MITRE发布《科技政策的“地平线战略”框架》

发布时间：2021-06-03 19:43:33来源：全球技术地图

2021年5月，美国著名非盈利组织机构MITRE发布《科技政策的“地平线战略”框架：为了美国的创新经济和美国的竞争成功》报告。报告认为，面对当今的全球技术竞争挑战（比如中国为支持其地缘政治目标而采用的国家支持的技术战略），美国的创新模式在多个方面有不足之处。因此，报告概述了美国联邦科技投资的框架，呼吁政府、工业界和学术界为解决最关键的科技优先事项而进行的国家级努力；开展基础和应用研究的跨学科研究；专注于先进制造业、人工智能、生物技术、气候与能源、网络安全、健康信息学、微电子、量子信息科学和电信等技术领域，以推动美国经济创新发展，并赢得全球技术竞争。

摘要

拜登总统提出了一项新的国家努力，要求联邦政府投资突破性技术，以“确保我们在最关键和最具竞争力的新产业和新技术方面的全球领导地位”。他还责成即将上任的白宫科学顾问审查国家的科技事业，并提出关于如何“继续代表美国人民充分利用科学技术的力量”的建议。这是非常及时的，因为面对当今的技术竞争挑战，如中国为支持地缘政治目标而采用的国家支持的技术战略等，美国当前的创新模式在多个方面都有不足之处。

首先，美国净研发投资组合目前正努力填补基础研究与特定的可销售商业应用程序开发之间的技术采用生命周期中的所谓“鸿沟”，这减缓了将新见解扩展到一系列新颖且不断发展用例的全面部署中的速度和有效性。

第二，美国目前的创新模式有时会遇到跨越技术“烟囱”的复杂挑战，目前在软件和服务等领域运作良好，但在资本密集型和跨学科的工作方面似乎应对不足，而这些工作对于在关键领域应对当前的挑战至关重要。

第三，私营部门行动者往往既没有能力也没有动力应对一系列更广泛的“生态系统”型挑战，或者也许应该说“技术系统”挑战，因为它们尤其涉及技术治理问题和解决方案，以及新技术与更广泛的社会、法律法规和政策动态之间的相互作用，尽管如此，这对于确保技术成功融入创新经济至关重要。

促进科技创新的新联邦议程必须应对这些市场失灵。为有效做到这一点，需要国家层面的努力：政府、行业和学术活动之间的协同作用，从整体上解决美国最关键的科学和技术优先事项，同时保护所有人的知识产权、隐私权和自治权、利益相关者。这种新的伙伴关系将需要优先考虑和引导联邦研发资金，以克服当前创新模型中的弱点，并带来必要的综合性“体系思维”，以应对优先领域中的相关“技术系统”挑战。

新的联邦议程重点应放在跨学科和跨部门的问题上，尽管这些问题具有国家层面的意义，但它们是：（a）对于基础研究而言过于“适用”，对于市场化而言过于“上游”；（b）对于启动而言过于复杂且资本密集；（c）时间跨度太长，风险状况太陡峭，立即可货币化的收益太间接或太投机而无法证明大多数私人公司的大量个人投资是合理的；（d）涉及一系列跨部门的协调，公共政策，法律/法规以及其他治理问题，任何一个私营部门参与者都无法自行解决。议程还应强调科学技术治理计划，以改善私人行为者面临的激励措施，指导和采用有效的技术标准，并确保在各种不断发展的未来技术中的安全性、信心和隐私保护，以确保技术供应链各个关键方面的安全性，并确保有能力为全国范围，分散式下一代设计和制造创新配备精良的劳动力。

本报告提供了一个知识框架，以帮助塑造这种方法，并建议组织形式以学习如何建立有效的公私合作，使美国创新界（在其许多政府、私营部门、学术界和FFRDC组成部分）可找到一个共同采取自愿、协作的方式实施国家“地平线战略”，以纠正当前创新经济中的市场失灵问题，并合理利用未来的技术机遇。这也解释了为什么某些关键技术领域（先进制造、人工智能、生物技术、气候和能源、网络安全、健康信息学、微电子学、量子信息科学、电信）可能会作为拜登政府新议程的一部分，特别引起联邦政府的关注。报告还就技术治理中的优先次序提出了几个附加建议。

