**章 科技领先者：美国的创新体系
李旭超 赵婧
**节 美国的创新发展现状
美国毫无疑问是当今世界舞台上的科技明星，其自20世纪第二次世界大战以来建立起的创新体系呈现诸多鲜明的特点，本节从历史趋势、跨国对比、研发分类等角度对美国科学研究与试验发展（research and development，R&D）支出的历史概况做一个数据刻画。
美国国家科学和工程统计中心的数据显示，2021年美国R&D规模初步结果为7160亿美元。相比2009年（4550亿美元）这一受到全球金融危机影响而形成低谷的年份，美国R&D规模从2012年开始一路攀升，如图1-1所示。
图1-1 美国R&D和GDP规模和增长率：1954～2022年
资料来源：美国国家科学和工程统计中心（National Center for Science and Engineering Statistics，NCSES）
从历史趋势上看，无论是规模还是增长率，美国R&D与GDP保持着较好的一致性，同样经历了20世纪70年代“滞胀”时期的低迷和20世纪末期高新技术产业发展带来的飞速提升阶段。美国GDP和R&D相继在2009年和2010年到达低谷，而2009～2015年期间美国R&D平均增长率只有1.5%，低于GDP1.7%的增长率。相比之下，1998～2008年R&D的平均增长率则高达3.8%，这反映了金融危机带来的深刻影响。当我们只考虑2011～2015年的数据，R&D增长率则回升至2.3%并超过了GDP平均增长率的2.2%。近几年美国GDP和R&D的稳步上升体现了全球经济的回暖，但自2018年以来中美两个大国之间的贸易摩擦不断升级，2020年初暴发新冠疫情以来，世界经济不确定性增加，由贸易延伸至金融、产业等各个领域，其中也包括科技创新。美国R&D增长率在2019年达到高点（8.4%）后显著下降，2021年R&D增长率仅为4.8%。
经济合作与发展组织（Organization for Economic Co-operation and Development，OECD）提供的数据为从全球视角考察美国R&D提供了可视化途径。全球R&D的分布集中在几个区域，包括北美（美国、加拿大、墨西哥）、欧洲（欧盟、英国）、亚洲（中国、日本、韩国、印度）及其他区域。单看排名靠前的几个国家或地区可以发现，美国始终是全球*大的研发者，中国的R&D规模在2014年超过欧盟，仅次于美国，居于世界第2位，2021年R&D规模达到5626亿美元；日本和德国分列第4、第5位，韩国、英国和法国紧随其后（图1-2）。
图1-2 1981～2021年R&D比较
资料来源：经济合作与发展组织
全球研发总额在2000～2021年增长了1.937万亿美元（现价），其中美国贡献了28%（5383亿美元）的增长，此外有22%来源于中国，13%来源于欧盟。如图1-3所示，美国R&D占GDP比例在1994年达到2.32%的低谷后，于2009年上升至2.8%的历史高位，2010～2015年一直徘徊在2.7%至2.8%之间，2016年达到2.85%，并在随后几年不断上升。2015年美国这项指标的排名为世界第11位。美国排名的下跌反映了其他经济体研发结构的改变：欧盟整体的研发占GDP比值自2000年的1.7%上升至2021年的将近2.2%，原因是其成员国德国和法国的研发力度加大。亚洲主要研发力量显示出同样的趋势，日本的同期研发占比从2.9%升至3.3%，而在研发实力排名靠前的几个国家中，增长*快的两个国家也在亚洲，他们分别是中国和韩国。中国研发占比从2000年的0.9%猛增至2021年的2.43%，并且其体量与美国接近，预示着尚有提升空间。韩国在2000～2021年研发占比则从2.2%升至4.9%。
人们对知识创造、应用发明和实际创新的过程一般遵循这样一种模式：*先是基础研究，其次是应用研究，*后是实验发展。基于这种分类模式和已有数据，可对美国研发状况作一个大致的描绘（图1-4）。
图1-3 1981～2021年R&D占GDP比重比较
资料来源：经济合作与发展组织
图1-4 1953～2022年按研发类型分类的R&D
资料来源：美国国家科学和工程统计中心
