赛迪译丛：2024年第27期（总第653期）：2024年美国科学与工程指标

2024年8月12日第27期总第653期 2024年美国科学与工程指标 【译者按】今年4月，美国国家科学委员会发布《2024年美国科学与 工程指标》。报告总结评估美国科学与工程的主要指标，将科学和工程概括成人才、科学发现和转化三部分，分析了美国在全球科学与工程领域地位的变化。报告指出，美国研发投入总量排名世界�一，迄今为止，在基础研究领域规模最大。但科学与工程类资源和相关活动已向东亚和东南亚，特别是向中国倾斜，美国并未在所有科学、技术和创新要素中占据主导地位。赛迪智库知识产权研究所、信息化与软件产业研究所共同对该报告进行了编译，期望对我国有关部门有所帮助。 【关键词】科学与工程人才科学发现转化 -1- 一、前言 根据《美国国家科学基金会法案》规定，每两年美国国家科 学委员会需编制一份《科学与工程指标》报告，并提交至总统和国会。�报告首先介绍了各阶段美国科学、技术、工程和数学教育体系和劳动力状况，包括国际学生和劳动力的状况，还详细阐 述了美国公众对科学家的态度。数据显示：1）自新冠疫情以来，美国中小学生的数学成绩骤降。2）从2020年至2022年（新冠疫情低谷期），美国院校招收的科学与工程专业的国际研究生人数迅速增加。科学与工程硕士和博士学位获得者中持临时签证的国际学生约占三分之一。3）美国科学、技术、工程和数学知识和专业劳动力是主要来源，在博士级科学家和工程师中，国外出生占比较高。4）在工程学、计算机与信息科学学位获得者中，女性比例低于男性，且在科学、技术、工程和数学劳动力中所占比例偏低。 其次，报告讨论了美国在研发表现突出国家中的排名，并研 究了美国研发资金的模式以及各经济部门对各类研发提供的费用和投资。数据显示，1）美国是世界上研发活动和投资最多的国家，紧随其后的是中国、日�、德国和韩国。美国也是世界上研发投入强度最大的经济体。2）联邦政府资助的研发绝对额有所增加，是学术研发的最大支持者，商业部门资助的研发资金也大幅增长。 最后，报告重点介绍了科学与工程企业的产出，以及美国和 -2- 其他主要国家和地区为全球知识和创新做出的贡献。此外，还介绍了美国在关键技术和新兴技术方面的投资和能力的部分指标。数据显示，1）近二十年，在开放期刊上发表的科学与工程文章数量增长了50多倍。2）全球科学、技术和创新（STI）能力指标，如科学与工程研究出版物、专利申请、知识和技术密集型（KTI）产业产出等，主要集中在美国、东亚、东南亚和欧洲。在过去十年中，中国在全球科学、技术和创新能力中所占的份额大幅增加。3）中国是科学与工程类出版物和国际专利的最大生产国，也是知识和技术密集型产业产出最多的国家。4）在全球人工智能研究出版物领域，中美两国贡献最为突出。5）美国各地的创新能力和科学、技术、工程和数学劳动力分布情况也不尽相同。 二、人才：美国和全球科学、技术、工程和数学教育与劳动 力 美国科学、技术、工程和数学教育体系具有全球竞争力，可使国民掌握从事相关工作所需的技能和知识。科学、技术、工程和数学劳动者拥有广泛的教育资历，能够支撑美国的科研事业，推动关键技术和新兴技术的创新，从而保持美国在全球经济中的竞争力。 （一）中小学数学与科学教育是基础 中小学数学和科学教育是高等教育选择科学、技术、工程和数学专业以及从事相关工作的基础。新冠疫情之前，根据对学生 -3- 进行的国际数学和科学评估，美国在发达经济体中排名接近中游。2019年，在国际数学与科学研究趋势（TIMSS）评估中，美国八年级学生数学（515分）和科学（522分）的平均分与发达经济体的平均分（数学532分，科学527分）相近。东亚和东南亚发达经济体（新加坡、中国台湾地区、韩国和日🎧）学生的数学和科学平均分数名列前茅，并明显高于美国学生的平均分数。 （二）美国科学和工程高等教育人才比例较高 美国该领域的发展很大程度上依赖于获得科学与工程高等教育学位的人才。