科研重心正在轉移
衡量科研領導力的一項指標，關注的是誰主導科學研究，而不只是發表了多少論文。根據一項分析近六百萬篇論文的大型研究，2023 年美中合作論文中有 45% 由中國的研究人員主導，高於 2010 年的 30%。若目前趨勢持續，預計兩國將在 2027 或 2028 年左右平分科研領導角色。這項分析運用機器學習讀取貢獻聲明和作者資料，推斷哪些研究人員主導專案，藉此呈現超越論文發表數量或醒目引用次數的影響力。
目錄
這項轉變之所以重要，是因為領導地位反映了誰提出研究問題、設計方法、取得資源並引領合作。這顯示中國不只是在產出科研成果，也日益主導全球研究活動的組織方式。這項趨勢出現之際，美國研究體系正面臨日益加劇的動盪：經費爭議、招聘凍結和不時發生的裁員削弱了信心，也讓外國機構有機會招募人才。研究模型顯示，在從人工智慧到半導體及先進材料等多個關鍵領域，中國可能在 2030 年前追上美國的領導地位。
同一套模型也探討美中科研關係進一步弱化時可能造成的影響。在脫鉤情境下，中國在全球研究中的領導占比會提高，因為中國科學家與歐洲及其他夥伴合作時，比與美國研究人員合作時更常扮演主導角色。北京也大舉投入資金，透過「一帶一路」倡議拓展國際教育，強化有助於科研合作的網絡。自 2012 年以來，中國已投入約 333 億元人民幣招收外國學生，主要來自非洲和南亞。到了 2018 年，幾乎半數在中國就讀的國際學生來自這些地區；如今，中國研究人員在與許多「一帶一路」參與國的合作中已居於主導地位。
科研領導力的真正意涵
各學科的作者署名慣例不盡相同，但領導角色往往能從通訊作者或資深作者等關鍵職務看出，也會反映在貢獻聲明中，說明由誰構思實驗、建立模型或主導資料蒐集。這項研究運用機器學習方法，綜合分析這些線索，判斷各專案可能由誰主導。這種方法很有價值，因為大型研究聯盟或反覆進行的小幅研究可能推高論文數量；領導力則較能呈現研究的思想方向和議程設定。
多項獨立指標都顯示，中國在高影響力研究領域迅速崛起。包括追蹤全球高被引論文占比在內的各種排名方法，均顯示中國快速進步；部分指標甚至指出，中國在若干 STEM 領域的研究影響力已略勝美國。中國的專利申請量也大幅攀升，2021 年約為美國的兩倍。這些指標無法涵蓋研究品質的所有面向，但與合作論文所呈現的領導力趨勢一致。
從合作走向競爭：美中趨勢
美中共同署名論文中由中國主導的占比，從 2010 年的 30% 升至 2023 年的 45%。若將趨勢延伸推估，兩條曲線將在幾年內交會。這項轉變反映出中國日益具備提出創見、為複雜專案籌措經費，以及協調跨機構團隊的能力；與此同時，美國在基礎研究設施和頂尖實驗室方面仍具有無可匹敵的優勢。
研究人員模擬美中連結減少的情境後發現，中國在全球研究中的領導占比反而上升，而非下降。中國團隊已在許多與歐洲及亞洲各地的合作專案中居於主導地位，因此部分脫鉤只會改變研究活動的流向，不會讓活動停止。北京也運用教育建立未來的合作關係。「一帶一路」倡議下的獎學金、雙聯學位和訪問學者計畫經費，已建立人才管道，將中國實驗室與南亞至非洲各地的大學連結起來。從論文資料可見，在與許多這些國家的合作中，中國已成為主導方。
人才流動與人才回流
數十年來，美國受惠於持續流入、在海外受訓的科學家，尤其是來自中國的人才。如今這項優勢正面臨壓力。2010 至 2021 年間，近兩萬名在美國開啟職涯的華裔科學家移居他國，離美人數從 2010 年的 900 人增加至 2021 年的 2,621 人。2018 年「中國行動計畫」啟動後，離美人數增加約 75%；到了 2021 年，約三分之二的移居研究人員選擇前往中國任職。受訪科學家表示，他們對合作和研究經費申請感到焦慮，許多人認為身為學術研究人員，處境已不如以往安全。
在一篇經同儕審查、分析這些趨勢的論文中，作者於《美國國家科學院院刊》警告，這種氛圍可能削弱美國吸引和留住頂尖人才的能力。
美國長期受惠於移民科學家的貢獻，尤其是來自中國的科學家。這些發展威脅美國留住並吸引頂尖科學人才的能力，可能削弱其在科學與科技領域的全球領導地位。
美國國家科學院院長瑪西亞・麥納特（Marcia McNutt）也曾警告，中國研究投資和成果的成長速度已超越美國。她以直白的方式表達了這項憂慮。
