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中美科技实力差距到底有多大?

2017-4-9 22:54| 发布者: 强天鹏| 查看: 841| 评论: 0

摘要: 2017-04-09 09:59:14编 者 按既要有直面差距的勇气,更要有寻索超越的决心。中国和美国的科技实力差距到底有多大?先让我们来看看中美两国的综合科技和创新能力的差距,下面这张图是中国和美国在33个工业领域的科技 ...
2017-04-09 09:59:14
编 者 按
既要有直面差距的勇气,更要有寻索超越的决心。

中国和美国的科技实力差距到底有多大?

先让我们来看看中美两国的综合科技和创新能力的差距,下面这张图是中国和美国在33个工业领域的科技实力雷达图,图片将这33个涵盖主要工业生产的领域分为科学研究型、工程技术型、客户中心型和效率驱动型四个大类,图片中红色三角形为美国,蓝色菱形为中国。

▲ 中美工业领域科技实力对比图

从图片我们可以清楚的看到:中国在家用电器、建材、铁路和高铁技术等少数领域领先美国,但在其他20多项技术领域都远远差于美国,特别是前沿行业中的商业航空器、半导体、生物机器、特种化工和系统软件等核心技术领域,和美国差距在20至30年左右。

2015年,在全世界100个热点科学研究前沿和49个新兴研究前沿领域中,美国在143个前沿领域都有核心论文入选,且在108个前沿的核心论文数都排名第一,中国在16个前沿的核心论文数为第一名,除了在化学与材料科学领域,中国的贡献度超过美国之外,世界科学研究的前沿突破基本上有8成来自美国,这就是科学研究实力的差距。

据悉,在世界500强科学研究机构2015年年度排名中,美国共占有198家大学和研究机构进入,其中前十名的研究机构中就有9所来自美国,美国的科学研究实力有多强呢?我们以哈勃太空望远镜为例子,众所周知,日本以高品质数码相机技术著称,但实际上世界高端光学强国第一名一直都是美国,而不是日本。

什么是造成这样差距的最大原因?

科学技术差距背后的原因只能是人才。我们在能代表世界最前沿科学水平的诺贝尔奖的分布上来看一下美国在人才上的强势地位:

▲ 1975——2012年自然科学和经济学诺贝尔奖年鉴

为什么美国在诺奖中独领风骚?我们很难说这是由于人种的优势造成的。或许是美国的教育体制有其独到的优越性?但是如果仔细查看诺奖获得者名单,就会发现无论是教育还是经济都不能说是美国取得这一优势的最主要原因。

▲ 2016年诺贝尔奖得主名单,美国诺奖得主中,除鲍勃·迪伦外,其他都非本土出生

从2016年的诺贝尔奖得主名单上可以看出,美国在人数上依然独占鳌头,但除了我们备受争议的民谣艺术家以外,其他都不是出生在美国。

第二次世界大战造成了欧洲的大动乱,美国借此机会吸收了大量高端人才。二战之前,英国人和德国人是诺贝尔自然科学奖的常客。二战之后,美国人几乎垄断了自然科学的奖项。

爱因斯坦就是个典型的例子。他是德国最享有世界声誉的科学家,刚刚大学毕业时还曾获得瑞士国籍,但仅仅因为犹太人的血统就不见容于德国,此后辗转于意大利、荷兰,都无法得到足够的重视。

因此,尽管爱因斯坦倾向于留在欧洲,最终还是选择了此前只去做过学术访问、却有着“同志式的友好精神,以及共同合作的才能”的美国。

法国科学家朗之万得知爱因斯坦移民美国的消息后,就说:“这是一件大事,当代物理学之父迁到了美国,现在美国成为世界物理学的中心了。”

▲ 爱因斯坦为核能开发奠定了理论基础,开创了现代科学技术新纪元,被公认为是继伽利略、牛顿以来最伟大的物理学家

1945年盟军攻克柏林,当苏联忙于将大批德国的设备和机器运回国内之时,美国却派了3000名科技专家到德国物色人才。二战结束,美国一共从德国运回了数万名科学家、工程师及其家属。这在美国乃至任何国家的历史上,都是前所未有的。

然而,如果说美国的成功主要是因为别处的战乱,也是和事实不符的。除了客观原因,美国为了吸引世界各地的人才所做出主观努力是不容忽视的。

比如“电子计算机之父”冯·诺依曼。这位著名的数学家六岁就能心算做八位数的乘除法。

1929年,冯·诺依曼26岁,是德国一所大学的助教以及汉堡大学的兼职讲师。德国的学术体系更在乎资历,能否升职不取决于他的才华与成就,而是他与上司之间的人际关系以及行政官员的评价。

有一天,美国普林斯顿大学向他发来一张客座教授的聘书,并承诺如果他愿意留在美国定居,将增加薪金并一年以后聘为正式教授。更好的礼遇,更高的职务,更丰厚的薪水,更充足的科研条件,年轻的助教冯·诺依曼还能有什么理由选择德国而拒绝美国呢?

