当今美国的全球科技论文发表量和发明专利申请

美国先进的科学技术　　1、主导20世纪科学技术的发展　　20世纪是人类历史上科学技术空前辉煌和科学性充分发展的世纪。20世纪的科学成就及其所创造的物质财富，大大超过了以往数千年的总和。百年来的经验告诉我们，未来世界各国间经济实力的竞争，包括军事实力的竞争，实质上就是国家科技实力的竞争。美国强大的经济实力正源于其背后有着强大的科技实力。纵观本世纪科学技术发展所经历了三次重大变革。我们会看到以美国为首的发达国家一直领导着当代科技发展的潮流。　　发生在20世纪的第一次科学技术的重大变革是大体结束于1930年的以物理学为核心的科学革命。这场革命最伟大的成就是相对论和量子理论的创立。这一期间，爱因斯坦创立了相对论，从而揭示了时间、空间、物质和运动之间的普遍性规律，并为高能物理、天体物理、放射物理等一批新兴基础科学以及航天技术、核能应用等一批高技术的诞生开辟了道路。普郎克、薛定谔、波尔等人创立的量子理论，是人类对微观世界物质运动及相互作用认识的一次历史性飞跃，它不仅成为结构化学、凝聚态物理、理论生物等学科的理论基础，而且也为微电子、光电子、激光、新材料、原子核等技术及其产业的问世打开了大门。　　50年代半导体技术的突破和脱氧核糖核酸(DNA)双螺旋结构的发现，引发了世界科学技术的迅猛发展。随后，原子能技术、空间技术、微电子技术、通信技术、生物工程技术、新材料研究等都取得了重大进展，极大地提高了人类认识和改造自然世界的能力。这就是发生于二战后期到60年代的第二次科学技术的重大变革，此次科学技术的重大变革是在新的科学理论的基础上取得了一系列技术上的突破，从而带来核工业、电子工业、航天工业、电子计算工业、生物工程等新兴高技术产业的发展，使世界经济格局和人类生活面貌焕然一新，因而人们又将这场科学技术的重大变革称为科技革命或产业革命[10]。　　20世纪第三次科学技术的重大变革是我们正在经历的始于70、80年代的信息技术革命，它是以信息论和控制论为理论基础而兴起的新科技革命或新产业革命，如今这一新技术革命已经成为世界科技和经济发展的主流。信息技术主要是指围绕信息的获取、储存、传递和处理等组成的技术综合体。它包括微电子、通信、电子计算机与人工智能、自动化、光导和光电子等一系列技术。微电子技术作为新兴基础技术，将电子计算机和现代通信技术等有机地综合在一起，从而导致现代信息技术的诞生。难怪有人说继发明语言、文字和印刷术之后，计算机革命带来了人类历史上第四次信息大爆炸[11]。当今社会，人类获得所需的各种信息都是依靠现代通信技术为基础的通信设施来获取、处理、存储和传输。当代科学技术的每一次重大变革都伴随科学和技术知识的爆炸式增长，都导致了一场新的经济高增长，甚至是一场新的产业革命。而美国经济的迅猛增长无不得益于其科学技术的飞速发展。　　2、一贯重视科学技术事业　　美国之所以成为站在当今知识经济浪潮前头的国家，绝非一日之功。应该说美国建国二百多年来，科技事业就一直持续发展。美国的开国元勋们非常重视科技，在第一部美国宪法中就提出教育与科学事业不受任何干预独立发展。作为杰出的科学家，美国第三届总统托马斯杰斐逊认为,经济的发展很大程度上取决于科学与技术的发展，并采取了许多促进科技发展的政策。在当时国力条件下，主要是学习和引进欧洲技术以改变落后的殖民地经济。南北战争结束后，美国开始寻求科技发展的创新与突破。在电力工业技术等一些重要的领域里，取得了重大成就，也造就了爱迪生这样的杰出代表。油田的发现和内燃机传入美国并普遍使用，使得包括钢铁工业、机械制造业和交通运输业在内的产业革命迅速全面发展。　　19世纪的中期，各学科领域的科研活动已在美国蓬勃开展。1867年，美国建成了国家科学院。同时，许多私人企业也视科学技术为工业发展的基础，纷纷设立了自己的研究部门与实验室。到本世纪初，美国政府建立了全国研究委员会等科研管理机构，开始协调全国的科技工作，还投资兴办国家实验室，于是有利地推动了物理学、医学、农业科学等方面的应用研究，并促进了政府与科技教育的结合。早在二战前，一个适应现代化大生产的多元分散的科研体系就已经在美国建立起来了。　　