湯建民，徐培培

（1.杭州電子科技大學(xué)中國科教評價研究院；2.杭州電子科技大學(xué)管理學(xué)院，浙江杭州 310018）

2020 年10 月，習(xí)近平總書記在主持中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)時強調(diào)，當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，科技創(chuàng)新是其中一個關(guān)鍵變量。進入新時代，加強引領(lǐng)世界科技創(chuàng)新能力、躋身世界創(chuàng)新強國前列已成為我國的奮斗目標(biāo)。根據(jù)Web of Science（WoS）數(shù)據(jù)庫歷年收錄的論文量顯示，我國國際科技論文數(shù)量在近40 年來連續(xù)攀升，繼2002 年超過意大利、加拿大和法國躍居全球第5 位后，在2008 年超過了日本居全球第2 位，且在2019年首次在數(shù)量上超過美國躍居全球第1 位。2008 年，我國的國際科技論文被引次數(shù)排在全球第10 位，2013 年提升至第5 位，2017 年起躍升至第2 位并保持至今。在此背景下，認真貫徹落實黨的十九大報告提出的瞄準(zhǔn)世界科技前沿，強化基礎(chǔ)研究，實現(xiàn)前瞻性基礎(chǔ)研究、引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破這一總要求，已成為我國下一步科技工作的主要任務(wù)?；诖耍狙芯糠治鑫覈鴮W(xué)者在Cell、Nature和Science（以下簡稱“CNS”）這3 個全球頂級期刊發(fā)表的論文數(shù)，簡要回顧我國近百年來的科技創(chuàng)新征程，分析我國當(dāng)前科技發(fā)展中的優(yōu)勢和不足以及面臨的機遇與挑戰(zhàn)，并預(yù)測未來發(fā)展趨勢。

1 文獻綜述

21 世紀(jì)是世界科技創(chuàng)新空前活躍的時期，也是世界科技競爭日漸白熱化的時期。時值中國共產(chǎn)黨成立百年之際，站在前人的肩膀上梳理我國科技創(chuàng)新發(fā)展的百年歷程，對我國加快建設(shè)世界科技強國、實現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興具有重要意義。梳理文獻發(fā)現(xiàn)，關(guān)于我國科技創(chuàng)新發(fā)展的百年歷程，學(xué)者們更多是站在宏觀角度進行研究，如尚明瑞［1］總結(jié)了中國共產(chǎn)黨對科技領(lǐng)導(dǎo)的百年歷程，闡述了黨如何在發(fā)展中逐步取得科技領(lǐng)導(dǎo)權(quán)并總結(jié)了建黨百年來的科技發(fā)展經(jīng)驗和教訓(xùn)；范芙蓉等［2］從哲學(xué)的角度，將我國科技自立自強思想的確定分為了基礎(chǔ)萌芽、起步探索、初步形成、豐富發(fā)展和成熟完善5 個階段，并對每一階段發(fā)展科技的原因及重點進行了詳細闡述；樊春良［3］以科技追趕戰(zhàn)略為視角，對比了改革開放前后我國科技追趕戰(zhàn)略，詳細介紹了各個時期戰(zhàn)略的具體內(nèi)容。但目前鮮有學(xué)者從論文數(shù)據(jù)這個角度對我國科技創(chuàng)新發(fā)展的百年歷程進行量化描繪。

