致敬貝爾實驗室

2020-09-04 科甄中研


它山之石可以攻玉,為借鑑和分享全球科學技術研究、投資及相關服務的典型成功案例,科甄中研在線的官方公眾號&34;推出&34;,No1:致敬貝爾實驗室

貝爾實驗室成立於1925年,原本是美國電報電話公司(AT&T)的研究機構,90多年來已在學術創新、技術創新和產品創新上作出非常傑出的貢獻。該室從基礎研究起步,把創新放在首要的地位,發明了眾多劃時代的產品,不但使貝爾實驗室獲得了巨大的經濟效益和聲譽,而且使美國經濟的發展上了一個新臺階,貝爾實驗室的成功經驗值得我們研究和學習。正如中國科學院院長路甬祥教授曾經撰文指出:&34;讓我們一起來探究貝爾實驗室的前世今生,尋找產學研融投經驗!

1、 機構簡介

貝爾實驗室,全稱為阿爾卡特朗訊貝爾實驗室,成立於1925年,位於美國新澤西,使命是為客戶創造、生產和提供富有創新性的技術,它是電晶體、雷射器、太陽能電池、發光二極體、數字交換機、通信衛星、電子數字計算機、C語言、UNIX作業系統、蜂窩移動通信設備、長途電視傳送、仿真語言、有聲電影、立體聲錄音,以及通信網等許多重大發明的誕生地。其中UNIX作業系統使計算機聯網成為現實,C語言是當代最流行的程式語言,雷射器與原子能、半導體、計算機一起被譽為20世紀四大發明,極大地推動了世界科學技術的進步。這些技術使美國電報電話公司(AT&T)、朗訊科技(LucentTechnologies)公司在通信系統、產品、元件和網絡軟體方面處於全球領先地位。物理史學家MichaelRiordan評論貝爾實驗室為&34;。

2、 發展歷史

20世紀80年代之前是貝爾實驗室發展的&34;,之後的1894美國司法部依據《反託拉斯法》拆分了AT&T成為一個重要的分水嶺,之後由於拆分資金壓力不斷增大,逐漸走上下坡路。在黃金時代,主要可以分為朱厄特時期(1925-1940)、巴克萊時期(1940-1951)、凱利時期(1951-1959)、菲斯科時期(1959-1971)、貝克時期(1973-1979),其中獲得諾貝爾獎的基礎研究在第一任總裁朱厄特確立,奠定了實驗室的發展模式,以此為例進行介紹。

朱厄特提出應探索新的科學知識並用於推動技術發展的理念,搞基礎研究決不能僅限於至與技術應用有關的基礎知識。在他擔任總裁期間,貝爾實驗室發明了電話號碼系統、無線電廣播、電視、有聲電影、電動留聲機、人工喉和潛艇電話電纜等。同時,戴維森通過實驗發現電子衍射現象,證實了法國物理學家德布羅意提出的物質波理論,成為貝爾實驗室中第一個獲得諾貝爾物理學獎。

在此之前,關於實驗室的發展方向方面,主要存在以卡蒂為代表的實用派(以發明專利為唯一衡量標準)和以朱厄特為代表的學院派(比較注重基礎研究在學術論文方面的發表情況),因為卡蒂中學畢業後就進入電話行業沒慈寧宮電話交換臺操作員做到機械工程師,但與朱厄特物理學博士具備深厚理論功底不同,學歷背景造成對基礎理論研究的不同態度,也導致了對科技未來方向把握存在偏差。本質上也是美國工業試驗時由經驗性、技術性研究和對已有科學知識應用於產品開發為主向創造性研究進而將成果轉化為新產品和設備的設計和工藝過程。從投入產出角度來看,投入人力資本要素是以應用型OR創新型,產出的近期OR遠期成果,關係到一個企業的發展方向和發展路徑,可見最終選擇確定了後者,並為之後的巨大的成功奠定了重要基礎。

