迈向全球科技创新中心|美国国家实验室（中）：面临的挑战

【编者按】

        创新是发展的动力与源泉。即便是在科技发达的美国，人们仍在考虑如何利用各种资源，让产业创新集群集聚力量。

        美国顶尖智库布鲁金斯（Brookings）学会近期就发表了一份报告，认为美国国家实验室的科研力量，在完成国家层面的任务之外，本应为促进所在地的产业创新发展做出更大贡献。报告在相关机制层面，对美国国会、能源部、实验室的管理者做出了一系列建议。

        科研机构只完成国家任务还远不够，向下扎根本地才能更好地促动产业创新。这些建议某种程度上也适用于中国。澎湃新闻特地对报告进行了翻译。希望能为我们当下带来启示。以下是（中）篇，向我们系统梳理了具体的问题。在报告看来，要影响周边地区经济，美国国家实验室面临着顶层战略、中小企业被边缘化、缺少激励机制，以及财政体系方面的障碍。

橡树岭国家实验室。

连接地区与国家，实验室面临的挑战

        尽管实验室系统承诺担当诸多任务，但一些管理、政策、文化等方面的重要因素，阻碍了实验室深入参与区域经济发展，这本来是它们国家使命的重要补充。

        能源部实验室虽是宝贵的国家资源，但它们目前过分专注于国家任务，深入钻研所在区域经济的少之又少。最近一份有关能源部技术转移能力的综合检查报告强调了这个观点。这不是说实验室没有参与区域合作：正面的例子包括橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）的碳纤维协会，以及国家可再生能源实验室参与科罗拉多州能源研究实验室的工作（见“实验室案例”）。然而，尽管大多数实验室为地区经济发展提供技术援助和分析，其大部分却仿佛“在篱笆后面”，是封闭性的。同时，当实验室与私营部门合作时，实验室往往倾向于资金雄厚的大型非本地企业，后者能够支付与实验室合作的成本。

        此外，实验室面临的挑战，不仅在其结构和办事程序上，还在于文化因素。历史上，对实验室的商业转化问题，以及如何让区域技术集群富有活力的问题，美国能源部领导并未认真考虑，他们没有充分意识到，实验室可以通过最大限度地促进当地经济，来最大限度地促进国家经济。

        至少有四个问题限制了能源部实验室对周边区域经济的影响：

        美国能源部的经济战略仍然是不一致的。无论在国家层面还是区域层面，直到最近，国家实验室才开始认真审视经济发展。事实上，在历史上的大部分时期，实验室的主要任务是发展国防科技，以及负责大型实验之后的清理工作。即便是今天，能源部的国防和核清理工作的支出，仍占机构总体研发支出中的三分之一以上。国防工作为实验室遗留了一种根深蒂固的传统，使之仍偶尔拒斥与联邦政府之外的部门合作，且常固守狭隘的程式。尽管在战后几十年间，研究的重点已经转向，但在如今，战时遗留思想仍使基础科学和国防实验室照旧运行，仿佛商业应用、与私营部门合作这些事务，与实验室的科学任务不一致。

        美国能源部的商业化基金（Commercialization Fund）就是一个典型例子。2005年的能源政策法案，要求应用商业化基金支持技术转移。然而能源部并未打造一个商业化的筹资战略，而是逆向运用合作研发协议所要求的最低匹配资金，将各个实验室的配套资金提供给企业。在最近对能源部进行的一项审核中，总监察长办公室认为，能源部的逆向做法“没有显现出任何计划性或远见性……并且没有充分执行国会的意图”。

        第二个问题是，实验室研究的进程，很难与市场需求对接。通常，商业化仅在研究进程后期才会成为首要任务。与实验室的科学家或其他人员对联邦的资助机会项目（Funding Opportunity Announcements ，FOAs）的申请程序相对应，实验室要出品研究，也有一定步骤，只在相应研究计划被视作完整的情况下，科学家才能从事这项研究并寻求市场机会。理想情况下，研究人员和技术转移人员要经常参与某个特定的研究项目，以确保最终的科研成果能同时满足联邦资助基金的要求和市场的需求。然而，由于几乎没有联邦资助基金对经济伙伴关系或成果应用有所要求，所以在研究过程中，实验室的科学家缺乏与技术转移人员合作的动力。即使是任务导向、以经济产出为首要目标的基础科学研究，其资金、研究和技术转移之间也缺乏相互促进的机制，导致实验室出品的研究不易实现其潜在的经济影响力。

