A new data-rich report, known as Science and Engineering Indicators, was released by the National Science Board (NSB), National Science Foundation (NSF)'s oversight body, in late January this year.

    Drawing on statistics gathered by the NSF and compiled in a series of policy-neutral collections, the report confirms that China has overtaken the U.S. as the world's leader in several key scientific metrics, including the overall number of papers published and patents awarded.

    Annual R&D spending

    The new report notes that total global R&D spending has tripled over the past two decades, with much of the growth driven by China and other Asian countries.

    Accordingly, the U.S. contributed 23 percent to growth in global R&D performance from 2000 to 2019, whereas China alone contributed 29 percent to growth in global R&D, buoyed by its high annual R&D growth. The annual increase of China's R&D spending, averaging 10.6 percent annually from 2010 to 2019, continues to greatly exceed that of the U.S., with an annual average of 5.4 percent from 2010 to 2019.

    Consequently, the share of global R&D performed by the U.S. declined from 29 percent in 2010 to 27 percent in 2019, while China's share increased from 15 percent to 22 percent.

    International patents granted

    The report also examines trends in other measures of scientific activity that largely correlate with the trends in spending. For example, the share of international patents granted to inventors in the U.S. and other high-income countries declined over the last decade, whereas China's share increased from 16 percent in 2010 to 49 percent in 2020. China ranked No.1 in terms of international patent applications in 2021.

    Knowledge- and technology-intensive industries

    In addition, China has continued to increase the output in "knowledge- and technology-intensive industries," a metric that tracks the transfer of science and engineering (S&E) capabilities to the marketplace. China surpassed the U.S. in total manufacturing output of those industries in 2011.

    The report further stresses that "U.S.-trained S&E doctorate recipients who are on temporary visas at the time of graduation are a vital source of science, technology, engineering and mathematics (STEM) workers," and the policy mentioned in the report asserts that the country's ability to attract and retain scientific talent should not be taken for granted. According to Science, this situation urges the U.S. government to maintain a "clear, consistent, and predictable visa system, and ensure that those who come here feel welcome and secure."

    STEM workforce

    According to the report, for decades, the U.S. has led the world in the number of S&E doctorates awarded (41,000 in 2018); however, China is closing the gap. Indeed, as of 2007, China surpassed the U.S. in awarding the most doctorate degrees in natural sciences and engineering (excluding social and behavioral sciences). In 2018, China awarded nearly 38,000 doctorates in natural sciences and engineering while the U.S. awarded 31,000.

    The vitality and diversity of the U.S.  STEM workforce are  major concern for NSB, which highlights the "missing millions" of members stemming from the under-representation of women and Black, Hispanic and Indigenous people across various fields.

    Women and minorities continue to be underrepresented in this segment of the labor force. According to NSB, the number of women and Black workers must double, and the number of Latinos  triple, for it to reflect the true demographics of the country.

    Strengthening international collaborations

    NSB calls for forging closer ties between academia and industry, and keeping borders open to promote international partnerships.

    Given the reported trends, the board concludes in its policy brief that the U.S. "no longer leads by default" and advocates the U.S. to position itself as a "keystone" in the global R&D ecosystem.

    To be a keystone of global science and engineering means strengthening international collaborations and engagements, not withdrawing from them. It means being a dependable partner and responsibly fostering open exchanges of ideas and people across fields, public and private sectors, and borders. It means being a hub of the worldwide S&E talent flow.

    (DIAGRAM: SCIENCE AND ENGINEERING INDICATORS.)