个中中国在组织能力和人口方面相较于美国是有上风的,而在科技方面,对付美国来说这是一个决定性的变量,由于美国的人口仅有三亿多,在环球八十亿人口中仅仅占到大约4%,而美国能以4%的人口成为环球霸主,对付其他96%的人口有着超凡的影响力,其终极的核心成分还是科技方面的领先。
关于美国的科技创新为什么领先这方面,之前我写过一篇读后感,便是读76年前的《科学:无尽的前沿》报告,从美国科技爆发产生的一些感想,而在其余一本书《美国创新简史》里面,同样有很多有趣的内容,这本书是美国麻省理工的两个教授乔纳森克鲁伯和西蒙约翰逊写的,他们在书里先容了美国实现科技创新领先的关键举措以及面临的寻衅。这本书我会在后面写一个读后感,我们可以从美国人的视角来看他们如何评价自己在科技创新方面的成功和不敷之处。
我以为美国人或者说西方人,在经济发展和科技进步方面一个很大的可取之处,就是非常重视建立起商业循环或者说是利益循环的主要性。
商业循环的主要性,这点我在之前的一篇《从一件小事看半导体家当链的国产化》文章里面也提到过
尤其是当私营企业缺少投资动力的领域,他们就动用国家的力量启动大型操持。如下图,在1940年的时候,美国在核武器的研究和发展基本上花费为零,到1943年,这项事情耗资7700万美元,1944年大约跃升10倍,达到7.3亿美元,1945年达到峰值8.59亿美元。曼哈顿项目成为当时天下上最大的工业科学项目之一,在壮盛期间,这项事情雇佣了13万人。
总之,要引发人的积极性和能动性投入到科技研发,首先是要创造和创造需求,这个需求可以是来自市场(企业和个人消费者),也可以是来自政府的投资。
政府创造的需求与市场的需求,各有各的上风和不敷,故意思的是,在美国人写的这两本书里,我创造不同的美国作者都在强调国家主导的科技操持投资的主要性,我想可能这是由于在美国,市场的主要性已经深入民气,市场商业循环的建立已经非常成熟的缘故。
这和我国是刚好相反的,新中国成立后由于各种缘故原由,长期存在的情形是市场经济发展不完善,私营企业科技研发投入不敷,紧张是依赖国家主导的投资来促进科技进步。
但不管是市场还是政府投资,共同点非常明显,其核心都是通过创造需求来拉动经济和科技的创新和发展。
当美国人1946年发明了天下上第一台电子打算机ENIAC时,它的用户是美国军方,为了在美国奥伯丁武器试验场知足打算弹道须要而研制而成的,这台打算机占地面积高达170平米,重量达到30吨,而运算次数只能达到每秒5000次。
和美国人比较,我们的电子打算机奇迹起步也不算太晚。1958年中国科学院打算技能研究所和北京无线电厂根据苏联供应的资料,制造成功了我国第一台大型通用电子打算机:103机,并在第二年制成了104机,运算速率达到了每秒1万次。《公民日报》对此进行了宣布,而值得把稳的是,我国当时开展打算机研究是为了"两弹一星"工程配套的。
可见不管是四十年代的美国,还是五十年代的中国,研制本国第一代打算机的目的都是军用,也都是通过国家的投资来拉动了打算机技能的发展。
到了1965年,我国成功研制出我国第一台第二代通用数字打算机——109乙机,它也是中国的第一台大型晶体管电子数字打算机。之以是叫“第二代通用数字打算机”,是由于第一代指电子管打算机,第二代指晶体管打算机,第三代指集成电路打算机。
109乙机运算速率,定点操作为每秒9万次,浮点操作每秒6万次,所用器材全部都是国产的。与前年(1963年)研制的119型电子管打算机比较,不仅速率有所提高,机器的器件破坏率和耗电量均降落不少,打算机的均匀连续稳定韶光也有延长。像景象预报初始方程等比较繁芜的算题,在119机上易出错,在109乙机上则比较顺利。
而为了制造该打算机利用的晶体管,我国还专门为此在中科院物理所内成立了我国第一座半导体工厂—109厂(把稳晶体管也是半导体),该打算机为国防科委抓的主要研制任务,为氢弹的研制作出了贡献。可见在此时我国信息科学的发展紧张还是靠国防项目的投资拉动。
