近日，美國國家科學基金會(NSF)的決策機構美國國家科學委員會(NSB)釋出了《2022科學與工程指標》。報告稱，“美國在科學與工程（S&E）領域的全面領導已不再可能，美國應當尋求新的發展目標”。知社將報告摘要如下，另附NSB高階顧問Julia Phillips的採訪報道。
從1993年起，NSF每兩年釋出一次《科學與工程指標》報告，向總統和國會彙報美國的科學、技術和工程發展水平與情況，並與其他國家、地區和經濟體進行對比。2022年的報告指出瞭如下幾個要點：
01
全球研發績效的轉移
從2000年到2019年，全球研發支出翻了三倍，從2000年的7260億美元漲到了2019年的2.4萬億美元。這些研發績效由少數國家主要完成，其中美國表現最為突出（支出6560 億美元，佔全球研發的27%），其次是中國（支出5260 億美元，佔22%）。其他國家則稍遜一籌，如日本（支出第三名，佔7%）、德國（佔6%）和韓國（佔4%），法國、印度和英國的比例則分別佔全球總數的 2% 到 3%。
儘管2019年美國的研究支出位居第一，但包括中國在內的多箇中等收入國家的研發增長幅度已趕超美國，所以美國在全球研發中的佔比正在下降。過去十年中，東亞、東南亞與南亞地區的研發增長尤其顯著。從2000年到2019年的資料看，美國為全球研發績效的增長貢獻了23%的力量，而東亞、東南亞和南亞地區的國家（包括中國、日本、馬來西亞、新加坡、韓國和印度）則為全球研發績效的增長貢獻了46%的力量。
過去 20 年，美國在對全球研究支出增長的貢獻不及中國。
資料來源：(GRAPHIC) K. FRANKLIN/SCIENCE; (DATA) THE STATE OF U.S. SCIENCE AND ENGINEERING 2022/NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
其中，中國貢獻了最高也是最主要的研發增幅。2010年到2019年，中國研發投入年均增長10.6%，遠超過美國的5.4%。美國在全球研發績效的佔比從2010年的29%下降到2019年的27%，而中國的份額從15%上升到了22%。
足見，全球研發績效的集中度在持續從美國、歐洲向東亞、東南亞、南亞的國家轉移。許多中等收入國家正在增加科學和工程刊物的出版、專利活動以及知識和技術密集型產出，向全球輸出科研和技術。
02
美國科研投入的結構與變化
自2010年以來，美國科研投入中政府資助的佔比全方位下降。從2010年至2019年的十年間，美國所有的研發專案中由美國政府資助的研發專案所佔的比例下降了大約10% (2010年美國政府資助專案佔比31%，而2019年僅為21%）。與此同時，企業研發投入所佔的比例不斷上升，重要性越來越明顯。這反應了美國科研資金結構的調整趨勢。
總的來說，美國的研發績效更多體現在實驗開發（佔比65%）和應用研究領域（佔比19%）和應用研究（19%），而企業在這兩個領域均佔據主導地位。而在基礎研究中，高等教育機構進行的研究專案最多(佔比達46%)，而企業進行的基礎研究數目也有所上升（從2012年的18%上升到了2019年的30%）。至於基礎研究領域的資金來源，美國政府負擔最多，達到該領域總投入的41%，此外企業負擔了31%，非政府的公益性組織負擔了16%，高校負擔了13%。
03
勞動力與高等教育的變化趨勢
報告指出，美國STEM（科學、技術、工程和數學）勞動力佔美國總勞動力的23%。這些勞動力嚴重依賴於外裔群體，他們約佔美國STEM勞動力的五分之一。那些在科學、工程領域獲得最高學位並且出生於外國的人群中，有一半是來自於亞洲，其中來自印度的人群佔比22%，來自中國的人群佔比11%。
大多數在美國工作的計算機科學家和工程師都出生在海外。
