美國的世界科學(xué)超級(jí)大國地位，還能維持多久？

近日，Nature發(fā)表了這樣一篇文章，預(yù)測了美國科學(xué)的未來。

如果以大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來衡量，在歷史時(shí)間線上看，美國的科學(xué)實(shí)力顯然從未如此強(qiáng)大。

在過去5年里，美國獲得的科學(xué)類諾貝爾獎(jiǎng)數(shù)量，已經(jīng)超過了世界其他國家的總和。的確，自20世紀(jì)中葉以來，美國可以說完全統(tǒng)治了諾貝爾的科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。

另一方面，最近幾年的許多爆炸性成果也都出自美國。

2022年末，一家位于加州的初創(chuàng)公司發(fā)布了革命性的AI工具ChatGPT，后來大家都知道了它的名字——OpenAI。

與此同時(shí)，美國勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL）在可控核聚變領(lǐng)域取得了關(guān)鍵性突破——一次又一次實(shí)現(xiàn)「點(diǎn)火」，并創(chuàng)下多個(gè)紀(jì)錄。

今年，美國在研發(fā)方面的支出有望達(dá)到1萬億美元，這一數(shù)字遠(yuǎn)超其他任何國家。

美國的實(shí)驗(yàn)室，持續(xù)吸引著來自全球的研究人員，在美國STEM領(lǐng)域的工作人員中，有43%的博士來自其他國家。

雖然看起來一片繁榮，但已經(jīng)有一些科學(xué)界領(lǐng)袖開始擔(dān)憂：美國的科技霸主之位會(huì)很快將讓位于其他研究強(qiáng)國，尤其是中國。

現(xiàn)在，中國在許多領(lǐng)先的科學(xué)指標(biāo)上，已經(jīng)超越了美國。

美國國家科學(xué)院院長Marcia McNutt在6月的一次演講中表示：「很多人認(rèn)為，美國正在輸?shù)羧騍TEM領(lǐng)導(dǎo)地位的競爭，事實(shí)也的確如此。」

專家們所憂心的，包括研發(fā)資金限制、科學(xué)的日益政治化，以及關(guān)于移民的激烈討論。

美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)院（NASEM）在8月的報(bào)告中指出，這些因素造成了「美國對(duì)外國人越來越不友好」的印象，并發(fā)出警告：美國不能再理所當(dāng)然地認(rèn)為，它將繼續(xù)成為全球最優(yōu)秀人才的首選。

因此，NASEM呼吁政府各部門共同努力，來留住這些國際人才。

而美國科學(xué)的未來，很大程度在11月后就會(huì)有定論。資助計(jì)劃、移民政策和國家安全措施，都會(huì)影響未來的國際合作，很大程度上決定美國科學(xué)未來幾年的發(fā)展方向。

美國在科學(xué)發(fā)展上目前的表現(xiàn)如何，未來又會(huì)怎樣發(fā)展？

為此，Nature對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，探討了幾個(gè)可能決定美國科學(xué)未來的關(guān)鍵問題。

美國，正被中國趕超

研究背后的核心驅(qū)動(dòng)力是什么？

答案只有一個(gè)字——「錢」。

美國長期以來在科技領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，很大程度上就是靠的資金。在研發(fā)投入上，美國遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他國家。

在2022年，美國在研發(fā)上投入的政府和私人資金，就高達(dá)9230億美元，直接占全球研發(fā)投入的30%。

不過，隨著我國經(jīng)濟(jì)的騰飛，我們的研發(fā)投入也迎頭趕上——達(dá)到了約8120億美元（根據(jù)購買力平價(jià)PPP調(diào)整后）。

按照這一趨勢，中國將在2030年之前就和美國持平。

如今，在人員數(shù)量、科研產(chǎn)出和專利方面，美國顯然已經(jīng)失去了領(lǐng)先地位。

- 2016年，中國超越美國，成為科技論文產(chǎn)出第一大國。

- 2019年，中國的科學(xué)和工程博士學(xué)位授予數(shù)量超過美國。

- 2021年，中國在國際專利申請方面居全球首位。

多年來，研究科學(xué)指標(biāo)的很多研究者會(huì)認(rèn)為中國在科研產(chǎn)出質(zhì)量方面仍然落后，但是，現(xiàn)在這種情況也在改變！

根據(jù)Web of Science數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，2020年，中國在全球被引次數(shù)前1%的論文占比方面已經(jīng)超過了美國，這是衡量高影響力工作的一個(gè)重要指標(biāo)。

在工程學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域，中國已經(jīng)展現(xiàn)出突出優(yōu)勢，而美國在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，則繼續(xù)保持領(lǐng)先地位。

當(dāng)然，僅看高被引數(shù)，可能證據(jù)并不完備。

美國國家經(jīng)濟(jì)研究局（NBER）在今年發(fā)表的一項(xiàng)研究中指出，中國研究人員的「本土引用偏差」是最明顯的，也就是說，他們會(huì)更傾向于引用本國的研究成果。