而在1973年8月26日,根据新华社宣布,中国第一台每秒钟运算100万次的集成电路电子打算机试制成功,中国打算机技能进入了第三代,也便是集成电路打算机期间,集成电路也便是平时所说的芯片。
从韶光上看,在"两弹一星"这样的国家国防工程拉动下,我国的打算机技能的进步看起来彷佛也不算太慢,而且伴随着打算机技能的发展,半导体工业也开始建立了,但实际上背后在发展打算机技能和半导体工业的根本环境和美国有着巨大的差距,我们可以看下太平洋对岸美国的情形。
1:从国防需求扩大到各行各业企业的需求
在大洋彼岸的美国,1964年4月7日,IBM公司研制成功天下上第一个采取集成电路的通用打算机IBM 360系统,并在1965年开始出货,跟我国在七十年代初研制成功首台集成电路打算机比较,我国掉队的韶光看起来也还是在10年以内,但实际上并非如此。
IBM在360系列做出了一个高明的设计,改变了以往一个型号的打算机用一个操作系统的局势,而是全体系列除少数型号外,从小到大,从低性能到高性能,都利用相同的OS/360操作系统。在IBM的360系列发布之前,不同大小的打算机都有自己的指令集和操作系统,这意味着每台打算机上面的运用软件都是专用的,无法安装利用在其余一台打算机上。
或者说每一台打算机都是专门为客户定制的,毕竟当时都是大型机,单价高,动辄几百万美元乃至更贵。
用户要想性能升级,除了购买硬件之外,还必须重新购买和编写所有的软件,360系列使得客户可以利用更便宜的型号,然后随着需求的增加升级到更大的系统,而无需付出重写软件的韶光和用度。这种灵巧性大大降落了进入门槛。
试想一下你公司所有的软件都是基于windows的,如果由于现有的硬件性能不符合哀求了,购买新的硬件就必须换成其余一种操作系统,那么所有的运用软件都须要重新支配和适配,每一台打算机都是一个独特的系统,乃至两台打算机之间都无法实现软件兼容,这种高昂的本钱使得许多公司根本不会购买打算机。
正是有了这样的变革,使得IBM的360系列大受欢迎,运用在了美国的各个行业,包括航空在线票务系统,阿波罗登月等等。
360系列个中昂贵的型号能卖到几百万美元一台,而便宜的型号例如IBM 360 model 30,该型号和model 40一起是最受欢迎的型号,销量占比过半,其辅导价格便是13.3万美元一台,IBM还推出了租赁做事,使得企业可以以月租的形式租用这些大型打算机。
在IBM的官网上,提到360系列的总价从13.3万美元到550万美元不等,但是月租却可以便宜到2700美元到11.5万美元。
System/360 monthly rentals will range from $2,700 for a basic configuration to $115,000 for a typical large multisystem configuration. Comparable purchase prices range from $133,000 to $5,500,000.
IBM Archives: System/360 Announcement
1965年下半年该系列首次出货,在1966年360系列就实现了单月销量过千台。
中美的打算机技能发展在此时就已经涌现了重大的不同,在六十年代,美国各行各业的商业公司已经成为了美国打算机技能发展的下贱需求方,这么一大弘大的市场加入进来,形成了美国打算机科技发展的强大动力。
只管我国在1973年成功地通过"两弹一星"工程配套研制出了第一台集成电路大型打算机,但是此时不仅是在韶光和技能上掉队了美国,而且在发展路径上已经被美国甩在了后面,仅仅依赖国家工程的拨款,不敷以支撑我国打算机技能缩短和美国的差距。
IBM在官网上写着:1964年4月IBM发布360系列时,多达10万名贩子从美国165个城市赶来参加发布会。
More than 100,000 businessmen in 165 American cities today attended meetings at which System/360 was announced.
