改变人类命运的成果转化史上最牛之一贝尔实验室的兴衰

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科学的意义在于创造和颠覆,技术的发展则更依赖于企业的利润和企业家的远见。

作为国内领军科技企业的掌舵者,任正非曾用“很迷茫”来形容华为目前的状态:“华为现在的水平尚停留在工程数学、物理算法等工程科学的创新层面,尚未真正进入基础理论研究。随着逐步逼近香农定理、摩尔定律的极限,而对大流量、低时延的理论还未创造出来,华为已感到前途茫茫,找不到方向。华为已前进在迷航中。”

他说这句话本身是一种自信。即华为已经过了追赶欧美的阶段,在本行业正逐步攻入无人区、处在无人领航,无既定规则,无人跟随的困境。这意味着华为将承担起制定规则、创立理论的重任。想打破这一困境,他给出的药方是:坚持科技创新,追求重大创新,同时内生与外引相结合。

在美国新泽西州的茉莉山,曾有这样一个实验室,它是晶体管、激光器、太阳能电池、发光二极管、数字交换机、通信卫星、电子数字计算机、C语言、UNIX操作系统、蜂窝移动通信设备、长途电视传送、仿真语言、有声电影、立体声录音,以及通信网等许多重大发明的诞生地。

自1925年以来,共获得8项(13人次)诺贝尔奖,得到近三万项专利的授权。从这里转化出的成果,可以说直接改变了人类发展的进程,为人类社会开启了信息化时代的大门。这就是贝尔实验室。贝尔实验室的全称是贝尔电话实验室(Bell Telephone Laboratories),其名称源自发明家,电话专利的获得者亚历山大格拉汉姆贝尔。

贝尔出生在苏格兰,毕业于爱丁堡大学,后在伦敦大学学习医学,并在此期间展开了对声波的研究。据传,贝尔的母亲和妻子都是聋哑人,贝尔研究声波是为了找到解决聋哑人不便的方法。

1867年3月和1877年初,贝尔获得了两个有关电话的发明专利。以此为基础,他与合伙人于同年成立了贝尔电话公司。贝尔并未持续参与贝尔电话公司的经营,而是在次年(1878年)便退出了贝尔电话公司,但他所拥有的电话专利可以让他持续获得可观的专利费。(此后贝尔与爱迪生共同资助成立著名的《科学》杂志)

贝尔电话公司一开始只有几个人,随着业务的快速扩张,公司迅速发展。1895年贝尔公司将其正在开发的美国长途业务项目分割,建立了一家独立的公司,这就是大名鼎鼎的美国电话电报公司(AT&T,American Telephone & Telegraph)。

AT&T聘请了铁路邮政公司的高管T.N.Vail出任公司总裁,哈佛大学博士H.V.Hayes出任电气工程部主任。公司在他们的治理下蓬勃发展,解决了很多如长途电话信号衰减的问题。

几年之后,AT&T的规模和实力超过了母公司,于是在1899年,AT&T把其前身的贝尔电话公司整合进来,成了贝尔系统的母公司。

1907年,美国电话市场乱象丛生(由于贝尔的专利已于1893/1894年到期,所以市场上冒出许多意图在电话行业分一杯羹的公司),近年经营业绩不佳的AT&T将前总裁T.N.Vail请回来进行改革,Vail提出了“一个政策、一套系统、普遍服务”的发展理念,裁减冗员,收购小电话公司,并把贝尔体系分散的研发体系集中到子公司西方电气公司的工程部和AT&T的发展与研究部。

1914年,AT&T成功实现了横跨北美大陆的电线年底实现了横跨北美大陆的无线通信,这两项大工程巩固了贝尔技术体系的地位,并在北美乃至全世界都产生了重大的影响。

两个项目的负责人F.B.Jewett和J.Carty也因此接管了西方电气公司的工程部。到1924年,AT&T的垄断达到了一个新的高度,整个贝尔体系也变得庞大和臃肿。此时,主力研发的子公司西方电气公司工程部已经达到了3600余人,其业务与AT&T的研发部经常会产生重复甚至摩擦。

为了贝尔体系更好的发展,1925年AT&T以西方电气公司工程部为主并入AT&T研发部部分力量,单独成立一个有一定自主研发主权的公司——贝尔电话实验室有限公司(即贝尔实验室)。

新成立的贝尔实验室由Carty担任董事长,Jewett担任总裁同时兼任AT&T的科技副总裁。贝尔实验室是当时世界上最大的工业实验室,它的成立意味着美国有系统的工业试验研究步入了成熟阶段,开启基础研究与技术发展相结合的模式,同时代表电子科技创新已成为社会经济发展的新核心与增长点。