2012年至2021年，被授予科学与工程领域证 书和学位数量在各个学位层次都有所增长，学位总授予数从98.2 万个增至131万个。除博士学位外，所有层次被授予科学与工程学位的比例都有所上升，博士的比例最高，达到66%。 科学与工程领域高等教育学位授予数量和增长情况因学位 级别而异。2021年，学士学位占所授科学与工程学位的66%，其 中社会科学领域最多，其次是心理学、生物与生物医学科学以及工程学。硕士学位可助力学生投身于高级科学、技术、工程和数学职业，或是向博士学位迈进的一步。从2012年到2021年，授予的硕士学位数量增长41%，在所有学位级别中增幅最大。这一时期，计算机与信息科学领域授予的硕士学位迅速增加，达到5.4万个。2021年，工程学是授予博士学位最多的领域；健康科学学科则增长最快，从2012年的4000多个增至2021年的7000多个。 美国政府和政策制定者十分关注高等教育成�、学生借贷水 -4- 平以及偿还贷款债务的能力。2020年，在所有2015-2016学年获 得学士学位且申请联邦学生贷款的毕业生中，借款中位数为3万 美元，平均为4.1万美元，表明部分学生借款金额很大。大多数科学与工程博士学位获得者不会因攻读研究生而背负债务。2021年，物理科学，计算机与信息科学，数学与统计学等绝大多数（73%及以上）博士学位获得者表示，他们未曾因为研究生教育而举债。这些专业往往能获得联邦政府和众多学术机构的支持。在社会科学和健康科学领域，无债务博士学位获得者比例在53%至63%之间；在心理学领域，这一比例为48%。 （三）国际科学与工程高等教育和学生流动性较强 世界前三大人口大国授予的科学与工程类第一学位，即学士学位数量最多。2020年，印度授予了250万个科学与工程类学士 学位，其次是中国（200万个）和美国（90万个）。在博士学位授予方面，美国长期处于世界领先地位，但2019年被中国超越。 2020年，中国授予了4.3万个，美国紧随其后，为4.2万个。自 2007年以来，中国一直是自然科学和工程学博士学位授予数量最多的国家。2015年前后，印度数量迅速增长。美国高等教育年龄段人口（年龄在20-34岁）获得博士学位的比例远高于中国和印度，但人均占比低于英国和德国。 美国是国际流动学生最受青睐的国家且被授予科学与工程 类高层级学位比例较高。2020年接纳了全球15%的国际学生。对 于在美国留学持临时签证的学生而言，在科学与工程类�科学位 -5- 中所占比例较小，但在研究生学位中所占比例则高得多。2021年，这类学生中获授副学士学位的占比为3%，学士学位的占比为7%，硕士学位的占比达34%，博士学位的占比达35%。在2012年至2021年期间，所获得的各层级学位的比例均有所上升，其中硕士学位上升幅度最大。 相较美国公民和永久居民，持临时签证者更有可能在科学与 工程领域斩获高等教育学位，特别是在高层级学位方面。2021年， 持临时签证者的硕士学位里，有57%归属科学与工程类，而美国公民和永久居民占比仅19%。在博士学位中，他们绝大多数（83%）获得科学与工程类学位，美国公民和永久居民比例是59%。在科学与工程高级学位获得者中，持临时签证者在不同科学与工程领域的占比存在很大差异。2021年，持临时签证者获得心理学博士学位的比例为7%。相比之下，其在计算机与信息科学（59%）、工程学（60%）以及数学与统计学（54%）领域获得的博士学位均超50%以上，这些都是美国国家科学委员会认定对国家安全和经济繁荣至关重要，且与关键技术和新兴技术紧密相连的科学与工程领域。 （四）科学、技术、工程和数学劳动力支撑美国经济发展 科学、技术、工程和数学劳动力是美国劳动力的重要来源，半数左右拥有学士学位。2021年，美国科学、技术、工程和数学 劳动力达到3680万人，从事需要相应知识和专业技能的各种职业，占美国劳动力总数的24%。科学、技术、工程和数学劳动力 -6- 涵盖所有在工作中运用相应技能的劳动者。