二次世界大战使美国人从原子能的研究到原子弹在日本的爆炸，从雷达的研究到欧洲战场上发挥威力看到了基础研究的重要性。于是二战结束后，美国开始注重基础研究。1950年成立了美国国家科学基金会，用来协助基础研究，为物理学、生物学、数学和医学领域内基础研究提供经费。40年代成立的原子能委员会和国家卫生研究院也都是致力于基础科学研究的政府机构。同时，美国政府不断加强实验室的建设。还与大学合建了一系列重要的研究中心，美国的许多重大科研项目都是在这些实验室或研究中心完成的[12]。　　1957年，前苏联将人类第一颗人造卫星送上太空，使一直认为是20世纪世界科学技术第一超级大国的美国感到耻辱，受到刺激，美国政府认识到了应用与开发是经济发展的直接推动力，而基础研究又是经济发展的源推动力。因此改变了科技战略，确定了基础研究作为国家最根本资源的地位。美国联邦政府首先加大了对科技的投入，尤其是基础科学研究的投入，科研经费连年增长，强有力地推动了基础科学研究的发展。激烈的国际科技竞争促使美国政府加速科技发展。其主要措施不仅是加大了对基础科学研究的投入，还增加了国防科技开支，更增加了基础教育的经费。一系列的措施使美鲈诨?±砺鄯矫婊竦昧酥卮笸黄疲?群蟠戳⒘丝刂坡邸⑿畔⒙邸⒘W游锢怼⒃?雍宋锢怼⑾赴??镅А⒁糯?У妊?担?庑┗?±砺垩芯可系耐黄剖姑拦?蒲а芯恐两袢源τ谑澜缌煜鹊匚弧？蒲Ъ际醯姆⒄垢?拦??戳司薮蟮木?眯б妫?诙嗟目蒲Ъ际跬黄疲??戳似捣钡拇葱虏?贰6??兰褪澜缟细鞴?懒⑼瓿傻?9项重大发明中，美国就占有19项。二战后全世界的110项重大创新成果中，美国就占有74项。　　促使美国经济发展的最重要因素是美国采取的一系列发展科技的战略措施。由于科学技术的巨大进步，美国无论农业、工业还是服务业的生产效率都处于世界先进水平。美国在19世纪末20世纪初就已基本实现了工业化，1900年美国人均收入超过了欧洲各国，迈入了富裕国的行列。1910－1940年，随着工业的现代化，农业也实现了机械化、电气化。早在20世纪末，美国农民平均可耕地1800－2400亩，而中国目前每个农民平均只可以耕地几十亩。1929－1941年，美国科技进步对经济增长的贡献率达到8%；到了80年代，美国的科技贡献率高达80%。无论是历史同期还是现在，美国的科技贡献率都是世界上最强的国家[12]。　　科技对经济作用的另一方面就是促进了产业结构的优化。1890年，美国工业产值跃为世界第一位，成为世界最大的工业国。随着大机器的使用和流水线操作，工业人口又转入第三产业。今天，美国的第三产业占国民经济的比重已达73％，是世界第三产业比重最高的国家。同时，产业结构内部也发生了很大变化，如由于科技的发展，带动了许多新兴产业的发展，微电子技术产业、信息产业、生物工程产业、医药工业等。高技术部门已经成为美国最大的工业部门，产值占国内生产总值的8%。二次世界大战以来，美国在高技术的各个领域一直都占据领先地位，它已经把美国带入了一个全新的知识经济时代。　　1991年4月美国政府向国会提交的关系国家命运和前途的[国家关键技术]报告中，确定美国将发展22项“关键技术”。美国于1993年11月，在美国历史上破天荒地在白宫内设立了以国家领导人为首的国家科技委员会，与国家安全委员会和国家经济委员会三足鼎立。同年美国政府确定将科教工作重点从军用转向民用或军民共用，大力发展以“信息高速公路”为重点的高技术产业。到本世纪末，以信息产业为代表的高技术产业已成为美国经济的主导。信息工业已成为美国第一大产业，它是推动美国国民经济发展越来越重要的动力。在过去的5年里，信息技术行业为美国创造了1,500万个新就业机会，是美国吸纳就业人数最多的行业，美国经济增长的25%归功于信息技术，计算机和电信业的发展速度是美国经济增长速度的2倍。没有高技术产业，就没有今天美国经济的飞速发展。美国近年来经济发展强劲有力，完全得益于高技术产业。高技术在美国国民经济中起着决定性作用，高技术产业已成为带动美国经济发展的火车头[9,10]。　　3、不断增加对科技的投入　　研究与开发(R&D)是一个国家科技发展的动力来源，因此研究与开发的投入和产出就是当今国际上评论科技创新活动的重要指标。