创新之战：美国日益削弱的技术优势

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创新之战：美国日益削弱的技术优势

作者：克里斯托弗·达比（Christopher Darby）；

莎拉·休厄尔（Sarah Sewall）

译者：董岭晓

自冷战初期以来，美国在科技领域一直处于世界领先地位。在所谓的“美国世纪（American century）”里，这个国家征服了太空、率先发展了互联网，并为世界带来了iPhone。然而，近几年来，中国在技术领先地位方面做出了令人印象深刻的努力——其宣布已在机器人、人工智能、微电子、绿色能源等领域投资了数千亿美元。华盛顿方面是倾向于主要从军事的角度来看待北京方面的大规模技术投资的，但国防能力仅仅是当今大国竞争的一个方面，只不过是一种“摆在台面上的赌注”。北京方面正在玩一个更复杂的游戏，利用技术创新来推进其目标，而不必诉诸战争。中国的公司正在全球销售5G无线基础设施，利用合成生物学来增加食品供应，并竞相制造更小更快的微芯片，所有这些举措都是为了增强中国的实力。

面对中国的科技驱动，美国的决策者们呼吁政府采取更大型的行动，从而保护美国的领先地位。许多传统观点颇为明智：增加研发支出、放宽签证限制、培养更多国内人才，与国内产业界以及国外友人和同盟建立起新的伙伴关系。但美国面临的真正问题要深刻得多：在“哪些技术至关重要？”、“如何促进这些技术的发展？”上存在理解上的缺陷。随着国家安全进入新的层面、大国竞争进入不同的领域，政府的思路和政策并没有跟上。私营企业本身也不可能满足关系到国家安全的每一项技术需求。

在这样的环境下，华盛顿方面需要拓宽视野，并支持更广泛的技术——不仅需要支持那些具有明显属于军事应用的技术，如超高音速飞行、量子计算和人工智能，还需要支持那些传统观念中的民用技术，如微电子和生物技术。华盛顿方面还需要帮助重要的非军事技术向商业成功过渡，在私营企业不愿意的情况下介入融资。

美国面临的创新挑战

在冷战初期的几十年里，美国花费了数十亿美元大幅扩大科学基础设施。原子能委员会（The Atomic Energy Commission）成立于1946年，负责管理曾开创核武器的战时实验室，如曼哈顿计划总部橡树岭国家实验室，并继续资助劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（the Lawrence Livermore National Laboratory）等学术研究中心。成立于1947年的国防部得到了庞大的研究预算，1950年成立的国家科学基金会也是如此。苏联在1957年发射了人造卫星后，华盛顿方面成立了美国国家航空航天局（NASA）来赢得太空竞赛，同时也成立了国防高级研究计划署（dense Advanced Research Projects Agency），负责防止未来出现技术上的意外。到1964年，研究和开发占所有可自由支配的联邦开支的17%。

政府与学术界和企业密切合作，资助了大量的基础研究；也就是说，（他们所做的是）并没有考虑到具体最终用途的研究。这些基础研究的目标，是建立一个技术基础，主要定义为常规和核防御能力，以确保国家的安全。这项研究取得了惊人的成功。从超音速喷气机，到核动力潜艇，再到导弹，政府的投资催生了支撑美国军事优势的尖端能力。就私营企业而言，必须利用潜在的知识产权，将能力转化为产品，将产品转化为公司全球定位系统支持的技术、安全气囊、锂电池、触摸屏、语音识别——这些都是在政府投资下起步的。

然而，随着时间的推移，政府在创新领域失去了主导地位。1964年，美国政府将1.86%的GDP用于研发，但到了1994年，这一比例已降至0.83%。同期，美国企业研发投资占GDP的比例几乎翻了一番。数字不能展现事件的全貌。政府的大部分研发投资都是为了寻找新的、“改变游戏规则”性质的发现，而企业的研发则主要用于渐进式的创新。私营企业意识到，增加收入的方法是扩大现有产品，增加功能，或制造更快、更小或更节能的产品。公司专注于具有商业前景的短期技术，而不是可能需要数十年才能取得成果的广泛调查领域。

越来越多地，最具创新性的研发不是在大公司的实验室里进行，而是在更灵活、私人投资的初创企业中进行的；在那里，风险资本投资者愿意承受更多的风险。投资于早期公司的现代风险投资公司合伙关系最早出现在20世纪70年代，导致了苹果和微软等早期公司的成功，但直到20世纪90年代的互联网泡沫时代，这种投资方式才真正兴起。如果说研发外包的第一阶段是从政府实验室到美国企业，那么这就是第二阶段：从大企业到小初创企业。大公司开始减少在内部研发上的支出，而更多地用于他们所称的“企业发展”，或者收购拥有有前途技术的小型风险投资公司。

