3.2 基础研究与技术创新
大学基础研究往往能带来某一产业的颠覆性创新，从而带来异乎寻常的利益，因此很多国家的科技政策都加强了对大学基础研究的关注和资助水平，试图通过大学基础研究促进国家的技术创新、人才培养与经济进步。在大学基础研究与工业创新方面，自20世纪70年代以来，几乎所有的工业国家政府都制定了驱动大学基础研究与工业创新紧密联系的科技和创新政策，试图通过这些行动使得大学基础研究刺激地区经济发展注100，比如通过在研究型大学校园建立“科技园”来支持“产业孵化器”和公共的“种子资本”，以及其他形式的“中介结构”组织，所有这些都被认为将有助于大学与产业创新联系起来。在美国，大学基础研究和教育的结合成为美国保持世界一流经济体的动力机制。
1.关于技术创新的观点
基础研究与技术创新的关系自布什发布《科学——没有止境的前沿》以来，不论在理论上还是实践上都获得了广泛的发展。布什最著名的观点便是“基础研究是技术进步的源泉”，他提出了从基础研究到创新的线性模式(见图3—1)，倡导扩大对美国大学内基础研究的公共资助，并认为这是促进经济增长的一个关键措施，他同时认为大学是基础研究最合适的机构承担者。这表明：基础科学是技术进步的一个长远而强大的动力，因为应用研究与开发能把基础科学的发现转化为技术创新，以满足社会经济、国防、健康及其他需求。“一个在基础科学新知识方面依赖于他人的国家，将减缓它的工业发展速度，并在国际贸易竞争中处于劣势”，布什的信念在西方科学传统和科学哲学中引起强烈的共鸣。注101
图3—1 创新的线性模式
资料来源：Signe Kjelstrup，Basic and Applied Research in the University—Have They Changed?OECD Workshop on Basic Research：Policy Relevant Definitions and Measurement，Oslo,Norway,2001.
正是得益于布什的观点，基础研究的重要性获得了共识并反映在了国家的科技政策中。不过在过去的几十年，随着关于创新理论的研究，布什的线性模式被证明并非必然存在，基础研究与创新间的关系更为复杂，这体现在几个方面：首先，线性模式描绘了研究是创新的驱动力量，而在很多案例中关键的驱动力来自市场或用户的需求；其次，它低估了技术变革本身固有的很多逆向过程和反馈，创新和应用科学也可能对基础研究形成“反哺”机制；最后，线性模式低估了创新的“厚积薄发”，激进或突然创新的数量是非常有限的。注102因此，这种对创新过程的描述遭到了广泛的批评，美国许多政策制定者在20世纪七八十年代以日本经济为例，认为基础研究对于一个国家提高其创新绩效可能不是必要或充分条件。注103基础研究与产业创新间的关系是复杂多样的(见图3—2)。
图3—2 创新的二维模型
2.三重螺旋理论对基础研究与技术创新关系的理解
三重螺旋(triple helix)是一个分析性的规范概念，用以解释知识经济体中大学、企业和政府的创新角色与互动关系。三重螺旋思想较早出现在生物学领域，后来更多地被用以解释复杂的转型过程。一些研究者创造性地运用三重螺旋来描述和考察知识产业化(industrializing knowledge)动态过程中大学、企业和政府间关系变化的新趋势，提出超越国家创新系统(NIS)、后洪堡模式(Model 2)等传统视角，打破《科学——没有止境的前沿》中所隐含的线性创新思维，实验各种官产学(研)关系，以推动知识生产、传播和扩散，为创新创造条件。
三重螺旋的要旨是：官产学三个机构领域(institutional sphere)中的任何一方都表现出另外两方的一些能力，三方在保持各自原有的作用和独特身份的同时，尽可能地支持甚或承担另外两方的创新角色，形成持续创新流，共同推动创新螺旋式上升。三重螺旋作为一种新的关于创新结构的解释范式日益受到关注，对大学使命的再认识是三重螺旋发展的重要支柱。不断增加的知识的重要性使得大学在三重螺旋制度框架中占据了更加突出的位置。埃茨科威兹(Etzkowitz)认为，大学成为社会主要机构是三重螺旋存在的前提和基础，大学在增加知识创造，促进知识应用，以及活跃创新主体间互动中表现得越发积极，越来越成为各类创新计划和创新活动的组织者与领导者。注104大学机构也被重新定位或创建，一系列新的制度设计和组织创新激励着新的研究合作与衍生公司形成，从而发展出了更加成熟的官产学合作关系。注105
