這段時間我一直在想,中國最有創新力的地方是哪里。華為?這個高科技民營企業是中國人的驕傲,也是大批學子向往的地方,但從華為所從事的工作來看,又覺得他是一個高智商版本的富士康;是展訊、全志等無晶原廠商?也不是,核心都是回到ARM的內核上來;是中芯國際這樣的代工廠,但看到他最近才上28nm,這還是在高通和IMEC等的支持下,才勉強的達到的成績,跟Intel、三星、格羅方德比,還是落后很多,就算是跟同為華人的***臺積電比,也是捉襟見肘。回到傾全國之力而打造的中科院,研究成果也不外如是。究竟我們國家的高科技都在哪里?有時候我也不知道怎么探究!這反而然我想起了國外的一個聞名遐邇的實驗室——貝爾實驗室。這一個民營的實驗室是怎樣改變了現代電子!
首先介紹一個貝爾實驗室的簡史,1925年,當時AT&T總裁華特·基佛德(Walter Gifford)收購了西方電子(Western Electric)公司的研究部門,成立了一個叫做“貝爾電話實驗室公司”的獨立實體。AT&T和西方電子各擁有該公司的50%。
貝爾實驗室的工作可以大致分為三個類別:基礎研究,系統工程和應用開發。
在基礎研究方面主要從事電信技術的基礎理論研究,包括數學、物理學、材料科學、行為科學和計算機編程理論。
系統工程主要研究構成電信網絡的高度復雜系統。
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件。
在AT&T時期,貝爾實驗室的研發經費主要來自美國民眾繳納電話費的附加稅,所以美國人不需花很多錢就可取得貝爾實驗室的專利技術授權,分享貝爾實驗室的研究成果。
1984年以后,按照美國政府分拆AT&T的協議,從貝爾實驗室中分區成立了Bellcore。Bellcore為分拆后的一系列小貝爾公司統一提供研究開發的服務。
1996年,貝爾實驗室以及AT&T的設備制造部門脫離AT&T成為朗訊科技。AT&T保留了少數研究人員成為其研究機構:AT&T實驗室。貝爾實驗室現在屬于法國阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)公司。
貝爾實驗室的研究成果
自 20 世紀很長的一段時間以來,它就是世界上數一數二的創新科學機構。在其所取得的科學創新成就中,晶體管肯定是最值得注意的一個。晶體管發明于 1947 年,它是構成數字電子產品和其各種衍生物的基本元件。這些小小的元器件能完成不同任務,其中最基本的一種就是放大電子信號。只要很小的電觸,晶體管就能從開狀態切換到關狀態。這一特性可以有效地用來表示比特信息,也就是數字的 1 和0。手機和電腦設備正是依靠集成電路板上數以十億計的晶體管才得以運行。
貝爾實驗室還取得過眾多其他的成就,其數目令人難以置信。太陽能硅光電池——所有太陽能設備的先驅,也是在貝爾實驗室發明的。該項目的兩位研究員獲得了激光發射器的首個專利,項目組的同事們則創建了很多早期的原型設備。(每個 DVD 播放器都有一個激光發射器,大概有一粒米的大小,很類似于貝爾實驗室的發明。)
貝爾實驗室創立并開發了首個通信衛星;創建并開發了數字通訊技術;以及首個蜂窩式電話系統。所謂的電荷耦合器件(CCD),也是在貝爾實驗室發明,該技術是當今數字成像技術的基石。
貝爾實驗室還構建了首個光纖系統,隨后發明并普及了千兆級數字傳輸,給全球的網絡提高了速度。在計算機編程領域,貝爾實驗室也不是弱者,其計算機科學家開發了 Unix 系統和C語言,這些技術成為現今主流操作系統和計算機語言的基礎。
1999年肯·湯普遜(左)和丹尼斯·里奇因開發C語言和 Unix 操作系統一起獲得了美國國家技術獎,克林頓授獎。
上述僅僅是其中一小部分技術成就。貝爾實驗室的一些研究員撰寫的論文,顯著拓展了物理、化學、天文學、數學的學術疆域。其他貝爾實驗室的工程師則致力于創建非凡的新工藝(而不是新產品),以供其母公司(AT&T)的生產廠房使用。實際上,“質量控制”——一種在全球工業范圍內廣泛使用的統計分析方法,用以保證生產高質量產品——最初也是由貝爾實驗室的數學家提出應用的。
為什么貝爾實驗室具有那么強的創造力
我們應當如何解釋這種現象?一小部分在新澤西工作的貝爾實驗室的科學家和工程師,在相對較短的時間內,產生了多得難以置信的新技術和理念。他們當時創造的未來,就是我們生活的現在。這肯定不是偶然或者幸運。這些人肯定是知道點兒什么才能做到這一點。但是他們知道的是什么呢?
