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工业发达国家科技政策实施效果的经验分析
工业发达国家科技政策实施效果的经验分析*
殷醒民
(复旦大学复旦大学社会主义市场经济研究中心,上海200433)
(摘要)本文运用工业发达国家的科技投入经费、研发人员数、制造业出口结构、技术进出口平衡等指标对过去10年科技政策实施效果进行了深入的分析,提出了三个重要见解:
一是主要工业发达国家的研究与开发密集度普遍上升,成为科技创新成果涌现的物质基础;二是新一代技术产业的创新来自于学术研究,从而使一国的基础科学研究能力决定了科技创新实力,并且使科学与技术的高度融合变成新兴科技产业创新的特征;三是美国大量投资基础科学的政策造就了新一代技术产业的绝对优势,弱化了德国、日本等国家只在现有技术产业开展创新的科技赶超政策效果。
(关键词)发达国家科技政策研究与开发基础研究
(中图分类号)
一、引言
要使有限的科技资源投入,获得尽可能最大的科技产出,甚至包括最有效地提升科技创新能力,就需要制定根据本国科技资源状况和科技战略目标的科技政策。
过去10年间,工业发达国家实行的科技政策有着非常显著的特性,既有提高研究与开发密集度来支持科技开发活动的一般政策,研究与开发密集度是指一国研发资金占国内生产总值的比率,这一指标基本上可以解释一国在全球科技开发体系中的地位;又有直接增加具体科技领域开发资金来增强若干部门创新优势的做法,如用财政资金支持生物技术的研究。
也就是说,工业发达国家资助研究与开发活动具有明显的科技领域和产业倾向,资金分布意味着只有部分产业有希望在将来的全球竞争中能够超越其他国家。
美国是世界上经济和科技最发达的超级大国,其用于科技研究与开发的经费也是最多的,这并不意味着美国政府为所有的科技领域提供资金支持。
例如1993年美国联邦政府提供给产业的228亿美元中,41%流向航空制造业;其次是科学仪器制造业,占12%;信息技术应用产业(服务业)得到25%;剩下的22%,约50亿美元,分配给所有其他产业部门。
在越来越依靠技术的全球竞争环境中,研究与开发资金的流向直接反映了一国科技政策所要支持的重点领域,也影响了一国科技竞争力在全球经济体系中的相对优势。
初步研究表明,工业发达国家确定的重点科技领域直接反映了一国对科技发展方向的判断。
我们选择美国、日本、德国、法国、英国的科技政策进行较为深入的探讨,这五个国家是全球科技创新能力最强的“五国集团”,也简要涉及近十年科技发展极为迅速的瑞典、芬兰等北欧国家,显示了为什么工业发达国家在全球科技创新体系中的强势地位增强是科技政策实施的必然结果。
国家不论大小,而衡量一国科技政策能否取得成功和占有世界科技创新的一席之地是不断增加科技投入和提高研究与开发的密集度,以及把握住全球科技创新的发展方向。
本文结构如下:
第二节讨论主要工业发达国家科技投入的增加趋势;第三节通过对德国科技资源在制造业部门的配置说明产业发展重点的国家特性;第四节提供了全球新一代技术产业形成中的国家科技优势;第五节详细分析了“五国集团”出口结构和技术进出口平衡变化的长期趋势;第六节则是结论。
二、科技投入增加的基本趋势
一国科技创新能力的形成和提高是同科技投入紧密相关的。
现代技术的复杂性决定了技术创新必须有一个较长时期的知识和技术的累积过程,判断这一积累水平的可供选择的指标就是一国研究与开发的投入量。
实证研究表明,研究与开发是产业技术创新的基础,而工业发达国家所具有的科技创新能力正是通过长期研发资金的投入才得以保持和提升。
1995-2001年期间,如果以1995年购买力平价的美元计算(表1),美国的研究与开发投入量高达15230.77亿美元,日本达到6202.75亿美元,德国达到3029.42亿美元,法国达到2001.08亿美元,英国达到1564.60亿美元。
