原文發表于《科技導報》2025年第 8 期 《中美基礎研究創新韌性的特征事實、地區差異及動態演進 》

中國和美國競爭從貿易戰轉向科技戰，基礎研究作為科技創新源頭，成為雙方博弈關鍵，對兩國發展意義重大。《科技導報》邀請首都師范大學資源環境與旅游學院馬銘晨、呂拉昌，基于2002—2022年Web of Science論文數據，界定基礎研究創新韌性概念，運用核心變量法測度中國和美國基礎研究創新韌性，并借助Dagum基尼系數和核密度分析探討其特征、地區差異及動態演變。

基礎研究在中美兩國的國家發展、科技進步、產業革新和安全保障等關鍵領域均發揮基礎性和引領性作用，是爭奪世界科技制高點的核心動力。在百年未有之大變局下，中國和美國均面臨復雜多變的國際環境，不確定性和不可預測性顯著增加，給基礎研究穩定性帶來嚴峻挑戰。新形勢下，國家發展對源頭創新提出更高要求，全面加強基礎研究、提升原始創新能力，是應對風險、構建長期發展優勢的關鍵。因此，如何應對外部沖擊，穩定基礎研究創新生態系統，保持可持續發展，成為中國亟待解決的現實問題。

韌性研究為解決這一問題提供了新的視角。一方面，學者對基礎研究、基礎研究生態系統和韌性的內涵進行了深入探討。基礎研究創新韌性是動態屬性，受沖擊時或沖擊后才顯現。外部沖擊對創新系統影響有3種情況（圖1）。另一方面，已有研究通過多種方法分析了中國和美國基礎研究的差異，揭示了兩國在經費部門配置、高水平人才、基礎研究研發經費方面的差距。

圖1 基礎研究創新韌性增長路徑

然而，現有研究仍存在一些不足。我們將厘清基礎研究創新韌性的內涵，提出科學的測算方法，并以全球金融危機和新冠肺炎疫情為切入點，延長研究時間跨度至20年，全面分析中美基礎研究創新韌性的抵抗力和恢復力，同時綜合運用Dagum基尼系數、核密度分析等方法，對比分析中美基礎研究創新韌性的時空差異和動態演進規律，為理解中美基礎研究差距提供新的視角。

01

研究設計

1.1/基礎研究創新韌性的測度

基礎研究創新韌性的測量可借鑒經濟韌性和創新韌性的方法。將中國和美國基礎研究創新韌性歸納為抵抗力和恢復力。抵抗力指基礎研究在面對內外部挑戰時維持創新進程的能力，恢復力指基礎研究在遭受重大挫折后迅速恢復，甚至超越原有水平的能力。本研究參考柳卸林的研究，選擇論文數量作為衡量指標，因其在評估基礎研究創新能力方面重要且數據可得性高。在計量方法上，借鑒Martin等的思路構建反事實函數。

區域預期創新增量計算公式如下

抵抗力指數計算公式如下

抵抗力指數大于0，表明區域在應對外部沖擊時的抵抗能力高于國家整體水平；抵抗力指數小于0，表明區域在應對外部沖擊時的抵抗能力低于國家整體水平。

恢復力指數計算公式如下

恢復力指數大于0，表明沖擊之后區域創新恢復能力高于國家整體水平；恢復力指數小于0，表明沖擊之后區域創新恢復能力低于國家整體水平。

1.2/基礎研究創新波動周期的劃分

現有研究在抵抗期和恢復期的劃分上缺乏統一標準，多依據核心變量變化特征直接劃分，主觀性較強。為避免因特定沖擊導致區域韌性缺乏可比性，以2002—2022年為研究區間，基于中國和美國兩國論文數及其相對變化率的年度數據，采用峰值法劃分20年間的創新周期性波動，從而更準確地反映創新發展的長期擾動和韌性。

從圖2可以看出，近20年來，中國和美國論文發表量均呈遞增趨勢，但中國增速更快。

圖2 2002—2022年中國和美國論文數及相對變化率

基于上述分析，劃定2002—2018年和2018—2022年為2個創新周期。其中，2002—2007年為金融危機沖擊的抵抗期，2007—2018年為恢復期；2018—2020年為新冠肺炎疫情沖擊的抵抗期，2020—2021年為恢復期，該劃分方法與魏峰等的研究一致。

