28, 9月 2022
南嶺:三次產業革命的創新邏輯

摘要:人類共經歷三次產業革命。第一次產業革命發生在18世紀,以蒸汽機的發明和應用為標志。第二次產業革命發生在19世紀,以電的發明和應用為標志。第三次產業革命發生在20世紀,以計算機的發明和應用為標志。三次產業革命都是以市場經濟為基礎、企業為主體、科學發展和技術應用為動力的。但發生的背景不同,具體條件不同,創新元素及組合方式不同。厘清三次產業革命的聯系和差異,有助于理解產業創新的邏輯,掌握新一輪產業創新的主動。

我們正在經歷一場深刻的產業變革,能否贏得勝利,關乎高質量發展。我們正在經歷一場激烈的產業競爭,能否贏得優勢,關乎國家興盛。因此,我們迫切需要對發達國家既往的產業革命進行歷史考察,從中尋找可供借鑒的有益經驗。

肇始于18世紀英國的工業革命,被公認為世界上發生的第一次產業革命。這次產業革命使人類突破了“馬爾薩斯陷阱”,一些先發國家由此走向豐裕。這場產業革命是人類歷史上偉大的創新,是一場按照一定邏輯展開的創新。

(一)這是一場由經驗型且富有“企業家精神”的人掀起、組織和推動的產業革命。第一次產業革命由紡織工業起步,以動力變革為基礎,鋼鐵業、運輸業及其他產業先后革新。這場革命的杰出發明者中,珍妮紡紗機發明者詹姆斯·哈里夫斯基是紡紗工。水力紡紗機的發明者理查德·阿克萊特是個理發師也是個做假發的。用焦煤煉生鐵的發明人亞伯拉罕·達比是個賣麥芽酒的人。打開工業革命大門的人詹姆斯·瓦特是個造船工人的兒子,他在自學過程中與科學界有過不緊密的聯系。在最重要的發明家中,只有自動織布機的發明者埃德蒙·卡特萊特有大專文憑。[1]

如果他們僅僅作為技術發明人,還不能形成產業創新的充要條件。關鍵是技術發明人同時也具有企業家精神,這類人可以稱之為企業家。在創新經濟學的奠基人熊彼特教授那里,所謂創新,就是通過一種創造性破壞,實現一種要素的新組合,從而建立一種新的生產函數。而企業家就是具有這種精神和這種才能并組織其他要素完成這一創新使命的人。企業家履行這樣的職能,構成了產業創新的源泉和動力。[2]

阿克萊特、拉比都是有名且兼有發明人和企業家雙重身份的重要人物。工業革命代表人物詹姆斯·瓦特發明蒸汽機及推動廣泛應用的故事,大體上可以反映出那個年代的企業家精神。1765年,瓦特制作了一個對紐科門蒸汽機有革新意義的發動機模型(發明人),并得到了一個叫約翰·羅巴克的投資(投資人)。雙方約定,羅巴克墊付瓦特對約瑟夫·布萊克的欠款(布萊克曾經資助了瓦特的研究),并承擔制造機器的費用。瓦特許諾這種機器將節省一半燃料,羅巴克將得到2/3的利潤作為回報(企業家間的契約)。到1768年末,機器設計完成,羅巴克出資注冊了一個“減少火力發動機中蒸汽和燃料消耗的新方法”的專利。正在建工廠造機器的過程中,羅巴克企業破產,將股份轉讓給了另一位叫馬修·博爾頓的企業家。于是,有了一個接力賽。博爾頓幫助瓦特延長了專利,雙方簽署了一項資助協議。博爾頓負責這個項目的所有費用,支付實驗所有花銷,并每年給瓦特300英鎊,而他得到存續期專利收入的2/3。1776年,瓦特蒸汽機正式誕生并投入使用。到了1780年代末期,蒸汽動力已經變得適用于各種規模的工業企業和其他行業,為幾乎所有行業提供動力(瓦特—博爾頓公司因之占領市場并獲利)。瓦特蒸汽機,從設計到生產、從應用到市場,直至成為一個新的行業,并改變了產業構成,充滿了各種不確定性和風險,也存在巨大利潤的想象空間。企業家精神引導和支撐了創新。

(二)這是一場適應技術創新而生發的多方面創新的產業革命。經濟學家熊彼特在創新理論中,提出了企業通常采用五種方式“改變生產函數”,“實現新組合”:(1)引入一種新的產品;(2)引入一種新的生產方法;(3)開辟新市場;(4)征服或控制原材料或半成品的新供給來源;(5)實現任何一種工業的新組織。

