评论赠书 | 美国的颠覆性技术创新

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美国的颠覆性技术创新

远望智库高级研究员  黄志澄

一个国家的创新能力，特别是颠覆性创新能力，与这个国家的教育和创新环境有着密切的关系，政府的政策对于颠覆性创新具有重大的催生作用，其中美国的经验值得借鉴。在这方面，美国国防高级研究计划局（DARPA）、洛克希德·马丁公司的臭鼬工厂（Skunk Works）、美国小企业局（SBA）和硅谷，都提供了许多经验。关于美国航空航天局（NASA）在培育颠覆性航天技术的经验，我们将在后面专门讨论。

1．DAPRA创新的成功之道

在过去的半个多世纪，美国DARPA是世界上最著名的引领颠覆性技术创新的机构，美军几乎所有现代武器系统在很大程度上都离不开DARPA研发的战略前沿技术。因此，世界上多个发达国家正在尝试建立自己的DARPA。在此同时，国际学术界也开始探究DARPA的创新模式。

DARPA是1958年2月为应对苏联在太空技术方面领先的形势，由时任美国总统艾森豪威尔下令设立的。DARPA致力于用较小的投入组织实施高风险的战略前沿的“改变游戏规则”项目，以保持美国在全球的技术优势。DARPA培育和推动了互联网、隐身技术、全球定位系统（GPS）、激光、无人系统等重大颠覆性技术发展，并为美国增强军事实力提供了技术基础，成为美国经济社会发展的助推器。这些战略前沿技术为确保美国军事领先地位、增强综合国力发挥了重要作用。此后，美国又在其他政府部门设立了多个类似DARPA的专门发展颠覆性技术的机构。

我国科技部部长万钢在为美国科普作家迈克尔·贝尔菲奥尔（Michael Belfiore）所著的介绍DARPA的书《疯狂科学家大本营：世界顶尖科研机构的创新秘密》而写的序言中说：“我们可以看到，DARPA在科技领域进行的基础研究和前沿探索，如何深刻影响了美国乃至全世界的未来发展。”

这个投资不太多、人员编制也只有200余人的机构，为什么会对美国国防科技甚至世界科技进步产生如此大的影响力？

首先，鼓励前瞻性创新。我们可以用长期担任DARPA局长的托尼·特瑟（Tony Tether）的话来说明。他说：“对于DARPA来说，创意就是一切。”“我敢说DARPA最好的项目经理是科幻小说作者。”DARPA鼓励“疯狂科学家”们用前瞻性的敏锐眼光去探索需求，并挖掘适合承担这些项目的个人和单位。例如，它近年来推出的“猎鹰”计划，支持了由号称“美国疯子”的埃隆·马斯克（Elon Musk）创建的SpaceX公司，成功地研制出了“猎鹰1”火箭。纵观DARPA的整个历史，它的项目经理们一直对第一眼看上去似乎稀奇古怪，甚至荒诞不经的想法持开明态度，并以此为荣。对此，特瑟说：“我们发现最好的防止科技被超越的方法，就是去创造新科技。”

其次，项目经理的任期限制是让DARPA充满活力的重要原因。它聘任的项目经理来自工业界、大学、实验室和军方等，任期约4年，也就是每年平均要更换25%的项目经理。因此，项目的管理和项目经理的升职完全脱钩。特瑟说：“当一个人走进这里的大门，他会有一种在其他政府机构所没有的紧迫感。”

最后，就是对失败的宽容。DARPA强调“高风险、高回报”。它从不逃避风险，而是去管控风险。特瑟说：“我们进行的这些项目通常都会产生巨大的效果，但是几乎没有数据证明这些想法一定能实现……DARPA的角色特性就是我们会在别人不会做的创意上进行博弈。”熟悉DARPA的人都知道，它的全部失败、半途终止，或变化很大的项目数量不会少于成功项目的数量。例如，20世纪80年代中期，它首先提出了国家空天飞机计划（NASP）的方案，但后来NASP计划却仍因技术过于超前而被迫取消，但DARPA却并不气馁，最近又开始探讨空天飞机的新技术了。

