美国持续创新能力来自何处

2010-7-14 09:04 来源: 科学时报
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众所周知,美国是当今世界唯一的超级大国。20世纪以来,美国一直是创新能力最强的国家,无论是历史同期还是现在,美国的科技贡献率在全球都首屈一指。2008年美国GDP为14.33万亿美元,居世界首位,远超位居第二的日本,即便发生了金融危机,2009年GDP仍达到14.27万亿美元,继续保持世界第一。美国以不到世界5%的人口(4.53%),创造了全世界24%的财富(按GDP占全球总量计算)和40%的高科技产品。

  美国里奇蒙德储备银行(Richmond FED)主席莱克(Jeffrey Lacker)说:“近年来,推动美国薪资和就业趋势的幕后因素是科技进步,而非贸易。”1900年美国人均收入超过了欧洲各国,迈入了富裕国的行列。1929年至1941年,美国科技进步对经济增长的贡献率达到33.8%;到上世纪80年代,美国的科技贡献率高达80%。

  人们不禁会问,美国的持续创新能力来自何处?中国研究机构的学者们对此有过一番探讨。

  美国会聚了世界上最多、最优秀的科技人才,截至2009年,全球40%的诺贝尔奖得主来自美国。美国在全球科技进步中的主导地位,还体现在论文及专利的高产出上。中国科技信息研究所的研究表明,2008年,三大国际检索系统SCI、EI、ISTP共收录美国作者论文62.5万篇,占世界份额的26.6%,其中SCI论文40.6万篇,占世界论文总数的28.3%,三大国际检索系统收录的美国作者论文量均居世界首位。根据基本科学指标(ESI)的统计,2000年至2010年间,美国论文被引用次数以4192万多次遥遥领先于其他国家。

  从专利产出来看,美国的专利产出数量多年来一直稳居世界首位。根据世界知识产权组织(WIPO)发布的数据,2008年,美国申请的PCT专利53500多件,占当年专利申请总量的32.7%,遥遥领先于排名第二的日本和排名第三的德国。

  根据兰德公司2008年报告,美国在科技研发方面的支出占全球总量的40%,工业化国家所有专利发明的38%。在世界经济论坛(World Economic Forum, WEF)发布的《全球竞争力报告2009-2010》中,美国保持着国际竞争力的领导者地位。从“科技创新与成熟度”因素的排名来看,美国居全球第一位,其中“创新”子因素名列第一,是全球创新能力最强的国家。

领先世界非一时一事之功效

  北京师范大学教授黄安年从历史发展角度,分析了美国科技带动经济发展的情况。他在《美国经济发展史》中指出:“20世纪的科学成就及其所创造的物质财富,大大超过了以往数千年的总和。美国强大的经济实力正源于其背后有着强大的科技实力。美国之所以成为站在当今知识经济浪潮前头的国家,绝非一日之功。”

  黄安年列举了20世纪科学技术的3次大变革,在每一次变革中,美国都扮演了“领头羊”角色。

  黄安年介绍,美国政府自始至终重视科学技术的发展。如果查阅美国历史,人们会发现,美国的开国元勋们都非常重视科技,第一部美国宪法就提出,教育与科学事业不受任何干预独立发展。美国第三任总统托马斯·杰斐逊是一位杰出的科学家,他认为,经济的发展很大程度上取决于科学与技术的发展,他在任期间,采取了许多促进科技发展的政策。早在1867年,美国就建成了国家科学院。同时,许多私人企业也视科学技术为工业发展的基础,纷纷设立了自己的研究部门与实验室。在二战前,美国就建成了一个适应现代化大生产的、多元分散的科研体系。

  在近、现代,“1993年11月,美国历史上破天荒地在白宫内设立了以国家领导人为首的国家科技委员会,与国家安全委员会和国家经济委员会三足鼎立。美国政府早就认识到高技术对经济发展的重要性,历年来投入了大量的财力和物力来发展高技术产业。因此,促使美国经济发展的最重要因素,即是美国采取的一系列发展科技的战略措施。”黄安年说。

