21世纪中国与美国的科技较量

编译 高斯寒

1999年，在全球即将进入21世纪之际，美国国家科学院、工程院、医学院对于未来几十年进行了一番展望。他们预见未来的世界中，昨日的科幻小说里的点子会进入市场：克隆动物，汽车内置会说话的电子道路图，一包香烟大却性能强大的电脑。今天重新阅读这份报告，它遗漏了“房间里的大象”——中国。

《时代》周刊的《超越2000》特刊反思那个时期曾断言：“中国无法在21世纪成长为工业大国。中国的人口太过庞大，国内生产总值又太小。” 到2010年时，这种局面开始改变。对于跨国公司而言，中国已经变成全球大众市场商品的制造工厂。

现在，中国快速崛起。美国中情局局长威廉 · 伯恩斯（William Burns）强调“科技领域是与中国竞争和较量的主要竞技场”。中国已经超越美国，成为全球顶尖的高科技制造国——2020年全年生产了2.5亿台电脑，2 500万辆汽车和15亿只智能手机。除了成为制造业大国，中国已经变成21世纪基础技术（人工智能、5G、量子信息、半导体、生物技术、绿色能源）方面强有力的竞争者——在某些领域，中国早已成为全球第一；在其他领域，按照目前的轨迹，中国会在未来十年里超越美国。

作为美国在推进和应用科技方面的领导者之一，埃里克 · 施密特（Eric Schmidt）曾带领谷歌公司成为全球领先的科技公司。他注意到“许多美国人依然对中国持有过时的想象”。他坦率地表示：“除非趋势改变，否则到21世纪30年代，中国将成为一个拥有更庞大经济规模、更多研发投入、更好科研条件、更强大的计算基础设施，以及对于新技术有更广泛部署的国家。”

中国与美国的“较量”

该报告检视了过去20年里中国和美国在每种关键技术上取得的进展，要点如下：

在未来10年内对经济和安全带来最大冲击的先进技术——人工智能（AI）——方面，用埃里克 · 施密特的话来说，中国如今是“全方位、并驾齐驱的竞争者”。

在5G技术方面，根据美国国防部国防创新委员会的说法，“中国在5G技术上势必重现美国在4G技术上的建树”。美国尽管在5G标准和芯片设计上占据优势，但在5G基础设施部署上落后中国好多年，中国也因此取得了在发展5G时代平台方面的先发优势。

量子信息科学方面，美国长久以来被视为领先者，但中国已经崛起——中国早已在量子通信上超越美国，并迅速缩小量子计算方面与美国的差距。

半导体产业方面，美国保持了优势地位，这个优势已经维持了将近半个世纪之久。但中国过去几十年大力推进半导体研发，已经成为不容小觑的竞争者，很快就可能在两个关键领域（半导体制造和芯片设计）追赶上美国。

在生物技术方面，全球十大最有价值的生命科学公司中，有7家是美国公司，但中国正在生物科技研发的各个领域快速跟进。中国科研人员已经缩小了在CRISPR基因编辑技术上与美国的差距，并且在嵌合抗原受体T细胞疗法上已经实现超越。

在绿色能源方面，虽然在过去20年里，美国是新绿色能源技术的主要发明者，但如今中国是全球绿色能源技术的领先制造者、使用者和输出者，将全面覆盖未来的绿色能源供应链。

中国已成为世界排名第一的高技术制造大国，同时，制造业的巨大发展推动了研发进程，中国在某些技术领域已经超越美国。例如，中国的移动支付交易额是美国的150倍，中国在深度学习领域的专利数量是美国的6倍，中国的5G连接占全球的87%等。

中国模式正在挑战美国在技术竞争宏观驱动方面的传统优势，包括美国的技术人才输送管道、研发生态系统和国家政策。正如美国国家安全委员会技术与国家安全高级主任塔伦 · 切布拉（Tarun Chhabra）和美国安全和新兴技术中心认识到的，“美国不再是全球科学技术霸主”。

技术竞争的宏观驱动因素

若要在科技竞争中取胜，需要在不止一个领域内实现领先。要在这些领域取得成功的基础是建立良好的运行环境，让公司、研究机构和个人在此环境下如鱼得水。关键因素是科学技术人才的输送管道、研发生态系统和国家政策等。

正如洛克希德·马丁公司的前首席执行官（CEO）诺曼 · 奥古斯丁（Norman Augustine）所观察到的，“人力投资的不足是美国技术优势地位不保的重要原因。美国拥有全球最好的研究型大学，然而初等教育和中等教育体系完全没有竞争力”。

