Технологический отрыв Китая - альтернатива Западу в науке и патентах

• Китай превращается в научно-техническую сверхдержаву.
• За период 1996-2020 годов страна увеличила инвестиции в исследования и разработки на 3299%.
• Государство стало мировым лидером по количеству высокоцитируемых научных публикаций во многих технологических областях.
• КНР укрепила свои позиции в подготовке и привлечении ведущих специалистов в области искусственного интеллекта, сократив отставание от США.
• Кроме того, Китай занял первое место в мире по количеству действующих внутренних патентов на изобретения и по числу международных заявок по Договору о патентной кооперации.

Китай закладывает основы для того, чтобы стать ведущей мировой научно-технической державой. Пекин наращивает расходы на научные исследования и разработки, уделяя значительное внимание технологическим кадрам. В результате КНР вышла в лидеры по количеству регистрируемых патентов.

Кроме того, страна заняла первое место в мире по числу научных публикаций во многих областях передовых технологий.

Научные публикации

Согласно данным компании Clarivate, которая управляет Web of Science — платформой, индексирующей ведущие рецензируемые журналы, научные книги и исследовательские статьи, — в 2003 году в США было выпущено в 20 раз больше высокоцитируемых исследовательских работ, чем в Китае. К 2013 году этот отрыв сократился: в Америке было опубликовано примерно в четыре раза больше топовых работ. Но уже данные за 2022 год показали, что Китай превзошел как США, так и весь Европейский союз (ЕС).

Сильной стороной Китая являются прикладные исследования. Согласно Nature Index и показателям цитируемости, страна лидирует по публикациям в области физики, химии, наук о Земле и окружающей среде.

Данные Австралийского института стратегической политики (Australian Strategic Policy Institute, ASPI) также свидетельствуют о том, что КНР лидирует по количеству научных работ во многих технологических отраслях. ASPI разработал «Трекер критических технологий» (Сritical Technology Tracker). Для этого институт собрал и проанализировал исследовательские работы, опубликованные в период с 2018 по 2022 год в 44 технологических областях. 

Для поиска публикаций использовалась  база данных Web of Science (WoS) Core Collection – ведущая база данных научных цитирований в мире. Было найдено 2,2 млн публикаций. При этом не учитывались материалы, не обеспечивающие научных достижений, такие как обзоры книг, отозванные публикации и письма, отправленные в научные журналы.

Подавляющее большинство собранных работ (98,7%) были написаны на английском языке. Таким образом, ограничение исследования ASPI состоит в том, что оно не охватывает научные статьи, опубликованные в национальных журналах, а концентрируется лишь на крупнейших мировых научных изданиях. 

Авторы исследования сосредоточились на 10% наиболее цитируемых публикаций для оценки лидерства стран и учреждений: университетов, лабораторий и компаний. В качестве альтернативного показателя для стран и учреждений был также рассчитан индекс Хирша (h-index). Этот наукометрический показатель основан на учете количества публикаций и числа их цитирований.

«Трекер критических технологий» ASPI показал, что Китай является мировым лидером в 37 из 44 исследованных технологических областей, включая оборонные и космические технологии, робототехнику, энергетику, окружающую среду, биотехнологии, искусственный интеллект (ИИ), передовые материалы и ключевые области квантовых технологий.

По некоторым технологическим областям трекер показывает, что все 10 ведущих мировых исследовательских институтов в этих областях базируются в Китае и в совокупности выпускают в девять раз больше высокоэффективных исследовательских работ, чем в стране, занимающей второе место (чаще всего это США). Китайская академия наук занимает высокие позиции (часто первое или второе место) во многих из 44 исследованных областей.

ИИ, вычисления и связь

Спрос на ускорение вычислений с помощью ИИ сделал эту сферу критически важной для развития экономики, основанной на технологиях, и стимулировал исследования. «Трекер критических технологий» ASPI указывает на лидерство КНР в 7 из 10 подкатегорий, относящихся в искусственному интеллекту, вычислениям и связи. При этом в трех подкатегориях Китай уступает США, где исследования активно проводятся как в университетах, так и в частном секторе.