显然,美国的研究与开发投入量占全球首位,比同期全部欧盟国家的10107.95亿美元还多50%。
而更为引起全球注意的是,1995-2001年美国研究与开发投入的增长率也是五个工业发达国家中最高的,年平均增长率为5.4%,其次是德国为3.3%,日本为2.8%,法国和英国的年均增长率则低于3%(见表1)。
可以看出,美国在过去十年间大幅度提高研究与开发的投入量,以2001年为例,美国研究与开发支出要占经合组织的44%,欧盟占28%,日本仅占17%。
这是美国科技创新成果源源不断产生的物质投入基础,显示美国科技强势地位不会削弱,反而日趋增强。
表1研究与开发经费支出数比较(根据1995年购买力平价计算的美元)
国家
1991
1995
2000
2001
1995-2001年
平均增长率
美国
1766.03
1840.77
2432.58
2529.39
5.4
日本
775.92
786.68
937.01
965.32
1996-2001
2.8
法国
272.36
277.23
299.17
307.04
1997-1999
2.4
德国
420.19
394.52
476.53
478.27
3.3
英国
205.77
214.61
234.17
245.58
2.3
芬兰
19.02
22.04
41.51
41.85
11.3
瑞典
47.11
60.95
..
92.33
7.2
韩国
75.65
129.23
173.80
199.50
7.5
注:
单位为亿美元。
资料来源:
OECD,OECDSTIScoreboard2003,第165页。
要准确判断工业发达国家之间研发投入的趋势,还必须考察研究与开发总支出占国内生产总值(GDP)的比率。
近十年来,工业发达国家的这一比率有着明显的上升趋势。
2001年,欧盟的这一比率第一次超过1.9%,同年,经合组织国家中只有4个国家的研究与开发密集度超过3%,除日本属于大国外,其余则是三个北欧小国:
瑞典、芬兰、冰岛。
表2列举了1981-2001年的若干国家研究与开发支出占国内生产总值比率。
瑞典和芬兰的研究开发密集度增加极为显著,瑞典从1981年的2.17%增加到2001年的4.27%,增长近一倍;芬兰则从1.17%增加到3.40%,增长一倍以上。
可以说,直接反映北欧国家科技政策的变化就是研发密集度的稳步上升,也可以解释现实生活中所观察到的北欧国家科技创新实力自20世纪90年代初以来的出众表现是基于大量投资科技创新活动。
美国高度重视研究与开发的投入,1981年的研究与开发密集度就达到2.34%,2001年则上升到2.82%。
德国的研究与开发密集度则长期保持在2.50%左右,日本的研究与开发密集度明显上升,并且高于美国和欧洲,反映出日本意在“科技立国”的战略目标。
韩国研究与开发密集度也呈现上升很快的势头,已经超过了德国、法国和英国。
表2研究与开发支出占国内生产总值比率
国家
1981
1991
1999
2000
2001
2002
美国
2.34
2.72
2.65
2.72
2.82
2.82
日本
2.11
2.75
2.94
2.98
3.09
法国
1.93
2.37
2.18
2.18
2.20
德国
2.43
2.53
2.44
2.18
2.49
2.50
英国
2.38
2.07
1.88
1.85
1.90
芬兰
1.17
2.03
3.23
3.40
3.40
瑞典
2.17
2.70
3.65
3.40
4.27
韩国
2.17
1.92
2.47
2.65
2.96
中国
0.83
1.00
1.07
1.23
资料来源:
OECD,OECDSTIScoreboard2003,第164页。
《2004年中国统计年鉴》,第806页。
