China menghampiri kepimpinan saintifik AS dalam bidang AI, kuantum dan bioteknologi

Pusat graviti sains yang sedang beralih

China semakin menghampiri kedudukan setara dengan Amerika Syarikat dalam kepimpinan penyelidikan berdasarkan ukuran yang menumpukan pada pihak yang menerajui kerja saintifik, bukan sekadar jumlah penerbitan. Satu kajian besar terhadap hampir enam juta makalah mendapati saintis yang berpangkalan di China mengetuai 45 peratus penerbitan bersama AS-China pada 2023, meningkat daripada 30 peratus pada 2010. Jika trend semasa berterusan, kedua-dua negara dijangka berkongsi peranan kepimpinan secara sama rata sekitar 2027 atau 2028. Analisis itu menggunakan pembelajaran mesin untuk meneliti pernyataan sumbangan dan data kepengarangan bagi mengenal pasti penyelidik yang mengetuai sesuatu projek, sekali gus memberikan gambaran pengaruh yang melangkaui jumlah penerbitan mentah atau angka petikan utama.

Peralihan ini penting kerana kepimpinan menunjukkan pihak yang menentukan persoalan, mereka bentuk kaedah, mendapatkan sumber dan mengemudi kerjasama. Ini menandakan China bukan sahaja menghasilkan output saintifik, malah semakin mengatur kegiatan penyelidikan global. Peralihan itu berlaku ketika sistem penyelidikan AS semakin bergolak, dengan pertikaian pembiayaan, pembekuan pengambilan pekerja dan pemberhentian berkala menjejaskan keyakinan serta membuka ruang kepada institusi asing untuk merekrut tenaga kerja. Dalam banyak bidang penting, daripada kecerdasan buatan hingga semikonduktor dan bahan termaju, pemodelan kajian itu menunjukkan China boleh mencapai kedudukan setara dengan AS dari segi kepimpinan sebelum 2030.

Pemodelan yang sama turut meneliti kesan jika hubungan saintifik AS-China semakin lemah. Dalam senario pemisahan, bahagian China dalam kepimpinan global meningkat kerana saintis China lebih berkemungkinan mengetuai kerjasama dengan rakan Eropah dan negara lain berbanding rakan sejawat di AS. Beijing juga telah membelanjakan dana besar untuk memperluas pendidikan antarabangsa di bawah Inisiatif Jalur dan Laluan, sekali gus mengukuhkan rangkaian yang menyokong perkongsian penyelidikan. Sejak 2012, China memperuntukkan kira-kira 33.3 bilion yuan untuk mendidik pelajar asing, kebanyakannya dari Afrika dan Asia Selatan. Menjelang 2018, hampir separuh daripada semua pelajar antarabangsa di China berasal dari rantau ini, dan penyelidik China kini mengetuai kebanyakan kerjasama dengan banyak negara peserta Jalur dan Laluan.

Makna sebenar kepimpinan dalam penyelidikan

Konvensyen kepengarangan berbeza mengikut bidang, tetapi kepimpinan sering terserlah melalui peranan penting seperti penulis koresponden atau penulis kanan, serta pernyataan sumbangan yang menjelaskan pihak yang merangka eksperimen, membina model atau mengarahkan pengumpulan data. Pendekatan pembelajaran mesin dalam kajian itu meneliti petunjuk ini untuk menentukan pihak yang berkemungkinan mengetuai setiap projek. Kaedah ini berguna kerana jumlah penerbitan boleh meningkat akibat konsortium besar atau kajian susulan secara berperingkat, manakala kepimpinan lebih mencerminkan hala tuju intelektual dan penetapan agenda.

Pelbagai petunjuk bebas menunjukkan peningkatan pesat China dalam penyelidikan berimpak tinggi. Pelbagai kaedah pemeringkatan, termasuk yang menjejaki bahagian makalah paling banyak dipetik di seluruh dunia, mendapati China mara dengan pantas dan, berdasarkan sesetengah ukuran, sudah mengatasi AS dari segi impak dalam beberapa bidang STEM. Pemfailan paten China juga melonjak, dengan jumlah paten pada 2021 kira-kira dua kali ganda berbanding AS. Petunjuk ini tidak merangkumi segala aspek kualiti, namun seiring dengan isyarat kepimpinan yang diperhatikan dalam makalah kolaboratif.