从国际经验看，凡是科技领先或创新活动活跃的国家或地区，其科技投入的绝对量或相对量都居领先地位。从科研活动的基础上看，美国对科技投入一直很重视，二战后科技投入在迅速增加，1940年，研究与开发经费的开支还不到美国政府预算支出的1%，1963年已超过总预算的10%，1965年达到6%。今天，无论从总量上说，还是从相对量上说，美国的科研都处于世界领先水平。1996年，美国研究与开发活动支出总额为65亿美元，居世界第一位，比名列第二位的日本多2%，而中国只有33亿美元，名列世界第17位。据美国国家科学基金会的最新统计显示，美国1998年投入研究与开发(R&D)的经费，总计达2,206亿美元，比1997年实质增加3%，研究与开发经费占国内生产总值(GDP)比重则为61%，高于1997年的54%与1996年的57%，是自1992年的64%之后，创下了六年来最高水平，依然蝉联世界之冠。[14-16]　　从基础、应用、开发三类研究费用的比例中也可以看出美国科技政策的改变。1953年，美国这三类研究费用的比例为9:25:65;1977年为7:05:19;1981年为13:22:65。此比例从80年代之今一直保持在15:25:60左右，可见，基础研究费用比率一直在上升。1997年，美国研究开发的支出达2,057亿美元，其中用于基础研究的费用为312亿美元，比1996年增长了8%。美国去年投入研发的总经费其中344亿美元是投入基础研究，498亿美元是投入应用研究，其余1,364亿美元则是投入开发，基础、应用、开发三类研究费用的比例为16:23:61。在今年美国联邦政府预算中，研究经费又比去年增加了8%。雄厚的资金力量和庞大的研究规模使美国众多的基础学科领域保持着世界领先水平，如物理、航天、天文等[15-17]。　　美国企业投资研究开发可谓历史悠久，许多大公司都有自己的研究所和实验室，进行新产品实验或新工艺的研究，这是直接依附市场的科研，对经济的推动更直接、更现实。1996年，美国企业直接用于研究与开发活动的总支出额为1,342亿美元，仍居世界第一位，比名列第二位的日本多34%，而中国只有93亿美元。企业研究与开发的投资提高了美国企业的长期竞争力。在一些发达国家，正是资本投入的增加对经济增长的相对重要性在上升。进入知识经济阶段，科技创新已成为发达国家经济持续增长的龙头。1997年美国企业的研究开发投入占总额的60%，增长率为5%，在国际市场中有重要地位的300家美国公司的研究开发经费占全部企业开发总经费的3%[15,16,18]。　　风险投资事业在资金投入体系中占有举足轻重的地位。美国目前风险投资机构有3,000多家，风险投资金额达1,400亿美元，超过了美国银行的储蓄总额。1999年第二季度新兴公司所获得的风险资本投资达到了创记录的77亿美元，比第一季度刚刚打破的43亿美元的记录高出近一倍。上半年风险资本投资总额120亿美元，比去年同期增长了62%。第二季度获得风险本投资的公司的数量比去年同期的763家上升了30%，达992家，平均投资规模也比去年同期的490万美元上涨了57%，达740万美元。风险资本投资已经成为美国经济不可分割的部分。由于技术进步已获得更快发展，更多的投资资金将最终促进生产力的提高和技术创新。据悉，新兴互联网企业第二季度获得38亿美元风险资金，约占风险资金总数的一半，技术公司总体上在第二季度获得69亿美元，占总发布资金的90%[19]。　　隹蒲型度氲娜肆?纯矗?拦?耐度胍埠芨摺?993年，美国从事研究与开发的总人数为27万，每万人中从事研究与开发活动的科学家、工程师为3人；而中国1997年从事研究与开发的总人数为87万；每万人中从事研究与开发活动的科学家、工程师为4人。1991年，美国企业界从事研究与开发活动的科学家、工程师占从事研究与开发总人数的比例为8%;而1997年，中国企业界从事研究与开发人数的这一比例才为2%。美国研究和开发的人员人均研究费用居世界最高水平，1993年已高达15万美元/人年；而1997年，中国研究与开发人员每年人均研究费用约为1万元人民币，与美国存在十分大的差距[10,15,16,18]。　　