王玉奇，陳 悅，宋 超，王 康

(大連理工大學(xué)科學(xué)學(xué)與科技管理研究所暨WISE實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116024)

0 引言

當(dāng)前，中國(guó)科學(xué)技術(shù)借力于全球化得到快速發(fā)展，科研人員的國(guó)際化交流不容忽視，科技論文的合作發(fā)表是一種重要的表現(xiàn)形式，關(guān)于科學(xué)合作模式已受到學(xué)界廣泛關(guān)注[1-4]。隨著中美在若干戰(zhàn)略性高科技領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日趨白熱化，本文試圖更為客觀地認(rèn)識(shí)中國(guó)在高水平學(xué)術(shù)研究中的自主可控和主導(dǎo)引領(lǐng)能力。測(cè)度是一個(gè)不容忽視的科技評(píng)價(jià)手段，本文的重點(diǎn)就是為國(guó)家科研實(shí)力的測(cè)度問(wèn)題提供一種可參考的模型。

本研究是從科研自立與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)的雙重視角，基于ESI高被引論文進(jìn)行測(cè)度研究。重大科技創(chuàng)新和科學(xué)突破往往來(lái)自高水平的學(xué)術(shù)研究成果，ESI高被引論文是指在10年內(nèi)發(fā)表的論文且被引頻次處于該研究領(lǐng)域全球前1%之列，在一定程度上代表了全球高水平科學(xué)研究成果[5-6]?？萍甲粤⒆詮?qiáng)絕不是關(guān)起門(mén)來(lái)自己搞科研，而是深入?yún)⑴c國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，這其中隱含著 “引領(lǐng)”的內(nèi)涵，而引領(lǐng)也必須是處于國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)之中，才可能實(shí)現(xiàn) “引領(lǐng)”角色。隨著中國(guó)發(fā)表學(xué)術(shù)論文數(shù)量的不斷增加，高水平學(xué)術(shù)論文的數(shù)量也在增加，尤其是在工程技術(shù)領(lǐng)域[7]。很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，由于受科研水平和語(yǔ)言的限制，中國(guó)的科技發(fā)展一直處于跟隨模仿階段，在國(guó)際論文發(fā)表上也表現(xiàn)為多與國(guó)際專家合作。深入國(guó)際科技合作是實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)的必要條件，隨著科技實(shí)力的增長(zhǎng)和國(guó)際交流的日益深入，中國(guó)在國(guó)際科學(xué)合作中已顯示出某種程度上的主導(dǎo)趨勢(shì)[8-10]。以往研究大多是從全域或某個(gè)學(xué)科專業(yè)來(lái)考慮合作中的地位[11-14]，較少考慮在高水平科學(xué)研究中各國(guó)所表現(xiàn)出來(lái)的地位。

本文針對(duì)中國(guó)和G7國(guó)家在ESI高被引論文中科研實(shí)力水平的差距展開(kāi)定量研究，觀察高水平學(xué)術(shù)研究國(guó)際合作的特點(diǎn)，為中國(guó)的科技創(chuàng)新戰(zhàn)略、國(guó)際合作政策制定提供決策支撐，促進(jìn)中國(guó)由全球頂尖學(xué)術(shù)研究追隨者向全球頂尖學(xué)術(shù)引領(lǐng)者的角色轉(zhuǎn)變，提高綜合國(guó)力和國(guó)際影響力[15]。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究選取Web of Science (WOS)核心合集數(shù)據(jù)庫(kù)中的SCIE，檢索得到2011—2020年的162150篇ESI高被引論文 (Highly Cited Papers，檢索時(shí)間為2021年5月12日)，以 “制表符分隔”格式進(jìn)行下載。通過(guò)去重并剔除C1作者地址字段和RP通訊作者地址字段缺失的數(shù)據(jù)，以剩余的161555篇ESI高被引論文作為研究對(duì)象，其中，國(guó)際科技合作論文數(shù)量為73252篇，非國(guó)際科技合作論文數(shù)量為88303篇。由于本文關(guān)注的是國(guó)家整體科研實(shí)力水平，對(duì)既署名中國(guó)機(jī)構(gòu)又署名國(guó)外機(jī)構(gòu)的作者，統(tǒng)一視為中國(guó)機(jī)構(gòu)學(xué)者進(jìn)行處理。同時(shí)將England、Scotland、North Ireland和Wales的發(fā)文數(shù)據(jù)統(tǒng)一并入英國(guó)的發(fā)文數(shù)據(jù)中，將Fed Rep Ger并入德國(guó)的發(fā)文數(shù)據(jù)中。