英國工業革命中的企業家大多采取一種或幾種方式對要素進行新的組合。如英國經商奇才喬賽亞·韋奇伍德的成功之道體現了熊彼特教授概括的“五新”路徑。韋奇伍德開發了一種奶油色的瓷器(這在當時歐洲是發明性的新產品),借為女王生產奶油色茶具之機,將產品冠以“王室牌陶器”(打造品牌),在其產品上,打上制造商的標識(商標運用)。捕捉歐洲當時流行的復古潮流,從考古中挖掘元素,制造出復古風格的陶器(新原料來源、新配方)。將陶器從日常用具引向奢華的裝飾。除品牌、商標等營銷方式外,韋奇伍德還一改委托經銷的做法,在當時最時尚的倫敦,直接開設華麗的樣品陳列間,開啟展示性的銷售(新方法、新市場)。他的產品不僅暢銷英國,而且流行于歐洲。[3]韋奇伍德經營之道的創新,與當時的中國陶器經營策略顯然是有過之而無不及的,其影響在今天看來亦有意義。企業家精神在他那里淋漓盡致地發揮。

工廠制度的確立,是英國工業革命中產業組織創新中的突出成就。水力紡織機的發明人(同時也是企業家)理查德、阿克萊特經營自己的發明和生意,1772年,他在德比郡克羅姆福德建立起5層樓的廠房,將紡紗機和分揀、漂洗、標簽和包裝設備安裝在一起,實現了紡織工業的機械化。這位發明人還通過控制專利授權,嚴格限制其他廠商工廠的紗錠數不得超過1000個,以阻止其挑戰自己。阿克萊特的工廠,被譽為現代工廠的開端。工廠制度是一種與機器大工業相適應的生產方式。工廠生產的機械化,其能力和效率高于傳統的手工作坊和家庭生產。工廠生產的規?;a,分攤到單位產品中的成本低于傳統的手工生產。工廠生產形成的分工協作和專業化,比沒有分工的生產效率高。工廠催生的現代管理,對傳統管理是一種變革。工廠制度不到一個世紀就打敗了幾千年盛行的生產組織,與工業革命一道,成為現代經濟的組成部分。

(三)這是一場基于大量企業的集群性創新,大規模的“創造性破壞”,呈現新業態新結構為主體的產業革命。產業變革不只是某一個企業的創新,由于存在著前向或后向,縱向或橫向的相互關聯,一個企業與另一個企業,一個行業與另一個行業往往形成集群式關聯式創新。英國工業革命起步時,織布技術比較領先,而紡紗技術不能與之相匹,市場需求催生了紡紗的機械,機械制造需要鋼鐵,煉鐵需要大量的煤,采煤遇到了運輸和排水問題,這些又對動力提出了需求。行業發展互為條件、互為市場,舊的結構打破,新的結構產生。在技術層面,產業關聯也密不可分。如博爾頓—瓦特公司蒸汽機的生產和成功的大規模應用,得益于當時已有的機器加工業,特別是機床工業。瓦特的蒸汽機要求汽缸鏜達到極高的精密度,該技術是由威爾金森公司發明的鏜床加工的。這種膛床原來是制作炮彈而發明的?!坝鴼v史學家西蒙·謝弗認為,破解工業革命起源之謎,部分答案存在于三個貌似互不相干的因素:大炮、鐘表和啤酒。在這三個領域,英國都曾處于領先地位,以‘火箭號’這種蒸汽機車為例,從事大炮制造的英國工程師早就掌握了一種精密技術,能把活塞嚴絲合縫地安到汽缸里,從而形成密封。英國的鐘表師也知道怎樣把杠桿的上下運動轉化為圓周運動。英國的釀酒師是也有辦法讓蒸汽壓力保持穩定?!盵4]

工業革命使得英國的國民經濟及構成發生了根本變化。1801年英國的農業、林業、漁業占國內生產總值的34%,制造業、礦業、建筑業為28%;1871年,上述收入分別為15%和42%,后者上升為主導產業。鐵和鋼的進出口也從一個方面反映英國經濟構成。1700年至1709年,英國進口總量16千噸,出口總量為1.6千噸,而1850年至1859年,上述數據分別為44千噸和1225千噸。[5]棉紡業或許最能反映工業革命。1765年,英國的紡織總量是價值50萬磅的棉花,全部是手紡。1784年,這一總量躍升到1,200萬磅,全部是機紡。到1830年,棉布料占到了英國出口貿易量的一半以上,而這竟是出自一個看不到棉花種植地的國家。[6]盡管很難找到更完整的數據說明當時產業革命的整體結構和面貌,但可以斷言的是,這場革命是整體性的“創造性破壞”,是全面性的“要素新組合”。正如熊彼特教授所描述的那樣,新組合意味著對舊組合的競爭性消滅。新組合不意味著對某些閑置資源的利用,通常新組合須從某些舊的組合中提起必要的生產資料,新的組合意味著在舊的經濟系統中現有生產資料的不同利用。[7]確實,18—19世紀的英國,自然資源并未有根本的改變,山還是那些山,水還是那些水。但新產業技術、新產業態、新產業結構、新產業組織漸漸占主導地位。

