美国的科技是怎么成为世界第一的宁南山
尽管身处电子阅读盛行的时代,纸质书籍所散发的阅读魅力依旧令人沉醉,让人无法抗拒其独特的吸引力。
近期我读了《美国创新简史》,该书由麻省理工教授Jonathan Gruber与Simon Johnson于2018年合著,它系统阐述了美国科技创新历程,简述了美国历史上璀璨发明的起源。
此书亦提及影响美国科技发展的范内瓦·布什,他于1940年说服罗斯福总统成立国防研究委员会,获当场同意并任主任,领导战时美国科技研究。
1945年,范内瓦布什提交的《科学:无尽的前沿》报告极大推动了美国战后科技研发。其卓越贡献助力美国数十年繁荣,核心在于联邦政府研发支出的爆发式增长。
1938年,二战前夕,美联邦与州政府研发经费仅占国民收入0.076%。至1944年,该比例升至0.5%,主要通过1940年布什创立的国防研究委员会提供。
1940年至1964年间,美国联邦政府研发支出增长了20倍,至20世纪60年代顶峰时(1964年),该支出已接近美国GDP的2%。
因大量公共研发支出的投入,众多先进科技应运而生。盘尼西林虽由英国人发明,但美国实现了量产,挽救了士兵生命,并极大推动了其他抗生素的研发。
为满足军方火炮自动控制需求,电子计算机应运而生,进而催生了晶体管和集成电路。如今,半导体与计算机已成为美国核心科技产业,并孕育了众多软件公司。
喷气式飞机影响深远,其发动机原为军用研发。1953年,波音推出KC-135加油机及707客机,后于1969年推出747。至80年代,波音成为美主要出口商,民航客机至今仍为主要出口工业品。
大规模集成电路自问世以来,不断发展,现已成为美国的核心领先产业之一。
水路两用运输车的设计理念后来启发了雪地摩托的创造;而滴滴涕则因其高效性,被广泛采纳作为杀虫剂使用。
该书指出,军用产品研发中,雷达衍生产品最多,如遍布美国的雷达站。其间接影响包括战时雷达系统所用的存储器和阴极射线管,后者成为计算机技术基础,如曾经的CRT显示器。
此外,雷达技术的发展还催生了微波无线通信,并且,如今我们广泛应用的微波炉也是其衍生产品之一。
雷达是二战时美国的重要技术突破,使盟军轻易发现德潜艇。至1943年5月,盟军已击沉192艘德潜艇,其中5至7月就击沉100艘,科技进步极大改变了战局。
书中揭示,美国人虽宣称独立发明雷达,但部分关键技术源自英国。美派亨利·蒂泽德领导的小组赴英搜集技术信息,以物资援助换取技术开放,带回的关键产品共振磁控管使雷达更小巧、精准、强大。
当然,从共振磁控管研发到最终实用雷达系统的实现,美国付出了诸多努力,完成了大量工作。
诺贝尔奖于1901年首次颁发,其中科学类最重要的三个奖项分别是:物理学奖、化学奖以及医学或生理学奖。
1914年,美国人首获诺贝尔化学奖;直至1932年,GE公司的欧文·朗缪尔再获此奖,他曾在欧洲求学,并取得哥廷根大学博士学位。
在1901至1932年间,美国仅摘得两枚诺贝尔医学奖,且这两位获奖者均于欧洲出生并接受教育。
首位获诺贝尔物理学奖的本土美国人是1923年的罗伯特·密立根,其次是1927年的阿瑟·康普顿,再到1936年获奖的卡尔·安德森。
二十世纪三十年代中期,荷兰已拥有四位诺贝尔物理学奖得主,超越了同时期的美国,彰显了其在该领域的卓越成就。
至1930年,全球90个诺贝尔物理、化学、医学奖中仅4个授予美国科学家。三十年代,因欧洲科学家赴美,美获奖占比升至28%。四十年代跃升至14/30,后续几十年占比不低于49%,九十年代达72%。
为配套科学研究并安置退伍军人,美国实施高等教育扩招,吸取历史教训,1944年通过《退伍军人权利法案》,为决定继续教育的退伍军人提供学费和经费支持。
1940年,半数美国成人离校时受教育年限不足8年,仅6%男性和4%女性完成大学教育。至1960年,美高等教育入学率翻倍,教职工人数从11万增至28万多。
1947年,大学新生中,退伍军人占比近半。
科技兴起使1947至1970年间美国家庭平均收入翻倍,经济长期繁荣。但1964年后,联邦政府支出占GDP比例从近2%降至0.7%,70年代起美国家庭收入增长放缓,1970-2015年仅增20%。
