2020年6月,美国国际战略研究中心(CSIS)发布《盘点政府研发投入,评估公共研发效果》报告。报告指出,政府面临的问题不是是否为研发提供资金,而是如何提供。若管理不当,政府主导的研发可能会带来扭曲市场、压制小企业创新、由于政治利益造成支出浪费等问题。

政府研发投资具有溢出效应,可促进企业增加研发投入,提高生产力、创造更多就业机会、增强竞争力。美国联邦政府在研发上每投入一美元,就会刺激企业研发投入增加30美分。研发可促进生产率,企业研发投入每增加1%,生产率提高0.05%至0.25%,投资回报率达20%至30%。此外,研发资本存量每增加1%,就业率增加0.8%至0.9%。

然而,增加研发资金并不是万灵药,如果管理不当,可能造成的问题比解决的问题更多。例如,有可能造成对一些企业的“偏袒”,扭曲市场,压制小企业的创新。而政府也有可能投资于错误的项目,并导致产生两种风险:一是政治利益可能使投资难以改变方向,导致某些浪费性开支;二是反对者可能会因此抓住某个糟糕的项目不放,以此作为未来削减类似项目支出的理由,这将阻碍政府在经济领域的广泛投资。因此,仅仅拥有良好的研发意愿是不够的,创新政策需要以结果为导向。

《盘点政府研发投入,评估公共研发效果》(Taking Stock of Government Involvement in Research and Development,Assessing Public R&D Effects)报告梳理了美国、中国、日本、韩国、德国等国家政府研发和企业研发的投入及成果,研究了政府参与研发等活动的若干案例,并向美国政府提出政策建议,包括将联邦研发资金的投入扩大到战略层面,联邦研发支出(尤其是关键技术的基础研究)不应一次性全部增加,需加强公共机构和私营部门的沟通等。

白宫的研发预算重点

从白宫每年的研发预算重点优先项可一瞥美国政府的公共研发支出。白宫在一份备忘录中概述了2019财年研发方面的预算重点,军事和安全研发被列为优先事项,目标是投入足够的资金来维持美国在武器装备方面的优势,并增加打击网络安全威胁的投资。白宫还呼吁为创造就业机会和促进经济发展提供研究资金,这些项目包括自动化系统、生物识别、能量储存、基因编辑、机器学习和量子计算等。备忘录还将能源和健康技术列为研发投资的重点领域。

为支持这些研究领域,白宫的目标是提高政府研发支出的效率,投资于初级阶段项目和基础研究项目。政府呼吁改善美国工人获得技术培训的机会,实现随着技术进步劳动力的技能现代化,并优先考虑与更新升级后的研究基础设施合作。

政府研发与企业研发

美国政府和企业几十年来在研发方面的投入超过了任何其他国家。2017年,美国继续以4 830亿美元的研发支出领先,中国以4 440亿美元紧随其后。在过去几年里,中国的研发增长趋势最为显著。2000年至2010年,中国每年平均增长速度为20.5%,2010年至2015年为13.9%。从2012年到2017年,中国的研发总额增长了近70%,同期,美国只增长了25%。美国占全球研发份额从2000年的37%下降到2015年的26%。如果目前的趋势保持不变,中国有望成为研发支出的主导国,在未来十年内将超过美国。

以下为美国政府研发支出的一些具体统计数字,2017年美国政府研发支出1 160亿美元,约占GDP的0.6%。与私人研发支出相比,大多数(64%)政府研发资金用于基础科学和应用科学研究。基础研究致力于发现科学原理,而应用研究的重点是特定的实用型目标。

2017年美国政府研发支出分配情况为:510亿美元(40%)的联邦研发支出用于国防项目;联邦政府在卫生研发方面的支出达340亿美元,其中大部分资金由美国国立卫生研究院(NIH)接收,用于癌症、传染病和其他健康问题的研究;另外200亿美元用于一般的科学和技术研发,包括美国宇航局(NASA)的项目(如天文台和太空任务),国家科学基金会(NSF)的支出主要用于物理科学和工程等领域的研究。研发支出的其余部分分别用于农业、交通、自然资源、环境以及能源等领域。

自1980年以来,美国政府研发投资占GDP的比重一直停滞不前,而企业研发投资几乎增长了两倍。如今,企业研发投资占研发资金的65%。然而,虽然企业增加了对研发的投资,但大部分增长主要投向了应用研究,而大多数应用研究集中于商业化产品,溢出效应少。虽然基础研究可以带来重大突破,但在许多情况下,突破成果在短期内并不具备商业可行性。因此企业倾向于在应用研究上投入更多,这被认为是一个更安全的选择。