事实上，三重螺旋考察的重点和突出的理论贡献正是对大学创新行为及其影响的再认识。第二次学术革命使得大学更加注重发挥将知识直接应用于经济活动的第三职能。知识资本化改变着大学研究人员对待科研成果的传统态度和方式，催生了更加活跃的产学组织间合作。三重螺旋理论使得人们重新思考大学在国家创新中的地位和功能，也影响着大学传统的基础研究走向。
3.国家创新系统理论对基础研究与技术创新关系的理解
自20世纪90年代以来，随着知识经济的发展，促进科技与经济紧密融合的国家创新系统(national innovation system，NIS)理论成为西方技术经济学中兴起的重要理论。国家创新系统作为制定国家创新政策的主要思想和方法，既具有作为复杂的相互作用过程之共性，也根植于其赖以运行的具体历史环境和历史条件。每一国家都有自己独特的国家创新系统，它与这一国家或地区的原有制度、资源禀赋、科技的强势与弱势，甚至文化传统和习俗都密切相关。注106创新系统因各国不同的经济发展阶段、特点、历史际遇而在具体内涵上各有差异，即创新活动作为一个复杂的相互作用过程，它不仅具有共性，也与其运行的具体环境紧密结合，也即国家专有因素(national-specific factors)对创新具有重要影响。国家创新系统必须重视国家专有因素以及具体的社会制度与文化背景。这一观点早在1841年德国古典经济学家李斯特出版的著名的《政治经济学的国家体系》(The National System of Political Economy)一书中就被提出来，他从国家而非个体的角度对后进国家的政治经济发展问题以及后进国家在激烈的国际经济竞争中所应采取的政治经济对策等问题进行了研究。他认为一些经济学原理的应用是有条件的，因各国具体国情的不同而有所区别，他极力强调国家专有因素对于一国经济发展和经济政策选择的巨大影响，不同国家的历史条件、文化传统、地理环境、自然资源以及国际背景等对于一国经济发展战略选择的决定性影响。注107
创新被认为是一个需要动机激发和政策支持的行为，因而如何激励创新业已成为多数国家重要的公共政策议题。美国著名创新问题学者尼尔森(Nelson)认为，现代国家的创新体系在制度上相当复杂，它们既包括各种制度因素以及技术行为因素，也包括致力于公共技术知识的大学，以及政府的基金和规划之类的机构。注108一般而言，政府对技术创新活动的支持主要包括两种方式：一是政府直接支持，主要通过直接财政支持，如补贴、贷款、采购、项目资助，或财政激励手段，如税收优惠政策等工具。二是政府间接支持，主要通过资助大学研究、建立和开放国家公共实验室等形式。注109政府通过这些支持和激励方式，积极推动国家创新体系的发展。
在市场经济较为发达的国家，最具创新活力的组织是企业，这主要得益于市场机制的健全及企业在技术进步与创新方面的积极性和利益动机。不过，在一个强调自主创新的时代，大学作为社会创新有效的制度主体，在基础研究和人才培养方面发挥了无可替代的作用，它是其他创新体系的基础和源泉(见图3—3)。在所有的经济合作与发展组织国家，大学的功能主要是教育和科学研究，大学这一双重活动比单纯的一个或另一个活动更有效。美国学者尼尔森指出，尽管确切定义国家创新系统是非常困难的，但多数的相关文献都将其定义为影响创新、发展与知识扩散的组织和主体，其中大学是国家创新系统关键的制度性主体。注110我国的社会主义市场经济建设还处于探索、完善期，完善国家创新系统、提升科技自主创新能力成为当前中国经济发展和转型面临的紧迫命题。我国的国家创新系统需要从自身的资源优势出发，紧密结合我国市场经济发展的阶段和特点，探索出一条适合本国国情并体现自身竞争优势的新国家创新体系，其中提升大学基础研究水平、加大对基础研究的资助力度是核心。
