创新是发展的第一驱动力，城市间的竞争总是围绕着金融、贸易、科技、文化等领域展开，最后却都可以归结到创新。而科技创新，无疑是其中决定性的一环。如果我们用相对客观且便于量化的专利申请数据来观察，6年时间国内专利申请数量增长了600%。
中国城市在科技创新方面具有怎样的空间格局？上海，又在其中处于什么样的位置？高校、研究院所、政府、企业……又是谁在支持着上海科创？
▍中国城市专利创新的空间格局
根据国家知识产权局公布的专利申请信息，按照时间和申请人/单位所在的城市，我们对各个城市历年的专利申请数量和增长情况进行了汇总统计。（为了排除疫情影响，分析的时间窗口选在了2014-2020年。同时为了尽量贴近“科技创新”这个概念，下文在分析时排除了所有外观设计类的专利申请项目。）
从每年专利申请的数量来看，从2014-2020的几年间，国内专利申请数量达到了6倍以上的增长。
而专利申请的空间分布其实颇为集中，每年前20强城市的专利申请数之和，就已经超过了当年全国总量的一半。下表我们列出2014年和2020年的前20强城市，并列出了各个城市的这几年的增长幅度和位次变化情况
从专利申请数量来看，北京、深圳、上海和苏州是稳定的第一梯队，广州和杭州在2014-2020年经历了高速追赶，正在逐渐接近第一梯队。榜单的中后段，武汉、东莞、佛山和郑州，虽然专利申请总量与第一梯队仍有差距，但增速也十分亮眼。
有意思的是，与以金融、时尚等产业发达的大众固有印象不同，上海作为第一梯队的成员，具备非常强力的科创底蕴与动能。
在科创圈流行着这么一句话：“在中国，只有上海这座城市，既能造飞机，又能造汽车，还能造火箭和大型邮轮。”
在直观的专利申请数量之外，更多的掩藏在水下。以基础研究为例，截至目前，目前上海布局的国家重大科技基础设施共17个，2021年，全社会基础研究投入达177.73亿元，占研发投入的比重近10%，较5年前翻了近一番。
在产业方面，也有别于刻板印象，集成电路、人工智能、生物医药三大产业正在成为上海的创新高地。集成电路工艺、装备材料等关键核心技术加速突破，并不断涌现着创新成果。
尽管发展水平上参差不齐，但上海拥有研发、制造、销售、应用、全球要素配置能力等创新链上的几乎所有功能。多种因素汇聚之下，上海似乎探索出了一条有别于其他城市的科创新路径。
此前，在“十四五”规划中明确提出，上海要建设具有全球影响力的科技创新中心，从数据来看，具有非常坚实的基础。然而，要高效完成这个目标，仍有几个基本问题需要厘清，才能真正看清这座城市的科创现状。
谁在支撑上海的科技创新？目前上海的创新效率如何？上海的创新格局有何特点？
▍谁在支撑上海的科技创新？
科技创新和专利申请，谁是主力军？
从专利的申请人来看，主要分为三大类：个人、企业和高校科研机构。
在传统观念中，高校科研机构代表了基础科学的前沿和部分前沿科学的实际应用，应该是科技创新中的基础力量。
而各种科技企业面对的是激烈的市场竞争环境，投入科创和专利研发，有助于在竞争中杀出重围，应该也是科创中的生力军。那么数据上的表现是怎样的呢？
先来看看国际上的普遍情况，根据国际知识产权组织（WIPO）2020年的报告，专利申请者中企业都是绝对的主力，全球平均占比超过85%。
图片来源：WIPO: PCT Yearly Review 2020
上图列举了2020年部分发达国家的情况，邻国日本专利申请人中的企业占比甚至高达96.1%。而高校占比在各国有一定差异，从5-10%不等。
根据WIPO在后续年鉴中披露的数据，全球专利申请中的企业占比在2020年之后仍在继续提高，2022年底时已提升至87.6%