IBM的360系列得到了巨大的成功,1965年交付了668台,到1966年底共交付了7700台,而IBM的业务收入,从1964年的32.39亿美元增长到了1971年的82.74亿美元,占到了美国商用打算机市场的70%,本钱的低落也带动了美国商用打算机市场规模的快速发展。
2:从硬件需求扩大到对软件的需求
在1969年,由于IBM在美国通用打算机市场份额过高,在美国政府反垄断的压力下,IBM决定实施软硬件解绑,率先实行软件和硬件分开定价发卖,这种压力下的商业模式创新使得软件开始成为一个独立的家当,软件成为一个有利可图的高利润行业,创造了巨大的需求。
也正由于此,到了七十年代,美国开始呈现一大批软件公司。业务涵盖操作系统,办公软件以及各种游戏制作等等。我们本日熟知的微软公司便是1975年景立的,而Oracle公司则是1977年景立的,由于美国在这方面的天下影响力,也影响到了环球软件家当的发展,著名的德国SAP公司是1972年景立的,由IBM德国分公司的员工离职创立。
1970年美国软件产品与做事的收入还只有25亿美元,到1980年上升到180亿美元,到1988年更是增长到了680.5亿美元(数据来自CBEMA,Computer and Business Equipment Manufacturers Association)。越来越丰富的运用软件,又拉动了硬件的发卖,给人们购买打算机,游戏机等电子设备供应了消费动机,由此,大幅促进包括芯片在内的打算机,游戏机硬件技能的发展。
https://www.merit.unu.edu/publications/rmpdf/1995/rm1995-009.pdf
这意味着美国不仅形成了市场和国家工程的双轮需求驱动,而且在市场领域又创造了硬件和软件的双轮需求驱动,美国的打算机技能开拓者们,
他们不仅能从国家工程拨款中获取收益,也能通过对商业市场的发卖获取收益,
不仅能通过发卖硬件得到收益,也能从发卖软件中获取收益,这就形成了巨大的动力。
同时,运用软件的发展会带来对硬件性能的高哀求,又会带动硬件技能的不断发展,形成了良好的协同效应。
3:从企业的需求扩大到个人消费者的需求
美国的企业家们很快就创造了个人消费者市场会是比企业更大的市场,因此在试图使得打算机小型化,本钱更低,而值得一提的是,在运用软件的发展中,早期科学家们为了验证打算机性能而开拓的副产物,如亚历山大·道格拉斯1952年设计的智能程序《OXO》,这些智能程序在后来逐渐演化成电子游戏后,成为了市场上最脱销的软件运用,实际上打算机图形学的发展和电子游戏有不可分割的关系。
这些电子游戏让很多普通人开始对打算机产生兴趣,这才有了家庭游戏机的出身和风靡,企业界很快创造这个游戏业务很大,以至于值得单独开拓专门用于打游戏的打算机--游戏机。1977年 “雅达利 2600”推出并引发轰动,被认为是历史上第一部真正意义上的家用游戏主机系统,到1992年停产时累计售出了3000万台,如下图。
游戏机之以是能在很长的韶光内,成为一个单独的打算机种类在飞速发展,有赖于人们爱玩的天性,和越来越有趣且强互动的游戏体验,由于游戏机的大规模发卖,带来大量对芯片的需求,游戏软件也逐渐成为当时对芯片发卖带动浸染最大的运用。
在1977年,Commodore,Apple和Tandy三家公司都在这一年发布了自己的商用个人电脑,个人电脑时期开始大规模的到来,如下图,从左到右分别是Commodore PET 2001,Apple II和Tandy/Radio Shack TRS-80 Model 1,个中Apple II是最为成功的,到1993年停产时卖出了400万台。
