美国研究(美国企业基础研究的百年历程回顾)

1 引言

“十四五”时期，我国经济社会发展进入新阶段。百年未有之大变局与世纪疫情大流行叠加，突发性经济事件、周期性经济因素与趋势性经济规律复杂交织，内外部经济形势发生了深刻变化。从技术-经济范式视角看，重大技术变革作为推动发展格局演变的最根本因素，实现由要素投入驱动向技术创新驱动的转变是跨越中等收入陷阱的关键。

现代经济增长的一个决定性特征是系统地应用科学来推进技术，即通过基础研究推动的自主型原始创新作为技术变革的关键驱动力。基础研究在长期内不断积累，最终表现为一个国家科技创新的整体实力（见图1）。基础研究是大国崛起的关键依托，当接近技术前沿时，基础研究对创新增长的带动作用远超应用研究，相反，应用研究甚至会对创新增长产生抑制作用。基础研究的强弱也决定了国家间相对实力和全球经济地位的变动。从1870-1914年，自主型原始创新的主要产生者是英国、美国、法国，从1919-1939年，自主型原始创新则主要产生于美国和法国，二战以来，大多数自主型原始创新都来源于美国，之后才是英国和北欧国家。对于后发追赶国家，日本和韩国经历了从技术引进到技术创新的转变，走出跨越式发展道路。强化基础研究也开始成为我国基本战略。2018年国务院出台《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，强调加强基础科学研究，大幅提升原始创新能力。2021年12月，《中华人民共和国科学技术进步法》在第二次修订中首次把基础研究单列成章，35次提及基础研究，是2007年第一次修订的7倍。科技自立自强作为国家发展的战略支撑，习近平总书记强调，“科学技术从来没有像今天这样深刻影响着国家前途命运，从来没有像今天这样深刻影响着人民生活福祉”。

图1 自然指数排名中主要国家入围的大学和企业数量

在国家基础研究总体战略布局中，一个极其重要的基本问题是，企业要不要开展基础研究？能不能开展基础研究？如何开展基础研究？政府怎么支持企业开展基础研究？事实上，我国企业长期形成的“重应用研究和试验开发，轻基础研究”的局面迟迟未能打破，这既不利于充分发挥企业创新主体作用，更不利于构建以企业为主体，以市场为导向的技术创新体系。要全面分析企业基础研究扮演的角色，企业基础研究的起落，就要站在从更长远的历史发展视角来加以分析，全球范围内，美国企业基础研究的百年起落与复兴成了一个理想的社会试验。在经济社会领域，只要时间的跨度足够大，总会发现历史的重复现象或者相似之处。作为当今的基础研究大国，美国基础研究的建立却并非从产学研分工体系中诞生的，恰恰是从20世纪初（1900年左右）企业基础研究开始的，企业基础研究才是美国基础研究的引爆点。

本文在“斯托克斯-斯劳特”新范式框架下，认为基础研究“具有公共产品和私人产品的双重属性，且私人产品的属性不断强化”，通过对更长时期美国企业基础研究时间序列数据的挖掘，本文详细梳理了美国企业基础研究的百年起落与复兴历程，对美国企业基础研究的发展历史进程剖析，为我们建设科技创新强国提供有益的参考和借鉴，多吸取一些经验、少走一些弯路，确保通过创新驱动实现我国高质量发展的根本目标。

2 企业基础研究的演变：理论与现实

对于企业基础研究的认识，范内瓦·布什在《科学：无尽的前沿》中表达了科学创新分工的观点，即大学和科研机构承担基础研究，企业承担应用研究和试验开发，一个根本的认识在于基础研究是公共产品，外溢效应显著，必须由政府主导投入。然而，近年来上述的观点开始受到挑战，特别是唐纳德·斯托克斯的《基础科学与技术创新：巴斯德象限》和希拉·斯劳特的《学术资本主义与新经济：政府、市场和高等教育》与范内瓦·布什等最初关于基础研究的认识形成了鲜明的区分。斯托克斯发现从基础研究到应用研究之间的传统线性模式存在缺陷，很多基础研究具有双重属性，既是纯基础研究，又是应用引致的，两者之间存在强烈的互动互促。斯劳特及其合作者认为，科学研究并非公共产品，而是能够获利的商品，完全可以由企业来承担（本文称之为“斯托克斯-斯劳特”范式）。熊彼特把创新（被视为新产品或“新组合”的商业引入）与发明（属于科学和技术领域）区分开来，企业家和管理者正是本着利润的理念，不断地将发明转化为创新；反过来，通过他们的投资和资助决定，也可以把研究工作引向特定的方向。在“斯托克斯-斯劳特”新范式框架下，基础研究整体属性进一步扩大，即具有公共产品和私人产品的双重属性，且私人产品的属性不断得到强化。在高科技领域，基础研究能力是公司成功的重要组成部分，高科技行业公司的基础研究有很大的溢价，而低技术行业的公司则不存在溢价。