但是，DARPA的历任局长们多数并不认为DARPA有固定的模式，而是在不同时期对不同的项目采用不同的方法。在2008年成立50周年之际，DARPA对其15位历任局长分别进行了访谈。在访谈中，多位局长都认为DARPA的颠覆性创新应归功于“机缘巧合”。2001—2009年任局长的托尼·特瑟说：“我坚信说有战略是事后诸葛亮。事后，我能拿出一个实现计划的伟大战略，但是很多时候纯属机缘巧合。不是计划好的，而是随时间演变而成的。”

DARPA的成功是“机缘巧合”吗？当然不是，DARPA成功的背后，有其独特的管理机制和创新文化；但“机缘巧合”，或更确切地说是“审时度势”，也并非DARPA局长们的谦虚之词，它在DARPA的成功甚至在所有的颠覆性技术创新中，都是一个重要的因素，这是与颠覆性技术创新本身的特性，以及科学技术的总体发展规律密切相关的。因此，DARPA总要根据国际形势和科学技术水平的变化，提出发展颠覆性技术的新办法。

2．臭鼬工厂的14条原则

臭鼬工厂（SkunkWorks）是洛克希德·马丁公司高级研制项目团队的绰号。臭鼬工厂研制了公司的许多著名飞行器，包括U-2侦察机、SR-71黑鸟侦察机、F-117夜鹰战斗机和F-35闪电战斗机等。臭鼬工厂称得上是美国最高军事机密机构之一。

臭鼬工厂的研制项目虽然保密，但它的工作方法已经成为洛克希德·马丁公司最宝贵的财富，开始向美国各行各业推广。那么，他们的秘诀究竟是什么呢？答案很简单。一是人员尽可能的少，但队伍里每个成员都必须有极强的技术能力，这个团队必须有一个灵魂人物，臭鼬工厂的灵魂人物就是它的创始人、著名的飞机设计师凯利·约翰逊。

一般而言，人多力量大，但在约翰逊看来，人多只会降低执行的效率，使得组织变得臃肿不堪。当年，洛克希德公司协助美国空军进行“阿金纳-D”多用途卫星的研制，这颗卫星居然有如此大的一支团队，仅负责质量控制的部门就有1206名工程师！洛克希德公司在“阿金纳-D”项目里成立了臭鼬工厂，砍掉了所有无关的人员，并且把责任分级下放，落实到人。同时将所有没有明显必要的官样文章和繁文缛节统统砍掉，并且更改了发图的程序，规定出图后必须立刻发往车间进行生产，而不是像往常那样一个月之后再发。结果在这个项目上，总共节约了5000万美元的研制经费，研制时间缩短了一半，卫星的可靠性升高到了96.2%。

约翰逊总结出了臭鼬工厂的14条原则。这14条原则很快被全美推广，成为美国军工行业统一的研制准则。

（1）成立臭鼬工厂时，臭鼬工厂的总负责人必须有对整个项目全部的控制能力（必须是实权，不能架空），而且需要直接对企业的最高领导人负责。

（2）军方和企业都必须成立一个人少、但执行力很强的型号办公室。

（3）参加研制人员数量不宜过多！这是臭鼬工厂最重要的一条原则，一般而言，臭鼬工厂只保留正常研制队伍的10%～25%的人员。

（4）需要建立简单有效的制图格式和发图制度。

（5）书面报告必须尽量少，但是重要的工作又必须有详细的记录。

（6）逐月进行成本核算，不仅是对已经支出费用，而且要对整体项目的费用做出预估。

（7）承包商需要找到最好的成品厂，实现部件的外包工作。

（8）臭鼬工厂需要尽可能满足军方的需求，而基本检验的责任则向二次承包商和供应商下放，尽可能减少重复检验的工作。此外，对整个供应链必须有良好的质量控制。

（9）承包商有权将最终产品进行试飞工作。

（10）在与军方签订合同之前必须对所有硬件的规范达成协议。

（11）臭鼬工厂所需的项目资金需要保证稳定提供。尽量不要让研制团队因为资金问题而影响工作进度。

（12）军方的型号办公室和承包商的型号办公室需要密切联系，不断明确要求，尽可能减少误解。同时要求双方尽可能天天见面，这样可以减少书面文字。而且面对面地与军方人士沟通，可以把很多技术问题阐述得很清晰，避免了书面文字可能导致的走样。

