知识的流

创新不是个人行为，而是一种社会行为。创新的目的不是简单地制造产品或创造财富，而是为世界作独特的贡献。创新需要借助知识和思想，并且要最终创造新知识。创新者必须了解知识的流。

人类自文明以来，每天都在创造知识、积累技能，并用语言文字加以传播。知识在一代代人中生长、壮大、更新并传播。知识的流，以自己特有的速度，从大学的象牙塔，进入实验台，进入公司的实验室和生产车间，进入工商界的视野，进入商场的货架，再一直进入寻常百姓的生活。在这个流里包含丰富的基础知识、应用知识、生产知识、商业知识、销售知识、设计知识和工业知识等。

每个人在世界上都处在一个独特的时间和地点，有独特的教育背景和家庭影响，积累独特的经验和知识。我们生活在知识大爆炸的年代，信息很丰富，而且互联网使得知识传播速度加快。即使如此，每个人在有限的时间和知识背景下也只能了解一个窄的切面。大学四年，也就是了解了一个专业院系的基础课和专业课。上研究生五年，也就是对一个很具体的方向产生精细的了解。可以说，每个人对世界的了解都是不全面的，尤其对历史、科学史和创新史的了解是不全面的。这一事实造成的结果，就是每个人都理解知识流的一个局部和方面。在这里，我为本书的读者勾画一个知识流的总体框架，以便有关创新的讨论。

人类的思想和科学知识总是从基础科学到消费者流动。在这里我用以下的一个形象的比喻作介绍。读者可以想象一座位于海中的高山，与海岸遥遥相望。海中山上居住着科学家、技术研究人员和工业企业，对岸的海岸上居住着社会终端消费者。海水代表知识与社会之间的阻隔，如图2-3所示。

基础的知识像山头涌出的宝藏，从山头被挖出，被处在山坡上不同位置的人送到山下。从山上到山下的知识运动经由已经存在的知识体系（图中的水道）完成。在流动过程中，这些知识宝藏被一层层地学习、了解、研究和使用。知识通过山坡，流向山脚下，在山脚下产生的产品再被用船运到对面遥遥相对的海岸，送到终端用户的手里。

知识的产生和流动包含三层意思。第一，是山头宝藏的发现；第二，是山上水道的开通；第三，是宝藏沿着水道的流动。山头的宝藏，是自然科学的知识，是对世界的新的理解。水道的开通，是基础工程科学的贡献。山上开通的水道代表应用科学和工程的知识体系。

知识“水道”的开创就是一个创新过程。水道没有形成，知识就不能向下流动，知识之间的综合和提升就会受到阻碍。有的时候，知识水道会长期停滞，比如古代苦苦寻找数千年的炼金术，现代人寻找高温超导体、聚变发电、量子计算机等技术，就是走走停停，很长时间没有下文，找不到重大的应用突破。即使有时有重大的发现，也不实际、不可用。很多时候，即使很多人、很多政府在搞攻关、做研究，也不能按人类的意愿解决问题。这样的停滞，我们在图中用一个小小的湖泊表示。湖泊里聚集的知识宝藏和潜力，需要新的下游水道的形成才能被继续向山下输送。很多著名的思想家、工程师，甚至商业人士，对人类的贡献就是开通这些知识的水道，让知识流动。水道的停滞和畅通，有的时候是不由人的意志决定的，虽然人的主观努力是很重要、不可缺少的。

这个形象的比喻没有现实世界的真实对应，但是有实际的指导意义。这个海中山按知识类别可以分为四层：

（1）科学层面：山峰的最高处代表科学发现，含基础科学、哲学和自然科学；

（2）技术工程层面：在科学的层面上产生的知识流向技术工程层面，这里包括基础工程科学和应用工程科学；

（3）元件产品层面：在技术工程以下的一层是技术和商业的结合部，这里产生的是元件、系统、材料和制造工艺；

（4）工业层面：在这里，技术、材料、方法被转变成终端用户可以摸得着的系统和产品。

阻隔海中山和对岸用户的水面代表商业层面，商业将工业层面的产品带给消费者，并把消费者的钱带给工业。钱是反方向流的。普通的消费者和终端用户是知识流中唯一有钱和对产品好坏的表决权的。即使是富可敌国的大公司、企业、政府等看似很有钱的部门，比起消费者的总体资产也是很少的，他们也是最终要有消费者认可才能长期生存和成长的。

