Nature發(fā)布全球科研城市榜：北京第一，上海第二，美國城市下滑

當前，科技創(chuàng)新資源正迅速向少數(shù)核心城市及都市圈高度集聚，科研集群化已成為趨勢。在這一背景下，兩個核心問題至關(guān)重要：究竟是哪些城市真正掌握著科研話語權(quán)？它們在不同學(xué)科領(lǐng)域的競爭力是否均衡？

近日，Nature 旗下數(shù)據(jù)平臺 Nature Index(自然指數(shù))發(fā)布 2024 年全球科研城市排名，為這兩個問題提供了參考。基于對全球 82 種頂級自然科學(xué)期刊上發(fā)表的論文追蹤，Nature Index 系統(tǒng)梳理了全球科研城市在總體與五大學(xué)科（物理、化學(xué)、生物、地球與環(huán)境、健康科學(xué)）中的排名格局及其變動趨勢。

圖 | 報告標題（來源 ：Nature Index）

總體趨勢：中國城市科研產(chǎn)出持續(xù)增長

最新公布的數(shù)據(jù)顯示，全球科研重心正在發(fā)生顯著結(jié)構(gòu)性變化：中國城市在排位中占據(jù)了更加核心的位置。在 2024 年的全球科研城市綜合排名前十位中，中國城市占據(jù)六席，且包攬了冠亞軍，而美國城市占據(jù)四席，且上榜城市的產(chǎn)出份額普遍出現(xiàn)下滑。

圖 | 前十名的科研城市（來源：Nature Index）

依據(jù) Nature Index 的核心衡量指標“調(diào)整后份額”（Adjusted Share，以下簡稱 Share），北京再次位居全球榜首。數(shù)據(jù)顯示，從 2023 年到 2024 年，北京的 Share 值增長了 9.14%。對于一個基數(shù)龐大的科研中心而言，保持近兩位數(shù)的增長表明其科研產(chǎn)出仍在加速積累。

目前，北京在自然指數(shù)衡量的科研產(chǎn)出總值上，已經(jīng)與其他城市拉開了明顯的量級差距。緊隨其后的是上海，其 Share 值在過去一年中大幅增長了 20%，使其穩(wěn)居全球第二的位置。（注：“調(diào)整后份額”指排除了期刊數(shù)量年度變化影響后的科研貢獻值，使得不同年份的數(shù)據(jù)可以公平比較。）

與中國城市相比，美國主要科研中心的數(shù)據(jù)表現(xiàn)則呈現(xiàn)出不同的趨勢。盡管紐約都會區(qū)（New York metropolitan area）和波士頓都會區(qū)（Boston metropolitan area）依然憑借深厚的學(xué)術(shù)積淀位列全球第三和第四，但在調(diào)整后 Share 這一指標上，位居前十的所有美國城市均出現(xiàn)了不同程度的下滑。

這表明，在自然指數(shù)所統(tǒng)計的高水平期刊發(fā)表維度上，美國傳統(tǒng)科研重鎮(zhèn)的產(chǎn)出規(guī)模相對于快速增長的中國城市而言，份額正在被稀釋。

在全球前十的其余席位中，中國城市展現(xiàn)了多點開花的局面。南京位列第五，廣州排名第六，武漢排名第八，杭州排名第十。美國舊金山灣區(qū)位列第七，巴爾的摩-華盛頓都會區(qū)排名第九。至此，全球科研城市第一梯隊的格局十分清晰：中國占據(jù)六席，美國占據(jù)四席。這一數(shù)據(jù)分布客觀地反映了高質(zhì)量基礎(chǔ)研究產(chǎn)出在全球范圍內(nèi)的重新配置。

五大學(xué)科領(lǐng)域排名： 中美優(yōu)勢各異

進一步深入分析自然指數(shù)關(guān)注的四大核心學(xué)科領(lǐng)域——化學(xué)、物理科學(xué)、地球與環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)，以及單獨列出的健康科學(xué)，可以發(fā)現(xiàn)不同學(xué)科的競爭格局存在顯著差異。