2000年时，美国授予的科学和工程本科学位总数超过50万个，全球领先，而中国的这项指标仅有不到36万个。如今，中国的STEM（科学、科技、工程、数学）专业毕业生数量是美国的4倍多（130万对比30万），培养的计算机科学家数量接近美国的3倍（18.5万对比6.5万）。在国际K-12学生的科学技术排名中，中国在数学和科学的得分一直超过美国——在2018年，中国在国际学生能力评估计划（PISA）中的得分名列第一，而美国名列第25位，该计划评估了学生的数学、科学和阅读水平。如今在美国毕业的计算机科学博士中，30%是美国人，20%是中国人。30年前，每20名中国留学生中只有一人在学成后归国。如今，有八成的中国留学生选择归国。尽管美国在过往凭借从全球吸引人才的能力而获益（财富美国500强公司中的将近一半由外国移民或移民的子女创立），但正如美国国家人工智能安全委员会所认识到的，“在我们的有生之年，美国第一次面临在科学前沿输掉人才竞争战的风险”。

在21世纪初，美国是研发支出的全球第一，以现时购买力平价衡量，相当于2 700亿美元。第二名是欧盟，支出额为1 800亿美元。同一年，中国的研发支出是330亿美元，仅为美国的12%。等到2020年时，中国上升到全球第二名，研发支出相当于美国的90%。按照目前的轨迹，中国的研发支出会在未来10年里超越美国。虽然美国在科学发展的长期驱动因素上保持了强有力位置（全球的基础科学研究支出中有60%来自美国，只有20%来自中国），但中国侧重将科学转化为商业产品，目前在试验发展上的年度支出比美国多出将近700亿美元。全球十大最有价值的科技公司中有6家是美国公司，而在十大最有价值的独角兽公司中，有6家是中国公司。在国际专利申请方面，中国在2019年超越了美国，成为专利合作条约（PCT）的最大用户，申请了22%的PCT专利，而在2000年时的相应数据为0.6%。在此期间，美国的专利申请份额从42%下跌到22%。2016年，中国还超越美国，成为全球第一的科学出版物生产国，如今全球有超过20%的科研产出来自中国。

拜登政府认识到这些机遇和挑战，提出的“美国就业计划”目标是向半导体制造、清洁能源、生物技术和其他关键技术投入数千亿美元，为未来科技突破奠定基础，随着时间推移，带来新的生意、新的工作和更多出口。然而，美国国会在通过自身版本的就业计划后，将2.3万亿美元的投资额削减一半，并移除了投资关键技术的条款。

中国的优势首先在于理解科技竞争重要性。中国定下到2035年“进入创新型国家前列”的目标，制定吸收海外技术的国家战略（通过投资、人才计划、开源科学技术的收集、知识产权等），各省政府通过高科技园区之类的地方行动来执行这些战略，拥有庞大的资金规模等。中国的科技生态系统也许到2025年就能在动态性、创新和竞争力方面媲美硅谷。

但是，中国能不能维持这条发展轨迹？有人列举20世纪80年代的日本崛起的例子类比中国。在审视中国科技崛起的关键驱动因素后，这番类比的说服力减弱不少。以购买力平价来衡量，中国的国内生产总值（GDP）早已比美国的GDP多出15%，而GDP作为国力的基础，使得中国能在过去20年里不断提高研发支出，到如今达到美国研发支出的90%。相比之下，日本的GDP或者研发支出不到美国的一半。审视中国和日本的科技创新生态系统的话，会发现两国的差异很大。在20世纪80年代，日本每年有8万名STEM专业毕业生，刚兴起的风险投资行业有100家公司，每年的风险投资有9亿美元（是当时美国风险投资额的10%，金额以2020年的美元币值来衡量）。如今，中国每年有130万名STEM专业的毕业生，是全球第二大风投市场，拥有3 500多家风险投资公司，2018年的风险投资额为1 050亿美元（为当年美国风险投资额的95%）。同时，日本的科技雄心受到加拉帕戈斯综合征的束缚：日本的创新技术是在孤立环境下研发的，专门针对本土市场，但在海外市场就遭遇水土不服。相比之下，中国的技术在全球各地都高度融入。根据格罗夫的说法，中国的创新“规模化”的能力已经使得中国在技术价值链中崛起，从制造环节移向研发环节，再移向标准制定环节。

总的来说，虽然美国已经领导了过去半个世纪的技术创新且依然在多个技术领域保持优势地位，但中国早已成为21世纪基础技术方面的一名不容小觑的竞争者。

正如美国艺术与科学院的2020年报告《自满的危害》所总结的：“鉴于亚洲诸国进步的庞大规模和速度（特别是中国），美国会发现，逆转自身的下落势头会非常困难……若是忽视这个问题，美国影响全球事务的能力会不可避免地下降。”

资料来源HarvardKennedySchool