(四)這是一場發生在現代科學興起,工業啟蒙與理性覺醒背景下的產業革命。有人說,牛頓為工業革命創造了一把科學的鑰匙,瓦特用這把鑰匙打開了工業革命的大門。這句話雖然不十分準確(沒有證據表明蒸汽機的發明與牛頓力學直接相關),但大體上講了工業革命與現代科學興起是有關的。美國學者喬爾·莫基爾在研究知識經濟的歷史起源時,提出了一個工業啟蒙的概念,架起了現代科學與工業革命的橋梁。莫基爾認為,18世紀發生的啟蒙運動是多層次的復雜現象,工業啟蒙關注于對自然力量的觀察、理解和人工利用?!肮I啟蒙是兩類有用知識及其二者關系都發生了根本性轉化的一種社會變遷過程?!盵8]這里兩類有用知識,一類是命題知識,即關于自然現象和規律的知識。一類是指令知識,也可以稱之為技術。前者具有認知特性,后者具有技藝性,工業革命中,兩類有用知識的持續增長,互動和轉化推動了創造和發明??茖W發展對工業啟蒙的貢獻表現為,科學方法、科學精神和科學文化互相交織??茖W方法,是指以精確測度、數控實驗或結果可重現為標志的具體方法,它貫穿于所有技術活動之中??茖W精神則是一種對自然現象有序性、理性和可預測的忠誠信念。自然界是可知的,被固化在工程師和發明者的心目中。而科學文化認為,應用科學要服務于商業和制造目的。人類對事物的控制依賴于不斷積累起來的關于自然界如何工作的知識,自然界只能順從具有有關知識的人來統治。[9]在科學文化和科學精神、科學方法對工業啟蒙的影響中,科學精神和科學文化是一種區別于中世紀的全新觀念,這種觀念的廣泛確立,支配了那個時代的人的行為。而科學方法的運用,提供了解決工業化問題的方案和形式。第一次產業革命中,雖然科學本身還不足以直接作用于以技術為基礎的產業創新,但工業啟蒙的深入人心和付諸實踐,足以證明科學興起對產業革命的巨大作用。

(五)這是一場發生在市場經濟制度基本確立,具有相對寬松的工商業和社會團體發展條件支持的產業革命。為什么在18世紀的英國,涌現了一批天才的發明家和企業家推動著創新?為什么工業啟蒙活躍在英國并成為促成工業革命的動力?回答這些問題,不能不走到特定的政治經濟社會結構中。

1.英國的“光榮革命”和市場經濟制度確立,為工商業發展提供了激勵。1688年,英國發生了光榮革命,信奉新教的威廉三世成為英國國王。1689年,《權利法案》通過,英國建立起君主立憲制。王權受到了限制,議會和政府掌握了權力,一批新貴取得了治權?!稒嗬ò浮窂U除了王權的一些特權,如暫停執行的法律有:國王不經議會同意而征稅、國王干預法院事務等?!稒嗬ò浮肥菍ι虡I利益和家庭利益的一種保護,給企業家和投資人帶來的信號是,他們創新收益不再隨意被剝奪,經濟活動有安全的社會環境。1776年,現代經濟學的奠基人亞當·斯密發表了《國富論》,嚴厲批評重商主義,贊美市場的平等交換和自由競爭,英國市場經濟制度初步形成。新的政治結構和經濟制度,打破了中世紀以來以世襲地位進行社會分層的框架,為工商業者提供了進入社會的新通道和實現機制。正是這種激勵,發明家企業家才激發起創新精神,冒險精神,進取精神。也是這種激勵,工商業逐漸呈現出廣泛的而非零散的,持續的而非一時的發展態勢。這一最重要的社會條件,在當時的歐洲唯英國所有。

2.專利制度。專利制度是英國工業革命的核心指導,通過法律保護發明的權益,確認原創,激勵創新。水力紡紗機的發明者阿克萊特,蒸汽機革命性創新的瓦特,都是最大化專利制度的運用者、受益者。英國的專利制造,隨著工業革命的發展而增長。1700年到1740年政府每年平均授權的專利不足5個,而從1740年到1780年,每年平均的專利授權數量14個,1780年到1800年,平均每年的專利授權數上升到52個。[10]專利授權的增長,一方面反映了這項制度對發明創造的吸引力,發明創新者對“我的創新”的在意和對制度的信任,另一方面也反映了英國工業革命中創新突破的不斷延伸。對工業專利授權為普遍性的保護。專利制度也是當時英國實施的獨特制度,是鼓勵創意、技術和產業創新的秘訣。

3.月亮社及社團。18世紀,英國有眾多俱樂部,極負盛名里有伯明翰的“月亮社”,這是一個將工業與科學相結合的社團組織。會員中有的是18世紀最有影響的企業家發明家以及科學家等等。伊拉斯謨·達爾文(《物種起源》作者達爾文的爺爺)是月亮社的創始人之一。成員多是新教徒,包括作家、工匠、官員。每月滿月的那天,他們就相聚一起進行交流。如企業家、陶瓷制作和營銷商韋奇伍德與化學家約瑟夫·普里斯特利,交流陶瓷與化學方面的問題。月亮社的成員中,先后有10人成為皇英國皇家學會會員。類似的社團組織,還有技藝協會,皇家研究所,倫敦地質學會,皇家工程師學會等。這些社團組織或綜合或專業,或相互交流,或共同研究,或出版書刊,或組織培訓,不僅促進了科學知識和實用知識的相互滲透,相互轉化,降低了知識技能傳播的成本。更為難得的是,通過這種方式,高深的知識和技能走進大眾,普及社會,打破了階層界限,促進了社會平等。而這一切構成了工業啟蒙和產業創新的化合劑。這也是當時英國所特有的。