考慮進(jìn)這一層因素，中國的排名可能會(huì)降至世界第四位，僅次于美國、英國和德國。

但Nature認(rèn)為，盡管如此，也并沒有改變整體的發(fā)展趨勢。

論文地址：https://www.nber.org/papers/w32468

此外，更有其他跡象表明，中國相對(duì)其他國家的研究質(zhì)量正在提升。

根據(jù)一篇于2023年發(fā)表在Nature上的文章，中國在高水平期刊發(fā)表的論文數(shù)量方面已經(jīng)超過了美國！

文章地址：https://www.nature.com/articles/d41586-023-02159-7

下面幾張圖，顯示了中國、美國、歐盟國家在化學(xué)、生命科學(xué)、地球和環(huán)境科學(xué)、物理有影響力的期刊上發(fā)表的論文數(shù)量。

左右滑動(dòng)查看

TOP 1的是中國還是美國，真的那么重要嗎？

有些人認(rèn)為重要，是因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這是一場純粹的零和博弈。

但是也有人指出，在科研領(lǐng)域，一個(gè)國家的發(fā)展并不一定意味著另一個(gè)國家的損失。

俄亥俄州立大學(xué)的研究政策專家Caroline Wagner就持這樣的觀點(diǎn)。她指出，目前最具影響力的高被引論文大多來自美國、中國和歐洲研究人員的共同合作。

英國曼徹斯特大學(xué)的研究政策分析師Kieron Flanagan也認(rèn)為，如果中國或其他國家加大研究投入，這實(shí)際上是對(duì)美國有利的。

當(dāng)然，這一結(jié)論的前提是，美國能留住世界頂尖的科學(xué)家隊(duì)伍，讓他們充分融入全球的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)保住本國的科研投入和研究質(zhì)量。

政府資金缺位

其實(shí)，這類警告已經(jīng)不是什么新鮮事了。

在美國每一代政策圈中，都會(huì)流傳著類似的擔(dān)憂。

在2005年，美國國家科學(xué)院就曾發(fā)布一份名為「Rising Above the Gathering Storm」（超越迫近的風(fēng)暴）的重要警示報(bào)告，指出全球化對(duì)美國競爭力造成的威脅。

這份報(bào)告的一項(xiàng)重要建議，就是將數(shù)學(xué)、工程和物理科學(xué)的基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)翻倍，這與1998年至2003年間國立衛(wèi)生研究院預(yù)算翻倍的政策相呼應(yīng)。

2007年，美國國會(huì)通過了一項(xiàng)法律，承諾做到這一點(diǎn)，但立法者并未兌現(xiàn)。

如今，同樣的歷史正在重演。

2022年，為了遏制中國的崛起，國會(huì)一致通過了「CHIPS and Science Act」（芯片與科學(xué)法案），授權(quán)了約2800億美元的資金，用于推動(dòng)美國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并且增加幾大主要研究機(jī)構(gòu)的預(yù)算。

作為這項(xiàng)法案的主要受益者，美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）的預(yù)算在2023年猛增11%達(dá)到了99億美元，但今年卻又降到了91億美元。

美國大學(xué)協(xié)會(huì)政府關(guān)系和公共政策副主席Matt Hourihan表示，作為GDP的占比，美國國家科學(xué)基金會(huì)、美國能源部科學(xué)辦公室和美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院的公共投資，現(xiàn)已降至1997年以來的最低水平。

雖然美國的研究投資在GDP中的占比仍在上升，但這主要是因?yàn)樗綘I企業(yè)在不斷增加研發(fā)投資。

美國總統(tǒng)科學(xué)顧問、白宮科技政策辦公室（OSTP）主任Arati Prabhakar強(qiáng)調(diào)：「我們必須讓聯(lián)邦資助的研發(fā)重回健康軌道。盡管私營研發(fā)的快速增長對(duì)就業(yè)和經(jīng)濟(jì)是有利的，但這絕不能替代聯(lián)邦投資支持的基礎(chǔ)科學(xué)研究?！?/span>

其實(shí)，正是這些趨勢，接受了美國和中國之間實(shí)力對(duì)比的變化，科睿唯安科學(xué)信息研究所首席科學(xué)家Jonathan Adams表示。

Adams指出，美國在其投入最多的領(lǐng)域（如生物醫(yī)學(xué)研究）仍然保持領(lǐng)先地位。

然而，在材料科學(xué)、物理科學(xué)和計(jì)算機(jī)等投資相對(duì)不足的領(lǐng)域，中國正在趕超美國。

明年1月的關(guān)鍵問題，就在于下一屆總統(tǒng)和國會(huì)能否通力合作，推進(jìn)兩黨此前都曾答應(yīng)的科研資助承諾。

這很大程度上取決于誰將控制目前處于分裂狀態(tài)的國會(huì)兩院——目前，民主黨主導(dǎo)了參議院，而共和黨在眾議院占多數(shù)。

在確定支出優(yōu)先次序時(shí)，國會(huì)往往會(huì)做出獨(dú)立決策，而不受總統(tǒng)預(yù)算提案的影響，美國實(shí)驗(yàn)生物學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)公共事務(wù)辦公室負(fù)責(zé)人Jennifer Zeitzer表示。

