中美科技发展，到底谁更有前景？

本文首发于公众号“猫哥的视界”

整个6月份，世界航天领域有两个大新闻。

第一是嫦娥六号，在人类历史上，第一次采集了月球背面的土壤样本，并顺利返回地球。

第二是波音“星际客机”接近国际空间站时，出了一堆的故障。

虽然最后勉强停靠了国际空间站，但却没法返回了，两个宇航员已经在太空滞留一个月了，到现在还不知道该咋回来。

说实话，两个新闻放在一起看，挺魔幻的。

这可是美国啊！50年前就实现登月的美国啊！科技巅峰美国啊！

怎么混到这个程度了？

其实吧，从这一件事，就能看出中美科技发展，最大的差别。

1 中美科技实力对比

在绝大多数人的认知中，美国就是科技灯塔，世界所有先进科技的诞生地，永远指引世界科技的前进。

但是，真正工作在理工科一线，或者行业与美国科技界有较多接触的人，基本上早就对美国“祛魅”了。

那么，中美科技实力，到底孰强孰弱呢？

还真不太好比较，因为科技实力是一套体系，对这个复杂的体系进行比较，非常困难，也没有明确的指数指标。

不过，我们可以从一些细分指标，来判断中美科技实力的差距。

首先看论文。

科研论文是技术创新的源泉，是体现科研水平的第一衡量指标。

虽然现在很多人吐槽“论文注水”，单看数量不足以证明科研实力。

但日本人搞了一个论文影响力调查，这个调查不仅仅调查论文数量，而且更关键的是关注论文被其他论文引用次数。

简单来说，如果你的论文很水，基本就不会被别人引用。

相反，如果你的论文创新性很大，给别人的启发多，被引用次数多，那么你的影响力就大。

而且，调查更关注世界引用次数前1%的论文，这样就可以很好地避免调查结果只重数量、没重质量的情况出现。

调查显示，在科研论文引用率方面，2019年，在占世界引用次数前1%的论文中，美国的研究有4330篇，占比24.9%；

但相比之下，中国的研究有4744篇，占比27.2%，位居世界第一。

在科学研究论文的数量上，中国同样“实力碾压”美国。

美国293434篇，中国407181篇，相比之下，中国足足多出了10万多篇。

除此之外，调查显示，中国在计算机科学与数学、化学、材料科学、工学4个领域排在首位。

美国在物理学、环境与地球科学、基础生命科学、临床医学4个领域排在第一。

中国进步最神速的是计算机科学领域。

在这个领域，中国被引用次数排名前10%的论文所占的比例2000年时为3%，但2015年达到了21%。

在人工智能领域，中国的进步更是迅速。

顶会顶刊论文作者数量从2018年的328人增长到2022年的1674人，与美国的差距正逐渐缩小。

高质量科研成果数量明显上升，顶会顶刊论文数量已经超过美国，位居全球第一。

在美国擅长的物理和化学领域，中国也正在加速追赶。

根据英国《Nature》主导新一年度的自然指数榜单，在从2020年11月1日开始，到2021年10月31日为止的年度范围内，中国各大科研机构在全球82种顶级期刊共发表了19987篇论文，获得的自然指数为15553.27，均排全球第二名。

按领域来看，中国在“化学、物理科学”两大领域中的自然指数都是排全球第一，自然指数分别是8498.60和5007.23。

美国在这两大领域都是排第二，自然指数分别是4761.54和4802.25。

相比而言，德国、英国、日本和法国的自然指数要低很多。

他们往往在少数领域拥有较强的科研能力，属于“偏科型”，而中美则是“全科型”。

可以说，中国各大科技机构取得的成绩，相当优秀。

美国呢？在很多方面却开始被中国赶上了。

其次看专利。

专利，是衡量应用技术产出的最直观指标。

目前，世界五大知识产权局是欧洲专利局、日本特许厅、韩国特许厅、中国国家知识产权局和美国专利商标局。

五个局处理了世界80%的专利申请，承担了专利合作条约95%的工作。

基本上，这五家就相当于全世界了。

2012年以来，五局每年联合发布统计报告。

根据2023年12月21日五局向全球用户发布《2022年世界五大知识产权局统计报告》，显示2022年中国发明专利数量达到了798400项，比2021年增长了15%。

