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中國科技論文正向高質量轉型——2019中國國際科技論文産出態勢評述

【浏覽字體: 】      發布時間:2019-12-18      來源:中國教育報

  (本报记者 柯进)以石墨烯为基础的新型晶体管,为我国未来实现超高速晶体管奠定了基础;“嫦娥四号”实现月球背面成功着陆;5G商用将世界带入高速互联时代;“飞秒激光直写”技术制备出大规模光量子计算芯片,使量子计算机获得超凡计算能力成为可能……在中美贸易摩擦背景下,这些不断刷新的“重大科研成果之最”,彰显着中国科研从昔日的“跟跑者”,正在向与西方发达国家“并跑”的历史性转变。
  中國科學技術信息研究所日前在京發布的2019中國科技論文統計結果,既展現出這種角色轉換的曆程,也再次印證了中國正在向全球高質量科研産出者邁進。
  中國論文質量與世界強國的差距在縮小
  論文發表後的被引用率,被國際學術界普遍認爲是衡量一篇論文影響因子大小的一項重要指標。
  根據2019中國科技論文統計結果,2009年至2019年(截至2019年10月)我國科技人員共發表國際論文260.64萬篇,比2018年統計時增加了14.7%;論文共被引用2845.23萬次,與上一個統計年度相比,增加了25.2%,連續三年排在世界第二位。雖然中國論文被引用次數增長的速度顯著快于大多數國家,但與排在第一位的美國的7468.9萬次相比,還有很大差距。
  從篇均被引用率來看,我國平均每篇論文被引用10.92次,比上一年度統計時提高了9.2%。這意味著,從縱向比較,2009年至2019年10月間,我國國際科技論文的質量有了顯著提升。
  但是,從橫向比較的角度來看,本統計年度世界國際科技論文被引用次數的平均值達到每篇12.68次,比上一年度統計時的12.61次有所提高。這說明我國科技論文的質量雖然提升速度快,但與同期的世界平均值相比,還有不小的差距,需要進一步加快追趕步伐。
  如果我們進一步擴大橫向比較的範圍,很容易發現,中國與世界主要科技大國之間的差距依然較大。以2009至2019年間發表國際科技論文數超過20萬篇的22個國家和地區作參照,如果按每篇論文的平均被引用次數排序,每篇論文平均被引用次數超過本統計年度12.68次這一平均值的國家,有13個。其中,瑞士、荷蘭、美國、英國、瑞典、加拿大、比利時和德國的論文篇均被引用次數,都超過了15次。而中國則排在第16位,雖與日本、韓國的論文質量水平已非常接近,但仍遠遠落後于歐美傳統科技強國。
  當然,中外之間雖然存在較大差距,但這不能否認過去一年中國國際科技論文質量大幅度提升的事實。按照中國科學技術信息研究所的通行做法,把統計年度內的論文被引用次數世界均值劃一條線,將高于均線的論文稱作卓越論文(即論文發表後的影響超過其所在學科的一般水平)。依據科學引文索引數據庫(SCI)統計,2018年,中國卓越科技論文爲31.59萬篇,占論文總數的36.4%,較2017年增長了12.4個百分點。
  近年來,在衡量和對比不同國家和地區國際科技論文的水平時,國際學術界比較通行的做法,就是往往會把被引用次數處于世界前1%的論文,作爲“高被引論文”,並將該指標納入測度範圍。假定論文高被引這一指標是科學的,那麽,我們不妨將時間拉長到2009年至2019年的10年段,進行國際橫向比較。
  數據顯示,2009年至2019年,中國高被引論文數爲30755篇,占世界份額的20.0%,數量比2018年增加了23.9%,排在世界第二位,位次比上一年度上升一位,占世界份額提高了近3個百分點。中國高被引論文數量雖與排名第一的美國73663篇相比,仍有差距,但與排名第三、第四和第五位的英、德、法三國的27905篇、18896篇和12415篇相比,差距正在拉開。這表明,過去一年間,中國國際科技論文的質量與同時期的歐洲科技強國相比,有了更爲顯著的提高。