Daripada kerjasama kepada persaingan: trend AS-China

Bahagian kepimpinan China dalam makalah yang dikarang bersama AS-China meningkat daripada 30 peratus pada 2010 kepada 45 peratus pada 2023. Unjuran menunjukkan jurang antara kedua-duanya akan tertutup dalam beberapa tahun. Perubahan ini mencerminkan keupayaan China yang semakin besar untuk mencetuskan idea, membiayai projek kompleks dan menyelaraskan pasukan merentas institusi, sementara AS masih memiliki kelebihan yang tiada tandingan dari segi prasarana penyelidikan asas dan makmal terkemuka.

Apabila penyelidik memodelkan keadaan dunia dengan hubungan AS-China yang lebih sedikit, bahagian kepimpinan global China meningkat, bukannya menurun. Pasukan China sudah mengetuai banyak projek bersama Eropah dan seluruh Asia, maka pemisahan separa mengalihkan kegiatan dan bukannya menghentikannya. Beijing juga menggunakan pendidikan untuk membina kerjasama pada masa depan. Pembiayaan biasiswa, ijazah bersama dan program felo pelawat di bawah Inisiatif Jalur dan Laluan telah mewujudkan saluran bakat yang kini menghubungkan makmal China dengan universiti dari Asia Selatan hingga Afrika. Rangkaian ini dapat dilihat dalam data penerbitan, dengan China mengetuai kerjasama bersama banyak negara berkenaan.

Aliran bakat dan penghijrahan pulang tenaga mahir

Selama beberapa dekad, AS mendapat manfaat daripada kemasukan saintis terlatih dari luar negara secara berterusan, khususnya dari China. Kelebihan itu kini tertekan. Antara 2010 hingga 2021, hampir 20,000 saintis berketurunan China yang memulakan kerjaya di AS berpindah ke negara lain, dengan jumlah yang berangkat meningkat daripada 900 pada 2010 kepada 2,621 pada 2021. Selepas pelancaran Inisiatif China pada 2018, jumlah itu meningkat kira-kira 75 peratus, dan menjelang 2021 sekitar dua pertiga penyelidik yang berpindah memilih jawatan di China. Saintis yang ditinjau melaporkan kebimbangan terhadap kerjasama dan permohonan geran, dengan ramai yang berkata mereka berasa kurang selamat sebagai penyelidik akademik.

Dalam analisis semakan rakan sebaya mengenai trend ini, penulis yang menerbitkan tulisan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences memberi amaran bahawa suasana itu boleh menjejaskan keupayaan AS untuk menarik dan mengekalkan bakat terbaik.

Amerika Syarikat telah lama mendapat manfaat daripada sumbangan saintis imigran, khususnya mereka dari China. Perkembangan ini mengancam keupayaan AS untuk mengekalkan dan menarik bakat saintifik terbaik, sekali gus berpotensi melemahkan kepimpinan globalnya dalam sains dan teknologi.

Marcia McNutt, presiden Akademi Sains Kebangsaan AS, turut memberi amaran bahawa kadar pertumbuhan pelaburan dan output penyelidikan China mengatasi AS. Beliau menyuarakan kebimbangan itu dengan jelas.

Semua ini menunjukkan kepada saya bahawa terdapat trend yang amat membimbangkan.

Bidang yang mula menyaksikan kemaraan China

Peralihan kepimpinan paling ketara dalam bidang teknologi yang dianggap strategik oleh kerajaan. Kajian yang menggunakan metrik AS bagi teknologi kritikal menunjukkan penyelidik China berada di landasan untuk mencapai kedudukan setara dengan AS dari segi kepimpinan sebelum 2030 dalam lapan daripada sebelas bidang keutamaan yang ditetapkan Yayasan Sains Kebangsaan. Ini tidak bermakna China akan menguasai pasaran komersial secara menyeluruh, tetapi menunjukkan kekuatannya dalam menentukan agenda penyelidikan dan menerbitkan kajian berimpak tinggi.

AI dan semikonduktor

China telah memperluas pengaruhnya dalam penyelidikan teras AI, daripada seni bina pembelajaran mesin hingga penglihatan komputer dan pemprosesan bahasa semula jadi. Banyak makalah ini melibatkan pasukan antara disiplin yang besar dan eksperimen yang memerlukan kuasa pengkomputeran tinggi. Dalam bidang semikonduktor, China berdepan halangan dalam pembuatan tercanggih dan akses kepada alat tertentu, namun makmal China giat menghasilkan penyelidikan tentang bahan, fizik peranti dan teknik reka bentuk yang menjadi asas kepada generasi cip akan datang. Kepimpinan dalam penerbitan tidak menjamin kepimpinan dalam pembuatan, tetapi mempengaruhi hala tuju sains yang memungkinkan cip baharu dihasilkan.

