2022年美国科学与工程报告（英）

2022年科学与工程指标：美国状况 科学与工程 tste的U。合作伙伴e scie我 N在一个lEEBO 科学和工程学指标》2022年 国家科学委员会 艾伦·奥乔亚讲椅子主任(退休) 林登·约翰逊航天中心 Victorr.McCrary讲副主席 研究与研究生课程副校长兼化学教授 哥伦比亚特区的大学 SudarsanamSureshBabu 布雷德森跨学科研究和研究生教育中心主任; 州长先进制造业主席和教授机械工程和材料科学 橡树岭国家实验室/田纳西大学诺克斯维尔分校 罗杰·n·比奇 名誉教授生物学 华盛顿大学,圣路易斯 亚瑟Bienenstock称光子科学的名誉教授斯坦福大学 莫林·l·Condic 神经生物学和解剖学副教授 犹他大学医学院的 亚伦Dominguez 教务长 美国天主教大学 w·肯特福克斯 总统 佛罗里达大学 苏雷什诉盖瑞 总统 佛蒙特大学 达里奥吉尔 研究的高级副总裁兼董事 IBM 梅尔文发怒 讲师 Massachusetts-Dartmouth大学 史蒂文Leath 总统(退休) 爱荷华州立大学和奥本大学 w·卡尔Lineberger 国际劳工协会（JILA）院士、E.U.康登化学杰出教授 科罗拉多大学 马修Malkan 物理学和天文学的特聘教授 加州大学洛杉矶分校 埃米利奥·莫兰 JohnA.Hannah全球变化科学杰出教授 密歇根州立大学 茱莉亚·m·菲利普斯 高管退休 桑迪亚国家实验室 丹•里德 学术事务高级副校长（教务长） 犹他大学 萨金特学院。 爱尔兰共和军的天文学荣誉退休教授鲍文 加州理工学院的 ScottStanley技术副总裁电子的星球 美国的艾伦·斯特恩 协理副总裁兼总裁特别助理 西南研究所 斯蒂芬·h·威拉德 生物技术高管和律师 希瑟·威尔逊 总统 德克萨斯大学埃尔帕索 SethuramanPanchanathan，成员当然董事国家科学基金会 JohnJ.Veysey，II，执行官董事会办公室主任国家科学委员会 国家科学委员会科学与工程指标 2022 美国科学与工程2022年的状态 2022年1月|讲-2022-1 前言 根据《美国国家科学基金会（NSF）法案》（42U.S.C.§1863（j），国家科学委员会（委员会）是必需的 （1）每偶数年编制并向总统和国会提交两年一次的科学和工程指标（指标 ）报告。该报告由NSF内的国家科学与工程统计中心（NCSES）在董事会的指导下编写。 指标提供有关美国科学与工程（S&E）企业在一段时间内和全球背景下的状况的信息。该报告是与政策相关、政策中立的高质量美国和国际数据来源 。 报告中提出的指标是定量的 与范围、质量和活力相关的陈述是企业。 本报告总结了九份专题报告的主要发现，提供了有关各级科学、技术、工程和数学（STEM）教育的深入数据和信息;STEM劳动力;美国和国际研发绩效;美国在高科技产业中的竞争力;发明、知识转移和创新;以及公众对科学技术的看法和认识。指标还包括一个交互式在线工具，可以对各种S&E指标进行状态比较。本报告、九份专题报告和在线国家指标数据工具共同构成了一整套指标产品。 表的内容 执行概要2 介绍4 美国和全球遏制教育和劳动力5 小学和中学（K-12）数学和科学|美国的S&E高等教育|国际S&E高等教育和学生流动|美国人对科学的看法|STEM劳动力市场和经济|STEM劳动力的人口构成 美国和全球研发14 全球研发|美国性能和资金的趋势 美国和全球科技能力23 研究出版物|发明与创新|知识和技术密集型产业产出 结论30 术语表31 定义|缩写和缩写的关键 参考文献35 笔记37 确认和引用39 致谢|封面图片来源|推荐引用 执行概要 关键外卖美国科学与工程状况表明，加强美国S&E企业对 ●全球研发（R&D）绩效是 集中在少数几个国家，其中美国表现最好（2019年占全球研发的27% ），其次是中国（22%）、日本（7%）、德国（6%）和韩国（4%）。 ●全球研发绩效集中度继续从美国和欧洲转移到东南亚和南亚国家 。 ●许多中等收入国家，如中国和印度，正在增加科学与工程（S&E）出版、专利活动以及知识和技术密集型（KTI）产出，从而在全球范围内传播科学和技术（S&T）能力。 ●美国政府资助的美国研发总额的比例从2010年的31%下降到2019年的估计21%，尽管联邦政府资助的研发绝对数量有所增加。 ●美国科学、技术、工程和数学（STEM）劳动力占美国劳动力总数的23%，涉及所有教育水平的工人，包括男性、白人、亚洲人和外国出生的工人的比例高于这些群体在美国人口中的比例。 ●黑人和西班牙裔在获得S&E学位的学生和至少拥有学士学位的STEM工作者中代表性不足。然而，他们没有学士学位的STEM工人的比例与他们在美国劳动力中的比例相似。 ●K-12STEM教育和学生在人口和社会经济类别以及地理区域的表现方面的差异是美国STEM教育系统面临的挑战，高等教育的负担能力也是如此。 ●美国授予全球最多的S&E博士学位。在美国的S&E博士生中，很大一部分是国际学生，经济学，计算机科学，工程学，数学和统计学领域的博士学位中有一半以上授予国际学生。 保持美国作为全球科技活动的主要执行者和合作者的地位（有关本报告中使用的术语定义，请参阅词汇表部分）。目前，美国在几个S&E方面处于世界领先地位。COVID-19疫苗的成功开发表明，美国S&E企业实力雄厚，可以跨部门进行有效的国际合作。 在全球范围内，美国在2019年进行了最多的研发（初步估计为6560亿美元）。然而，随着亚洲继续增加投资，美国作为世界上研发领域最重要的国家的角色正在发生变化。 包括中国在内的其他国家的研发和科技产出增长超过了美国。因此，即使美国的研发增加了，美国在全球研发中的份额也在下降，美国在一些科技活动中的相对地位要么没有改变，要么下降，即使绝对活动增加。 在全球范围内和美国境内，商业部门既资助又执行最多的研发。然而，就研发资金总额的份额而言，联邦政府是基础研究的最大资助者（41%），其次是企业（31%），非联邦政府和非营利组织（16%）以及高等教育（13%）。联邦政府还资助高等教育机构进行的研发的最大比例（50%）。自 2010年以来，联邦政府资助的美国研发在所有部门和所有研究类型（基础 ，应用和实验开发）中的比例有所下降。由于高等教育机构承担了美国大部分的基础研究，并且因为它们提供许多KTI行业所需的S&E高级培训，因此联邦对高等教育的支持份额下降可能会限制美国进行研发和培养足够专业的STEM劳动力的能力。 美国STEM劳动力，即那些从事通常需要S&E知识和技能的工作的人，规模很大：1600万至少拥有学士学位的工人和近2000万没有学士学位的熟练技术劳动力（STW）工人。人口群体在STEM劳动力中的代表性不均表明，有机会增加具有国内人才的STEM劳动力-特别是在学士学位或更高学位水平。 女性和某些少数群体-黑人，西班牙裔和美洲原住民或阿拉斯加原住民-相对于他们在美国人口中的比例，在STEM劳动力中的代表性不足 。与STW相比，女性在拥有至少学士学位的STEM劳动力中所占比例更大。相比之下，少数群体在STEM劳动力中的代表性不足主要是由于他们在拥有学士学位或更高学位的STEM工作者中的代表性不足。这些群体在STW中的代表性更强。 STEM劳动力严重依赖外国出生的个人，他们约占STEM劳动力的五分之一（在某些领域比例更高）。在拥有S&E学位的外国出生的STEM工作者中，约有50%来自亚洲，其中大多数来自印度或中国。此外，2019年 ，学士（25%）和博士学位（60%）学位水平的计算机和数学科学家中有很大一部分是外国出生的STEM工作者。 作为教育者和合作者，美国促进国际科技能力的发展。美国撰写的S&E文章是世界上引用率最高的文章之一。此外，世界上35%的S&E文章的作者来自多个国家，至少有一位美国作者。