圖 | 化學(xué)領(lǐng)域排名前十名的科研城市（來源：Nature Index）

首先是化學(xué)領(lǐng)域，這是中國城市表現(xiàn)最為突出的板塊。2024 年的數(shù)據(jù)顯示，全球化學(xué)科研產(chǎn)出前十名的城市全部來自中國。從排名第一的北京，到隨后的上海、南京、廣州、武漢、合肥、杭州、天津、西安和長春，中國城市在這一基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域形成了集團優(yōu)勢。

相比之下，非中國城市中排名最高的是日本東京，位列第 12 位，而曾經(jīng)的化學(xué)科研重鎮(zhèn)紐約則從 2023 年的第 10 位滑落至 2024 年的第 14 位。在化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，中國城市已經(jīng)建立了較為完整的產(chǎn)出優(yōu)勢。

圖 | 物理領(lǐng)域排名前十名的科研城市（來源：Nature Index）

物理科學(xué)領(lǐng)域的排名情況與化學(xué)相似。雖然并未像化學(xué)那樣包攬前十，但中國城市依然占據(jù)了前十名中的六個席位，數(shù)量與 2023 年持平。北京繼續(xù)保持該領(lǐng)域的全球第一，韓國首爾作為排名最高的非中國城市位列第五，顯示出東亞地區(qū)在物理科學(xué)研究上的活躍度。

（來源：Nature Index）

在地球與環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，北京的領(lǐng)先優(yōu)勢尤為明顯。數(shù)據(jù)顯示，北京在該領(lǐng)域的 Share 值超過了第二名南京的兩倍。這一巨大的分值差距顯示出北京作為國家科研中心在環(huán)境科學(xué)、地理學(xué)及相關(guān)交叉學(xué)科上的資源集聚效應(yīng)。此外，上海和巴爾的摩-華盛頓都會區(qū)的排名均較上一年提升了一位，而武漢在該領(lǐng)域的排名則下降了兩位。

（來源：Nature Index）

相對而言，生命科學(xué)（Biological sciences）和健康科學(xué)（Health sciences）依然是西方城市的傳統(tǒng)優(yōu)勢領(lǐng)域，但中國城市正在這些領(lǐng)域加速追趕。在生命科學(xué)領(lǐng)域，前十名主要由美國和歐洲城市占據(jù)。

紐約和波士頓憑借集聚的頂尖大學(xué)和生物技術(shù)研究機構(gòu)，牢牢占據(jù)前兩名。然而，值得注意的是，北京已經(jīng)攀升至該領(lǐng)域的第三位，且數(shù)據(jù)顯示，其與第二名波士頓的 Share 分值差距已經(jīng)縮小到不足 30 點。

這意味著在生物科學(xué)這一核心前沿領(lǐng)域，中美頂尖科研城市之間的產(chǎn)出規(guī)模差距正在逐步縮小。此外，廣州在生命科學(xué)領(lǐng)域的表現(xiàn)頗為亮眼，從 2023 年的第 13 位躍升至 2024 年的第 9 位，成功躋身全球前十。

（來源：Nature Index）

健康科學(xué)領(lǐng)域則是美國城市的強項。波士頓、紐約、巴爾的摩-華盛頓都會區(qū)和舊金山灣區(qū)包攬了該領(lǐng)域的前四名，并占據(jù)了第八名的位置。英國倫敦也在此領(lǐng)域表現(xiàn)突出，位列前茅。

中國城市在健康科學(xué)領(lǐng)域的整體排名相對靠后，這與醫(yī)學(xué)研究通常需要長期的臨床積累和龐大的醫(yī)療體系支撐有關(guān)。不過，廣州再次成為該領(lǐng)域的亮點，從 2023 年的第 12 位上升至第 10 位，顯示出其在醫(yī)學(xué)及健康科學(xué)研究方面的投入正在轉(zhuǎn)化為具體的科研產(chǎn)出。

除了單年的排名數(shù)據(jù)，長期的時間序列更能反映科研實力的演變趨勢。Nature Index 提供的“部分城市全球排名隨時間變化”圖表，記錄了從 2015 年到 2024 年主要城市排名的變遷。

