中国各学科领域国际竞争态势分析

本文作者:中国科学技术信息研究所所长贺德方研究员 
本文转载自:中国科技网及科技日报 2012年3月4日文

学科建设与发展是科学技术整体进步的重要基础,了解我国各学科领域的竞争态势,对于制定科学有效的科技规划和政策,巩固优势,弥补不足,从而进一步提高中国的综合国力以及在国际上的竞争能力有着十分重要的意义。

各个学科领域的科研活动都取得了长足进步和丰硕成果,但是在竞争能力上,各个学科领域之间呈现出不均衡的态势。有些学科的科研实力和水平已经处在世界平均水平之上,同时仍有一些学科与世界平均水平差距较大。

为了便于与世界比较,了解我国各个学科领域的国际竞争态势,我们利用《科学引文数据库》(SCI)统计了我国1981年—2010年期间的国际论文,分析了各个学科的相对影响力指标,即我国论文篇均被引用次数与世界平均水平之比,相对影响力指标大于1,则说明该学科的影响力处于世界平均水平之上。学科分类使用经济合作与发展组织(OECD)的学科分类体系:将自然科学研究划分为基础学科、工程技术、医药卫生和农业四个大领域,下设25个二级学科。

一、从“十五”计划开始,各领域的国际竞争力呈现持续上升态势

通过分析各个时间段我国各学科相对影响力指标,可以发现,从1981年开始的约前15年期间,我国各学科领域的影响力大都处于相对稳定或者频繁波动的阶段。到1994年,起点相对较低的基础学科领域和医药卫生领域率先进入了显著持续增长的发展阶段;到1996年,工程技术领域也开始显现出持续快速增长的势头;在2000年—2004年时间段,国际竞争力起点较高的农业科学领域也开始持续快速上升。因此可以说,进入到“十五”计划以后一直到现在,各个学科领域的相对影响力都保持着迅速提高的良好局面,我国科技事业在整体上开始进入到全面、积极和持续上升的发展阶段。

二、农业科学领域接近世界平均水平,兽医科学具国际优势

农业科学领域在1981年—1985年时间段的相对影响力指标为0.63,即不足世界平均水平的三分之二。经过一段时间的波动之后,从1989年—1993年时间段开始,基本稳定在0.8左右,直到2003年—2007年,开始出现快速增长,到2006年—2010年,已经达到了0.99。也就是说,2007年开始,我国农业科学领域的国际影响力开始快速提升,到2010年已经几乎接近世界平均水平。

农业科学领域包括农学、林学和水产学,畜牧和乳业,兽医科学,以及农业其他学科。我国农学、林学和水产学的相对影响力指标从0.64增长到0.94,与农业领域整体发展态势基本一致。畜牧和乳业学科的相对影响力从0.28增长到0.77,从较低的基础上起步,取得了较明显的进步。兽医科学的相对影响力从0.46增长到1.06,从不足世界平均水平的一半,进步到世界平均水平以上,是农业领域中增长幅度较大的学科,也是国际竞争优势最强的学科。

三、基础学科领域与世界的差距缩小,化学进步幅度明显

基础学科领域包括数学、计算与信息科学、物理与天文、化学、地学和环境科学、生物学,及其他自然科学。我国基础学科领域在1981年—1985年时间段的相对影响力指标为0.25,即只有世界平均水平的四分之一。其后保持缓慢增长的态势,一直到1993年—1997年,基本稳定在0.3左右。其后开始呈现出显著增长态势,到2006年—2010年“十五”计划期间,达到了0.69。数据表明,我国基础学科领域的国际竞争力基础较弱,经过最近10余年的进步,到2010年与世界平均水平的整体差距已经明显缩小了。

化学是进步幅度最明显的学科,相对影响力指标从1981年—1985年时间段的0.22,增长到2006年—2010时间段的0.78。物理与天文学、地学和环境科学这两大学科在1981年—1985年时间段的相对影响力分别为0.31和0.42,但是到2006年—2010时间段分别提升为0.75和0.79。这个时间段引文相对影响力最高的基础学科是数学,达到0.91;最低的学科是生物学,为0.58。在统计的30年范围内,大部分基础学科领域的学科相对影响力都保持持续增长的态势。

四、工程技术领域影响力提升显著,土木工程学科表现不俗

工程技术领域包括:土木工程,电力、电子、信息工程,机械工程,化学工程,材料工程,医学工程,环境工程,环境生物技术,工业生物技术,纳米技术,及其他工程和技术学科。我国工程技术领域在1981年—1985年的相对影响力指标为0.48,即大致为世界平均水平的一半。这一状态一直保持到2000年。从数据上看,2000年是我国工程技术领域论文提升影响力的拐点,在此之后的十年期间,表现出显著增长态势,到2006年—2010年段,相对影响力达到了0.86。