朱厄特為人平和,善於結交朋友,人脈廣泛,這不僅為電信科技問題的解決、諮詢、協作提供了條件,也對招募人才十分有利,因為科學技術非常專業,人才的選用更多的需要藉助同行的審議和推薦,這是非常關鍵的,也有利於挑選出精英。而且,選拔人才是對存量的挖掘,在未來的研究過程中,更需要不斷學習、挖掘、提高,為此朱厄特建立一套學習制度,每周一下午5點在貝爾實驗室辦公樓頂層大禮堂舉行一小時學術報告會,邀請不在實驗室工作的學者講授最新的科學進展,主要進行前沿知識的方向把握和興趣發掘,這對於激發創新具有重要意義。

三、機構設置

機構部門主要包括基礎研究、系統工程、開發應用,實現了科技研發到產品開發的閉環,其中R&D比例為1:10,基礎研究方面主要以電信技術基礎理論為主,涉及到數學、物理學、材料科學、行為科學和計算機編程理論,基礎研究人員數量佔到全部研發人員的10%-12%,總經費的11%。系統工程主要研究構成電信網絡的高度複雜系統。開發部門是貝爾實驗室最大的部門,負責設計構成貝爾系統電信網絡的設備和軟體。整個實驗室人數由1925年3600人,在二戰時期人員規模達到了5000-8000人,1995年達到了29000人,員工人數不多增多,從側面證明了貝爾實驗室不斷發展壯大。正因為這樣的組織架構有理論技術的支持,又有實踐項目的落地,有利於研究出符合時代發展、社會潮流的產品,極大地推動了前沿技術的發展。

除了坐落在美國新澤西州寧靜的墨累山園區的本土實驗室,如今,貝爾實驗室已經覆蓋到印度、韓國、中國、愛爾蘭、德國、法國以及比利時。值得一提的是,在全球8個貝爾實驗室中,更是開出了獨特的&34;。1997年,中國貝爾實驗室在北京和上海兩地正式成立,目前已發展成由基礎研究院、先進技術院以及移動通信研發中心組成的強大研發實體,涵蓋了從基礎研究、先進技術應用到產品開發和技術服務的全過程。如今,中國的貝爾實驗室更為側重無線和固定接入技術的前瞻性研究,近年來參與了通信技術行業眾多國際和國內標準的制定。在2013年揭曉的貝爾實驗室終身榮譽稱號——&34;評選中,全球62名獲獎者中有10名來自中國。

四、運行機制

各部門實現聯動需要一套完整、出色的運行機制,這一套機制可以將各個機構部門實現有機整合,形成一套完整&34;,從而產生更大的效率,發揮出更大的作用,創造更大的價值,這一運行機制類似於創新價值鏈。阿迷東(D.M.Amidon,1998)把創新價值鏈定義為&34;過程:創造(Creation)、轉化(Conversion)、商品化(Commercialization)。漢森(MortenT.Hansen,2007)等提出了一個完整的創新價值鏈框架,即企業的創新從創意的產生到價值的創造是一個首尾相連的過程,大致可以分為三個階段:創意的產生、創意的轉換、創意的擴散。創新價值鏈可以劃分為要素整合、研發創造、商品化、社會效用化四個環節。


從上圖可知,貝爾實驗室的運行機制類似&34;,以任意一個環節為基點,都可以與其他兩個環節產生直接聯繫,並能將其核心訴求與觀點通過其餘兩個渠道間接傳輸到另一個環節,疊加傳輸保證了信息的準確性、有效性,從而有利於增強雙方的溝通交流,頭腦風暴的開展,進而促進創新的出現、轉化、落地。以基礎研究為例,其基礎研究與營銷及市場開發、技術及產品研發存在雙向的互動,基礎研究向雙方提出想法,可以將通過技術的轉化與市場的需求、接受度來進一步檢驗基礎研究的可行性,在此過程中,規模化商業生產也會將相關意見進行間接轉達,進一步優化各個環節,統一協調作用的得大大加強,同時也為基礎研究提供更加多維的思考角度,進一步縮小理論與實踐的差距,縮短成果轉化的時間,促進創新的落地應用,提高科技成果轉化率,提高勞動生產率。

5、 經驗總結

優秀的人才和充足的經費的支持造就了人類歷史上最偉大的實驗室——貝爾實驗室。具體來看:

1、

重視人才,我們可以從案例中來發現,1910年,朱厄特專程回芝加哥大學拜訪密立根,根據密立根的推薦,第一位被邀清的是密立根的助手弗萊徹,但弗萊徹想回家鄉鹽湖城,到楊百翰大學教書,因此拒絕了邀請。朱厄特非常看弗萊徹,連續5年,每年春天他都要給身在鹽湖城的弗萊徹寄去一封邀請信,言辭懇切又有說服力。1916年,弗萊徹終於被感動,離開楊百翰大學來為朱厄特力。第二位受邀的就是密立根的博士生阿諾德,他很快來到朱厄特的團隊。後來朱厄特又從康奈爾大學聘請了一位博士巴克利,巴克利成為貝爾實驗室的第二任總裁,凱利成為貝爾實驗室第三任總裁而凱利是密立根的另一位博士。凱利做總裁期間,他親自招聘了麻省理工學院畢業的博士肖克利,肖克利因在半導體方面的工作和發現電晶體效應而獲得1956年諾貝爾物理學獎。可見貝爾實驗室對人才格外重視,並且慧眼識珠,真正做到了尊重人才、重用人才。

2、

寬鬆環境,貝爾實驗室成功的一大秘訣是,建立起高度開放和包容的環境,讓各學科專家能夠盡情施展才華,能夠建立起彼此之間友好的協作關係。這在通信、通訊領域至關重要,化學家團隊研究更便宜的新型保護材料,從塑料到橡膠,再到各類金屬,防止電話電纜因雨水和冰凍侵擾而中斷使用;另一些化學家團隊則要努力改進保護層和電話線間的絕緣部分;電子學方面的工程師專注研回聲、信號延遲、失真、信息反饋等問題。為了管控和協調多學科研究進展、應用探索,貝爾實驗室的數學家沃爾特·休哈特還發明了後來人們熟知的質量管理體系。

3、 目標明確,貝爾實驗室頭四位負責人都是物理學博士,並且在貝爾實驗室從事電話和通信的電氣工程和器件的長期研究,因此他們一直堅守著從物理的基礎研究出發為電通信的創新開拓新的道路。巴克萊是電子管和微波通信研究專家,開闢了從長波到微波雷達及微波技術的研究;凱利後來隨諾貝爾獎獲得者戴維森研究固體物理,在電晶體發明後開闢了半導體技術研究。第5任實驗室主任貝克爾是物理化學博士、凝聚態材料和光通信材料專家,在雷射發明後開闢了光信技術研究。在後幾位實驗室負責人中多為電氣工程博士,但他們均善長電子技術、計算機技術、數位技術研究的專長,因此實驗室開始轉向數字通信、網際網路技術、軟體技術研究方向,洛斯是集成電路和網際網路技術專,梅奧是數字計算機和數字通信研究專家,他們開闢實驗室數字通信和網際網路技術的研究;斯坦澤恩和奈特拉瓦裡都是數位技術和軟體工程專家,他們為實驗室開創了軟體工程和網絡技術。正因為專業的人才確定了明確的研究方向,所以才能找到不斷長期堅守,共同奮鬥,贏得勝利!

4、 內部分工,正如上面所分析的運行機制和部門設置,分工明確,環環相扣,又涇渭分明,聯繫與獨立實現了近乎完美的結合。同時,在實驗室內部建立創新信息的循環流動機制,特別是貝爾實驗室的建築設計,牆體可以自由移動,快速變成各種大小不等的空間,在物理空間上支持信息流通,促進基礎研究部門的科學家和應用轉化部門的工程師&34;和&34;。

貝爾實驗室現在已經失去了當時的輝煌,可能有很多人會問,今天的貝爾實驗室,還能如前輩們依舊做出名垂史冊的發明麼?只要把時間拉長了看,沒有什麼不可能。比爾·蓋茨曾說,假如可以自由穿梭時空,他進行的任何探險的第一站,都將選擇1947年12月的貝爾實驗室。那是發明電晶體的時間和地點。第一隻電晶體的大小是一美分的1/4,現在一張郵票大小的計算機處理器晶片上包含了20億隻電晶體。英特爾公司每一秒鐘生產100億隻電晶體。電晶體推動了信息技術革命,正是這種技術革命造就了今天互相連接的世界。誰曾經想像得到這些呢?讓我們拭目以待,科技創新步伐永不會停止,科技浪潮一直向前推進!


參考文獻:

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