本研究綜合考慮合作國(guó)家的合作位態(tài)，從科研自立與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)雙重視角設(shè)計(jì)國(guó)家科研自立指數(shù) (SR)與國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度 (Con)，構(gòu)建國(guó)家科研實(shí)力測(cè)度模型?；谇逑春蟮腅SI高被引論文數(shù)據(jù)，通過(guò)Python編程對(duì)該模型中的下述指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，以針對(duì)中國(guó)和G7國(guó)家在高水平科學(xué)研究中的科研實(shí)力水平進(jìn)行分析描述和量化表征。

2 高水平研究影響力的國(guó)別比較

在科學(xué)交流日益國(guó)際化的今天，一個(gè)國(guó)家的學(xué)術(shù)研究影響力不僅體現(xiàn)在該國(guó)的科研產(chǎn)出上，還體現(xiàn)在其國(guó)際科學(xué)交流網(wǎng)絡(luò)中的位置。因而，本文基于ESI高被引論文，從科研成果影響力與合作網(wǎng)絡(luò)影響力兩個(gè)方面對(duì)中國(guó)和G7國(guó)家的高水平研究影響力進(jìn)行比較，以期認(rèn)清中國(guó)在高水平學(xué)術(shù)研究中的實(shí)力狀況以及與G7國(guó)家之間的差距。

2.1 高水平科研成果的影響力國(guó)別比較

近十年來(lái)WOS核心合集共收錄了161555篇ESI高被引論文 (2011—2020年)，高被引論文的數(shù)量隨著論文產(chǎn)出總量的增長(zhǎng)也逐年遞增，國(guó)家間合作的高被引論文占比也逐年增長(zhǎng)，表明國(guó)家間合作論文更易成為高水平論文。這與當(dāng)下 “大科學(xué)”時(shí)代需求是相符的，高質(zhì)量的科學(xué)研究更傾向于來(lái)自國(guó)際合作[16-17]。參與合作的國(guó)家/地區(qū)數(shù)量也處于增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，在一定程度上表明越來(lái)越多的國(guó)家參與到高水平科學(xué)研究中，這也意味著部分國(guó)家/地區(qū)逐步實(shí)現(xiàn)了ESI高被引論文 “從無(wú)到有”的突破，科研實(shí)力在提升。

中國(guó)高水平科研產(chǎn)出成果增勢(shì)迅猛，而G7國(guó)家較為平緩。美國(guó)每年產(chǎn)出的ESI高被引論文數(shù)量顯著高于其他國(guó)家，直至2020年被中國(guó)超越 (見(jiàn)圖1a)。中國(guó)共發(fā)表42168篇ESI高被引論文，其中獨(dú)立完成21508篇，每年獨(dú)立完成的高被引論文占比也基本保持在50%左右。而美國(guó)等G7國(guó)家該比例在逐漸走低，表現(xiàn)出科學(xué)開(kāi)放性的增強(qiáng)。值得關(guān)注的是，中國(guó)獨(dú)立完成高被引論文的比例在2015年超過(guò)美國(guó) (見(jiàn)圖1b)，表現(xiàn)出比美國(guó)更多的獨(dú)立性。以上表明中國(guó)近十年來(lái)的國(guó)際合作較為穩(wěn)定，從事高水平科學(xué)研究工作的能力在快速提升，既表現(xiàn)出一定的獨(dú)立自主性，也表現(xiàn)出國(guó)際合作互利性。

圖1 中國(guó)、G7國(guó)家科研產(chǎn)出和獨(dú)立科研情況

高被引論文的被引頻次能夠客觀反映論文的影響力以及所屬國(guó)家在學(xué)術(shù)交流中的作用和地位[18]，是衡量科技論文質(zhì)量的最直接指標(biāo)。由于被引頻次具有時(shí)間窗口效應(yīng)，中國(guó)與G7國(guó)家ESI高被引論文的總被引頻次均呈下降趨勢(shì) (見(jiàn)圖2a)，但中國(guó)下降趨勢(shì)緩慢，在2014年總被引頻次超越德國(guó)位居第二。美國(guó)ESI高被引論文的總被引頻次顯著高于中國(guó)與其他國(guó)家，但下降趨勢(shì)迅猛，2020年的高被引論文總被引頻次低于中國(guó)。中國(guó)與G7國(guó)家的篇均被引頻次也呈下降趨勢(shì) (見(jiàn)圖2b)，但中國(guó)的篇均被引頻次始終落后于G7國(guó)家，這一方面是由于中國(guó)ESI高被引論文的總量多，另一方面也說(shuō)明高水平研究的整體影響力還較弱。