        最后，虽然个别实验室拥有强大的跨学科研究能力，实验室系统的整体组织结构，仍然被过度分割为研究板块和任务板块，使其很难坚持适应行业需求。根据其过往的传统分工不同，每个实验室处理技术转移和商业化的方式也不同。例如，主要由科学办公室管辖的基础科学实验室，以及负责管理核储备的实验室，与私营部门的关系，相比能源实验室就有很大不同，后者更多地向产业部门开放。虽然每个实验室的任务不同，但并不排斥分享技术转让和商业化的最佳实践、通用标准。只是能源部并未在整个实验室系统中传达经济优先这一理念。部长莫尼兹努力将一批能源实验室、科学实验室都置于一个能源与科学部（the Office of Science and Energy）的管理之下，该部门将负责监管大多数与武器无关的国家实验室，通过这样的做法，能源部得以逐步扩展系统的综合性，能解决跨学科的问题，更好地满足行业需求。然而，在被国会确定任命为下一任部长后，莫尼兹明确指出，帮助实验室更活跃地参与所在地区的经济、提升其推动地区和国家经济增长的能力，这项任务对科学和能源办公室而言仍将是次要的。

        小型企业难以与实验室展开合作。阻碍实验室对区域经济发展做出贡献的第二个难题，是实验室过于侧重为大型企业服务。中小企业对区域经济发展至关重要。尽管大型企业在国家创新生态体系中起着重要作用，但并非能源部的17个实验室都能坐落于波音公司（Boeing）或微软（Microsoft）技术研发部门附近。同时，创新型中小企业也在美国的高端经济体系中扮演重要角色——它们大量存在于能源部实验室附近的高科技产业集群中。这种集群效应为科技导向型的经济发展带来了无限可能，尤其在实验室的科研活动与当地的企业需求有关的情况下。然而遗憾的是，实验室官僚习气严重且复杂的合约规则以及较长的合约周期，都无法满足小型企业的需求。因此，实验室与当地科技集群合作的能力受到了严重的限制。

        有多种原因使得小企业与实验室合作困难。首先，实验室合作体系的运转围绕合同进行，公司实际上需要支付服务费用，或使用实验室设施的费用。中小企业很少拥有与实验室合作的足够财力，通常也不具备使用实验室大型设备的必要知识。

        其次，合作研发协议和非联邦WFO协议(non-federal work for other agreement,NF-WFO)从提交到获得审批的时间之长，使大多数中小企业难以接受。中小企业，尤其是中小制造企业，需依靠不断签订短期合同，才能支付各项业务费用。然而，各实验室的合作研究与开发协议平均受理时间达到110天，还需要由驻地办事处复查和审批，即再加12天。非联邦WFO协议平均需要花费81天，此外还需2周时间，以获得联邦能源部总部审批（见图1）。中小企业不可能为解决技术问题等待如此长的时间。而大型企业通常签订长期合同，拥有充足的流动资金，因此可以等更长时间。

        更值得关注的是，大多数审批耗时会因为某些活动而延长：44%以上的审批时间消耗在实验室、驻地办事处和企业之间对条款条件的谈判中——该时间大约是实验室内部审核时间的三倍，而实验室内部的审核，在整个流程中耗时第二多（见图2）。这个问题导致了中小型企业在支付咨询、法律和管理方面的费用时面临巨大困境。对大型企业来说，固定的法律成本只是其总产值的一小块，但对中小企业而言并非如此。因此，要花费近50天与实验室进行法律谈判，这件事本身就将很多潜力巨大的中小型企业拒于门外。尽管其他与实验室的合同安排（例如WFO和授权协议）的法律门槛较低，但所有涉及能源部的协议，对中小企业来说都是“贵得离谱”。如果国家实验室想要影响当地的企业和技术集群，这种合作关系必须以较短的时间期限和更少的法律要求为基础。

        参与地区产业集群发展的实验室并未受到奖励。就像几乎没有中小企业与实验室签订授权协议，实验室也几乎不与地区产业集群开展合作。企业很少举办定期研讨会，也没有与当地实验室互动的交互网络。事实上，大多数国家实验室会组织一些区域性项目。然而，它们通常是临时专设的一次性项目，也缺少实验室高层管理人员的参与。