與英國情勢形成鮮明對照的是,在工業革命時期,西歐一些國家也不乏科學家和發明家,甚至不乏當時最先進的發明。如德國德累斯頓附近的邁森小鎮,出產過的一種上乘的瓷器,這種瓷器專供王室。國王奧古斯塔斯二世為防止配方外傳,競下令將發明人關在城堡里。法國的天才發明人雅克·沃康松1731年發明的了一種水平最高的自動消化鴨,具有很強的娛樂性,但也沒有投放市場,更沒有形成產業?!坝擞袀€基本觀念,那就是,一項創新,首先要能賺錢,能夠商業化?!眴虪枴つ藸栒f道:“無論是在哪個社會,都沒有人對錢反感,但在法國,創新首先要服務于國家,他們首先看軍隊需不需要,軍隊不需要的,就用于上層社會?!盵11]這或許是工業革命為什么在英國而不是在其他國家發生的一個重要原因。

第二次產業革命,是以19世紀中后期的電的發明和應用為標志的。19世紀末到二戰前,各種新產業新業態爆發性增長,如石化產業、鋼鐵產業、汽車產業等等。之所以以電的發現和應用為標志,是因為電的通用性、基礎性,如同第一次產業革命中的蒸汽機。第二次產業革命與第一次產業革命相比,既有繼承性,又有革命性,這一點在其創新邏輯上也得以體現。

(一)這是一場發生在科學世紀,科學與技術相互推動相互影響的產業革命。19世紀被稱之為科學的世紀,在這個世紀里,自然科學的各門各類,如數學、物理、化學、醫學、生物學、天文學等等都日趨成熟,構成了自然知識的大廈。以至一些科學家認為,至19世紀末,自然界的根本問題已經解決,剩下的就是使計算再精確一些而已。19世紀末,在認知上,科學化代替了工業啟蒙,科學價值更深入人心,以科學應用提高技術和競爭力日益成為企業家的選擇。

科學發展直接改變了技術創新的方向和源頭?;瘜W的發展及其應用,催生了化工技術的井噴,而物理學的進步,打開了通向電的技術的大門,一系列電的應用技術被發明了出來等等。有學者指出“1875年左右,西方尖端工業技術的發展已從可見世界里的杠桿、齒輪、凸輪、軸、滑輪以及曲柄轉向不可見世界的原子、分子、電子流、電磁波、感應、電容,磁力、電量,電壓、細菌、病毒以及基因,其結果是西方工業技術前進所依靠的泉源有所改變”。[12]而應用技術的發明,與科學發現又形成正反饋,加快科學革命。一個很有說服力的案例是“巴斯德消毒法”與“巴斯德微生物學”的創新。1795年,法國糕點制造商阿佩特發明了食品灌裝技術。1810年,英國出現了以密封方式存儲食品的鍍錫容器。但阿佩特和英國的效仿者們都不清楚這項技術為什么有效,也不知道功效過程是怎樣的。法國葡萄酒釀酒師,也困惑于葡萄酒變酸且不易保質的問題。直到19世紀80年代,法國生物學家路易斯·巴斯德在研究法國葡萄酒變酸時,揭示了其中的原理,即影響食品和酒變質變酸的主因是,某種微生物存活其中。用適當溫度可以殺死或抑制微生物的生長,從而保持食品或葡萄酒較長時間不變質。

在實踐中產生的巴斯德微生物學和巴氏消毒法,不僅深化了生物學的認知,促進了食品行業的發展,而且對其他產業(如醫療)產生了積極作用。第二次產業革命中,科學或者認知的拓展,應用技術的進步,以及二者的協同和相互正反饋,為產業創新提供了方向和源泉,構成產業革命的“硬核”。

(二)這是一場現代教育勃發,源源不斷提供人才支撐的產業革命。由中世紀而上溯,西方社會技藝的傳承主要是師徒,及至中世紀末期的行會。這使得技藝封閉在圈子內,有用技藝得不到普遍的應用和大范圍推廣,也抑制了技藝之間的競爭和激發起的創新。中世紀時期,雖然辦了一些大學,但主要是進行經典教育。一些自然科學發現,更多的是由好奇心驅動或有錢人資助的研究成果。第二次產業革命中,產業創新的科學元素比重上升,對高水準的工程師、技師需求大,傳統的師徒傳承、行會和大學滿足不了新產業的需求。一些后起的國家抓住了關鍵,大力發展新工科教育。

19世紀中葉開始,美國工程教育快速發展。倫斯勒理工學院(1824年)、麻省理工學院(1865年)、斯蒂文斯理工學院(1876年)先后成立。1919年,麻省理工學院在電機工程系啟動了一個項目,參與的學生學習時間一半在學院,一半在通用電氣公司。地方積極發展工程教育,工科類院校迅速增長,到1917年已有126所。[13]