圖2 中國(guó)、G7國(guó)家ESI高被引論文總被引頻次年份分布

2.2 國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)影響力國(guó)別比較

在科研合作日益國(guó)際化的背景下，對(duì)于學(xué)術(shù)資源的把控能力也是顯示國(guó)家科研實(shí)力的重要方面。從清洗后的ESI高被引論文數(shù)據(jù)中抽取每篇論文中的所有參與國(guó)家，以ESI高被引論文的發(fā)文國(guó)家為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，國(guó)家間合著關(guān)系作為網(wǎng)絡(luò)中的連線，依據(jù)Salton公式[19]計(jì)算出的各國(guó)之間合作強(qiáng)度[20-21]作為連線權(quán)重，構(gòu)建國(guó)際科研合作網(wǎng)絡(luò) (見(jiàn)圖3)。其中節(jié)點(diǎn)大小代表某個(gè)國(guó)家在科研合作網(wǎng)絡(luò)中的中介中心性大小，節(jié)點(diǎn)越大則該國(guó)家的橋梁作用越顯著，所掌控的學(xué)術(shù)資源越多。線條粗細(xì)代表兩個(gè)國(guó)家之間的合作強(qiáng)度，線條越粗則兩個(gè)國(guó)家的合作強(qiáng)度越大。

圖3 ESI高被引論文科研合作網(wǎng)絡(luò) (合作強(qiáng)度閾值為0.23)

從高水平論文形成的國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，核心國(guó)家為美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、加拿大、意大利等歐美國(guó)家，具有重要的網(wǎng)絡(luò)影響力。節(jié)點(diǎn)的度中心性指標(biāo)反映節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的局部核心地位，中介中心性反映控制信息資源能力，接近中心性反映節(jié)點(diǎn)在整體網(wǎng)絡(luò)中的核心地位，由表1可知G7中大部分國(guó)家把控著國(guó)際合作的資源，中國(guó)盡管高水平論文數(shù)量大，但在合作網(wǎng)絡(luò)中的三種中心性值均小于歐美國(guó)家 (見(jiàn)表1、圖4)，表明中國(guó)在國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)中相比于歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家還是處于邊緣地位，而且對(duì)學(xué)術(shù)資源的把控能力較弱。

表1 ESI高被引論文國(guó)家合作網(wǎng)絡(luò)中心性統(tǒng)計(jì) (依據(jù)發(fā)文數(shù)量排序)

圖4 中國(guó)、G7國(guó)家發(fā)文量與網(wǎng)絡(luò)中心性排名

中國(guó)在ESI高被引論文中的合作國(guó)家共有174個(gè)，與中國(guó)合作強(qiáng)度最高的為美國(guó) (見(jiàn)表2)。G7國(guó)家中除意大利外，均位于與中國(guó)合作強(qiáng)度最高的前10國(guó)家之列。表明中國(guó)在高水平研究論文的國(guó)際合作伙伴多為歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。

3 國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度測(cè)度

所謂國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，是指具有國(guó)家屬性的科學(xué)家對(duì)世界高水平科學(xué)研究產(chǎn)生的價(jià)值或影響力。本文基于論文自身的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度和其發(fā)表論文的署名位置進(jìn)行綜合判斷，論文的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度測(cè)度非常復(fù)雜，本文從論文的被引頻次來(lái)反映其貢獻(xiàn)度；此外，論文的作者署名通常是依據(jù)作者貢獻(xiàn)的大小而排序[22]，并依據(jù)作者署名位置對(duì)論文中作者的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)進(jìn)行傳遞 (其中通訊作者本文默認(rèn)為排序首位)。國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度 (Coni)的測(cè)度方法如下：

(1)