Teknologi kuantum

China menganggap teknologi kuantum sebagai keutamaan negara dan telah memperuntukkan sumber awam yang besar kepadanya, dengan pelaburan sekitar 15 bilion dolar AS. Negara itu mengendalikan rangkaian komunikasi kuantum terbesar di dunia, yang merentasi kira-kira 12,000 kilometer dan menjangkau angkasa lepas melalui satelit kuantum seperti Micius. Kumpulan penyelidik China menerbitkan lebih banyak makalah berkaitan kuantum setiap tahun berbanding negara lain. Walaupun AS mengekalkan kelebihan dalam sesetengah paten pengkomputeran kuantum dan pembangunan sektor swasta, China jauh mendahului dalam prasarana komunikasi kuantum serta telah mengintegrasikan institut penyelidikan awam dengan perusahaan milik negara untuk melaksanakan sistem dunia sebenar.

Pemimpin industri AS berhujah bahawa pelaburan berterusan dan ekosistem penyelidikan bersepadu penting untuk mengekalkan kemajuan. Seorang tokoh terkenal merumuskannya dengan ringkas.

Mengekalkan kepimpinan Amerika memerlukan pelaburan berterusan dalam penyelidikan asas.

Bioteknologi dan sains kesihatan

China telah membangunkan asas bioteknologi yang luas, disokong pembiayaan awam yang besar, kelompok penyelidikan di bandar seperti Shanghai serta keupayaan kukuh dalam penyelidikan kontrak, bio pembuatan dan bahan farmaseutikal aktif. Makmal China menghasilkan lebih banyak penyelidikan berimpak tinggi dalam genomik, terapi sel dan biologi sintetik. Pihak berkuasa menganggap data genetik sebagai sumber strategik, lalu mengehadkan akses luar sambil memperluas set data domestik yang menyokong analisis dipertingkat AI. Banyak syarikat China masih bergantung pada rakan kongsi dan pasaran luar negara untuk produk termaju, dan pulangan boleh dibatasi oleh dasar penetapan harga domestik. Namun, kegiatan penyelidikan kekal kukuh, menarik pelaburan dan rakan kongsi asing walaupun persaingan geopolitik semakin sengit.

Kesihatan awam dan penyelidikan perubatan bersilang dengan diplomasi melalui Laluan Sutera Kesihatan, iaitu payung bagi projek pengawasan penyakit, genomik dan ujian klinikal yang memperluas kehadiran saintifik China di rantau sedang pesat membangun. Pendekatan itu menyeluruh, menghubungkan aktor ketenteraan, awam, akademik dan komersial demi membina keupayaan jangka panjang.

Tenaga dan bahan

Penyelidik China menerbitkan secara meluas dalam bidang sains bahan, termasuk kimia bateri, pemangkin untuk hidrogen dan ammonia, serta komposit termaju bagi struktur yang lebih ringan dan kukuh. Perkembangan dalam penyimpanan tenaga dan penjanaan tenaga baharu mencerminkan pelaburan berterusan selama bertahun-tahun serta permintaan domestik yang semakin meningkat terhadap teknologi hijau. Peralihan daripada penemuan makmal kepada produk global bergantung pada rantaian bekalan, piawaian dan akses kepada modal, iaitu bidang yang dipengaruhi oleh pilihan dasar semua pihak.

Wang, universiti dan kesan skala

Skala pembiayaan dan saluran bakat menjadi teras kepimpinan. Pada 2021, AS membelanjakan kira-kira 806 bilion dolar AS untuk penyelidikan dan pembangunan, manakala China melaburkan kira-kira 668 bilion. Kadar pertumbuhan China kira-kira dua kali ganda kadar AS, dan kini China melahirkan jauh lebih ramai graduan PhD STEM setiap tahun. Menjelang 2025, universiti China dijangka menganugerahkan kira-kira 77,000 ijazah kedoktoran STEM setahun berbanding sekitar 40,000 di AS. China juga menggaji lebih ramai penyelidik berbanding gabungan AS dan Kesatuan Eropah. Angka ini menyumbang kepada metrik penerbitan dan kepimpinan.

Pangkalan data penerbitan berkualiti tinggi menunjukkan China semakin melebarkan jurangnya dalam sumbangan kepada jurnal elit terpilih. Data 2024 meletakkan China di tangga teratas dengan kelebihan yang besar, sementara bahagian AS merosot, khususnya dalam bidang kimia dan beberapa cabang sains fizikal. AS masih mendahului dalam sains kesihatan dan mengekalkan tempat pertama dalam sains biologi, namun jurangnya mengecil apabila output China dalam bidang ini berkembang pesat.

