核心观点
美国科学与工程 (S&E) 体系在过去 25 年中经历了显著变化，主要由私营部门主导的研发 (R&D) 资金和执行、信息技术和关键和新兴技术 (CET) 领域创新活动的集中以及中国作为竞争对手的崛起所塑造。
关键数据和结论
- 中国崛起: 中国在多个关键科学技术领域表现强劲，预计在 2024 年首次超越美国成为全球最大的研发 (R&D) 执行者。中国在 S&E 博士学位授予数量、研究论文产量以及全球高科技制造业贸易方面均位居全球首位。
- 美国优势: 美国是世界上研发强度最高的经济体之一，私营部门是 R&D 的最大执行者和资金提供者，特别是在实验开发方面，重点放在软件、生物技术和人工智能 (AI) 上。美国在高度引用的研究论文和专利、风险投资 (VC) 支持的创新以及知识和技术密集型 (KTI) 服务方面具有比较优势，美国公司在全球 KTI 服务贸易中占据主导地位。
- STEM 人才: 2014 年至 2024 年间，美国 STEM 工作人员的增长速度快于非 STEM 工作人员。STEM 工作者失业率较低，中位年收入较高。美国高等教育机构在 2014 年至 2024 年间授予了越来越多的 S&E 学位，并在 2022 年获得了全球第二高的 S&E 博士学位数量。2024 年，临时签证持有者获得了美国高等教育机构授予的 S&E 学位的一半以上，其中计算机和信息科学、工程和数学与统计学等领域占比较大。纵向数据证实，大多数临时签证 S&E 博士学位获得者毕业后留在美国，为美国 STEM 工作人员和 S&E 体系做出贡献。
- STEM 教育: 自 COVID-19 大流行以来，美国 K-12 学生在国家和国际数学和科学评估中的平均分数有所下降。2023 年，美国八年级学生在科学、数学和计算机与信息素养方面的表现与同龄人相比处于或略低于平均水平。
- 研发 (R&D) 活动: 美国在 2023 年执行了 9370 亿美元的研发，预计 2024 年将进一步增长至 9930 亿美元。私营部门是 R&D 的最大执行者和资金提供者，其中信息产业是 R&D 投资最多的行业。联邦政府在 2024 财年拨款 1940 亿美元用于研发，其中 40% 用于基础研究，27% 用于应用研究，49% 用于实验开发。
- 研究出版物: 2024 年，全球 S&E 研究论文产量达到 350 万篇，其中中国 (31%)、美国 (12%) 和印度 (7%) 三个国家共同占据了全球总量的一半。中国是 S&E 出版物的最大生产者，但美国研究人员继续在全球大多数科学领域产生高份额的高被引文章 (HCAs)。
- 创新: 美国在将研发活动转化为经济价值方面保持着强大的全球地位。中国在 KTI 制造方面领先全球，但美国在 2024 年保留了四个 KTI 制造业行业中的最大份额的增值生产：航空航天机械、医疗仪器、药品和武器。美国在 KTI 服务生产方面占据主导地位，2024 年全球份额为 43%。全球风险投资 (VC) 投资在 2024 年达到 3540 亿美元，其中美国公司获得了 60% 的投资。美国在 AI、生物技术和半导体等 CET 领域的专利中拥有全球最高的引用份额。
总结
美国 S&E 体系在全球范围内仍然保持着强大的地位，但在一个竞争日益激烈的国际环境中，面临着保持其 STEM 人才库、应对中国崛起以及适应技术发展等挑战。