        某种程度上讲，其中存在地理因素。考虑到实验任务的安保需要，国家排名前100的大城市中几乎没有国家实验室的存在（尽管很多实验室的选址都在大城市附近）。此外，由于绝大多数的实验活动都需要外部人员的参与，因此来自企业、大学和当地其他创新机构的人员必须来到实验室与能源部开展互动。但是，这种模式却与大学和私人实验室的实验作法背道而驰，因为，大学和私人实验室在数十年来的协作研究中，已建立了远程协同合作模式开展此类试验。而核武器开发等历史任务，进一步导致了绝大部分实验室必须处于主要城市之外的偏远地区。而它们并未在科技集群附近开设前哨站——这些集群包括了大学、创业孵化和加速器、其他实验室和大型企业——区域性合作通常只限于在周末邀请中小型企业和大学教员来到实验室欣赏新科技。无论是商业集群还是外部研究机构，要与之建立长期的合作关系，实验室就得与这些伙伴开展更为实质性的合作。

        除选址问题外，尽管有一定的评估系统，但它无法对实验室与区域性产业集群之间的合作程度进行衡量。例如，实验室每年会接受《绩效评估和衡量计划》（Evaluation and Measurement Plans,PEMPs）的评定，整个评定涉及安全、管理等八个方面的指标。PEMPs等级可说明实验室的专业性等级及实验室的成功程度。正面的评级意味着该实验室的承办人可从能源部获得全额经费，该等级也在一定程度上用于评估续约条款。然而，这八个PEMP指标中，没有一个对实验室与当地企业的地区性互动有所规定，也完全没有提到技术转移问题。如果实验室的承办者并没有因为他们的技术转移或地区影响力得到褒奖，那么这些实验室当然没有理由主动参与到这些活动中去。

        诚然，在2005年推出的《能源政策法案》中，能源部被强制要求在2006年提供综合性的量化评定标准以评估实验室的技术转移行为。然而，过了8年后，能源部仍未向国会提交复审材料。

        能源部在这方面最大的动作，是要求实验室上报部分基本的技术转移数据（但这仍不是PEMPs的一部分）。然而，技术转移数据（许可项目协议和收入、授权协议和专利）通常并不能反映出与非正式合作伙伴互动时所产生的有价值的合作成果。实际上，实验室管理层和地区领导之间持续、有组织的会面，是技术转移的前提，因为这种合作关系使实验室能与企业的科技需求保持同步，并有助于企业了解当地实验室的研究计划。

        最后一点，实验室系统的预算、财政的时间及要求，常与科技型企业的经济发展相冲突。毕竟，能源部的经费和资助机会项目（FOAs）都对研究活动（通常根据财政年度的资金周期）有着严格的时间要求，但地区性协同效应的出现是偶然的，经常具有随机性，并取决于多种因素。如果不能对现有资金进行调整和重新分配，实验室常会失去他们所在地区的研究伙伴。例如，如果科罗拉多矿业大学从美国国家科学基金会那里拿到研究经费，用于开展下一代太阳光子转换研究，而国家可再生能源实验室正在使用来自能源效率和可持续能源办公室的研究经费，从事相同领域的研究，这时，国家可再生能源实验室是无法立即将联邦研究基金中的一部分改为用来与科罗拉多矿业大学开展合作的。结果是：两个相隔近五英里的世界级研究机构各自完全独立地研究着相似的研究项目。不幸的是，假设中的场景随处可见。

        如果无法与地区性经济集群开展合作，如果不能引入明确的激励机制使实验室与地方企业协作，如果不能根据地域性研究需求灵活变化，能源部的国家实验室在区域发展中的作用仍将十分有限。

        能源部和国会的微观管理限制了实验室的地区性合作。最后一个需要关心的问题是，即使实验室管理者会因紧密融入当地经济发展而得到适当的奖励，他们也会因为能源部的监管而踯躅不前。国会最初将实验室定性为“政府所有，民间运营”，但现实中，能源部驻各实验室的办事处有权力批准研究项目、签订合约、确定研究达到能源部的标准——实际上，能源部也在每个实验室派驻了监督人员。限制性的监督从根本上迫使实验室的承办者必须遵守其规定，而无法对整个实验室的产出负责。