作為科技工作者開展科學(xué)研究的系統(tǒng)總結(jié)和理論結(jié)晶，科技論文無疑是衡量科技創(chuàng)新活動的重要評價標(biāo)準(zhǔn)之一。一個國家或地區(qū)發(fā)表論文的情況，尤其是在頂級期刊CNS 上發(fā)表論文的數(shù)量通?？梢苑从尺@個國家或地區(qū)基礎(chǔ)科學(xué)的研究水平。目前，已經(jīng)出現(xiàn)不少對我國學(xué)者發(fā)表的CNS 論文進行研究與分析的實例，例如，周輝等［4］以1994—2002 年我國學(xué)者以第一作者發(fā)表在Nature和Science上的83 篇論文為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，從發(fā)文數(shù)量、學(xué)科分布、作者情況、作者單位情況等方面進行了定量研究；周海花等［5］以1978—2010 年我國在Science和Nature的論文數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對發(fā)文總況、論文類型、核心作者、國家與機構(gòu)合著網(wǎng)絡(luò)進行了定量分析；趙蓉英等［6］對我國學(xué)者2000—2015 年在Cell、Nature和Science上發(fā)表的論文進行了研究，除了對發(fā)文量、作者合著網(wǎng)絡(luò)圖、高產(chǎn)機構(gòu)合著網(wǎng)絡(luò)圖的剖析外，還通過對關(guān)鍵詞詞頻和共現(xiàn)的分析得出了研究熱點逐漸從古生物學(xué)轉(zhuǎn)變成生命科學(xué)的結(jié)論；張勇剛等［7］對Nature和Science的載文以定性定量相結(jié)合的研究方法，從期刊載文量、期刊受基金資助論文量、期刊主要欄目和期刊論文主要來源等方面進行比較分析，并在此基礎(chǔ)上對我國科技期刊未來發(fā)展提出了4 點建議。在已有相關(guān)研究中，一些研究開展的時間較早，部分研究樣本數(shù)據(jù)只涵蓋CNS 中的2 種期刊或研究期不長，難以反映出我國學(xué)者在頂級期刊上發(fā)表論文的最新進展。

綜上，本研究從CNS 論文數(shù)據(jù)的視角出發(fā)，對我國百年科技創(chuàng)新征程進行簡要回顧。選擇這一視角的主要理由如下：首先，旨在對我國近百年來的科技創(chuàng)新征程實現(xiàn)一次長時期的、可比較的和較客觀的定量觀察，決定了所選的數(shù)據(jù)庫也必須是一個能覆蓋百年的、權(quán)威的、可靠的數(shù)據(jù)庫；其二，考慮到數(shù)據(jù)采集的可獲得性以及數(shù)據(jù)清洗等研究工作的繁雜性，只能選擇有限的、具有代表性的部分數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)來源，而CNS 全球頂級期刊所發(fā)表的論文往往涉及某個學(xué)科領(lǐng)域的重大發(fā)現(xiàn)，受到全球?qū)W者的關(guān)注。特別需要說明的是，在科技評價中我們要謹防出現(xiàn)“唯論文”的不良傾向，但分析我國學(xué)者的CNS 論文發(fā)表情況，對我國的科技創(chuàng)新工作，特別是基礎(chǔ)研究等領(lǐng)域進行評價，對我國在新發(fā)展格局下如何續(xù)寫新時代科研新篇章具有極為重要的參考意義。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

以國際權(quán)威的引文索引數(shù)據(jù)庫WoS 核心合集為數(shù)據(jù)庫來源，具體檢索式為:SO=(CellorNatureorScience) AND CU=China，時間設(shè)定為1900—2020年（檢索時間為2021 年1 月7 日），得到我國學(xué)者分別在Cell、Nature和Science發(fā)表的475 篇、1 894篇和1 795 篇科技論文，共計4 164 篇（以下簡稱“樣本”），具體的發(fā)文類型及期刊分布如表1 所示。

表1 樣本論文類型分布

2.2 研究方法

對樣本數(shù)據(jù)的計量方法主要采用了BibExcel 數(shù)據(jù)分析軟件、機構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖等知識圖譜繪制采用了VOSviewer 可視化應(yīng)用軟件。另外，為了從橫向上總體判斷我國科技創(chuàng)新水平的全球地位，對2020年CNS 期刊的所有發(fā)文機構(gòu)數(shù)據(jù)進行了比較分析。