对经合组织国家科技创新能力的比较研究,显示凡是那些进入全球科技创新行列的国家,其研究与开发密集度均是长期保持在2%以上,并且有逐渐上升趋势。
此外,从表2的数据中还可以看到中国研究与开发支出占国内生产总值比率正处于一个上升期,从1999年的0.83%提高到2002年的1.23%,2003年的1.31%。
表明中国科技创新资源正在加速积累,并预示着科技创新能力会逐步提高。
同时,应当指出的是,中国要进入“全球发明俱乐部”之列还需要持续地提高研发密集度和长期使研发密集度达到多数工业发达国家的水平。
这是因为科技创新实力的提升是基于科技资源的积累和集聚,一年或者两年的科技投入数量巨大并不会立即带来科技创新成果的涌现。
根据工业发达国家的科技发展规律及经验,国家或地区的研发密集度达到2%以上,并且持续地保持在20年以上时,其科技创新能力才会出现根本性变化,才有可能成为全球先进技术的创新者。
与国家研究与开发密集度有着紧密联系的另一指标是研究人员数,这是科技创新活动中的重要投入。
2001年,美国从事研究与开发的研究人员为130万人,居全球之首,中国的研究人员为74.3万人,居全球第二位,日本的研究人员为64.8万人,位居第三。
然而,国家的人口数则有很大的差别,仅仅凭籍研究人员数尚不足以客观地反映出技术劳动力的投入状况。
选用研究人员占人口比例则能够显示科技研究领域中高级人力资源是否增加。
依据各国科技创新的绩效,是研发人员占人口或劳动力比例可以反映一国的科技创新力,而不是研发人员的绝对数量。
就全部经合组织国家来说,2000年从事研究与开发的研究人员接近340万人,其中美国占38%,欧盟占29%,日本占19%。
以每千人就业人数中研究人员比率来衡量相关国家在科技领域的人力资源投入,1991年,工业发达国家之间的差距并不大,只是美国和日本的这一比率分别为7.7%和7 .5%。
到2000-2001年期间,美国和日本均提高了这一比率,其中日本达到10.2%;法国、德国、英国的这一比率上升不明显;北欧的芬兰和瑞典的研发人员比率上升约一倍左右,芬兰从1991年的6.0%,提高到2001年的15.8%(见表3)。
同期,瑞典从5.9%提高到10.6%。
这与两国提高研发密集度是相似的,是大量开展研究与开发活动的实际反映,研发资金量上升和研发人员数增加是相辅相成的,犹如一枚硬币的两面,是不可分离的科技创新要素。
表3每千人就业人数中的研究人员比率
国家
1991
1995
1999
2000
2001
美国
7.7
7.6
8.6
日本
7.5
8.3
9.9
9.7
10.2
法国
5.7
6.7
6.8
7.1
德国
6.3
6.2
6.7
6.7
6.7
英国
4.6
5.3
芬兰
6.0
8.2
14.5
15.1
15.8
瑞典
5.9
8.2
9.6
10.6
韩国
4.9
5.0
5.2
6.4
资料来源:
OECD,OECDSTIScoreboard2003,第175页。
工业发达国家研发密集度和研发人员密集度均显示了日趋提高的倾向。
要明确指出的是,无论是研究与开发资金数,还是研究与开发人员数,对国家科技创新能力的评价,或者考察国家科技创新绩效,均应采用人均研发资金数和研发人员占全部劳动力比率来衡量。
国家有大小之分,也有贫富之差,若采用总量则会抹杀国家科技投入的差别,也无法真实反映国家的科技创新现状。
例如2000年全球专利申请量为9446150件,其中高收入国家的申请量达到4910644件,占51.99%,而其人口仅占全球的15.56%。
1989年,印度的研究与开发投入经费为2.32亿美元,瑞典的研究与开发经费达到5.24亿美元,是印度的一倍多;前者的人口为9亿多,后者的人口只有900万人;同期,印度的专利申请数是8292件,瑞典的专利申请数则达到83441件。
因此,科技发展规律就是以人均研发投入数和研发人员占劳动力的比率来衡量一国实际的科技创新能力,是相对准确的评价指标。