美国，2022年发明专利322970项，不到中国的一半。

在细分技术领域上，中美也有很大不同。

与美国局专利相比，中国局专利在构成上更倾向于计算机辅助设计、材料化学与纳米、金属成型加工、分离与混合加工、化工、有机高分子、农业与食品、建筑与采矿、纺织与印刷。

在这些领域上的专利相对份额相是美国的3.8到1.5倍。

中国的相对劣势领域是：计算机接口、半导体集成电路、计算机一般部件、计算机核心部件、半导体元器件、医学诊断与外科、半导体制造、数字信息传输、广播电视与电话、无线通信网络。

这些领域上的专利相对份额仅是美国的27%到50%。

从这一对比来看，中国的专利构成，仍然是以材料、化工、成型加工等制造业为主，半导体、计算机硬件、医学等领域的专利相对不多。

美国呢？

美国局授权专利的技术构成主要是以电子信息、通信、医疗为主，并且增长速度较快，而传统的加工制造技术的相对份额很低。

总体来看，中美专利的差别，和两国目前的产业结构是高度吻合的。

再看看科研团队。

在大众认知中，美国的科技很强，科研成果很多。

但是很多人不知道的是，有相当比例的科研成果，并不是美国人做出的。

美国二战后，科技爆发差不多有两次。

一次是二战结束，美国一共从德国运回了数万名科学家、工程师及其家属。

这在美国乃至任何国家的历史上，都是前所未有的。

另一次是冷战结束后，美国从苏联和东欧攫取了大量科技人才。

所以美国的“火箭之父”、“氢弹之父”、“电子计算机之父”们，竟然都不是美国人。

通过吸收他国的科研人才，在辅以美国优渥的科研条件，自然成果频出。

但问题在于，当这些科学家老去，而美国又没有新鲜科研血液顶上来的时候，美国科研实力就难以为继了。

在这里面最明显的就是NASA，人员平均年龄都在52岁了，其中相当一部分在退休边缘。

这里并不是歧视老人。

其实老人经验丰富，是不错的科研力量，但问题在于，你要为长远考虑啊！这些人退休了咋办？

美国年轻人呢？

本土美国人念理工科的本来就越来越少，优秀的新一代都跑去学金融和计算机了，没人对太空科技探索感兴趣了，更没什么星辰大海的冲劲了。

相反，中国这边，却是新生代科学家担纲为主了。

以前不久的嫦娥六号为例，嫦娥六号科研团队平均年龄为35岁，这已经是中国航天现有的航天团队里，年龄较大的科研团队了。

你看中国天眼FAST团队，平均年龄只有30岁，此前嫦娥五号团队的平均年龄是32.5岁。

还有北斗卫星团队的平均年龄只有31岁，“墨子号”量子卫星团队的平均年龄不足35岁。

更可贵的是，这些年轻人，很多都走上了科研带头人的岗位。

2022和2023年的院士评选中，30多岁的院士大有人在！

长征五号火箭总控制系统的指挥徐文晓，竟然只有只有26岁……

当然，也不是越年轻越好。

但年轻意味着团队创新精神强、稳定输出的很长，可能美国团队输出10年就顶天了，中国团队还可以稳定输出40年，美国怎么比？

更恐怖的是，这种科研团队年轻化的情况，不仅在太空领域存在，在各行各业特别是高新技术领域更是普遍！

比如，蛟龙号潜水器团队的平均年龄只有32岁，中欧班列技术维修团队的平均年龄只有29岁。

最年轻的中国航天员，也才34岁，相比困在国际空间站里的威廉姆斯大妈，已经59岁了。

拜中国大学扩招和庞大人口基数所赐，现在无论哪个领域，中国都有着庞大的人才储备（多到甚至都开始都内卷了）。

这也是中国科研走长期路线的最大底气，也是美国羡慕都羡慕不来的。

有人说，那美国可以招募外国年轻科学家啊！

在过去的确可以，但2024年3月13日，美国国家科学委员会发布《2024年美国科学与工程状况》，报告明确指出：

“美国的研发体系及其国际竞争力，在很大程度上依赖于外国出生的科学家和工程师。”