3 研究結(jié)果

3.1 發(fā)文量呈增長態(tài)勢，近10 年增幅顯著

樣本論文中，CNS 最早收錄的我國論文是山東大學(xué)堂（現(xiàn)山東大學(xué)）1904 年發(fā)表在Nature上的“The flowering of the bamboo”［8］。由圖1 可見，我國百年科技創(chuàng)新征程始于清末民國初期，隨后在20 世紀(jì)、21 世紀(jì)之交論文量開始加速發(fā)展，最近幾年則進入乘風(fēng)破浪式大踏步前進的繁榮時期。

圖1 樣本論文發(fā)表年份分布

3.2 國際排名持續(xù)上升，最高排名第四

樣本論文在Cell、Nature和Science上的發(fā)文量分別約占各刊總發(fā)文量的 2.170%、0.740% 和1.139%，分別處在全球第 9 位、第12 位和第9 位。從時間軸角度看，1978 年以后，若簡單地以每10年作為一個階段劃分，那么就可以發(fā)現(xiàn)我國論文在Cell、Nature和Science的國際排名都呈現(xiàn)出不可阻擋的連續(xù)上升態(tài)勢（見表2）。如1979—1989 年，我國學(xué)者在Cell、Nature和Science上的發(fā)文量分別排在全球第34 位、第27 位和第21 位，但到2010—2020 年，該項排名已經(jīng)分別上升到全球第4 位、第5 位和第5 位，若僅僅考慮2015—2020 年的情況，我國學(xué)者的CNS 論文總量已排在全球第4 位。

表2 我國CNS 論文數(shù)量及國際排名

然而，和美國、英國等發(fā)達國家相比，我國學(xué)者的CNS 論文量還有一定差距。由圖2 可見，樣本論文中2020 年共478 篇，占CNS 總發(fā)文量的8.57%，排名第4 位；美國則以2 299 篇的發(fā)文量排在第一位，占了CNS 總發(fā)文量的41.24%；英國以675 篇排在第2 位，占CNS 總發(fā)文量的12.11%；德國為523 篇，占CNS 總發(fā)文量的9.38%，排名第3 位。由此可見，經(jīng)過近百年的努力，我國的科技創(chuàng)新水平已有所提升，但必須清醒地認識到，我國與美國等發(fā)達國家還有較大差距，離支撐實現(xiàn)“兩個一百年”奮斗目標(biāo)仍然差距不小。

圖2 2020 年世界主要科技大國CNS 論文產(chǎn)出數(shù)量及占比

3.3 科研隊伍越來越強，已涌現(xiàn)一批領(lǐng)軍人才

從CNS 論文的第一作者或通信作者人數(shù)來看，由圖3 可見，在樣本文獻中，2010 年前均在50 人以下，2011 年都達到了53 人，到2015 年雙雙突破了100 人大關(guān)，分別達137 人和120 人，2019 年分別達209 人和292 人，2020 年則分別達225 人和317 人。

圖3 樣本論文中第一作者/通信作者數(shù)量的年度分布

從學(xué)者個人的發(fā)文量看，在樣本文獻中，1979—2020 年發(fā)文最多的是華大基因的王俊，他主要從事基因組學(xué)和生物信息學(xué)的研究，共計發(fā)文65 篇，被引次數(shù)達85 670 次，篇均被引次數(shù)高達1 318.0 次，并被Nature雜志評選為“2012 年世界科學(xué)界年度十大人物”；除了王俊外，與他來自同一單位的李英睿、楊煥明、汪建等學(xué)者的發(fā)文量也分別達到39 篇、38 篇、35 篇。此外，發(fā)文量較多的我國學(xué)者還有清華大學(xué)、西湖大學(xué)的施一公（33 篇）、清華大學(xué)的閆創(chuàng)業(yè)（28 篇）、北京生命科學(xué)研究所的張昱（27 篇）、清華大學(xué)的顏寧（27 篇）、中國科學(xué)院大學(xué)的李偉（26 篇）、清華大學(xué)的王佳偉（25篇）、清華大學(xué)的雷建林（24 篇）、華大基因的徐迅（23 篇）、西安交通大學(xué)的張偉（22 篇）、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所的徐星（22 篇）、華大基因的張國杰（20 篇）等。

