America Is Losing the Innovation Race Why the Future of Science Might Be Chinese
为何科学的未来可能属于中国
本文作者：L.拉斐尔·赖夫是麻省理工学院荣誉校长、雷与玛丽亚·斯塔塔电气工程与计算机科学讲席教授。
2026年3月，北京，人形机器人测试。Maxim Shemetov / Reuters
长期以来，中国一直被视为世界工厂——一个擅长制造他国发明的技术、却无法自主研发颠覆性创新成果的国家。但过去十年间，中国已证明自己能够成为创新强国。如今，中国在电动汽车、电池、无线通信设备、人形机器人和新一代核电等先进技术的制造与应用方面遥遥领先于美国。中国快速发展的制药行业在新药上市速度上已几乎追平美国。而中国军队如今拥有美国所不具备的技术能力，其中包括五角大楼所称的“全球领先的高超音速导弹库”。
中国的成功源于对创新生态体系各环节的大规模投入，从基础科学研究、科学家与工程师培养，到新产品商业化。2015年，中国推出一项雄心勃勃的计划——《中国制造2025》，以加速实现成为全球科技领导者的目标。通过为信息技术、机器人、航空航天等关键领域企业提供巨额国家支持，中国旨在降低中国依赖外国企业所带来的经济与国家安全风险，提升本国高科技企业的竞争力。
《中国制造2025》推出十年后，中国基本取得了成功。以电动汽车领域的产品创新为例，其成就令人瞩目，以至于福特汽车首席执行官吉姆·法利去年称中国电动汽车行业是“我见过最令人折服的事物”，其车载技术、成本与质量均远胜一筹。即便在未能占据主导地位的领域，中国也取得了重大进展。在半导体领域，中国尚未实现用于训练最先进人工智能模型的尖端芯片量产，但已建成全球规模最大的传统芯片产能，这类芯片广泛应用于汽车与普通电子产品。美中经济与安全审查委员会负责分析两国经济关系对美国国家安全的影响，该委员会在2025年提交国会的年度报告中指出，“中国如今拥有一个动力十足、国家主导的制造业基地，史无前例”。更令人担忧的是，该委员会还评估认为，“中国现已具备研发与规模化应用新技术的能力，并有望在众多未来产业中抢占先发优势”。
与此同时，美国已失去重心。作为八十余年来全球无可争议的创新领导者，美国政府未能充分认识到中国日益主导从基础研究到高科技制造的创新链条所带来的威胁。而政策制定者近期的举措正让问题愈发严重。本届政府非但没有迎难而上应对挑战，反而在削弱美国的创新优势，也未能弥补自身短板。
美国需再次将科学与创新视为维系美国实力的关键。这要求加大对基础科学的投入，基础科学致力于拓展基础知识，是真正颠覆性新技术的源头。这也意味着吸引、培养并留住全球最顶尖的科学与工程人才。同时，还需探索新路径，将前沿研究转化为可市场化产品，并加快其规模化应用。中国正在大步前进；若美国不及时调整方向，或将把未来拱手让给自己最强大的地缘政治对手。
回归基础
自20世纪中期以来，对基础科学的重视一直是美国科技领先地位的核心所在。最顶尖的创新往往诞生于最顶尖的科学研究之地。尽管人类历史上始终在发明新技术，但直到工业革命时期，技术才开始推动经济持续增长。正如历史学家乔尔·莫基尔所揭示的，这一增长背后的关键因素是17至18世纪西方科学的进步与科学文化的发展，这些知识传播了阐释自然现象的基本原理。莫基尔写道，在此之前，“那是一个没有力学理论的工程世界、没有冶金学的钢铁制造、没有土壤科学的农业生产”。一个懂得事物运作原理的社会，能更轻易地改进其运作方式，这一过程自我迭代，加速技术发展。
在美国，大学是基础科学研究的主要承担者，联邦政府则是主要资助方。二战前，大学开展的科学研究相对较少，重心集中在教育使命上。但战争迫使局面发生改变。富兰克林·罗斯福总统的科学顾问万尼瓦尔·布什召集学界科学家研发新技术——其中多项成果成为胜利的关键，如微波雷达、原子弹与青霉素。战争结束后，布什敦促美国领导人继续支持大学的科学研究。他写道：“新产品与新工艺并非凭空诞生，它们建立在新原理与新构想之上，而这些新原理与新构想又源于基础科学研究。”布什认为，大学是研发这些新原理与新构想的合适场所。与工业实验室相比，大学面临的追求即时可见成果的压力更小，同时也是培养青年科学家的摇篮。冷战初期，美国官员设立了国家科学基金会等机构，为这类探索性研究提供资助。