不过当代意义的个人电脑的标准实在是IBM奠定的,它在1981年推出了IBM 5150个人电脑(俗称IBM PC),操作系统是由微软开拓的Microsoft Basic,只管在韶光上掉队上面三家公司,但是由于其出色的设计,发卖额大大的超出了IBM的预期。
光是在1983年,IBM就售出了超过75万台PC,IBM也险些立即成为大多数微型打算机软件开拓的紧张目标。1984年,IBM在PC市场的收入达到40亿美元,是苹果的两倍多。1985年《财富》杂志的一项调查创造,拥有个人电脑的美国公司中有56%利用PC,而16%利用苹果,PC在本日也成为个人电脑的代名词。
4:知足消费者需求的运用软件,不仅创造了巨大的市场,而且还极大的带动了硬件技能的发展和操作系统生态的繁荣。
到1985年后,微软在为IBM开拓了BASIC操作系统后,也继苹果公司之后,推出了图形操作系统Microsoft Windows,并在1990年推出Microsoft Office,并在此后快速拿下环球办公市场大约90%的份额。
Office可以说是天下软件史上划时期的产品,而且长盛不衰几十年,也是微软公司可以和windows并列的最为标志性两个软件产品之一,微软到2022年累计从OFFICE软件获取的收入高达几千亿美元。
不仅是Office这样的办公运用,微软也意识到,操作系统的竞争实在更多在于上层的运用软件生态是否繁荣。而除了硬性的办公需求,以游戏为代表的休闲娱乐需求最为兴旺,因此微软开始下大力气优化windows的游戏性能。1995年发布Windows 95时,游戏性能和新开拓工具先容成为了发布会的高潮,比尔·盖茨直接涌如今了系统画面中亲自解释,足以看出他对游戏的重视程度。其后越来越多的游戏在windows上运行,中国的80后们该当都还记得在网吧玩传奇,征途,帝国时期,红警等网游的情景,
同时微软在运用侧开拓了IE浏览器,知足用户上网的需求,
多媒体同样是巨大的需求,人们希望能在电脑上听音乐和播放视频,微软也同样发展了干系的运用。
下贱的办公,游戏,多媒体,上网等运用软件极大地知足了企业和个人消费者的需求,而对这些运用软件的重视,软件生态的繁荣,使得微软的windows长期成为市场上霸占统治的操作系统,也使得PC的份额远远的超过其他个人电脑,成为个人电脑的代名词。
不仅如此,软件运用的不断发展,又反向推动了硬件性能地提高,像游戏、剪辑、图形处理、3D建模等对芯片算力有极高哀求的软件,直接推动了独立显卡的发展。我们现在熟知的英伟达,便是捉住这个机遇崛起的科技巨子。
英伟达从出身起就聚焦游戏显卡,成立6年后又进一步提出了GPU观点,大幅增加了并行打算单元的GPU,专门实行繁芜的数学和几何打算,在一些运算场景能实现CPU难以实现的性能,凭借在GPU领域的领先地位,英伟达一骑绝尘,不到30年,已发展为环球芯片霸主之一,在去年,它一度成为环球市值第一的芯片公司。
而在2007年苹果发布第一代iPhone之后,美国又引领环球进入了智好手机时期,实际上便是把打算机进一步小型化,变成了拿在手上的便携智能设备,而来自美国的iOS和Android,也由于率先建立了能知足智好手机的移动运用生态,成为了环球最大的两个智好手机操作系统,而这些软件运用尤其是游戏带来的对硬件高性能的哀求,以及智好手机的体积和功耗限定带来的芯片小型化的需求,又直接带动芯片进入到了10nm以下的时期,
华为在2014年发布的Mate 7手机,这款机型的大卖让华为手机业务实现了大发展,当时搭载的麒麟芯片制程才28nm,本日的智好手机处理器已经进步到了5nm,这个进步速率已经超过了桌面电脑(台式机,条记本电脑)的芯片进步速率,其背后便是由于过去的十年移动端运用的空前繁荣,人们在手机上花费的韶光超过了在电脑上花费的韶光,各种运用软件厂家都把重心放在了移动端。
市场需求与科技进步的关系
