中國頂尖科學家數量已超越美國

新智元報道

編輯：艾倫

【新智元導讀】中國科研正告別「數量取勝」，以質量與領導力實現從跟跑到領跑：國際合作中領銜比例迅速上升，正在與美歐趨于均衡。人工智能、先進通信、半導體與量子等關鍵賽道全面加速，頂刊與高被引成果、頂尖人才同步躍升。依托「一帶一路」科學網絡與評價改革，中國在開放合作中放大影響力，正重繪全球科技版圖。

過去幾十年間，中國科研在國際舞臺上演繹了一出「后來者居上」的傳奇。

曾幾何時，中國學者因論文數量激增而被稱為「論文大國」，然而論文質量良莠不齊；

而今，中國正逐步擺脫「數量取勝」的刻板印象，以更高的科研質量和領導力嶄露頭角。

在國際科研合作的長跑比賽中，那位曾遙遙領先的選手開始感受到來自東方的腳步聲——中國正從追隨者變為領跑者。

這個轉變不僅體現在發表論文的數量上，更反映在科研合作中角色的轉變和成果影響力的提升上。

一篇發表于頂刊PNAS（美國國家科學院院刊，中科院1區）的中美合作的的論文通過大量分析得出了該結論。論文作者來自武漢大學與美國芝加哥大學、加州大學洛杉磯分校等。

論文地址：https://arxiv.org/abs/2406.05917

從跟跑到領跑

國際科研團隊中的中國身影

在全球科研合作團隊中扮演領導者角色，是衡量科研強國地位的重要標志。

長期以來，美國、歐洲等發達國家科研人員往往主導國際合作項目，而中國學者更多扮演跟隨或輔助的角色。

然而這種局面正在迅速改觀。

數據顯示，中國科學家在雙邊合作團隊中擔任「領銜」角色的比例正大幅上升。

2010年，中美合作論文中擔任團隊領導的中國科研人員僅占約30%，而美國方面占70%；

到2023年，這一比例已演變為中國約45%、美國55%。

不到十五年的時間里，中國在中美科研合作中的領導權比例幾乎實現了翻倍式提升。

按照研究模型的預測，中國與美國科研合作中的領導者占比有望在2027年前后達到平衡。

與歐盟的科研合作，中國預計在2025-2027年間追平對方，在與英國的合作中更是早在2019年就已實現平分秋色。

換言之，中國科學家正快速縮小與美歐在國際團隊領導力上的差距。

值得注意的是，上述趕超主要體現在絕對數量上。

若考慮科研人員基數，衡量單位科研工作者承擔領導角色的相對概率（即「領跑溢價」），中國的追趕仍有漫長的路要走。

研究發現，按目前趨勢，中國在每位科研人員承擔領袖職責的頻率上，與美國持平要到本世紀末才可能實現（2087年以后）。

即便相較歐盟，中國在人均領導力上的追趕也可能拖至本世紀中葉之后。

這意味著中國擁有龐大的科研隊伍，但如何讓更多「一線科研大軍」成長為能引領項目的領軍人物，仍是挑戰。

盡管如此，中國頂尖科學家在國際合作中挑大梁的案例越來越多，這種從「跟跑」到「領跑」的轉變正悄然改變著全球科研合作的格局。

人工智能到量子

前沿技術競賽中的后來居上

科學實力的較量，集中體現在人工智能、半導體、通信等關鍵前沿領域。

過去這些領域長期由西方國家主導，如今中國正迅速縮小差距并在部分領域實現領跑。

研究針對美國國家科學基金會定義的11個關鍵技術領域進行分析顯示，在包括人工智能、先進通信、半導體等在內的8個領域中，中國科學家在中美合作中擔任領軍的比例有望在2030年前趕上并肩甚至超過美國。

綜合來看，中美整體科技合作的團隊領導權份額預計將在2026-2029年間達到對等。

人工智能領域的中美合作中，中國科學家擔任領導的比例預計將于本世紀20年代末接近美國，同樣情形還將出現在防災減災、數據安全、先進通信、能源技術、新材料、高性能計算等多個高科技領域。