这一政府与大学的合作模式，造就了全球规模最大、门类最丰富的研究型大学体系。美国不仅在基础研究领域领先，还高效地将新创意转化为互联网、智能手机等基础性技术。美国国立卫生研究院为美国大学、医学院与学术医疗中心的生物医学研究提供资助，2010至2019年间，美国食品药品监督管理局批准的几乎所有药物都得益于这类资助。1980年《拜杜法案》允许大学拥有并授权联邦资助研究产生的发明，并与学术发明人共享专利使用费后，大学成为创业孵化器，孵化出谷歌、莫德纳等全球领先企业。2010年代针对斯坦福大学与麻省理工学院的研究显示，两所院校校友创办企业的累计营收，按国内生产总值计算，均可跻身全球十大经济体之列。
美国在基础科学领域的投入仍居全球首位。经合组织数据显示，2023年，美国在大学与政府实验室开展的基础研究投入达780亿美元。这也是美国科学家取得众多奠基性发现的原因——从有望治愈遗传病的CRISPR基因编辑技术，到驱动生成式人工智能的人工神经网络，无一不包。
但美国在基础研究领域的优势正面临威胁。在唐纳德·特朗普总统任内，政府正将大学从合作伙伴变为对立面。2025年1月，特朗普开启第二任期后不久，政府便大幅削减研究资助机构经费，冻结或终止大学的研究资助项目。《自然》杂志2026年1月的一项分析显示，即便在被迫恢复数千项资助后，政府仍扰乱了价值14亿美元的项目。本届政府还试图废除基于同行评审、按学术价值分配研究资金的体系，转而推行基于政治偏袒的制度，向迎合其意识形态要求的大学提供优待。因政治原因遭政府排斥的重要研究课题，如气候科学与信使RNA疫苗研发，如今几乎无法获得联邦资助。
与此同时，中国已认识到本国在基础科学领域的相对短板是自主创新的障碍，并着手弥补。中国加大了对大学与政府实验室基础研究的投入：2013至2023年，中国此类研究经费增长近三倍，达570亿美元（按购买力平价计算）。且中国暂无停止投入的打算。中国多次强调，加强基础科学是实现科技自立自强与提升国际竞争力两大核心目标的关键。3月初公布的中国2026年预算草案显示，中央政府基础研究支出将增长16.3%。
如今，中国大学在曾由美国高校主导的研究质量排名中位居前列。2016年，衡量顶尖科学期刊论文发表量的《自然》指数显示，全球科研产出前十的大学中，五所为美国高校，仅一所为中国高校。而2025年该指数榜单中，前十高校中有九所来自中国。中国现已具备引领新兴技术研发的实力。澳大利亚战略政策研究所数据显示，2025年，中国在74项具有战略意义的技术中，有66项的高质量研究位居全球首位，其中包括极易被单一国家垄断的技术。
中国人才济济
美国创新体系的优势之一，是能吸引全球顶尖科学家与工程师。过去二十年，美国大学授予的科学与工程博士学位中，平均38%由国际学生获得。国际学生在计算机与信息科学、工程学、数学领域的博士学位获得者中占多数。他们是大学实验室科研成果的核心贡献者，其中许多人后续为美国科学发展与创业创新作出重要贡献。过去二十五年，美国化学、医学、物理学诺贝尔奖得主中，40%为移民。美国估值超10亿美元的初创企业中，半数以上由移民创办。
但联邦政策正阻碍大学培养美国下一代顶尖科学家，无论这些科学家是美国本土出生还是移民。资助冻结与削减迫使大学减少研究生与博士后招收规模。例如，哈佛大学宣布下一学年将科学类博士招生人数减半。学生签证收紧、旅行禁令与严苛的移民执法，也令国际学生对赴美求学望而却步。