美国当前的挑战

美国政府长期以来一直愿意在基础研究上进行投资，不仅是为了使联邦机构能够采购对其使命至关重要的技术，而且是在以下理论上：尽管私人公司很难从基础研究中获得更广泛的社会价值，但这些回报确实超过了其成本。因此，只有政府本身有动机对基础研究进行大量投资，且联邦研发投资长期以来一直是“国家创新生态系统的重要组成部分”。至少在一段时间内，传统创新的另一个关键部分是由私营企业提供的，尤其是由公司实验室提供的。美国的研究型大学在战后美国创新热潮中也发挥了至关重要的作用，并获得了可观的联邦研发资金。

但是，自从冷战成为美国科学的“黄金时代”以来，这三个主要参与部门（大学、政府和私营部门）之间的关系已经以重要的方式发展。具体而言，大学研究蓬勃发展，但公司研究（或至少在有限的例外情况下，至少是在早期如此重要的大规模机构实验室工作）已被标记出来。随着大学研究的扩展，公司越来越有能力从外部获取发明，并认为在内部研究中进行如此大量的资本投资变得不必要了。同时，诸如风险投资公司之类的非传统“创新投资者”机会也不断涌现，越来越多的创业公司在大学进行的基础研究基础上，寻求成为既定运营的竞争对手，而这些公司本身并不需要支付费用。上述几点结合起来，使主要公司更加强烈地鼓励只关注短期利润和简单生产和向市场提供商品和服务的迫切性，并避免长期内部研究的成本和不确定性。

结果，“美国创新生态系统随之发生剧烈转变”，产生了“新的创新劳动分工”

其中“许多领先的西方公司开始退出科学研究。”越来越多的企业更倾向于资助“低风险的努力，即那些更接近于开发和实施阶段的努力”。

美国作为创新基地面临的国外竞争压力正持续提升，与“黄金时代”相比，美国联邦研发支出占GDP的比重正急剧下降，从1976年的占GDP1.2%下降到2018年的0.7%，且尽管联邦政府是基础研究最大的支持者，但自2012年以来自所占份额已经降至50%以下，这对未来有重大潜在影响。

与此同时，美国在全球创新经济中的相对低位一直在下降，全球研发表现的集中度已经从美国和欧洲逐步转移到亚洲，特别是中国，且这一全球研发地理格局的重塑进程短期内不会放缓。

综上，美国的创新生态系统已无法满足美国面临的竞争需求，美国需要一种新的方法，对联邦政府的科学技术政策进行思考，为科技发展潜在的“第二个黄金时代”奠定基础。

催化更强大的美国竞争态势

国家层面的努力和愿景

为此，需要的是新的联邦努力，以建立创新促进伙伴关系：自愿协调政府、行业和学术活动，全面解决美国最关键的科技优先事项。它必须将这些不同的参与者整合到一个协作网络中，以共享有关机会和解决方案的信息，并协调跨部门、机构和学科的共享、互补的努力，以帮助推动解决我们社会面临的与技术有关的最大挑战。此外，它必须做到这一点，同时保护所有参与者和利益相关者的知识产权、隐私权和自主权。这一新的伙伴关系将需要优先安排和引导联邦研发资金，以克服当前创新模式中的弱点，并带来必要的综合性“系统体系思维”，以应对相关的“技术体系”挑战，这些挑战将需要在优先领域加以克服。

解决关键市场问题

促进科技创新的新联邦议程必须解决第一部分所述的事实上的市场失灵问题；还应强调信息共享、相互态势感知以及跨技术领域和工业部门的协调。

新的战略框架

重要的是要认识到对这些挑战的有效回答在多大程度上代表了国家层面的系统工程或系统集成挑战；且新战略框架绝不能以扼杀创新或竞争的方式进行规定，也不应假定它能够提前准确地知道由于美国技术领域的创新和市场动态而产生的相互作用或需求；这个新框架的另一个关键作用是为改进优先次序提供一个场所。这种优先次序的重点不是“挑选赢家”，而在于创造可能会产生“赢家”的环境。