在工程技术领域中,30年来进步最显著的学科是土木工程学科。1981年—1985年,我国土木工程学科的相对影响力指标只有0.32,尚不足世界平均水平的三分之一。其后几年迅速上升,在1990年前后达到一个峰值,而后逐渐回落到2000年前后的0.48的低谷。此后的10年,土木工程学科的相对影响力快速增长,在2005年—2009年达到1,即达到了世界平均水平。到了2006年—2010年,又进一步提高到了1.1,即高于世界平均水平。在工程技术领域,土木工程学科是我国唯一的相对影响力超过世界平均水平的学科。我国相对影响力达到0.9以上的学科还包括化学工程、纳米技术、环境工程等学科。2006年—2010年我国工程技术领域的学科相对影响力大都在0.8以上,与世界平均水平差距相对较大的学科是环境生物技术,只有0.66。1981年—1985年环境生物技术学科的相对影响力为0.52,因此环境生物技术也是30年来进步幅度最小的学科。

五、医药卫生领域差距较大

我国医学领域在1981年—1985年时间段的相对引文影响力指标为0.28。从数据上看,我国医学领域相对影响力尽管在1995年前后出现波动,但是整体上呈现出稳步增长的态势。到2006年—2010年,医药卫生领域相对影响力已经上升到0.63。相对于其他三个领域,医药卫生领域相对影响力与世界平均水平仍有较大差距,整体竞争力较弱。

医药卫生领域包括基础医学、临床医学和预防卫生学等学科。我国基础医学的相对影响力从1981年—1985年的0.29,平稳增长到2006年—2010年的0.57。临床医学在1981年—1985年的相对引文影响力为0.25,经过约10年时间的增长,在1991年—1995年达到峰值0.67,而后开始回落。近年来,临床医学相对影响力稳定在0.6左右。我国的预防卫生学是医学领域起点较高的学科,在1985年前后的相对影响力已经在0.6左右,经过其后的多次波动起伏,到2006年—2010年达到了0.86,目前仍然是医学领域中与世界平均水平差距最小的学科。

六、多角度深层次分析各学科发展态势,研究科技投入与产出的关系,为科技决策提供有力支撑

跟踪和监测科技产出数据有很多不同的视角,常用的描述论文产出的指标有论文数量、被引用数量和篇均论文被引用次数,本文为大家提供了一个全新的指标,即学科相对影响力指标,它可以提供与世界水平的相对比较。常用的学科分类方法有我国的学科标准、SCI的22个学科主题,本次研究使用的是OECD的分类方法。近年来,中国科学技术信息研究所进行了大量的相关研究,除了对论文整体情况的统计外,还用一系列质量指标描述了中国高端论文的产出状况,如:中国处于各学科世界前1%的高被引论文数量排在世界第6位;国际热点论文(即论文在发表之后2年内就得到大量引用的论文)数量排在世界第5位;发表在各学科影响因子居首位的国际期刊上的论文数量排在世界第2位。

近期开展的科技投入与产出、产出与应用的关系研究,显示出科技投入是提高科技竞争力的基础保障。国家自然科学基金、国家重点基础研究发展计划(973计划)、国家科技支撑计划和高技术研究发展计划(863计划)等是最主要的科技资助渠道。2010年这四类项目产出的发表在中国科技核心期刊上的论文总数为11.2万篇,占我国所有省部级以上基金或资助项目产出论文的二分之一。

从2010年产出论文的项目立项时间的分布峰值来看,在医学、生物学和农学等研究领域,2006年立项的数量最多。这表明在生命科学和农学研究领域,2006年的科技计划支持的研究项目经过4年左右的科研过程,到了2010年才能达到成果产出的高潮。在数学、物理、化学和地学等基础学科研究领域,从立项到产出高峰需要经过3年左右的科研过程。材料科学和工程技术领域,同样也是3年左右。从以上数据可以看出,我国在“十一五”期间的科技投入,经过3年至4年时间的科研活动的积累,已经开始收获成果。这些研究成果以论文的形式逐步表现出来。相对于基础学科领域和工程技术领域,生命科学领域从开始从事研究到产出成果达到高峰所需要的时间更长一些。

冰冻三尺,非一日之寒,长期耕耘方能带来硕果满园。通过对2011年获得国家科技奖,包括国家自然科学奖、国家技术发明奖和国家科学技术进步奖的300多个研究团队所发表论文的统计,发现这些具有重要学术价值和应用价值的研究项目,从开始前期研究发表第一篇论文开始算起,到科研论文产出达到峰值,也就是科研成果集中形成的时间,平均需要近8年时间;而从科研论文产出达到峰值到其研究成果取得广泛认可而获得国家科技奖,平均需要约6年的时间。因此,科学研究活动自身的规律决定,只有经过充分的研究积累和孜孜以求的探索过程,才能取得真正有助于人类认识世界、创造世界的有价值的研究成果和技术进步。

多年来我国的科技投入已经取得丰硕成果,显现出显著的科研成就。在以“自主创新、跨越发展”为主题的宏观发展战略方针指导下,我们更加需要了解各领域科研实力的国际地位和发展趋势,注重知识的积累过程,在合理布局的前提下,解决影响我国未来发展的重大科学技术问题。

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