图3—3 大学在国家创新体系中的角色与地位
国家对大学基础研究的投资究竟能够产生多大的效益？这种收益是否可以测量？这是很多经济学家和政策制定者关心的问题。在计划研发的经济收益方面，格瑞里奇斯(Z.Griliches)在1958年的工作“科研成本与社会收益：杂交玉米及其相关创新”开了历史先河。该研究表明：美国在1910—1955年期间，政府和私人在杂交玉米的研究与开发上共计投资了200万美元；其社会收益率在1933—1955年期间为700%。继格瑞里奇斯1958年的工作之后，关于研发的收益率研究出现了一批成果。这些研究表明：关于私人投资研发所产生的收益，无论是私人收益率，还是社会收益率都是相当可观的，大体上是在20%~40%这一范围内。注111不过，格瑞里奇斯的研究并未直接指出基础研究对技术创新的贡献。
1.基础研究与技术创新的贡献率：曼斯菲尔德的研究
曼斯菲尔德(E.Mansfied)在基础研究与技术创新的定量研究方面进行了开拓性的工作，取得了重要的研究成果。他在1991年发表的《学术研究与工业创新》(Academic Research and Industrial Innovation)一文，主要研究了工业领域的各种技术创新依赖近期学术研究的程度，以及投资学术研究项目与它们的发现成果在工业领域利用的时间差。注112作者认为，工业领域大量的创新来自已有的科学发展，通过它们可以研究对科学投资的社会回报率。
曼斯菲尔德选择了76家主要的美国公司，这些公司分布在信息加工、电力设备、化学工程、器械、医药、金属和石油等7个行业，这76家公司的利润1985年占到了这些行业的三分之二，曼斯菲尔德想弄清楚这些公司在1975—1985年这10年里开发出来的新产品、新工艺，其中有多少与近期的学术研究有关。在具体的研究方法上，曼斯菲尔德就这些问题及其他问题向各个企业负责研发工作的经理进行问卷调查和电话访问，问题主要包括两个：一是新产品、新工艺直接建立在学术研究之上的创新，就是说，没有学术研究，这些创新就不会出现。二是得到了学术研究重大援助才出现的新产品、新工艺创新。他对获得的数据进行分析计算，得出结果。通过研究，曼斯菲尔德发现：没有学术研究，样本企业的新产品和新工艺中分别有11%和9%不会被开发出来(见表3—1)，前者占样本企业总销售额的3%，后者占1%；某些新产品和新工艺的开发从学术研究中获益匪浅，如果没有学术研究，新产品的销售额会损失2.1%，新工艺的销售额会损失1.6%；根据学术研究投资的总额和新产品、新工艺的收益总额，计算出学术研究的投资收益率是28%。注113
表3—11975—1985年美国企业的技术创新与学术研究
续前表
资料来源：Edwin Mansfield，“Academic Research and Industrial Innovation，”Research Policy，1991(20)，pp.1-12.
继而，作为这一课题的后续研究，曼斯菲尔德对1986—1994年间企业新产品、新工艺创新与学术研究间的关系进行了研究。此次研究的对象仍然是美国公司，不过数量达到了77个，分布是：医药16个，信息加工14个，化学工程13个，电力设备10个，器械10个，机械10个，金属4个；这些企业1993年的研发费用均在100万美元以上，销售额均在7500万美元以上。注114通过研究，曼斯菲尔德发现，建立在学术研究之上的新产品、新工艺占全部新产品、新工艺的比重，1985—1994年比1975—1985年有所上升，说明企业对学术研究的依赖程度正在逐步提升，学术研究对技术创新的贡献率也在逐渐增加(见表3—2)。
表3—2曼斯菲尔德两次研究的对比分析结果
续前表
资料来源：Edwin Mansfield，“Academic Research and Industrial Innovation：An Update of Empirical Findings，”Research Policy，1998(26)，pp.773-776.
