全球科创中心的最新分布与创新浪潮趋势——《全球创新指数2023（GII）》专题解读分析

《全球创新指数》是评估世界各国科技创新发展水平最权威的报告之一，由世界知识产权组织等机构共同发起，已连续发布16年。2017年开始对全球排名前100的科技集群城市[1]进行跟踪分析，展现世界科技创新策源地的发展格局和未来趋势。《全球创新指数2023（GII）》GII对“数字时代”与“深度科学”的创新浪潮展开研究述评，相关内容对我国科技发展具有一定的参考借鉴意义。

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全球百强科技集群的最新分布格局

中国百强科技集群数量首次超过美国。2023年全球创新中心的布局中，中国（24个）超过美国（21个，与2022年持平）成为拥有百强科技集群最多的国家，德国以9个集群排名第三，日本、加拿大、韩国和印度均有4个集群进入百强。中国科技集群量质齐升，入选数量从2018年16个城市稳定增长至24个，其中镇江、无锡、福州等3个城市为2023年首次入选；全球排名前5的科技集群中，中国占据3席，分别为深圳-香港-广州、北京[2]、上海-苏州集群。

图1 2018-2023年全球主要国家拥有排名前100的科技集群城市数量

长三角、京津冀、粤港澳承载了中国主要科技集群。从国内24个入选的集群城市来看，长三角城市群入选城市最多，包含上海-苏州、南京、杭州、合肥、镇江和无锡共6个集群城市，京津冀包含北京和天津2个集群城市入选，粤港澳包含深圳-香港-广州1个集群入选，三个城市群共9个集群入选，占全国科技集群总量的37.5%。产出的科技论文和PCT专利总量占全国科技集群产出总量的70.6%，三大城市群已成为我国参与全球科技创新竞争合作的发展高地。

表1 2018-2023年中国科技集群城市排名变化

上海-苏州集群与顶尖集群的差距在缩小。从总排名看，2018-2023年，上海从第12位提升至第5位，其中2022年上海和苏州经数据测算被评为一个集群。分别从两个指标来看，科学论文数量的排名从2018年的第8位，提升至2023年的第2位，仅次于北京。PCT专利申请数的排名从2018年的第17位，提升至2023年的第7位，总体产出与全球最顶尖的集群差距越来越小。

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“数字时代”与“深度科学”浪潮席卷

《全球创新指数（GII）》特别主题显示：数字时代与深度科学两大浪潮[3]正在兴起，应对不确定的创新，每一波浪潮都有可能对技术和产业变革产生无法衡量的深远影响，成为未来全球科技竞赛的角逐热点方向。

图2 数字时代与深度科学浪潮

先进芯片迭代加速且进入门槛趋高。神经科学、材料科学、疫苗开发等各个领域的突破，越来越依赖超算算力。2012-2022的十年间，晶体管数量每年增长44%，平均每两年翻一番。而2020-2022年，晶体管数量年均增长62%，不到两年的时间内实现翻番。一些国家及头部企业正在努力生产新一代芯片来主导新一轮的全球科技竞争。同时，建设一个芯片工厂的成本超过200亿美元，对参与芯片竞赛的技术与资金门槛要求极高。

全球算力竞赛正式拉开帷幕。全球超级计算机 Top 500 榜单中，排名第一的超算中心为美国橡树岭国家实验室的Frontier ，最大浮点运算速度（Rmax）为1194PFlop/s（代表1194千万亿次/秒），中国排名第一（全球第11位）的超算中心为无锡国家超算中心的双威太湖之光，最大浮点运算速度为93.01PFlop/s。上海有3个入选，排名第一（全球第206位）的超算中心为上海交通大学的思源一号，最大浮点运算速度为3.66 PFlop/s，由此看来，上海交通大学思源一号的最大浮点运算速度仅为全球第一名的0.31%，全国排名第一名的3.94%，算力的差距显著。

图3 2013-2022年全球最高效的超级计算机性能

深度科学领域创新投入激增。2022年，全球研发投入2500强企业的研发总投入首次突破万亿美元大关，达到1.1万亿美元，企业平均研发强度为4.7%。研发支出增长较快的领域集中在软件和信息通信技术服务、ICT硬件和电气设备、制药和生物技术领域。软件和信息通信服务商Meta、Uber、Alphabet和芯片制造商NVIDIA、SK海力士、联发科（Mediatek）的研发投入增长均超过30%。制药领域的勃林格殷格翰（Boehringer Sohn）、拜耳、赛诺菲（Sanofi）的研发投入增长也超过20%。

全球呈现多点技术爆发趋势。在新能源、绿色技术、基因测序、机器人技术等领域技术创新突破显著。可再生能源的成本下降且更具竞争力， 2020-2021年，太阳能和风能发电的成本下降了13%，相比传统最便宜的化石燃料发电更具有技术和成本的双重竞争优势。电动电池价格呈下降趋势且预期应用前景广阔，2021-2022年，电动电池价格下降了15.3%，2022年由于原材料和电池组件成本上升，加上通货膨胀率飙升，锂离子电池组的成本首次上涨，但预计2024年及以后，随着锂的价格下降及开采精炼技术的提升，电池的价格将继续恢复下降趋势。基因测序成本下降远超摩尔定律预期，未来的医疗创新特别依赖遗传学和干细胞研究的进展，DNA测序在人类基因组、诊断、保健等方面也有重要应用，根据GII数据，单位人类基因组DNA测序成本从2001年的约1亿美元下降至2022年的约500美元，基因测序行业存在着“超摩尔定律”，即每隔18个月，基因测序的成本降低10倍。

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注 释：

[1] 科技集群城市：以《全球创新指数》中科技集群城市来表征，科技集群城市主要通过科学论文数量和PCT专利申请量两个指标来进行等权重测度。2023年科学论文数据来自于2017-2021年数据，PCT专利申请量数据来自于2018-2022年数据。

[2] 2023年科技集群排名中，北京被首尔超过的主要原因为，首尔南边的天安市（Cheonan-si）与首尔市首次合并为一个集群。根据DBSCAN算法，两个城市合并的条件是①两地发明人/作者在地理位置上相邻（集群相距3-5公里内），②两个集群的合著者/共同发明人的关系高于其他集群或非集群的点。

[3] 《全球创新指数2022》特别主题中首次提到数字时代与深度科学创新浪潮，始于20世纪70年代、在20世纪90年代末减弱的ICT浪潮，以及预计将在未来几个月和几年恢复势头的第二阶段ICT浪潮，两个连续的ICT浪潮形成了数字时代浪潮，围绕生命科学与健康、农业食品、能源和清洁技术以及交通运输等领域的突破性发明和创新形成了深度科学浪潮。《全球创新指数2023》报告再次对两大浪潮进行深度研判。

本文来源于《参阅材料》2023年12月。作者：何雪莹，上海市科学学研究所统计评价研究室助理研究员；张宓之，上海市科学学研究所统计评价研究室副研究员；曾承琪，复旦大学经济学院硕士。 文章观点不代表主办机构立场。

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