风险资本主义的兴起创造了大量财富，但这并不一定会对美国的利益有所助益。对风险投资公司的评判标准，是它们在十年内创造巨大回报的能力。这使得他们对微电子等资本密集型行业的兴趣降低，而后者在几十年后的盈利能力要比几年后的盈利能力强得多；对软件公司的兴趣则更大，因为软件公司需要更少的资本即可走上正轨。问题是，获得最多风险资本资助的公司不太可能追求国家安全优先事项。当美国风险投资公司Accel通过早期投资Rovio Entertainment（移动应用程序《愤怒的小鸟（Angry Birds）》背后的芬兰视频游戏公司）大获全胜时，这或许是该公司本身在商业上取得的成功，但绝没有进一步增加美国的利益。

与此同时，相对于GDP和私营企业的研发支出，政府对研究的资助继续下降。国防部保留了联邦研究经费中最大的一笔，但总体上而言资金仍是较少的，而且在各个机构和部门之间更加分散；在没有国家战略的情况下，每个部门都在追求自己的优先事项。随着最优秀的研究人员被吸引到了私营企业，政府内部的科学专业知识逐渐萎缩。由于联邦政府不再是许多最具创新精神的公司的主要客户，私营企业与华盛顿方面一度密切的关系也受到了影响。美国的政府机构很少是率先购买先进技术的，而且规模较小的初创公司通常缺乏必要的说客和律师来向他们出售先进技术。

全球化也在企业和政府之间造成了裂痕。在国际背景下，美国市场的主导地位有所下降，巨大的中国消费市场发挥了特别强大的拉动作用。公司现在不得不考虑他们的行为对美国以外的客户会有什么影响。例如，众所周知，苹果拒绝为联邦调查局解锁iPhone，这一决定很可能提升了苹果的国际品牌影响与口碑。

更为复杂的是，创新本身正在颠覆对国家安全技术的传统理解。技术越来越成为“双重用途（dual use）”，这意味着民用和军事部门都十分依赖技术。这就产生了新的弱点，比如对微电子供应链和远程通信网络安全的担忧。然而，尽管民用技术与国家安全越来越相关，美国政府对此并不负责；与此同时，私营企业的民用技术确实为此负责，而且创新速度很快，政府几乎跟不上。综上所述，所有这些趋势都导致了一种令人担忧的状况：私营部门和政府的利益比以往任何时候都更加悬殊。

中国的强大力量

如果世界保持单极性，美国创新上变化就不会那么重要了。相反，美国创新上的变化是与地缘政治对手崛起同时发生的。在过去的20年里，中国已经发展成一个现在在改进甚至开创技术的国家。这并非偶然；这是国家深思熟虑并长期关注的结果。中国在研发方面投入了大量资金，其在全球技术支出中的份额从2000年的不到5%增长到2020年的23%以上。如果目前的趋势继续下去，预计到2025年，中国的此类支出将超过美国。中国的核心动力是“军民融合（“military-civil fusion）”战略，这是一种协作努力，以确保私营企业和国防工业之间的合作。在国家、省和地方各级，国家支持军事组织、国有企业、私营公司和企业家的努力。支持的形式可以是研究资助、共享数据、政府支持的贷款或培训项目。这种支持甚至可能像提供土地或办公场所一样简单；政府还正在创建一些全新的、专门致力于创新的城市。

中国对5G技术的投资，表明了这一过程在实践中是如何运作的。5G设备构成了一个国家蜂窝网络基础设施的支柱，中国公司华为已成为工程和销售领域的世界领先者，以比芬兰和韩国竞争对手更低的价格提供高质量的产品。据《华尔街日报》统计，政府大力支持华为，为该公司提供了750亿美元的税收减免、补助、贷款和土地折扣。华为也得益于中国的“一带一路”倡议，该项目主动向国家和中国公司提供慷慨的贷款，以资助基础设施建设。

国家对人工智能的大规模投资也获得了回报。中国研究人员在这一领域发表的科学论文比美国研究人员多。这一成功的部分原因是资金的支持，但另一个因素起着重要作用：获取大量数据。中国政府推动了一些实力雄厚的公司的崛起，这些公司搜集了无数关于用户的信息。其中包括电子商务巨头阿里巴巴、开发通用微信应用程序的腾讯、最初作为搜索引擎但现在提供一系列在线产品的百度、主导消费类无人机市场的大疆以及为中国视频监控网络提供面部识别技术的商汤（据说商汤是最具影响力的公司世界上最有价值的人工智能公司）。