于是,1931年,28岁的冯·诺依曼成为了美国普林斯顿大学第一批终身教授。

▲ 冯·诺依曼,在现代计算机、博弈论、核武器和生化武器等诸多领域内有杰出建树的最伟大的科学全才之一,被后人称为“计算机之父”和“博弈论之父”

原子弹的爆炸、氢弹的发明、现代火箭的研制、人造卫星的上天、登陆月球的实现,以及电子计算机的来临,无一不是改变整个人类历史、并使美国引领世界趋势的大事件。

然而,这些美国的“火箭之父”、“氢弹之父”、“电子计算机之父”们,竟然都不是美国本土人士,全是来自欧洲的科学家。

乃至后来的苏联解体,也成了美国接收苏联各类优秀人才的大好机会。圣彼得堡物理研究院的独门秘技是研制和生产大功率军用固体激光器,苏联一解体,美国国防部即派员常驻该院,以合作的名义,让这些专家为美国人干活。

美国还以高出原有薪水10倍以上的高薪收买俄罗斯反弹道导弹专家。这是因为美国人深知,引进国外的技术人才,不仅省掉了教育成本的支出,而且是一门一本万利的好生意。

▲ 美国F-22战机生产线

在被称为和平时期的当前,美国也从来没有忽视对人才的引进,其手段也更加多样化。

移民政策是发达国家争夺发展中国家人才的最常用、最普遍、最有效的手段。为吸引世界各国的优秀人才,美国政府通过职业移民政策吸引美国需要的高科技人才、高层次人才和紧缺人才,向具有特殊专业才能的人才提供便利,大开绿灯,增加所需职业移民签证的配额数量。

美国同时制定了优厚待遇留住人才。美国很多高技术公司除了给予高薪外,还视高技术人才工作的重要程度额外配给股票期权。由于高科技产品附加值看涨,许多公司的股票成倍甚至几十倍地涨,每天都有专家、工程师成为百万富翁。

美国的企业是国外专家最多的地方,电子行业聘用的外籍科技人才占企业科技人员的16%,在59%的高技术公司里,外籍专家占了90%,计算机产业领域的博士中50%以上是外国人,在硅谷企业工作的外籍高级工程师占1/3以上。

▲ 2011——2015全球人才指数,点击可放大

中国要立足长远的发展,国家崛起已经作为一个现实议题进入公共视野,而人才必定是绕不过的一个话题。中国在注重培育本土人才的同时也高度重视海外高层次人才的引进,比如大家熟知的“千人计划”、“长江学者奖励计划”、中科院“百人计划”等。

相关报告显示,2017年中国留学生归国人数预计突破60万,这个数字将明显超过2017年出国留学的总人数。报告指出,54.8%的海归主要看重国内经济形势发展好,还有超过40%的人认为家庭、朋友圈都在国内,因此选择归国发展。中国与全球化智库主任王辉耀表示,学成归国留学生人数增加,主要得益于良好的工作机会和国际化的薪酬待遇。

王辉耀说:“中国海归回流的现象十分迅猛,目前从回国情况来看,海归回国就业比较受青睐的包括销售、市场、研发。特别是他们在国外受到专业的训练,同国内全球化接轨的需要,成为海归就业的亮点。”

留学生“归国潮”正在形成。教育部数据显示,自2012年起,出国留学与留学回国人数比例从2012年的1.46比1下降到2016年的1.26比1,留学回国与出国留学人数的“逆差”在逐渐缩小。

此外,启德发布的《中国留学市场2016年盘点与2017年展望报告》中预测,留学生回国人数大于出国人数的拐点或将在5年内出现。对此,21世纪教育研究院副院长熊丙奇表示赞同,他说,未来几年,留学回国与出国留学人数有望由负转正,实现“顺差”。