本日我国在打造除了美国之外的环球第二套ICT技能底座,包括芯片,操作系统,根本软件,但我以为美国的科技创新历史是值得我们借鉴的,那便是重视下贱市场需求的发掘和创造,建立起从技能供应到市场需求的商业循环,
我国的科技创新之以是有了巨大的进步,实在也和开释出下贱的需求,逐渐建立起商业循环有关,这个商业循环建立了,能极大地调动上游科技创新环节的积极性,包括成本的投入和高水平人才进入该行业,并且反哺到军用国防领域。
改革开放初期,我国国民收入水平非常低,海内市场消费能力有限,而当时欧美日市场则规模巨大,消费能力强,因此我国建立起出口导向性家当,将大量产品出口到市场广阔的欧美市场,不仅扩大了出口的数量,而且实现了产品的重新定价,由于这些市场具备更强的购买力,同样的产品可以卖到更高的价格。
尤其是2001年我国加入WTO之后,得到了巨大的出口市场需求,
每年出口增速高达20%以上,带动了海内经济的高速发展,如下图在2001年我国出口金额还只有2660.98亿美元,
到2007年就变成了12204.56亿美元,首次打破了一万亿美元;
到2012年变成了20487.14亿美元,首次打破了两万亿美元。
我国大量企业的科技水平在此过程中迅速发展和提高。
类似的,2018年以来在美国制裁下我国半导体家当反而涌现了超常规的高速发展。
如下图,国产EDA软件龙头公司的营收,在2020年前三季度还只有1.61亿公民币,到2022年前三季度就已经变成了4.83亿公民币。
国产半导体原材料厂家安集科技,2019年前三季度营收还只有2.05亿公民币,而在2022年前三季度营收为7.9亿元,同比上年同期增加68.69%。
这都是由于制裁下产生了对国产设备,原材料和软件的巨大需求。
同样的,我国目前在打造的天下第二套完全的ICT技能底座,终极能否和美国竞争,实在看下贱的终极运用需求也能够看出来。
以操作系统为例子,
不管是移动真个鸿蒙操作系统,还是麒麟,统信UOS这样的桌面操作系统,终极能否和Windows,安卓和iOS竞争,实在还是要不才游的运用软件上面实现超越。这取决于我们能不能做出匹敌微软office,微软和谷歌浏览器,Outlook邮箱,油管,谷歌舆图,FB,英雄同盟,魔兽天下等风靡环球的办公,社交,多媒体,游戏,生产力工具运用软件,否则这些操作系统不但是很难走出去,在环球市场竞争背景下,连很多海内的用户都不愿意用。
以是中国的ICT技能能不能走向环球,除了本身的根本技能能力过关之外,还取决于是否能够构建起面向环球市场的运用软件生态。
当软件日益丰富,就会哀求硬件有更大的内存来存储数据和更强的并行处理能力,这就哀求芯片的性能和技能必须更高。反之,运用发展的结束或者局限,则会带来对上游硬件技能发展需求的减弱,
人们会以为硬件性能过剩了,目前市情上产生的5G网络无用论,以及消费者换手机周期越来越长,实际上都是运用发展变慢的表现,人们以为自己并不须要更高性能的芯片和更快的网络,目前就够用了。
一些软件厂家在向VR/AR 元宇宙,8K视频等方向探求运用爆发的机会,但尚需时日,因此鼓励海内的厂家在办公,生产力工具,VR/AR,游戏等方面探索新的运用,挖掘出人们新的需求,则可以给海内的ICT技能发展带来新的动力和机会,毕竟谁也不知道下一个运用软件的爆发点在哪里。
总之,本日是对科技创新的一些想法,
一方面是投入,这些投入包括资金,高水平的人力等;
一方面是不断的创造市场需求,挖掘需求和创造需求,需求出来后能形成巨大的利益驱动力,充分的调动各个机构和个人的积极性,极大的推动科技进步和创新。
后者和前者比较,可以说同样的主要,有的时候乃至更为主要,由于需求的存在是人们去做一件事情的原动力,司马迁说过“天下熙熙,皆为利来,天下攘攘,皆为利往”,实在包括科技创新同样也是如此。