中美科学基金项目对比分析——以NSFC和NSF为例

马梧桐，张闪闪

（中国科学技术信息研究所，北京 100038）

作为科技创新“源头”的基础研究，聚焦了无数人的期待。科研基金通过资助科学家、资助大型项目，有力地推动了科学的发展。从科研基金的性质上看，有各个国家公立资助机构提供的科研资助，如中国国家自然科学基金委（National Natural Science Foundation of China，NSFC）、美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）等，这些基金机构为推动科研进展和科学教育提供了重要的支撑，它们资助的重点往往也代表了领域内发展的较高水平和方向。在新一轮科技革命蓬勃兴起、科研范式和组织模式深刻变革的重要历史时期，分析这些机构在基础研究方面资助情况的异同，可以初步了解其目前的资助重心。

NSFC作为我国在自然科学领域支持基础研究的重要渠道之一，自1986年2月14日设立以来，针对数学物理科学、化学科学、生命科学、地球科学、工程与材料科学等学科，逐渐构建了探索、人才、工具、融合四位一体为格局的国际级科研基金项目，集聚面上项目、重点项目、重大项目、国际（地区）合作研究项目、青年科学基金、基础科学中心等18种项目类型的资助类型，为全面培育我国源头创新能力做出了重要贡献，成为我国支持基础研究的主渠道[1]。

NSF是美国于1950年创立的提供科学研究资助的独立联邦机构。在数学、计算机科学和社会科学等许多领域，NSF是联邦资助的主要来源，确保了美国科学与工程各学科领域的健康发展[2]。NSF资助的研究领域包括生物科学，计算机、信息科学与工程，教育与人力资源，数学与物理科学，工程科学，地球科学以及社会、行为与经济科学等。NSF在推动美国科学技术进步、促进经济和社会发展方面发挥了重要的作用。

1 数据与方法

本文中所有分析数据来源于NSFC及NSF在公开渠道发表的数据，数据时间范围为2000年1月1日—2019年12月31日。获得的项目信息包括项目编号、项目名称、项目承担机构、项目申请年、项目计划结题时间、受资助经费额度等。同时，受官方公示数据的限制，本文在项目总数量上仅从牵头单位承担的项目角度展开分析，不涉及项目下设的课题。

2 中国自然科学基金项目情况

2.1 项目数量情况

NSFC在2000—2019年共有基金项目510 334项（见图1）。从项目数量分析，NSFC项目数量逐年上升，从2000年的6 150项，增长到2019年的45 192项，增长634.8%。平均每年项目数量25 517项。2010和2011年是自科基金项目数量增长的分水岭，是自科基金发展最为重要的两年，两年增长率分别达到了38.3%和30.5%。2010年之前每年批准的项目数量均低于平均项目数量值，且每年项目数量的增长比例波动较大；2011年之后每年增长率趋于稳定。2015年首次突破4万项，近几年始终保持4万项以上。根据NSFC颁布的《2011年项目指南》，2011年的项目资助经费及方向有重大调整[3]，面上项目平均资助强度达到约58.6万元/项，较2010年的34.7万元/项增长23.9万元/项，重点项目平均资助强度增长到约286.8万元/项，较2010年的221.1万元/项增长65.7万元/项。说明项目数量增长跟资助的经费上涨有关。

图1 2000—2019年NSFC项目数量变化趋势

2.2 项目经费情况

对NSFC 2000—2019年经费情况①2015年起，NSFC项目经费分为直接费用和间接费用两部分，故2015年之后，经费统计包含直接经费和间接经费。《2015年项目指南》：http://www.nsfc.gov.cn/nsfc/cen/xmzn/2015xmzn/sqxz.html进行分析可知，累计项目金额2 785.9亿元（见图2）。20年间自科基金项目经费整体呈波动式上升趋势，从2000年的12.8亿元增长到2019年的330.2亿元，整体增长24.8倍。2011年之前金额均低于平均项目经费，2011年之后呈波动式上升。其中，2011年项目经费增长最为突出，增长89.3%，2011年之后项目经费虽有增长，但整体增长幅度不大，个别几年出现负增长现象，2018年首次突破300亿元。2015年虽然项目数量增长，但项目经费有所减少，平均资助强度54万元/项，低于整体的资助强度（54.6万元/项），2011—2019年的资助强度为61.8万元/项，说明2015年批准的大额项目较少。

图2 2000—2019年NSFC项目经费趋势

2.3 项目生命周期情况

图3为2000—2019年NSFC项目生命周期分布 。从项目生命周期分析，项目采取固定研究时长的方式，超过88.6%的自科基金项目为3～4年结项，7.8%的项目为当年或第二年结项，1.9%的项目为5～9年结项，生命周期为9年的项目（1项）①生命周期为9年的项目为“中国西部环境和生态科学总体研究”重大研究项目，原计划项目研究期限为2002—2006年，项目生命周期为 5年。由于客观原因，需配合“中国西部环境和生态”重大研究计划于2007—2010年组织相关会议，经批准，项目延期至2010年结题。是由于客观原因延期结题。从各项目生命周期的平均资助强度分析，平均资助强度随生命周期的延长而增大，说明国家对项目的资助金额越高，项目实施时间越长。