  为了推动科技发展,1990年,美国商务部实施了“先进技术计划(ATP)”。这是一个技术创新体系建设计划,成为政府与私人企业间一种独特的合作形式,目的在于推动和促使企业对高风险的高新技术进行研究和开发,以便提高美国产品的质量,增强产品和服务在全世界市场上的竞争力,从而促进美国科技经济的发展。

  据悉,美国商务部国家标准与技术研究院(NIST)完成了对先进技术计划(ATP)的评估。评估报告认为,实施先进技术计划所创造的经济效益,远远超过对这一规划的投入。评估报告说,如果没有这个科技创新计划,美国的许多产业,诸如生物技术产业、电子产业、制造业、软件业等,都难以达到今天的技术水平。如在先进技术计划的支持下,由一些中小公司联合开发的整套监测和控制汽车车身制造技术,在克莱斯勒和通用汽车公司下设的很多工厂里得到了应用,到2000年,许多新技术都获得到充分使用,并促使美国最重要的产业部门——汽车制造业,每年的生产成本下降6500万到1.6亿美元;而一家小公司研发的加工大型半导体晶片的新技术,使美国成为世界市场上第一个能加工300毫米直径的半导体晶片的国家。

  1991年4月,美国政府向国会提交了《国家关键技术》报告,确定美国将发展22项“关键技术”。

  1993年,克林顿提出了“技术是经济发展的发电机,科学为发电机加油”的口号,制定了一系列促进科技发展的政策。

  1996年7月,美国国际科教委员会发表题为《利国的技术》的报告,报告中提出:“进入21世纪,我们把握技术领导地位的能力将很大程度上决定着美国的富强、安全和全球影响力,并因此决定着美国人民的生活水平和生活质量。”

  同年,美国政府确定将科教工作重点从军用转向民用或军民共用,大力发展以“信息高速公路”为重点的高技术产业。因此,“美国近年来经济发展强劲有力,完全得益于高技术产业。高技术在美国国民经济中起着决定性作用,已成为带动美国经济发展的火车头”。

  此外,黄安年说,在美国,几乎所有的名牌企业,都十分重视不断开发新技术和新产品。他们认为只有抢占新技术和新产品的制高点,才能取得竞争优势。扬名世界的贝尔实验室聚集了5万名科学家,正是这些科学家为他们的公司创造了无数个“世界第一”。英特尔(Intel)公司从1968年成立到1994年,营业收入就增长了1000多倍。

  据统计,美国硅谷集中了7000多家高新技术公司的总部,世界上最大的100家高新技术公司中,有20家在硅谷安营扎寨。如电脑公司惠普,软件公司微软,芯片公司英特尔等。硅谷的辉煌不在于它生产了芯片、电脑、软件等,而在于这里聚集了一大批世界上最具有创新精神、创新观念和创造才能的人才,并由这些人建立了创新的制度、体制和管理方法,以及由此而形成的一派朝气蓬勃的创新社会环境。正因为有了这样特殊的环境,又不断地培育出一批批创新力更强的人。

新时代以民生为基点
 
部署各项科技发展计划

  据中国科技信息研究所曹燕研究,近年来,美国的科技发展战略主要加强了对民生的部署,联邦政府的研究资助明显向民生部门倾斜。

  根据美国国家科学基金会(NSF)数据,2008财年,美国联邦政府的研究资助总额约为547亿美元,开发资助总额约为566亿美元,其中卫生与人类服务部为288亿美元、能源部为65亿美元、农业部18亿美元。这3个部门约占2008财年联邦研究资助总额的68%。这一年,美国能源部的研究预算首次超过了国防部。

  科技进步对美国社会、经济的贡献突出体现在信息技术、生命科学和新能源领域。美国发起和引领了信息通信技术的变革。在美国实施的信息高速公路计划具有划时代的影响力,深刻改变了美国社会经济形态和结构,并且永久地改变了人们的生活、工作和沟通的方式。研究发现,信息通信技术对美国经济增长的贡献率之高,是其他技术无法替代的。

