Las empresas catalanas son innovadoras y representan una cuarta parte del total español del gasto empresarial en actividades de innovación. En especial, destaca la innovación llevada a cabo por las PYME. El diseño y la creatividad siempre han sido aspectos importantes en campos como la industria, el arte o la moda, y las multinacionales extranjeras han aprovechado las ventajas que ofrece esta cualidad propia de Cataluña para establecer sus centros de diseño. El sector de la automoción es un claro ejemplo: Cataluña se está convirtiendo en uno de los centros de Europa cada vez más importante dentro del sector.

En cuanto a la investigación y desarrollo, Cataluña destaca en los sectores farmacéutico, sanitario y de las TIC. Las cuatro mayores empresas farmacéuticas españolas se fundaron y tienen su sede central en Cataluña y seis de las diez farmacéuticas más importantes de todo el mundo se han establecido en la región. El 30% del total de la investigación biomédica en España se desarrolla en Cataluña, ya que cuenta con una extensa red de hospitales y universidades que tienen importantes grupos de investigación clínica de ámbito internacional. Las empresas de TIC en Cataluña (EDS, Hewlett Packard, IBM, Indra, Microsoft, Sony, Telefónica, T-Systems, Yahoo! Research) están consideradas como las más innovadoras de España.

Para fomentar la investigación y la innovación empresarial, Cataluña dispone de una red de parques científicos y tecnológicos, concentrados principalmente en el área metropolitana de Barcelona: Parque Científico de Barcelona (PCB), Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB), Parque Científico de la UAB (BIOCAMPUS), Instituto de Investigación Biomédica August Pi i Sunyer  (IDIBAPS), etc. Además, Cataluña cuenta con más de 80 centros tecnológicos que ofrecen servicios de I+D a las empresas, ayuda a la hora de definir sus estrategias de innovación y de identificar mejoras específicas en sus métodos empresariales. Los principales centros de investigación son: Centro Tecnológico de Telecomunicaciones de Cataluña  (CTTC), Instituto de Ciencias Fotónicas  (ICFO), Instituto Catalán de Investigación Química  (ICIQ), Instituto Catalán de Nanotecnología  (ICN) , International Centre for Numerical Methods in Engineering (CIMNE). Otras infraestructuras importantes son el Centro de Supercomputación de Cataluña  (CESCA) y el Laboratorio de Luz Sincrotrón  (ALBA) actualmente en construcción. 

El sistema catalán de transferencia tecnológica incluye la red de trampolines tecnológicos, la red de innovación tecnológica, la red de centros tecnológicos y la red de centros de diseminación de tecnología. 

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