1.3/Dagum基尼系數及其分解方法

Dagum基尼系數在研究社會經濟領域的不平等和不平衡方面具有明顯的優勢。Dagum基尼系數定義如下

Dagum基尼系數可以分解為3部分，分別是區域內貢獻差別(Gw)、區域間貢獻差別(Gnb)，以及超變密度貢獻(Gt)，即G=Gw+Gnb+Gt。

國家j內部的基礎研究創新韌性差距(Gjj)、區域內貢獻差別(Gw)為

國家j和h之間的基礎研究創新韌性差距(Gjh)、區域間凈差距的貢獻(Gnb)的公式為

超變密度的貢獻(Gt)為

1.4/Kernel密度估計方法

Kernel估計（Kernel density estimation）作為一種非參數估計方法，能夠對樣本數據進行擬合，用連續密度曲線描述研究對象屬性值的分布位置、形態、延展性以及極化趨勢，在應用過程中具有穩健性強和模型依賴性弱等優點，現已成為研究各地區發展非均衡分布問題的常規方法。假設隨機變量X的密度函數為f(x)，在點x的密度函數由式（10）進行估計。選擇高斯核函數估計中美基礎研究創新韌性的空間分布及動態演進，如式（11）所示

1.5/樣本與數據說明

Web of Science（WoS）收錄了全球超過13000種高影響力的學術期刊，涵蓋SCIE（科學引文索引）、SSCI（社會科學引文索引）和A&HCI（藝術與人文科學引文索引）3大引文數據庫，是覆蓋學科最多的綜合性學術信息資源。選擇WoS核心收錄數據庫，檢索2002年初至2022年底中國和美國的論文數據。數據收集截至2023年6月1日。在計算Dagum基尼系數時，采取加正數并取對數的方式進行預處理，以確保數據的合理性和分析的準確性。

02

實證分析

我們的實證分析聚焦于以下幾方面：一是基于創新周期劃分，從國家尺度測算并比較中美基礎研究創新韌性的均值、時間演變特征及其抵抗力與恢復力的相關性；二是從區域尺度對比中美主要區域的論文發表數量與基礎研究創新韌性；三是運用Dagum基尼系數及其分解方法，細化分析國家間、國家內及超變密度的差異來源，提升測量的準確性和科學性；四是借助Kernel密度估計法定量測度中美基礎研究創新韌性的絕對差異及動態演變，為相關研究提供經驗證據。

2.1/基礎研究創新韌性的特征事實

基于抵抗期與恢復期劃分，運用式（2）和式（3）計算了2002年1月至2022年12月中美基礎研究創新韌性。表明中國基礎研究創新韌性整體發展平穩，穩定性較高，且平均水平高于美國。繪制兩國基礎研究創新韌性在2個周期內散點圖，分析其時間演變特征。圖3中，水平和垂直的實線分別代表抵抗力和恢復力平均水平，將圖劃分為4個區域。

圖3 2002—2022年2個周期的中國和美國創新抵抗力和恢復力

剖析兩國基礎研究創新韌性中抵抗力與恢復力的相關性（表1），結果顯示：在2個周期內，美國基礎研究創新韌性中抵抗力與恢復力的相關性不顯著（表2），表明其基礎研究創新體系內在連貫性與協同性不足。相比之下，中國基礎研究抵抗力與恢復力呈顯著正相關。抵抗力強的區域在恢復期發展更佳，而抵抗力弱的區域恢復力也較弱。這一結果彰顯了中國基礎研究創新體系的內在活力與適應性。

表1 中國和美國抵抗力與恢復力的相關性

由表2可知兩國主要區域論文數與基礎研究創新韌性對比情況。美國主要區域在2個周期內均表現為強抵抗力、弱恢復力，且第2周期創新韌性優于第1周期。中國主要區域在第1周期抵抗力與恢復力俱佳，但在第2周期顯著下滑。從論文發表均衡性看，美國相對均衡，而中國呈極化趨勢。

表2 中國和美國主要區域基礎研究創新韌性比較

2.2/基礎研究創新韌性的地區差異

對兩國各區域的抵抗力指數與恢復力指數進行歸一化處理，并計算Dagum指數（表3）。基礎研究創新韌性差距可分解為國家內部、國家間韌性差距及貢獻度3個方面。從時間趨勢看，兩國基礎研究創新韌性綜合差距持續增大。

表3 中國和美國基礎研究創新韌性基尼系數

2.3/基礎研究創新韌性的動態演進

采用高斯核密度函數的非參數核密度法，選取2個周期的數據作為觀測值，可估計兩國基礎研究創新韌性的動態演進軌跡、分布特征及地區絕對差異，其Kernel密度如圖4所示。

圖4 中國和美國基礎研究創新韌性核密度圖

圖4（b）展示了美國基礎研究創新韌性的核密度。在抵抗期呈現“多峰”分布，側峰峰值較低；恢復期則為“單峰”分布，說明美國各州基礎研究創新韌性在抵抗期兩極分化，恢復期趨于一致且集中在低值附近。