德國作為后起之秀,19世紀教育資源投入對其成為科技和產業強國舉足輕重。柏林大學(1809年)、波恩大學(1818年)先后成立,并貫徹研究和教育并重的新辦學理念?!暗聡茖W的大發展是從化學開始的。1924年,德國化學家李比希從巴黎學成回國,擔任吉森大學化學教授,這位有機化學之父在吉森大學創立了一套新的化學教學方法。首先他建立了一個專供學生使用的實驗室,讓學生們自己在實驗室里動手解決教授所提出的問題,這打破了學生們在教授的實驗室里打下手當門徒的傳統。這種先進的教學方法吸引了大批的青年學生來到吉森,聚集在李比希身邊,使吉森成了當時歐洲的化學研究中心,李比希的學生很快分散到德國各地,在各大學和新型的化工企業擔任職務,使德國的化學和化工首先走向世界的前列?!盵14]美國、德國超越英國,領第二次產業革命之風騷,引入和創新現代教育功不可沒。

(三)這是一場工業科學的興起,科學家加入企業創新的產業革命。所謂工業科學,是指科學知識在工業中的應用或用科學理論和方法組織工業設計、生產、管理等。第二次產業革命時期,隨著科學的創新和應用,特別是一些不可見的元素知識應用,如原子、分子、電子、電、磁、細菌、病毒等等,只有受過訓練的科學家或工程技術專業人員才能理解和運用,工業科學由之興起。一批科學家被有遠見的企業家聘用,成為產業創新的重要力量。如美國鋼鐵大王安德魯·卡內基的傳記作者,在其相關作品中引述了傳主的一段話,為工業科學中科學家的加盟和創新作用的發揮,作了一個很生動的注解?!拔覀儼l現……一位有學問的德國人——弗里克斯博士——他向我們公開了許多奧秘,現在發現一向被認為好的礦石的含鐵量比過去所說的要少10%、15%甚至20%。迄今為止,我們一直認為不好的礦現在都在生產優質礦石,好的成了壞的,壞的成了好的,一切都顛倒了。生鐵煉制過程中的不確定性,有化學知識解除了?!盵15]這還不是個案,如發明大王。愛迪生本身不是科學家,但他雇用艾普頓和克勞迪斯為他工作,前者是數學家和物理學家,后者擁有電氣工程博士學位。1892年,通用電氣公司通過兼并接收了愛迪生的電器公司,留用了查爾斯·斯坦邁茨當咨詢工程師,斯坦邁茨在德國大學學過數學、電力工程和化學。1889年移民到美國,作為一名獨立個人發明家,他搞出了200多項獲得專利發明。[16]

(四)這是一場企業研發組織化、專門化,工業實驗室主導的產業革命。與第一次產業革命的創新邏輯不同的是,第二次產業革命中,一些企業組建工業試驗室,使研發機構化、專門化、知識化。這一新的創新邏輯的確立,本質在于創新范式的進化。第二次產業革命時期,科學理論的創新,為技術創新、產業創新提供了更廣闊的認知空間。但從原理的揭示到技術化、工程化、產品化、市場化還存在著“萬里長城”,若干環節仍需要研發的加持。

在第二次產業革命中,德國在化工產業大放異彩,拔得世界的頭籌。其中巴斯夫公司從支持合成氨的研發到產業創新發展是一個十分經典的案例。合成氨是19世紀人類為解決天然肥料日益減少而無法支撐未來而提出的課題,德國尤其緊迫。巴斯夫公司意識到其未來產業前景,關注和支持合成氨的研究。在若干科學家進行基礎理論和試驗的研究中,德國卡爾斯魯厄高等工科學?;瘜W家弗里茨·哈伯博士和助手掌握了以用氮氣和氫氣制取氨并取得比較高產率的技術(科技成果初現)。但技術是否可行,需要大幅提高合成氨實驗裝置的性能,找到大幅提高氨的生成速度的觸媒,在大學缺少經費時,巴斯夫公司兩次支持了哈伯博士及團隊的研究(企業支持大學研發)。1909年7月的模擬實驗中,哈伯系統穩定運轉了5個小時,高壓反應室中的氦氣被轉化成氨的達6%—8%,實驗成功。巴斯夫公司獲得成果轉讓優先權。作為研發獎勵和不外泄技術的補償,巴斯夫每年給哈伯支付2.3萬馬克的薪水和研究費,另外投產之后,每生產1千克合成氨,給哈伯提取數便士的紅利(成果轉化激勵機制)。

實驗室成果產業化,在重化工業那里,要經過“中試”,以驗證實驗室成果產業化的可行性、安全性和經濟性,并將新產品推向市場。這往往需要更復雜的二次或多次研發。合成氨科研成果產業化過程,面臨三大難題。即廉價高效觸媒的開發,高純度原料氣體的大量生產和大型耐高溫高壓合成裝置的研制??枴げ┦┎┦恐鞒至斯竞铣砂表椖康闹性嚕ǘ啻窝邪l和試驗)。在經歷過爆炸和無數次的失敗后走向成功(通過中試過程被工業實驗稱之為越過死亡之谷)。巴斯夫產出了世界上第一爐合成氨,開始了一個新的產業。卓越貢獻者弗里茨·哈伯博士、卡爾·博施博士分別獲得1918年和1931年諾貝爾化學獎。[17]