其中，V為論文本身的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度，本文用論文的被引頻次來(lái)表征，V≥1；A為署名作者數(shù)量，a為作者署名次序，1≤a≤A；d為貢獻(xiàn)傳遞因子，本文將其設(shè)定為0.5；α為貢獻(xiàn)收益系數(shù)，β為貢獻(xiàn)損失系數(shù)，兩者均為1，但如果該作者位于署名首位，則該作者不會(huì)有貢獻(xiàn)損失，β=0，如果該作者位于署名末位，則該作者不會(huì)有貢獻(xiàn)收益，α=0。

基于國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度測(cè)度公式，從清洗后的ESI高被引論文數(shù)據(jù)中抽取TC字段 (WOS核心合集的被引頻次計(jì)數(shù))、C1字段 (作者及地址)以及RP字段 (通訊作者及地址)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。依據(jù)本文提出的國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度測(cè)度方法，計(jì)算在ESI高被引論文中的全球貢獻(xiàn)度分布情況 (見(jiàn)表3)。美國(guó)作為世界公認(rèn)的科技強(qiáng)國(guó)，在ESI高被引論文中的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)中占比達(dá)37.795%。G7國(guó)家全部位于ESI高被引論文貢獻(xiàn)度排名前10位。在全球ESI高被引論文貢獻(xiàn)度排名前20的國(guó)家中，僅有三個(gè)發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)排位第二 (13.90%)。大部分發(fā)展中國(guó)家的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)微乎其微，表明歐美強(qiáng)國(guó)特別是G7國(guó)家在高水平研究中實(shí)力更為強(qiáng)勁，而中國(guó)的高水平研究不僅在發(fā)展中國(guó)家的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度占比突出，在全球排名更高于歐洲各國(guó)。

表2 中國(guó)高水平科研合作強(qiáng)度前20國(guó)

表3 ESI高被引論文國(guó)家貢獻(xiàn)度排名 單位 (%)

圖5所示為中國(guó)、G7國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度逐年排名情況，可見(jiàn)美國(guó)在ESI高被引論文中學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度排名一直穩(wěn)居第一，中國(guó)緊隨其后。中國(guó)在2019年反超美國(guó)，在ESI高被引論文中學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)排名世界第一。G7國(guó)家中日本與意大利在ESI高被引論文中的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度排名變動(dòng)較大，其中日本由2011年的第7位降至2020年的第13位，意大利由2011年的第12位上升至2020年的第4位，其他G7國(guó)家在ESI高被引論文中的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度排名變動(dòng)不大。

圖5 中國(guó)、G7國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度排名

4 國(guó)家科研自立指數(shù)測(cè)度

國(guó)家科研自立是指某個(gè)國(guó)家能夠主導(dǎo)完成高水平科研工作的能力，這種主導(dǎo)不僅體現(xiàn)在國(guó)家獨(dú)立發(fā)表論文所表現(xiàn)出的科研自主性，同時(shí)也體現(xiàn)在與別國(guó)科研合作中所表現(xiàn)出的科研自主性。本文基于這兩方面對(duì)國(guó)家科研自立程度進(jìn)行測(cè)度，國(guó)家科研自立指數(shù) (SRi)計(jì)算方法如下：

(2)

(3)

其中，Autoi→j取值范圍為 (-1,1)，當(dāng)Autoi→j<0時(shí)，i國(guó)在與j國(guó)合作時(shí)無(wú)科研自主性，當(dāng)Autoi→j>0時(shí)，i國(guó)在與j國(guó)合作時(shí)表現(xiàn)出科研自主性，Autoi→j越接近于1，i國(guó)在科研合作中的科研自主性越強(qiáng)。

在以往的研究中計(jì)算i國(guó)對(duì)j國(guó)的主導(dǎo)程度時(shí)，僅統(tǒng)計(jì)i國(guó)在合作過(guò)程中作為通訊作者或第一作者的論文數(shù)來(lái)確定主導(dǎo)國(guó)[18，23-25]。但這種方法將非通訊作者和第一作者所屬國(guó)家的貢獻(xiàn)都統(tǒng)一化了，顯然是不合適的。因而本文在多國(guó)科學(xué)家合作的科技論文中，是基于所有作者所屬國(guó)家在不同合作模式中的角色貢獻(xiàn)來(lái)測(cè)度某國(guó)的科研主導(dǎo)程度。