（13）需要严格遵守保密条例。

（14）需要有良好的奖励制度，奖励臭鼬工厂团队中的突出人士。赏罚分明。

臭鼬工厂是航空工业中采用少量高级人才，集中力量突破关键技术，研制新型号的一种常见方法，如今它早已从洛克希德公司向外推广，在各行各业都取得了很突出的业绩。它的秘诀是尽可能用最少的人，用最简单直接的办法，解决最复杂的工程问题。美国航空工业之发达，不仅在于它们制造出了无数航空工业史上的经典名机，更重要的是由此产生的技术创新方法，以及创新对整个工业管理的深远影响。

3．SBA与小企业创新

美国颠覆性技术创新的主力是企业，特别是正在创业的小企业（美国的小企业相当于中国的中小企业）。企业创新的动力既来自市场需求的推动，又来自市场竞争的压力。竞争导致优胜劣汰，为了保证不在竞争中被淘汰，为了取得竞争优势，企业就必须通过各种手段增强竞争力。随着科学技术的发展，产品的竞争越来越多地表现为技术创新的竞争，特别是颠覆性技术创新的竞争。谁拥有颠覆性技术创新的成果，谁就占有了市场的绝对优势。同时，市场的开放程度往往决定这种竞争能带来何种创新的效果。只有做到市场的充分开放，才能催生颠覆性技术创新。例如，美国在2006年前，在航天商业运输领域只有波音和洛克希德·马丁等大公司，2006年开始决定在航天商业运输领域充分开放市场后，立即就涌现出一批如SpaceX公司、轨道ATK公司、内华达山脉公司等这样朝气蓬勃的公司，培育着航天运输领域的技术突破。

与大型企业相比，小企业虽然在资金、人才和设备等方面处于劣势，但是小企业规模小，灵活方便；专业化程度高，开展技术创新快捷省时，效率较高；管理层次少，凝聚力强，富于合作精神；小企业对颠覆性技术创新的需求更高，创新的意识更强。因此，小企业具有颠覆性技术创新的潜在优势。

基于以上原因，美国小企业在技术创新的数量、质量、效率和周期等方面都表现出很高的水平。研究表明，美国小企业创造的技术创新成果和新技术在数量上占全国的55%以上，小企业人均技术创新量是大企业的2.5倍。据在1958年成立的美国联邦小企业局（Small Business Administration，SBA）的调查发现，20世纪对美国和世界有过巨大贡献的65项发明和创造，全是由小企业创造的，从飞机、计算机到复印机、圆珠笔等，无所不包。

在推动政府和市场双轮驱动方面，SBA提供了一套成熟的方法。SBA是美国联邦政府专门设立的向小企业提供资金支持、技术援助、政府采购、紧急救助、市场开拓（特别是国际市场）等全方位、专业化的创新服务机构。美国SBA宣称，更迅速、更灵活及更具冒险精神的小企业是创新的摇篮，整个社会将从小企业中受益。它采用政府和市场双轮驱动的方针来激励美国小企业的技术创新，先后推出了小企业创新研究计划（SmallBusiness Innovation Research Program，SBIR计划）和小企业技术转移计划（SmallBusiness Technology Transfer Program，STTR计划），曾支持了Microsoft、Intel等许多国际知名企业，促进了美国在前沿技术的领先地位，成为全世界纷纷效仿的成功典范。

SBIR计划是一项竞争性的政府专项计划，目的在于鼓励本土小企业参与具有商业化市场前景的政府研究和开发项目，通过竞争性奖励补助，提升小企业在政府资助科研活动中的积极作用，特别是刺激小企业加强技术创新，为政府部门提供具有成本效益优势的技术，以增强美国在具有竞争优势领域的领先地位和经济实力。根据有关法案要求，外部研发预算超过1亿美元的政府部门必须参与到SBIR计划中，且需将每年外部研发预算的2.5%用于SBIR计划，自2011年开始，每年增长0.1%，到2017年时不得低于3.2%。目前共有11个部门参与，包括农业部、商务部、国防部、教育部、能源部和航空航天局（NASA）等。