这些信息，越来越多地涉及到生活在中国以外的人。中国公司已经编织了一个数据收集应用程序的全球网络，这些应用程序收集外国人的私人信息，包括他们的财务状况、搜索历史、位置等等。例如，那些通过中国应用程序进行移动支付的人，他们的个人数据可以通过上海传送到各地，增加了中国对外国人日益增长的知识宝库。

中国对数据的渴求已经延伸到了部分可以想象得到的、最个人化的信息：我们自己的DNA。自从新冠肺炎病毒大流行开始以来，华大基因（英文简称为BGI,一家中国基因组测序公司，最初是一个政府资助的研究小组）已经在国外建立了大约50个新的实验室，帮助政府检测病毒。鉴于华大基因管理着中国国家基因组数据库，可以想象，通过华大基因检测，外国人的生物数据可能最终会进入该库。

事实上，即使尚未赶上美国，中国对生物技术也表现出极大的兴趣。结合巨大的计算能力和人工智能，生物技术的创新可以帮助解决一些人类最棘手的挑战，从疾病、饥荒，到能源生产和气候变化。研究人员已经掌握了基因编辑工具CRISPR技术，使他们能够种植抗病小麦，并成功地在细菌DNA中编码视频，有利于在未来创建一种新的、经济高效的数据存储方法。合成生物学专家发明了一种用基因工程微生物代替石化产品生产尼龙的新方法。即将到来的生物技术革命对经济的影响是惊人的：麦肯锡全球研究所估计，未来10到20年，生物技术的许多潜在应用价值将高达4万亿美元。

然而，同所有强大的技术一样，生物技术也有其阴暗面。例如，有些恶意行为者可以制造一种针对某一特定族裔群体的生物武器，这并非不可想象的。在有争议的问题上，比如对人类基因组的操纵，在多大程度上是可以接受的，各国将以进步的名义接受不同程度的风险，并采取不同的伦理立场。引领生物技术发展的国家将是最深刻地影响其使用规范和标准的国家。2018年，中国科学家何建奎对双胞胎婴儿的DNA进行了基因工程，在国际上引起轩然大波。北京方面把他描绘成一个流氓研究员，并对他进行了惩罚。

更大的设想

华盛顿方面一直从军事角度观察中国的技术进步，担心中国如何为自身的国防能力做准备。但华盛顿方面的挑战远远大于此。中国发展技术不仅仅是为了获得战场优势；北京方面正在改变“战场是什么”。尽管5G、人工智能、量子计算和生物技术等商业技术无疑将有军事应用，但中国设想的世界，将是一个无需开枪的大国竞争世界。技术上的优势预示着，有能力支配其他国家赖以生存的民用基础设施，从而产生巨大的影响。这是北京支持高科技民用基础设施出口的主要动机。购买中国系统的国家，可能认为他们只是在接受电网、医疗技术或在线支付系统，但实际上，他们也可能把关键的国家基础设施和公民数据交给北京方面。这样的出口，是中国的“特洛伊木马”。

尽管地缘政治竞争的性质不断变化，美国仍然倾向于将安全与传统的防御能力等同起来。以微电子为例：它们不仅是一系列商业产品的关键部件，而且几乎是从飞机到军舰的所有主要防御系统的关键部件。这是因为，它们将推动人工智能的发展，也将塑造美国未来的经济竞争力。然而，微电子领域的投资却出现了下滑。私营部门和政府都没有为创新提供足够的资金；前者是因为需要大量的资本和长期的视野，后者是因为它更注重确保当前的供应，而不是创新。尽管中国在这一领域很难赶上美国，但它在微电子价值链上的提升只是时间问题。

美国过于狭隘的安全和创新观念下，另一个牺牲品是5G技术。通过主导这个市场，中国已经建立了一个全球电信网络。有一种担心是，中国政府可能会帮助自己处理5G网络上运行的数据。另一种可能性是，中国可能在危机中破坏或破坏对手的通讯网络。大多数美国决策者未能预测中国5G基础设施所构成的威胁。直到2019年，华盛顿方面才敲响了华为的警钟，但到那时，它几乎束手无策。美国公司从未提供“端到端（end-to-end）”的无线网络，而是专注于制造单个组件，如手机和路由器。也没有任何一家公司开发出自己的无线接入网，这是一种通过网络设备发送信号的系统，需要这种系统来构建一个像华为和其他一些公司提供的那样的端到端5G系统。因此，美国发现自己陷入了一个荒谬的境地：如果密切盟友采用华为的5G技术，却没有一个有吸引力的替代方案，美国就威胁要终止情报合作。

数字基础设施可能是属于今天的战斗，但生物技术可能是下一个；不幸的是，它也没有被美国政府纳入优先事项。可以理解的是，美国国防部对此兴趣不大。部分原因在于，美国和其他许多国家一样，签署了一项放弃生物武器的条约。不过，生物技术对五角大楼还有其他影响——从改变制造业到改善服务人员的健康状况。更重要的是，任何对国家利益的全面评估都必须认识到生物技术对伦理、经济、健康和行星生存（planetary survival）的影响。