在該圖表中，代表南京、廣州、杭州等中國城市的曲線呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢。這些城市在過去十年間，從全球排名的中游位置穩(wěn)步攀升，最終進入全球前十。相比之下，代表紐約都會區(qū)的排名曲線呈現(xiàn)出緩慢下降的態(tài)勢，而舊金山灣區(qū)的排名曲線則相對平緩，未見明顯的上升勢頭。

（來源：Nature Index）

科研產(chǎn)出不僅依賴于單個城市的實力，更取決于科研機構(gòu)之間的合作網(wǎng)絡(luò)。Nature Index 通過“雙邊合作分值”（Bilateral Collaboration Score, BCS）這一指標，量化了全球主要城市內(nèi)部頂尖科研機構(gòu)之間的合作緊密度。

數(shù)據(jù)顯示，在全球前 20 大科研城市中，波士頓擁有最強的雙邊合作關(guān)系。哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院（MIT）這兩所位于波士頓都會區(qū)的頂尖學(xué)府，構(gòu)成了全球最高產(chǎn)的科研合作伙伴，其雙邊合作分值高達 470.56。這種基于地理鄰近性的高強度合作，是波士頓能夠長期保持全球?qū)W術(shù)中心地位的重要支撐。

圖 |“雙邊合作分值”排名圖表（來源：Nature Index）

與此同時，北京的科研合作網(wǎng)絡(luò)也顯示出極高的活躍度。清華大學(xué)與北京大學(xué)這對中國頂尖高校組合，以 378.49 的雙邊合作分值位列全球第二。這表明北京的頂尖學(xué)術(shù)機構(gòu)之間存在著緊密的協(xié)同創(chuàng)新關(guān)系。

此外，中國科學(xué)院化學(xué)研究所與北京大學(xué)、中國科學(xué)院大學(xué)與北京大學(xué)的合作組合也位列前茅。這些數(shù)據(jù)清晰地展示了北京科研生態(tài)的特點：以北京大學(xué)、清華大學(xué)和中國科學(xué)院系統(tǒng)為核心節(jié)點，形成了高密度的同城科研協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。

在美國西海岸，加州大學(xué)伯克利分校與勞倫斯伯克利國家實驗室的合作也進入了前五名，顯示了高校與國家實驗室之間協(xié)同創(chuàng)新的有效模式。

縱觀 2024 年自然指數(shù)數(shù)據(jù)，全球科研競爭的態(tài)勢已超越了單純的規(guī)模較量，而是揭示了中美兩國科研中心在不同學(xué)科底座上的非對稱競爭格局。

中國城市在化學(xué)與物理科學(xué)領(lǐng)域的全面領(lǐng)先，反映出其在服務(wù)于工業(yè)基礎(chǔ)的硬科技領(lǐng)域已形成系統(tǒng)性優(yōu)勢。這種由北京、上海及眾多新一線城市構(gòu)成的集群效應(yīng)，為材料科學(xué)、能源與先進制造提供了堅實的源頭支撐。而在生命科學(xué)與健康科學(xué)這一依賴長期臨床積累與生態(tài)沉淀的領(lǐng)域，以波士頓和紐約為代表的美國城市依然保持著顯著的存量優(yōu)勢。

因此，未來科研版圖的演變將主要取決于兩個維度：一是中國城市能否將其在基礎(chǔ)學(xué)科的資源優(yōu)勢有效延伸至生命科學(xué)領(lǐng)域，實現(xiàn)學(xué)科結(jié)構(gòu)的均衡化；二是美國傳統(tǒng)科研中心在面臨產(chǎn)出份額稀釋的背景下，如何維持其在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的投入強度，防止優(yōu)勢學(xué)科的單一化。

而從波士頓的哈佛-MIT 組合到北京的清華-北大-中科院網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)證明了科研高地的構(gòu)建不僅依賴單點突破，更取決于區(qū)域內(nèi)的協(xié)同密度。在學(xué)科交叉日益頻繁的當下，如何利用物理化學(xué)的優(yōu)勢賦能生命醫(yī)學(xué)，促進不同學(xué)科板塊的融合創(chuàng)新，將是下一階段全球頂尖科研城市競爭的關(guān)鍵變量。

https://www.nature.com/articles/d41586-025-03530-6

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