根據圖4（a），在樣本期內，中國基礎研究創新韌性均值較高，波峰效率值均大于0。從垂直方向看，峰值呈“下降—上升”趨勢，波峰高度增加、寬度減少，意味著各省份基礎研究創新韌性水平差異減小。中國核密度曲線多數年份呈右拖尾特征，表明低水平韌性地區占比下降，整體韌性提升。

綜合圖4（a）和（b）可見，美國基礎研究創新韌性均值較低且呈下降趨勢，而中國均值較高且韌性較強，中美基礎研究創新韌性差異在擴大，與前述結論一致。

03

研究結論

以中國和美國為研究對象，基于2002—2022年Web of Science數據庫的論文發表數，將研究期劃分為金融危機抵抗期、金融危機恢復期、新冠肺炎疫情抵抗期和新冠肺炎疫情恢復期，利用反事實函數測度兩國基礎研究創新韌性，并采用Dagum基尼系數和核密度分析對其現實特征、地區差異和動態演變進行比較分析，主要結論如下。

1）基礎研究創新韌性概念界定。基礎研究創新韌性是指在一定時空范圍內，基礎研究在面臨外部各種不確定性、干擾、挑戰和挫折時，其創新主體（研究人員、研究機構等）能夠借助創新環境（政策、資金、設施、學術氛圍等要素）所提供的條件，以適應性、靈活性和創造性的方式應對，保持穩定運行，并持續推進知識探索和科學原理發現的能力。我們采用基于創新周期的核心變量法，考察兩國基礎研究的增長路徑及韌性表現，使基礎研究創新韌性測度成為可能。

2）國家尺度分析，兩國基礎研究創新韌性整體差異顯著。美國基礎研究創新韌性均值較低，多數年份呈負數且有較大幅度下滑；中國則均值大于0且發展相對平穩。

3）主要區域分析。美國主要區域論文發表相對均衡，而中國主要區域論文發表呈現極化趨勢，前5個省份貢獻全國論文總數的1/2。

4）Dagum基尼系數分析。兩國國家間基礎研究創新韌性綜合差距逐漸擴大。抵抗期差距主要源自國家內部韌性差異，恢復期則主要由國家間韌性差異導致。

5）Kernel密度估計。美國基礎研究創新韌性降低，各州絕對差異擴大，抵抗期呈現兩極分化，恢復期趨于一致且集中在低值附近。中國基礎研究創新韌性總體均值高于美國，各省份韌性水平差異減小，抵抗期與恢復期低水平地區比例減少。

04

政策建議

針對中國基礎研究創新韌性“恢復力較強但區域差異顯著”的特征，結合研究結論與創新生態規律，從區域協同、應急響應、資源配置和生態構建4個維度提出以下政策建議。

1）區域協同創新與均衡發展。制定差異化區域創新規劃，明確東部為“創新極核”，中部為“創新樞紐”，西部為“特色增長極”，立足資源與地域特色開展創新活動。

2）應急與長期韌性支撐體系構建。設立專門的應急預研專項，匯聚各領域核心科學家團隊，聚焦自然災害、公共衛生危機等可能沖擊基礎研究的關鍵領域，提前開展風險預判與前瞻性研究，形成常態化的風險預警能力。

3）資源配置效率優化。整合政府財政資金、社會資本、企業投入等多元資源，設立專項資金，重點扶持具有特色與發展潛力的學科建設。

4）適應性創新生態營造與全球協作網絡搭建。科學布局“學科交叉韌性研究中心”，以應對氣候變化、公共衛生安全等復雜挑戰，鼓勵多學科的深度融合。

本文作者：馬銘晨、呂拉昌

作者簡介：馬銘晨，首都師范大學資源環境與旅游學院，博士研究生，研究方向為創新地理和區域發展；呂拉昌（通信作者），首都師范大學資源環境與旅游學院，首都師范大學北京城市創新與發展研究中心，教授，研究方向為創新地理、城市地理與區域發展。

文章來 源 ：馬銘晨, 呂拉昌. 中美基礎研究創新韌性的特征事實、地區差異及動態演進[J]. 科技導報, 2025, 43(8): 88-99 .

內容為【科技導報】公眾號原創，歡迎轉載
白名單回復后臺「轉載」

《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的成果報道、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、智庫觀點、科技評論、熱點專題、綜述、論文、學術聚焦、科學人文等。

友情鏈接

中國科協之聲

中國科協官方公眾平臺。傳播科協聲音，凝聚價值共識，弘揚創新文化，展示科協形象。