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一 /
自然指数计算方法及评价结果
自然指数是英国自然出版集团发布的衡量科研产出能力的指标，通过追踪国家（地区）、城市、机构在特定学术期刊上发表的论文情况，反映全球范围内高质量科研产出与合作态势。
1.1 期刊选择
自然指数由独立专家组遴选期刊，涵盖范围包括自然科学和健康科学领域。2014年11月起，自然指数收录68种期刊；2018年6月，收录期刊数增至82种；2023年，自然指数新增健康科学类期刊，收录期刊数增至145种。其自然指数追踪的学科领域也扩展为化学、地球与环境科学、生命科学、物理科学和健康科学五大类。对于综合性期刊，如《科学》《自然》等，其刊载文章可能涉及多个学科，自然指数在统计时根据文章内容和研究领域确定其归属于某个或某几个学科领域。
1.2 指标选取
自然指数最初以发文数（AC）、分数式计量数（FC）和加权分数式计量数（WFC）3个指标进行统计分析，以12个月作为统计时长，每月进行一次滚动更新。2018年，自然指数对统计指标进行了修订，剔除了加权分数式计量数指标，保留绝对数和相对份额两个指标，更名发文数指标为论文计数（Count）、FC指标为贡献份额（Share）。在排名时，自然指数以贡献份额作为国家（地区）、机构的排序依据。
1.3 计算方法
自然指数关于论文计数和贡献份额的计算方法如下：论文计数是根据全计数法统计出的论文数，即一篇论文无论有几位作者，每位作者所属国家（地区）或机构可获得1分；贡献份额即论文总分数按作者占比的贡献程度，每位作者的贡献程度相等，分值在所有作者中平均分配，同时对于n个国家作者合著的论文，属于同一国家的作者只能计算为发表1/n篇论文。例如，两位中国作者与一位美国作者合著的论文，中、美两国的论文计数值分别为1，贡献份额值均为1/2。
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二 /
自然指数的评价结果分析
2.1 排名前列的国家保持基本稳定
2014—2024年自然指数报告显示，排名前20位的国家总体保持稳定，美国、中国和德国一直占据排行榜前3位（表1）。10年间，连续保持前10位的国家达到9个，分别为美国、中国、德国、英国、日本、法国、加拿大、韩国、瑞士，展现其在自然科学领域的绝对优势。从变化幅度看，中国和印度是所有国家中论文产出份额增幅最大的国家，2024年中国调整后份额提升了13.6%，印度调整后份额提升14.5%，同期发达国家，如美国、英国、德国和法国则分别下降7.1%、8.2%、6.8%和4.8%。
2.2 全球主要科研城市排名有所波动
2023年《自然指数—科研城市》报告显示，排名前100位的科研城市中，有31个城市分布在北美、29个城市分布在欧洲、25个城市分布在中国（含港澳台）。其中，中国城市的表现尤为突出，北京、上海、南京、广州和武汉进入了前10强，合肥、杭州、天津、深圳和西安跻身全球排名前20位。2018—2023年，广州贡献份额增幅达187.9%，排名上升了17位，至第8位；南京、武汉和上海贡献份额增幅均超过80%，排名分别上升6位、9位和4位。而美国和日本主要城市的论文产出呈缓慢下降趋势，东京降幅最为明显，5年间份额减少了14.8%，排名下降了3位。
2.3 各国国际科研合作程度差异化明显
通过分析“平均贡献份额”的变化情况，能够了解一国的科研产出方式。该数值越小，表明该国论文的国际合作程度越高；反之，表明该国国际科研合作程度越低；若该数值等于100%，则表明该国所有论文均由本国研究人员完成，没有开展国际合作。基于这一指标，可以发现，近年来中国的国际合作研究比例有所下降，呈现出与欧美发达国家不同的变化趋势。2016—2022年，中国“平均贡献份额”从72%上升至78%，表明与国外合作的论文比例在下降，仅由中国国内作者撰写的论文数量快速增长；同期美国“平均贡献份额”从75%下降至70%，德国、英国和法国等主要国家的内部合作论文比例也有相近幅度的下降，表明其国际科研合作规模在持续扩大（见图1）。城市层面也表现出相似的特征，2023年北京、上海“平均贡献份额”为47.6%和46.1%，而纽约、波士顿、旧金山、华盛顿等城市这一数值在35%～40%之间。
2.4 高质量论文产出机构高度集聚
