近期美國戰略與國際研究中心（CSIS）發佈標題為《投資科學與技術：美國需要提升其水平》（Investing in Science and Technology: The United States Needs to Up Its Game）的報告，深入分析了美國在全球科技領域的領導地位所面臨的挑戰，特別是來自中國的激烈競爭。

報告指出，中國通過政府的深度介入和持續投資，在人工智慧（AI）、量子資訊科技（QIS）和半導體等關鍵技術領域迅速崛起，對美國的科技優勢構成威脅。

美國政策制定者需要認識到在關鍵技術領域失去領導地位的長期戰略風險，並進行必要的投資以確保國家的未來，包括加強對STEM教育、基礎研究和先進技術開發的支援。

美國在科學和技術領域的全球領導地位正面臨著挑戰，這是自第二次世界大戰後獲得這一地位以來所面臨的最嚴重的挑戰。

2022年，美國國會通過了CHIPS和科學法案，授權了近520億美元的聯邦投資以促進半導體製造業的發展和微電子研發。然而，國會未能為該法案的科學部分提供足夠的資金，導致關鍵的科研和教育機構預算被削減。

儘管美國的私營部門在創新方面仍然領先於中國競爭對手，但主要集中在開發麵向消費者的產品，而不是具有直接安全相關意義的技術領域。

美國-中國的技術競爭，由於其固有的不對稱性，具有明顯的戰略影響，如果發生潛在的軍事對抗，這些影響可能最終決定結果。此外，隨著美國技術領先地位的下降，經濟和軍事挑戰的風險將上升。

2024年3月，美國國家科學基金會（NSF）發佈的報告顯示，2021年美國的研發支出總額為8060億美元，仍居世界首位，中國緊隨其後，為6680億美元。2009年，美國的研發支出是中國的兩倍多（圖1）。

中國現在是科學和工程出版物和國際專利的最大生產國，並擁有最大的技術密集型產業產值，2021年為2.4兆美元，而美國為1.4兆美元。

圖1：2000-2021年選定國家或經濟體的研發國內總支出

長期以來，美國在科學與工程領域每年授予的博士學位數量一直居世界首位（圖2）。然而，2020年中國以近4.34萬人的成績超過了美國（約為4.17萬人）。

圖2：選定國家授予的科學與工程博士學位

澳大利亞戰略政策研究所（ASPI）國家安全智庫在對2023年與澳大利亞國防相關的23個戰略知識密集型部門的研究趨勢進行分析時發現，中國在80%的部門中領先於先進技術研究。

ASPI發現，國家主導的投資使中國在高超音速、聲納、先進水下通訊、後量子密碼學和水下無人機等領域超過了美國、歐洲和日本。

美國在研發方面的國內總支出（GERD）繼續超過中國，儘管差距縮小。

美國在GERD上的支出佔GDP的比例也超過中國，2021年支出為3.5%，而中國為2.4%。

值得注意的是，中國的R&D分配與美國不同，應用研究開發的比例更高，基礎研究的投入更少（參見圖3/圖4）。

根據2019年的資料，中國的研發總支出僅佔基礎研究總支出的6%左右，11%用於應用研究，而美國分別為16.6%和19.2%。

圖3：國內研發總支出佔GDP的百分比

報告中指出，人工智慧（AI）是中美兩國競爭的焦點，具有改變經濟和社會的潛力。

中國將AI作為國家戰略重點，計畫到2030年成為該領域的全球領導者，並已在某些AI應用方面取得領先。

與此同時，美國的私營部門在AI研究上投入巨大，美國在私人投資和AI初創企業的發展上超過中國。

美國政府也在增加對AI的投資，特別是在軍事和國防領域，以提高決策的速度和精準性。

然而，儘管投資增加，美國的AI創新環境可能因資金不足而受限。

報告強調，美國需要進一步增加對AI的投資，以保持其在全球競爭中的領先地位，並確保國家安全。

中國在開發與國防相關的人工智慧應用方面取得了長足進步。

2023年ASPI對23個關鍵技術領域的研究趨勢進行了評估，得出的結論是，在與人工智慧和自動化相關的六個關鍵主題領域中，中國已經在三個領域處於領先地位。

表1 國防相關AI應用領域的研究領導者

拜登政府正在為人工智慧在整個聯邦系統中的應用建立一個制度架構。

2023年10月，美國政府發佈了一項關於人工智慧的行政命令，強調安全、治理、建立標準和消費者保護;成立了特別工作組和諮詢委員會;並要求大型科技公司和聯邦機構採取具體行動，包括頒布指導方針。