3.4 研究機構(gòu)發(fā)展迅速，已涌現(xiàn)一批世界一流機構(gòu)

我國研究機構(gòu)的CNS 論文數(shù)量增長也十分顯著。從第一機構(gòu)或通信機構(gòu)數(shù)看，由圖4 可見，在樣本論文中，2013 年前為50 家以下，2014 年開始突破50 家，其中第一機構(gòu)數(shù)達到了54 家、通信機構(gòu)數(shù)達到了51 家，2017 年分別達到62 家和100 家，2020年則分別達84 家和175 家，增長態(tài)勢非常顯著。

圖4 樣本論文的第一機構(gòu)/通信機構(gòu)數(shù)量年度分布

從各機構(gòu)的發(fā)文數(shù)量看，在樣本論文中，1979—2020 年發(fā)文量最多的是中國科學(xué)院，共有1 563 篇，占樣本論文總數(shù)的37.73%；除中國科學(xué)院外，其他高產(chǎn)機構(gòu)大部分為高校，主要有清華大學(xué)（405 篇）、北京大學(xué)（360 篇）、中國科學(xué)院大學(xué)（268 篇）、復(fù)旦大學(xué)（213 篇）、香港大學(xué)（195篇）、上海交通大學(xué)（170篇）、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（164篇）、浙江大學(xué)（145 篇）、南京大學(xué)（116 篇）和中山大學(xué)（105 篇）等。中國科學(xué)院系統(tǒng)的中國科學(xué)院上海生物研究所、中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所、中國科學(xué)院生物物理研究所等機構(gòu)的發(fā)文數(shù)量也很高，分別達到了178 篇、139 篇和123篇。從企業(yè)看，華大基因的發(fā)文量達到了113 篇，已成為全球領(lǐng)先的生命科學(xué)前沿機構(gòu)。

另外，從全球CNS 論文高產(chǎn)機構(gòu)的合著情況看，筆者發(fā)現(xiàn)，國際化合作已非常普遍，目前處于CNS合作網(wǎng)絡(luò)中心的科研機構(gòu)中，除了美國的斯坦福大學(xué)、哈佛大學(xué)、哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院、加州大學(xué)伯克利分校，英國的劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)，以及德國的馬克斯·普朗克學(xué)會等研究機構(gòu)外，我國的一些機構(gòu)也已表現(xiàn)不俗，其中中國科學(xué)院作為中國科學(xué)研究的領(lǐng)軍者，位于該網(wǎng)絡(luò)的我國合作機構(gòu)中心；同時我國的高校也表現(xiàn)不俗，如清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)、南開大學(xué)、中山大學(xué)以及近年迅速崛起的南方科技大學(xué)等都在該網(wǎng)絡(luò)中占有了一席之地。然而，和美英德等發(fā)達國家相比，我國目前高產(chǎn)機構(gòu)數(shù)量偏少、影響偏弱。

3.5 合作方式多樣，正逐步向領(lǐng)跑和主導(dǎo)轉(zhuǎn)變

我國在2016—2018 年期間的WoS 國際合著論文數(shù)量一直居世界第2 位，已成為美英德法等國在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域最重要的國際合作伙伴之一［9］。從合作方式的主導(dǎo)態(tài)勢角度看，我國CNS 國際合作論文的主導(dǎo)地位近年來已迅速增強，正從跟隨和參與逐步向領(lǐng)跑和主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，這一變遷可以劃分為4 個階段（見圖5）：

圖5 樣本論文中國際合著論文的第一作者/通信作者占比年度分布

（1）1980 年前為第一階段，我國的國際合著論文很少，我國學(xué)者一般獨自完成論文，且在CNS國際合作論文中我國學(xué)者作為第一作者/通信作者的占比基本為100%。

