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从科研创新看中日对比,诺奖 “神话”可否复制

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诺贝尔奖是世界科学领域的最高奖项之一,每年的奖项公布无疑是科学界的盛事,也引起各方的广泛关注。10月14日,随着诺贝尔经济学奖获奖者的公布,2019年诺贝尔奖正式落下帷幕。


2019年奖项公布后,热点话题不断,其中以诺贝尔化学奖“创造纪录”最多。在2019年的诺贝尔化学奖中,John Goodenough以97岁高龄获奖,成为“最年长的诺贝尔奖得主”,此外,共同获奖人之一的日本化学家Akira Yoshino成为第24位诺贝尔自然科学领域奖项的日裔获奖者(不含文学奖及和平奖)。这24名获奖者中,有19名诞生于2000年至今的20年间。据统计,日本获诺贝尔奖项总数已位列全球第5位,仅次于美国、英国、德国和法国,这一成就与日本的科技战略密切相关。据日本总务省统计局数据显示,2019年1月日本预估人口为1.26亿。人口不及中国1/10,却能获得20余项诺奖,邻邦之国的这一“神话”值得我们关注。


19年内24名诺奖得主

日本高校贡献最大


2001年,日本在《第二期科学技术基本计划》中提出,要在21世纪初的50年内有约30名诺贝尔奖获得者,这一计划被证明并非“天方夜谭”,日本甚至已在20年内实现近2/3的目标。这一大胆而明确的目标为日本振兴科研、研发世界级创新成果奠定了坚实的基础。


诺贝尔奖得主无疑有杰出的学术造诣,但卓越研究成果的产出离不开平台和资源。从获奖时的工作单位来看,截至2019年,24名日裔诺贝尔自然科学领域奖项的获奖者中有6名任职于美国,其他均有1个以上的日本工作单位。若获奖者有两个单位,则每个单位分别记1次,日本各机构获诺贝尔自然科学奖项的人次数分布如下。



以京都大学、名古屋大学等为代表的国立大学仍然是日本诺贝尔自然科学领域获奖者的主要工作单位,名城大学、北里大学和京都产业大学这三所私立大学也诞生了4名获奖者,因此大学仍然是重大科研创新和成果创造的主要阵地。


40年中日科研原创对比


在软科世界大学学术排名中,教师和校友获诺贝尔奖和菲尔兹奖折合数是评价大学产出重大原创性成果能力的核心指标,显然这一指标能够甄别世界顶尖大学。迄今为止,世界百强大学中80%以上获得过诺贝尔奖和菲尔兹奖,其中82所大学有教师获奖,84所有校友获奖,排名位列世界前10的学校甚至获得过多项诺贝尔奖。


2004年,日本5所高校位列世界百强,其中东京大学、京都大学、名古屋大学均有至少1名诺贝尔奖得主。同年中国大陆排名最高的大学为清华大学,排名200名之外,全国无诺贝尔奖获奖者。2019年ARWU世界百强中日本仅占3席,而中国大陆则已有4所高校。虽然中国高校在国际影响力显著提升,但在诺奖领域却远远弱于我们的邻邦日本,这不失为一大遗憾。


正如多篇分析文章中指出,科研成果的正确性需要经历多年的验证,诺贝尔奖项也遵循这一规律,因此诺贝尔奖的颁发具有“滞后性”。日本21世纪在诺奖的“爆发”得益于20世纪70年代开始的研究,是当时日本大力投入科研经费、开展教育改革的成果。例如,21世纪的首位日本获奖者Hideki Shirakawa(2000年)的获奖成果于20世纪70年代末初见雏形,2019因“开发锂离子电池”荣获诺贝尔化学奖的日本化学家Akira Yoshino则早在1986年已设计出锂电池的样品原型。


科研创新成果需要时间的累积,20余年集中力量开展科研使得日本保持连续获诺奖的记录,而经过近20余年的发展,中国科研实力在国际上的显示度和影响力也与日俱增,但中国高校的原创科研水平是否已达到“获奖水平”?中国高校又能否突破零获奖者的“难关”?


由于中国高校在诺贝尔奖上的空缺,本文选择同样体现高校科研原创水平的《Nature》和《Science》上发表的类型为Article的论文总数(简称N&S论文数)来对比中日高校科研创新能力。考虑到日本高校科研创新积累的起点约在70年代末80年代初,因此我们选择观测1980-2018年间发表的成果。


1980年,世界所有国家或地区中,美英两国N&S论文数保持领先,美国一年发文总数超过1500篇,英国全年发文400余篇,日本N&S论文数则位列世界第七,总发文数为56篇,而中国大陆机构发表N&S论文数几乎为0。但2018年中国大陆机构单年发表N&S论文数已达到230篇以上,赶超加法日等多个国家,居于世界第四,仅次于美国、英国和德国,中国整体科研创新实力有明显提升。进一步将1980年至2018年日本和中国大陆历年N&S论文数加以对比发现,中国大陆机构在2000年前后上升明显,且自2013年中国大陆机构N&S发文数赶超日本并保持逐年上升的趋势。



在Web of Science中检索到中国大陆机构2018年N&S论文数为238篇,其中中国科学院共参与发表94篇。而从1980-2018年的N&S总论文数上看,中国科学院一骑绝尘,总数超过800篇,清华大学和北京大学则旗鼓相当,40年间发文数约190篇。因此,中国大陆科研原创成果产出仍以中国科学院等科研院所为主力。相较于中国,日本科研产出则以大学为主,且分布相对平均。从1980-2018年的总发文量看,日本东京大学居于首位,总发文数达到1200篇,其次是京都大学,发文数600余篇。



进一步比较日本5所诺贝尔奖获奖人次数超过2人的高校与4所中国世界百强高校(2019)表现,我们发现目前中国4所顶尖高校的N&S发文数与日本高校1997-2000年前后水平最相近。清华大学和北京大学2018年的N&S发文数基本达到东京大学1997年N&S发文数,而上海交通大学和浙江大学已分别与京都大学和名古屋大学2000年的发文规模相当。



2000年正是日本开始连续获得诺贝尔奖项的起点。中国高校目前正处于高速前进的阶段,而从中国正式提出建设世界一流高校的“985计划”至今的20年内,中国高校科研创新实力快速提升,中国建设世界一流大学已见成效。“厚积而薄发”,我们有理由相信,中国高校的重大科研创新已蓄力良久,只待问鼎诺贝尔等国际顶尖奖项。


(为了便于统计,本文中《Nature》和《Science》发文数区别于软科世界大学学术排名(ARWU)中“N&S论文”指标,本文中“N&S发文数”指的是类型为Article的论文总数,不计算折合数。数据来源于Web of Science。)


[1] 日本诺贝尔奖得主一览.

http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/about/history/honor/award_b/nobel.html

[2] 诺贝尔奖官方网站

https://www.nobelprize.org

[3] 屡屡折桂诺贝尔奖,日本科研为什么强.

http://www.xinhuanet.com//world/2017-02/15/c_129480117.htm

[4] Akira Yoshino, The Birth of the Lithium‐Ion Battery, Angewandte Chemie International Edition, 2012

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201105006

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