由于美国在创新方面的许多差距可以追溯到狭隘的国家利益观以及需要哪些技术来支持，拜登政府的第一步应该是扩大这种认识。官员们需要认识到最新技术的威胁和机遇：瘫痪的5G网络或肆无忌惮的基因工程可能造成的破坏，以及可持续能源和更好、更有效的医疗保健可能会带来的好处。

拜登政府的第二步，应该是建立一个进程，使政府投资与国家优先事项保持一致。如今，联邦政府的资金已经向军事能力倾斜。这反映了一个政治现实：五角大楼是政府中少有的能够可靠地获得两党预算支持的部门。例如，战斗机和导弹防御系统资金充足，而大流行病毒的预防和清洁能源却受到冷落。但是，设定正确的国家技术优先权会引发一些问题，只有对国家的全部需求做出判断，才能回答这些问题。技术能帮助解决的最重要的问题是什么？哪些技术只能解决一个问题，哪些技术可以解决多个问题？要正确回答这些问题，就必须从真正的国家角度出发。当前所采取的模式却并非如此。

一个正常运行的进程，将从国家安全专业人士所称的“净评估（net assessment）”开始——在这种情况下，是对全球技术进步状况和市场趋势的分析，为决策者提供必要的信息，以便从一个共同的基线出发开展工作。为了采取行动，这一进程将确立一些近期和长期优先事项。例如，一个引人注目的长期投资候选对象可能是微电子，它是军事和民用创新的基础，但很难吸引私人投资。鉴于生物技术对经济和人类未来的重要性，另一个长期优先事项可能是生物技术。至于短期的重点，美国政府可能会考虑发起一项国际行动，打击制造假情报的行为，或推动5G创新。无论选择什么具体的优先事项，重要的是这些优先事项必须是深思熟虑和明确的，能够指导美国的决定，并表明其企望。

市场的心态

对这些优先事项进行支持，完全是另一回事。目前政府只资助有限的研究，而私营部企业负责将研究成果商业化的做法是行不通的。太多由政府资助的研究仍被锁在实验室里，无法实现向商业可行性的飞跃。更糟糕的是，当这些研究离开美国政府的实验室时，往往最终会落入其他国家手中，剥夺了美国纳税人资助的知识产权。

美国政府需要发挥更积极的作用，帮助科研成果走向市场。许多大学都设立了专注于学术研究商业化的办公室，但大多数联邦研究机构却没有。这一点必须改变。本着同样的精神，美国政府应该开发所谓的“沙箱（sandbox）”,即公私合作的研究设施，让工业界、学术界和政府共同努力。2014年，美国国会成立了“美国制造业（Manufacturing USA）”，一个研究先进制造技术的设施网络。有人提出了一项类似的微电子倡议，没有理由不在其他领域创建额外的沙盒。

美国政府还可以帮助商业化、为研究目的建立国家数据集（data sets），同时改善隐私保护，让那些信息最终进入数据集的人们放心。这类数据集在加速人工智能领域的发展方面尤其有用.人工智能依靠的是大量数据，而目前只有政府和少数几家大型科技公司拥有这些数据。合成生物学的成功，以及更广泛的医学研究，也将取决于数据。因此，美国政府应该增加国家卫生研究院基因组文库中数据的数量和多样性，并对这些信息进行整理和标记，以便更容易使用。

然而，如果拥有最有前途的国家安全技术的初创企业无法吸引足够的资本，那么所有这些商业化的助力将是徒劳的。其中一些初创企业在成长初期和后期都遇到了困难：一开始，它们很难讨好愿意进行高风险押注的投资者；后来，当它们准备扩张时，发现很难吸引愿意开出大额支票的投资者。为了填补这两个阶段的空白，美国政府需要自己的投资工具。

我们在In-Q-Tel的母公司工作，这为早期投资提供了一个有前景的模式。In-Q-Tel由美国中情局于1999年创立，是一家独立的非盈利公司，投资于符合国家利益的科技初创企业（In-Q-Tel投资的早期接受者之一是Keyhole，其后成为了Google Earth的平台）。现在In-Q-Tel也由国土安全部、国防部和其他美国机构资助，为其政府客户识别和调整创新技术。与联邦机构相比，私人非营利公司更容易吸引投资和技术人才进行明智的投资。我们完全有理由采用这种模式，并将其应用于更广泛的优先事项。即使每年只有1亿到5亿美元的早期资金（联邦预算的一小部分），也有助于填补私营部门提供的资金和国家需要的资金之间的缺口。

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