（2）1981—1997 年為第二階段，我國CNS 國際合作論文占比迅速提升，其中我國學(xué)者作為第一作者/通信作者所占比例在50%上下劇烈波動，且通信作者的占比遠小于第一作者占比，甚至在個別年份為0。論文第一作者一般是科技論文初稿的主要完成人和研究課題的具體實施人，而通信作者一般是主要學(xué)術(shù)思想的提出者和研究課題的總負責(zé)人，處于主導(dǎo)地位［10］，因此，通信作者的占比遠小于同年第一作者的占比顯示出在這一階段我國學(xué)者在國際合著論文中的主導(dǎo)程度很低。

（3）1998—2015 年為第三階段，我國的CNS國際合作論文中，我國學(xué)者作為第一作者/通信作者所占比例在40%～70%上下波動，相比于前2 個階段，波動幅度明顯收窄，通信作者的占比和第一作者占比接近一致，但一直未超過第一作者的占比。做進一步細分，這一階段可分為先降后升（1998—2008 年）和“V”型結(jié)構(gòu)（2008 年后）兩個階段。其中，我國學(xué)者作為第一作者/通信作者所占比在前一個階段雖有所波動，但整體上不斷降低，而在后一階段該比例整體上不斷提升。

（4）2016 年至今為第四階段，我國的CNS 國際合著論文中，我國學(xué)者作為第一作者/通信作者所占比例都達到或接近50%以上，且通信作者的占比連續(xù)5 年超過第一作者的占比，表明我國學(xué)者在國際科技合作中的主導(dǎo)地位逐步增強，我國的科學(xué)合作已從被動式、參與式的國際合作轉(zhuǎn)變成主動式甚至是主導(dǎo)式。

3.6 學(xué)科發(fā)展水平不斷提升，生命科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科已進入世界前列

通過統(tǒng)計樣本論文的學(xué)科分布可見（見圖6），從發(fā)文數(shù)量看，論文數(shù)量最多的是在分子生物與遺傳學(xué)、物理學(xué)、地球科學(xué)、生物與生化、化學(xué)、環(huán)境/生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域。其中，分子生物與遺傳學(xué)的論文數(shù)量最多，有1 008 篇；材料科學(xué)領(lǐng)域論文占該領(lǐng)域CNS 論文總量的比例最高，達到17.63%，其次是藥理學(xué)與毒物學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)，占比分別為9.24%和8.33%。由此可見，我國在宏觀生命科學(xué)領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)科學(xué)、藥學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展水平已接近世界前列；分子生物科學(xué)領(lǐng)域的布局也已完成且發(fā)展迅速［11］。我國越來越多學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展水平已經(jīng)追上世界的腳步，甚至完成了從跟隨者到領(lǐng)跑者的轉(zhuǎn)變。然而，我國在醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的CNS 論文數(shù)量較少。

圖6 2003—2020 年我國CNS 論文學(xué)科分布

4 結(jié)論和建議

4.1 研究結(jié)論

本研究通過對WoS 數(shù)據(jù)庫中收錄的1900—2020年我國學(xué)者的4 164 篇CNS 論文進行研究，從論文總量、國際排名、高產(chǎn)作者、高產(chǎn)機構(gòu)、第一作者/通信作者占比、第一機構(gòu)/通信機構(gòu)占比、學(xué)科布局分析等多方面進行定量計算和數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

（1）從論文數(shù)量上看，我國CNS 論文最早始于清末、民國初期，在20 世紀(jì)末、21 世紀(jì)初開始加速發(fā)展，近10 年來則進入乘風(fēng)破浪式大踏步前進的繁榮時期，目前我國CNS 論文總量已排在全球第4 位。然而，目前我國和美國等發(fā)達國家的科研水平差距還較大。