图2 美国企业基础研究投入和占比趋势图

美国企业基础研究投入端的变动也从侧面印证了企业基础研究理论的演进。图2显示了美国企业基础研究绝对支出，美国企业基础研究占全部（企业、大学、政府研究机构和其他）基础研究支出的比重，企业研发支出中基础研究的占比。从趋势上看，三个数据指标表现出高度的一致性。结合美国企业基础研究的发展历程，我们可以将美国企业基础研究划分为五个阶段，分别是萌芽期（1900-1920年），黄金期（1930-1940年），衰退期（1950-1970年），动荡期（1980-2000年），复苏期（2010年-）。当19世纪90年代后期以钢铁为基础的工业革命的出现时，美国刚刚接近前沿创新；直到二战后期，美国正式建立了世界上最有效的国家创新体系；20世纪70年代末开始，法国、德国和日本等国家对美国构成严重的竞争力挑战；直到硅谷作为技术巨头的崛起以及互联网革命的新阶段，美国在创新领域才似乎又回到了巅峰。基础研究的起落过程主导着美国创新体系的历史进程，这与企业基础研究投入端的变动同样高度吻合。

长期以来，我们更加关注美国基础研究是如何实现成功，是如何从全球技术准前沿国走向全球技术前沿国，反而较少地去思考美国基础研究发展过程中存在的问题，经历的调整，走过的弯路。基础研究强弱的一个重要体现就是反映技术和创新的全要素生产率的变动。相关研究测算结果显示，美国全要素生产率从20世纪50年代的1.8%上升到60年代的2%以上，之后一路下滑至20世纪80年代的最低点，仅为0.5%，直到2010年以后，美国全要素生产率才缓慢回到了20世纪70年代的水平，约为1.0%。企业基础研究的衰落极大冲击了美国的创新竞争力，特别是企业在基础研究领域的投入强度下降，造成应用端生产与前端基础研究的衔接不畅。由于大学实验室中产生的诸多想法未能一路推向市场，生产和科研的“孤岛效应”逐渐凸显。研究表明，与企业研究团队同一主题的发表相比，大学研究团队发表的论文在专利中被引用的可能性要低23%。

美国作为中国等后发国家对基础研究发展历程的理想分析对象，该如何理解从20世纪70年代以来美国基础研究整体能力及其在转化过程中表现出来的某种程度上的不足呢？该如何理解20世纪40年代后，从以企业承担基础研究为主的“单支柱”转向今天更多依靠大学承担突破性科学和重要技术创新的“单引擎”后，美国在生产与科研之间存在的难以跨越的“死亡之谷”呢？又该如何理解近年来以生物医药和互联网科技巨头为代表的美国企业基础研究的再一次崛起呢？这正是本文的研究目的和尝试解决的关键问题，也是针对我国企业基础研究未来面临的困难和潜在的挑战系统前瞻分析。

3 美国企业基础研究百年起落与复兴历程

3.1 美国企业基础研究从兴起到黄金时代

美国企业基础研究的种子萌芽于20世纪初。一方面，19世纪末，美国尚未处于全球技术前沿，这一优势属于英国和德国等欧洲国家。随着技术的复杂程度不断上升，美国从外部获得专利进而复制它们变得愈发困难，尤其是这些专利的背后是欧洲对于基础研究和科学技术的控制，改进现有的产品和流程需要对其运作方式有更深入的科学理解。例如，一战后，美国根据1917年《与敌国贸易法》强制许可德国专利，但是美国公司发现很难复制专利中描述的产品。另一方面，美国大学在当时提供的基础研究相对落后，无法打破欧洲在基础研究和科学技术领域的控制。从1901-1939年，42项诺贝尔生理学奖中仅有5项（12%）、39项诺贝尔化学奖中仅有3项（8%）和46项诺贝尔物理学奖中仅有6项（13%）授予了美国科学家（见图3）。基于上述两方面因素，美国企业着手设立内部研究实验室（有时也称研究院或者中央研究室），一个标志性的事件是通用电气公司在1900年成立了美国第一个专门从事创新的企业研究实验室——GE研究实验室。