4、良好的科学技术发展氛围　　美国在经济方面的领先地位，仰仗于美国在科学技术方面的领先地位，而这又离不开美国有着良好的科技发展氛围。从银行自动提款机到超级市场的扫描器，科技已经几乎深入美国生活的每一个角落，并帮助推动美国经济获得持续八年的增长。美国企业对高科技的不懈投资，加上因此创造的就业机会，使高科技行业在整个经济体系中的分量日益加重。科技特别是电脑科技的发展，对美国经济和公司盈余的增长作出了贡献。最新估计指出，核心的电脑和通讯科技业目前已占美国国内生产毛额的5%至5%，并超过汽车制造、服务业和营建业，成为仅次于健保服务的第二大产业。　　据联邦政府的统计，九十年代美国企业约一半的商用设备支出都投到了信息科技领域，而从九十年代初期开始，与电脑和通讯相关的商品和服务支出则增长了大约三分之一。美国信息科技协会估计，美国企业对信息和通讯科技的支出已经从1992年的4,520亿美元增长到了1997年的6,430亿美元。在过去八年间，光学校和家庭用的个人电脑数量就增加了一倍。美国副总统高尔说：新的信息数字科技正在改变美国人工作、生活、沟通与娱乐的方式[20,21]。　　美国政府和各类科学技术机构均设有各种奖项，如各类美国总统奖和名目繁多的学会协会奖，用于表彰鼓励为科学技术事业作出贡献的人。美国诺贝尔奖得主众多，也为美国注入了良好的科技氛围。1950-1997年，全球诺贝尔奖(限于物理、化学、生理及医学和经济学)得主共334人，其中美国人超过一半，共184人，远远超过处于第2位共47人的英国[12]。　　5、特别注重科技创新　　知识创新是指通过科学研究，包括基础研究和应用研究，获得新的基础科学和技术科学知识的过程。知识创新的目的是追求新发现，探索新规律，创立新学说，积累新知识。知识创新是技术创新的基础，是新技术和新发明的源泉，是促进科技进步和经济增长的革命性力量。　　进入知识经济阶段，科技创新已成为发达国家经济持续增长的龙头。在美国，几乎所有的名牌企业，都十分重视不断开发新技术和新产品。他们认为只有抢占新技术和新产品的制高点，才能取得竞争之优势。在美国扬名世界的贝尔试验室里聚集了5万名科学家，正是这些科学家为他们的公司创造了无数个“世界第一”。英特尔(Intel)公司从成立的1968年到1994年，其营业收入就增长了1,000多倍。　　据统计，在美国的硅谷里，集中了7,000多家高新技术公司的总部，世界上最大的100家高新技术公司中，就有20家在这里安营扎寨，如电脑公司惠普，软件公司微软，芯片公司英特尔等。硅谷的辉煌不在于它生产了芯片、电脑、软件等，而重在这里聚集了一大批世界上最具有创新精神、创新观念和创造才能的人才，并由这些人建立了创新的制度、体制和管理方法，以及由此而形成的一派热气腾腾的创新社会环境。正因为有了这样特殊的环境，又不断地培育出一批批创新力更强的人。创新成为这里永恒的主题[20]。　　授予专利的数目从另一角度反映了一个国家的科技创新水平，从1885年开始，美国每年的专利申请数目达3,000件以上，19世纪90年代，专利累计共约21万件。今天，美国在保护知识产权方面处于世界先进水平，1991-1995年间，授予国民专利的数目以年平均15%的速度增长。1995年，美国对国民授予专利的数目为64,509件。1995年，美国国民在国外获得的专利项数为109,146，比第二位的日本多28,241项，而中国只有213项。美国平均每10万居民中持有的有效专利项数为422，而中国只有2项[12]。　　美国政府早就认识到新兴小企业是一支有力的科技创新生力军，为了增加小企业对科技创新和解决就业的贡献，1958年美国国会通过了小企业科技投资法案。自1958年至1969年间，联邦政府对科技新创型中小企业的风险投资就有300亿美元之多。比同期的民间投资大三倍。今日美国的几家成名的大科技公司，如苹果计算机(AppleComputer),康柏(Compaq),英特尔(Intel)等在初创期间都是靠政府创设的科技投资基金成长起来的。