将来的历史会记住，这是一个大赶超、大进步的时代。

 

最近，有三个重要的指标体系更新了，分别是自然指数（Nature index）、美国科学与工程指标（Science & Engineering indicators）和PCT专利。从中可以发现一些有趣的新进展，在这里来跟大家分享一下。

 

首先来看自然指数，这是我们的老熟人了。自然指数是由国际顶级期刊《自然》（Nature）在2014年提出的，通过统计82家自然科学一流期刊上发表的文章，来评估各个国家或研究机构的基础研究产出。这个指标最大的特点是，统计的对象是一流期刊上的论文，发一篇都很不容易的那种，所以是在保证了质量的前提下来比较数量。

 

具体而言，自然指数给出两个指标。

 

一个叫做论文计数（Count），意思是一篇论文的作者中如果有一个人来自某个国家或研究机构，就给这个国家或研究机构算1分。比如说一篇文章有两个作者，分别来自中国和美国，那么就给中国和美国都算上1分。

 

这样做会导致大量的重复计数，所以另一个指标叫做论文份额（Share），意思是把一篇论文的总分固定为1，在所有的作者之间平均分配。比如说一篇文章有两个作者，分别来自中国和美国，那么就给中国和美国都算上1/2分。显然份额比计数更重要，所以下面说的自然指数，默认指的都是论文份额。

 

在最新出炉的2019年自然指数国家排行榜中（
https://www.natureindex.com/annual-tables/2020/country/all），第一位是美国，20152.48，第二位是中国，13566.11，第三位是德国，4545.7。美国是中国的1.49倍，中国是德国的2.98倍。第四位到第十位，是英国、日本、法国、加拿大、瑞士、韩国和澳大利亚。

 

2019年自然指数前十位国家（
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01231-w）

 

跟2018年相比，前十位的国家和顺序是一样的。其实自从自然指数提出以来，前三位一直是美中德这三国，没有变过。只是在第四位有英国和日本交替，竞争很激烈。

 

2018年自然指数排名前十位国家

 

对全世界来说，最基本的变化是，中国在迅速追赶美国。2013年，美国的自然指数大约是中国的3.6倍（
https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1289059）。

 

2013年自然指数排名前十位国家

 

2019年相对2018年，中国的自然指数上升了15.4%，美国下降了4.2%。如果这种趋势继续下去，几年之内中国可能就会超过美国。

 

2019年自然指数前排名十位国家的变化率

 

自然指数分析的学科分为四个领域：化学、地球与环境科学、生命科学、物理科学。请注意，没有数学。这四个领域构成了狭义的自然科学，即经验科学。它们的正确与否归根结底是通过实验来判断的，而不是像数学那样通过逻辑推理。下面，我们来看一下这四个领域的国家排名。

 

在化学方面，前三位是中国、美国、德国。请注意，在这个领域中国高于美国，是美国的1.5倍。这跟我介绍过的其他指标如“研究前沿”的结论是一致的，中国现在是个化学超级大国。实际上，化学在中国的整个自然指数中贡献占比高达57.6%！

 

2019年化学自然指数排名前五位国家

 

在地学方面，前三位是美国、中国、英国。

 

2019年地球与环境科学自然指数排名前五位国家

 

在物理方面，前三位是美国、中国、德国。

 

2019年物理科学自然指数排名前五位国家

 

在这两个领域，美国分别是中国的1.76倍和1.35倍。

 

在生物方面，前三位是美国、中国、英国。在这个领域美国的优势非常巨大，高达中国的5.7倍，而且绝对数值也非常高。实际上，生物在美国的整个自然指数中贡献了44.8%。

 

2019年生命科学自然指数排名前五位国家

 

所以可以看出，化学和生物是自然指数的两个主战场。中国是因为化学做到了世界第二，美国是因为生物做到了世界第一。生命科学是中国追赶的重点。

 

自然指数排名的对象不但有国家，还有研究机构。下面，我们来看研究机构的排名（
https://www.nature.com/articles/d41586-020-01230-x）。

 

2019年自然指数前十位研究机构

 

排第一的研究机构是谁？答案是中国科学院（Chinese Academy of Sciences），它以1805.22的惊人数值居于世界之首（
https://www.natureindex.com/annual-tables/2020/institution/all/all）。这个数值如果是一个国家的话，那么它介于法国和加拿大之间。也就是说，全世界只有6个国家的自然指数高于中国科学院。分学科来看，在化学、地学和物理领域，中国科学院都是世界第一，只在生物领域是世界第五（https://www.nature.com/articles/d41586-020-01227-6）。

 

中国科学院的自然指数总量与各学科排名

 

排第二的研究机构是美国的哈佛大学（Harvard Univiersity），它的数值是925.15，大约是中国科学院的一半。它在生物领域高居世界第一，在化学、地学和物理分别是第33、第30和第6位。