改革開放以來，我國的科技事業蓬勃發展，科技實力持續增強。“六五”期間，我國SCI 論文數量僅排在世界第26 名。到“十五”期間我國SCI 論文排名已經提高到世界第7 名。“十一五”期間中國超過德國，成為世界第3 名。到“十二五”期間，中國又超過英國，成為世界第2名，排名僅次于美國。近年來，我國國際科技論文數量連續多年穩居世界第2 名，并獲得了一系列舉世矚目的科研成果，成為具有重要影響力和競爭力的科技大國。

表1　世界主要國家SCI 論文數排名

在這一系列成績的背后，如何客觀地分析、判斷我國當前科技發展的真實水平，直接關系到我們對未來發展的安排和部署。事實上，“卓越科學家在最前沿所進行的領先研究”更能體現一個國家的科技先進水平。1965 年文獻計量學的鼻祖Derek J. de Solla Price將“卓越科學家在最前沿所進行的領先研究”定義為“研究前沿”。同時他用大量的引文分析數據描述“科學研究前沿”的文獻計量學本征，即研究前沿是由一組高被引論文和引用這些論文的施引論文組成的。基于de Solla Price 對研究前沿的定義，ESI 數據庫基于引文網絡數據將一個抽象的定性概念轉變為可以定量的數據。

基于ESI 數據庫的研究前沿的數據，中國科學院與科睿唯安從2014 年開始發布《研究前沿》年度研究報告，研判科技研究前沿發展的戰略方向，敏銳抓住科技創新的突破口和新的生長點。《研究前沿》年度研究報告為國內外了解世界科研狀態和全球卓越科學家的最新科技趨勢提供了一扇窗。

2018 年，中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心和科睿唯安共同發布了《2018 研究前沿》和《2018 研究前沿熱度指數》兩個報告，基于共被引聚類分析，遴選了100 個熱點前沿和38 個新興前沿，揭示了研究領域內最新發展的最受關注的研究焦點和重要研究成果。報告揭示出中國近年來在多個基礎研究領域取得了突破，中國在引領的研究前沿數量上位居第2，在科技研究前沿領域也有一席之地，表現出了一定的競爭力。兩個報告的發布對戰略科學家和科技決策者了解國家科技發展脈絡、制定科技戰略規劃提供了有力的事實支撐。

為了進一步了解中國與美國的差距，本書（《2018研究前沿及分析解讀》，中科院科技戰略咨詢研究院等著。 北京：科學出版社， 2019.8）在《2018 研究前沿》和《2018 研究前沿熱度指數》兩個報告的基礎上，分別從10 個領域138 個前沿展開中國和美國國家前沿熱度指數及其分指標上的比較分析。分析主要從宏觀到微觀就特定領域層面到特定研究前沿層面進行，精確揭示研究活力來源，并依據兩國在核心論文以及施引論文中貢獻的署名通訊作者的論文數及排名判定國家在特定研究前沿的主導地位，以期從重要成果產出的層面對中美科研核心競爭力的識別和分析，解讀中國與美國的差距和優勢。

本文分享中美在各領域的科研實力整體比較分析情況，文中圖表可點擊看大圖。

各指標數值及其排名

本書分別從10 個領域展開中國和美國在《2018 研究前沿》100 個熱點前沿和38 個新興前沿，以期掌握中國與美國之間的創新位勢。

表2　10 個領域總體及各領域

中國和美國的9 項指標以及發展態勢對比

在10 個領域綜合層面，美國研究前沿熱度指數等9 個指標均排名第一，中國則在9 個指標上都穩居第二。但是從數值上來看，中美研究前沿熱度指數得分分別為118.38 分和227.39 分，中國約為美國的一半。中國和美國的國家貢獻度得分分別為69.36 分和119.88 分，中國是美國的57.86%。中國和美國的國家影響度得分分別為49.02 分和107.51 分，中國是美國的45.60%。在指標A、B、C、D 方面，中國為美國的47.05%、73.70%、43.53% 和50.16%。在指標E 方面，中國是美國的55.53%，超過美國的一半。在指標F 方面，中國是美國的87.05%。從上述中美9 個指標的對比可以看出，除了施引論文的數量中國與美國的比值略高以外，其他核心論文數量和影響度，中國僅僅占美國的一半左右。因此從綜合指標上可以看出中國與美國在研究前沿位勢上仍存在較大差距。

從分領域來看，在化學與材料科學領域，中國除在指標C 排名第2 外，其余指標均排名第1；美國在指標C 排名第1，其余均排名第2。在化學與材料科學領域，中國的國家研究前沿熱度指數和指標E 相當于美國的1.28 倍和1.13 倍；在數學、計算機科學與工程學領域，中國這兩個指標更是達到美國的6.12 倍和14.78倍。由此可見，這兩個領域是中國的優勢領域。