图3 美国和欧洲自然科学领域诺贝尔奖获奖人数（获奖时国籍）

企业史学家阿尔弗雷德·钱德勒指出，庞大的美国市场使美国企业能够成功地进入新的大规模生产行业，杜邦、福特、通用、柯达、标准石油等美国公司成为全球创新的引领者。统计数据显示，1900年，拥有实验室的公司数量仅为39家，到1940年为2264家，企业研究室数量年均增长率超20%。以科学论文的引用次数来衡量，企业基础研究科学长期保持高质量，甚至超过同时期顶尖大学的基础研究。两次世界大战期间，企业研究室逐渐开始成为美国的创新中心。例如，杜邦中央实验室被认为是高分子化学领域的先驱，其顶峰时期在美国化学会志（化学领域顶级期刊）发表的论文数更是高于麻省理工和加州理工两所高校化学领域论文之和。以科学为基础的创新要求企业雇佣更多的科学家，企业强大的基础研究能力成为吸引研究人员从高校进入企业研究室的根本保证。1921年企业研究室雇佣的科学家数量仅为2775人，到1946年企业研究室雇佣的科学家数量高达45941人（见表1），增长超过15倍。例如，贝尔实验室在鼎盛时期雇佣了15000人，大约1200人拥有博士学位，14位贝尔实验室研究员获得了诺贝尔奖。从产出质量来看，利用每篇论文引用次数作为基础研究质量的比对，发现在20世纪30年代到40年代，企业基础研究的产出质量明显超过高校。

表1 美国企业实验室从兴起到黄金时代的统计数据

3.2 美国企业基础研究进入衰退和动荡期

然而，美国企业基础研究的黄金时代并没有持续太久，在20世纪40年代的顶峰过后，企业逐渐转向应用研究和试验开发。美国企业基础研究的退潮对于企业研究室的冲击更大，影响更长。1996年，美国电话电报公司分拆贝尔实验室，先归于朗讯旗下，2016年又归于诺基亚，名存实亡；杜邦中央研发实验室长期颓势明显，2016年彻底关闭。整体来看，美国企业基础研究的衰落表现在三个方面：

企业基础研发投入和产出大幅降低。在投入端，据美国国家科学基金会数据显示，美国企业基础研究投入占科研总投入的比重从1985年50.7%下降至2019年30%。在产出端，从1980-1990年，美国上市公司每年发表的科学文章减少20.6篇，从1980-2004年，能源行业基础研究产出数量下降接近80%,化学行业基础研究产出数量下降最少，也超过30%（见表2）。

表2 产出端美国企业基础研究整体衰落

基础科学研究投入占比增长停滞的同时，新产品应用开发投入占比却稳步提升。美国国家经济研究局最新研究显示，1980-2015年间，研发投资超过1亿美元的美国上市公司中，每年发表超过10篇文章的公司比例从55.2%下降到29.8%。杜邦公司1994-2017年间，学术期刊文章数量从1063篇下降到272篇，而向美国专利商标局提交的专利数量从1994年的约1600件增加到2017年的约3600件。例如，IBM从80年代到90年代，基础研究论文发表数量下降9%，但同期专利申请几乎翻了一番。

大学在基础研究领域得到来自联邦政府和企业的大量外部支持。直至二战前，美国大学规模仍然有限，主要关注教学而非科研。二战后，联邦政府资助大学的研发支出经费开始大幅增加。从1940年仅3000万美元到1960年超过20亿美元，到2016年接近226亿美元。与此同时，企业开始把重心集中于核心业务，将更多的基础研究活动外包给大学，孟山都1974年向哈佛大学提供2300万美元的研究拨款更被认为是企业放弃基础研究的一个标志。充足的研究经费保证了大学在基础研究领域的全面主导地位。大学的同行评审科学出版物从2003-2016年增加了37%,而公司的同行评审科学出版物下降了12%。

3.3 美国企业基础研究的复苏和再崛起

大学和企业之间创新分工生态系统的特点是，前者专注于基础研究，后者专注于应用和研发。然而，这并不意味着利用大学基础研究的成果就不需要复杂的协调和整合。在经历数十年的动荡后，越来越多的美国企业认识到如果不去参与基础研究，单纯依靠专业化合作，会给上游研究和下游应用之间的连接带来巨大的挑战。美国企业基础研究开始逐渐复苏和再崛起，主要表现在三个方面：