首先，將其分為主導(dǎo)國(guó)、最大貢獻(xiàn)國(guó)和從屬國(guó)。主導(dǎo)國(guó)即在一篇論文中發(fā)揮主導(dǎo)作用的國(guó)家，本文以通訊作者和第一作者所屬國(guó)家為計(jì)量依據(jù)；最大貢獻(xiàn)國(guó)即在一篇論文中做出最大貢獻(xiàn)的國(guó)家，本文依據(jù)貢獻(xiàn)傳遞的原則計(jì)算得出所有合作國(guó)家的貢獻(xiàn)值。依此，所有國(guó)家的角色處于三個(gè)位態(tài)上，即主導(dǎo)位、最大貢獻(xiàn)位和從屬位，處于從屬位的國(guó)家 (從屬國(guó))是既非主導(dǎo)國(guó)又非最大貢獻(xiàn)國(guó)的合作國(guó)家[26]。

其次，依據(jù)i國(guó)和j國(guó)在合作論文中的不同學(xué)術(shù)位態(tài)，劃分為五種合作模式 (見(jiàn)表4)，即強(qiáng)主導(dǎo)型、次強(qiáng)主導(dǎo)型、主導(dǎo)型、次弱主導(dǎo)型和弱主導(dǎo)型，并依此設(shè)置相應(yīng)權(quán)重。

表4 i國(guó)與j國(guó)的五種合作模式

基于國(guó)家科研自立指數(shù)測(cè)度公式 (式2)，從清洗后的ESI高被引論文數(shù)據(jù)中抽取RP字段 (通訊作者及地址)、C1字段 (作者及地址)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。需要指出的是，由于本研究將論文中合作國(guó)家所處的學(xué)術(shù)地位分為主導(dǎo)位、最大貢獻(xiàn)位及從屬位，故在計(jì)算科研自立指數(shù)時(shí)，也需要依據(jù)國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度測(cè)度公式 (式1)計(jì)算每篇論文中處于最大貢獻(xiàn)位的國(guó)家。

針對(duì)中國(guó)在ESI高被引論文中主導(dǎo)G7等發(fā)達(dá)國(guó)家的科研合作時(shí)所采用的合作模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表5所示。中國(guó)在主導(dǎo)美國(guó)的高水平科研合作時(shí)，74.06%的科研合作屬于強(qiáng)主導(dǎo)型，即中國(guó)更傾向于主導(dǎo)國(guó)的身份，且同時(shí)作為貢獻(xiàn)最大國(guó)參與到與美國(guó)的科研合作中，表現(xiàn)出強(qiáng)主導(dǎo)性。而在與其他G7國(guó)家的高水平科研合作中表現(xiàn)出弱主導(dǎo)性，傾向于采用弱主導(dǎo)型合作模式進(jìn)行合作，即往往與其他G7國(guó)家同時(shí)作為從屬國(guó)參與到別國(guó)主導(dǎo)的科研合作中。

表5 ESI高被引論文中國(guó)主導(dǎo)G7國(guó)家科研合作模式分布比例 單位 (%)

再次，依據(jù)式 (4)計(jì)算i國(guó)與j國(guó)合作過(guò)程中的主導(dǎo)程度。

(4)

依據(jù)國(guó)家科研合作自主性測(cè)度公式 (式3)，本文對(duì)中國(guó)與G7國(guó)家在合作中體現(xiàn)的國(guó)家科研自主性進(jìn)行測(cè)度，結(jié)果見(jiàn)表6。中國(guó)與G7國(guó)家在ESI高被引論文的科研合作中均表現(xiàn)出科研自主性，中國(guó)在高水平研究中對(duì)G7國(guó)家起主導(dǎo)作用。在中美科研合作中，中國(guó)對(duì)美國(guó)的主導(dǎo)度為16.55%，而美國(guó)對(duì)中國(guó)的主導(dǎo)度為12.83%，中國(guó)在中美科研合作中的科研自主性指數(shù)為0.03719，表明中國(guó)具有自主性。