全球自然科学领域的科研产出机构呈现高度集聚的特征，中国科学院、美国哈佛大学、德国普朗克研究院、法国国家科学研究中心和美国斯坦福大学等机构长期位居自然指数排行榜前列。2023年，美国有137家研究机构进入自然指数机构排名前500位，占比为27.4%；中国有130家，占比为26.0%；德国有37家，占比为7.4%。中美两国科研机构占据主导地位，其论文产出占全球总产出的51%。在学科领域层面，科研产出集聚的特征更加突出。例如，美国在生物科学和健康科学领域居全球首位，2023年美国健康科学的贡献份额为5019，是排名第二位的中国份额的3倍以上，遥遥领先其他国家。
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三 /
自然指数的局限性
自然指数在国内有着广泛影响，但其在期刊选择、统计方法等方面的局限性较强，缺少对论文质量和学者贡献度等问题的考量，导致利用自然指数作为评价标准并不完全可靠。
3.1 《自然》子刊占比过高，限制了自然指数评价的公允性
《自然》子刊占比过高已成为限制自然指数评价公允性的重要因素，导致其排名结果受到相关学者的质疑。自然指数是基于一定范围内期刊发表的论文数量进行评价，期刊的选择成为影响结果的决定性因素之一。2018年之前，自然指数统计范围覆盖68种期刊，其中包含《自然》子刊16种，占比为25.0%；2018—2022年，统计期刊数量增至82种，子刊19种，占比为23.2%；2023年，统计期刊数增至145种，子刊占比为14.5%。自然指数虽经过多次调整，然而其子刊占比一直保持在较高水平，这种持续过高的子刊占比一定程度上削弱了自然指数作为学术评价工具的公信力和客观性，未来需要尽快在期刊选择和权重分配方面做出调整。
3.2 缺少对期刊质量的评价分级，易导致排名出现系统性偏差
自然指数在评价科研产出时的一个显著不足是未对期刊进行等级区分，从而无法反映论文质量和影响力。在学术评价体系中，期刊的等级往往与论文的质量、创新性和影响力密切相关。例如，《自然-通讯》（Nature Communications）于2010年创刊，是一本刊文量近7000篇的“巨型期刊”，其刊文量为《自然》的6.7倍，但影响因子不足《自然》的25%。自然指数将所有期刊论文计为同一分值、不区分期刊等级的计算方法忽视了不同期刊之间在学术质量、影响力等方面的显著差异，由此导致的一个显著问题是过高地估计了中国科研机构排名。例如，2024自然指数年度榜单显示，南开大学排名超过康奈尔大学，四川大学排名超过牛津大学、剑桥大学，而这一系统性偏差正是忽略期刊等级所造成的。
3.3 对核心作者的贡献估计偏低，多国家多机构的计数估计偏高
自然指数在统计方法上存在一定的局限性，主要体现在以下几个方面：一是自然指数对合作研究的处理，可能导致对某些机构、国家（地区）科研表现的低估和夸大。自然指数采用“论文计数”和“贡献份额”两种方式计算论文产出。按照该统计方法，一篇文章中多个作者属于同一地点的，该国家（地区）或机构“计数”值仅统计一次。这种计算方式导致对单机构多作者论文“计数”值的过低估计，而对多机构、多国家（地区）合作论文的统计“计数”值明显偏高。例如，如果某个机构或国家在多个合作项目中占据较小贡献份额，但在数量上累积的份额较多，可能导致其科研表现被夸大。二是无法准确反映科研工作中不同作者的实际贡献差异。自然指数将每位作者视为同等贡献，忽视了第一作者和通信作者对论文的突出贡献，导致对合作者所在地的贡献份额估计偏高。一篇论文中不同研究者的贡献程度差别很大，第一作者或通信作者往往是研究成果的首要提出者，排名靠后的作者对论文实际贡献较小。自然指数这种等分的计算方式，造成与科研成果实际贡献度的较大偏差，容易引起读者误判。
3.4 计算方法存在双重标准，个别科研机构排名不准确
自然指数在计算过程中存在两个方面的问题：一是使用“双重标准”计算中美两国科研机构的论文产出水平。具体而言，自然指数在统计中国科学院论文产出时，将中国科学院100余个下属机构的论文进行合并计算，造成中国科学院统计结果的偏高。事实上，中国科学院各研究所均是独立法人，且分布在不同城市，应分别计算其排名。值得注意的是，自然指数在计算美国加州大学排名时却使用了另一标准，并没有把加州大学伯克利分校、戴维斯分校和旧金山分校等大学合并起来，而是进行了独立的统计排名。因此，若将加州大学10所分校的“论文计数”和“贡献份额”加总，2024年指数中的加州大学贡献份额排名将上升至第二位，计数值则超过中国科学院，位列所有机构榜首。二是重复性统计问题。中国科学院大学在2024年机构榜单中排名前列，位列第4名。事实上，中国科学院各所研究人员大多在中国科学院大学兼职，其发表论文时多是将中国科学院某所和中国科学院大学同时列入署名，这也导致中国科学院大学的论文数与中国科学院的论文数存在较大程度的重复统计，从而使其排名偏高。