在農業、植物學和動物學領域，生態學和環境科學領域，地球科學領域，中國分別有8 個、6 個、8 個指標排名第2，美國除在生態學和環境科學有3 個指標排名第2 外，其余指標均排名第1。其中，在農業、植物學和動物學領域，中國的研究前沿熱度指數為美國的52.64%；在生態學和環境科學領域，中國的研究前沿熱度指數為美國的84.01%；而在地球科學領域，中國的研究前沿熱度指數則為美國的46.21%。由此可見，這三個領域中，中國在生態學和環境科學領域最強，地球科學領域和農業、植物學和動物學領域則僅僅占美國的一半左右。

在生物科學領域，美國的研究前沿熱度指數排名第1，中國排名第4。中國的國家貢獻度和國家影響度分別排名第2 和第5。中國在指標E 和指標F 均排名第2。中國在指標A、B、C 和D 上排名第2 ～ 5位。但從數值上來看，中國的研究前沿熱度指數僅僅為美國的23.44%。中國指標E 也僅僅為美國的16.46%，中國與美國的差距仍然巨大。

在物理學領域，美國在9 個指標上均排名第1。中國的研究前沿熱度指數排名第3，指標E 排名第2。其他7 個指標也均排名第2 ～ 5 位。但從數值來看，中國的研究前沿熱度指數是美國的34.87%，指標E 是美國的31.45%，中國在重要成果的產出上僅僅相當于美國的1/3。

在臨床醫學領域，美國在9 個指標上均排名第1。中國的研究前沿熱度指數排名第10。從數值上來看，中國的研究前沿熱度指數僅僅為美國的13.47%，不到1/7。指標E 中國排名第4，數值相當于美國的13.03%。中國在其他7 個指標的排名上略有差別。指標B 中國排名第5，指標C 中國則僅僅排名第15，表明在該領域有較多的研究正在跟進。

在天文學與天體物理學領域和經濟學、心理學及其他社會科學領域，美國在9 個指標上均排名第1。在天文學與天體物理學領域，中國研究前沿熱度指數排名第19，指標E 排名第12；但份額上看，這兩個指標中國也僅僅相當于美國的15.90% 和4.65%，特別是指標E，以中國為主導的重要成果產出，僅僅相當于美國的4.65%。在經濟學、心理學及其他社會科學領域，中國的研究前沿熱度指數和指標E 排名第4 和第3；從份額上看，這兩個指標中國僅僅相當于美國的13.75% 和9.83%。

創新卓越地位

在10 個領域的138 個前沿中， 美國有118 個（85.51%） 創新卓越前沿、11 個創新前列前沿、7 個創新行列前沿、2 個創新追趕前沿。中國則有54 個（39.13%）創新卓越前沿、19 個創新前列前沿、24 個創新行列前沿、38 個創新追趕前沿，處于空白狀態的有3 個。中國的創新卓越前沿還不到美國的一半，70.29%的前沿處于創新行列及以上（包括創新前列和創新卓越）。

表3　10 個領域總體及各領域

中國和美國的創新卓越前沿分析

就分領域來說，10 個領域中，中國在2 個領域處于創新卓越，5 個領域處于創新行列，3 個領域處于創新追趕。因此，總體來說，7 個領域處于創新行列及以上水平。離2020 年進入創新行列的目標已經非常接近。

其中，在化學與材料科學領域和數學、計算機科學與工程學領域，約90%的前沿已經進入創新卓越位勢，這兩個領域是中國的優勢領域。

在農業、植物學和動物學，生態學和環境科學，地球科學，生物科學，物理學5 個領域，70% 以上的前沿進入創新行列及以上，那么可以說這5 個領域目前處于創新行列。一半以上的前沿進入創新前列（包括創新卓越）狀態。其中，農業、植物學和動物學，生態學和環境科學，地球科學3 個領域接近一半（45.45%）的前沿進入創新卓越狀態。

在經濟學、心理學及其他社會科學，臨床醫學，天文學與天體物理學3 個領域，僅僅有個別前沿進入創新卓越狀態，多數前沿尚未進入創新前列，仍處在創新行列或創新追趕狀態，甚至個別前沿處于空白狀態，處于創新追趕狀態的前沿比例分別為36.36%、57.14% 和75.00%。相對來說，經濟學、心理學及其他社會科學領域的表現優于其他兩個領域，45.45% 的前沿進入創新行列。

通過以上研究前沿的中美比較定量數據分析表明，中國在若干研究上已經處于較高的創新位勢，但與美國在前沿研究上仍有較大差距，在不同的領域發展不均衡。建議我國在落實全面加強基礎研究政策過程中要分類施策，深入分析每個學科的整體短板和具體前沿短板。在學科上全面加強布局，對需要填補的空白，堅決填補，不留死角；對創新追趕類的學科和方向要查擺原因，找出弱點，強體強基，對標猛追；對于創新前列類的學科和方向，總結優勢，持續支持，培育卓越；對于創新卓越類學科和方向，戰略聚焦，營造生態，產出原創。