研发投资相关的风险引发了人们的担忧:政府专注于资助那些认为可行的项目,而不是那些可能获得更高回报但风险也更大的项目。一项审查发现,国立卫生研究院的拨款原则上更多基于“可行性”而非创新。国防部高级研究计划局(DARPA)近年来的投资也越来越倾向于规避风险。一些企业担心,如果他们投资于基础研究,他们的发现可能会被竞争对手利用和开发,而其竞争对手则可在不必花费资金的情况下获得初步研究的回报。如果没有政府的资助或激励措施,企业会选择将大部分研发资金用于能够更快转化为利润的应用研究。

目前很多私人研发支出来自科技公司、制药公司和汽车制造商。这些研发集中于无人驾驶汽车和电动汽车、半导体、健康等领域。2018年,全球研发支出排名前25的企业中,美国为16家,德国3家,瑞士和日本分别为2家,法国和韩国分别为1家。其中,亚马逊在研发上的投入是所有公司中最多的,主要投资于亚马逊网络服务、Alexa网站和计算机视觉项目。英特尔和高通等公司投资于5G技术和新型半导体技术。许多汽车公司投资于无人驾驶汽车和电动汽车研究。

拜杜法案 1980年的《拜杜法案》是关于联邦政府研发资金投入的一项立法。该立法涉及政府资助的研究所产生的知识产权。在《拜杜法案》之前,由联邦政府资助的研究人员有义务将他们发明的专利所有权转让给政府。该法案通过后,允许大学、小企业和非营利机构保留联邦资助发明的专利权。《拜杜法案》的通过加速了创新成果从公共研究向私营企业的扩散,以促进其发展。在这项法律出台之前,政府拥有的专利为公司有机会购买非排他性许可证提供了条件,但一些企业不愿意购买这些许可证,因为它们的竞争对手也可以很容易地使用相同的技术。《拜杜法案》鼓励技术转让和新发明的开发。大学和其他机构可保留其发明权,并且拥有许可决策权,可为机构创收。企业也可通过排他性协议购买发明,以激励产生更多发明。《拜杜法案》通过后,授予大学的专利数量大幅增加。据估计,每年300亿美元的经济活动可归因于学术机构中诞生的技术。随着《拜杜法案》的通过,与大学研究领域相关的产业也在增长,就业率增加了1%。一些人则对《拜杜法案》持批评意见,称该法案的通过导致大学研究人员选择从事应用研究而不是基础研究,以便从专利申请中获得更高版税。其他批评意见涉及生物医学、政府资助的研究。自《拜杜法案》通过以来,生物医学研究领域的投资显著增加,批评人士认为,允许大学保留生物医学发明的专利,不利于发明最终转化为产品,因为最终产品可能需要公司进行额外的研发,并支付专利授权费。

经合组织和中国研究机构的专利申请 经济合作与发展组织(简称“经合组织”)的一项研究发现,经合组织国家和中国的专利申请自1992年以来大幅增加。该报告将最初的增长大部分归因于美国通过的《拜杜法案》。1992年至2014年期间,产学研合作发明的占比也在增长,占2014年大学和公共研究机构所有专利申请的29%,高于1992年的17%。然而,与行业相比,研究机构在专利申请总量中的相对份额仍然较低。在欧洲,产业与大学的地理相邻性与专利申请的数量呈正相关,这意味着邻近一所大学会对当地产业的专利申请产生积极影响。

外商直接投资 由于开放的投资政策,美国吸引了大量的外国研发投资,是外国投资的首选目的地。2017年,外资企业的美国子公司在研发上投资了626亿美元。2018年,美国五大外国直接投资存量来源分别是英国(5 970亿美元)、加拿大(5 880亿美元)、日本(4 890亿美元)、德国(4 740亿美元)和爱尔兰(3 850亿美元)。在拥有至少10亿美元投资的市场中,增长最快的外国直接投资来源是阿根廷、中国、泰国、爱尔兰和智利。尽管目前的外国直接投资流入量仍高于金融危机后的几年,但自2015年以来,外国直接投资的年流入量下降了46%。

尽管美国的对外直接投资居世界领先地位,但2018年美国的资金流出净额为-640亿美元。这是自收集数据以来,首次发现美国的对外直接投资为负,这也是有记录以来下降幅度最大的一次,2017年对外直接投资总额为净3 000亿美元。下降主要归因于2017年末进行的税收改革以及随后在美国境内对收益的再投资。

从2018年的对外直接投资存量来看,美国投资者的六大市场分别是荷兰、英国、卢森堡、爱尔兰、加拿大和百慕大群岛。从美国流出的外国直接投资中,增长最快的是以色列、巴巴多斯、瑞士、爱尔兰和中国。国际货币基金组织(IMF)2019年的一份报告发现,仅占全球经济3%的7个国家占了全球外国直接投资的40%,美国的资金外流数据也反映了类似趋势。