Sistem universiti China berkembang pesat dari segi skala dan kualiti. Sebuah pemeringkatan global utama bagi 2025 menyenaraikan lebih banyak institusi China berbanding institusi AS buat kali pertama. China juga mendahului dari segi bilangan dalam beberapa pemeringkatan global lain yang menekankan impak penerbitan. Universiti elit seperti Tsinghua dan Peking meningkat ke kelompok teratas, sementara rangkaian universiti serantau yang lebih luas memberi tumpuan kepada AI, kuantum, bioteknologi, teknologi tenaga baharu dan sains alam sekitar. Asas yang luas ini melahirkan ramai penyelidik siswazah dan felo pasca kedoktoran untuk diserap ke makmal negara dan industri.

Penyelidikan AS kekal mendalam dan inovatif, tetapi ketidakpastian belanjawan menjadi penghalang. Cadangan pemotongan terhadap agensi sains persekutuan, termasuk pengurangan besar kepada Institut Kesihatan Kebangsaan, menimbulkan kebimbangan tentang penyusutan pembiayaan yang berkemungkinan tidak dapat ditampung sepenuhnya oleh dermawan swasta. Pertikaian dasar dan perubahan peraturan tadbir urus universiti turut menjadikan sesetengah kampus kurang menarik kepada pelajar dan pensyarah asing. Digabungkan dengan penelitian lebih ketat terhadap kerjasama rentas sempadan, faktor ini berisiko menghakis kelebihan bakat yang selama beberapa generasi memacu kepimpinan AS.

Kerjasama dalam era pemisahan

Kawalan eksport terhadap cip termaju dan teknologi lain, bersama sekatan terhadap bidang penyelidikan sensitif, mendorong makmal menilai semula rangkaian kerjasama. Kerajaan Eropah memperketat pemeriksaan dalam sesetengah bidang sambil cuba mengekalkan keterbukaan dalam bidang lain. China turut melaksanakan kawalan eksport dan mengehadkan perkongsian antarabangsa dalam bidang strategik yang ditetapkan. Kerjasama tidak berakhir, sebaliknya dialihkan ke saluran lain. Pemodelan kepimpinan dalam kajian baharu itu menunjukkan bahawa jika hubungan AS-China semakin lemah, bahagian kepimpinan China dalam projek global tetap meningkat kerana pasukan China lebih kerap mengetuai kerjasama dengan rakan di Eropah, Asia Selatan dan rantau lain.

Diplomasi pendidikan turut memainkan peranan. Sejak 2012, China membiayai kumpulan besar pelajar antarabangsa, khususnya dari Afrika dan Asia Selatan. Menjelang 2018, hampir separuh pelajar asing di China berasal dari rantau ini, dan data penerbitan kini menunjukkan China mengetuai kerjasama di banyak negara Jalur dan Laluan. Hubungan ini membina keserasian, latihan bersama dan perkongsian berulang yang tercermin dalam metrik kepimpinan beberapa tahun kemudian.

Penetapan piawaian dan norma menjadi medan persaingan baharu. China berusaha memperluas rangkaian komunikasi kuantumnya dan menjalin perkongsian antarabangsa, sementara kerajaan Barat menumpukan pada rantaian bekalan yang dipercayai dan protokol bersama dalam kalangan sekutu. Ekosistem yang berpecah-pecah boleh memperlahankan penyebaran idea dan mewujudkan ketidakserasian. Hubungan saintifik yang kukuh antara negara yang sehaluan boleh mengurangkan risiko itu, tetapi kemerosotan berterusan dalam kerjasama rentas sempadan berkemungkinan memperlahankan kemajuan dalam bidang yang memerlukan skala dan kepakaran pelbagai.

Perkara yang boleh mengubah haluan

Pilihan dasar boleh membentuk hasil di kedua-dua pihak. Bagi AS, beberapa langkah dapat membantu mengekalkan kepimpinan. Pembiayaan yang berterusan dan boleh dijangka bagi penyelidikan asas dan penyelidikan yang diilhamkan oleh penggunaan amat penting, khususnya dalam bidang seperti AI, kuantum, tenaga bersih dan bahan termaju. Pembangunan tenaga kerja perlu diberi perhatian di sepanjang keseluruhan laluan, daripada kolej komuniti dan perantisan hingga latihan kedoktoran. Dasar imigresen moden yang mengalu-alukan saintis dan mengurangkan kerumitan visa akan memulihkan daya tarikan AS kepada bakat. Proses geran boleh dikemas kini untuk mengurangkan kerumitan yang tidak perlu dan meredakan kebimbangan yang menghalang kerjasama atau permohonan. Melindungi keselamatan penyelidikan sambil mengekalkan keterbukaan terhadap perkongsian yang sah dapat menangani risiko sebenar tanpa menghalau bakat global dari AS.