资助不确定性与针对大学的政治攻击，甚至促使资深研究人员赴海外任职。欧洲大学报告称，美国学者对欧洲教职空缺的申请兴趣空前高涨。人才也正在流向中国，众多美籍华裔顶尖科学家已回国工作。美国有线电视新闻网报道，2024年初以来，至少有85名美国研究人员加入中国科研机构。在与中国竞争激烈的人工智能领域，越来越多顶尖人才在中国接受培养并选择留华工作。《经济学人》分析显示，2019年，在全球顶尖人工智能会议上发表论文、本科毕业于中国的研究人员中，仅三分之一留在国内；2025年，这一比例超过三分之二。同期，在海外获得研究生学位后回国的中国研究人员占比翻了一番多。
中国在科学家培养方面已超越美国。现有最新数据显示，2022年，中国授予科学与工程博士学位超5.3万个，而美国高校授予数量不足4.5万个。美国人口不足中国四分之一，若不欢迎国际学生并简化其毕业后留美流程，根本无法与中国竞争。
耐心是一种美德
除巩固基础研究外，美国政府还需解决自身长期存在的短板：缺乏一套连贯战略，支持关键新技术从实验室诞生到实现商业量产的全过程。许多由美国研发的技术最终在中国实现规模化制造，包括电动汽车用磷酸铁锂电池、太阳能板，以及自动驾驶汽车所需的三维实时激光雷达系统。如今，中国在这些技术领域几乎形成全球垄断。
希望实现新兴技术商业化的美国企业，仍拥有全球无可匹敌的资本市场优势。私营部门投资者能发挥约束作用，确保资金不被浪费在无望项目上，而是投向更具价值的领域。但早期私人投资往往聚焦短期收益。投资者通常偏爱软件初创企业这类投入少、回报快的项目。2024年，近半数新增风险投资流向软件企业，这并非巧合。
这种短期思维并不适用于依托科学与工程突破研发实体产品的创新型初创企业，这类企业常被称为“硬核科技”“硬科技”或“深度科技”企业。早期投资首创型硬核科技企业风险极高。这类企业不仅要研发产品配套的制造工艺，还需从零搭建供应链。它们需要适应为现有产品制定的监管规则，而其研发的产品此前并不存在。建设商业试验工厂可能耗资数十亿美元，耗时数年。
美国往往缺乏这类企业所需的耐心资本。但在中国，政府是最大的放贷方与投资方，耐心资本充足，通过政府引导基金等公私合营投资载体提供支持。例如，去年12月，中国政府设立新基金，计划二十年内向早期硬核科技企业投入数千亿美元资金。
进步引擎
我担任麻省理工学院校长期间，常看到麻省理工实验室中具有重大社会价值的科研成果，因缺乏资金而未能推向市场。美国其他顶尖研究型大学也面临同样问题。为此，麻省理工学院于2016年成立名为“引擎”的孵化与加速平台，为致力于解决全球挑战的耐心投资者提供资金渠道。该平台还为初创企业提供实验室场地、专业设备使用权与专家网络，助力企业发展到传统风险投资机构愿意介入的阶段。
“引擎”项目证明，支持硬核科技能推动改变世界的技术走向市场。其早期投资组合企业之一是英联邦核聚变系统公司。核聚变是较轻原子聚合成较重原子并释放巨大能量的过程，为太阳与恒星提供动力。长期以来，核聚变被视为清洁能源的终极目标：与现有核电站使用的核裂变不同，核聚变不会产生长寿命放射性废料，也不会引发失控链式反应。但核聚变需要将氢等离子体加热至太阳温度的十倍左右，同时实现有效约束。该公司的革命性发明是一种新型高温超导磁体，可约束等离子体，在更小装置中实现更高能量产出。然而，由于这类磁体没有现成供应链，企业需自建工厂生产。在“引擎”项目的初始支持下，该公司现已获得30亿美元融资，谷歌已同意购买其在弗吉尼亚州首座电网级核聚变电站产出的一半电力。
联邦政府自身也设有多项支持创新初创企业的项目，包括中央情报局设立的专注情报与国防领域的非营利风险投资公司伊夸托尔、美国能源部贷款项目办公室（现更名为能源主导融资办公室），以及小企业创新研究与小企业技术转移项目。这些项目取得诸多成功。例如，2010年，美国能源部提供4.65亿美元贷款，帮助电动汽车企业特斯拉在加利福尼亚州弗里蒙特建设制造工厂，特斯拉三年后连本带利偿还了贷款。若无这笔资金，特斯拉或许早已破产。
2025年10月，中国深圳，一块电脑主板。Tingshu Wang/路透社