  20世纪90年代,美国信息通信密度高的行业群GDP平均增长速度高于信息通信密度低的行业群,1990~2001年前者年均增长了5.68%,后者为3.09%,全行业为4.37%。到目前为止,人们普遍认为,信息通信技术对经济效率的改进,是美国20世纪90年代经历的历史上最长的繁荣期的重要原因。远程教学和医疗诊断技术的发展,为美国节省了大量时间和资金,2005年兰德公司的一份报告指出,通过提高安全性和效率,医疗卫生信息技术可为美国医院节省超过5000亿美元的支出。

  奥巴马主政后,2009年美国制定了《恢复与再投资法》,其中提出了信息高速公路的升级计划,具体包括电子病例系统、远距离医学技术、构建21世纪教室、普及宽带、智能化电网等部分,仅用于改善网络宽带的资金就达到72亿美元。在2010年预算中,6大关键技术计划就有3项与信息通信技术直接相关:宽带计划、卫生信息技术和联邦信息计划。

  奥巴马的科技政策顾问布莱尔·莱文称,信息通信技术将成为奥巴马政府科技政策的重点关注领域。信息高速公路计划不仅在过去改变了美国人的社会生活,还将在未来对人们的生活、工作方式产生巨大影响。

  作为现代生物技术的发源地,美国历来就非常重视生物医学对促进国民健康生活、疾病治疗与预防的关键作用,在每年联邦研发预算和卫生健康计划中,均对生物医学进行重点安排。从研究资助看,2008财年,美国联邦政府对研究领域的资助主要集中在生命科学、工程学、物质科学和环境科学、数学与计算机科学。这5大领域占资助总额的89.3%,其中,生命科学占资助的一半以上。美国政府对生物医药产业的战略地位认识十分清楚,将生物与医药产业确立为“新的增长点”。在2007年全球生物制药企业50强中,美国有19家公司上榜,在前10家公司中,美国公司占了4家。其中Pfizer和Johnson & Johnson公司分别占据第1位和第6位的位置,尤其是Pfizer公司,销售收入超过444亿美元,研发投入高达81亿美元,占销售收入的18%。

  美国要在清洁能源技术的研究、开发、示范和部署方面引领世界,形成一个依靠前沿科技转变能源供应方式、减缓全球气候变化的综合方案。奥巴马政府认为,生产、使用和节省能源的新技术开发的创新比任何领域的创新都重要,因此将抢占新能源技术和产业的战略制高点作为振兴美国经济的主要突破口之一。其政策的短期目标是促进就业、拉动经济复苏,长期目标是摆脱美国对外国石油的依赖,促进美国经济的战略转型,继续使美国充当世界经济的“领头羊”。

  2009年2月,以发展新能源为重要内容的经济刺激计划《恢复与再投资法》颁行,在总额7890亿美元的计划,约500亿美元用来提高能效和扩大对可再生能源的生产。目标是通过对清洁能源和可再生能源的开发,创造大量新的就业机会。在这约500亿美元中,140亿美元用于可再生能源项目,45亿美元用于改造智能电网,64亿美元用于清洁能源项目,63亿美元用于提高州一级能效,50亿美元用于增强家庭住房的越冬防寒性能,45亿美元用于提高联邦政府的建筑能效。