在940万科学与工程 类劳动力中，有730万人（78%）至少拥有学士学位。在1350万从事科学与工程类相关职业的劳动力中，大多数（62%）至少拥有学士学位。 科学、技术、工程和数学劳动力在数量和总劳动力中的占比 方面均有所增长。从2011年到2021年，科学、技术、工程和数 学劳动力在美国劳动力中的占比从22%增加到24%。从教育程度来看，拥有学士及以上学位的科学、技术、工程和数学劳动力的增长（增加了570万人）高于熟练技术劳动力的增长（增加了140万人）。在不同类型的科学、技术、工程和数学职业中，劳动力增长情况也不均衡。从2011年到2021年，从事科学与工程类职业的人数增长62%，而从事科学与工程相关职业的人数增长26%，从事中等技能职业的人数增长6%。相较于非科学、技术、工程和数学职业的劳动力，从事科学、技术、工程和数学这四类职业的劳动力就业率更高，收入中位数也更高。 （五）科学、技术、工程和数学劳动力占比呈现不同特点 女性在科学、技术、工程和数学劳动力占比较低。2021年， 女性在科学、技术、工程和数学劳动力队伍中的占比为35%，低于女性在美国就业人口中的占比（47%）。在拥有学士学位及以上学位劳动力队伍中，女性占44%；在熟练技术劳动力中，女性约占四分之一（26%）。在科学、技术、工程和数学职业类型方面，少数女性从事科学与工程类职业和中等技能职业，分别为27% -7- 和10%，但多数女性从事科学与工程相关职业。 在科学、技术、工程和数学劳动力队伍以及各种科学、技术、工程和数学职业类型中，各种族和族裔的占比也不相同。2021年， 黑人或非洲裔美国人、西班牙裔或拉丁裔，以及印第安人或阿拉斯加原住民共占科学、技术、工程和数学劳动力的23%，而他们在美国劳动力总数中占比为30%。与在美国总劳动力中所占的比例相比，上述群体在科学、技术、工程和数学劳动力中的占比，尤其是在科学与工程类劳动力中的占比均偏低。 出生于国外的科学、技术、工程和数学劳动力占比较高。2021 年，比例达19%。在从事科学与工程类职业的国外出生人员中，学士学位占19%，硕士学位占37%，博士学位占43%。美国国家科学委员会认定，计算机和数学领域拥有博士学位的科学家及工程师所从事的职业与关键技术和新兴技术密切相关。而在美国工作的这类人群中，超过半数出生在国外，印度和中国是主要来源国，分别占比为29%和12%。 毕业时持临时签证者是美国科学、技术、工程和数学人才的 重要来源。从2018年到2021年，在美国科学与工程学术研究型 博士学位获得者中，持临时签证者（尤其来自中国或印度）的占比为37%；超过70%的获得者表示，他们计划在毕业后的一年内留居美国。2021年一份针对各国籍和学位的科学与工程类博士生的调查表明，毕业时持临时签证的博士生5年居留率为71%，10年居留率为65%。在持临时签证者中，工程学是获得博士学位最 -8- 多的专业，10年居留率为72%。社会科学博士领域居留率为41%，是唯一10年居留率低于50%的领域。毕业时拥有中国国籍的科学与工程类博士学位获得者的5年和10年居留率高于平均水平，分别为88%和81%。 （六）美国公众对科学家信任度较高，但因受教育水平而异 2022年，77%的美国成年人对科学家“为公众谋取最大利益”这一观点的态度是“非常信任”。2016年，抱有“非常信任”的成年人仅占21%；2020年增至39%，但2022年又降至28%。受教育程度较高的成年人通常对科学家最信任，而受教育程度最低的成年人对科学家的信任度也最低。 三、科学发现：美国与全球研发 美国在科学、技术和创新方面具有全球竞争力，这不仅源于美国培养了一支从事先进技术研发的劳动力队伍，还得益于美国在研发方面的投入。 （一）全球研发投入比较 前八大世界经济体中，美国研发投入居首。2021年美国研发 投入最多，研发总支出为8060亿美元（见图1），排名第二的是中国，为6680亿美元，且远高于其余研发投入靠前的经济