若要研究美国科技发展史,1945年范内瓦·布什向白宫提交的《科技:无尽的前沿》一书不可或缺,它汇总了战时研发成果,并提出战后美国科技发展方向的建议。
我认为中国读者应意识到,中美情况差异大。美国市场经济高度发达,私营企业是科技创新主力。2021年全球研发2500强中,前十里美国私企占六席,引领全球创新。
据欧盟数据,谷歌母公司为全球研发投入最高软件公司,苹果居电子硬件公司第三,英特尔为半导体公司之首,强生则为全球第二的医疗器械与制药研发投入企业。
在局限溢出效应中,本书提及施乐公司20世纪70年代发明图形用户界面(GUI)。当时计算机为命令行接口,GUI让用户通过鼠标点击屏幕执行操作,这是革命性进步,成为现代计算机标准交互方式。
这项历史性发明为施乐公司带来的收益如何?乔布斯视其价值连城,遂以每股10.5美元,共10万股苹果股票购得。施乐公司后抛售这些股票,每股28美元,获利近200万美元。
苹果买下该技术,微软后获许可,两者通过MAC电脑和Windows销售,收获数千亿美元乃至更多收入,远超施乐公司的收益。
此例彰显了私营企业与国家投入间的互补性。GUI技术先由私营企业施乐发明,随后推动其广泛应用的苹果和微软,同样身为私营企业。
本书论证私营企业研发局限性时,以日本三共和美国默克公司研发洛伐他汀为例,指出新药研发耗资巨大,需筛选数十万至百万种化合物,最终仅9.6%进入临床试验,研制成本可达25亿美元。
三共公司与默克公司均致力于他汀类药物研发,该药物可降胆固醇,治疗冠心病。1980年8月,三共公司因实验狗出现被误诊为淋巴瘤的胃肠道病变,停止了康帕丁的研发。
默克公司研发洛伐他汀时,闻悉三共公司事件,因不确定其毒性是否与康帕丁相同,遂暂停研发。期间多次求访三共以求病理报告,确认致癌风险,但遭拒,三共认为无需助竞争对手。
1982年,美两所大学医生对高危患者试用洛伐他汀。默克公司发现成功,于1987年推出世界首款他汀类药物。至1994年销售额达13亿美元。至今,他汀类药物广泛应用,2008年阻止4万人死亡,预防6万例心脏病发作。
我简要分享一下读后感。
二战前后,美国迎来关键时期,欧洲种族迫害与战争促使大批顶尖科学家赴美,包括战后德国科学家,带动了美国科技研发,涌现众多发明,如雷达、计算机等,促进了长期经济繁荣。
二战前,高等教育对超95%美国人遥不可及。此后,招生规模扩大,更多受良好教育的美国人投身新产业,推动了二战后经济的迅猛发展。
五十年代,美国感受到苏联的竞争威胁,因苏联1949年爆炸首颗原子弹并1957年发射首颗人造卫星震惊美国。1958年,美国成立NASA,其研发成果包括GPS、搜救系统、数码相机传感器等民用科技。
这使我忆及2018至2019年间,美国对华发起的贸易与科技战,极大促进了中国在半导体等领域的投入,表明竞争对手的刺激是推动科技研发的有效乃至最佳手段。
今日,美国视中国为竞争对手乃至敌人,此举实为凝聚国内团结之策。我国应借此外部契机,加大对国产化发展的投入力度。
政府通过主导公共研发投入及科技研究活动,有效推动了科技的持续进步与发展。
政府的前瞻性科技投资催生了众多大型产业,并在这些产业的初期发展阶段给予了有力扶持,推动了其快速增长。
书中提及具体数据,以美国现今繁荣的半导体产业为例,1949至1958年间,贝尔实验室半导体研究的预算中有25%来源于军方的资助。
自20世纪50年代末至70年代初,国防部承担了近半数的半导体研发资金,为该领域的科技进步提供了重要财务支持。
我曾在文章中提及,七十年代美国游戏机与微型计算机涌现,在个人消费市场爆发式增长,极大促进了芯片销售,使民用市场成为半导体研发经费主源,推动芯片产业发展。
九十年代,微软推出划时代的Windows系统及Office软件,使个人电脑成企业办公必备。这些应用扩大了市场需求,推动了电脑硬件及芯片、显示屏等上游产业发展,如今企业皆配办公电脑。
从政府初期投入,到军用转民用,再到软件应用拓展民用需求,资金来源不断,持续推动了美国软硬件科技的蓬勃发展。