相比之下，生物技術領域可能要到2030年以后中國才能追平美國的領導地位，而量子信息領域則可能在2030年后才逐步靠近。

唯一的例外是機器人與先進制造領域，由于數據較少，預測尚不確定，但大趨勢無疑是中國在絕大多數前沿技術賽道上都在迅猛逼近領跑集團。

以人工智能為例，這一領域堪稱當今科技競爭的焦點。

中國近年在人工智能領域投入巨大發展，不僅發表的人工智能研究論文數量位居世界第一，專利產出也高居榜首。

更重要的是，中國的人工智能研究正從「量」向「質」突破：頂尖人工智能模型的研發上美國仍領先，但中國的人工智能系統性能進步神速，已將與美國的差距從兩年前的「雙位數」提升到如今幾乎持平。

2024年，雖然美國產出了40個全球矚目的人工智能模型，而中國為15個，但中國模型在關鍵測試上的表現幾乎追趕上美國同期水平。

這表明中國不僅在人工智能論文和專利數量上領先，在人工智能核心技術和模型能力上也迅速縮小差距。

再看半導體與通信領域。中國在5G通信技術上已是公認的領軍者之一，相關科研和應用全球領先；

在集成電路與芯片研究方面，盡管受到技術封鎖壓力，中國科研人員在材料、制造工藝等前沿發表了大量高水平論文，國際合作中扮演主導的案例逐年增多。

這些關鍵技術領域的突破，既得益于國家戰略投入，也離不開中國科研團隊在全球范圍內廣泛合作并奮起直追。

值得一提的是中國在量子科技領域的驚人進展。

2020年，中國科學家研制的「九章」量子計算機通過光子實現了量子優越性（量子霸權）的演示，用200秒完成了經典超級計算機需數億年才能完成的計算任務。

新款「九章三號」量子計算機實驗裝置示意圖

這是繼谷歌之后全球第二次實現此里程碑式突破，震驚了國際物理與計算領域。

這臺基于光子的量子計算原型機展現出中國在量子計算研究上的雄厚實力和創造力。

此外，早在2016年，中國就發射了世界首顆量子科學實驗衛星「墨子號」。

借助這顆衛星，科學家們在2017年成功實現了北京和維也納之間的全球首例洲際量子加密視頻通話。

這一創舉標志著中國在量子通信領域已搶占先機：通過量子糾纏分發實現超安全通信，將科幻般的場景變為現實。

這些突破表明，在量子計算和量子通信等前沿賽場上，中國不再是跟跑者，而是開始引領新的競賽。

與此同時，在生物科技等領域中國也在厚積薄發。

早在2016年，中國發表的生物技術高影響力論文數量就已超越美歐，躍居世界第一。

到2023年，中國在合成生物學、基因組測序、新型抗生素等尖端方向產出的高被引論文數量占全球比重都名列前茅，合成生物學領域全球最常被引用的論文中有超過六成出自中國科研人員之手。

