改革開放以來，我國的科技事業(yè)蓬勃發(fā)展，科技實(shí)力持續(xù)增強(qiáng)。“六五”期間，我國SCI 論文數(shù)量僅排在世界第26 名。到“十五”期間我國SCI 論文排名已經(jīng)提高到世界第7 名。“十一五”期間中國超過德國，成為世界第3 名。到“十二五”期間，中國又超過英國，成為世界第2名，排名僅次于美國。近年來，我國國際科技論文數(shù)量連續(xù)多年穩(wěn)居世界第2 名，并獲得了一系列舉世矚目的科研成果，成為具有重要影響力和競爭力的科技大國。

表1　世界主要國家SCI 論文數(shù)排名

在這一系列成績的背后，如何客觀地分析、判斷我國當(dāng)前科技發(fā)展的真實(shí)水平，直接關(guān)系到我們對未來發(fā)展的安排和部署。事實(shí)上，“卓越科學(xué)家在最前沿所進(jìn)行的領(lǐng)先研究”更能體現(xiàn)一個國家的科技先進(jìn)水平。1965 年文獻(xiàn)計量學(xué)的鼻祖Derek J. de Solla Price將“卓越科學(xué)家在最前沿所進(jìn)行的領(lǐng)先研究”定義為“研究前沿”。同時他用大量的引文分析數(shù)據(jù)描述“科學(xué)研究前沿”的文獻(xiàn)計量學(xué)本征，即研究前沿是由一組高被引論文和引用這些論文的施引論文組成的。基于de Solla Price 對研究前沿的定義，ESI 數(shù)據(jù)庫基于引文網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)將一個抽象的定性概念轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远康臄?shù)據(jù)。

基于ESI 數(shù)據(jù)庫的研究前沿的數(shù)據(jù)，中國科學(xué)院與科睿唯安從2014 年開始發(fā)布《研究前沿》年度研究報告，研判科技研究前沿發(fā)展的戰(zhàn)略方向，敏銳抓住科技創(chuàng)新的突破口和新的生長點(diǎn)。《研究前沿》年度研究報告為國內(nèi)外了解世界科研狀態(tài)和全球卓越科學(xué)家的最新科技趨勢提供了一扇窗。

2018 年，中國科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院、中國科學(xué)院文獻(xiàn)情報中心和科睿唯安共同發(fā)布了《2018 研究前沿》和《2018 研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》兩個報告，基于共被引聚類分析，遴選了100 個熱點(diǎn)前沿和38 個新興前沿，揭示了研究領(lǐng)域內(nèi)最新發(fā)展的最受關(guān)注的研究焦點(diǎn)和重要研究成果。報告揭示出中國近年來在多個基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了突破，中國在引領(lǐng)的研究前沿數(shù)量上位居第2，在科技研究前沿領(lǐng)域也有一席之地，表現(xiàn)出了一定的競爭力。兩個報告的發(fā)布對戰(zhàn)略科學(xué)家和科技決策者了解國家科技發(fā)展脈絡(luò)、制定科技戰(zhàn)略規(guī)劃提供了有力的事實(shí)支撐。

為了進(jìn)一步了解中國與美國的差距，本書（《2018研究前沿及分析解讀》，中科院科技戰(zhàn)略咨詢研究院等著。 北京：科學(xué)出版社， 2019.8）在《2018 研究前沿》和《2018 研究前沿?zé)岫戎笖?shù)》兩個報告的基礎(chǔ)上，分別從10 個領(lǐng)域138 個前沿展開中國和美國國家前沿?zé)岫戎笖?shù)及其分指標(biāo)上的比較分析。分析主要從宏觀到微觀就特定領(lǐng)域?qū)用娴教囟ㄑ芯壳把貙用孢M(jìn)行，精確揭示研究活力來源，并依據(jù)兩國在核心論文以及施引論文中貢獻(xiàn)的署名通訊作者的論文數(shù)及排名判定國家在特定研究前沿的主導(dǎo)地位，以期從重要成果產(chǎn)出的層面對中美科研核心競爭力的識別和分析，解讀中國與美國的差距和優(yōu)勢。

本文分享中美在各領(lǐng)域的科研實(shí)力整體比較分析情況，文中圖表可點(diǎn)擊看大圖。

各指標(biāo)數(shù)值及其排名

本書分別從10 個領(lǐng)域展開中國和美國在《2018 研究前沿》100 個熱點(diǎn)前沿和38 個新興前沿，以期掌握中國與美國之間的創(chuàng)新位勢。