人类群体在社会中的分工，可以从这张图上按层次一目了然。这是本图另一个作用。纯粹的理论、基础科学家住在山头，在社会中数量相对少。消费者、终端用户在对面的海岸，占人口的绝大多数。工程科学研究人员住在山坡上。技术研究发展人员住在海中山的脚下。商业人士是海中的船员，负责把新生的技术和产品摆渡到对岸，运送给终端用户，并收取利润。山上人少，山下人多。山上有我们所熟知的大学和科学院，山下有各种企业、集团、公司，水域中则生存着银行、投资商、广告商、律师事务所等。我们在下一节具体描述这些分工种类。

在知识发展的舞台上，可以说每个人都是站在前人的肩膀上前进。有时发现和发明的过程会停滞不前很多年，但一旦条件具备又会如潮涌般在很短时间内蓬勃向前。

为保证人类的知识不断流动，每一个知识流动的层面都有健康的存在机制，比如：

——没有山顶的科学家、基础研究人员，山头的源头就被关掉，新知识向山坡和海对岸的流动虽然不会马上停止，但宝藏没有了，知识流动迟早会减慢并停滞；

——没有山坡上的应用科学研究，山顶上产生的原创宝藏就不能被加工，转变成消费者可以接受的新产品。如果这样，知识的流就在下游停滞，商业也就慢慢失去新的卖点；

——没有山下的商业利益，商业和工业就会消失，长此以往，科学技术赖以长期发展的资源也就会荒芜。

一个非常值得注意的问题，就是在海中山上的所有人，都不知道海对岸的终端用户是怎样想的。不论是山头的爱因斯坦，山半坡的爱迪生或山脚下的乔布斯，都不能预见创新和产品会不会被社会和消费者接受。任何科学技术的开发都是有风险、有代价的。任何商家在摆渡技术到对岸的终端消费者的时候都要承担风险。这个命题的重要性，会在以后细讲。

从煤球到智能手机

case 4：苹果手机里的技术

这里举一个读者可能很熟悉的例子。苹果公司的iPod音乐播放器，就是在“海中山”的山脚产生的一个工业设计创新。iPod是一个十足的高科技结晶，它的成功源于高新的技术，比如高清晰度的平面显示器、高速低能耗中央处理芯片、处理声音图像的大规模集成电路、储量高体积小的信息存储装置、高效高质的数字音乐解码器、高通量互联网，以及高能多次存储的电池。图2-4列出了和iPod密切相关的基础科学发现、技术发明和应用技术开发。可以说，没有其中任何一个元素，iPod都不可能成功，都不可能被消费者广泛接受。试想，如果没有高能电池，iPod不仅会体积很大，而且还需要反复频繁充电，给用户带来麻烦；如果没有高通量互联网，用户下载音乐很慢、很贵，那结果是很容易想见的。这些技术结晶，如芯片、互联网、电池等，都源于几十年前科学家的发现。

没有1988年由一个德国团队和一个法国团队同时独自发现并获诺贝尔奖的巨磁阻技术，没有现代磁盘制造公司不懈的努力，就没有小巧、可靠、高存储量又价格合理的磁盘可以用来存储大量的音乐曲目和视频。

没有1947年由美国贝尔电话公司实验室科学家发明的半导体三极管（1956年诺贝尔奖）和1965年得州仪器公司和英特尔发明的大规模集成技术（2000年诺贝尔奖），就没有音乐编码和解码、容量压缩和低能耗电子器件。

1888年，奥地利植物学家Friedrich Reinitzer在植物研究中偶然发现了液态晶体效应，这是一个十足的“碰出来”的基础发现。随着大规模集成制造技术的发展，廉价、高分辨率的彩色液晶显示变成可能。如果没有今天的液晶显示技术，没有可触屏的液晶显示技术，就不会有现代便携手机必需的平面显示装置。

手机中的天线越来越小，越来越不被人注意，但天线设计是一门很深的学问。天线是1888年赫兹在麦克斯韦1865年设立的方程的预见下实验证明的。没有“二战”中以及之后数十年天线工程领域研究人员的不懈努力，就不可能有今天的高增益智能手机天线。事实上，今天的手机天线设计得如此之好，手机使用者根本就找不到天线，很多时候手机用户根本忘记了天线的存在。

电池技术决定了手机和智能手机会不会被消费者接受。早期的充电电池，电量低，蓄电次数很少，不可靠，而且老化很快。1970年，美孚石油公司（Exxon）技术研究院的化学家Wittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。锂电池原理的发现，使得人类第一次有了高电量、可以反复1200次充电、重量低、体积小的蓄电材料。没有锂电池，就没有现代的消费电子。