尤厄特(Jewett)是贝尔实验室的首任掌门人,物理学博士出身,他坚持使贝尔实验室按照基础研究与技术创新并重的发展思路运行,保证每年至少有10%的科研人员和10%的科研经费是投入基础研究的。

这直接奠定了贝尔实验室的研究基调,也为贝尔实验室的科技工作者们提供了自由的工作环境。充足的研究经费,可基础可应用的研究方向,一时间贝尔实验室成为了顶尖科学家们心之所向的地方。以AT&T近乎市场垄断的利润为支撑,贝尔实验室开启了在科学和产业界的光辉岁月。

贝尔实验室技术创新主干方向的选择和转变不仅与企业所在行业的发展与彼时经济发展的需要相关,更与当时科技发展的时代背景及研发机构负责人的专业背景有着密切的联系。贝尔实验室创立之初以有线电话和无线电话为实验室主要创新方向是因为电子管的发明使电话远程通讯进入了奇迹时代。

10年之后,戴维森凭借在电子干扰(物质波)方面的研究成就获得了诺贝尔奖。1933年,卡尔央斯基在研究长途通讯中的静电噪声时,发现银河中心在持续的发射无线电波,于是卡尔进行了更深入的研究,自此开创了无线电(射电)天文学。

1938年之后,由于第二次世界大战的爆发,国家对电视、电话、雷达和远程控制方面的需求迅速增加,尤厄特和巴克莱(贝尔实验室第二任掌门、物理学博士、微波通信专家)将技术创新主干转向微波通信和控制技术。在第二次世界大战期间,贝尔实验室的主要成果包括微波雷达、多腔磁控管振荡器、反射速调管、电子模拟计算机、信息论等。

发明晶体管的约翰巴丁、威廉肖克利、华特布莱顿

1947年,晶体管在贝尔实验室诞生了。而发明晶体管的约翰巴丁、威廉肖克利、华特布莱顿三人共同获得了1956年的诺贝尔物理学奖。晶体管的问世标志着电子工业革命的开始,人类也即将进入电子信息社会,这可以说是近代历史上改变人类命运的一次变革。

威廉肖克利本人在发明晶体管以后,回到老家圣克拉拉谷创办了公司,最后却因个人性格孤傲且不善经营导致公司人才纷纷出走,由此引出了仙童半导体的创立和硅谷的崛起,奠定了今日世界的科技格局,此为后话。

在晶体管出现以后,时任贝尔掌门人的巴克莱和凯利(物理学博士,固体物理研究专家)意识到,这种技术将对未来产生巨大的影响,于是将贝尔实验室的研究方向调整到晶体管和微电子技术、半导体和合成材料技术。1948年,克劳德香农发表《通讯的数学原理》,奠定了现代通信理论的基础。(这位大佬就是引言中提到的香农定理的“香农”)

1955年-1979年,菲斯克(物理学博士,微电子、固体物理专家)、贝克尔(物理化学博士,凝聚态材料、光通信材料专家)开始将实验室转向激光和光通信技术,这是因为当时处于一个计算机大发展和光通信研究及其所需大量新材料研究的关键时期。

在这段时间里,贝尔实验室发射了世界上第一颗通信卫星Telstar1(1962),发现了宇宙微波背景辐射(1964,获得1978年诺贝尔物理学奖)。

1969年更是了不得,由肯汤普森和丹尼斯力奇成功研发出了UNIX系统和C语言(1980年由比佳尼发展为C++语言),乔治和威拉德发明了电感耦合原件CCD(2009年诺贝尔物理学奖)。

1980年之后,贝尔实验室开始专注于数字通信、软件和互联网技术。但是这个地球上最神奇的实验室这次并没有将它的辉煌续写进21世纪,而是随着AT&T的盛极而衰渐渐走向了没落。在整个20世纪,AT&T对美国的电信业务进行了长达百年的垄断,美国司法部曾经数次对AT&T提出反垄断诉讼,但一直收效甚微,只在经营领域上对AT&T提出了一些限制。

直到1984年,美国政府终于打赢了这场旷日持久的官司,开始第一次对AT&T进行拆分。但是这次的分家反而使得AT&T发展的更加健康,在传统电话、网络和移动通信上都走到了世界领先的位置。

1995年,AT&T如日中天,亦走到了盛极而衰的拐点。彼时的美国经济正在全面复苏,美股也开始了新一轮的牛市。此时,AT&T制造部门的负责人提出了短视的建议——分家,因为这样就可以将独立出来的制造公司生产的设备卖给AT&T的竞争对手们,从而增加销售量推动股价的攀升。