图3 2000—2019年NSFC项目生命周期分布

2.4 项目学科分布

NSFC根据学科分类将基金项目分为生命科学、信息科学等8个学部，统计各学部项目情况即可了解NSFC学科发展情况（见图4）。自科基金项目数量和项目经费最多的均为医学科学，工程与材料科学、生命科学的项目数量和项目经费均分别排在第2、3位；从平均资助强度分析，地球科学平均资助强度最高，平均资助强度为58.8万元/项，且高于整体平均资助强度（54.6万元/项）。其中，医药科学的项目数量最多，但平均资助强度却低于整体平均资助强度，说明医学科学的项目缺少大额项目经费支持。

图4 2000—2019年NSFC项目学科分布

统计各学科的历年NSFC资助经费占当年NSFC总资助经费比例变化，可以看出NSFC对各学科的重视程度变化（见图5）。整体上，NSFC对信息科学、医学科学、管理科学三个学科增大了资助投入比例，特别是医学科学在2000—2019年的经费投入占比增加了6.38%。此外，NSFC对工程与材料科学、化学科学历年投入比例变化不大，对地球科学、数理科学、生物科学的资助投入比例呈下降趋势。2009年中央批准NSFC内设机构中增设医学科学[4]，将部分之前划分于生命科学部下的医药方向学科重新梳理调整，故生命科学项目经费占比呈下滑趋势，医学科学经费占比上升。同时，受2006年发布的《2006—2020年国家信息化发展战略》[5]影响，NSFC加大了对信息科学的经费投入。

图5 2000—2019年NSFC对各学科资助强度及经费占比变化

2.5 项目承担机构分布

2000—2019年，NSFC共资助2 662个机构进行科学研究，其中高校916个、科研院所1 529个、医院192个、（非营利型）企业25个。高校承担NSFC项目数量最多，其次是科研院所、（非营利型）企业。高校所承担项目的金额占总项目金额的77.7%。但对单个项目的受资助金额进行分析发现，科研院所平均受资助强度为59.2万元/项，而高校仅为48.5万元/项，（非营利型）企业和医院分别为39.5万元/项和39.3万元/项，表明整体上高校受资助项目多，但科研院所的项目重要程度更高、单个受资助金额更大（见表1）。

表1 2000—2019年NSFC项目承担机构属性分布

统计对不同属性承担机构历年的投入经费占比，分析NSFC对各类承担机构的投入程度变化。图6为2000—2019年NSFC项目各机构属性经费及资助强度变化。2000—2019年，NSFC持续加大对高校经费投入占比，而减小科研院所的项目经费投入占比，医院和（非营利型）企业的投入占比趋于平稳，表明NSFC越来越重视高校科学研究，不断加大对其经费投入比重，而对科研院所科研资助的重视程度变小。

图6 2000—2019年NSFC项目各属性机构经费及资助强度变化

3 美国国家科学基金项目情况

3.1 项目数量情况

NSF在2000—2019年共有基金项目238 395项。图7为2000—2019年NSF项目数量变化情况。20年间NSF项目数量基本处于较为平稳的变化趋势，项目数量平均值为11 920。2009年是NSF发展较好的一年。在2009年，立项数量达到最高，共立项15 239项，项目增长率最高，为29.7%。2009年之前项目数量基本处于平均值以下，整体上呈现增长趋势，但增长情况波动比较大。2009—2011年，项目数量下降较为明显，2011年后，项目数量呈现波动趋势，但整体趋于平稳。

图7 2000—2019年NSF项目数量趋势

3.2 项目经费情况

2000—2019年，NSF累计项目金额1 187.1亿美元。如图8所示，2000—2009年，NSF每年投入经费呈现较为平稳的增长趋势，在2009年，资助经费达到最高值；从2010年开始，NSF每年资助经费呈现较为明显的下滑趋势。受到金融危机的巨大冲击，美国联邦政府面临着较为严重的财政赤字[6]，因此美国政府通过削减开支来促进经济复苏，在2011年的财政预算中，缩减了部分科研项目的经费，同时，终止了部分前景不明朗或者成果转化率较低的科研项目。由于2011年的财政预算从2010年10月1日开始执行，因此2010年的资助经费比2009年有所下滑。2016年，为了保证美国的科研领先地位，奥巴马政府增加了科研项目的财政预算。2017年3月份，特朗普政府发布“紧缩预算”（Skinny Budget）纲要，继续削减科学计划资助经费[7]。因而，NSF的科研资助经费呈现逐年下滑趋势（见图8）。