熊丙奇表示:“在未来几年完全有可能。前几年我国出国人数以20%的速度在递增,在2012年左右,回国的海归大幅增加,2017年这些人毕业之后,开始回来了。我们可以看到一个很显著的事实是,由于出国留学人数增多,海归人数也会相应增加,从明后年开始,叠加的留学归国人数可能就会超过当年的出国留学人数。”

计划外的人才引进也在同步进行,如前段时间,诺贝尔得主杨振宁先生加入了中国国籍。除了国家层面,企业方面同样有收获,比如人工智能和机器学习领域国际上最权威的学者之一——前百度首席科学家吴恩达先生。

尽管中国在世界“人才大战”里取得了部分成绩,但无论在规模和质量上与美国相去甚远,中国的人才建设之路才刚刚开始。

延伸阅读

看看全球科技实力排名,就知道中国还差多远

中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院文献情报中心和Clarivate Analytics共同发布了《2016研究前沿》,遴选了100个热点前沿和80个新兴前沿,分析不同国家在这些前沿中的参与情况和具体表现。

报告显示,在所选的180个前沿中,整体上中国与美国仍有相当大的差距,但在个别前沿,中国也有出色表现。

从数据看,美国在152个前沿(占180个前沿的近85%,下同)都有通讯作者核心论文入选,约80%的(145个)前沿的通讯作者核心论文排名在前3名,且在106个前沿排名第1(约60%)。

英国、德国、法国和日本分别在90个(50%)、66个(36.7%)、57个(31.7%)和40个前沿(22.2%)有核心论文入选。

中国在68个前沿(37.8%)有核心论文入选,在30个前沿的核心论文数为第1名(16.7%),超过英国的14个(7.8%)、德国的11个(6.1%)、法国的8个(4.4%)和日本的11个(6.1%),这显示中国具有较强的前沿贡献度,在某些重要前沿跻身世界先进行列。

中国在核心论文数排名第1的前沿覆盖率仅次于美国,取得了30个前沿的第1名,分别来自8个领域,仅缺席地球科学领域与天文学和天体物理学领域。

8个领域中,第1名覆盖率最高的是数学、计算机科学和工程学领域,为53.8%,其次是化学和材料科学领域(37.5%),再次是农业、植物学和动物学领域(20%)。

从10个领域内遴选的热点前沿和新兴前沿参与和表现情况的比较分析,较为全面地展现了中国与美国这个科技强国的差距和优势。

结果显示,在数学、计算机科学和工程学领域以及化学和材料科学领域这2个领域,中国在贡献度、引领度以及卓越前沿表现视角上均超过美国,表明在这些前沿中国已走在了世界前列,表现了最强的综合实力。希望通过中国科学家的进一步努力,加大中国的领先优势,并不断扩大中国在这2个领域优势前沿的覆盖范围。

在农业、植物学和动物学领域、物理科学领域、生态学和环境科学领域以及生物科学领域,中国也都有若干前沿跻身世界先进行列。

在这些领域,虽然从领域整体上中国的参与和表现情况略逊于中国在数学、计算机科学和工程学领域以及化学和材料科学领域的表现,与美国尚存在差距,但每个领域中也至少有1—2个前沿中国表现了最强的综合实力,而且在这些领域中国参与的前沿覆盖范围也较广,表明在这些领域中国处在不断成长和壮大的发展阶段。

相信通过中国科学家的不懈努力,中国在这些领域会不断在更多的前沿有更好的贡献和表现,不断提升前沿的综合实力。

但在地球科学领域、天文学和天体物理学领域中国领先的前沿数还较少。在这些领域中国缺少贡献度和引领度等多项指标都表现突出的前沿。从临床医学领域、天文学和天体物理学领域、经济学与心理学以及其他社会科学领域来看中国参与和有所表现的前沿覆盖范围较小。

这些前沿从整体表现上来看,中国与美国差距较大,表明在这些领域需要中国科学家付出更多的努力,不断缩小差距,逐步扩大中国在这些领域的参与范围,增强中国在这些领域前沿的贡献度、前沿引领度和卓越前沿表现。

10个研究领域前沿的核心论文中美国和中国的贡献度和引领度以及两国的卓越前沿对比(点击查看大图)

注:每个领域共遴选出10个前沿,序号1-10的为热点前沿,其余为新兴前沿,其中○表示该行对应前沿在该列指标上美国取得第1,★表示该行对应前沿在该列指标上中国取得第1。


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