在中国，也存在相同的趋势，我们梳理了各主体在专利申请人中的占比情况（主要梳理了企业和高校占比，图中未着色部分代表个人申请专利），如下图所示：
可以看到，在中国的专利申请（不含外观设计）中，高校相关的项目始终稳定在10-15%，略高于前面列举的部分发达国家。企业占比则逐年上升，从2014年的63%，提高到了2020年的75%，大大缩小了与国际水平的差距。
那么，各个城市的专利申请主体构成是否存在差别呢？我们再将2020年的数据详细拆分到各个城市：
不难发现，高校研究机构的专利申请占比在城市之间的差异很大，从1.3%到33%不等，这与高等院校在城市间分布的不均等有很大关系，比如深圳、苏州、东莞、佛山等城市，由于高等院校相对较少，自然高校专利申请占比也很低；而南京、武汉、西安等省会则正相反，高等院校数量众多，其中985、211等一流名校也不在少数，因而高校对专利申请的贡献比例较高。
了解城市间专利申请主体的构成差异之后，在同一个城市内，高校和企业，在科技创新和专利申请方面各自又扮演着什么样的角色呢？我们使用上海市2020年的数据，并结合一些本地高校和企业的案例，希望能通过观察得到一些启发。
首先来看高校，上海有不少名校：复旦大学、上海交通大学、同济大学等等，同时中国科学院也有不少下属研究所设立在上海，汇总上海的高校科研院所申请专利的情况，如下图所示：
作为工科强校的上海交通大学，在专利申请方面一马当先，其后是同济大学。中科院下属各研究所紧随其后，也有非常高的申请数量。一些看起来不是那么知名的院校，例如上海应用技术大学、上海工程技术大学，因为非常聚焦于技术和具体领域，实际专利产出也并不少。
上面的10家高校科研院所，年专利申请均在500件以上。而同期的上海企业中，能达到500件以上的仅有三家，能超过100件的仅100家左右。上海交通大学的专利申请数量，与同期的国内科技巨头企业相比也毫不逊色。从专利申请数量来说，高校科研院所的能力是普通企业的数倍乃至数十倍。
从这个角度出发，拥有高校与科研院所的数量，直接决定了一个城市的科创能力下限。上海所拥有的高校体量，本就具备优势，而在补全科研院所体系后，科研能力的“底线”在不断抬升。《2022上海科技进步报告》曾披露过数据，国家重点实验室、国家科创基地不断在上海聚集，后续还有上海量子科学研究中心、上海清华国际创新中心、上海浙江大学高等研究院等新血涌入。
如果进一步观察高校科研院所的专利申请领域，如上图所示，不同学校申请的专利与本校的优势学科有较高的关联性。同时，相对于企业，高校科研院所由于有强大的科研作为支持，申请的专利中有更高比例是基础科学和通用技术领域，又或是临床医疗这类对公共福利有更大影响的领域。
具体来看，上海国际科创中心建设的内核支持，在这一维度落在了张江综合性国家科学中心。在张江，上海拥有全球规模最大、种类最全、综合能力最强的光子重大科技基础设施集群，产出了一批国际领先的原创成果。在张江建设的李政道研究所，上海脑科学与类脑研究中心、上海清华国际创新中心等一批高水平的研究机构，为原始创新策源提供了重要支撑。
截至2022年，上海科学家在《科学》、《自然》、《细胞》科研领域三大“顶流”期刊共发表120篇论文，占全国总数的28.8%。这些表现和成绩都证明，高校在整体科技创新中，承担了更加基础和公益性的工作。
下面我们再来看企业的专利申请情况，上海相比于北京，专利并不是集中在少数龙头企业，而是广泛分布在各个行业、各种规模、各种属性的企业中，即使是专利申请量前1000的企业，其申请总数也仅占到全市总数的57%，在北京，这个数字是80%。下表我们简单列举了一些比较有代表性的企业：