這一切都讓我認為，目前的趨勢令人非常擔憂。
中國率先追上的領域
在各國政府視為戰略重點的科技領域，科研領導地位的轉變最為明顯。這項研究依據美國的關鍵科技指標指出，美國國家科學基金會列出的 11 個優先領域中，有 8 個領域的中國研究人員有望在 2030 年前追上美國。這不代表中國將全面主導商業市場，但顯示中國在設定研究議程和發表高影響力研究方面實力日增。
人工智慧與半導體
中國在人工智慧核心研究領域的布局日益擴大，涵蓋機器學習架構、電腦視覺和自然語言處理。許多相關論文由大型跨領域團隊完成，並涉及大量運算資源的實驗。在半導體方面，中國在尖端製造和取得某些工具上仍受限制，但中國實驗室在材料、元件物理和設計技術方面成果豐碩，這些研究是未來晶片世代的基礎。論文發表的領導地位不等於製造業領先，但會影響促成新晶片的科學研究方向。
量子科技
中國將量子科技列為國家優先事項，並投入大量公共資源，投資約 150 億美元。中國建有全球最大的量子通訊網路，全長約 12,000 公里，並透過「墨子號」等量子衛星延伸至太空。中國研究團隊每年發表的量子相關論文多於其他任何國家。美國在部分量子運算專利和民間部門發展上仍具優勢，但中國在量子通訊基礎設施方面遙遙領先，也整合公立研究機構與國有企業，推動實際系統的部署。
美國產業領袖指出，若要維持競爭力，持續投資並建立整合型研究生態系至關重要。一位具代表性的業界人士簡潔地指出：
要維持美國的領導地位，就必須持續投資基礎研究。
生物科技與健康科學
中國已建立廣泛的生技產業基礎，獲得充足公共資金支持，上海等城市周邊也形成研究聚落，並在委託研究、生物製造和原料藥方面具備實力。中國實驗室在基因體學、細胞療法和合成生物學領域產出的高影響力研究日益增加。當局將基因資料視為戰略資源，在擴大國內資料集、供人工智慧強化分析使用的同時，限制外部取得。許多中國企業仍仰賴海外夥伴和市場推動先進產品發展，而國內定價政策可能限制投資回報。不過，研究動能強勁，即使地緣政治競爭日益加劇，仍吸引外國投資和合作夥伴。
透過涵蓋疾病監測、基因體學和臨床試驗等專案的「健康絲綢之路」，公共衛生和醫學研究也與外交相互交織，擴大中國在新興地區的科研影響力。這是一套全面性策略，串連軍方、民間、學術界和商業界，著眼於長期能力建構。
能源與材料
中國研究人員在材料科學領域發表大量論文，涵蓋電池化學、氫和氨的催化劑，以及可打造更輕、更堅固結構的先進複合材料。能源儲存和新型能源生產的發展軌跡，反映多年來穩定的投資，以及國內對綠色科技日益增長的需求。要將實驗室成果轉化為全球產品，仍須仰賴供應鏈、標準和資金取得；各方的政策選擇都會影響這些條件。
資金、大學與規模效應
資金規模和人才培育管道是科研領導力的核心。2021 年，美國研究與發展支出約為 8,060 億美元，中國則投入約 6,680 億美元。中國的成長速度約為美國的兩倍，如今每年培養的 STEM 博士遠多於美國。預計到 2025 年，中國大學每年將授予約 77,000 個 STEM 博士學位，美國則約為 40,000 個。中國研究人員總數也超過美國和歐盟的總和。這些數字都會反映在論文發表和科研領導力指標上。
高品質論文資料庫顯示，中國在部分頂尖期刊的論文貢獻占比持續拉大領先幅度。2024 年資料中，中國大幅領先，與此同時美國的占比下滑，化學和部分物理科學領域尤為明顯。美國仍在健康科學領域居於領先地位，並保持生物科學領域的第一名，但隨著中國在這些領域快速增加研究產出，雙方差距已縮小。
中國的大學體系在規模和品質上都迅速擴張。一項主要的 2025 年全球排名首次列出比美國更多的中國大學。在其他一些重視論文影響力的全球排名中，中國上榜機構數量也居首。清華大學和北京大學等頂尖大學已躋身最前段，而更多區域型大學則聚焦人工智慧、量子科技、生物科技、新能源科技和環境科學。這個廣泛的基礎培育出大量研究所研究人員和博士後研究員，進入國家實驗室和產業界服務。
美國的研究根基深厚、創新力強，但預算的不確定性已成為阻力。聯邦科學機構可能遭到削減經費，包括美國國家衛生研究院可能面臨大幅減預算，令人擔憂經費將緊縮，而私人慈善捐助不太可能完全彌補缺口。政策爭議和大學治理規則變動，也讓部分校園對外國學生和教職員的吸引力下降。加上跨國合作受到更嚴格審查，這些因素可能削弱支撐美國世代科研領導地位的人才優勢。