政府在2025財年預算中要求為聯邦機構使用人工智慧提供30億美元，3億美元用於增加人工智慧的機構資金，以解決風險並促進人工智慧用於公共利益。

美國的一個主要優勢是私營部門正在進行大量投資。

根據斯坦福大學以人為本的人工智慧研究所2024年年度報告，美國在私營部門人工智慧投資方面大幅領先中國，2023年投資額為672億美元，而中國為78億美元。

美國像Meta、Google和微軟這樣的基於“巨量資料”的公司正在將大量資金投入人工智慧研究。美國也以超過中國三倍的速度催生人工智慧初創企業。

OpenAI是一家美國非營利人工智慧研究機構，於2022年推出了由大型語言模型驅動的ChatGPT，它成為歷史上增長最快的消費者軟體應用程式。

最近實施的西方出口管制限制了中國獲得驅動先進人工智慧系統所必需的尖端晶片。

中國不太可能在數年內自行大規模生產這種晶片，這些控制措施可以有效地延緩中國在人工智慧領域的進展。

報告指出，量子資訊科學是中美科技競爭的關鍵領域，兩國都在積極投入研發，並取得了重要進展。

美國在量子計算方面處於領先地位，而中國在量子感測器、量子通訊和後量子技術方面處於領先地位。然而，兩國在量子資訊科學領域的投資都缺乏透明度，難以精準評估其差距。

美國需要加強對量子資訊科學的投資，並推動國際合作，才能保持其領先地位。

蘭德公司2022年的一項研究得出結論，美國在大部分但不是全部量子技術上領先世界。

2022年，GlobalData得出結論，美國在量子技術上領先中國約五年，但兩年後，即2024年，同一家公司得出結論，兩國“幾乎相等”。

2024年5月，中國、美國和荷蘭的研究團隊獨立報告了同步取得的突破，這些突破最終可能使基於量子的網際網路服務的建立成為可能。

2023年澳大利亞ASPI對關鍵技術的調查發現，在四個與量子相關的研究領域中，中國在三個領域領先：量子感測器、量子通訊和後量子技術。

美國在一個與國防相關的領域領先，量子計算。在以中國為首的三個領域，中國正在產生更多的科技論文，並擁有世界上最重要的研究機構，中國科學院和中國科技大學。

報告強調了半導體產業對中美兩國的重要性，以及中美在該領域競爭的激烈程度。

美國在半導體設計方面處於領先地位，而中國在半導體製造方面正在迅速發展，並試圖建立自主可控的供應鏈。

美國需要加強對半導體產業的全面支援，包括設計和製造，才能保持其競爭優勢。

《2022年晶片法案》旨在解決美國晶片製造業的兩個弱點，這兩個弱點是由新冠肺炎大流行暴露出來的--最明顯的是美國供應國內工業和美國軍方需求所需的產能不足，以及美國晶片製造商在最先進節點製造晶片的能力落後於台灣和韓國。

目前，美國依賴台灣的晶片製造設施，台灣製造了90%的最先進晶片，而韓國則生產這些裝置。

此外，美國政府與主要盟友一道，正在對向中國出口晶片和晶片製造技術實施新的和更嚴格的控制，特別是支援人工智慧進步所需的工具和裝置。

中國的回應是加倍承諾通過國內創新發展自己的半導體技術。

據報導，截至2022年底，中國政府計畫支出1兆元人民幣，2014年，中國成立了中國積體電路產業投資基金（China Integrated Circuit Industry Investment Fund），以支援國內半導體行業的投資，由政府，准公共和私人基金組成。

截至2019年，該基金已籌集2040億元人民幣（280億美元）。

美國不能對目前的領導地位感到自滿。對此，2022年半導體行業協會和波士頓諮詢集團警告稱，由於設計企業面臨成本上升、勞動力短缺、被重要國外市場排除在外等挑戰，美國晶片設計行業的全球市場份額一直在不斷侵蝕。

這篇報告強調了美國在科技領域面臨的嚴重挑戰，主要來自中國的競爭。

中國在體等關鍵領域的投資和進展迅速，而美國在基礎科學研究和創新投資方面卻出現了停滯甚至倒退。

報告指出，美國國會未能兌現對《晶片和科學法案》科學部分的資金承諾，同時削減了關鍵聯邦科學機構的預算，這與中國在研發方面的持續投資形成了鮮明對比。

報告呼籲美國政策制定者認識到科技競爭的長期戰略意義，並加大投資，以確保美國在未來科技領域的領導地位。  (稻香湖下午茶)

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