表2　10 個領(lǐng)域總體及各領(lǐng)域

中國和美國的9 項指標(biāo)以及發(fā)展態(tài)勢對比

在10 個領(lǐng)域綜合層面，美國研究前沿?zé)岫戎笖?shù)等9 個指標(biāo)均排名第一，中國則在9 個指標(biāo)上都穩(wěn)居第二。但是從數(shù)值上來看，中美研究前沿?zé)岫戎笖?shù)得分分別為118.38 分和227.39 分，中國約為美國的一半。中國和美國的國家貢獻(xiàn)度得分分別為69.36 分和119.88 分，中國是美國的57.86%。中國和美國的國家影響度得分分別為49.02 分和107.51 分，中國是美國的45.60%。在指標(biāo)A、B、C、D 方面，中國為美國的47.05%、73.70%、43.53% 和50.16%。在指標(biāo)E 方面，中國是美國的55.53%，超過美國的一半。在指標(biāo)F 方面，中國是美國的87.05%。從上述中美9 個指標(biāo)的對比可以看出，除了施引論文的數(shù)量中國與美國的比值略高以外，其他核心論文數(shù)量和影響度，中國僅僅占美國的一半左右。因此從綜合指標(biāo)上可以看出中國與美國在研究前沿位勢上仍存在較大差距。

從分領(lǐng)域來看，在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，中國除在指標(biāo)C 排名第2 外，其余指標(biāo)均排名第1；美國在指標(biāo)C 排名第1，其余均排名第2。在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域，中國的國家研究前沿?zé)岫戎笖?shù)和指標(biāo)E 相當(dāng)于美國的1.28 倍和1.13 倍；在數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)領(lǐng)域，中國這兩個指標(biāo)更是達(dá)到美國的6.12 倍和14.78倍。由此可見，這兩個領(lǐng)域是中國的優(yōu)勢領(lǐng)域。

在農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)領(lǐng)域，生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，地球科學(xué)領(lǐng)域，中國分別有8 個、6 個、8 個指標(biāo)排名第2，美國除在生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)有3 個指標(biāo)排名第2 外，其余指標(biāo)均排名第1。其中，在農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)領(lǐng)域，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)為美國的52.64%；在生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)為美國的84.01%；而在地球科學(xué)領(lǐng)域，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)則為美國的46.21%。由此可見，這三個領(lǐng)域中，中國在生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域最強(qiáng)，地球科學(xué)領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)領(lǐng)域則僅僅占美國的一半左右。

在生物科學(xué)領(lǐng)域，美國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)排名第1，中國排名第4。中國的國家貢獻(xiàn)度和國家影響度分別排名第2 和第5。中國在指標(biāo)E 和指標(biāo)F 均排名第2。中國在指標(biāo)A、B、C 和D 上排名第2 ～ 5位。但從數(shù)值上來看，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)僅僅為美國的23.44%。中國指標(biāo)E 也僅僅為美國的16.46%，中國與美國的差距仍然巨大。

在物理學(xué)領(lǐng)域，美國在9 個指標(biāo)上均排名第1。中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)排名第3，指標(biāo)E 排名第2。其他7 個指標(biāo)也均排名第2 ～ 5 位。但從數(shù)值來看，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)是美國的34.87%，指標(biāo)E 是美國的31.45%，中國在重要成果的產(chǎn)出上僅僅相當(dāng)于美國的1/3。

在臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，美國在9 個指標(biāo)上均排名第1。中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)排名第10。從數(shù)值上來看，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)僅僅為美國的13.47%，不到1/7。指標(biāo)E 中國排名第4，數(shù)值相當(dāng)于美國的13.03%。中國在其他7 個指標(biāo)的排名上略有差別。指標(biāo)B 中國排名第5，指標(biāo)C 中國則僅僅排名第15，表明在該領(lǐng)域有較多的研究正在跟進(jìn)。