这引起了美国国家科学委员会的担忧，准备减少外国科学家的招揽数量，加强培训本土STEM（科学、技术、工程和数学）工作者。

更不要说特朗普很可能二次上台，也必将收紧移民政策，给招募外国年轻人制造更大麻烦。

这也就意味着，就算某个机构想招募外国科学家，也要受到移民局的掣肘了。

移民局可不管这个人才对你多重要，没指标，就是没指标。

长此以往，结果必然是老将逐渐退休，新鲜血液又顶不上，导致美国科研团队的老化，无论是创新能力还是科研精力，都大幅下滑。

再看看财力的投入。

说实话，科研是个很费钱的行当，有钱未必能出成果，但没钱，一定出不了成果。

原因也很简单，没钱，你连试验耗材都买不起，咋出成果？

在钱方面，美国是当之无愧的全世界第一。

2022年的研发投入是7132亿美元，比欧盟27国加起来还要多。

中国呢？

2022年中国科研投入达到了30782.9亿元，同比增长10.1%，差不多4577亿美元，同样超过了欧盟27国之和，仅次于美国，排名世界第二。

这一对比，和GDP对比也基本吻合。

其他国家研发投入没有一个能超过1500亿美元的。

也就是说，中美在科研方面的投入，在世界属于一骑绝尘的状态，把其他国家远远甩在了后面。

有人可能要说了，就算中国总额很高，但绝对值，还和美国差将近3000亿美元啊！

这么大的差值可不好补，起码10年内补不上。

其实，不能单纯这么看，别忘了，中美还有个购买力差值呢！

咱们都知道，虽然美元对人民币的汇率是1:7，但实际购买力来说，悬殊没那么大，也就1:2或者3左右。

中国的研发投入，绝大部分都花在了国内，这样来算的话，中美的科研经费实际购买力是差不多的。

考虑到很多耗材都是国内自产的，中国的实际投入可能会更高。

而且，两国的研发投入结构是不同的，我国研发投向应用端的要远远高于美国。

美国呢？往基础研究的投入要更高。

从趋势来说，基础研究出效果慢，而应用端研究出效果更快。

这样一来，美国在基础科学的投入，就会产生一种“投入越来越多、产出越来越少”的效应。

中国则靠着应用端的不断突破，慢慢把美国几十年来积累的优势一点一点吃掉，最后超越美国。

现在中国制造业增加值已经达到美国的1.8倍，如果科技水平也赶上和超过美国的话，那么会对两国博弈的模式产生巨大的影响。

这也就是为什么美国如此焦虑，一个劲地阻断中美学术交流、拒绝中国留学生的原因。

2 美国被追赶的原因

如果单纯看总量，美国仍然世界科研领域毫无疑问的第一梯队。

但是如果看趋势，那么美国科研被中国赶上，在美国人看来，本身就算是一种失败了。

为什么会如此呢？作为美国来说，是有深层次原因的。

第一是美国盛行的反智主义。

在美国，有个很魔幻的现象。

一方面，科技的发展完全依赖于知识分子，另一方面，知识分子却被肆意地丑化和嘲笑。

这种丑化和嘲笑是全方位的，在各行各业都有体现。

比如，在美剧中，学校中，成绩好、人聪明的男孩，总是会被一个一身肌肉的校橄榄球队长欺负。

在现实中，亚裔的数学成绩总是独占鳌头，但在美国人眼中，这却并不值得夸赞，而是一种被歧视的刻板印象（只有东亚国家自己会沾沾自喜）。

美国学校最吹捧的是什么？橄榄球四分卫。

中国最吹捧什么？高考状元。

中国顶级大学招什么？招高分，招天才。

美国顶级大学招什么？招体育特长生，找会滑雪、会马术、会划船的。

这样一来，本来分高的孩子，却很难进入好大学。

至于科研人员，在好莱坞中，要么被塑造成“书呆子”，要么被塑造成想利用技术毁灭世界的野心家。

为啥本应该受到崇敬的知识分子，却是如此一种地位呢？

这要从美国的反智主义说起。

咱们都知道，美国建国之初，工业力量很弱，基本上就是个农业国。

农业国有农业国的特点，好处是淳朴、勤劳、务实，缺点就是觉得知识分子没啥用。

然后美国经过发展，到了工商社会，商人成为社会主力后，总觉得自己的那种冲劲、拼搏的精神，才是实现成功的唯一道路，认为自己创造了财富，服务了社会，应该得到最高的社会地位。