脫鉤時代的合作
先進晶片和其他科技的出口管制，以及對敏感研究領域的限制，正促使實驗室重新思考合作網絡。歐洲各國政府在部分領域加強審查，同時尋求在其他領域保持開放。中國也對指定的戰略領域實施出口管制，並限制國際分享。合作並未停止，而是轉向其他路徑。這項新研究的領導力模型顯示，若美中關係進一步弱化，中國在全球專案中的領導占比仍會上升，因為中國團隊與歐洲、南亞及其他地區夥伴合作時，更常扮演主導角色。
教育外交也發揮作用。自 2012 年以來，中國資助大批國際學生，尤其來自非洲和南亞的學生。到了 2018 年，近半數在中國就讀的外國學生來自這些地區；論文資料如今也顯示，中國在許多「一帶一路」國家的合作中居於主導地位。這些關係累積了熟悉度、共同受訓經驗和持續合作，並在幾年後反映於科研領導力指標。
標準制定和規範正成為新的競爭場域。中國正致力拓展量子通訊網路並推動國際夥伴關係；西方政府則著重可信賴的供應鏈，以及盟友間共用的協定。生態系分裂可能減緩觀念傳播，並造成不相容的問題。理念相近國家之間緊密的科研聯繫有助降低風險，但若跨境合作長期減少，對於仰賴規模和多元專業的領域，進展很可能因此放緩。
哪些因素可能改變發展軌跡
政策選擇會影響雙方的發展結果。對美國而言，以下幾項措施有助維持領導地位。持續且可預期的基礎研究和應用導向研究經費至關重要，尤其是人工智慧、量子科技、潔淨能源和先進材料等領域。從社區學院、學徒制度到博士培訓，整個人才培育管道都需要重視。採取更現代化、歡迎科學家的移民政策並降低簽證障礙，可重新打造吸引人才的磁吸力。可更新研究經費審查流程，減少不必要的繁複程序，並降低打消研究人員合作或申請意願的疑慮。兼顧研究安全與正當合作的開放性，則能在因應真實風險的同時，避免人才流失。
盟友合作能在個別國家力有未逮之處擴大規模。共享測試平台、互通標準和協調投資，有助將量子科技、生技和潔淨能源領域的實驗室成果轉化為商業系統。建立信任的機制、為敏感研究制定透明的防護措施，以及在低風險領域簽訂互惠資料取用協議，都有助保留開放科學的效益。
對中國而言，在高影響力研究領域維持動能，不等於主導全球市場。商業成功有賴可信賴的供應鏈、智慧財產權保障，以及取得海外客戶和投資人的機會。國內的定價和給付政策也會影響醫療保健領域投入高風險創新的資金。若在維持戰略領域明確規範的同時，支持低風險領域的開放合作，便能減少阻力，加快中國研究成果在世界各地的應用。
重點整理
- 2023 年美中合作論文中有 45% 由中國主導，高於 2010 年的 30%；預計中國將在 2027 或 2028 年左右追上美國。
- 這項領導力指標運用機器學習，根據貢獻聲明和作者角色判斷由誰主導研究。
- 模型顯示，若美中科研脫鉤，中國在全球研究中的領導占比將上升，因為中國研究人員更常主導與美國以外夥伴的合作。
- 中國預計在美國國家科學基金會追蹤的 11 個關鍵科技領域中，有 8 個在 2030 年前追上美國的科研領導地位。
- 中國在人工智慧、半導體研究、量子通訊和材料科學領域的產出和影響力持續提升。
- 中國在量子科技上的公共投資約為 150 億美元，並運作一個由量子衛星支援、全長 12,000 公里的量子通訊網路。
- 中國生技優勢包括委託研究、原料藥，以及日益增強的基因體學和細胞療法能力，但先進產品的商業化仍仰賴海外市場。
- 2021 年美國研究與發展支出約為 8,060 億美元，中國則為 6,680 億美元；中國的成長速度約為美國的兩倍。
- 中國擴大了在部分頂尖期刊的論文貢獻領先幅度；美國仍在健康科學領域領先，並在生物科學領域維持優勢。
- 2018 年後，離美華裔科學家人數增加約 75%；許多人表示，對合作和研究經費申請流程感到焦慮。
- 中國自 2012 年以來投入約 333 億元人民幣招收外國學生，主要來自非洲和南亞，強化支持中國主導合作的科研網絡。
- 美國可透過持續提供經費、採取有利人才的移民政策、簡化研究經費規則，以及在維持低風險合作開放性的同時強化研究安全，穩固科研領導地位。