这种一次性的销售增长对公司长远的发展显然意义不大,很多有远见的管理者和员工都看到了,但是董事会中的华尔街大佬们对此很感兴趣。于是华尔街的投资银行配上与公司长远利益并无绑定甚至想在任内捞一把的职业经理人们开始了一场利令智昏、杀鸡取卵的分家。

AT&T将自己分成了三个部分:从事电信业务的AT&T,制造业务的朗讯和计算机业务的NCR。朗讯从AT&T拆分出去是当年世界电信史上的一件大事,1996年,朗讯由摩根斯坦利主承销上市,募集现金30亿美元,上市时市值180亿美元,成为当时历史上最大的上市行动。

和华尔街银行家们预想的一致,朗讯的销售量一次性大幅增加,股价也翻番暴涨,华尔街的人大发了一笔,持有股权的中高层们也都获得了不错的收益。但是,贝尔实验室的科学家们隐隐感到了危机。

当年背靠垄断性的AT&T时,实验室从不为经费发愁。而在朗讯后期,利润已经不足以养活两万人的巨型实验室,于是公司要求科学家和工程师将精力转移到能尽快赚钱的研究上。朗讯的股票若想持续增长,其销售额和利润必须不断超过华尔街的预期,但朗讯并不能做到这一点。

于是为了撑高股价,朗讯借钱给设备买方来购买自己的产品以提高销售额,但是互联网泡沫时,大批中小公司倒闭,应收款项变成了净亏损。此时移动业务刚兴起,在华尔街和新任女总裁卡莉菲奥莉娜的操作下,朗讯又把自身的无线设备部门Avaya分拆独立上市。

结果不用说,银行家和高管们本已鼓鼓的钱包又赚取了一大笔收益。但是朗讯公司却一天不如一天,待互联网泡沫之后,朗讯的股价已经跌到每股0.55美元,距巅峰期近百美元跌了快两百倍。2001年,朗讯不得不关闭贝尔实验室大部分研究部门,大批世界一流科学家失业,贝尔实验室名存实亡。

纵观贝尔实验室发展的历史,可以说是因商业利益而起,支持了一大批科学家进行科学研究,客观上推动了人类的进步,但最终又因利益和金钱而走向衰落的故事。

贝尔实验室的基础是AT&T的垄断性利润,当时美国政府为了限制垄断企业的利润,限制其利润必须在成本的12%以内。显然,成本的合理上升可以有效的大幅增加利润,而又有什么是比投入科学研究更有效又有意义的增加成本的手段呢。

AT&T长期掌控着美国电信产业的定价权,它并不那么重视实验室研究短期内能带来多大的利润回报,因为研发的投入就是回报,所以歪打正着的扶持起了贝尔实验室,而反垄断法又限制了AT&T经营的领域,也促进公司进行科技创新来保持领先地位。

但对现今的企业来讲,尤其是中小企业,降低成本开源节流才是生存之道,能做好技术发展路线已然不易,又何谈科学的突破。此外,贝尔实验室是专家治理,几乎每任领导都有这博士学位并且是本领域的真专家权威(多位获得过诺贝尔奖),他们对科技发展方向的预判是顶级的。而且贝尔实验室体系内部是扁平化管理,人才进入的选拔相当严苛。

但是进入了以后,没有KPI,没有业绩考核,没有进度检查,没有任务汇报,没有各种束缚和监视,领导与同事之间平级相待,大家都靠着对研究的热情和强烈的自驱力来进行工作开展,并不是因为吃饭买房和年底考核的压力。

可以说贝尔实验室的出现和辉煌,源于那个时代背景的碰撞与巧合,而其最终的衰落,也是因为抵不过华尔街的贪婪和人性对即时满足感的追求。金钱资本观正在慢慢主导我们的世界,而科学艺术价值的认可滞后性,其与投资者快速回报的弱关联性,资金提供机构自身衰弱的不确定性,资本追求短期利益最大化的短视性都会影响科学研究、成果转化、技术创新的链条。

科技创新非一日之功,内源性的成果转化更非一家或几家机构的努力就能达成,国际形势风云莫测的今天,我们还是要更加清楚的认识到自身的不足和改进的方向,才能真的去将卡脖子技术攻破,实现技术的独立。

科学无国界,但是发明专利有,逆全球化是将导致国家个体更强大还是世界范围的科学性倒退?这个问题留给各位回答。


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