相反，那些拥有“天才”头脑的知识分子，在智商方面碾压商人群体，让商人群体非常不爽。

所以在商人为经济主体的社会之中，经常出现体制性打压知识分子的情况发生。

比如卡耐基、范德比尔特这样的成功商人，对知识分子特别是理工科知识分子非常歧视。

经常否定大学教育，甚至到最后自己掏钱，搞了很多商学院，就是要用这种手段抬高商人的社会地位。

后来，由于20世纪上半叶美国知识分子深受左翼思潮的影响，思想普遍左倾，甚至还出现了美国科学家为了理想，向苏联泄露原子弹情报的事情。

结果，在麦卡锡主义盛行后，这种左倾的知识分子就成了意识形态镇压的主要目标，从自由派到改革派，从大学教授到工程师，无一幸免。

然后又到了美国科技大发展的时代，美国出现了两头冒尖的状况。

一边是顶级科学家做出了举世瞩目的成就（比如登月），另一边是广大的底层对顶级科学家的能力面前自惭形秽。

于是将反精英主义延伸到了知识分子头上，于是更为憎恶知识分子。

自此，一个从农业、商业，再到麦卡锡主义、反精英主义的反智主义链条，就此诞生。

美国学者理查德·霍夫施塔特曾经写过一本《美国的反智传统》，总结了美国人反智主义的表现：

对学究的普遍厌恶、对知识分子的敌视、对专家的排斥、对纯粹科学的拒斥、对知识精英的贬斥、对大学的严厉批评、对一般人的推崇、对文化创新的反感、对知识分子气焰的愤慨、对教育的声讨、对非课业化教育的认可、对学校阅读写作与数学教育的非议，等等等等。

这种表现，让美国人成了世界上最不信任与鄙视知识分子的国家。

所以，我们才会看到各种各样离谱的反智主义例证。

比如，疫情期间，有的美国人说疫苗就是阴谋，打死也不打疫苗；

有的美国人说口罩里有天线，会产生辐射；

还有的美国人说要给体内注射消毒水......