图8 2000—2019年NSF项目经费趋势

3.3 项目生命周期情况

图9为2000—2019年NSF项目生命周期分布。从生命周期上来看，NSF项目生命周期集中在4～5年，其占比为49.1%，3.4%的项目为当年结项，28.2%的项目为2～3年结项，12.2%的项目为6年结项，7%的项目为7年及以上结题。从各项目生命周期的平均资助强度分析，整体上，平均资助强度随生命周期的延长而增加，生命周期在1～6年的项目，平均资助强度随周期延长小幅度上升，但是生命周期为8年以上的项目（不包含8年项目），平均资助强度达到1 237.4万美元，是8年生命周期项目的4倍，说明美国对NSF 8年以上的项目投入了大量经费。

图9 2000—2019年NSF项目生命周期分布

3.4 项目学科分布

NSF根据学科分类将基金项目分为数理科学、工程学等8个学部，统计各学部项目情况即可了解NSF学科发展情况。如图10所示，NSF项目数量和项目经费最多的为数理科学，其次是工程学；从资助强度上来看，社会行为经济学单项资助强度最高，平均资助强度为63.1万美元/项，教育和人力资源单项资助强度最低，平均资助强度为27.8万美元/项。除了地球科学、社会、行为和经济学，其他各学科平均资助强度均低于整体平均资助强度（52.1万美元/项）。其中，数理科学的项目数量最多，但平均资助强度却低于整体平均资助强度，说明数理科学的项目缺少大额项目经费支持。

图10 2000—2019年NSF项目学科分布

统计各学科的历年投入经费占比，可以看出NSF对各学科的重视程度变化。整体上，NSF对计算机、信息科学与工程增大了资助投入比例，近20年投入比例分别增加6.7%和5.2%。社会、行为和经济学，教育与人力资源学，生物科学历年投入比例趋于平稳。地球科学和数理科学的资助投入比例呈下降趋势，尤其在2009年后，美国受到金融危机的影响，科研经费投入下滑，地球科学等领域经费呈现波动式下降。这表明整体上NSF近年更加重视计算机、信息科学与工程的研究，对社会科学、生物科学的重视程度变化不大（见图11）。

图11 2000—2019年NSF各学科资助强度及经费占比变化

3.5 项目承担机构分布

分析NSF项目承担机构属性，有助于了解不同类型机构的资助情况。由于238 395个NSF科技项目中7 536个项目未标注承担机构，无法统计承担机构属性，因此本部分统计不涵盖该7 536个项目的情况。表2为2000—2019年NSF项目承担机构属性情况。对于有承担机构的230 859个项目进行统计，共涉及29 679个机构，其中高校（含二级学院）15 714所、企业8 212个、科研院所及政府机构5 658个、医院95个。高校承担项目的经费（883.1亿元）、项目数量、机构数量均最多，且远高于其他类型的机构。但对单个项目的受资助金额进行分析发现，科研院所及政府平均受资助强度为79.2万美元/项，企业为65.9万美元/项，而高校和医院仅为45.9万美元/项和43.1万美元/项。表明整体上NSF的项目承担机构以高校为主且对高校的投入最大，但大额项目的资助侧重科研机构及政府和企业。

统计各类承担机构的历年投入经费占比，分析NSF对各类承担机构的投入程度变化。图12为2000—2019年NSF项目各机构属性经费及资助强度变化。2000—2019年，在高校承担项目的总经费占比超过60%的情况下，NSF仍不断提高对其经费投入，表明NSF越来越重视高校科学研究。此外，2000—2019年，NSF减小了科研院所及政府的项目经费投入比例，医院和企业的投入占比出现波动性变化，但整体趋于平稳。

图12 2000—2019年NSF项目各机构属性经费及资助强度变化

4 中国自然科学基金项目与美国国家科学基金项目对比分析

4.1 项目受资助经费对比分析

我国基金资助机构在科研上的投入与美国差距在20年间急剧减小，现已追平美国。2000—2019年，NSF资助项目经费1 187.1亿美元（约8 479亿元），而NSFC的项目总经费仅为2 785.9亿元，表明美国20年间的科研经费投入总量远高于我国。2000年，NSF资助项目经费为45.3亿美元（约306.7亿元），是NSFC资助项目经费（12.8亿元）的24倍；2019年，NSFC的项目资助经费（330.2亿元）与NSF（46.9亿美元，约323.3亿元）基本一致，甚至略高于美国。