        除了能源部的直接监管以外，能源部和国会在拨款决策上的微观管理，使得实验室承办者难以将研究及其扩展工作地域化。首先，国会的研究与开发（R&D）拨款仍然是垂直式管理。国会有51种不同的拨款和111个独立的基金或项目，用于实验室主要的项目和活动。这些实验室也会得到其他6项由能源部主导的项目资助，但大体被限定在传统任务上（例如，核能源、化石能源、可再生能源），从中无法看到实验室研究的活力与多元性。

        考虑到这些限制，实验室管理者无法因应需求变化而调整资源分配，故通常很难应对地区经济或技术投资的变化。例如，如果铝价格上涨，而橡树岭国家实验室想与田纳西州东部的汽车供应商合作，研发更廉价的替代材料，那么实验室可以在10项基金中选择一项，而难以交叉利用这些资金来源。在类似的条款限制下，实验室的管理费用（非项目成本）受到极严格的控制。由于能源部和国会对成本的监管如此严格，实验室管理者没有机会利用手头资金参与地域性的创新研究活动。几乎所有技术转移的资源都来自管理部门的基金资助，因而这一问题就显得格外突出。

        尽管国会决议要求实验室系统的财务必须是垂直的——包括国会批准的明细支出调整也如此要求——但仍可在不牵涉国会的情况下对此加以改善。由于6个项目资助仍仅由能源部主导，这些经费可以通过管理层面的调整得到重新分配。

        

        实验室案例：

        国家可再生能源实验室

        国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory ，NREL）位于科罗拉多州的戈尔登，是美国首屈一指的下一代能源技术研究基地。国家可再生能源实验室在太阳能、风能、输送技术及经济建模（economic modeling）领域皆具备核心竞争力，它预测能源市场的走向，并开发所需技术，以支持美国能源部门。国家可再生能源实验室是与产业合作最好的实验室之一，其与私人部门的合作，超过能源部实验室的平均水平。然而，随着丹佛对全球可再生能源企业日益重要，国家可再生能源实验室需要将技术转移的精力重新聚焦于自己的所在地。科罗拉多州能源研究合作实验室（Colorado Energy Research Collaboratory）是个成功的例子，它是国家可再生能源实验室和科罗拉多州其他三个研究机构建立的一个地区性研究联盟，为科罗拉多州能源企业提供与顶尖科学家、工程师直接交流合作的机会。例如，风力教育与研究中心（the Center for Research and Education in Wind），作为上述合作实验室的四个研究中心之一，它是该地区的风能企业的核心，能应对各种近期和远期的技术问题，包括涡轮测试、大气建模认证（certification to atmospheric modeling）。

        来源：“创新影响”（Innovation Impact），美国国家可再生能源实验室网站，2014。

        

        橡树岭国家实验室

        橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）在田纳西州的诺克斯维尔，是美国能源部最大的科学和能源实验室，其年度研究预算达16亿美元，在计算机、电池及先进材料方面具备强大的科研能力。因其从提坦（Titan，世界上最强大的超级计算机之一）到材料科学等方面一系列极其出色的研究，橡树岭国家实验室成为美国在基础科学和应用研发创新方面的关键部门。这座实验室尽管已在研发领域享有全球领导地位，但一直努力将科研工作与东田纳西州关键产业的需求匹配起来。最近，橡树岭国家实验室在配合区域经济方面已取得进展。最值得注意的是，实验室的碳纤维协会已开始运作，之前，该协会以橡树岭实验室开发的一种更省钱、更易替代钢材的碳纤维为核心，建立了国内外的企业网络，而后把田纳西州本地的企业也纳入其中，使之展开合作。类似的是，制造发展研究院通过一系列活动，支持区域制造企业，包括完善能加速产品成型的增材制造技术（additive manufacturing，AM。编者注：该技术可应用于3D打印）。

        来源：“唯一资源”（"A unique resource"），橡树岭国家实验室的网站，2013。

        

        （作者Scott Andes系布鲁金斯学会都市政策项目的高级政策分析师；Mark Muro系该项目资深成员和政策主管；Matt Stepp系清洁能源创新中心执行主管、信息技术和创新基金会资深政策分析师。王昀、王晓慧翻译。）