表6 中國(guó)、G7科研合作科研自主性測(cè)度結(jié)果

依據(jù)本文提出的國(guó)家科研自立指數(shù)公式 (式2)，計(jì)算在ESI高被引論文中各國(guó)科研自立指數(shù)值 (見(jiàn)表7)。中國(guó)是科研自立指數(shù)值最高的國(guó)家，G7國(guó)家中僅有美國(guó)、日本、英國(guó)三個(gè)國(guó)家在高水平研究中的科研自立指數(shù)值位居全球前10位。發(fā)展中國(guó)家中印度、伊朗在高水平研究中的科研自立指數(shù)值僅次于美國(guó)，高于G7其他國(guó)家，在獨(dú)立發(fā)表論文以及與他國(guó)的科研合作中表現(xiàn)出較高的獨(dú)立性。

表7 ESI高被引論文國(guó)家科研自立指數(shù) (SR)排名

5 國(guó)家科研實(shí)力測(cè)度

國(guó)家的科研實(shí)力反映一國(guó)依靠自己的科研力量 (論文署名的科研工作者)所做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面是國(guó)家在學(xué)術(shù)研究中做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，另一方面是國(guó)家的科研自立程度，特別是國(guó)家在與別國(guó)進(jìn)行科研合作時(shí)所表現(xiàn)出的自主性。依據(jù)國(guó)家科研實(shí)力的兩方面，本文設(shè)計(jì)國(guó)家科研實(shí)力測(cè)度方法如下：

Indeppoweri=Coni×SRi

(5)

其中，Indeppoweri為i國(guó)在學(xué)術(shù)研究中的科研實(shí)力指數(shù)值，Coni為i國(guó)在學(xué)術(shù)研究中所做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，SRi為i國(guó)的科研自立指數(shù)。

基于國(guó)家科研實(shí)力測(cè)度公式 (式5)，綜合國(guó)家學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度與國(guó)家科研自立指數(shù)，對(duì)ESI高被引論文中各署名國(guó)家科研實(shí)力指數(shù)進(jìn)行測(cè)度 (見(jiàn)表8)。結(jié)果表明美國(guó)科研實(shí)力水平最高，中國(guó)、G7國(guó)家均位于排名前10國(guó)家之列。發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是美國(guó)在ESI高被引論文科研實(shí)力雄厚、在獨(dú)立發(fā)表論文以及科研合作中均表現(xiàn)出較高的科研自主性。印度、伊朗等發(fā)展中國(guó)家的科研自立指數(shù)值僅次于美國(guó)，高于G7其他國(guó)家，但科研實(shí)力指數(shù)值卻低于G7國(guó)家，表明在高水平研究中印度、伊朗等發(fā)展中國(guó)家在獨(dú)立發(fā)表論文以及與別國(guó)合作中均具有較高的獨(dú)立性，但他們?cè)诟咚窖芯恐械膶W(xué)術(shù)貢獻(xiàn)值較低，科研實(shí)力與G7國(guó)家相比還較弱。大部分發(fā)展中國(guó)家的科研實(shí)力較弱，在與他國(guó)的科研合作中科研自主性較弱或無(wú)科研自主性。中國(guó)已具備一定程度的科學(xué)研究能力，特別是中國(guó)的科研自立指數(shù)排名世界第一，科研實(shí)力指數(shù)位居世界第二。

表8 ESI高被引論文國(guó)家科研實(shí)力指數(shù) (Indeppower)排名

圖6所示為中國(guó)、G7國(guó)家的科研自立指數(shù)趨勢(shì)變化，可見(jiàn)G7國(guó)家的科研自立指數(shù)均呈下降趨勢(shì)。中國(guó)的科研自立指數(shù)變化相對(duì)平穩(wěn)，在2016年開(kāi)始呈上升趨勢(shì)。表明G7國(guó)家在ESI高被引論文獨(dú)立發(fā)表論文的比重以及科研合作中的科研自主性在不斷降低。中國(guó)在ESI高被引論文的科研自立指數(shù)雖有小幅上升，但相對(duì)平穩(wěn)，在ESI高被引論文發(fā)展過(guò)程中一直保持較高的獨(dú)立性。