如前所述，这一“地平线战略”将有一个“地平线之旅”的视角，因为它将涉及到大量的政府、行业、学术界，以及FFRDC利益相关者在广泛的问题领域，即使它试图并吸引人们对机会的关注，这些机会一直延伸到未来技术发展的概念视野。只有拥有如此广泛、灵活和自愿的组织形式，系统才有可能以发挥美国作为自由市场、企业家文化优势的方式来应对当前的竞争挑战。

重点技术领域

先进制造

先进制造（AM）能力的提高和广泛应用，例如所谓的“3D打印”和相关技术，允许前所未有的基于计算机的快速设计、快速原型制作和几乎无限量定制生产越来越广泛的产品，而无需资本密集型，传统大规模生产的规模化和以标准化为重点的僵化，有可能为振兴美国制造业的生产力和竞争力提供巨大的新机遇。

人工智能

人工智能在高风险领域的应用需要更强的隐私、完整性、透明性保证。最好从一开始就为AI设计适当的完整性措施，并以适当的方式允许在高风险应用中有效地实现AI。如果不能做得更好，我们将面临不必要的危险，这可能会减缓或阻碍人工智能用例的有效开发和接受，从而妨碍美国充分利用基于人工智能的决策分析和其他应用程序可能带来的好处。

生物技术

合成生物学是一个有前途的新领域，在该领域中，可以利用生物技术进行新用途，以帮助解决一系列问题并满足更广泛的材料和事物经济的需求，例如通过工程（或再工程）细菌来生产新型材料。至少要满足利基供应链的要求，或者甚至最终要大规模地满足–或通过在信息处理系统中使用单元或作为传感器来满足。它被描述为“一种破坏性技术，是所谓的生物经济的核心，能够为全球医疗保健，农业，制造业和环境挑战提供新的解决方案。”

气候与能源

拜登政府已将基于科学的气候政策或许是其政策议程中最引人注目的，“签名”的部分，而这项工作的重点是缓解气候变化：减少温室气体排放的努力。但是，可能需要花费一些时间才能将这些排放降低到目标水平，甚至这些水平本身也不会很快扭转迄今为止已发生的重大气候影响，也不一定能够防止由于什么原因引起的危险的，加速变化的反馈循环。已经在进行中。因此，美国的气候政策也应侧重于适应全球气候中现有变化的挑战，而进一步变化证明是不可避免的。

网络安全技术

网络技术或者网络安全领域贯穿并影响许多关键技术领域，是本文确定的其他关键问题的核心。美国需要明确如何在网络安全领域明确国家层面投资的优先顺序还要额外关注网络安全工具的认证，开展更多工作确保网络安全的可扩展性。

卫生信息学

SARS和新冠病毒灾难表明有效和大规模使用卫生信息学，对帮助管理大流行等高危事件至关重要，要开展互操作性、信息共享等工作。

微电子学

尽管美国在微电子芯片设计和研发方面处于世界领先地位，但美国工业在半导体高管、学生储备等方面存在明显弱点，供应链安全则是另一个重要挑战，半导体芯片制造厂商多位于美国境外，导致美国的境外依赖过高，在供应链出现问题时调整供应商生产线的生产能力灵活性有限，系统认识并管控供应链风险极为重要。

量子信息科学

量子信息科学研究方面需要直面来自中国的竞争。

电信业

电信业面临的竞争挑战越来越被认可和接受，美国需要创建和维护一个技术系统，并确保此类技术的标准和架构以符合西方价值观的方式支持安全、可靠的功能。

美国创新技术体系中的治理问题

报告还指出，美国在构建创新技术体系中面临治理问题，具体而言，主要包括技术标准、激励措施、供应链、技术控制、监督与审计、支持员工素质五个方面。

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编辑丨翟丽影

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