Квантовые технологии

«Трекер критических технологий» ASPI отслеживает исследования в четырех областях квантовых технологий, среди которых квантовые вычисления, квантовая связь, постквантовая криптография и квантовые сенсоры. Все они относятся к критически важным, поэтому государства стимулируют разработки в этих областях. В то же время вопросы национальной безопасности ограничивают перспективы международного сотрудничества в сфере квантовых технологий.

Как отмечает ASPI, в Китае самый высокий уровень государственного финансирования сферы квантовых технологий (более $14 млрд), за ним следует Евросоюз ($7,2 млрд). Трекер показывает, что КНР лидирует по числу наиболее цитируемых научных публикаций в трех из четырех подкатегорий, относящихся к квантовым технологиям.

Оборона, космос, робототехника и транспорт

На долю Китая приходится 48% самых цитируемых в мире исследований в области передовых авиационных двигателей, включая гиперзвуковые. Этому способствует лидерство страны в других технологических областях, имеющих отношение к созданию двигателей, спутников и гиперзвуковых ракет. Так, на долю КНР приходится 46% от 10% самых цитируемых научных работ об инновационных метаматериалах, что в 2,7 раза больше, чем у США, занявших второе место. Кроме того, Китай обеспечил 58% из 10% самых цитируемых научных работ о покрытиях, что в 7,96 раза больше, чем у США, и 36% из 10% самых цитируемых публикаций о высокотехнологичной механообработке, что в 2,62 раза больше, чем у Индии.

Передовые материалы

Прогресс в области передовых материалов потенциально может сформировать будущее высокотехнологичной продукции с высокими эксплуатационными характеристиками. Они могут быть более экономичными, энергоэффективными, долговечными, легкими, огнестойкими или меньшего размера по сравнению с обычными материалами. Инновации в этой области могут обеспечить очевидные преимущества в целом ряде сфер, включая производство, торговлю и оборону, и Китай с большим отрывом лидирует по числу научных публикаций о передовых материалах.

Инвестиции в исследования и разработки

Глобальный инновационный индекс Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС) за 2024 год показывает, что 26 китайских научно-технических кластеров вошли в топ-100 научно-технических кластеров мира, что является самым высоким показателем среди всех государств. КНР лидирует по этому показателю второй год подряд, за ним следуют США с 20 кластерами и Германия с восемью.

Согласно Лейденскому рейтингу (CWTS Leiden Ranking 2024), который сравнивает исследовательский вклад 1506 университетов из 72 стран на основе их публикаций за период с 2019 по 2022 год, восемь китайских университетов или институтов входят в десятку мировых лидеров.

За этими достижениями стоит колоссальный рост инвестиций в исследования и разработки. По данным нидерландского Института Ратенау (Rathenau Institute), совокупный объем финансирования НИОКР в Китае больше, чем в 27 странах ЕС вместе взятых. По объему вложений в абсолютном выражении по-прежнему лидируют США, но по темпам роста инвестиций первое место занимает КНР. За период 1996-2020 годов расходы на НИОКР в Китае увеличились на 3299% по сравнению с ростом на 227% в США.

Согласно последним данным ОЭСР от 2021 года, хотя КНР по-прежнему отстает от США по общим расходам на НИОКР, с точки зрения расходов только университетов и государственных учреждений Китай вырвался вперед. При этом американские университеты и госучреждения тратят больше средств на фундаментальные исследования, тогда как в Китае основной упор делается на прикладные исследования и экспериментальные разработки.

Патенты

По данным Национального управления интеллектуальной собственности КНР, с января по апрель 2024 года в стране было выдано более 362 тыс. патентов на изобретения, что на 43,42% больше, чем за аналогичный период прошлого года. Патенты предприятий составили большую часть и показали более высокие темпы роста в годовом выражении по сравнению с патентами, полученными университетами, исследовательскими институтами и физическими лицами. К концу 2023 года в Китае насчитывалось около 4,02 млн действующих внутренних патентов на изобретения, что делает его первой страной в мире с более чем 4 млн таких патентов.