即使COVID-19大流行导致流动性减少，2020年在美国高等教育机构就读S&E专业的国际学生人数也超过325，000人（低于前一年的406，000人）。大多数国际学生学习工程、经济学、计算机科学或数学和统计学。 尽管美国在大学阶段的STEM教育方面具有很强的国际竞争力，但大学预科阶段的美国学生在科学方面的表现仅略高于经济合作与发展组织（OECD）的平均水平，在数学方面的表现低于平均水平。按种族或民族、社会经济地位和 美国地区。STEM考试成绩的差距在顶部的亚洲学生和底部的黑人学生之间最大。 经验较少的STEM教师在少数民族入学率高或贫困学生高度集中的学校或南部和西部的学校更为普遍。 地区差异并非K-12教育所独有。 美国的科技能力，KTI产业（有关KTI产业的定义，请参阅词汇表部分） ，具有高创新活动的大学以及STEM劳动力集中在少数地理区域。美国的专利活动集中在沿海地区以及五大湖地区、德克萨斯州和落基山脉的部分地区，其分布类似于STEM就业和KTI产业生产的分布。此外，高等教育的可负担性也因州而异。使所有美国人都能接受高质量的STEM教育，并追求任何S&E学习或职业领域，是维持和发展美国STEM劳动力的关键组成部分。解决美国S&E企业的区域差异，包括进入高等教育机构的机会，可能会为该国应对现有和新的挑战提供潜在的途径，例如COVID-19大流行带来的挑战。 COVID-19对全球经济产生了重大影响，包括美国S&E企业。在美国，疫情加剧了业已存在的社会经济差异，例如低收入和一些少数民族学生在家中无法使用计算机和宽带。STEM工人的失业率低于非STEM工人，但STEM工人的女性失业率高于男性同行。据报告，一些少数群体无法获得在线学习技术的比率更高。为低收入学生服务的社区学院的入学率急剧下降。大流行的经验凸显了美国S&E企业面临的挑战，例如改善获得高质量在线教育的机会，同时显示了美国科技在快速开发有效COVID-19疫苗方面的反应能力。 介绍 美国科学与工程状况总结了评估美国科学与工程（S&E）企业状况的关键指标，并说明了美国在S&E企业多个方面的全球地位。这包括有关S&E活动的地理分布的信息;科学、技术、工程和数学（STEM）就业机会;STEM教育的地理差异;以及人口和社会经济群体参与美国境内的S&E企业。（本报告所用术语的定义见词汇表部分）。 今年的报告与上一份报告在四个主要方面有所不同。首先，对STEM劳动力的分析现在结合了以前被认为是独立的两个主要组成部分：（1）具有学士或更高学位的S&E和S&E相关工人，以及（2）没有此类学位的熟练技术工人。整合这两个组成部分可以更好地估计那些使用S&E技能和知识来支持美国S&E企业的人。 其次，该报告包括一个侧边栏，说明COVID-19大流行如何影响S&E企业的许多方面-教育，就业，创新，协作以及向市场发布新产品。第三，由于更新了购买力平价（PPP）估计，对全球研发（R&D）贡献的分析数据进行了修订，该估计将一个国家以本国货币计算的研发支出转换为美元支出，作为所有国家的通用衡量标准。这导致中国的研发估计变化相对大于其他国家，详见侧边栏。第四，用于捕捉美国商业创新的调查工具改为捕捉 创新更全面，导致大量修改创新数据。 本报告提供了九份专题报告中详细分析的高级别结果，这些报告共同构成了2022年科学和工程指标。专题报告依赖于公开数据、国家科学基金会（NSF）内的国家科学与工程统计中心（NCSES）进行的调查，以及一系列其他联邦和国际组织进行的调查和分析。 在这里，九份报告中的选定数据分为三个主要部分，报告末尾的注释提供了有关作为每个部分来源的特定报告的信息。第一部分介绍 美国STEM教育系统从K-12到博士水平的教育和STEM劳动力，包括S&E学位学生的国际组成和外国出生工人的贡献。第二部分是关于研发的 ，它分析了各个经济部门如何资助和开展研发活动，并将美国与其他研发表现最好的国家进行比较。本节还包括两个侧边栏：一个