Kerjasama negara sekutu boleh menambah skala apabila keupayaan sesebuah negara tidak mencukupi. Tapak uji bersama, piawaian yang saling serasi dan pelaburan terselaras boleh memperbaik peralihan daripada penemuan makmal kepada sistem komersial dalam bidang kuantum, bioteknologi dan tenaga bersih. Mekanisme membina keyakinan, garis panduan telus bagi penyelidikan sensitif dan perjanjian akses data timbal balik dalam bidang berisiko rendah dapat membantu mengekalkan manfaat sains terbuka.

Bagi China, mengekalkan momentum dalam penyelidikan berimpak tinggi tidak sama dengan menguasai pasaran global. Kejayaan komersial bergantung pada rantaian bekalan yang dipercayai, perlindungan harta intelek serta akses kepada pelanggan dan pelabur luar negara. Dasar penetapan harga dan pembayaran balik di dalam negara mempengaruhi modal yang tersedia untuk inovasi berisiko dalam penjagaan kesihatan. Keputusan yang menyokong kerjasama terbuka dalam bidang berisiko rendah, sambil mengekalkan peraturan jelas bagi sektor strategik, dapat mengurangkan halangan dan mempercepat penggunaan hasil penyelidikan China di seluruh dunia.

Perkara Utama

• China mengetuai 45 peratus makalah kerjasama AS-China pada 2023, meningkat daripada 30 peratus pada 2010, dan dijangka mencapai kedudukan setara dengan AS menjelang 2027 atau 2028.
• Metrik kepimpinan menggunakan pembelajaran mesin untuk mengenal pasti pihak yang mengarahkan sesuatu kajian berdasarkan pernyataan sumbangan dan peranan kepengarangan.
• Pemodelan menunjukkan pemisahan dalam sains AS-China akan meningkatkan bahagian kepimpinan global China kerana penyelidik China lebih kerap mengetuai kerjasama dengan rakan di luar AS.
• China dijangka mencapai kedudukan setara dengan AS dari segi kepimpinan sebelum 2030 dalam lapan daripada sebelas bidang teknologi kritikal yang dijejaki Yayasan Sains Kebangsaan.
• China meningkatkan output dan impaknya dalam AI, penyelidikan semikonduktor, komunikasi kuantum dan sains bahan.
• Pelaburan awam China dalam teknologi kuantum berjumlah sekitar 15 bilion dolar AS, dan negara itu mengendalikan rangkaian komunikasi kuantum sepanjang 12,000 kilometer yang disokong satelit kuantum.
• Kekuatan bioteknologi China termasuk penyelidikan kontrak, bahan farmaseutikal aktif serta keupayaan yang semakin berkembang dalam genomik dan terapi sel, walaupun pengkomersialan produk termaju masih bergantung pada pasaran luar negara.
• Perbelanjaan penyelidikan dan pembangunan AS pada 2021 berjumlah kira-kira 806 bilion dolar AS berbanding 668 bilion dolar China, dengan kadar pertumbuhan China kira-kira dua kali ganda kadar AS.
• China melebarkan jurangnya dalam sumbangan kepada jurnal elit terpilih, sementara AS masih mendahului dalam sains kesihatan dan mengekalkan kekuatan dalam sains biologi.
• Jumlah saintis berketurunan China yang meninggalkan AS meningkat kira-kira 75 peratus selepas 2018, dengan ramai menyebut kebimbangan mengenai kerjasama dan proses geran.
• China telah melaburkan kira-kira 33.3 bilion yuan sejak 2012 untuk mendidik pelajar asing, kebanyakannya dari Afrika dan Asia Selatan, sekali gus mengukuhkan rangkaian penyelidikan yang menyokong kerjasama diterajui China.
• Langkah yang boleh diambil AS untuk menstabilkan kepimpinannya termasuk pembiayaan berterusan, dasar imigresen yang mesra bakat, peraturan geran yang dipermudah serta keselamatan penyelidikan yang lebih kukuh dengan keterbukaan terhadap kerjasama berisiko rendah.