这种让中国人目瞪口呆的表现，就是美国反智主义盛行的结果。

更搞笑的是，国内公知总是吹美国刷盘子都挣得比大学教授、科学家多；

但问题在于，如果真是如此，大学教授、科学家的社会价值体现在哪里？这难道不是一种悲哀？

不过这一点上，公知们撒的谎总算没那么离谱，因为美国教授的工资，还真不算高。

我们可以比较一下，美国教授的平均工资是124214美元，看起来不算少，但相比美国的人均GDP是69287美元，是人均GDP的1.63倍。

那么中国呢？

中国教授的平均工资是358328元，差不多50000美元，是人均GDP的3.9倍！

也就是说，在中国，教授是妥妥的人上人。

在美国，教授也就是个普通人，比底层强点，强的有限。

咱们都知道，人嘛，出来奋斗，就是想要更好的生活。

可是，你让一个大学教授挣得和一个卡车司机差不多，那大家谁还有动力去学习难得要死的数理化？那还不可劲地去学金融、进投行了？

当一个美国教授挣的还没有一个泥瓦工多的时候，我们就知道美国的科研要完了。

中国因为庞大的高考人口，再加上一直以来对“科学家”的崇拜，导致每年高考，都有无数学习尖子投入理工科，称为整个国家未来的科研后备军。

这一点，是金融导向的美国，怎么比也比不了的。

第二是美国财政无法像过去那样提供如此大的支持。

前文提到了，科研需要海量的金钱。

美国过去几十年为啥科技发展迅速？

因为在苏联压力下，美国政府对科研投入下了血本。

战后，美国创办了国家科学基金会（NFS），为各类科学研究提供了源源不断的资金支持。

但是还没出结果呢，苏联一声惊雷，发射了世界首颗人造卫星斯普特尼克一号。

这一下，美国人受不了了，不仅在于“天命之国”的信仰被打破，更害怕苏联人把核弹部署在轨道上，漂浮在美国人的上空，哪天看美国不顺眼了，就扔下来一颗。

于是，来自大众的恐慌，成了推动科研的第一动力，上至政府，下至企业，都纷纷加大对科研的投资。

其中最为出名的，是ARPA（高等研究计划局），这就是后来大名鼎鼎的美国国防部高级研究计划局DARPA的前身。

DARPA的出现，改写了美国科研的历史。因为与其说其像个政府机构，不如说它像个投资基金。

DARPA下设六个办公室，分别负责生物与计算机技术、电子与芯片技术、协调研发与军方需求等工作。

每天的工作，就是寻找值得投资的科研项目，然后砸几亿美元下去。

DARPA的优势在于，作为军方控制的机构，它能绕开官僚机构的繁文缛节和层层审批，直接下令动用几亿美元的投资。

而且它拥有国会的授权，直接对国防部长负责，国防部长直接对总统负责，不会被任何势力裹挟。

DARPA的成果非常丰硕。

诞生十年后，美国国家科研经费占GDP的比重，就翻了三倍，美国的科技层出不穷。

其中最伟大的投资，就是阿波罗计划。

阿波罗计划的总投资为255亿美元（至1973年），别看这笔钱现在看起来不多，但是别忘了，当年35美元就可以兑换1盎司的纯金！

如果按这个比值来计算，阿波罗计划花费的255亿美元就相当于今天的14535亿美元！

这笔钱如果放在今天，能够造60艘福特级航母！

看起来很多是吗？但仍然是划算的。

但阿波罗计划衍生出了大约3000种应用技术的专利成果，这些成果转为民用后，带动了美国20世纪60-70年代整个科学技术的发展和工业的繁荣，为美国80年代经济的腾飞打下了坚实的基础。