По данным ВОИС, Китай также лидирует по количеству международных заявок, поданных в соответствии с Договором о патентной кооперации (Patent Cooperation Treaty, PCT). PCT, участниками которого являются более 150 государств, позволяет испрашивать патентную охрану изобретения одновременно в каждой из множества стран путем подачи «международной» патентной заявки. В 2023 году из Китая исходило 69,6 тыс. заявок по сравнению с 55,7 тыс. у США и 48,9 тыс. у Японии. Общее количество таких заявок в мире составило 272,6 тыс.

Китайский телекоммуникационный гигант Huawei Technologies лидирует по количеству заявок (6494), поданных в соответствии с PCT в 2023 году. На втором месте южнокорейская Samsung Electronics (3924 заявки), за ней следуют американская Qualcomm (3410), японская Mitsubishi Electric (2152) и китайская BOE Technology (1988). Китайский производитель аккумуляторов для электротранспорта Contemporary Amperex Technology занимает восьмое место, а производитель телекоммуникационного оборудования Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corporation — девятое. Таким образом, четыре позиции в топ-10 занимают компании из КНР.

Согласно данным ВОИС, среди пяти стран-лидеров по подаче заявок по процедуре PCT Китай продемонстрировал самый быстрый общий среднегодовой рост с 2003 года (+23,4%). За ним следуют Южная Корея (+11,4%) и Япония (+6,1%). Примечательно, что эти три государства превысили общий среднегодовой темп роста заявок (+4,5%) за данный период. Рост числа заявок из США (+1,5%) и Германии (+1%), напротив, шел значительно медленнее. Таким образом, основным источником заявок по процедуре PCT становится Северно-Восточная Азия.

В 2023 году Китай был основным источником опубликованных заявок в категориях «электротехника» и «другие отрасли», а также вторым в остальных трех категориях. США оставались основным источником заявок в области химии и приборостроения и занимали второе место в категориях «электротехника» и «другие отрасли».

Япония лидировала в категории машиностроения и занимала третье место во всех остальных категориях.

Данные ВОИС также показывают, что изобретатели из Китая подают наибольшее количество заявок на патенты в области генеративного искусственного интеллекта, значительно опережая изобретателей из США, Южной Кореи, Японии и Индии.

В докладе ВОИС о патентном ландшафте в области генеративного ИИ сообщается о более чем 54 тыс. изобретений в этой области за десятилетие по 2023 год. Причем более 25% из них появились только за последний год. Генеративный ИИ позволяет пользователям создавать разнообразный контент, включая тексты, изображения, музыку и компьютерный код. На его основе работает целый ряд сервисов, включая чат-боты ChatGPT, Google Gemini и ERNIE от китайской Baidu.

В период с 2014 по 2023 год в Китае было зарегистрировано более 38 тыс. изобретений в области генеративного ИИ. Это в шесть раз больше, чем в США (6,3 тыс.). С 2017 года КНР ежегодно публикует больше патентов в этой области, чем все другие страны вместе взятые.

Технологические кадры

Как отмечает ASPI, усилия Китая по развитию исследований в области технологий подкрепляются импортом талантов и знаний. Пятая часть высокоцитируемых научных публикаций в Поднебесной подготовлена исследователями, получившими последипломное образование в странах альянса «Пять глаз», куда входят Австралия, Канада, Новая Зеландия, Великобритания и США.

При этом исследование MacroPolo, аналитического центра американского Института Полсона (Paulson Institute), специализирующегося на отношениях США и Китая, показывает, что вес КНР в подготовке и привлечении мировых талантов в области ИИ возрастает. Команда центра изучила национальное происхождение, образование и место работы ведущих исследователей, которые подготовили презентации и статьи, принятые на крупнейшую научную конференцию по искусственному интеллекту — Neural Information Processing Systems (NeurIPS).

