我们并不清楚从国家和全球角度看，以及在哪些行业中，基础研究的投入规模才是合宜的。本文介绍了一个新的多国、多行业国际贸易框架所揭示的见解。研究表明，全球基础研究投入过低，过度集中于工业化国家，且未能充分面向高科技行业。
“直接指向即时社会效益的应用研究至关重要，基础研究同样不可或缺。它增进了我们的知识财富——这本身就是目的——并催生了变革性技术。基础科学带来的投资回报极为可观，但我们无法预知哪项投资会取得回报，也无法预知回报何时到来。将相对论理论应用于校正卫星时间信号，从而使智能手机具备全球定位功能，花了将近一个世纪的时间。”（Ramakrishnan 2017）
诺贝尔奖得主、英国皇家学会会长文卡塔拉曼·拉马克里希南（Venki Ramakrishnan）认为，至少有一部分基础研究是不可或缺的。但是，从国家和全球角度看，基础研究的合宜规模应为多少，以及哪些行业或领域应成为这类研究的目标？这些问题一直是政策制定者关注的焦点，而在近年来经济低增长的环境下，这些问题受到了格外的重视，而这一时期同时也是数字化转型的时期。
基础研究为创新提供所需的新知识和新认识。自Nelson（1959）和Arrow（1960）以来，人们就已普遍认识到，基础研究具有公共物品的特征，因此需要公共投入。事实上，基础研究的主要部分由各国政府出资并提供（Akcigit et al. 2013，Gersbach et al. 2019b），这些政府希望借此促进本国经济中的私营部门创新。1
我们的研究始于以下观察：与这些投资相关的国家成本和收益，关键取决于一国在世界经济中的融入程度。一方面，具有创新能力的国内企业可通过向世界市场供应产品而受益，其利润取决于本行业的竞争状况（进而取决于世界其他地区的创新情况）。另一方面，创新将基础研究的见解和思路与行业特定的专有知识相结合（Nelson 1959，Arrow 1962，Akcigit et al. 2013，2016）。这类专有知识大多是在生产过程中获得的，而创新活动与生产活动相互靠近也有其内在道理（Pisano and Shih 2012，McKinsey Global Institute 2012）。
因此，一国当前在国际贸易中的专业化分工，将影响其在不同行业中的创新潜力。其他条件不变，国内经济越先进、越多元化，其创新潜力就越高，基础研究投资带来的国内收益也越大。
图1左侧柱状图显示，当出口中的显示性比较优势（RCA）小于1时，专利领域显示性比较优势大于1的国家—行业配对所占的比例（Balassa 1965）。右侧柱状图显示的是出口中显示性比较优势大于1时的相应比例。
图1 2013年专利领域显示性比较优势大于1的国家—行业配对所占比例
我们探讨了这些相互依存关系对各国及全球基础研究投资意味着什么（Gersbach et al. 2019a）。为此，我们构建了一个多国、多行业的一般均衡模型，该模型包含内生创新和国际贸易，能够解释当今世界基础研究与应用研究的分布格局，以及各国在全球利润中所占的份额。
我们能够证明，从全球视角看，各国政府的基础研究投资在三个方面存在低效率：
全球基础研究投资通常不足。
基础研究过度集中于工业化国家。
基础研究可能未能充分面向支持复杂高科技行业的创新。
这些发现表明，各国之间的协调（例如欧盟成员国之间的协调）可能带来改善福利的政策。
模型
我们采用了一个静态版本的多国、多行业扩展品种模型，该模型沿袭了Romer（1987，1990）的研究，并纳入了基础研究与应用研究、国际贸易以及知识扩散。创新过程是我们框架的核心，其模型表述以对全球经济中基础研究的理解至关重要的事实为指导：
基础研究是公共物品。并且在很大程度上，基础研究由各国政府提供。
存在重要的跨国知识溢出。各国政府投资基础研究，是因为它对本国创新具有重要的local效应（Jaffe 1989，Jaffe et al. 1993，Audretsch and Lehmann 2004），但基础研究所产生的思想最终将在全球范围内扩散。