知识的流动是需要时间的。从半导体在美国贝尔实验室的发明（1947），到逻辑处理芯片，到手机中央处理器，到智能手机iPhone，中间经历了足足60年的光阴。在这期间，技术并不是在等待，而是以级数递增的摩尔定律趋势增长。即使这样，还是要等数十个年头，iPhone需要的低价格高性能的存储技术和解码技术等才瓜熟蒂落，一一准备就绪。而苹果的技术团队，则第一个把这些成熟的元素创造性地组合在一起。他们的创新成功，建立在这些知识的成熟，以及苹果公司的技术实力，当然还有乔布斯的商业慧眼之上。

case 5：从工业革命到信息革命

让我们把注意力从现代苹果公司的例子再放远点，看看从1700年到2000年间发生的一些事件。在1700—1800年，人类经历了第一次工业革命。这次对人类影响深远的事件，起源不是哪个人的聪明预见，而是不起眼的煤球化学和制造技术。高燃高效型的煤球，是欧亚几百年炼金术和化学发现的结晶，是“碰”出来的基础发现。有了高燃型的煤球，炼铁技术马上有了大大的普及和提高。比铁更耐冲击的钢被技术研究人员开发出来。钢的出现，颠覆了机械零件、容器、能源的基础。有了钢代替铁，桥可以承载更大的重量，机械可以承受更大的冲击，机械元件可以承担更复杂的工作。在高燃煤出现之后，新的机械技术就不是“会不会发生”的问题，而是“什么时候发生”的问题。果然，1778年，瓦特发明了实用蒸汽机。蒸汽机引来了火车的发明。火车引来了人口的流动和对边远地区资源的开采。蒸汽机带来了更大更快的轮船。美国就是1876年独立的。读者可以把美国的开发当作一个偶然事件（哥伦布发现美洲大陆），也可以当作一个必然事件（船大了、快了，美洲就被发现了；船快了，从欧洲去美国就容易了；大批的移民到了美国，从英国独立就是迟早的事情了）。

蒸汽机发明的同时，一场电的革命也正在进行。高斯、法拉第、麦克斯韦和安培等人在1700—1800年间进行了静电、磁、电磁领域的一系列实验，“碰”出来很多新的发明，比如发电设备、电动势元件、变压器和电报。

电报和火车的发展分成两路，在海中山的山坡上沿着两个水道流动，并最终汇合。这一汇合既是意义上的也是形式上的。火车使人的距离变远，而电报帮助相隔很远的人保持联系。实际上，电报线和电报间总是和火车道重叠的。在这个时代，诞生了许多伟大的发明家，如美国的托马斯·爱迪生和亚历山大·贝尔。这些发明家的存在和他们的发明，既可以说是偶然的因素（比如个人创造力），也可以认定有时代的必然因素。爱迪生从小在火车上卖报，后来进入火车站旁边的电报室里实习，很快成为一名优秀的发报员。他和贝尔都加入到改进电报的洪流之中。贝尔在偶然的机会发现了用电报线传送声音的原理，从而发明了电话。爱迪生在改进电话的时候，又偶然发现了留声机的原理。从知识体系上讲，也可以说爱迪生挖了一个重要的水道，把电和娱乐联系起来。留声机的发明，引来了音乐、电影、娱乐界的地震。留声机不是受人为的驱使而产生的，而是撞出来的，它代表了人类知识的合流。

贝尔电话公司的迅猛发展使人们从电报（发送短信息）进入了电话（发送复杂的声音信号）的世界。美国电话电报公司（American Telephone and Telegraph, AT&T）成为在电话领域执牛耳的大公司。AT&T贝尔实验室的基础工程科学家在1947年发明了半导体晶体管（后来荣获诺贝尔物理奖），其中的一个发明者，William Shockley，又辗转迁移到美国旧金山地区，并促成了英特尔公司的诞生（英特尔公司开发的硅半导体集成电路，使美国旧金山地区演变为今天世人皆知的硅谷）。半导体晶体管的技术，在英特尔公司和得州仪器公司技术研究人员的推动下，产生了平面大规模集成电路的新工业。集成电路工业的诞生，为后来中央处理器、个人电子计算机、集成传感器和互联网的诞生铺平了道路。这些知识的流动，造就了我们今天的信息革命和信息社会。