可以說，從人工智能到量子、從芯片到生物醫藥，中國正迅速崛起為各大前沿科技領域的關鍵玩家。

昔日這些高地由西方壟斷，如今中國科研正以后來居上之勢改寫著科技版圖。

當科學走上「絲綢之路」

除了在傳統強國間比肩追趕，中國還通過「一帶一路」倡議開辟了一條獨具特色的「科學絲綢之路」。

這條新絲路不同于古代商隊駝鈴，卻同樣將中國與亞洲、非洲、歐洲的眾多國家緊密相連，只是交流的貨物變成了知識和人才。

通過「一帶一路」，中國積極拓展與沿線國家的科研合作，扶持這些國家培養科技人才，并在合作中發揮引領作用。

首先體現在教育和人才培養上，中國對「一帶一路」國家的科研人才投入可謂不遺余力。

據中國教育部統計數據，自2012年至2024年，中國政府累計投入超過320億元人民幣（約合45億美元）用于支持外國留學生來華深造。

這個金額之大令人驚嘆，相當于中國資助本國學生出國留學經費的70%，也達到2018年美國國家科學基金會全年預算的66%。

換言之，中國拿出了近乎支持國內人才的力度來培養「一帶一路」沿線的海外科技英才。

雖然21世紀20年代初外國留華人數一度下滑，但2023年起資助計劃迅速反彈，顯示出中國繼續推進這項教育外交的決心。

來華求學的留學生構成也發生了變化。

早年間，在華外國留學生多來自周邊發達地區，如東亞、歐洲等；

但到2018年，來自南亞、非洲等發展中國家的學生已占據近一半比例。

中國逐漸將獎學金名額和招生名額向經濟欠發達的「一帶一路」伙伴傾斜，幫助這些國家培養緊缺的科技人才。

這種轉變意味著，中國正將教育資源投向那些更需要幫助也更有可能與中國建立緊密科研聯系的發展中國家。

許多來自「一帶一路」國家的青年才俊在中國高校攻讀碩博士，他們中的不少人選擇了與「一帶一路」相關的研究方向。

在2012年，僅有0.21%的在華碩博論文涉足「一帶一路」主題；而到了2019年，這一比例攀升至1.17%。

外國留學生用中文撰寫的「一帶一路」相關論文數量在同期增長了6倍！

這表明大批來自發展中國家的年輕學者正融入中國的科研體系，在中國導師的帶領下投身于「一帶一路」課題研究，可謂你中有我、我中有你。

這些外國學子既深化了本國與中國的科技紐帶，也為中國科研帶來了多元視角。

在科研合作層面，「一帶一路」倡議同樣讓中國贏得了更大的話語權。

由于沿線很多國家科研基礎相對薄弱，中國在與它們合作時往往居于主導地位。

例如，將「一帶一路」國家按經濟水平分組分析發現：

對于低收入組國家，中國學者在雙邊合作論文中擔任領導的比例遠高于對方；

即使面對高收入的「一帶一路」國家，中國也在2020年左右達到與對方科研領導力平分秋色的水平。

不僅如此，模型預測顯示，中國在這些沿線國家中的人均科研領導力也即將追上甚至超過對方。

這意味著，「一帶一路」正成為中國拓展科研版圖的新舞臺：通過提供資金、培訓人才和聯合攻關課題，中國既提升了沿線國家的科研能力，又為自身贏得了在這些合作中的主導地位。

在這個過程中，中國與廣大發展中國家間建立起科學領域的信任和伙伴關系，為未來更多元的國際合作奠定基礎。

可以說，中國正在織就一張覆蓋亞非歐的科學合作網絡——一條21世紀的「絲綢之路」，其上流動的不再是香料或瓷器，而是知識、技術和人才。

這不僅拓寬了中國科學家的朋友圈，也為那些沿線國家提供了寶貴的發展機遇。

中國科研正「借船出海」，通過「一帶一路」把自己的科研影響力帶到更遠的地方，在全球范圍內實現雙贏的科技進步。

質量躍升

從頂刊到高被引

中國科研從量到質的飛躍，同樣體現在頂尖學術期刊和高影響力成果上。

曾經，國際主流認為「中國論文數量龐大卻缺乏質量」，然而近年的數據表明這種看法已經落伍。

中國科學家在《Nature》《Science》等世界頂刊上的論文產出正大幅增長，貢獻度已經超越美國。

根據Nature Index的統計，追蹤82種高質量自然科學期刊的發表情況，中國作者的論文產出在物理、化學、地球環境等領域已超過美國，成為2022年全球高水平論文發表的最大貢獻國。