基础研究的成果通常尚处于萌芽阶段。这些成果需要在私营应用研究中实现商业化，才能获取基础研究带来的收益。
应用研究将基础研究的成果与行业特定的专有知识相结合。各国在国内生产较为强大的行业中往往更具创新能力。这对各国投资基础研究的激励产生了重要的反馈效应，尤其是因为很难预测基础研究将产生哪些成果、这些成果在哪些行业最有价值以及何时出现。虽然可以通过优先支持特定学科领域（Cohen et al. 2002）等方式，在一定程度上将基础研究努力有针对性地面向某些行业，但这种定向并不完美。
因此，各国政府的投资决策是相互依存的。世界其他地区的基础研究政策和创新将对国内经济产生正向溢出效应，同时也会反过来影响各行业创新所带来的收益。为了全面把握全球经济中公共基础研究的整体图景，我们采用了一个包含国际贸易的多国、多行业一般均衡框架。我们选择了李嘉图式的自由贸易环境，以便将创新过程中产生的摩擦分离出来。在模型中，各国的经济发展水平存在差异，这种差异体现了任何促进一国经济繁荣的因素，例如技术、人力资本或制度。在均衡状态下，较富裕的国家在出口方面更加多元化，而较贫穷的国家则往往被系统性地排除在复杂商品出口之外（Imbs and Wacziarg 2004，De Benediktis et al. 2009，Cadot et al. 2011，Hausmann and Hidalgo 2011，Parteka and Tamberi 2013，Schetter 2019）。这对基础研究政策具有重要启示。
主要结论
我们经济体的均衡状态与当今世界创新领域的关键事实相吻合。在我们的模型中，工业化国家的政府既面临更高的成本，也获得更高的收益。
工业化国家科学家的工资更高，因为在这些国家，从事生产工作的替代选择所能带来的工资也更高。另一方面，这些国家的国内经济更加多元化，使其能够在大量行业中实现创意的商业化。5
科学家在较发达经济体中也可能更具生产力。我们的研究表明，只要基础研究的技能密集度至少与生产相当，较发达国家就会将更高比例的GDP投入基础研究。此外，得益于其广泛的产业基础，这些国家从世界其他地区的知识溢出中获益更多，因此创新能力很强。其高水平的创新使这些国家能够获取超出其比例的全球利润份额，这一点也与数据相符（见图2）。
图2 1995至2015年基础研究投入占GDP的比重，20年平均值
我们将各国政府的投资与全球社会计划者的最优解进行了比较，即通过国际协调制定最优政策。协调一致的基础研究政策将在三个方面带来福利改善。
社会计划者会在各国之间更加均衡地配置基础研究投资。其基本逻辑在于，发展中国家在基础研究上投入较少，是因为其国内经济在科学驱动的创新方面效率不高，这意味着与工业化国家相比，它们更多地承受了向世界其他地区溢出知识所带来的损失。
尽管基础研究投资高度集中于工业化国家，全球投资可能仍未能充分面向高科技行业。这一违反直觉的结果源于各国基础研究投资的内生分布，以及基础研究投资在行业间的最优定向。其根源在于专有知识对创新的重要性，以及工业化国家更加多元化、往往能够成功出口简单和复杂行业中各种产品的事实，而发展中国家则往往系统性地专注于较简单的行业。值得注意的是，如果新行业（或就此而言的新产品）属于相对复杂的高科技行业，则定向效率低下的情况尤其容易发生。
当各国各自独立决定基础研究投资时，总投资通常不足。
结论
我们的研究表明，基础研究的国际协调如何能够通过提高总体投资，以及在各国和各行业之间更有效地配置基础研究投资，从而改善社会福利。这为《拜杜法案》提供了全球视角，该法案激励大学研究人员更积极地参与其研究成果的商业化。
可以说，这些激励在一定程度上降低了研究人员在纯科学方面的生产力。然而，它们可能有利于福利改善，因为它们使各国能够获得本国基础研究收益中更大的份额，这可能有助于缩小与全球高效基础研究投资水平之间的差距。