На состоявшуюся в декабре 2022 года конференцию было принято рекордное количество докладов — 2671, доля принятых заявок составила 25,6%. На основе данных этой конференции специалисты MacroPolo разработали Global AI Talent Tracker 2.0. Первая версия трекера была создана на основе данных конференции NeurIPS 2019 года, где было 1428 докладов, а доля принятых заявок составляла 21,6%.

Трекер 2023 года показывает, что США остаются основным местом работы для ведущих специалистов в области ИИ. В американских институтах исследователи американского и китайского происхождения — исходя из данных о месте получения бакалаврской степени — составляют 75% высококлассных специалистов в этой области по сравнению с 58% в 2019 году. При этом отрыв США от других стран, в особенности КНР, сокращается. Если в 2019 году в Китае работали 11% ведущих исследователей ИИ, то к 2022 году этот показатель достиг 28%, что свидетельствует о росте внутреннего сектора ИИ в стране.

США также остаются лидером по привлечению наиболее элитных кадров в области ИИ (топ-2%), хотя и по этому параметру отрыв от КНР сокращается. В 2022 году Китай вошел в число основных стран, где работают специалисты из топ-2%.

За последние несколько лет КНР расширила свой внутренний кадровый резерв в области ИИ, чтобы удовлетворить потребности собственной растущей индустрии. Она является страной происхождения значительной части ведущих мировых исследователей в области ИИ — 47% в 2022 году по сравнению с 29% в 2019 году. При этом все больше китайских специалистов работают в отечественной промышленности, отмечает MacroPolo.

Что касается наиболее элитных исследователей в области ИИ, в 2019 году 10% таких кадров происходили из Китая, а спустя три года этот показатель увеличился до 26%. Для сравнения: американские специалисты составляют 28% самых элитных исследователей.

На фоне обострения технологической конкуренции с Вашингтоном Пекин активизировал реализацию стратегического плана «Сделано в Китае 2025», который предусматривает увеличение доли высокотехнологичной продукции в национальной промышленности. Благодаря стимулирующим мерам в области образования в КНР ежегодно выпускается вдвое больше специалистов со степенью PhD в области STEM (science, technology, engineering and mathematics — естественные науки, технология, инженерия и математика), чем в США.

Согласно исследованию Центра безопасности и новых технологий Джорджтаунского университета (Center for Security and Emerging Technology, CSET), КНР заняла первое место в списке 11 стран с наибольшим количеством выпускников в области STEM в 2020 году. Это последние статистические данные об образовании, доступные в странах, включенных в исследование. Его авторы проанализировали национальные данные об образовании, используя разработанную ЮНЕСКО Международную стандартную классификацию образования, а также обозначение областей STEM, принятое Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР).

Китай также лидирует по доле STEM-специалистов от общего числа выпускников. Более 40% выпускников в стране получают степень именно в этой области.

По данным министерства образования КНР, в период с 2000 по 2019 год более 6 млн китайских студентов уехали, чтобы учиться за границей. В последние годы многие из них вернулись, принося с собой приобретенные навыки и знания. Данные ОЭСР свидетельствуют о том, что с конца 2000-х годов в страну приезжало больше ученых, чем уезжало. Теперь в Китае работает больше исследователей, чем в США и во всем ЕС.

Выводы

• Колоссальные инвестиции в НИОКР способствуют реализации стратегии КНР по развитию инновационной экономики, основанной на передовых технологиях.
• Инновации в технологическом секторе могут обеспечить очевидные преимущества в целом ряде сфер, включая промышленность, торговлю и оборону.
• Параллельно с развитием внутреннего научного пространства китайские исследователи активно публикуются в ведущих мировых научных изданиях.
• Основной упор делается на прикладные исследования, которые направлены на практическое решение технических проблем и могут непосредственно использоваться в различных отраслях.
• Однако финансирование и продвижение фундаментальных исследований не менее важно, поскольку их результаты могут сыграть ключевую роль в развитии технологий будущего.