在天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域和經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)領(lǐng)域，美國在9 個指標(biāo)上均排名第1。在天文學(xué)與天體物理學(xué)領(lǐng)域，中國研究前沿?zé)岫戎笖?shù)排名第19，指標(biāo)E 排名第12；但份額上看，這兩個指標(biāo)中國也僅僅相當(dāng)于美國的15.90% 和4.65%，特別是指標(biāo)E，以中國為主導(dǎo)的重要成果產(chǎn)出，僅僅相當(dāng)于美國的4.65%。在經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)領(lǐng)域，中國的研究前沿?zé)岫戎笖?shù)和指標(biāo)E 排名第4 和第3；從份額上看，這兩個指標(biāo)中國僅僅相當(dāng)于美國的13.75% 和9.83%。

創(chuàng)新卓越地位

在10 個領(lǐng)域的138 個前沿中， 美國有118 個（85.51%） 創(chuàng)新卓越前沿、11 個創(chuàng)新前列前沿、7 個創(chuàng)新行列前沿、2 個創(chuàng)新追趕前沿。中國則有54 個（39.13%）創(chuàng)新卓越前沿、19 個創(chuàng)新前列前沿、24 個創(chuàng)新行列前沿、38 個創(chuàng)新追趕前沿，處于空白狀態(tài)的有3 個。中國的創(chuàng)新卓越前沿還不到美國的一半，70.29%的前沿處于創(chuàng)新行列及以上（包括創(chuàng)新前列和創(chuàng)新卓越）。

表3　10 個領(lǐng)域總體及各領(lǐng)域

中國和美國的創(chuàng)新卓越前沿分析

就分領(lǐng)域來說，10 個領(lǐng)域中，中國在2 個領(lǐng)域處于創(chuàng)新卓越，5 個領(lǐng)域處于創(chuàng)新行列，3 個領(lǐng)域處于創(chuàng)新追趕。因此，總體來說，7 個領(lǐng)域處于創(chuàng)新行列及以上水平。離2020 年進(jìn)入創(chuàng)新行列的目標(biāo)已經(jīng)非常接近。

其中，在化學(xué)與材料科學(xué)領(lǐng)域和數(shù)學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)領(lǐng)域，約90%的前沿已經(jīng)進(jìn)入創(chuàng)新卓越位勢，這兩個領(lǐng)域是中國的優(yōu)勢領(lǐng)域。

在農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)，生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)，生物科學(xué)，物理學(xué)5 個領(lǐng)域，70% 以上的前沿進(jìn)入創(chuàng)新行列及以上，那么可以說這5 個領(lǐng)域目前處于創(chuàng)新行列。一半以上的前沿進(jìn)入創(chuàng)新前列（包括創(chuàng)新卓越）狀態(tài)。其中，農(nóng)業(yè)、植物學(xué)和動物學(xué)，生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)，地球科學(xué)3 個領(lǐng)域接近一半（45.45%）的前沿進(jìn)入創(chuàng)新卓越狀態(tài)。

在經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)，天文學(xué)與天體物理學(xué)3 個領(lǐng)域，僅僅有個別前沿進(jìn)入創(chuàng)新卓越狀態(tài)，多數(shù)前沿尚未進(jìn)入創(chuàng)新前列，仍處在創(chuàng)新行列或創(chuàng)新追趕狀態(tài)，甚至個別前沿處于空白狀態(tài)，處于創(chuàng)新追趕狀態(tài)的前沿比例分別為36.36%、57.14% 和75.00%。相對來說，經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)及其他社會科學(xué)領(lǐng)域的表現(xiàn)優(yōu)于其他兩個領(lǐng)域，45.45% 的前沿進(jìn)入創(chuàng)新行列。

通過以上研究前沿的中美比較定量數(shù)據(jù)分析表明，中國在若干研究上已經(jīng)處于較高的創(chuàng)新位勢，但與美國在前沿研究上仍有較大差距，在不同的領(lǐng)域發(fā)展不均衡。建議我國在落實(shí)全面加強(qiáng)基礎(chǔ)研究政策過程中要分類施策，深入分析每個學(xué)科的整體短板和具體前沿短板。在學(xué)科上全面加強(qiáng)布局，對需要填補(bǔ)的空白，堅決填補(bǔ)，不留死角；對創(chuàng)新追趕類的學(xué)科和方向要查擺原因，找出弱點(diǎn)，強(qiáng)體強(qiáng)基，對標(biāo)猛追；對于創(chuàng)新前列類的學(xué)科和方向，總結(jié)優(yōu)勢，持續(xù)支持，培育卓越；對于創(chuàng)新卓越類學(xué)科和方向，戰(zhàn)略聚焦，營造生態(tài)，產(chǎn)出原創(chuàng)。