在貝爾實驗室,創新文化的主要負責人是 Mervin Kelly。也許你沒聽過 Kelly 先生的名字。他出生在密蘇里的鄉下的一個工人家庭,曾就讀于芝加哥大學,主修物理。他大學畢業后加入了 AT&T公司。在 1925 年至 1959 年間,他受雇于貝爾實驗室,從研究員一直做到董事會主席。1950年,他在歐洲做巡回演說,向聽眾解釋貝爾實驗室如何運作。
他的基本信條是:一個“創新科技研究所”——正如他擁有的貝爾實驗室那樣,需要足夠多的天賦異稟的人不斷地交換思想。但是真正要創新,這些還不夠。Kelly 先生堅信面對面交流的重要性。通過電話交換思想?不行!他故意把貝爾實驗室的思想者和實踐者集中在同一屋檐下。在晶體管開發項目中,有目的地將物理學家,冶金學家,電器工程師混合在一個項目組里,項目組中的每個人都各自是理論、實驗或者制造領域的專家。像一個老練的交響樂指揮一樣,Kelly 先生在科學定律之間,研究院和開發者之間,個人和團隊之間游刃有余,時而尋找和諧,時而要求張力。
Mervin Kelly 管理方法的一個重要因素是通過建筑結構學!他親自參與了新澤西茉莉山的一棟建筑的設計,該建筑于 1941 年正式投入使用。在那里,人與人的交流變得輕而易舉。該建筑的部分走廊被設計得一眼望不到盡頭。如果你想穿越這么長的走廊,而又想不遇到什么熟人,或者是不產生任何思考或者創意,這幾乎是不可能的。一個物理學家穿過走廊去餐廳的過程,就仿佛一塊磁鐵通過一堆鐵屑一樣(總能吸引走廊周圍的其他的人過來與之進行交流)。
他的管理方法的另一重要因素是樹立明確的成功目標。人們往往把貝爾實驗室戲稱為象牙塔(科研學術機構)。實際上,把它稱作“帶地下工廠”的象牙塔才更加貼切。在貝爾,研究員和工程師都認可相同的終極成功目標:把新的思想轉換為新的事物。朱棣文(奧巴馬政府能源部長,1997年諾貝爾獎獲得者)曾于 20 世紀 80 年代在貝爾實驗室工作。他曾經提到,在像貝爾實驗室這樣的環境中進行應用科學研究,絕不會損害天才的本質,因為它關注的是你的思想。在貝爾實驗室,即使是純理論科學家,也能找到用武之地。
Kelly 先生推動貝爾實驗室不斷向前的管理方法的另一個因素是:組織機構學。他在電話生產制造工廠設立了貝爾實驗室的專屬衛星通信設備,以幫助更好地將實驗室產生的思想轉變為產品。而且,這種幫助不是單向的,而應該是雙向。電話制造工廠的工程師也可以將他們從工人那里學來的經驗和教訓,反饋給實驗室的研究人員。隨著半個世紀以來,制造業逐漸朝美國以外遷移,隨之也帶走了一整套的工業生態知識。但是在過去,正是這些知識推動貝爾實驗室不斷向前,保持創新。
1964年世界博覽會上展出的可視電話,因開發成本過高,失敗了。
Kelly 先生相信自由的重要性,尤其是在科研方面。他手下的許多研究人員擁有如此之高的自主權,以至于項目進度拖后了長達數年,Kelly 都沒有意識到。舉個例子,最早是他挑選了一隊研究員成立了半導體項目組。當最后半導體被發明出來的時候,其實項目已經延期兩年了。隨后,他設立了另一個研究小組,主要負責半導體的批量生產。他把這個任務委托給了其中的一個工程師,指示他做出計劃,隨后他就告訴這個工程師,自己即將去歐洲出差了,項目由這個工程師全權負責。
總之,他信任別人,任由他們去創造。他也信任他們能幫助更多人進行創造。對于他來說,讓貝爾實驗室充斥著一群科學家模范(他們被稱作“寫書人”。實際上,這些頂尖科學家確實為各自的學科撰寫科學專著),這是非常必要的。但是,能讓這些人在日常工作中相互融合,則更加重要。在現代窗格式辦公時代之前,貝爾實驗室的雇員都得到指示:辦公時打開自己辦公室的門。