此外，曼斯菲尔德还研究了学术研究成果到新产品、新工艺首次商业化应用的时间间隔，结果表明，科学发现到技术创新的周期从7年缩减到了约6年(见表3—3)。曼斯菲尔德认为，一方面，学术研究成果的商业化速度比以往加快了，促进企业和大学之间紧密结合所付出的努力获得了成效。另一方面，学术研究的性质发生了一些变化，即从注重基础研究转向更加注重研究成果的应用性以及加快向现实生产力转化的速度。这样研究成果转化为新产品、新工艺的周期将会大大缩短。
表3—3从学术研究成果到建立在其上的新产品、新工艺首次商业化应用的平均时间间隔(年)
资料来源：Edwin Mansfield，“Academic Research and Industrial Innovation：An Update of Empirical Findings，”Research Policy，1998(26)，pp.773-776.
曼斯菲尔德的研究首次将大学基础研究与技术创新的贡献率用定量的方法计算出来，加深了人们对基础研究与技术创新关系的认识，从某种程度上奠定了大学基础研究的重要地位。不过，人们也指出，曼斯菲尔德的研究仍存在很多局限性：第一，他选择创新出现之前15年内的学术研究成果，这个时间跨度尚有些小，很多大学基础研究成果可能在几十年后才可以对技术创新产生影响；第二，他没有将大学基础研究的间接效益考虑进去，比如创新人才的培养及创新文化的孕育等；第三，曼斯菲尔德的调查对象大多是企业研发的主管人，他们对新产品、新工艺的总成本可能估计不足；第四，他所算出的投资收益率是平均投资收益率，而不是边际收益率，其公共政策的意义是优先的。政策制定者更关心新增研究经费能带来多大的边际效益。注115不过，对基础研究与技术创新的定量研究也证明，基础研究在技术创新活动中发挥着重要作用，资助基础研究确实可以产生经济效益，这也为国家或企业资助大学基础研究奠定了合法性基础。
2.基础研究对技术创新的贡献：专利引文分析
对基础研究与技术创新间关系进行研究的另一个重要方法便是专利引文分析。一般而言，专利被认为是从基础研究到应用开发的主要产品，专利文献是基础研究与应用技术的最佳共同体现。专利文件中所引用的科学论文体现了某领域基础研究的发展，是基础研究成果的表现形式；专利技术本身体现了某领域的技术发展前沿，是技术成果的表现形式。因此可以通过分析、总结专利引文的定性、定量的特征来研究基础研究与应用技术之间的关系。专利引文分析充分利用专利文件作为连接基础研究与应用技术的纽带，发挥专利文件能广泛地、公开地体现技术发展进程的作用，更准确地评价基础研究对技术创新的影响以及与社会、经济发展的关系。注116从大学基础研究对技术创新的贡献来看，一般通过专利引文中作者的分布来分析，如果作者来自大学，则可以认定为大学基础研究对这一专利的产生起到了积极作用。此外，专利引文还可以反映其他的信息，比如作者所在的大学类型、国籍等，这些都为分析大学基础研究与技术创新间的关系提供了一定的佐证。
一般来说，尽管专利引文分析可能不能完全反映基础研究与技术创新间的关系，但其具有较高相关性：首先，科学论文能够在一定程度上体现基础研究水平。在学术共同体中，最新的研究成果一般会以论文的形式发布在世界知名期刊上，以引起同行的关注，这是研究者公开其成果最主要的方式。其次，发明专利也在一定程度上反映了新技术、新产品开发活动的活跃性。专利文献是专利活动的完整记录，这个记录记载了广泛技术领域中的技术发展历程，它能够反映各个技术领域中技术活动的现状，又能够用来研究某个特定技术领域技术活动的发展历史。金等人(Kim et al.)利用美国专利记录来研究知识从大学向工业界扩展时大学研究者的角色，他们发现在1985—1997年间，发明专利对大学研究的依赖在逐渐增加，在制药和半导体工业中尤为如此。这可以证明大学研究对工业创新的影响正在逐步增加。此外，研究也发现专利公司雇用的拥有大学研究经历的发明者更愿意引用大学研究或专利作为参考，这意味着公司与大学的学术研究间有着更为紧密的关系。注117此外，我国的研究者通过实证分析认为，大学知识溢出、产学研发合作积极而稳健地影响了企业创新产出能力。注118