现在的互联网、光纤、通讯技术、高分子材料等等改变世界的发明，其实都是那个时代的科研成果。

根据测算，美国在航天领域每投入1美元，就带来9美元的收益。

可以说，正是DARPA投资的阿波罗工程铸就了美国全球科技强国的地位。

但问题在于，这种以政府为主导投资模式，已经越来越难以为继了。

为啥？美国没钱了。

随着美国国债一次次突破债务上限，利息也打着滚地往上翻，2024年美国政府债务的利息支出预计将接近1万亿美元。

这是啥概念？比美国国防开支都要多！

美国政府的财政收入呢？只有4.2万亿美元！

也就是说，美国政府每年收上来税，还没花呢，就要先拿出四分之一来还债。

更为恐怖的是，这个比例还在急速上涨。

有人估计在2035年，美国的利息支出就会和政府财政收入持平了，到时候美债就会彻底暴雷。

政府都没钱了，还咋给科研投资？只能砍预算了。

其实也不用等到2035年，现在美国的NASA已经感受到砍经费的痛苦了。

阿波罗计划时代，那可是NASA的高光时刻，要多少钱给多少钱。

现在呢？经费总是被卡，还要分配给多个项目，包括SLS火箭和商业载人航天计划，这导致单个项目获得的资金减少，研发难以为继。

特朗普曾经雄心勃勃说要重返地球，但是NASA提出了33亿美元的预算，却被国会砍掉了四分之三，只剩了8.5亿美元。

让原本在2024年重返月球的计划，推迟到了2026年，而且不排除会再次推迟。

NASA的窘境，其实是很多美国科研单位的真实状态，钱不够，极大影响了研发和执行效率。

政府投入不足，民间资本又多倾向于AI、元宇宙、区块链等等网红项目，实在是过于分散，也极大影响了美国的科技研发投资。

第三是美国的技术研发方向已经不适应新形势了。

在世界科学界，有一个很奇怪的现象。

提起诺贝尔奖，那毫无疑问是美国最多，一骑绝尘。

但要说技术落地和市场化，谁也绕不开中国。

这一点，已经在手机、移动互联网、光伏、新能源汽车领域得到了验证，后续在AI领域、航天领域，很可能也即将得到验证。

为啥？

因为美国侧重于基础研究往往负责主导科技研发与创新，在无人区试错；

中国则是看看美国搞错了哪些路，跑通了哪些路，负责搞应用，搞落地。

专注于基础研究，有好处，也有坏处。

好处是基础科学决定了基础研究领域的发展水平，决定了它能诞生多少原始创新。

当“原始创新”不断滚雪球壮大，后面的应用和开发研究也会随之壮大。

就好比没有核裂变现象和链式反应研究，就无法诞生原子弹和核能发电一样。

但坏处也有。

一方面，投资大，见效慢，企业不愿意投。

以往都是国家投资为主，可是一旦国家没钱了，研究产出就会断崖式下跌。

另一方面，基础创新越来越难了。

人类的科技文明经历了最近一二百年的发展，已经进入了一个相对的平缓时期，重大的基础科学突破越来越少了。

在《三体》中，丁仪曾经感叹过，过了200年，他竟还能在大学教物理，这足可见人类科技发展被锁死的窘况。

现实中，虽然不像智子锁死地球科技那么玄乎，但不可否认的是，物理学已经很多年前没有更新了。

比如相对论是在上个世纪提出的，量子力学的建立也是在上个世纪。

近些年新发现的引力波和黑洞，也不过是验证爱因斯坦相对论的预言罢了。

你要是把爱因斯坦复活，让他去大学教物理，照样一点问题都没有。

在基础科学没有进步的情况下，应用科学也很难发生什么革命性进步。

就像在微观物理学没有革命性进步的情况下，再怎么折腾超导，都是一地鸡毛一样。

这样就带来了一个问题：

美国的科技增量越来越少，而中国的科技增量越来越多。

就算美国的存量很多，也架不住中国追赶的速度飞快啊！

更关键的是，美国的基础研究模式不仅仅是给自己探路，更是给中国探路。

可能美国那边还没提出科技成果呢，只要发个论文，证明某条道路走得通，中国就能以超强的科研实力，沿着这条正确道路往前走，超越美国实现科研突破，然后抢先搞应用和落地。

我们可以看看星链，美国在星链上占据了先机，但二期星链还没建完，中国今年下半年就开始批量发射中国版星链了，一期规划就超过了星链二期！

更关键的是，中国的卫星批量生产之后，便宜啊！论白菜价的能力，美国哪能比得上中国？

这就是中国在中美科技竞争中不急不躁，而美国却特别焦虑的根本原因。

3 谁能胜出？

中美科技竞争，谁能胜出？

毫无疑问，最后的胜利者，一定是中国。

为啥？

因为中国太了解“科技是第一生产力”的重要性了。

这是中国人被摁着脑袋暴打了100多年，得出的刻骨铭心的教训，没有任何一个民族，对科技有如此深重的执念。

美国呢？

美国是资本主义社会，又有浓厚的反智主义，对科研的态度，完全就是“利益为先”，为名为利。

不像中国人，把它上升到国运的角度去推动。

美国的优势，在于技术积累足够雄厚，存量大，光吃老本也能吃很久。

而且能控制小弟的科研成果，谁有了好技术，就巧取豪夺搞过来，并搞一个小圈子对华封锁。

中国的优势，在于技术进步速度快，增量多，能快速落地见效的多，而且更贴近于应用。

所以，中美科技竞争，差距在飞快缩小，而且处于接近赶超的状态。

更关键的是，科技要落地，还是要看产能，而这方面，美国一点胜算都没有。

对此， 一方面，我们要认识到中美两国的竞争是长期性的。

因为美国的存量我们仍然要追赶很久，对此要有足够心理准备准备。

另一方面，我们也要坚定信心。

因为目前在国际上，只有中国已经完全具备了和美国进行科技竞争的能力，中国也有足够的底气。

所以，只要沿着当前的路线走下去，最后的胜利，一定属于中国。