4.2 项目生命周期对比

基金的项目周期方面，NSF的项目生命周期长于NSFC，NSFC以3～4年项目为主，略低于NSF（4～5年）。此外，NSF有一定比例的长周期持续性资助项目（超过8年），而NSFC所有项目均有严格的时间周期限制，缺少长周期持续性滚动式资助项目。NSFC最长项目是由于客观原因导致延期结题的地球科学部“中国西部环境和生态科学总体研究”项目，周期为9年；美国的NSF生命周期最长的项目是计算机与信息技术领域的“Collaborative ITR/CSE: Modular Strategies for Internetwork Monitoring”项目，生命周期为17年。

4.3 项目学科分布对比

将NSFC和NSF的学科进行映射，按照工程学、生命科学、信息科学、数理科学、地球科学、管理科学等方向进行分析。表3为2000—2019年NSFC与NSF学科映射情况。2000—2019年，NSFC在各学科的经费投入增长高于NSF，表明我国20年对科研非常重视，尤其是NSFC工程与材料学的经费整体增长近30倍。从经费投入比例分析，NSFC和NSF均不断加大工程与材料学、信息科学的经费投入比例，减少了数理科学、地球科学的经费投入比例。此外，NSFC生物科学的资助投入比例呈下降趋势；NSF生物科学历年投入比例趋于平稳。从平均资助强度分析，2000—2019年，NSFC各学科的平均资助强度呈上升趋势，NSF各学科的平均资助强度呈现波动式变化，如NSF计算机及信息科学与工程、数理科学、地球科学的平均资助强度呈下降趋势。NSFC和NSF平均资助强度最高的均为地球科学，表明地球科学的科研项目需要投入大量的经费。

表3 2000—2019年NSFC与NSF学科映射情况

4.4 项目承担机构对比

两国高校的项目数量和经费均远高于其他类型，而中国在企业方面的经费投入远低于美国。从项目数量和经费分析，两国各类型承担机构承担项目数量及经费从高到低均依次是高校、科研院所及政府、企业、医院，但高校的项目数量和经费均远高于其他类型。NSFC在企业方面的经费投入远低于NSF。从经费占比趋势分析，NSF和NSFC对高校的经费投入比重变大，科研院所及政府的经费投入比重变小，表明NSF和NSFC均越来越重视高校科学研究，而对科研院所及政府科研资助的重视程度变低。从平均资助强度分析，NSFC和NSF对科研院所及政府的平均资助强度最高，表明NSFC和NSF的大额项目投入机构均为科研院所及政府。

5 对我国科学技术研究的建议

5.1 强化国家战略科技力量

美国政府高度重视科技创新，近年来研发投入情况较为稳定，2019年，NSF的项目资助经费达到46.9亿美元。美国政府的科技预算有效支撑了美国创新战略[8]。根据世界知识产权组织发布的《2020年全球创新指数》，美国全球创新指数处于世界第3名，其创新实力远高于全球绝大多数国家。2000—2019年这20年间，我国政府在科研上的投入与美国的差距急剧减小，在科研经费上的投入已追平美国。我国应强化国家战略科技力量，继续加大我国科研经费投入，尤其是针对大额项目、有转化潜力的项目、需长周期持续攻克的技术难点类项目，可采取美国的“滚动资助”方式，酌情延长资助年限，让项目合理转化、落实、落地，提高产业化建设及发展。

5.2 加大计算机领域学科建设

近20年，美国加大了计算机、信息科学与工程的经费投入比例，确保美国在计算机、信息科学与工程方面的领先地位。美国政府不断根据产业发展需要调整支持方向，通过多种渠道资助基础研究，私营公司大力介入推动计算机、信息科学与工程相关技术的商业化，微软、IBM、英特尔等一批美国IT公司飞速发展，已成为世界上最具代表性的公司。目前，美国已将计算机、信息科学与工程的重点转移到量子信息领域，2019年美国正式颁布《国家量子计划法》，计划重塑美国计算机和通信技术，争夺量子科技的战略领先优势[9]。结合美国对计算机与信息科学的研究和投入情况，我国应通过国家统筹的方式，进一步加大计算机与信息科学的研究投入，特别是量子信息领域的研究投入，争取在新兴的量子信息国际竞争中占据先机。

5.3 加强多机构融通创新协同发展

美国企业研发投入占总资助经费的比例不断上升，资助的科技项目更集中于具有商业开发价值的应用研究领域，而美国高校、科研机构及政府则更倾向于基础研究。美国企业是美国科技项目中研发活动最主要的承担者，在市场领域下，营利性机构在科技创新、自主研发积极性方面表现都较为优秀，因此美国多数项目均以合作资助/协议、跨机构合作协议等机构合作形式开展，为的就是让企业及高校等机构发挥其在市场中的价值，而不局限于自身研究范围。结合美国企业的创新举措及我国十四五规划，我国应强化企业创新主体地位，促进各类创新要素向企业集聚，参与全球产业链布局，深化体制改革，发挥企业在技术创新中的作用，增加营利性机构在项目申请中的权重比例，加强高校、企业、科研院所等多机构融通创新、协同发展。