但这些项目零散不成体系，且过度依赖政治风向。一届政府推行的创新政策，极易被下一届政府推翻。“引擎”项目孵化的初创企业崇高系统公司便是一例。拜登政府时期，该公司于2024年获得美国能源部8700万美元资助，用于商业化一种电化学水泥生产工艺，该工艺比传统生产方式能耗更低、二氧化碳排放更少。鉴于水泥行业占全球碳排放的8%，这项技术具有重大战略潜力。然而，2025年10月，特朗普政府领导下的能源部以收回气候相关项目资金为由，取消了这笔资助，迫使该公司暂停首座制造工厂的建设。
其他产业政策也未能支持必要的创新与商业化。美联储研究显示，特朗普政府声称能推动关键新兴技术领域再工业化的关税政策，长期来看反而会抑制创新。关税降低了本土企业的创新动力，也缩小了产品市场规模。政府还开始持有私营企业股权，而过去美国通常仅在大萧条、2008至2009年全球金融危机等危机时期采取此类举措。2025年以来，政府已持有科技企业英特尔的股权；与美国钢铁公司达成所谓“黄金股”协议，获得否决不认可公司决策的权力；并要求芯片制造商英伟达与超威半导体让出在华销售部分利润，作为发放更先进人工智能芯片出口许可的条件。这类直接国家持股会扭曲市场，使企业成败取决于政治关系而非产品质量与发展潜力。而当政府同时身为监管者与所有者时，利益冲突无处不在。政府可能以监管审批为条件索要股权，或对持股企业放宽监管标准。
绝佳构想
这些政策与项目无法替代一套连贯战略，以打造美国产业、在创新全链条与中国竞争。美国需要一个专注于竞争力的总体性机构，为未来产业提供资金支持。该机构将识别关键技术，为相关领域有前景的初创企业提供长期发展空间。它还将关注新兴领域的首创型技术初创企业。其目标是在私营部门不愿投入时提供初始资金，补充并协调现有各部门支持创新初创企业的专项项目，为超出这些项目范畴的技术提供融资。这类机构将以全国性规模，提供“引擎”项目及其衍生机构引擎风险投资公司所提供的支持：通过大规模耐心资助，让关键创意从实验室走向市场。
该机构可采取政府法人形式，即由国会设立的独立联邦实体，肩负公共使命，同时可创收并实现自我维持。例如，美国进出口银行便是一家政府法人，在私营部门放贷机构不愿或无法支持时，为美国出口商提供融资。由于国会可确定政府法人的具体架构与使命范围，立法者可让这家新兴技术专属法人着眼于国家长期需求。实现这一目标的方式之一，是任命一届任期独立于政治周期的董事会，成员包括商界领袖、投资者与学界人士。
为最大化影响力，该政府法人可在研发风险最高的阶段，为初创企业提供投资、贷款与贷款担保，包括原型研发、首座工厂建设与规模化生产。通过证明这些企业具备商业可行性，吸引私人资本投入。该法人可安排政府采购担保——承诺产品投产后政府采购一定数量，提前锁定市场，进一步降低私人投资者风险。它还可助力有前景的初创企业应对国家与州级监管障碍，为国会制定促进私人投资硬核科技的税收政策提供建议。
该法人应秉持风险投资思维，接受并非所有投资都能获得回报，但即便少数成功案例，也能为国家竞争力带来巨大收益。这类政府法人可确保美国研发的技术惠及美国民众，创造本土高薪就业岗位，增加美国出口。若因工业基础设施、供应链或技术人才短缺，无法在美国本土制造关键新兴技术，该机构至少可确保技术由盟友国家生产。
在美国，政企合作研发颠覆性技术有着悠久历史。例如二战期间，日本占领亚洲橡胶生产国，切断美国天然橡胶供应。大萧条时期成立的复兴金融公司最初为银行等企业提供紧急贷款，后转向资助国防工业生产，通过推动橡胶、石油与化工企业共享专利与研究成果，建立了合成橡胶产业。同一时期，美国军方委托通用电气生产英国发明的喷气发动机，由此开启了美国八十余年来持续主导的产业。更近一些，新冠疫情期间，政府资助的“曲速行动”推动疫苗快速研发、生产与分发。
如今，美国需要类似的制度创新。它不能寄希望于中国停滞不前。除非美国汲取历史经验，调动公共与私营部门资源，再次推动前沿技术的研发、制造与规模化应用，否则必将落后。届时，中国将依托美国的短板，建立新的技术垄断。
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