可以看到TOP1000的代表企业中，既有国网上海电力、宝冶集团等大型国有企业，也有明略、商汤等民营企业。
企业申请专利基本都与自身的主营业务相关，不同于高校，更加接近应用层面，且越是在细分领域深耕的企业，专利成绩会更加突出。
在绝对值之外，时常会涌现出某一领域的行业“冠军”。比如一些新兴行业的领跑者，比如位于上海的蚂蚁区块链公司。受限于发展时间，在我们的样本期内，对比其他行业的每期专利申请数绝对值不高。
然而，国家知识产权局知识产权发展研究中心今年发布的《全球区块链专利状况研究》报告，蚂蚁集团在区块链技术领域的专利授权数量全球第一。在所处行业内，却是名副其实的“巨人”。
来源：国家知识产权局《全球区块链专利状况研究》报告从企业看，上海的科创动能不断增强。2022年，上海新增高新技术企业超2.2万家，同比增长10%，科创板上市企业81家，位列全国第二，募集资金数额居全国第一。
高校偏向基础科学和通用技术研究，而企业更侧重应用，两者可以相辅相成。还是以蚂蚁区块链为例，其在区块链领域专利研发领先全球，不是闭门造车的成果。多年来，上海交通大学、华东师范大学等上海本地高校团队与其在区块链领域的深入合作，每年都能联合申请数十项专利。这些基础科学的专利，又更好支持了应用层面技术的发展。
如果我们汇总上海每年由高校和企业联合研发的专利申请数量，可以看到，在城市层面，校企合作也呈现非常明显的上升趋势。
总的来看，企业是支撑上海科创的主力军，高校在专利总量上占比不高，却是基础性的支持力量。而更高效的科技创新，则需要校企合作，相辅相成。
▍创新效率和专利创新模式
创新，也正在成为城市的主流叙事。在完成从工业时代向数字时代转型的当下，科技创新，无疑代表着未来一段时间内的核心竞争力。
除了专利申请数量，在越来越需要高效率发展的当下，科创的投入产出效率也是一个重要的指标。从企业层面也许可以通过具体的研发项目的投入产出来计算，而对于一个城市，是否也可以利用专利创新数据来量化科创效率，构造类似“城市创新效率”这样的指标呢？
我们做出下面的尝试：
城市创新效率指数=
当年该城市企业申请专利总量÷当年该城市存续企业注册资本总和
统计2020年每个城市由企业申请的专利数量，同时统计2020年该城市存续企业的注册资本规模之和，两者相除代表了单位注册资本的企业能产生的专利申请数量，用这个指标近似作为城市创新效率的度量。
通过这种计算，可以得到主要城市2020年的创新效率指数，经过排序后结果如下表所示：
出人意料的，创新效率指数最高的城市，是苏州、无锡、东莞、佛山等城市，除苏州外的第一梯队城市效率反而在榜单的中后段。而在第一梯队城市中，上海的效率则明显高于北京、广州、深圳和杭州。
怎样去理解这样的结果？科技巨头、大型国企所在的城市，创新效率反而低吗？我们可以从专利申请在企业间的分布特征一窥端倪。
将所有申请专利的企业，按照当年申请数量从高到低排序，分别计算TOP1、10、100、1000的企业申请数占城市总申请数的比例，就可以了解城市内部专利申请在不同企业间的分布情况，如下表所示：
可以看到，深圳、杭州、北京的TOP1和TOP10企业，对城市专利申请总数的贡献非常大，头部企业的明星效应非常显著，这与大部分人的直观感受也一致，这三个城市正好是BAT三巨头总部所在，而这几家巨头企业也是当地专利申请的大户。
而与之形成对比的是上海、广州和苏州，头部企业在专利申请中的占比较低，呈现出了更加厚尾的特征，不同企业间专利申请数量差异较小，同时参与科创和专利研发的企业分布更加广泛。