联邦政府增加企业基础研究投入，加大企业研发税收激励。从2004年起，美国政府发布了一系列创新能力建设的行动议程，包括2004年《创新美国》、2005年《超越风暴》、2006年《美国竞争力计划》和2007年《美国竞争法》,强调增加联邦研发资金和税收优惠，支持基础科学研究并构建多层次的产业技术创新人才培养体系。2006年《美国竞争力计划》提出对增加研究预算的公司实施永久性减税，减税估计在2007年达到46亿美元，十年总共为860亿美元。2007年颁布的《美国竞争法》更是美国历史上为数不多的由两党联合通过的法案。《美国竞争法》授权国家科学基金会、能源部科学办公室、国家标准与技术研究院等部门增加研发资金投入，用来支持科学研究并促进创新研究计划。根据国家科学基金会数据显示，2007年由联邦政府资助的企业基础研究金额高达2780亿美元，相比2006年资助金额1444亿美元，同比增速高达93%。

生物医药行业基础研究快速增长，成为美国企业基础研究崛起关键动力。美国国家科学基金会Business Research and Development调查数据显示，在绝对规模上，生物医药行业基础研究2008年投入为30亿美元，2018年为109亿美元，增长率为263%，远高于所有行业基础研究投入总规模增长速度（134%）；在相对规模上，生物医药行业基础研究投入占所有行业基础研究投入的比重最高，从2008年的24.56%上升到2018年的37.81%（见图4）。一个根本原因在于制药和生物技术行业上游基础研究的商业适用性更强。一方面，基础研究发表通过证明新药品的功效加速药物商业化进程，生命科学领域基础研究投资回报很可能高于其他领域；另一方面，专利通常被认为在保护医药行业知识的销售和商业化方面比其他行业更有效，专利技术市场在医药方面非常活跃，制药公司必须在内部从事基础研究才能成为专利技术的合格买家。

数字化和信息化领域企业加大研发总投入，强化自身基础研究能力来保持竞争力。Business Research and Development调查数据显示，数字化和信息化领域企业在2018年R&D总投入约为1939亿美元，基础研究投入约为69亿美元，与2008年基础研究投入35亿美元相比翻了一番，数字化和信息化领域企业基础研究占所有行业基础研究投入的比重近年来略有下降但仍排在第二位，仅次于生物医药行业（见图4）。Statista数据显示，2020年美国大型科技公司中亚马逊、谷歌、微软、苹果、脸书的研发支出分别为427.4、275.7、192.7、187.5、184.5亿美元。谷歌自2005年起研发强度均在10%以上，在基础研究领域投入更是超过2.5亿美元，每年支持超过250个研究项目，项目研究领域从机器学习和翻译到虚拟现实和量子计算。2009年起，微软把基础研究看成是保险政策，强调对基础研究的投资就是对生存的投资，基础研究投入每年约在3亿美元左右。2021年，欧盟发布的《欧盟产业研发投入记分牌》报告显示，高科技企业在全球研发投入排名中表现突出，取代了汽车、航空航天和国防领域的传统企业，其中，美国大型科技公司表现抢眼，谷歌、微软、苹果、脸书、英特尔均排在研发投入总规模的前十位。

图4 美国制造业分行业基础研究投入占比趋势

4 美国企业基础研究衰落与复兴的根源和反思

《技术预测与社会变革》的主编哈罗德·林斯通在2007年写到，“尽管美国大公司仍在研发上花费数十亿美元，但没有一家公司打算填补贝尔实验室或施乐PARC留下的空缺……公司对当今的产品进行修补，而不是付钱给研究人员让他们去思考重大的问题”。然而，哈罗德·林斯通没有意识到，正是从2007年开始，美国企业基础研究开始了新一轮的复苏和崛起。通过对美国企业基础研究长达百年历史的梳理可以发现，美国企业存在着某种周期律（见表3），只是这个周期律并没有传统的宏观经济周期律那么明显和直观，可以视为企业基础研究的“准周期”特征。综合来看，美国企业基础研究的兴衰与政府资助政策、市场竞争政策、金融监管政策等因素密切相关，但这并不是故事的全部，组织管理方式、产业分工模式、研究转化效率等多种因素的叠加同样造成了美国企业基础研究的起落。

表3 美国企业基础研“准周期”特征的阶段划分与驱动因素

4.1 组织管理方式的改变冲击了美国的企业基础研究

经营层面看，从科学发现到最终产品经历的转化周期都比较长，随着管理层任职年限的缩短，一个任期内的投入至少要到下个周期才能见效，最多能够有利于下任管理层，这从根本上降低了管理层当期投资基础研究的激励。组织管理方式的改变也让政府变得不再看好企业从事基础研究的能力，更不会把科研资金向企业研究室倾斜。20世纪40年代，政府资助科研体系的倡导者范内瓦·布什在给美国总统罗斯福的报告中写道：“工业通常受制于经济指标、自身定位以及持续的商业压力。在一般的工业研究实验室，基础科学很少能取得令人满意的成果”。长期来看，短视的企业组织管理方式带来的后果十分严重，企业管理层必须彻底改革治理结构，以便不再夸大收益并低估外包生产和削减研发投资的危险。