  中國的這種進步態勢,不僅體現爲高被引論文數量的快速增長,還體現在能反映世界科學界最新科學發現和研究動向的熱點論文數量增長上。這些發表後兩年間被引用次數排在各學科前1‰的熱點論文,在很大程度上被認爲是世界科研前沿的風向標,往往能反映最新的科學發現和研究動向。換句話說,一個國家、一個地區的國際熱點論文産量,在一定意義上反映了該國、該地區對于世界科研的貢獻度。
  在本統計年度內,中國國際熱點論文數爲1056篇,占世界熱點論文總數的32.6%,排在世界第二位。同期,美國熱點論文數最多,達到1562篇,占世界熱點論文總量的48.2%,英國以830篇、德國以511篇、法國以369篇,分列世界第三、第四和第五位。
  就世界各學科領域影響因子最高的期刊收錄中國論文總量變化狀態而言,2018年度,在世界178個學科領域155種高影響力期刊上發表的61420篇論文中,中國發表論文11318篇,比2017年度增加3059篇,占世界份額的18.4%,排在世界第二位;美國有22017篇,占世界份額的35.8%。
  從享有世界最高學術聲譽的Science、Nature和Cell三大頂尖期刊來看,2018年度,在三大名刊發表的6641篇論文中,中國論文爲429篇,單就論文數量,較上一年度增加了120篇,排在世界第四位,與2017年度持平。美國以2588篇,仍高居世界首位,英國和德國分列第二和第三位。
  就國際知名學術引文數據庫收錄中國科技期刊種類來看,中國科技期刊的知名度在穩步提高,這也在另一個側面印證了中國科技論文質量的穩步提升。2018年,SCI數據庫收錄中國科技期刊187種,比2017年增加14種。
  中國擠進世界第一方陣的學科在增多
  和往年做法相似,中國科學技術信息研究所2019年發布的報告,依然聚焦了中國國際科技論文的産量、影響因子和産地,並希望借助論文産出學科領域的統計數據,反映當年中國各學科的科研優勢和不足。
  2018年,全球學術界在關注什麽?哪些學科領域是學界的“興奮點”?在這些學科領域中,中國具有哪些優勢?
  以SCI爲例,2018年SCI收錄論文最多的學科,依次是化學、臨床醫學、生物學、物理學、材料科學、電子通信與自動控制、基礎醫學、地學、計算技術和環境科學等10個學科。其中,化學有52584篇,臨床醫學有41966篇,生物學有40228篇,物理學有34406篇,材料科學有30793篇,電子通信與自動控制有21514篇,基礎醫學有20690篇,地學有14586篇,計算技術有14304篇,環境科學有13570篇。這組數據表明過去一年世界學術界開展科研的“興奮點”,主要集中在以上10大學科領域。
  從2018年中國各學科産出論文數量和被引用次數及所占世界的比例來看,中國的材料科學、化學、工程技術、計算機科學、物理學和數學等6個學科産出論文的比例,超過世界該學科論文的20%;材料科學、化學和工程技術論文的被引用次數排名世界第一位,農業科學、生物與生物化學等9個領域論文的被引用次數擠入世界第二位。
  可見,這些學科在國際科學界排行榜上的躍升,在一定程度上表明中國學者在化學、計算機科學、工程技術、材料科學等學科領域的研究水平,已跻身世界科學研究的第一方陣,具有明顯的比較優勢。
  事實上,這一結論在其他幾個頂尖的文摘和引文數據庫中也可以得到印證。按照全球規模最大的文摘和引文數據庫Scopus2018年收錄中國論文的領域分布統計數據顯示,Scopus2018年收錄的中國論文數量最多的學科是工程技術,超過13萬篇;論文數量超過5萬篇的學科,還有工程、材料科學、化學、物理與天文學、生物化學遺傳學和分子生物學以及醫學等6個學科。這意味著與這些學科相關的科學問題,是2018年我國學者研究最爲活躍的領域。
  在衆多活躍領域中,中國學者在醫學和生命科學方面的研究成果比較突出。以美國《醫學索引》收錄中國論文情況爲例,2018年該數據庫收錄的中國論文有18.85萬篇,比2017年增加了33.3%,占世界總數的15.8%。