美國貝爾實驗室是工業實驗室優秀代表,也是用技術生產技術,用技術促進升級,用技術擴大對自然界認知的范例。1876年,貝爾發明了電線年,成立貝爾實驗室。該實驗室是晶體管、信息論、太陽能電池、通訊衛星、激光器、發光二極管、數字交換機、可視電話、UNIX系統和C語言的發明者。還貢獻了25000多項專利技術。有15位科學家獲諾貝爾獎;16位獲美國科學技術獎和4位獲圖靈獎。貝爾實驗室既發明了技術,也發現了科學,既使技術工程化,又使技術產業化。

第二次產業革命時期,工業實驗室并非個別現象,“1898年以前美國工業中已創建139個研究實驗室,其中112個在制造業,以后到1918年為止,又建立了553個研究實驗室”。[18]工業實驗室既是科學時代創新的產物,也是重要創新載體。

(五)這是一場產業組織進化,“流水線”與大規模生產相結合的產業革命?!傲魉€年)、特定的地點(底特律)、出現在特定的產業(汽車產業)中的。流水線相比第一次產業革命中的工廠制度而言,是一種技術和管理制度或生產方法上的飛躍性的創新。大衛·E·奈對流水線的特點進行了詳細描述??珊喴獨w納為五個方面:勞動分工優勢的提高;通用零部件;單一功能的機器;機器設備的布局以制造每一種零部件的操作為主,而不是根據其類型進行擺放;通過滑行和傳送帶將零部件傳送到工人面前。[19]流水線的應用和不斷完善,大大提高了福特公司的生產效率。

流水線重構了生產技術的物質結構,重構了工廠設計,也倒逼了技術變革。如零部件的精密加工和通用性等等。同時,也改變工廠生產的組織管理,其中一個重要的方面是,過去工人的勞動是由管理者監督的,而在流水線上則由機器帶動去實現。此后,在流水線的基礎上,產生了管理的自動化和精益生產。流水線的推廣,還引導了工業的全球化。由于流水線使得一般的工作變得簡單且易于操作,正常人經過短暫培訓就可以上崗,大大拓展了勞動力的適應性,制造這一精密過程在加工環節變得簡單了。這使得勞動力便宜變成一種分工優勢,這決定了新的國際分工。因此,流水線的影響和價值在產業創新中難以估量的。

電子信息產業的興起,可以追溯到第二次產業革命,電報、電線世紀初就已發明并進入經濟社會中。不過,真正可以稱之為第三次產業革命的,是20世紀中期電子計算機的發明及其應用,以及其后人類逐步走入互聯網、物聯網時代,信息產業成為一些國家的支柱產業,并成為幾乎所有產業的基礎。因此,我們考察第三次產業革命的創新邏輯,重點放在二戰及以后的產業創新。

(一)這是一場知識經濟時代來臨,知識型企業引領的產業革命。如同前兩次產業革命,企業仍是主角。從計算機的商業化到將互聯網連接到千家萬戶,從手機的普及到大數據的形成,從人機互聯到人工智能無一不是企業創新行為的結果。不過,戰后的幾十年,科學更加高深,人類對自然的認知向廣度和深度拓展,產業創新中知識含量也不斷增長。

一是知識型企業家在創新中群體性崛起。新產業的巨頭谷歌公司、英特爾公司、思科公司等初始所有權或高層管理者多擁有名校博士學位。微軟公司、蘋果公司、臉書公司的CEO也大都是不滿學校的教育而退學的天才般的創業者。他們不僅具有傳統企業家的“企業家精神”,而且大多懷有改變世界的夢想。他們創業創新的領域,其認知基礎不是浸淫日久的傳統知識,而是對未知探索的渴求和對傳統的叛逆。他們不是被動地滿足已有的社會需求,而是以新供給創造出需求。

二是研發成為公司的基石和主業。與傳統的公司不同,新公司競爭力主要來源于高門檻的科技研發,以及產出的新產品新材料新工藝新服務新管理。研發型企業一般具有以下優勢。(1)高投入的研發強度。一些公司的研發投入占銷售比高達10%及以上。如深圳的華為公司2020年的研發投入超過營收的15%,超過1400億元。(2)員工中高學歷高水準的研發人員占比高。以華為公司為例,從事研發的員工占比近半數。在研發團隊中,數學家、物理學家、化學家超過千人。這個指標完全可以比肩知名的研究型大學,是傳統企業難以想象的。(3)以高新技術領域發明專利占領全球制高點。美國高通公司憑借CDMA領域的專利,在3G、4G通訊發展中賺得盆滿缽滿。華為公司在美國申請的專利超過萬件,其中5G領域專利領先全球。專利技術競爭成為公司競爭之重器。(4)企業創新呈現出快速與迭代。英特爾公司創始人之一的戈登·摩爾曾預言:當價格不變時,集成電路上可容納的晶體管數量,每18—24個月翻一番?;蛭⑻幚砥鞯男阅苊績赡晏岣咭槐?。迄今為止,信息技術的發展基本驗證了摩爾的預言,故有摩爾定律之稱。蘋果手機于2007年推出,到2021年推出iPhone13,幾乎年年更新。這些都集中反映了新經濟中公司的創新力。