2016年,共有11.5万篇论文提及获得美国国立卫生研究院的支持。
美国政府不仅直接投入研发,还扮演风险投资角色,尽管私人资本在此领域发达,政府仍大力资助初创科技企业,推动其发展。
1982年,小企业创新研究项目(SBIR)为美联邦政府最大私营研发支持计划,仅10%小企业申请者能获资。项目分两个阶段:首阶段赠款15万美元,用于9个月概念验证;次阶段再赠100万美元,于两年后实施。
该项目采用同行评议确保可行性,政府资金有效弥补了私人风险资本的不足。尽管金额有限,但项目仍取得了巨大成功。
加里·亨德里克斯实为该项目首位获资者,他借此创立了广为人知的赛门铁克软件公司,相信该公司之名已享誉众多耳畔。
另一著名早期案例为,1987年小企业创新研究项目资助了仅有35名员工的高通公司。如今,高通已成长为全球前十大芯片巨头,拥有数万员工。其联合创始人欧文·雅各布斯2011年国会发言提及此事。
高通初创时,小企业创新研究的融资价值重大,其尖端研究带来突破。为吸引私资,需证实新技术的可行性。此研究为高通提供关键启动金,是开辟私资的“准入印章”。
政府创建品牌小企业资助项目,进行风险投资,不仅提供资金,还助小企业吸引私资。八十年代,美国对此投资可达首期15万、二期100万美元,折合人民币约105万、700万。
我选择换算是因为现今中国经济总量已超八十年代美国,故应用绝对金额比较,而非简单地将15万人民币与100万人民币进行类比。
著名公司如基因测序领域的illumina(因美纳)等,也获得了小企业创新研究项目的资助。
可以说,美国政府支出相对较低,2015年有11个联邦机构参与小企业创新项目,总投资约20亿美元。
共享创新成果至关重要,它能促进知识流通,加速技术迭代,增强团队协作,提升整体竞争力,实现共赢发展。
以美国标准衡量,中国多数城市至少具备人口众多与治安良好两特点,关键在于拥有高比例的高等教育人口。
坎布里奇成为美国乃至全球生物科技中心,始于1982年麻省理工教授菲利普·夏普在此创立渤健生物技术公司,而该地也是麻省理工学院与哈佛大学的所在地。
随后,众多药企纷纷将研发基地设于坎布里奇的肯德尔广场,此举促使该地逐渐发展成为全球知名的生物技术中心之一。
这彰显了创新氛围的关键性。书中,Goody Clancy公司大卫·迪克森表示,肯德尔广场的人们因聚集而便于交流,常于论坛、午餐及下班后互换想法。
肯德尔广场在生物技术上的成就已拓展至其他领域,吸引谷歌、亚马逊、微软等信息技术巨头设立新研究中心,同时汇聚了数百家信息技术和能源初创公司。
国内同样展现出产业聚集特征,上海尤为显著,作为半导体产业聚集地,正吸引着越来越多的相关企业落户其临港区域。
杭州是网红们的汇聚地,吸引了众多传媒公司及网红入驻,此地频繁举办线下交流活动,成为业界热点。
乌镇,位于杭州与上海之间,定期承办世界互联网大会。诸多灵感、创意与合作在餐饮、闲聊、品茶、聚会中交流迸发,此特点至关重要,可广泛用于学习、工作、创业及挣钱等领域。
美国政府因预算紧缩与政策调整,逐渐减少对科技研发的投入,导致其从昔日的投入巅峰状态跌落。
书中阐述了六十年代末起,美国政府减少科技研发高投入的原因,主要包括以下几点。
越战对美国影响深远,1965至1972年间,美国在战场上耗资1680亿美元,且退伍军人安置与对南越政权的支持(直至1975年)亦产生了巨额费用。
六十年代,美国着手构建全面的社会保障体系,并于1965年设立了医疗保险,为65岁以上老人提供医疗补助,至1970年,已有2000万符合条件的美国人受益。
社保与医保为美国政府强制性支出,1962年占联邦支出的30%,至1975年,这一比例已攀升至50%。
尼克松总统针对压力,主导了联邦政府全面削减研发投入,尤其是大幅削减NASA经费,降幅达美国GDP的0.5%,这或许成为史上最大的单一科技投入减少。
里根80年代提出星球大战计划,但任期内美国政府科技研发总支出基本不变。因1979-1988年军工研发增40%,而国防外公共研发支出降30%。