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四 /
思考与启示
自然指数为衡量国家（地区）、机构科研产出水平提供了参考，具有一定的学术意义，但其本身仍存在一定的局限性，不能将其作为科研能力评价的唯一指标。值得注意的是，自然指数近年来的实际作用逐渐发生了演变，甚至出现了偏差。部分高校将科研人员职称、奖金的评定与论文被自然指数收录密切相关，这一趋势应引起注意。在运用自然指数进行判断，特别是依据其分析中国及相关研究机构的表现时，要采取审慎态度，客观、理性、辩证地看待中国的排名。
4.1 把握指标内涵、概念及统计方法
了解统计指标的内涵、概念及统计方法是应用指数评价结果进行判断的前提。由上述分析可知，自然指数在衡量中国科研机构排名时存在显著的高估现象。这种系统性的偏差，不仅削弱了自然指数的公正性和准确性，更可能对公众和决策者产生误导。若读者仅以排名比较分析中国与美国高校的科研能力、不深入了解该指数的统计方法和原理，可能会形成误判。因此，在利用自然指数进行科研能力比较时，不应仅依靠表面的排名数据，而应深入挖掘该指数背后的统计方法和原理。在评估过程中，需要特别关注数据来源、指标内涵、统计方法和数据质量等因素，避免形成与实际情况脱节或存在误导性的结论。
4.2 观察指数长期趋势与相对变化
对指数的解读分析不能局限于比较当期值大小，更要分析指数的变化趋势和规律，避免短期波动影响。自然指数起始于2014年，已历经较长时间的发展，对于自然指数的研判分析应从长时间维度的历史视角展开，以把握指标背后所反映的真实情况。例如，两个国家（地区）在指数上表现出相近的数值，但其科研环境、科研水平、产出分布以及影响因素可能存在显著差异。因此，对于科研能力的评判，不能“一刀切”地采用相同标准。而应根据每个国家（地区）的具体情况，结合指数的长期变化以及同其他主体的相对位置变化，综合分析其真实水平。总体而言，中国在自然指数排名位次的大幅上升是加大科研资源投入力度、不断优化科研环境的结果。但也要意识到，中国在科研要素的自主流动和知识自由交换层面仍面临一定的挑战，未来需进一步加强基础研究，深化国际开放合作，加大加快人才跨界交流改革。
4.3 利用多种指数进行对比与综合分析
利用指数研判时，要尽量避免依赖单一指标，应采用基于多个数据库的综合分析法，以更全面、准确地反映事物的整体情况。自然指数将论文作为高质量科研产出的表征，但科研产出还包括专利、软件等多方面的内容，以及科研活动对社会、经济的直接影响，即技术创新、产业升级、市场应用潜力等方面。因此，利用自然指数对各主体评估时，可与其他综合类评价指标相结合，如世界知识产权组织（WIPO）发布的全球创新指数、清华大学发布的国际科技创新中心指数、上海软科世界大学学术排名和QS世界大学排名等，以寻求共同规律。这些指标从不同角度和维度评估了国家、城市、科研机构在科技创新领域的影响力和贡献，通过对不同数据源的信息整合，能够揭示各类指标之间的联系和相互影响，为指数分析提供更全面的视角。
4.4 构建紧扣中国国情的科研评价体系
指标评价的最终目的是指导实践、推动工作。当前，各机构发布的科研评价指数多种多样，但仍存在简单评价等问题，无法满足中国高质量创新的需求。因此，需要构建紧扣国情的科研评价体系，规范科研评价活动。一是提倡参与式的评价指标制定过程。听取被评价对象、评价执行者、专家学者代表等的意见，共同确定评价目的、频次、方法和标准，并根据指标应用的实际效果不断调整优化相关指标。二是构建立足职能、分类评估的评估理念与体系，准确把握科研主体职能、定位、活动、产出、成效与影响的内在逻辑关系。三是突出质量、贡献的评估导向。中国已进入高质量发展阶段，创新主体要为培育和发展新质生产力提供有效支撑。相关部门应引导科研评价工作突出创新质量和贡献，摒弃以论文数量、职称、学历和奖项等作为唯一评价标准。建立健全符合科研活动规律的评价制度，坚持“破四唯”和“立新标”并举，加快建立学术成果分类评价指标体系。
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