政府资助研发取得突破的案例研究

英国和美国的雷达技术开发 第二次世界大战前,航空和雷达技术沿着两条平行轨道发展。1922年,美国海军研究实验室(NRL)在波托马克河上的一次航行实验时首次观测到双基雷达效应。直到开发了以天线作为接收器和发射器的单基雷达,并于1939年在纽约号军舰上进行了首次演示,雷达才开始被应用于军事。与此同时,由于在安全上似乎越来越受到德国威胁的紧迫感,英国人于1935年也开始了类似的研究。在英国政府的无线电研究站,罗伯特•沃森-瓦特(Robert Watson-Watt)于1938年开发的雷达监测网络系统为德国的空袭提供了完整的早期发现雷达技术,使得英国皇家空军能够实现对国防资源的战略性分配。

在这些情况下,美国和英国当局认定,某种国家安全威胁可以通过技术研究加以解决,并进行了成功的投资。一些外部因素,如战争威胁,往往促使政府拨出更多资金用于研发,并引导资金投向最相关的技术领域。如果没有对雷达基础研究的公共投资,很难想象美国和其他结盟国家在海空防御、导航和跟踪方面会有如此快的创新速度,更不用说一大批的非军事应用,比如气象、商业航船、渔业生产,以及用于紧急制动和自动驾驶汽车的新型雷达系统与摄像头结合的技术。

全球定位系统 全球定位系统(GPS)源自20世纪60年代美国海军定位核潜艇位置的卫星系统。美国国防部试图扩大这项技术的应用,1978年发射了第一个带有定时和测距功能的卫星导航系统,并于1993年形成了一个可操作的24个卫星组成的卫星群。国防部为安全考虑保留了自己的专用频率,但GPS大部分用于美国政府提供的免费公共事业。GPS技术的出现促进了导航、跟踪、数据挖掘、机器人和制图等领域内的技术进步,成为信息时代不可或缺的重要工具。

互联网的根基 美国国防部的另一项衍生成果是互联网。1969年,国防部启动了高级研究项目代理网络,旨在确保政府的通信安全性和大学实验室之间信息传输的畅通。温特•瑟夫(Vint Cerf)和罗伯特•卡恩(Robert Kahn)是如今普遍使用的TCP/IP数据协议的开发者,他们通过政府拨款为代理网络的体系结构做出了贡献。代理网络不能在大学计算机网络之外进行通信,但TCP/IP协议可在今天的因特网上进行集成网络通信。

宇航局的衍生技术 自1964年的技术转让计划实施以来,美国宇航局在推动创新经济方面发挥了重要作用。与公众分享美国宇航局科学家和工程师的突破性成果,已促进产生了数千种商业化产品和服务。通过技术转让计划,在网上共享美国宇航局的专利技术,公众可以免费获得许可。这些技术的再申请、再运用变得频繁,以至于自1973年以来,美国宇航局每年都会出版一份《衍生技术》出版物,对当年的特色创新进行分类。各种各样的技术,如激光视力矫正手术(LASIK)、耳蜗植入、假肢、改良的子午线轮胎、防火材料、冷冻干燥和水净化等,都源自美国宇航局或相关实验室的首创技术。

人类基因组计划 从1990年至2003年,美国能源部(DOE)和NIH领导了人类基因组计划(HGP),其任务是解码人类全部基因,以用于生物和医学的研究和应用。成功完成测序后,国际人类基因组测序联盟立即将基因组指定为公共领域。HGP的研究不仅为家谱学等学科提供了新的工具,同时也创建了基因健康和药物基因组学等全新领域。

研究人员提前两年完成了这个项目,项目开支低于预算3亿美元。在考虑生物技术带来的收益后,投资回报十分可观。塞莱拉基因公司、因塞特医疗公司和人类基因组科学公司等初创公司都对基因组项目的后期部分做出了贡献,但如果没有51亿美元的公共投资,这些私人合作伙伴所用的数据可能永远不会出现,公众也不会有免费使用这些数据的机会。

人工智能 联邦政府资助的三个学科的基础研究:机器人学、神经网络和符号系统,促成了今天人工智能(AI)领域的发展。机器人学可以追溯到艾萨克•阿西莫夫理论,NSF在20世纪70年代赞助的项目则为配备计算机视觉和传感器的工业机器人铺平了道路。几十年前,弗兰克•罗森布拉特(Frank Rosenblatt)在海军研究办公室的支持下,开始探索使用神经网络对机器学习建模。符号系统理论,即复制人类决策逻辑流程的发展,都要归功于DARPA资助的诸多项目计划。如果没有这些公共资助项目的核心突破,美国私营部门也不可能将以上各项关键技术结合起来并运用于人工智能的应用开发中。

