合作水平更高,国际合作率在60%左右,有的甚至超过60%。从目前的经验来看,作为一个开放性、国际化的大国,论文的国际合作率保持在30—40%都是有益的。

2021年中国国际合作论文合作伙伴涉及199个国家(地区),合作论文篇数也有一定增加,但论文国际合作率有所下降,特别是与重点国家双边合作论文数量有所下降。2019年、2020年我国国际论文国际合作率保持在26.2%,尚未达到30%;但到2021年却下降为24.4%,下降了1.8个百分点。

【本文作者为中国科学技术信息研究所研究员】

数据来源

[1]《2022年中国科技论文统计报告发布》,中国科学技术信息研究所网站,https://www.istic.ac.cn/html/1/284/338/1292211314138981529.html,2022年12月29日发布。

[2]《国新办举行2022年知识产权工作新闻发布会图文实录》,中华人民共和国国务院新闻办公室网站,http://www.scio.gov.cn/xwfbh/xwbfbh/wqfbh/49421/49470/wz49472/Document/1735314/1735314.htm,2023年1月16日发布。

[3]欧洲专利局数据,网址:https://www.epo.org/about-us/annual-reports-statistics/statistics/2021/statistics/granted-patents.html。

责编:周素丽/美编:石 玉

责任编辑:张宏莉