利用专利引文分析的一个典型案例是纳林等人(Narin et al.)对美国专利的相关研究。他们对1987—1988年、1993—1994年两个时间段美国批准的近40万项专利及他们引用的430226项非专利参考文献进行了分析，对非专利参考文献的类型进行了严格甄别和分类，发现这些非专利文献中共计有SCI论文175000篇，这些论文均标明了杂志名称、卷期、页码和年份。注119
1987—1988年时间段的美国专利，共引用了发表于1971—1981年这11年间的SCI论文40000篇次；1993—1994年时间段的专利，共引用了发表于1981—1991年这11年间的SCI论文104000篇次。这144000篇论文涵盖了全部专利引用的SCI论文的80%。借助数据库确定论文作者的国别，发现这144000 篇SCI论文中，美国人署名(只要作者中有一名是美国人，即列为美国人署名)的有45000篇。到图书馆查阅这些论文，其中95%的论文能够被查到。然后看这些论文的资助情况。按惯例，学术论文会在致谢中说明资助的来源。而来自私人企业和政府研究机构的作者，一般不标注资助来源，这些论文所反映的研究，一般是由作者单位内部直接资助的。结果表明：在这些论文中，63%在致谢或其他地方说明了资助的来源。注120纳林等人的研究结果表明：首先，在美国的专利的科学联系度(science linkage)均呈现上升趋势；其次，专利引用的科学论文来源于世界知名的学术期刊，即那些声誉卓著、影响力大的主流杂志，被专利引用最多的生物医学类和化学类论文，则主要来自基础研究类的杂志；再次，被专利引用的科学论文多数来自知名的研究型的大学和机构；最后，被专利引用的科学论文大多数获得了国家资助机构的资助，例如很多论文获得了来自美国国立卫生研究院(NIH)和国家科学基金会以及其他公共机构的资助。这一研究表明，工业技术对公共科学存在着较强的依赖关系。
纳林等人的研究表明，不论大公司还是小公司，也不论公司与哪一科学领域相关，公共科学在支撑美国工业发展上发挥着关键角色，是美国高新技术进步的重要支柱。同时，这一实证研究也说明公共支持的学术研究产生了良好的经济回报，因此，政府应该继续并加大对基础研究，尤其是大学基础研究的经济资助。
3.其他关于基础研究与技术发展的研究
基础研究与经济发展的关系受到创新经济学家们的长期关注。许多文献认为，基础研究对经济发展的贡献显著，不管是直接的还是间接的，尤其是计量经济学是研究这一问题的主要方法论。注121基础研究不仅是显性信息的源泉，而且创造了新的技术机会，对促进产业创新绩效非常重要。注122马尔西利(Marsili)综合考虑产业内和产业间企业的差异，认为基础研究与产业创新的关系是复杂的，企业从公共基础研究中获取知识的方式也不同。注123拜斯和斯塔尔(Beise and Stahl)研究了德国的创新问题，发现：大学被企业列为最重要的公共创新支持来源，而大型科研机构对企业的技术转移很不明显；高研发投入强度的企业比低研发投入强度的企业寻找距离较远的公共研究机构支持的频率高得多。注124德博斯和凯瑞等(Belderbos and Carree et al.)研究了决定创新企业参与研发合作的因素的异质性，认为决定企业参与研发合作的因素会很大程度上取决于企业的类型。注125