被難題纏身的菜鳥員工,惶恐不安的無名小輩,他們在貝爾都有自己的導師,這些導師可都與那些“寫書人”和大牛一起工作,關系密切。一些貝爾實驗室的新員工往往對此感到震撼,因為他們被告知可以向著名的數學家,諸如 Claude Shannon,或者傳奇物理學家 William Shockley 直接提出自己的疑問。而且,貝爾實驗室的策略是,大牛們不允許回避菜鳥們提出的問題。
還有一條 Mervin Kelly 創新策略的重要因素,這個因素十分重要,甚至可以說比其他的因素更重要一些。Kelly 先生是個言行都雷厲風行的人,上下樓梯都用小跑。但是他不僅給他的研究員自由,還給他們寬松的時間。大量的時間——長達數年的時間,去追求他們認為必要的東西。不過有人會認為,在當今更快,更具競爭性的時代,這種策略并不可行。或者也有人會反對,說這與創新的原因毫不相關,因為貝爾實驗室(不像現今的高科技公司)有來自母公司的近乎奢侈的財政支持,其母公司(AT&T)在市場占有壟斷地位。貝爾實驗室沒有人需要追著實現四個季度的財政指標,也沒有人需要比競爭對手更快地推出新產品。
那么,我們為了追求的創新,需要真正做到哪些東西呢?根據創新一種定義:創新是一件重要的產品或過程,能在較大范圍內部署,并對社會和經濟有重要的影響。該產品或過程能夠更好、更廉價、或者二者兼得(Kelly 先生曾經如此定義)地完成工作。遺憾的是,我們現在幾乎用這個標準描述所有事物。它可以用來描述一個智能手機應用,或者一個社會化媒體工具;也可用來描述半導體,或者蜂窩電話系統的設計藍圖。這些東西之間差異巨大。某種創新也許只能為社會帶來一小部分的工作機會和有限的收入,然后,Kelly 先生和他在貝爾實驗室的同事們不斷地尋找,發現的那種創新卻為社會帶來了百萬計的工作機會,并創建了一個持久的平臺,來為社會謀求財富和幸福。
將這些不同種類的創新合并在一起,似乎給我們提出了一種觀點:小規模追求利益的企業發明出創新性質的消費產品,其作用與那些老牌的創新組織(如貝爾實驗室)一樣有效。但是歷史并不支持這樣的觀點。貝爾實驗室發明了激光、半導體、太陽能硅光板,這些發明并不是單一為了追求經濟利益,而是追求一種理念。而且,他們創造出來的不僅僅是新產品,而是前所未有的,并且有利可圖的,新的工業。
世上并沒有一種所謂最好的創新方式。硅谷的創新方法所制造出來的利潤滋潤了美國數十年之久。所以企望時代能逆轉到大工業壟斷時代,這是非常荒謬可笑的。今天的電信行業欣欣向榮,用戶購買新設備和服務的能力驚人,而且無孔不入。由目前的情況來看,傳統的電話公司固步自封是不太可能存活的。盡管擁有世界上最具創新精神的實驗室,AT&T推出新產品和服務的速度都很慢,而且成本也不低。正如《時代周刊》曾經指出的那樣,“極少的公司更加保守,沒有公司更加創新。”
通過回顧貝爾實驗室做出的諸多貢獻,讓我們明白,不能將科技上的小步邁進誤以為是重大的科技變革。還讓我們認識到,不論 Facebook 的堅持的“快速向前,不斷突破”,還是 Google 崇尚的“以合理的速度發展”,都不是我們追求創新的唯一途徑,甚至都不是最好的途徑。革命性的變革發生得很快,但是其影響卻要很長時間才能消退。在很大程度上,我們還是從我們承擔的風險中獲利,并需要財政支持才能開展研究,這些情況甚至比半個世紀之前更甚。
貝爾實驗室走向沒落
隨著職員接二連三的離開,物理學家們聲稱,曾經標志性的貝爾實驗室最終離開了基礎科學研究。