借鉴SBIR计划，美国政府在1992年小企业技术转移法案的基础上推出了STTR计划。STTR计划注重拓展公私部门间的合作，其特点是要求小企业和研究机构合作，建立起连接基础科学和创新成果商业化之间的桥梁。STTR计划的目标在于通过政府研发资金支持提升研究水平和技术创新，以增强美国在具有竞争优势领域的领先地位和国家经济实力，主要包括刺激技术创新；通过合作研发，促进小企业和研究机构的技术转移；加强私营部门对政府资金支持形成的创新成果的商业化等方面的内容。目前，外部研发预算超过10亿美元的政府部门要求必须参与STTR计划，且需将每年外部研发预算的0.3%用于STTR计划，自2011年开始，每两年增长0.05%，到2016年时不得低于0.45%。目前共有5个部门，包括国防部、能源部、卫生与公众服务部、航空航天局（NASA）、国家科学基金会参与了这个计划。以NASA为例，它在2017年预算中，将加大对SBIR计划和 STTR计划的投入，由2015财年1.97亿美元增长到2.13亿美元。

SBA作为统一宏观管理部门，不仅制定相关政策措施，还对参与的政府部门进行监督和分析，促进了整套管理体系的良性发展。此外，涉及不同技术领域的政府部门的参与，提高了项目的专业性、先进性和可行性。多方参与充分体现了政府和市场需求。不同政府部门根据自身政策目标和市场需要提出项目指南，经过多个环节，特别是商业化潜力评估等环节，使项目更加贴近政府和市场的需求。项目的分阶段支持有助于提高资金分配效率。第一阶段的支持注重广泛支持，且金额偏小；第二阶段的支持要基于第一阶段实施成果，这大幅降低了成果转化风险，为大额资金注入重点项目提供了保障；第三阶段的支持将便于成果项目推向市场，更加有利于通过市场化机制，提升竞争能力和项目的规范运作水平。

4．硅谷的创新文化

在SBA的支持、风险投资机制及其他多种因素的促成下，20世纪80年代，美国诞生了一批以硅谷为代表的高新技术园区。例如，在硅谷集中了斯坦福大学、众多高技术公司和多家风险投资机构，这里成为美国培育颠覆性技术的一个重要基地。在这些园区，诞生了引领上一次工业革命的大规模集成电路和计算机微型化，并正在培育一批新一代的颠覆性技术，如智能手机、智能机器人、云计算、大数据、3D打印、物联网、页岩气开发、电动汽车、小卫星星座等。

硅谷是指美国加利福尼亚州北部高科技公司云集的圣塔克拉拉谷，最初以研究和生产半导体芯片等著称，是当今美国乃至全世界的信息技术产业先锋。硅谷目前拥有超过100万的科技人员，年产值超过7000亿美元，孕育了包括苹果、谷歌、英特尔、惠普、思科、IBM等在内的大批知名高科技公司，已形成微电子产业、信息技术产业、新能源产业、生物医学产业等产业集群。

硅谷文化是硅谷高技术产业及风险投资不断向前发展的核心所在。硅谷文化的精髓是它的创业文化和创新精神。它的主要表现是硅谷公司生产结构的开放性，便于人才和资源的流动；公司对创业失败的容忍度很高，并把失败作为宝贵的财富，以激发了员工大胆尝试、勇于探索的创新热情。硅谷是一个多元化的社会，不同人种的人，都可以在这里找到一席之地，只有才能和特长才是决定个人位置的关键。

硅谷公司中后期的发展壮大主要依靠风险资本来支撑。硅谷是美国风险投资活动的中心。在斯坦福大学附近的大街上，集中了200多家风险投资公司，吸引的风投资金占美国风险投资总量的1/3。通过风险投资，初创企业可以迈出从技术到市场的关键一步。对于高科技企业而言，风险投资是绝佳的孵化器，为创业公司带来资金和技术发展意见，推动了技术的快速更新换代。

硅谷的公司大多数没有实行纵向联合，而是有需要就从供应商网络中购买，创造了一种组合与重组非常灵活的公司网络。硅谷多数企业规模较小，仅凭自身的能力，不可能完全满足生产服务的要求，这就产生了大量的外包需求。硅谷地区强力的外包支持系统可以及时地将创意和构思变成产品，进行小批量的工业化生产。这些公司相互配合，共同营造了硅谷生态系统。此外，硅谷的信息交流速度极快，信息交流渠道多样，从而可以实现高效的信息交换。

以上内容节选自黄志澄先生的著作《新航天：创新驱动的商业航天》

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