美国的科技创新精神
与世界其它各国相比，美国的最大特征是什么？美国国力强大的最主要原因是什么？
是自然资源吗？俄罗斯、中国、巴西、加拿大等，都有可以与美国相比的自然资源。
是民主与法治制度吗？ 西欧与北欧诸国都有与美国相似的政治体制。
我认为，美国的最大特征，它强大的主要原因，是它的科技创新精神。
这是我自 1982 年之后，多次来美国的体会。2010 年，我来美国探亲，时间是短短几个月，但我依然感到，美国的科技创新精神，至今不减。
本文从若干领域，谈谈美国的科技创新，最后分析一下：美国所以有持续的科技创新精神的原因以及对中国的启示。
一, , 基础 科学领域. .
纯科学(Pure Science) 是自然科学的基础，在中国称为:基础科学。它是科学技术的根本来源。
自然科学领域的诺贝尔奖，主要是授予在基础科学方面作出杰出成就者。
以物理学为例，以下列出自 1999-2008 年的十年间的获奖成就与获奖者名单。
年份 获奖成就
获奖名单 1999 阐明弱电相互作用的量子结构
H·霍夫特、韦尔特曼（荷兰）
2000 发明集成电路 杰克·基尔比（ 美国）
2001 在“碱金属原子稀薄气体的玻色－爱因斯坦凝聚态”以克特勒（德国）、康奈尔、卡尔·E·维曼（ 美国）
2002 在天体物理学领域做出的先驱性贡 雷 蒙 德 ·戴 维 斯 、 里 卡 尔多·贾科尼（ 美国）、小柴昌2003 在超导体和超流体领域中做出的开创性贡献。”
阿列克谢·阿布里科索夫、安东尼·莱格特（ 美国）、维塔2004 “对量子场中夸克渐进自由的发现 戴维·格罗斯（ 美国）、戴维·普利策（美国）和弗兰2005 对基于激光的精密光谱学发展作出的贡献。对光学相干罗伊·格劳伯（ 美国）、约翰·霍尔（ 美国）和特奥多2006 发现了黑体形态和宇宙微波背景辐射的扰动现象。
约翰·马瑟（美国）和乔治·斯穆特（ 美国）
2007 发现巨磁电阻效应的贡献 艾尔伯·费尔（法国）、皮特·克和鲁伯格（德国）
2008 提出了对称性破坏的物理机制，并成功预言了自然界至日本科学家：南部阳一郎、小林诚、益川敏英
在这十年中，物理学的诺贝尔奖获得者中，七年都有美国科学家，居世界各国之首。其他在化学与生理学、医学领域的情况，基本相同。
大体说，近三十年来，美国在基础科学研究领域，一直领先。
二，农业 科学领域
再谈我自己比较熟悉的农业科学领域。进几十年来，农业科学中有突破性
的成就，一是杂交优势的利用；二是转基因技术的应用。
1 ， 杂交优势利用研究 杂交优势的利用，是近一百年以来，直到今天，农业科学的主要成就。杂交优势利用，最早是从美国杂交玉米开始的。
美国的伊斯特（Edward M.East）、沙尔（George Harrison Shull）、琼斯（Donald F.Jones）三人，后人尊称他们为“杂交玉米之父”。
作物育种学家伊斯特和沙尔两人，在 1900-1907 年，分别地进行了杂交玉米的实验。他们将同一玉米品系经过几年的自交（自花授粉），然后将两种自交后的玉米进行杂交，结果获得了增产 30% 的惊人结果。
年轻人琼斯在沙尔指导下，将两个杂交后代，再进行杂交（双杂交），由此产生的种子，供应农民使用，而获得农民普遍欢迎。由此开始了杂交优势利用的新时代。
目前，在世界与中国，杂交优势利用，已经扩大到水稻、小麦、油菜、蕃茄、辣椒等许多种农业与园艺作物，并且在家畜、家禽等动物方面也得到广泛利用。
2 2 ．转基因技术的应用
1865 年，奥地利神父孟德尔发表《植物杂交试验》，是现代遗传学的开始。20 世纪的前 30 年，美国遗传学家托马斯·亨特·摩尔根，通过对果蝇的长期研究，提出“基因”学说，认为基因是遗传的基本单位。
1953 年美国科学家沃森与英国科学家克里克共同发现了基因的物质基础---细胞染色体中 DNA 的双螺旋的结构。由此开创了对农业科学影响巨大的生物技术时代。
将有利的特定基因（如抗病、抗虫、优质等）转移到作物的优良品种中，
以获得更理想的品种，就是所谓“转基因技术”。
美国在转基因技术的应用中处于领先地位。1983 年，一种含有抗生素药类抗体的烟草在美国培育成功，是世界上第一例转基因植物。1993 年，转基因晚熟西红柿正式投放美国市场，是世界上第一种转基因食品。1996 年美国的转基因玉米首次实现商业化生产。
到 2010 年，有 30 个国家的 1500 万农民种植转基因作物，全球种植转基因作物的面积将达到 1．5 亿公顷。
三， 医药 研究领域 在医药领域，根据国家知识产权年度公开的发明专利申请统计，从 1997 至2001 年，每年公开的外国申请人在中国的医药专利申请量，一直是美国第一，日本第二，德国第三。