经过二十年的实践，美国国会发现政府花在小企业上的研究与开发资金，效果比在大企业、大学和国家实验室要好得多，无论在创新程度、研究进度及商品化率等方面均收效显著，尤其在国家国防技术向民用转移方面做的更为出色。所有在1982年后，国会又连续通过了三个与小企业创新研究与发展相关的法案，政府在这些法案框架中运作，先后设立了[中小企业创新研究计划(SBIR)]、[中小企业技术转移计划(STTR)]和[先进技术计划(ATP)]，使美国的中小高科技企业迅速发展。从80年代初IBM个人计算机诞生开始至现在，美国在计算机产业小企业的推动下，完成了从工业经济向知识经济的转变，从而支撑了美国经济近年来连续高速地增长。据报道，目前美国国民生产总值有37％来自中小型企业，中小型企业并为全国劳工市场提供接近50％的工作机会，而且，新的工作机会亦有接近三分之二是由小型企业创造[22]。更加令人惊奇的是，大部分的新产品和新主意都出自小型企业。　　1990年，美国商务部开始实施了一个称为[先进技术计划(ATP)]的科技创新体系。它是政府与私人企业间的一种独特的合作形式，目的在于推动和促使企业对风险很大的高新技术进行研究和开发，以便提高美国产品的质量，增强美国产品和服务在世界市场上的竞争力，促进美国科技经济的发展。美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)今年上半年完成了对先进技术计划(ATP)的评估。评估报告认为，实施先进技术计划所创造的经济效益，远远超过了对这一规划的投入。评估报告说，如果没有这个科技创新计划，美国的许多产业如生物技术产业、电子产业、制造业、软件业都难以达到今天的技术水平。如在先进技术计划的支持下，由一些中小公司联合开发的一整套监测和控制汽车车身制造过程的技术，已经在克莱斯勒和通用汽车公司设在北美的一半以上工厂里得到应用。到2000年这项技术将得到充分使用，这将使美国最重要的产业部门之一--汽车制造业每年的生产成本下降6,500万到6亿美元。而由一家刚成立的小公司所开发的一项加工大型半导体晶片的新技术，已使美国成为世界市场上第一个能加工新一代300毫米直径的半导体晶片的国家[23]。　　美国政府早就认识到高技术对经济发展的重要性，历年来投入了大量的财力和物力来发展高技术产业。1993年，克林顿提出“技术是经济发展的发电机，科学为发电机加油”的口号，制定了一系列促进科技发展的政策。1996年7月，美国国际科教委员会发表[利国的技术]报告[24]，提出：“进入21世纪，我们把握技术领导地位的能力将很大程度上决定着美国的富强、安全和全球影响力，并因此决定着美国人民的生活水平和生活质量。”

世界知识产权局（WIPO）发布的最新报告显示，尽管新冠病毒肆虐造成了巨大的人员和经济损失，但2020年通过产权组织提交的国际专利申请量增长了4%，达到59万件，中国蝉联第一。　　从国家和地区来看，中国提交了68720件专利申请，比2019年增长了1％，这已是中国连续第二年在该榜单排名第一；美国排名第二，专利申请量为59230件，同比增长3%；其次是日本（50520件，-1%）、韩国（20060件，+2%）和德国（18643件，-7%）。　　除了前五名外，其他增长强劲的国家包括沙特阿拉伯（956件，+2%）、马来西亚（255件，+2%）、智利（262件，+0%）、新加坡（1278件，+9%）和巴西（697件，+4%）。

当地时间3月2日，总部位于瑞士日内瓦的世界知识产权组织发布最新报告称，尽管受到新冠肺炎疫情的影响，2020年通过产权组织提交的国际专利申请量仍然保持持续增长。继2019年中国超越美国，成为通过产权组织提交国际专利申请最大来源国以后，2020年中国继续领跑全球专利申请量。　　报告指出，2020年全球专利申请量增长4%，达到59万件申请，创造了有史以来最高数量。中国专利申请量同比增长1%，以68720件稳居世界第一。紧随其后的是美国、日本、韩国和德国位居三四五位。报告数据反映了全球创新新趋势，亚洲国家和地区10年间专利申请量占比从7%升至7%。2019年，中国首次超越美国成为全球最大专利申请来源国。参考资料来源：央视网帮企智服（重庆）为您解答。