  不僅如此,其實,我國學者在相關學科領域開展科學研究的活躍程度也能從各類國際會議中得到印證。依據《科技會議錄引文索引》2018年收錄的世界重要會議論文分布狀況,2018年,收錄第一作者單位爲中國的科技會議論文共計7.37萬篇,與2017年基本持平,占世界的14.7%,排在世界第二位。2018年,中國科技人員共參加了在86個國家(地區)召開的2849個國際會議,發表的國際會議論文最集中的分別是電子通信與自動控制、計算技術、臨床醫學、能源科學技術、物理、環境科學、材料科學、地學和化學與核科學技術等10個學科。
  通過對國際學術界普遍認可的三大頂尖數據庫的統計分析,我們發現,醫學、化學、物理學、材料科學、生物科學、計算技術、環境科學、電子通信與自動控制等領域,既是中國學者研究的“興奮點”,也屬于國際學術界研究的熱點。
  與往年相比,中國的社會科學有了比較明顯的進步。在2018年SSCI數據庫收錄的35.37萬篇世界論文中,中國論文有2.64萬篇,占世界論文總數的7.5%,增長32%,居于世界第三位,較2017年排名上升一位。中國在國際社會科學期刊上發表的論文,涉及39個學科,其中經濟學、教育學、社會學、管理學、語言文字和圖書情報學是發表論文最集中的6個學科。
  當然,在這些顯著進步的背後,我們也應當清醒地看到,我國學者除了在爲數不多的幾個領域研究具有學術優勢外,像社會科學、精神病學與心理學、神經科學與行爲學等領域的研究,依然與世界主要的科研強國存在較大差距。這種“偏科”也提示我們:未來,我國的科學研究要在存在短板的學科領域加強建設,傾斜更多資源。
  與前三個統計年度情況相似的是,從國際論文的地區分布來看,北京、江蘇、上海、廣東、浙江和湖北6個省市不僅仍然是論文産量比較高的地區,而且國際論文10年累計被引用篇數也是排在全國前列的地區。這種分布態勢,說明一個地區國際論文的産量和質量,與該地區的高等教育資源、科研院所布局以及經濟社會發展水平存在正相關關系。
  科研國際合作重要性日益顯現
  2019中國科技論文統計結果表明,科研的國際合作,已成爲世界各國科技發展戰略中的重要組成部分。通過國際合作,有效整合了創新資源、提高了創新效率。
  這種國際合作的趨勢,在大學之間、大科研項目的跨國合作方面,表現尤其明顯:一方面像哈佛大學、耶魯大學和斯坦福大學等在內的許多世界頂尖大學都進入中國建立中心,以加強科學合作;另一方面,具有投資強度大、多學科交叉、實驗設備複雜、研究目標宏大等特點的大科學研究,正在成爲國際科學合作的熱點領域。比如,像國際熱核聚變實驗堆計劃、國際綜合大洋鑽探計劃、全球對地觀測系統等一系列大科學研究項目,少則吸引數十個國家和地區的科學家參與,多達聯合幾百個上千家來自不同國家(地區)的科研機構參與攻關。中國通過參與這些國際合作平台的建立,表明中國已具備了參與國際大科學和大科學合作的能力。
  中外科學家合著論文,作爲國際合作的重要形式之一,其數量和質量的變化也在一定程度上反映出中國科學研究的國際合作步伐正在加快。根據SCI數據庫的統計,2018年收錄的中國論文中,國際合作産生的論文爲11.08萬篇,比2017年增加了1.34萬篇,增長了13.8%。國際合著論文占我國發表論文總數的26.5%。2018年,中國作者爲第一作者的國際合著論文共計76622篇,占我國全部國際合著論文的69.1%,合作夥伴涉及157個國家(地區);其他國家作者爲第一作者、我國作者參與工作的國際合著論文爲34220篇,合作夥伴涉及182個國家(地區)。
  不過,值得注意的是,在2018年度國際大科學的研究領域,以中國科研人員爲第一作者的國際論文數量雖有顯著增加,但在中國科研人員參加的所有論文中的占比依然偏低。
  在2018年中國發表的國際論文中,作者數大于1000、合作機構數大于150個的論文共有300篇,較上一個統計年度的218篇,增長了37.6%;作者數超過100且合作機構數大于50個的論文共計583篇,增長了14.7%,涉及高能物理、天文與天體物理、醫藥衛生和生物學等學科。其中,中國機構作爲第一作者的論文僅爲45篇,其中中科院高能物理所有38篇,參與合作的國家(地區)有德國、美國、巴基斯坦、俄羅斯、印度、意大利、蒙古、荷蘭、韓國、塞浦路斯和瑞典等。