对比这张表和之前的效率榜单，不难发现，科创效率指数较高的城市，都是专利申请分布更加厚尾的城市。这与我们的指标构建方法有关，因为我们考察的是单位注册资本产出的专利申请，因此会偏向更加产业集群化、中小企业更多的城市，因为这些城市有更多较小体量企业在做科技创新。
那么依靠行业龙头和明星企业的城市，是不是真的创新效率那么低呢？也不尽然。同为专利申请，在技术的难度和质量上还是存在较大的差异性，而我们的指标没法捕捉这种差异。龙头企业和行业明星一般来说企业规模更大，资金积累更雄厚，能够支持风险更高，更具前瞻性的技术创新。如果考虑专利质量，上面榜单中城市间创新效率的差异可能会缩小。
▍科创上海，正在进行时
通过上面的分析，我们发现不同城市的科创格局自然而然分为了两种模式：
一种是像北京、深圳、杭州这样，拥有规模庞大的行业龙头和明星企业，单个企业对于城市科技创新的贡献非常大，并且可以承担领域前沿技术的研发风险。从城市的科创支持政策来看，抓手很明确，继续做大本地明星企业，并利用好龙头企业对相关产业的知识溢出和带动作用。
另一种模式，就是上海、苏州这类专利申请分布更加厚尾的城市。相对于“龙头模式”，这种模式下的科创政策似乎更难着力，少数几家企业对城市整体科技创新效率和科创水平的带动能力有限，大多是在单一领域的“遥遥领先”。整体还是要依靠众多中小企业，形成本地科技创新产业的集群。
对于这两种模式，并无高下之分，都是不同城市选择不同发展路径的结果。对于政策部门来说，更重要的是结合城市科创格局，顺势而为，明确自身的作用。
以上海为例，一方面，政府作为最可靠的支持者，资源投入、人才引进和政策倾斜不可或缺，这些支持可以有效降低本地中小企业科技创新的成本，分担研发风险。由于创新主体的分散，在这项工作上需要更加精准的信息收集，和更加细致深入的走访。
来源：上海市科学技术委员会
另一方面，产业集群建设的目标，是发挥产业集聚和协同效应，达到1+1>2的效果。政府作为协调和管理者，需要通过制度和法规，规范和促进产业链内部企业的集聚、不同产业链之间的协同以及高校企业之间的信息和技术交流。事实上，如果我们回顾上海的政府工作报告，可以看到“产业链”和"协同"、“协调”之类的用语，近年来都有不低的频率，正是这方面工作的体现。
作为国际化大都市，上海也在充分发挥自身的开放优势，不断夯实科创领域的基建。
一些国际性大型城市会展，往往是一个城市某一领域能力进展的最直观体现。回到上海科创本身，更为透彻的窗口和开放的平台，正在不断涌现。此前不久，刚刚落幕的世界人工智能大会，涌现了30多个大模型展示出当下国内外AI大模型领域的最新风向与进展。
而明天开始的INCLUSION·外滩大会，则展示出了另一种风貌：人文视野下，关于未来可能性的探索；实践维度中，前沿技术的产业落地。在从学者、高校、企业等多方参与，捕捉科创的主体，也让资源交流和合作在这个平台上得以促成。
上海的另一大优势在于，政府侧的强驱动。目前，上海布局的国家重大科技基础设施共17个，2021年，全社会基础研究投入达177.73亿元，占研发投入的比重近10%，较5年前翻了近一番。截至2021年底，上海累计牵头承担国家重大专项项目929项、国家重点研发计划项目554项，资助资金和项目数量居全国前列。
有投入，自然有突破。近十年来，10拍瓦激光放大输出、首个体细胞克隆猴、首次人工创建单条染色体真核细胞等一批上海成果实现了多个全球首创。
什么才是未来？是当下社会路径总结的科技最优解。而数字技术推动下城市、产业和生活的新可能，正在上海发生。