資料來源：(GRAPHIC) K. FRANKLIN/SCIENCE; (DATA) THE STATE OF U.S. SCIENCE AND ENGINEERING 2022/NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
美國的自然科學與工程技術(S&E)高等教育中，本科與研究生階段的學位授予數量從2000年的56.1萬人增加到了2019年的108.7萬人。儘管這一數字幾乎翻了一倍，但仍然難望中國項背。在由於人口基數問題，印度與中國所培養的S&E專業本科生數量一直領先世界，美國僅為第三，其次是巴西、墨西哥、英國、日本、土耳其、德國、韓國和法國。
在S&E博士學位的授予數量上，美國在數十年來一直保持世界領先地位，其2018年授予的博士學位數量達到了4.1萬。但中國培養的S&E博士正在逐步趕上美國。2018年，中國在S&E領域授予了近3.8萬個博士學位，而美國僅頒發了3.1萬份。在美國所授予的博士學位中，有相當一部分學位被授予給了國際學生，例如在經濟學、計算機科學、工程、數學和統計等領域，超過一半的博士是國際學生。
在多數大量培養S&E博士的國家，物理、生物科學、數學與統計學博士學位的授予數量佔比最高，而在中國、韓國與日本等國家，工程技術類的S&E博士佔比最大。
NSB 委員會主席、應用物理學家Julia Phillips在接受雜誌 ScienceInsider的採訪時表達了自己對報告所產生的想法。她表示，“認為(美國)會在所有事情上都處於領先地位，這是狂妄自大。所以我認為，美國要決定的是在哪些方面不能落後於人。” 她強調，當務之急是保證美國政府對基礎科學研究的財政投入。如果在基礎研究領域領先，那麼整體局面就會依舊有利。
她問道：“美國願意在(基礎研究)上花多少錢？現在這些投入只佔GDP的一小部分。我很欣賞國會在這點上比總統更加慷慨。但人們似乎並沒有興趣大幅提高這一項投入，這是令人遺憾的。”
此外，Phillips指出，學術領袖和美國當局之間互不信任的現狀，正在令留美的外國學生和科學家感受威脅，也令美國高校的學習與研究面臨緊張局勢。美國政府指責中國在誘使美國科學家分享他們的成果。有些聯邦安全機構的人員更是認為美國高校方對披露研究人員外國資金的規定執行不力，並呼籲進一步加強監督力度。而高校們對當局的政策態度冷淡，他們回擊稱執法人員經常隱瞞有關校園的潛在威脅的資訊，並且政府實施的“中國行動計劃”對華人研究人員有不公平的種族定性。Phillips認為解決高校和當局的信任問題，是改變這一局面的關鍵。
Phillips提及的另一個問題是，中小學教育中存在的嚴重且持續的不平等現象。例如在標準化考試中，有色人種的貧困學生得分顯著低於白人和亞洲學生，並且他們更有可能遇到缺乏經驗的科學、數學教師。Phillips稱這些差異提醒NSF要繼續支援改善科學教育。不過她承認聯邦政府對大學之前的教育階段能力有限，表示“決策的權力主要在地方和州一級”。
白人和亞裔學生的數學成績遠超過黑人和拉丁裔學生，貧困擴大了差距。
資料來源：(GRAPHIC) K. FRANKLIN/SCIENCE; (DATA) THE STATE OF U.S. SCIENCE AND ENGINEERING 2022/NATIONAL SCIENCE FOUNDATION
最後Phillips強調了NSF贊助資金的流向問題，她指出大部分資金都流向了美國東西海岸的少數機構。Phillips說，NSF一方面致力於幫助更多的研究人員，一方面也在衡量這些投入的有效性。她指出，今年NSF 已要求國會為依據地理分佈的創新中心網路提供資金，令貧困州的科學家同樣可以有基礎設施開展研究，而參議院已批准一項法案，將 NSF 總研究預算的 20%用於那些州。
參考文獻：
https://ncses.nsf.gov/pubs/nsb20221