  這不只是體現在科研重要呈現方式的科技論文上。實際上,比較當今世界重大的科學研究,不論是國際熱核聚變實驗研究(ITER)、歐洲核子研究中心的強子對撞機(LHC)等重大科技攻關項目,還是跨學科專業的單項研究,科學研究跨國界、跨學科領域的發展趨勢越來越明顯。
  按照2019年11月21日出版的《自然》增刊“自然指數—科研合作和大科學”顯示:2012年以來,在自然指數覆蓋的期刊中,涉及國際合作的文章數量增幅爲21%(物理)到48%(化學)之間。其中,自然指數追蹤的中國與美國科研人員合作完成的論文數量由2015年的3413篇增至2018年的4631篇,而英國與歐盟科研人員的合作論文數量自2016年以來就已停滯不前。這表明,中美科研機構在逆風中依然保持著強勁合作的勢頭。
  校企之间成果轉化差距在拉大
  與前幾個統計年度的情況相似,基金或項目資助對于我國國際論文産出數量的增加和質量的提升,作用明顯。
  2018年,由國家各級基金或項目資助産生的中國國際論文達到35.56萬篇,其中高校占79.22%,比四年前縮減了4.68個百分點;研究機構占9.4%,比四年前縮減了3.8個百分點。這些論文主要分布在化學、物理、生物、臨床醫學、材料科學和通信與自動控制、基礎醫學、地學等領域。
  就産出論文的質量而言,高校仍然是卓越論文的産出主體。從國際最具影響力期刊上發表的論文來看,2018年度,中國學者在世界178個學科領域影響因子最高的155種期刊上發表的61420篇高水平論文中,66.9%論文是受國家自然科學基金資助産出。這些發表在世界各學科高影響力期刊上的論文,約八成産自高校。其中,清華大學、北京大學、哈爾濱工業大學、上海交通大學、浙江大學分別以427篇、348篇、343篇、321篇和303篇,分列前五名。
  总体而言,通过分析本年度的统计数据,我们不难发现:过去一年,尽管中国国际科技论文的产量和质量均有所提高,但成果轉化率低,依然是制约科研良性发展的重要短板。
  發明專利作爲衡量技術創新的一項重要指標,我們不妨將其納入觀測的依據。根據中國科學技術信息研究所援引經合組織2019年11月11日的數據顯示,2017年中國發明人擁有的三方專利數爲4215項,占世界的8.8%,較2015年增長了3.6個百分點,僅落後于日本、美國和德國,排在世界第四位。
  根據2018年美國專利商標局的國外專利授權統計,中國申請人獲得的專利授權共15946件,占美國國外專利授權總數的9.6%,排在第四位,位次與2017年持平,僅落後于日本、韓國和德國。
  若依據中國科學技術信息研究所援引《德溫特世界專利索引數據庫》(DWPI)的統計數據顯示,2018年在中國公開的授權發明專利約43.23萬件,較2017年增長2.9%。按第一專利權人(申請人)的國別看,中國機構(個人)獲得授權的發明專利數約爲33.52萬件,占比77.5%。
  從獲得授權的發明專利的機構類型看,2018年度,中國高校獲得約7萬件授權發明專利,占中國(不含外國在華機構)獲得授權發明專利數量的20.7%,較四年前縮減了2.7個百分點;研究機構獲得約2.7萬件授權發明專利,占總數的8.2%,較四年前縮減了0.12個百分點;公司企業獲得約21.5萬件授權發明專利,占總數的64.2%,較四年前增加了7.55個百分點。
  这说明随着第四次工业革命的兴起以及世界范围内的产业转型升级,相对于高校来说,公司和企业在科研成果轉化为现实生产力方面的优势更加明显,而作为科研成果产出“大户”的高校和研究机构,则在科研成果轉化方面存在明显的“短板”问题,日益突出。这就需要未来我国在打通科技创新链方面,充分发挥校企各方的优势,进一步补齐“短板”,加长“长板”,以促进科研成果的有效转化。