三、科技资源的产业配置模式
当今世界,技术创新是沿着两个路径在进行:
一是美国以大量投资基础研究来形成新的技术领域;二是在现有技术产业内部进行技术创新。
全球科技创新的基本轨迹是,只有当一国无法从其他国家获得最先进技术的时候才会转向自身的科技开发;另一原因则是受一国科技资源供应量的限制,只能在若干科技领域上增加投资以提升科技创新能力,如像瑞士、瑞典、丹麦等小国采取的政策是将科技资源集中在少数几个科技领域。
可以说,工业发达国家的科技竞争力是来自于资源的高度集中,因为任何国家不可能在所有科技领域执世界之牛耳,美国科技政策只是选择国防技术要领先全球的理念将资金配置到基础研究,最终形成了新的科技领域。
有关科技资源的产业配置特点,我们将重点分析德国研究与开发的特点。
德国技术政策在很大程度仍然是基于19世纪中期德国经济学家李斯特的思想,李斯特提出:
“德国在一个很长时期内,对待英国不能有别的政策,只是一个工业落后国家当它全力争取要使它自己与工业最先进国家处于同等地位时所必须采取的那种政策。
”德国为了在经济上赶超英国应当制定出一套发展战略,其中包括重点发展化学工业、钢铁工业和在企业内部设立研究与开发实验室,建立了德国创新体系和不断改善其吸收新技术能力和迅速在经济体系内进行扩散的能力。
借助于科学和技术的力量,来提升德国工业的竞争力成为德国过去150年超过英国工业和保持工业的全球竞争力的主要原因之一。
在企业内部设立研究与开发实验室就是发源于德国的实践。
“任何种工业同物理学、力学、化学、数学或图样设计等等多少总有些关系。
这类科学方面的任何发展或新发现、新发明,必然会使许许多多的工业操作获得改进或革新。
”这是李斯特在1844年就倡导的观点,歌颂工业是科学与技术的成果。
表4德国研究与开发密集型制造业的相对规模
1995-97(增长率)
1997(产业比例)
增加值
劳动力
劳动力
销售
对国外销售
R&D密集型制造业
5.4
-3.0
45.1
45.3
65.1
高技术产业
8.6
-4.8
7.6
8.3
11.8
制药业
-4.7
-5.2
1.7
1.8
1.9
计算机工程
20.7
-4.3
0.5
1.1
1.2
通信设备
11.4
-7.2
1.1
1.5
2.3
空间技术
0.5
-2.1
0.9
1.0
1.9
中级技术产业
4.5
-2.6
37.5
37.1
53.2
塑料
10.0
-5.3
1.1
1.7
2.9
机械工具
1.2
-4.0
1.9
1.4
2.0
电气设备
2.1
-4.1
3.0
2.6
2.6
汽车
5.3
3.2
6.2
9.9
17.2
非R&D密集型制造业
3.3
-3.2
54.9
54.7
34.9
全部制造业
4.4
-3.1
100
100
100
注:
产业分类根据下萨克森经济研究所。
资料来源:
BennSteil,DavidG.VictorandRichardR.Nelsoned.,TechnologicalInnovationandEconomicPerformance,PrincetonUniversityPress,2002,第121页。
表4间接地反映了德国科技资源在制造业内部的配置。
经合组织国家将研发经费占销售的3%以上的产业称为研发密集型制造业。
德国制造业的研究与开发的重点部门是中级技术产业,像机械工具、电气设备、汽车产业,这些产业的研发经费占销售的比率在3.5-8.5%之间,以1997年为例,德国中级技术产业的劳动力和销售要占全部制造业的37%左右,高技术产业是指R&D经费占销售的8.5%以上,德国高技术产业仅占8%左右。
德国的竞争力在加工机械类产业表现突出,如印刷机械、包装机械、液体泵、织物和皮革加工机械、轴承等非电动式机械的零件等部门。