  与此同时,作为美国的三大科学机构之一的美国国家科学基金会,于2008年10月宣布建立5个新的NSF工程研究中心(ERCs)。

  NSF工程研究中心的目标是促进知识、技术和创新,解决重大的社会问题,将在未来5年内对这些中心资助9250万美元。

  这5个工程研究中心分别是:生物可再生化学制品中心(CBiRC),以爱荷华州立大学为基地,致力于将现存的石化能源动力的化工产业转化为基于可再生能源的生产;未来可再生电能供应和管理系统(FREEDM),以北卡罗来纳州立大学为基地,旨在研究如何改造当前的国家电网,使之能够整合其他资源发电,并找到新的储能方法,建立更有效率的国家电力网络;集成接入网络(CIAN)中心,以亚利桑那大学为基地,研究构架可视网络的关键技术,大大改善和扩展计算机网络性能;金属生物材料变革中心,以北卡罗来纳农业技术州立大学为基地,旨在改进现有医药和手术治疗,开展创造性的“智能”器官植入;智能照明工程研究中心,以伦斯勒理工学院为基地,旨在发展新的固态照明技术,实现快速生物成像、新的通讯模式、更有效的展示效果,以及更安全的交通运输。

  为摆脱金融危机,奥巴马政府对科技寄予厚望,研发预算重点投向关系国计民生的领域。为了摆脱经济衰退,奥巴马2010财年预算总额达到空前的3.4万亿美元。其中,联邦研发(R&D)预算投资达到1476亿美元,比上年增加了0.4%。2009年《恢复与再投资法》规定的拨款和初步分配,使联邦研发投资达到1654亿美元的新记录。研发投资主要投向新能源、生物医学和卫生研究。

科技战略
 
强化劳动力必备的各种技能

  本世纪初以来,美国政府先后实施了《国家创新议程》、《美国竞争力计划》和《美国竞争法》。这些计划强化了教育与培训体系,使劳动力具备了各种必需的职业技能,促进了创新能力和就业,从而使美国得以产生和利用最新科技成果,并使科技成果迅速转变为现实生产力,在很大程度上造就了美国在全球的经济优势和领先地位。

  “美国的各大科技战略均将教育与培训作为重中之重。”曹燕说。

  据曹燕介绍,2003年美国出台的《国家创新议程》,明确制定一项国家创新教育战略,以便拥有多样化的、创新的、受过技术培训的劳动力大军,这项政策尤其提到“使工人能够在全球经济中取得成功”。

  此项战略包括4项具体内容:为雇员建立免税的终身学习账户,允许个人参加由公共、私人和联合机构开展的经过授权的培训计划,提高劳动者的适应性和技能更新;劳工部启动了调动联邦和各州的资金进行医疗、信息技术服务、生物技术和高技术制造等高增长产业的工作培训,使联邦和各州的技能需求和培训资源得到更紧密配合;建立一个现代劳动力援助体系,加大对那些因技术和贸易而被迫转换岗位人员的支持;优先安排在科技工程及数学领域里较为弱势的群体,包括妇女和少数民族参加教育培训计划。

  《国家创新倡议》支持上述目标的实现,“希望创造新的产业和更好的工作岗位,这样美国就不会高筑城墙以保住工作岗位,而是成为一个创造新工作岗位的中心,以及吸引全球人才的中心。”据当时预测,仅是竞争力委员会列出的42个产业,在2006年就能创造近1300万个工作岗位,可在未来10年内在全球创造近亿个工作岗位。

  2006年2月,布什政府发布了59亿美元的、影响未来10年的《美国竞争力计划》。这项计划着眼于长远,强调了加强教育和职业培训,让劳动力具备必需的技能,实现其最大潜能,确保子孙后代拥有一个更加美好的未来。

  根据美国劳工局统计,在30个增长最快的职业类别中,有26个需要某种高中后的教育或培训。为此,《美国竞争力计划》从幼儿园到中学、高等教育机构设置了一系列的政策目标,并提出改革劳动力培训制度,通过建立职业发展账户计划(简称CAA,于2007财年预算案提出,是自管账户,刚参加工作的工人、换工作的工人、或者需要新技能来保持就业或晋升的在职工人,均可以获得多达3000美元的培训费。职业发展账户将给予工人需要的资金去提高其技能去竞争21世纪的工作),每年为80万名工人提供接受培训的机会,这比当前制度所能培训的人数多2倍。