美國目前僅在生命科學領域還保持著一些領先優勢。

這一轉變說明，中國科研的「尖端部分」正在迅速崛起，許多重大研究成果登上了國際頂級舞臺。

這一趨勢在前文提及的國際合作領導力數據中也有所體現。

研究發現，無論是在一般期刊還是高影響力期刊上，中國科研團隊的領跑勢頭都十分明顯。

即使將期刊按影響因子分層，中國與美國在高影響力學術期刊上的合作領導權也預計將在2034年前后持平。

中國頂尖科學家已經能夠在《Nature》《Science》這類殿堂級期刊的國際合作中擔任主導。

當然，在更高標準下（如只看最頂尖的0.1%精英作者），美國尚保持一定優勢，中國全面趕超可能仍需時日。

但不可否認的是，中國科研正在打破「只發文章不領銜」魔咒，質量躍升的信號日益明顯。

除了頂刊論文，衡量科研質量的另一個重要維度是論文被引用的影響力。

高被引論文通常代表著對學術進步貢獻大的成果。

最新報告顯示，中國在高被引論文數量上已實現對美國的反超。

日本國立科技政策研究所的一項年度報告統計了2018-2020年各國論文在全球前1%被引頻次的占比，結果中國以27.2%的份額名列第一，美國以24.9%緊隨其后。

這還是史上首次有國家在這一「論文質量皇冠」指標上超越美國。

不僅如此，若看更大范圍的高影響力論文（比如被引次數排名前10%的論文），中國同樣領先：貢獻了約26.6%的份額，而美國占21.1%。這已是中國連續第二年在高被引論文數量上位居全球之首。

如此亮眼的成績，正說明中國科研的「質量產出」正全面提升。

中國的論文不再只是數量眾多，而且越來越多地成為引領科學發展的關鍵文獻。

科研人才方面的指標也印證了這一點。

最新發布的一份報告指出，中國擁有的全球頂尖科學家人數已在2024年首度超越美國。

該報告定義的「高水平科創人才」涵蓋在世界頂級學術刊物上發表過有影響力論文的研究人員。

數據顯示，2020年美國擁有約36599位這樣的頂尖科學家，此后每年略有減少，到2024年降至31781位；

而中國則從2020年的18805位迅猛增長到2024年的32511位，全球占比由17%升至28%，成功反超美國的27%。

https://www.scmp.com/news/china/science/article/3295011/china-surpasses-us-tally-top-scientists-first-time-report

在能夠產出世界一流成果的科研領軍人物儲備上，中國已與美國比肩而立并略居前沿。

這一人才版圖的變化，無疑將進一步推動中國科研質量和創新能力的提升。

當然，質量提升的過程中也伴隨著自我反思和調整。

過去中國科研界一度存在重數量輕質量的傾向，一些高校和機構曾以論文數量評績效、發獎金，催生了論文代寫等不良現象。

面對這些問題，中國政府近年采取措施剎住這股不良風氣。

2020年，中國科技主管部門明令禁止高校以論文發表數量直接與經濟獎勵掛鉤，引導科研評價體系向注重創新質量和實際貢獻轉變。

這些舉措如同為高速疾馳的科研列車校準方向，確保中國科研能夠走得更穩、更遠。

中國正從各個維度展現出科研質的飛躍：頂級期刊上屢見中國學者領銜的論文，高被引成果中中國比例節節攀升，國際大獎和榮譽榜上也逐漸出現更多華人科學家的名字。

曾幾何時，「諾獎荒」還被用來質疑中國科研的成色；

而展望未來，隨著中國在基礎研究領域厚積薄發，這種狀況也有望改觀。

科學進步，絕非零和游戲

從改革開放之初的在科學領域仰望西方，到如今在眾多領域比肩領跑，中國科學的崛起之路既充滿艱辛，也令人振奮。

這種從論文數量領先到科研質量領跑的轉變，不僅是中國自身科技實力增強的體現，更是對全球科學版圖的一次重繪。

更重要的是，它讓我們看到：科學進步，絕非零和游戲。

今天的中國并不是在封閉中趕超，而是在開放合作中成長。

事實上，中國和美國早已互為最大的科研合作伙伴之一，兩國之間的學術合作頻率之高僅次于美歐合作。

大量研究也表明，中美合作產出的論文往往具有更高的影響力。

這意味著，當東方的科研新星升起，并不必然導致西方的光芒黯淡；相反，雙邊乃至多邊的合作有望催生出更多造福人類的科學突破。

科學無國界，知識的賽場上你追我趕的領跑者更替，最終匯聚成推動人類知識長河不斷向前的滔滔浪潮。

參考資料：

https://arxiv.org/abs/2406.05917