三是公司既是創新平臺又是資源配置平臺。蘋果公司、谷歌公司、中國阿里巴巴等巨頭,既是功能性公司,提供專門的創新產品和服務,如搜索引擎、通訊、供應鏈等,更是平臺公司。這本身既是技術創新也是組織創新。作為平臺公司,這些巨頭鏈接著一種產業生態,形成強大的產業生態集群。如谷歌搜索引擎、谷歌翻譯、谷歌地圖、谷歌新聞、谷歌天氣、谷歌無人駕駛等以及安卓系統開源式接入。蘋果商店早已令人眼花繚亂。阿里巴巴將成千上萬供應商接入系統。并且,隨著云計算、智聯網的創新鏈接和應用,新技術以不可遏制的方式繁殖和演化。實體世界之外的一個虛擬世界逐漸形成。這種由信息技術支撐的動態競爭產業生態創新至今還在蓬勃發展。它也許是人類產業創新的長期邏輯,或許也是我們面臨的一大挑戰。

(二)這是一場產學研深度融合、共同發力的產業革命。產學研深度融合是新產業創新的主要特征。產學研深度融合,不能簡單地理解為企業從事生產、科研部門從事研發、大學從事教育,然后圍繞“產”建立密切聯系?;蛘呔窒抻凇翱蒲谐晒a業化”的線性邏輯。盡管上述組合十分有意義,但產學研深度融合本質在于,知識經濟時代,企業的生存和發展,比任何時候都依賴于知識及其應用和人才發揮作用的內化。而知識的增長和人的發展也需要企業創新提供支撐、反饋、驗證和推動,兩者相互依存和彼此增強。你中有我,我中有你,水融,渾然一體。硅谷與斯坦福大學的實踐提供了成功范例。

最具有典型意義的是,大批如雷貫耳的企業本身就是產學研深度融合的化身。如谷歌、思科、惠普和太陽微系統、雅虎等等。這些創辦者是斯坦福大學的教授、研究人員或學子,也是企業家。他們是知識、技術的創新者,也是身體力行的創業者。他們的身份就是“產學研”深度融合的統一體。特別是那些起步于校園的企業。谷歌搜索引擎之路起步于計算機專業的博士的研究和試驗。思科公司的創始人也是斯坦福大學的一對夫婦,他們先設計出“多協議路由器”,聯通校園內不兼容的局域網,后走出校園,創辦思科公司。太陽微系統和硅谷圖文也是在斯坦福大學開發出第一代產品原型的公司。更多的是,從斯坦福大學校園延伸創業或校友開辦企業僅在硅谷就達4萬家左右,年收入占硅谷的50%左右,是若干細分領域的從0到1的創造者,他們改變了世界。

斯坦福大學還通過為硅谷的企業提供高水平的前沿知識和培養合格人才助推產業創新,這也是更廣意義上的產學研深度融合。而斯坦福大學周圍林立的創新型企業,回饋大學,為大學發展注入了新的力量。他們或以校友名義為大學捐款;或以成功人士為在校學生提供示范;或因企業發展為創業創新者提供機會;或因企業創新給科學研究和技術發明提出課題和經費、場景支持等等。

(三)這是一場政府投放資源并以多種方式參與其中的產業革命。任何企業都不可能生存在無政府狀態,純粹作為“守夜人”的政府也只存在理論的假設或幻覺之中。第一次產業革命之所以在英國爆發,一個重要原因是“光榮革命”后,英國政府行為比西歐其他國家政府更有利于產業創新和生長。第二次產業革命,后起的美國、德國政府以保護主義政策扶植本國產業,以興辦或支持教育(研究型大學或職業教育)為產業變革提供創新資源。第三次產業革命,政府對產業創新的介入和參與加深,有的直接當“運動員”,產業創新愈益復雜化生態化。

1.政府增加對基礎理論和基礎設施的投入。第二次世界大戰中,科技應用在戰爭中的威力和優勢盡顯。大戰臨近結束的1944年,羅斯??偨y要求其顧問范內瓦·布什提出意見,如何沿續和運用科技力量,促進國家發展和民眾健康等。布什組織研究并提交了一份名為《科學:無盡的前沿》的報告,這份報告將科技分為基礎理論和應用技術兩個方面,指出:“第二次世界大戰已經無可辯駁的向我們清楚地表明,基礎科學(包括發現原子核,激光、計算機和雷達等的物理學規律)對國家安全具有本質上的極端重要性,同時,對我國的經濟安全具有同等重要性?!薄耙磺行庐a品和新工藝都不是突如其來、自我發育和自我成長起來的。它們都建立于新的科學原理和科學概念之上,而這些新的科學原理和科學概念則源自最純粹的科學領域的研究。一個依靠別人來獲得基礎科學知識的國家,無論其機械技能如何,其工業進步都將步履緩慢,在世界貿易中的競爭力也會非常弱?!盵20]