以能源研究为例,里根政府削减支出,因八十年代国际油价大幅下降,不再像七十年代暴涨时那样威胁美国经济安全。
多种因素导致美国至今科技研发支出下降,如1962年《寂静的春天》一书,揭示了杀虫剂滥用问题,虽遭化工行业反对,但1972年滴滴涕被禁,此书广泛影响美国,引发科学家对科学发展的正面作用质疑。
另一担忧源自核辐射恐惧。五十年代起,美频繁核试验及核电站建设引发核辐射危害辩论。1979年三哩岛与1986年切尔诺贝利事故后,美新建核电站速度大幅减缓。
我认为这对中国有启示,中国正快速老龄化,高养老金和医保支出将影响科技公共投入。抢时间至关重要,需提前建好基础设施、投入科技,以应对冲击。高额养老支出时代增科技研发支出将更难。
该书开篇提及亚马逊2017年欲选新址建第二总部,多城竞相提供优惠。最终,亚马逊选定弗吉尼亚州水晶城与纽约皇后区长岛市,两地经济发达,彰显企业择优选址的市场规律。
政府支出存地区差异,2015年,美联邦政府四分之一的人均研发支出流向马里兰州和新墨西哥州,新增1000亿美元支出时,这两州人均分别获3150美元和1900美元,超平均水平的州仅12个。
1980年,美国人均工资收入前十的都市区中,东北部五大湖区域密歇根州占五席,底特律居第三。但至2016年,前十已无密歇根都市,底特律衰落,从全美第三跌至二十名外。
取而代之的是美国东西海岸的城市:西海岸加州的圣何塞、旧金山及西雅图,东海岸的波士顿、纽约、新泽西州部分城市、巴尔的摩及华盛顿特区等。
2016年,全美人均工资收入前十城市中有九座位于东西海岸,与中国情况相似,人均收入最高的十座城市也主要集中在沿海的长三角和珠三角两大区域。
2021年,中国人均可支配收入最高的十大城市为上海、北京、深圳等,其中上海、深圳、广州及苏州、杭州等八城位于长三角和珠三角地区。
书中提及美国缩小地区发展差距的几项有效举措,虽中国未必能全盘模仿,但这些举措的思路仍具参考价值。
高校的设立紧密依托于当地经济发展,旨在促进教育与经济相融合,通过培养高素质人才,为区域经济的持续增长提供智力支持和动力源泉。
1862年美国《莫里尔法案》赐地各州建大学,各州随即建校。1990年研究显示,有赠地大学地区高学历人口多,整体工人薪资亦高。
军事基地的设立与当地经济发展紧密相连,旨在促进区域基础设施建设,带动就业,进而增强地方经济实力,实现军事与经济的双赢局面。
奥兰多出版商马丁·安德森力挺年轻政治家约翰逊,后者成功当选美国总统。安德森求保留将关空军基地,政府遂建海军基地替代,内含海军训练设备中心,专注开发仿真作战装备。
奥兰多中部大学建了一研究园区,邀请某中心入驻,吸引众多计算机仿真公司聚集,并拓展至其他产业。这些企业获政府资助,多来自军方,共创数十亿美元产值。
在美国,尤其是北卡罗来纳州的大型军事基地,2015年提供了57.8万就业岗位,带来了340亿个人收入与660亿州生产总值,占该州经济总量的10%。
2013年加州棕榈谷29号海军陆战队空降兵作战中心研究显示,其是莫隆戈盆地经济主要驱动力,年贡献17亿美元,雇佣77%当地劳动力,约占该区经济总量62%。
上述举措有效缓解了美国地区发展不均衡的现状,总体来看,缩小国内地区差距,是各国普遍面临的共同挑战。
故书中提议,美国政府在进行科技研发投入时,需着重考虑平衡地区发展差异,以缩小差距。
《美国创新简史》读后感:该书强调私企研发多利己求利,少共享成果,致高额投入研发不划算。故政府需持续高强度投入公共研发,为市场注入创新活力,带动全面发展。
对我国而言,应坚持举国体制下的科技研发投入,这与私营企业研发并行不悖,各有优势。双轮驱动模式对我国显然最为有益。
科技创新至关重要,其进步速率决定经济长期增速,是需持续投入的永恒领域,且需容忍失败,因投入成本日增,更需投入勇气与宽容失败的态度。
我隐约感到,我国大体量优势日后将愈发显著。因科技创新投入增大,对经济大国而言,占比减小,敢于投入的可能性便更大。
上述内容代表了我个人的几点见解。
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