基础研究与技术创新是双向的推动过程，但基础研究不断推动技术创新是其中主要的过程。基础研究的重大发现、理论突破往往孕育着新的知识革命，知识革命意味着知识体系和知识结构的大调整、大变革，必将引发技术和生产力的新的发展。当然，技术创新与基础研究关系的亲疏更多地取决于不同的工业和科学领域。本章的案例就将选择与公共科学联系最为紧密的新兴工业领域：计算机和生物技术。
以计算机为例，1946年2月，第一台电子计算机于美国宾夕法尼亚大学与公众见面，从此揭开了现代计算机革命与发展的序幕。与当时已有的各种计算机器相比，这台机器最独特的地方不在于采用新的电子器件——电子管，而在于采用了一种全新的体系结构，即存储程序通用机的体系结构。20世纪30年代，英国数学家图灵为了破解德国发明的密码机所产生的密电码，专门研究了“可计算数的问题，即研究能够在有限的机械步骤内产生的密码，从而引出了通用计算机的概念。从此，所有计算机不管它的尺寸大小、性能高低，都无例外地以其作为“蓝本”。事实上，在电子计算机诞生之前，人们早已有了算盘、手摇机械式计算器、电动计算器、微分分析机等各种计算机器，并在不同领域得到应用。可是，令人惊奇的是，现代通用计算机的思想并不是在这些人们已经熟悉的机器中产生注126，它来源于对“可计算数”的基础研究，这说明新概念往往不是简单地通过旧概念的扩展而引申出来，它常常源于更为基础的研究工作。
生物技术工业的崛起是另一个反映大学基础研究与技术创新关系最为显著的例子。自20世纪80年代以来，很多研究证实了基础研究与技术创新间确实存在着紧密的关系，研究结论显示，生物技术工业较之其他行业对公共科学的依赖程度更深。注127
生物技术是知识经济时代一个新兴的、与大学科学家联系最为密切的工业领域。近期的一些研究也表明生物技术在知识从大学实验室向工业领域转移过程中扮演了关键角色。根据美国大学技术管理协会(Association of University Technology Managers)的第六次年度专利调查，在1996年，基于大学研究的产品销售及专利为公司带来的利润为20.6亿美元，而其中三分之二的专利都属于小公司，包括生物技术公司。总之，生物技术从大学研究产业化方面获益匪浅。对生物技术工业与大学基础研究关系的论述，需要简要回顾这一领域的发展。事实上，作为一个工业领域，生物技术的存在由来已久。不过，这一技术领域的变革产生于1973年，这一年斯坦福大学的斯坦利·科恩(Stanley Cohen)和加利福尼亚大学的赫伯特·博耶(Herbert Boyer)发现了重组DNA(即脱氧核糖核酸)技术，这为生物基因工程的成功奠定了基础。此后新的公司在1975—1976年如雨后春笋般纷纷成立。生物技术公司在地域上一般集中在研究型或有声望的大学周围，尤其是美国的波士顿和旧金山地区。很多科学家目睹了生物技术工业带给个人的财富成功。目前，超过三分之一的生物技术公司都在旧金山硅谷或者新英格兰地区。自2003年中期起，在大型生物技术公司的带动下，生物技术产业再度迸发出生机。据统计，截至2003年底，美国已有生物技术公司2000 多家，其中有300多家公司上市，市场资本总额达到3308亿美元，生物技术已经成为美国高技术产业发展的核心动力之一，甚至有人预言美国生物技术的发展今后会超过信息技术。根据美国安永会计师事务所2004年发布的《2004年全球生物技术报告》，现在接近盈利边缘的生物技术公司数目比以往任何时候都要多。同时，在政府方面，美国政府将生物与医药产业作为新的经济生长点，生物技术研究开发年费用高达380多亿美元，仅次于军事科学。注128随着美国生物技术公司的急剧扩张以及投资者和科学家的利润增长，这一行业也展现出了蓬勃的生命力。