比如，雖然前總統(tǒng)多次試圖削減科學(xué)預(yù)算，但恰恰是在他任期內(nèi)，國會(huì)打破了自己制定的預(yù)算上限，不僅增加了國防開支，也加大了對(duì)科學(xué)機(jī)構(gòu)的資金支持。

如今，立法者面對(duì)的是一項(xiàng)限制2025年前總體支出的預(yù)算協(xié)議框架下，STEM領(lǐng)域的支出可能會(huì)再一次被制約。

在明年新總統(tǒng)和新國會(huì)就職后，這一情況是否還會(huì)發(fā)生新的變化？目前還無法預(yù)測。

Zeitzer表示，這是一種「鞭打效應(yīng)」。

資助機(jī)構(gòu)會(huì)持續(xù)受到政治風(fēng)向變化的影響，這些變化此前曾帶來巨大承諾——偶爾伴隨著大額投資，但隨后必然會(huì)轉(zhuǎn)向財(cái)政緊縮。

在將近一半的時(shí)間里，資助機(jī)構(gòu)都不得不在臨時(shí)撥款的情況下運(yùn)作，甚至面臨著政府停擺的威脅。

「如果接下來20年情況仍是如此，我不知道我們該如何保持競爭力?！?/span>

外國人才的重要性

現(xiàn)在一個(gè)最關(guān)鍵的問題就是：美國是否仍將是全球科研人員學(xué)習(xí)和工作的首選地？

顯然，如今美國科學(xué)的發(fā)展，在很大程度上都依賴于國際人才。

去年授予的科學(xué)和工程博士學(xué)位中，超過三分之一頒發(fā)給了國際學(xué)生，其中計(jì)算機(jī)科學(xué)的比例為59%。

對(duì)此，IBM研究總監(jiān)、美國國家科學(xué)委員會(huì)主席Darío Gil表示：「我們對(duì)于外國人才的依賴，已經(jīng)達(dá)到了歷史最高水平。」

這些學(xué)生主要來自中國，其次是印度。

2022年的數(shù)據(jù)顯示，在美國取得博士學(xué)位的中國學(xué)生中，有77%的人打算繼續(xù)留在美國，這一比例比起過去5年略有下降。

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織的數(shù)據(jù)顯示，美國仍然是國際學(xué)生的首選地。

最新數(shù)據(jù)顯示，在2020年，美國接收了全球15%的學(xué)生。

但已經(jīng)有跡象表明，美國可能正在失去這種優(yōu)勢。

國際學(xué)生的比例已經(jīng)在下降，從2000年的23%下降到了2020年的15%。

盡管在經(jīng)歷了短暫的低谷后，入學(xué)人數(shù)已經(jīng)恢復(fù)到歷史最高水平，但來自中國的頂尖人才，是否仍將美國視為有吸引力的地方？

目前，中國仍然是美國最大的研究合作伙伴，但中美研究人員的合著文章數(shù)量正在下降。

相比之下，中國和其他國家的合作正在持續(xù)增加。

NBER今年發(fā)表的一項(xiàng)研究，對(duì)中國學(xué)生與非中國學(xué)生申請美國博士項(xiàng)目的傾向進(jìn)行了比較。

結(jié)果顯示，兩組數(shù)據(jù)在2016年之前保持一致，但到了2019年，中國學(xué)生的入學(xué)率下降了15%。

論文地址：https://www.nber.org/papers/w32622

盡管自疫情以來，中國學(xué)生在美國大學(xué)的入學(xué)人數(shù)有所回升，但中國的優(yōu)秀人才可能正在避開美國。

雪城大學(xué)亞洲/亞裔美國人研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、社會(huì)學(xué)家Yingyi Ma表示：不斷升級(jí)的反華言論可能是一個(gè)因素，但中國研究生在國內(nèi)有越來越多的機(jī)會(huì)，獲取工作簽證也日益困難，這些都不可忽視。

康奈爾大學(xué)的移民學(xué)者Amy Nice表示，另一個(gè)挑戰(zhàn)，就是綠卡的數(shù)量也在限制，這一點(diǎn)其實(shí)國會(huì)很容易解決。

不過，并不是所有人都相信，美國學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)在國際人才上已經(jīng)面臨緊迫的危機(jī)。

國際教育協(xié)會(huì)的首席執(zhí)行官Allan Goodman指出，美國并不是唯一一個(gè)收緊移民政策的國家，加拿大、英國也在采取類似措施。

這就意味著，國際學(xué)生考慮在哪里開展職業(yè)生涯時(shí)，非美國的選擇也在減少。

IBM研究總監(jiān)兼美國國家科學(xué)委員會(huì)主席Gil也表示，中國學(xué)生來美國深造的熱情依然高漲。

「學(xué)生們依然對(duì)留美十分熱情，更大的問題是如何鼓勵(lì)美國學(xué)生投身科技領(lǐng)域，尤其是如何提升美國學(xué)生正在滑坡的數(shù)學(xué)水平?！?/span>