4.2 产业分工带来的意外结果削弱了美国的企业基础研究

二战后，美国创新体系建设发生重大结构调整。范内瓦·布什建议，大学研究应该从事基础科学，企业将这些基础研究发现推向市场，研究和开发应该视为作为两种截然不同的活动。随着新自由主义在全球范围的兴起，美国创新政策深受影响，形成了把创新过程外部化，推动不同创新主体分工合作，再通过自由市场的“指挥棒”转化创新成果，来实“更高创新效率”的创新分工逻辑。但是，这种分工型创新正在表现出新的弊端，特别是从基础研究到应用开发的“死亡之谷”的复杂度和难度远超预期，政府和企业高估了技术转移机构在弥合上述转化鸿沟时的“市场力量”。

4.3 反垄断政策变动影响着美国企业从事基础研究的决策

20世纪初，在严格的反垄断政策压力下，企业管理层不得不强化并投资于内部研究，而不是依赖技术市场。垄断对企业基础研究呈现正向激励，间接强化了垄断企业的技术基础，促成了企业基础研究黄金时代的到来。20世纪80年代起，美国在新自由主义思潮的推动下，反垄断转向宽松，企业压力逐渐减弱。在“造不如买，买不如租”的经济逻辑推动下，企业间兴起了一股通过并购型研发、杀戮式并购等手段来获取外部研发能力的潮流。在短期内，这可以低成本迅速提升企业的研发能力，但却损害了整个市场的创新潜力，也不利于企业自身基础研究能力的长期积累。随着互联网和数字技术迅猛发展，大型互联网公司和数字平台企业朝着垄断化方向发展，引发了美国第三波反垄断浪潮。斯蒂格勒中心《数字平台委员会报告》和美国众议院反垄断调查报告《数字市场竞争的调查》都提及要严防技术扼杀创新，确保行业创新发展，这无疑是造成大型科技平台企业转向加大内部基础研究的一个重要诱因，这与20世纪初的反垄断异曲同工，只不过石油、钢铁、汽车巨头换成了今天的互联网行业巨头。

4.4 美国金融监管政策宽严交替决定了外部资本主导企业基础研究的强弱

创新的发展离不开资本支持，不同类型研究特点要求不同类型的资本进行匹配。20世纪早期，大萧条的惨痛教训让美国重视并采取了严格的金融监管政策，这对于金融安全运行十分重要，但也限制了大规模金融资本进入企业基础研究领域。20世纪70年代起，美国开始强调金融自由化，短期金融资本盲目扩张并逐渐走向极端，金融资本而非产业资本在基础研究中占据主导地位，迫使企业把重要精力和资源集中在产品市场中，剥离短期内不能带来确定性收益的基础研究部门，带来严重的资本错配和人为扭曲的后果。70年代华尔街资本介入贝尔实验室，要求近80%的实验室研发人员从基础研发部门转入市场业务部门。随着2007年美国次贷危机引发的全球金融危机爆发，美国政府开始加大金融监管力度，外部资本对于企业基础研究的干预正在减弱。

4.5 不同行业（如生物医药和数字科技等）从基础研究能力到专利转化效率存在的差异造成基础研究投入的策略不同

从基础研究到专利产品转化率来看，计算机、信息通信和软件领域的转换率从1990年2.5一直下降到2016年不足0.5，电子产品和半导体领域的转换率从1980年代中期的0.8左右降低到2016年0.2左右，长期维持在低水平；相反，医学、药物和生物技术领域，转换率从1980年代初的1.1增加到2008年的4.0左右，之后开始一直下降至2.5。整体而言，技术复杂程度的增加降低了从基础研究到产品的转化效率，为克服转化效率低的客观现实，企业加大基础研究资金投入，确保企业研究实验室专注实现从基础研究到试验产品的转换。因此，要越过从基础研究到应用开发“死亡之谷”，通过具有跨学科交叉研究、跨部门协同生产、同市场联系密切等多重优势的企业来展开基础研究必不可少。

作者：颜蒙、王超贤、张伟东、丛赫，中国信息通信研究院政策与经济研究所

本文原载于《科学管理研究》2023年第6期

本文有删节