根據《自然》雜志的一篇在線新聞報道,目前只剩下4位科學家在貝爾實驗室位于新澤西州的基礎物理部工作。其他人要么選擇了離開,要么被重新分配到公司的其他部門。Ronen Rapaport去年夏天離開了貝爾實驗室,在以色列耶路撒冷希伯來大學謀求到一個職位,他說,“四個人稱不上一個基礎研究小組,只能算一個單一項目。”
不過,來自貝爾實驗室母公司阿爾卡特朗訊(Alcatel-Lucent)的負責人稱,關于貝爾實驗室“死亡”的報道很夸張。貝爾實驗室研究副主任Gee Rittenhouse表示,基礎科學仍在,只是不再是物理方向。他說,“我們已經將基礎研究轉變到包括數學、計算機科學、網絡以及無線。”
建立于1925年的貝爾實驗室一度被認為是全世界物理方面最卓越的產業實驗室。在那里,晶體管和激光等發明不斷獲得諾貝爾獎。這些早期工作大部分都是由實驗室當時的母公司AT&T資助的,該公司壟斷美國電訊行業半個世紀之久。不過隨著貝爾實驗室在1996年被迫納入朗訊科技旗下以及2001年電信設備需求大幅下降,實驗室的情況迅速惡化。
在裁員壓力下,2002年,貝爾實驗室的聲譽又大受打擊。它的“明星”研究人員Jan Hendrik Sch?n被發現在大量論文中偽造數據。盡管一些人堅信,隨著2006年朗訊與法國阿爾卡特公司合并,貝爾實驗室將會轉運,但事實卻并非如此。阿爾卡特朗訊6個季度連續虧損,股票價值大減,公司董事長和CEO雙雙宣布辭職。
母公司的麻煩統統都反映在了貝爾實驗室上。實驗室職員級別減少,一些大樓被賣給了房產投資商,今年二月,貝爾實驗室還關閉了一臺檔次最高的硅制造設備。
考慮到嚴酷的前景,許多科學家開始尋找新的工作,以避免可能的裁員。在動蕩過后,有大約30名物理學家組成的精英小團體仍然堅守在基礎研究領域,但現在,這些人中的大多數也已經選擇離開,尋求更加穩定的工作。美國國家標準化與技術研究所(NIST)的Vladimir Aksyuk曾是貝爾實驗室的訪問學者,他說,“公司已經不再能夠支持研究了。在走廊里隨便看看,有一大堆的空屋子。”
Rittenhouse沒有否認,貝爾實驗室關注的焦點已經發生了變化。不過,他表示,貝爾的研究需要與公司的需求相結合。2002年,朗訊已經將公司的半導體商業部分分離出去,從那時起,它的商業需求就不再是材料科學,而是轉向網絡。Rittenhouse說:“我們不得不調整物理研究組的重心。”除量子計算外,阿爾卡特朗訊現有的約850名研究者繼續在高速電子學、微機械電子設備領域從事研究工作。“我們仍然能做好的科研,”他說。
不過對于Rapaport這樣的物理學家而言,風平浪靜的日子已經結束了。他從阿爾卡特朗訊帶出的股票已經貶值得不成樣子,以至于他都不愿意操心賣掉它們。“我可以把它們貼在墻上,作為對貝爾實驗室的紀念。”
雖然貝爾實驗室今天已經式微了,但其創造出來的成果仍然在改變著全球人民的生活,推動技術進步。這時我不禁想,中國為什么就出不了屬于自己的貝爾實驗室,而美國卻在1925年就開始了那么波瀾壯闊的技術攻堅,就快一百年過去了,中國連1925年的美國的追不上,談何中國夢?誠然,在這波互聯網創業高潮中,以BAT為首的企業已經走進了全世界人民的眼球,開拓出了甚至是美國人都不能創造的成果,但這是否代表中國真的崛起了?在基礎研究方面,中國又能怎么跟別人去角力呢?然而,我也不知道!
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原文標題:貝爾實驗室:憑什么締造了現代科技的半壁江山
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