（2）從研究力量上看，一方面，我國科研隊伍的規(guī)模正在不斷擴大，據(jù)統(tǒng)計，我國WoS 論文作者數(shù)量在2008 年時為23 萬人，2015 年達到64 萬人［12］，自2013 年超過美國后，已連續(xù)6 年穩(wěn)居世界第一［13］；另一方面，在CNS 等世界頂尖期刊發(fā)文的我國一流學(xué)者數(shù)量也增長迅速，并已涌現(xiàn)了一批擁有重大原創(chuàng)性科學(xué)成果和國際頂級水平的科研人才，以及一批世界一流的科研機構(gòu)、研究型大學(xué)和創(chuàng)新型企業(yè)。

（3）從作者、國家與機構(gòu)合作上看，在學(xué)科高度融合和全球化的共同驅(qū)動下，我國國際合作發(fā)文量不僅在穩(wěn)步增長，而且近年來已經(jīng)成為國際科學(xué)研究合作網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點之一，我國學(xué)者在國際科研合作中的角色已經(jīng)從跟隨和參與逐漸向領(lǐng)跑和主導(dǎo)轉(zhuǎn)變。

（4）從學(xué)科布局看，我國生命科學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的發(fā)展水平已進入世界前列，還有越來越多的學(xué)科領(lǐng)域已經(jīng)追上全球頂尖發(fā)展水平的腳步，甚至完成了從跟隨者到領(lǐng)跑者的轉(zhuǎn)變。然而，從CNS發(fā)文量看，我國在醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域與美英等發(fā)達國家相比仍有較大差距，需要繼續(xù)砥礪前行。

4.2 對策建議

在遭受新冠肺炎疫情沖擊和面臨百年未有之大變局的新形勢下，如何加快建設(shè)面向未來的世界科技強國，已成為我國現(xiàn)代化建設(shè)全局的關(guān)鍵。隨著科技體制改革的不斷深入、科研條件的不斷優(yōu)化，相信厚積薄發(fā)的我國科技創(chuàng)新一定會繼續(xù)乘勢而上，為人類作出大國應(yīng)有的貢獻。世界科學(xué)中心轉(zhuǎn)移的一般規(guī)律告訴我們，世界科學(xué)中心不可能永遠留在某一國家，因此，未來的很大一種可能是呈現(xiàn)雙中心或多中心的格局，對此，我國必須高度重視，以系統(tǒng)思維謀劃制定出積極的發(fā)展策略，在解放思想、完善人才政策、加快世界教育中心建設(shè)、加大政府支持力度、科學(xué)布局前沿研究和顛覆性技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域等方面作出全面努力［14］，爭取早日促成雙中心或多中心的格局，為中華民族復(fù)興奠定科技基礎(chǔ)。

另外，需要特別指出的是，本研究以我國CNS論文為例，并非要鼓勵我國科技工作者將最好的科技成果都投到這些期刊，恰恰相反，筆者認為，科學(xué)進步需要科學(xué)的交流與合作，特別是在科技發(fā)展的不同階段，在國外頂尖期刊發(fā)表論文有其合理性、必然性和進步性，但是其中也存在“唯SCI 論文”等弊端，導(dǎo)致出現(xiàn)論文投稿發(fā)表和數(shù)據(jù)庫使用過程中的經(jīng)濟損失、技術(shù)泄密、科研選題脫離國家需求、科技成果評價和人才評價中出現(xiàn)逆向淘汰等問題［15］，對此我們必須有清醒、理性的認識。在新的時代和新的發(fā)展背景下，我們當(dāng)前特別要做好兩件事：一是要積極引導(dǎo)我國高質(zhì)量論文發(fā)表在國內(nèi)的高質(zhì)量期刊上，將論文寫在祖國大地上；二是要抓緊做好世界一流科技期刊的建設(shè)工作，因為科技期刊是科技知識和信息的最重要載體，對于引領(lǐng)科技發(fā)展、保護科技成果、維護國家安全與穩(wěn)定起著極為重要的作用，一個國家如果沒有相應(yīng)數(shù)量的國際知名的世界一流科技期刊，就不可能真正成為世界科技強國［16］。