螺旋虫研究计划 20世纪40年代,美国农业部的科学家发现了如何利用辐射杀灭螺旋虫的方法,螺旋虫是一种对美国和世界农业生产造成巨大危害的牲畜寄生虫。农业部农业研究局的昆虫学家爱德华•尼普林(Edward Knipling)和雷蒙德•布什兰(Raymond Bushland)观察到,X射线辐射可以在不影响螺旋虫交配行为的情况下使其绝育。这项研究应用导致北美洲和中美洲的螺旋虫被消灭,给美国农业带来了极大好处。此外,在非洲热带地区,辐射消毒继续用于防治寨卡病毒和采采蝇等害虫。

太阳能发电:一个毁誉参半的研究领域 太阳能电池技术的发展是一个备受争议的政府干预行业的例子。太阳能技术作为一项研究是成功的,但其具体应用的失败却也备受关注。自20世纪70年代中期以来,太阳能发电的成本已下降了99%。从1980年到2001年,成本下降的主要原因是设备及其材料成本的下降,基础科学研究有助于产生更好的太阳能面板设计,提高效率,降低成本。2001年之后,成本继续下降,这一次主要得益于工厂的规模化生产,上网电价等刺激市场的政策也有助于提高太阳能发电的规模经济效益。尽管公共研发的投入导致了成本降低,但太阳能发电一直难以达到与化石燃料对等的成本竞争力。如果没有足够的价格信号,太阳能发电市场将举步维艰,但如果没有政府的支持,其处境可能会更糟。

建 议

美国必须将联邦研发和资助扩大到战略层面,并再次强调对创新的承诺。公共资助的研发项目规模、部署、评估时间线和具体方法都必须进行调整,否则美国将落后于竞争对手。

从过去资金大量涌入的经验教训来看,联邦研发支出,尤其是关键技术的基础研究,不应一下子增加。与其遵循“双倍政策”(即在一定时间内将研发支出翻一番),不如制定一个研发目标,使其占GDP一定比例,这样会更有成效。这种方法可限制由于资本涌入研发市场而造成的市场混乱。此外,为了建立一支更具可持续性的创新队伍,年轻的研究人员应该获得比目前更多的研发资金。

公共机构和私营部门之间的沟通至关重要。澳大利亚的Data和英国的Digital Catapult是两个国际性的创新网络。Data通过共享数据和网络专业知识进行基础和应用研究,它具有在“沙箱”环境中工作的灵活性,参与奖励创造性解决方案的挑战性项目。而Digital Catapult则选择了少数目标技术和行业,同时与学术界、产业界和投资者合作。在这两个例子中,政府参与私营部门的创新,但不会通过严格的指导方针来阻碍其发展。

小企业创新研究计划和小企业技术转移计划需要改革。首先,出资人在投资一个仅仅是有希望的想法之前,应对企业由律师、营销人员和工程师组成的员工进行全面审核。第二,联邦当局应该鼓励技术转让办公室在扶持新创公司方面发挥更大作用,而不是只选择与大公司建立伙伴关系。第三,政府应关注整个风险投资市场,避免蚕食私募资金。

如果可能的话,美国必须朝着开放数据存取的模式迈进。为保护商业机密,一些私营部门的数据集仍将受到限制,但公共部门的数据应广泛提供给公众使用。公开资源将产生一个竞争性的创新环境,企业倾向于与同行合作,而不是向同行隐瞒数据。它还将允许数据在相关的地方被重新使用,增加其经济效用。这样的模式并非首创,来自英国开放门户网站的数据已被用于构建Transport API等在线平台。随着政府数据的可访问,还应努力提高对数据隐私和伦理道德问题的公信度,只有如此数据市场才能蓬勃发展。与此同时,各国政府应对数据所有权问题保持敏感。数据的流动性导致很难确保一个国家的数据所产生的利益不被邻国所获得。美国应寻求合作解决方案,以确保各国能够分享国家政策激励下的数据流输出。

作为一项指导原则,创新政策应以结果为导向。即设定预期成果的宏观性目标,而不是专注于某些特定技术的开发,以形成更具创新创业精神的环境。DARPA是这一理念的典型代表,其挑战性计划促进大学团队开发出功能性无人驾驶汽车。无人驾驶汽车的开发在一个新兴的领域内促成了演进式的多项突破,DARPA的最佳实践值得其他机构仿效。

资料来源 CSIS