而高技术产业内的制药业、计算机工程、通信设备、空间技术等部门均没有呈现显著的上升趋势。
德国的机械工业、汽车工业向全球提供了极为丰富的产品。
然而,这些产业的大部分产品不是以科学研究为基础的,即新产品和新工艺不是学术研究的最新成果,科学和工程方法只是有助于这类传统技术产业的累积性创新,技术创新活动通常是通过高度专门化的研究与开发实验室进行的。
目前,德国的专利技术仍然集中在机械工程、环境工程技术、传统制药业,而在生物技术、信息技术、半导体、通信技术、影像技术等高技术领域的专利则处于相对弱势地位。
德国政府已经认识到发展新一代科技产业的重要性,1999年德国科技部发表了《生物技术的机会》和《生物技术概览》两份政策性报告,明确生命科学和生物技术是21世纪最重要的创新领域,并将新材料和集成制造技术作为德国今后新技术的发展基础,连同纳米技术、激光技术等对于下一代信息通讯有决定意义的领域在政策和经费上给予支持。
从本质上说,德国的科技政策仍然是以现有的全球技术发展方向为目标的,至今还没有把科技创新重点转向以基础研究的重大发现来建立技术产业的科技战略。
德国仍然是欧洲新技术的最大和最多元化的来源。
德国技术政策是重新加强和保持德国在20世纪初期高技术产业的领导地位:
汽车、机械、电气机械、化工和化学药品。
从企业界的研究资金分布看,德国的技术能力集中程度相当高,其国内研究与开发能力的31%集中在西门子等7家大公司。
德国技术体系作为总体来说,没有完全适应今日高度发展的高技术产业的创新挑战,技术产业的成功发展是高度依赖于学术研究的前沿成果。
日本科技资源在产业内部的配置模式与德国是相似的,主要差别只是日本在电子及信息技术产业具有较多的专利。
日本政府在20世纪50年代就认识到信息技术的关键地位,通产省把计算机、半导体产业和电子产业作为重要的新产业,认为这两大产业具有很高的增长速度和巨大的国际市场潜力。
对日本科技创新体系的研究表明,日本在国家和企业层次上,具有识别未来技术领先关键领域的能力。
日本通产省确定重点发展的产业,如20世纪50-60年代确定的钢铁工业、船舶工业、汽车工业、电子工业等,对生产过程和产品不断改进,从技术上提高产品的制造质量,极大地提高了产业的劳动生产率。
日本通产省不断推进产业结构升级,使日本研发密集度制造业所占比重大大高于德国,其战略目标是赶超美国,使科技资源集聚到高技术产业。
如何分析工业发达国家的科技发展重点呢?
根据美国专利和商标局统计,自1995年以来每年产生最多专利的五个领域是:
固体技术、光学、半导体制造过程、计算机控制系统和药品。
可以说,这些科技领域的创新来源是基础科学研究所取得的研究成果。
四、新一代技术开发导向
不同历史时期,工业发达国家确定的科技开发重点是不同的;即使是同一时期,各国制定的科技战略和实施政策也有很大的差异。
然而,一国科技的真正强势地位并不是建立在“赶超”战略指导下的适应性技术改进,而是基于创造新一代技术优势,后者的发展是通过大规模和持续的基础科学研究才有可能性。
过去50年间,美国政府投入最多科技资金的是国防研究,使美国在半导体、计算机、软件、生物技术和互联网等领域成为全球的技术领袖;另一领域则是国立卫生研究院以巨额的科技投入在生物医学和制药研究进展上发挥了巨大的作用。
正是美国政府对这些科技研究的持续支持,促进了新兴技术产业的出现和迅速发展,使科技创新的方向发生了根本性的变化。
从20世纪90年代初以来,工业发达国家的科技开发重点已经出现重大变化,一是加强基础研究,力图依靠基础研究的重大突破来建立新的技术产业,以及理解和掌握基础研究的进展。
二是根据各国的科技资源和对科技发展方向的判断来选择技术开发的重点领域,如美国突出七大高技术产业:
通讯设备、航空与航天、计算机与软件、电子元件、科学仪器、新型材料。
英国加强分子和生物科学、信息与通信技术。
