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一夜成功所需的几十年
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几十年的延缓期并没有那么不寻常。技术不断出现,一个创造性的想法实现商业化之前,需要花费几十年的时间;取得商业成功,要花费的时间也许更长;工人和消费者要从中获得重要收益,更是遥遥无期。许多最近的信息技术创新,在几十年前就有人预测到了。人工智能的应用在20世纪50年代被首次提出,如今成为现实。电视和双向通信,早在19世纪70年代的科幻小说和通俗文学中就被描述过。1878年,《庞奇》杂志的年鉴登出了一幅描述所谓“视频电话”(telephonoscope)的漫画,据说概念来自托马斯·爱迪生,这种电话能实时传输视觉图像与声音。20世纪50年代,美国电话电报公司开始尝试开发可视电话,并在1964年的纽约世界博览会上展出其成果。但可视电话太笨重,太昂贵。120世纪八九十年代,人们用电脑做了更多的尝试,但视频通话直到近些年才变得普遍。Skype(一款即时通信软件)、谷歌环聊,以及苹果手机上的Facetime视频功能,与可视电话概念相同,但功能增强了许多。
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表3.1 商业化流程
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资料来源:朱克斯、索尔思、斯蒂尔曼所著《创新源头》,基奇所著《专利系统的属性和功能》,戈特、克莱珀尔所著《时间路径》
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表3.1总结了一些重要发明的推行情况。通常提出最初发明构想的人都淹没在了历史里。这些构想最终发展到了可申请专利的地步,然而发明家并不总会去申请专利。随后,经过二三十年或更长时间,这些想法首次实现商业化。一项针对49项重要发明的研究表明,从获得专利到首次实现商业化的平均时长为29年。2但一项发明的首次商业化通常都是失败的,即使成功,也可能只是代表了已有技术的边际改进。通常,其他公司会对原始发明进行创新改进,然后推向市场。这个进入和改进的周期可持续几十年。最终,进入该行业的新公司数量不断减少,创新的步伐变慢。要么一些公司开始退出该行业,要么多个公司合并。一个行业的“放缓”发生在许多公司退出时,这让行业发展进入成熟阶段。另一项针对46项重要发明的研究表明,从首次商业化到行业放缓的平均时长大约是29年。3因此,从一项发明刚发展起来到需要申请专利,再到市场成熟会耗费五六十年时间,这一点儿也不稀奇。
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为什么耗时这么久?几乎无一例外地,发明者都要经历漫长的反复试错的阶段。有时是在室内实验室里,有时则要在实践中学习。一些情况下,比如在发现青霉素的抗菌特性的过程中,偶然因素起到了很大作用。但即使在这种情况下,仍需要艰苦的实验,将有效成分从霉菌中分离出来,并弄清楚如何大量生产抗生素。在其他情况下,商业化的实现,必须先完成互补技术的改进。回转罗盘需要精密加工,喷气发动机需要先进的冶金工艺。这些技术的发展都经历了漫长而缓慢的过程。
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复杂性
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为什么反复试错是必需的?因为技术很复杂。4一般来说,新技术要求大量变量能得到适当控制。亨利·贝塞麦利用氧气精炼熔铁,但该方法要求必须温度适宜,容器大小合适,耐火内衬和矿石选用得当,空气量也要适当。甚至一些非常古老和简单的技术,如用纺纱机从棉纤维中提取出纱线,也需要控制大量参数。纱线缠到纺纱机的纺锤时,可能会断。而断纱的可能性,与每天都在变化的温度和湿度、棉花的质量、纱线细度,以及捻线的力道都有关系。纱线的张力必须小心控制。太松纱线会缠结,太紧则会断。最糟糕时,一次可能绷断几百根线。这些变量意味着,织工有效操作新机器,需要有能在复杂环境中运用起来的重要技能和知识。
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这种复杂性的来源似乎可追溯到人自身。人们常说,创意是人类与其他物种区分的标志。但这并不完全正确。一个例子即可反驳,原始人类想出了将石头当工具来用,但猴子和海獭也会用石头锤东西,做其他事。真正将早期人类与其他物种区分开的,不是能不能想出技术方法,而是能够改进这些想法以应对复杂的自然环境。最开始,人类可能也是用石头来捶打东西。但到新石器时代,他们已经开发出了许多不同的石头工具——斧子、扁斧、凿子、箭头、刻刀以及其他工具——每种都有特定的用途。此外,他们用最棒的生产技术——碎石技术,来制作这些工具。这一技术,即使是考古学专业研究生,在经过一个学期的反复试错后,都很难掌握。这种复杂的专业性使早期人类能够制造各种石器工具来处理问题。说到底,是自然界,或人类想从自然界获取事物的复杂性,让技术变得复杂。
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复杂性首先解释了为什么学习需要时间:复杂的技术涉及许多必须控制的参数。要找到正确运用这些参数的方法需要做很多研究。因此,新技术知识最初往往是试探性的、不确定的:大部分知识是借助经验和实验习得,且没法轻易传授,许多知识只能意会。
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因此,亨利·贝塞麦研制和示范了一套全新的炼钢方法,但他的方法在最开始的实际运用中失败了。当时的科学知识不足以提供指导。贝塞麦不得不研究那些运用失败的钢铁厂的炼钢过程有何不同,他一个一个测试差异,最终发现他的方法需要使用含磷量低的矿石,而那些由他授权使用此方法的钢铁厂用的矿石含磷量较高,这就是失败的原因。但即使基础科学知识有了更好的发展,要建造一座飞机制造厂或化工厂,仍极度依赖实验所得知识,例如,对化工厂组件进行的风洞实验。5
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实验不光对工程师、管理者和机械师而言很重要,使用和维护新技术的人需要获得的技能和知识,常常比发明家和机械师还要多。正如我们所看到的,大量的普通工人,不论是织工、焊接工、程序员,还是外科医生,都要在工作中学习,来获取使用新技术需要的知识。