圖7所示為中國(guó)、G7國(guó)家在全球ESI高被引論文中科研實(shí)力指數(shù)排名的變化情況，美國(guó)在2011—2018年均保持全球ESI高被引論文科研實(shí)力指數(shù)首位，日本在2001—2020年的科研實(shí)力指數(shù)排名雖有所下降，但始終位于前10位。意大利則躋身前10位，由2001年的第15位一路上升至2020年的第3位。表明發(fā)達(dá)國(guó)家科研實(shí)力雄厚，部分發(fā)達(dá)國(guó)家在高水平研究中做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)還在不斷增多，科研自主性不斷增強(qiáng)，科研實(shí)力快速增長(zhǎng)，中國(guó)在2018年的科研實(shí)力指數(shù)超越美國(guó)，此后均保持在第一位。

圖6 中國(guó)、G7國(guó)家科研自立指數(shù)趨勢(shì)變化

圖7 中國(guó)、G7國(guó)家科研實(shí)力指數(shù)排名趨勢(shì)變化

6 指標(biāo)相關(guān)性

本文通過(guò)Pearson相關(guān)分析，探究國(guó)家科研實(shí)力指數(shù) (Indeppower)與發(fā)文量 (Np)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo) (GDP)和國(guó)家創(chuàng)新指數(shù) (GII)之間的相關(guān)性 (見(jiàn)表9)。結(jié)果表明，國(guó)家科研實(shí)力指數(shù)與發(fā)文量和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高度相關(guān)，一國(guó)的科學(xué)產(chǎn)出規(guī)模在全球的份額與其經(jīng)濟(jì)規(guī)模的份額成比例，但科研實(shí)力指數(shù)與創(chuàng)新指數(shù)呈現(xiàn)弱相關(guān)性，這也在一定程度上證明基礎(chǔ)研究難以直接轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新成果[7]。值得關(guān)注的是，隨著時(shí)間的進(jìn)展，國(guó)家科研實(shí)力指數(shù)與論文產(chǎn)出量的相關(guān)性逐漸減弱。

表9 Indeppower、Np、GDP、GII相關(guān)性分析

7 結(jié)論與討論

本文基于ESI高被引論文提出基于科研自立與學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)的國(guó)家科研實(shí)力測(cè)度方法，并對(duì)中國(guó)及G7國(guó)家在高水平學(xué)術(shù)研究中的科研實(shí)力進(jìn)行測(cè)度分析，得出以下結(jié)論：

(1)美國(guó)對(duì)世界高水平研究做出的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)最大，中國(guó)也表現(xiàn)出很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)潛能。中國(guó)不僅在發(fā)展中國(guó)家的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度占比突出，在全球排名更高于除美國(guó)之外的G7國(guó)家。中國(guó)ESI高被引論文的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)度在2019年反超美國(guó)，在ESI高被引論文中的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)排名世界第一。

(2)中國(guó)的高水平科學(xué)研究表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立自主性，但這種獨(dú)立自主更多地表現(xiàn)在獨(dú)立發(fā)表論文，尚未在國(guó)際合作網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)出引領(lǐng)性的獨(dú)立自主。值得一提的是，發(fā)展中國(guó)家中印度、伊朗在高水平研究中的科研自立指數(shù)值僅次于美國(guó)，高于G7其他國(guó)家，在獨(dú)立發(fā)表論文以及與他國(guó)的科研合作中表現(xiàn)出較高的獨(dú)立性。G7國(guó)家中僅有美國(guó)、日本、英國(guó)三個(gè)國(guó)家在高水平研究中的科研自立指數(shù)值位居全球前10位，其他G7國(guó)家在獨(dú)立發(fā)表論文以及與別國(guó)的科研合作中所表現(xiàn)出的科研自主性較低。

(3)綜合科研自立和學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)，美國(guó)仍是當(dāng)前科研實(shí)力水平最高的科技強(qiáng)國(guó)。發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是美國(guó)在高水平學(xué)術(shù)研究中科研實(shí)力雄厚、在獨(dú)立發(fā)表論文以及科研合作中均表現(xiàn)出較高的科研自主性。除了美國(guó)外的G7國(guó)家科研自立指數(shù)雖然較低，但學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)在全球排名靠前，科研實(shí)力指數(shù)仍位于全球前10之列。中國(guó)的科研自立指數(shù)排名全球第一，科研實(shí)力指數(shù)位居全球第二。

(4)科研實(shí)力指數(shù)與發(fā)文量和GDP高度相關(guān)，與創(chuàng)新指數(shù)呈現(xiàn)弱相關(guān)性，說(shuō)明基礎(chǔ)研究與創(chuàng)新應(yīng)用直接關(guān)系較弱。