法国着力于生物医学、信息和通信技术等领域,推行大型航天与航空工业战略计划。
日本确定生命科学、信息通信、环境科学、物质和材料科学四个领域作为重点。
实际上,对新兴学科的基础研究的支持是为了夺取新一代技术产业的领先地位和主导地位。
美国政府支持生物技术的基因工程研究的资金量是最多的。
2001年,经合组织国家的政府直接支持与生命科学和健康相关的研发资金达到278亿美元,约占GDP的0.1%,美国在此领域投入的研发资金约占GDP的0.2%,大大高于欧盟的0.05%和日本的0.03%。
1998-2003年的财政年度,美国政府对国立卫生研究院(theNationalInstituteforHealth)的研发资金投入增加了一倍。
就经合组织范围来说,美国政府在生命科学相关领域投入研发资金量要占经合组织的75%,欧盟仅占16%。
1999年,美国占欧洲专利局生物技术专利的二分之一,德国和日本各占10%。
总体上说,欧盟和日本的生物技术和制药技术远低于美国。
民用空间技术的研究是又一重点领域。
经合组织在1980-2001年期间要占欧洲专利局、美国专利与商标局专利申请的97%。
美国在经合组织内部扮演了主角,要占欧洲专利局的空间专利的48%,占美国专利和商标局的空间专利的78%。
法国和德国则是欧洲国家中拥有的空间技术专利较多的国家,分别占欧洲专利局的空间专利申请的25%和15%,英国只占4%。
空间技术的研究资金主要是国家的财政资金,如经合组织投入研究与开发的财政资金中有14.5%用于民用空间技术。
1999年,经合组织国家在民用空间技术领域共投入130亿美元研发资金,其中美国要占二分之一以上。
另一个新兴技术领域则是纳米技术(Nano-technology),其研究资金是依靠政府的研发投入。
1997-2000年期间,欧盟的政府投入的研发资金从1.14亿美元上升到2.11亿美元,日本从0.94亿美元上升到1.90亿美元,美国从1.02亿美元上升到2.93亿美元。
正是在大量政府研发经费的支持下,科技论文发表数迅速增加,1997年,全球关于纳米技术的论文发表数为10575篇,2000年则发表了15667篇。
纳米技术的科学论文发表的国家次序是:
美国、日本、德国;第二档次的国家是法国和英国;第三档次的国家是:
意大利、瑞士、韩国、瑞典、加拿大。
从科技研究成果转为生产力的角度判断,纳米技术目前还是处在基础研究阶段,工业发达国家增加对纳米技术研究经费是力图跟上这一领域的研究进展,并且为未来的应用研究和产业化进行准备。
上述生物技术、民用空间技术、纳米技术等新兴高科技领域的研发资金主要是依靠国家财政资金的支持。
其中美国财政资金投入量是最大的,基本上要超越欧盟和日本投入的资金总量。
尽管目前这三大科技领域尚未创造更高的劳动生产率,未来的产业发展将促使工业发达国家继续提高研究与开发资金,而且,这些科技领域的研究成果会向其他技术产业转移。
在信息技术等新一代技术产业产生前,一个新产业出现的早期,学术研究作为产业重要的新知识来源的作用是极其重要的。
随着时间推移,产业的研究发展日益从大学的学术研究中分离出来,使企业的应用研究和产品开发成为产业技术进步的主要来源。
然而,以信息、生物、纳米等科学部门,学术研究领域仍是产业的新思想和新方法非常重要的来源。
因此,从学术研究中获得技术进步的大量养份的美国企业,自然会寻求与从事学术工作的大学和科研机构建立密切联系。
新一代技术的学术研究特点将促使我们改变过去的看法,学术研究可以为产业研究与发展寻求良机,并提供关键的见解,产业研究与开发的分界,同学术研究的距离不是较远,而是日益接近,科学与技术的高度融合正在成为信息、生物等领域技术创新活动和产业不断升级的新特征。
上述关于德国和日本科技
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