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连续创新和经济可行性
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重要新技术的成功并不仅仅依赖于一场实验的结果。贝塞麦需要解决用哪种矿石的问题,也还有其他问题需要解决,包括如何设计出最好的产钢容器,以及如何建造一座钢铁厂,来优化生产。因为技术是复杂的,所以推行过程就需要各种各样的实验。复杂的过程被分解成模块化的步骤,复杂的产品被分解为模块化的组件,这些步骤和组件都旨在改进提升。
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通常,一系列的改进会逐渐发生,也就是说,创新是连续的。纺织行业就是这样。在第一代动力织布机出现后,单位织工的布匹产出率在19世纪增长了20倍。这很大程度上是连续创新的结果。其中一些发明将本来需要织工手工完成的任务完全自动化了。其他则是部分自动化:让特定任务完成速度更快或是减少了机器运转的频率。19世纪,发明家申请了超过3500项织机技术专利。其中有许多是特定的改良或应用,比如地毯编织;少数发明(并非全部申请了专利)使得人均产出大大提高了。6而这一产出提高有1/4归功于织工本身变得更加高效——他们的技能提升了,工作更有成效。
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并不是所有的技术都表现出这样的扩展式连续创新。小分子化学制品和医药产品一旦被发明出来,往往就会投入生产,即使监管部门要求药品上市必须经过临床实验。比如,经过对杀虫剂的多年研究,瑞士嘉基公司的科学家发现DDT有强效杀虫功能。这种化学制品早在19世纪就已合成,商业化所需的化学工程知识和技能早已准备就绪。DDT很快就投入了大规模生产,从某种意义上来说,这靠的是几代人对化学工程和化学合成的连续创新。
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大多数时候,重要的新技术没有如此牢固的基础,持久的连续创新就显得更有代表性。纺织加工和19世纪各种各样的机械技术,以及20世纪早期电气技术都是如此,今天许多信息技术更是如此。推行的延缓与连续创新的关系太大了。
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然而,连续创新的缓慢不仅仅由技术决定。技术进步有时可能要等到新的工程知识成熟才能实现,但其延缓却常常是因为经济问题。虽然发明家知道如何做出改进,且具备所有能力和工具,但是除非有巨大的利润预期,否则这一改进也不会被商业化。许多渐进式创新在发展之初看起来似乎价值不大,而其大规模发展很可能取决于普通工人学习到的技能。
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剩余原则
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让我们看看一种叫“断经自停装置”的发明的经济价值。这项发明的机械原理出现后很久,发明家才开始补充完善其可操作细节。一旦检测到经线断了,断经自停装置就会暂停织机运转。织机上的经纱是沿织机长度方向延伸的一串纱。这些纱有时会绷得很紧,在纺织过程中偶尔会断。经纱断时,织工不得不停下来,找到断头并把它们捻合在一起,检查和修复布匹中的瑕疵,再重新启动织机。在此过程中,织机是空闲的。要是没有及时发现断掉的经纱,织工之后花在捻合断线上的时间会更长。因此经纱一断就暂停织机运转是非常有益的。
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自19世纪初以来,机械师为许多机器发明了自停装置,但他们没有发明可有效检测经纱断线的自停装置。显然,这个设备并不需要更加先进的机械知识,也不需要一些有利的发现。它的原理和需求显而易见。然而,直到其能实现的经济价值大到足以激励发明者投身开发以及纺织厂主采用时,断经自停装置才被发明出来。
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这个发明的收益随着每位织工每小时生产出更多的布而增长。让我们来算一算,假设使用断经自停装置能使一名织工在修复一根断线过程中省下6秒时间,再假如,一台织机平均每织三码布就会弄断一根经线。7如果按1810年手摇织布机刚问世时的织布速度算,这项发明仅仅让织工在整整一年里多生产了三码布。这多生产出来的三码布,完全无法弥补安装断经自停装置的成本。然而,到1833年,在一些任务实现自动化后,每名织工往往能同时操作两台速度快得多的织布机,每名织工的产出量也更高了。现在每根断线节约6秒,会让织工每年多生产100码的布。半个世纪后,到1883年,更多的任务实现了自动化,断经自停装置使得这些织工每年多生产出600码的布。此外,自动化让织工可以同时操作更多台织机,他们往往很难近距离查看某台织机,因此在大量有缺陷的布料生产出来前,都不能及时发现断线问题。
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到了19世纪80年代,这项发明的收益变得可观起来。当然,收益并不仅仅限于那些多生产出来的布匹。它还与当时的工资水平、开发一个自停装置的成本、测试许多不同版本的自停装置以找到最好版本的成本,以及将自停装置运用到生产中去的成本相关。但是考虑到19世纪末北美的工资和物价水平,以及有技能的机械师的人才储备,每年600码布足以应付这些开支。8
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1895年诺斯罗普织机的发明——它能自动为梭子绕纱线环——使得每名织工的产出翻倍,断经自停装置的收益更大了。也是从这时开始,我们看到关于这些装置的专利申请变得多起来。1880年以前,每十年间授予断经自停装置的专利不超过三个。19世纪80年代,有6项专利被授予断经自停装置;19世纪90年代有97项;从1900年到1909年,总共被授予211项专利。之后,随着成功的设计被广泛使用,专利数开始下跌。9
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