2021年，美国基础研究支出初步结果达到了1076亿美元，占总研发开支的15%。根据美国国家科学基金会《科学与工程指标》报告提供的数据，其中近一半（45.5%）的基础研究支出由高等教育机构执行，商业组织则以371亿美元（34.4%）的执行额位居第2，联邦政府［包括机构内部实验室和联邦资助研究与发展中心（Federally Funded Research and Development Center，FFRDC）］与其他非营利机构则执行了剩余的20.1%；从资助来源看，联邦政府仍然是基础研究的主要资助者，资助额占比40%，商业组织也提供了36%的经费来源，高等院校、非营利组织和其他机构共资助了24%的基础研究支出。
同年，美国应用研究支出达到1307亿美元，在研发总开支中的占比与基础研究相似（18%），其执行组成中，商业组织是*要执行者，62%的应用研究支出由其展开，高等教育机构（16.3%）、联邦政府（14.8%）和非营利组织（6.9%）完成剩余部分；在经费来源上，商业组织资助了60.3%的应用研究支出，联邦政府紧随其后占比29.3%，剩余的10.4%由高等教育机构和非营利组织提供。
商业组织在实验发展上仍然保持着绝对的统治地位，其在占研发总支出66.7%的实验发展活动中担任着**执行者和资助者的双重身份。2021年，91%的实验发展工作由商业组织执行，这一部分经费的84%都是由其自身提供，从整个实验发展的资助来看，商业组织更是提供了87.6%的资金。相比之下，其他主体的作用显得微乎其微了。
美国R&D按这三种分类划分的组成自21世纪以来并没有很大的变化，基础研究和应用研究各占据了20%左右，其中基础研究从20世纪50年代的10%逐渐上升至20%，体现出其日益受到重视；实验发展则保持着60%～70%的份额。美国国家科学与工程统计中心在对美国R&D的系列追踪中，将研发主体划分为联邦政府、非联邦政府（主要是州政府）、商业组织、高等教育机构和其他非营利组织（图1-5）。
自20世纪50年代起，商业组织至今一直是研发经费的*要执行主体，在1953～2021年，其占R&D执行的比例维持在65%～80%的高水平，使得商业组织的执行部分与研发总支出的升降趋势几乎吻合，2009～2010年受到金融危机冲击的商业研发萎缩很快在总R&D上体现出来。相比之下，其他执行主体的地位显得微不足道。高等教育机构目前是规模上仅次于商业组织的执行者，但也仅占了不到15%的份额。然而，高等院校在美国整个研发体系中发挥的作用不容忽视，根据国家科学和工程统计中心提供的数据，近乎一半的基础研究由大学和学院展开，产出的不仅是基础性科研成果，还为美国研发系统不断培养和输送研究型人才。高等教育机构的重要性愈加受到重视，其执行的研发支出占比从20世纪50年代的5%稳步提升至2010年的14%，并在随后几年稳定在10%～14%的水平，其在诸如20世纪70年代石油危机、2001年“9？11”事件、2008年金融危机等基本面遭
图1-5 按执行主体分类的R&D：1953～2022年
资料来源：美国国家科学和工程统计中心
受冲击的背景下仍旧表现出稳定的规模和比例增长。另一个重要主体是联邦政府，其执行的研发支出占比在21世纪初才被高等院校超过，并在近年来呈不断下降的趋势，2021年的*新占比只有8.2%。虽然联邦政府中政府机构和FFRDC占比较为薄弱，但仅就规模来看，其在2021年605亿美元的R&D已超过除中国、日本、德国、韩国和法国以外的任何一个国家或地区。*后剩余的部分由非营利组织承担，其执行了3.4%左右的研发活动，2001～2021年几乎没有显著的变化。
在国际上，商业组织同样是大多数国家的研发主要执行者。根据美国国家科学基金会《2024年科学与工程指标》报告提供的数据，在东亚地区，如中国、日本和韩国，2021年国内商业组织执行的研发支出至少占75%，占据所有研发主体中的主导地位，而在欧洲国家，如研发实力较强的德国、英国、法国，国内商业组织执行的研发支出占比也接近60%。
第二节 美国的创新之路
一、**次工业革命时期：起步阶段
**次工业革命时期的美国，和法国进程类似，在18世纪70年代开始对工业革命的成果加速吸收，这段时期的美国技术创新与机械化起源地英国的技术变革一样，前期呈现出几个相似的特点。
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