布什的這份報告,被認作戰后美國科技強國的綱領性文件。戰后美國專門組建了國家科學基金會,為基礎科學研究提供源源不斷的支持。一些機構或新設立或增加預算。著名的有美國國防部高級計劃局、美國國立衛生研究院等,還有建設大科學裝置和國家實驗室。國家基金會不分國立、私立,以學科和項目的方式支持美國研究型大學建設和知識發現,是美國作為科學強國的重要支撐。戰后幾十年來,美國形成了國家創新體系的基本架構:純科學理論研究(政府支持),應用基礎理論研究(政府有限支持),技術開發(企業)。這一架構被稱為“線性模式”。近年來,“線性模型”在實踐上得以修正,政府支持應用基礎研究的預算比重增長,特別是在新能源領域和衛生健康領域。在理論上,曾任普林斯頓大學伍德羅威爾遜公共與國際事務學院院長唐納德·E·司托克斯教授,考察了幾十年基礎科學與技術創新的關系后,提出了著名的“巴斯德象限”說。即科研問題的選擇,應轉到社會需求導向的理論研究,其政策取向要轉到支持應用基礎研究為主。[21]而《發明與發現:反思無止境前沿》的作者,更是以美國的若干案例和最新的實踐,對“線性模型”進行了批評,提出了“發明——發現循環模型”。其政策主張是重構政府支持創新系統。[22]對“線性模型”的反思,反映了產業創新模式的變化。

2.軍工——產業相互增強的創新機制。美國政府在早期的武器供給中,培育了“可互換機制部件”,二戰及以后,政府需求管理成為促進產業創新的強大機制。以電子信息產業的幾大關鍵技術創新為線索,第一臺電子計算機的直接需求,來源于軍方解決爆炸品落點和彈道的大規模計算?;ヂ摼W的前身“阿帕網”的第一個形態,1969年由美國國防部高級研究計劃署建立。集成電路的鼻祖仙童公司,第一批平臺型晶體管的合同實際上出自軍方。這份合同支持了仙童的集成電路研發,還促進產品工程上和生產上的可靠性。美國形成的軍方——產業互增強機制,跨越了技術產業化早期的高成本、市場需求不足,難以籌資等“死亡陷阱”,為企業向市場拓展創造了條件。反過來,企業創新一旦被市場接受,壟斷性利潤不但彌補創新成本,為再創新提供資金支撐,形成企業創新的良性循環。而民間企業不斷提升的高水準的制造和服務又滿足軍方更高的需求。軍工——產業的正反饋,是政府以需求管理建構市場,國防與產業實現聯動的創新。二戰后,核工業、航空航天業基本上也是類似的創新軌跡。

3.政府組織產學研聯合創新關鍵技術。20世紀70年代,為掌握超大規模集成電路(VLSI)關鍵技術,由日本通產省組織成立了一個產業界和學術界人士在內的“VLSI研究開發政策委員會”,統籌和推進相關技術研發。并組建“VLSI技術研究組合”和共同研究所負責具體研發和實施。共同研究所研發人員由通產省下設研究機構專門人才和日本電氣、東芝、日立、富士通、三菱電機等大型半導體企業研發骨干近百人組成。研發定位于10—20年的可應用的基礎性和共性技術。研發經費由政府和企業按比例出資,通產省出資近40%。4年攻關,通產省補助金總支出592億日元,相當于通產省手中的一半補助金。1980年,“研究組合”解散后,到1986年項目終止,5家企業又陸續追加600億日元用于技術的改進和再開發(可見政府和企業投資之大)。VLSI研發取得巨大成功。該項目之前,日本半導體生產設備80%左右要從美國進口。到20世紀80年代日本的相關設備實現了國產化。從1985年開始,日本的國際市場占有率便超過了美國。到2000年時,除荷蘭的ASML外,生產銷售這種關鍵生產設備的廠商,都是日本公司。日美兩國政府間,圍繞著集成電路產業的控制權,還打了一場綜合性的貿易戰。[23]

日本這一案例表明,在技術高度復雜化、高研發成本、高產業風險條件下,政府參與產業創新有時是十分關鍵的。

三次產業革命表明,好的市場經濟因產權、競爭、優勝劣汰的制度安排和文化認同,內生著創新機制,這是產業創新的共同邏輯。但僅此還不足以全面理解產業革命的產生和變化。作為經濟過程的產業創新,雖然由具有企業家精神的市場主體主導,科學和教育、工程和技術、政府規制和行為直接影響創新發生、速度、規模、范圍、方式和進程。創新是具體的歷史的實在的,是創新要素在特定場景下的組合,其中最為核心的是產、研、學、官(政府)四要素的組合。這四種要素的組合可以有N種形式、N種結構、N種模式。它們的組合模式構成了產業創新邏輯的不同展開。要贏得新的產業革命,首先要堅守好的市場經濟的大邏輯,形成特定時空下官產學研等創新要素有機生長和優化組合,如此,產業創新的活力將持續迸發。

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