美国一直重视医药的基础研究，并将基础研究与新药的设计开发研究紧密结合，又加上严格而合理的专利政策，使美国在新药物研究上在世界占领先地位。
美国医药市场在最近若干年内，增长率超过 10%，而同期日本日本医药市场则呈现负增长（-5%）
以下是美国著名医药公司—默克公司 1995--2001 年药品专利分类统计
1995~1997
1998
1999
2000
2001
心血管系统药
98
34
14
23
14
抗菌素类药
59
16
37
21
14
病毒、艾滋病
72
31
10
30
5+16
肿瘤、免疫
54+21
49
42+5
25+6
33
神经系统药
81
34
31
40
35
抗炎镇痛药
104
21
20
24
12+6
糖尿病+ + 肥胖
14
19
4
3
9+7
抗骨病药
23
14
4
13
15
性激素调节
47
10
3
31
4
合计
807
306
258
275
240
(数据均根据英国德温特收藏号划分年代) 从以上表格，可一看到美国医药公司在科技创新方面的强大实力。
干细胞是当代医学研究中的新的发展领域。干细胞是尚未分化定型的细胞，来自胚胎或成体。干细胞技术可用于器官移植、治疗帕金森病、糖尿病、癌症等。
1981 年，美国旧金山加利福尼亚大学的 Gail Martin 与英国剑桥大学的 Martin Evans 和 Matthew Kaufman，同时并且各自独立地发现了分离和培养小鼠胚胎干细胞的方法，被认为是干细胞研究的开始。
到 2009 年，波士顿儿童医院的乔治·Q·戴利研究儿童血液病，已获得 15 条人类干细胞株。
该年 3 月，奥巴马总统取消了利用联邦经费研究干细胞的禁令，预期美国干细胞研究会有较快的发展。
四，信息技术（ IT ）领域
世界第一次科技革命使人类进入蒸气机时代，是在 18 世纪后期，从英国
开始的。第二次科技革命使人类进入了电气化世代，是 19 世纪 70 年代，从美国和德国开始的。第三次科技革命使人类进入了信息时代，是 20 世纪 40 年代，从美国开始的。
1946 年,在宾夕法尼亚大学诞生一台电子计算机(ENIAC)，1954 年建成通用电子计算机(UNIVAC)， 标志着世界第一代电字计算机的正式诞生。
1956 年美国制成了军用小型的晶体管计算机。
1964 年 8 月，美国建成 1000 个以上的晶体管集成电路（中规模集成电路，MSI),或称电脑。
70 年代美国建成大规模集成电路(LSI)的第四代计算机；80 年代的超大规模集成电路(VLSI)芯片，集中的元件达 100 万个以上。
大体上，计算机每隔 5-8 年，运算速度提高 10 倍,体积缩小 10 倍,成本降低10 倍。微型计算机和微处理机, 家庭和个人用电脑迅速发展。
互联网（nternet）的最早起源于美国国防部高级研究计划署于 1969 年投入使用的 ARPAnet，它是现代计算机网络诞生的标志。
20 世纪八九十年代。美国摩托罗拉公司最先研制出第一代（1G）手机。目前 3G 手机已经普及。
电脑、互联网与手机，使全世界进入信息时代，正在改变人类生活的各个领域。
2010 年，我来美国前不久，美国苹果公司，连续推出：Ipod( MP3),Iphone (智能手机),Ipaid（微型电脑平板机）。受到世界各国人民，特别是年轻人的广泛欢迎。
从以上介绍来看，我们不得不承认，美国在近一百多年来，在科学技术的许
多重要领域，一直在世界上占领先地位。
五，美国科技创新精神的原因 这是一个比较难以回答的问题。下面所述，只是我主观的初步分析。
1 ， 自我奋斗的 国 民性格 由于历史、文化、社会制度等原因，每个国家的人民会形成一种独特的国民性格。
中国有二千多年的以农业经济为主体的帝王专制历史，有以儒学为主体的悠久文化传统，近六十多年来，又一直强调集体主义。这样的历史与文化背景下，中国人的性格偏重于：服从、尊敬、学习；而不很重视创新。
美国很不一样。美国只有二百多年历史。它是由一批以英国清教徒为主的移民到这块新大陆来冒险创业而建立起来的国家。
清教（Puritans）是 16 一 17 世纪英国基督教的新教（加尔文派）中一派。他们反对君主专制，厌恶王公贵族的奢侈生活，提倡过简朴生活，因而被称为清教徒。清教徒猛烈抨击英国国教制度，因而受到王国政府的打击和迫害，在国内无立足之地而逃往美国。
清教徒信奉加尔文的“预定论”，即由上帝预先决定进天堂的选民。加尔文主张：“人可以通过在尘世职业上的成就以获得受到上帝恩宠的确证。” 这是美国人特别重视个人奋斗的信仰来源。美国人认为，通过个人奋斗而致富，不但是光荣的，也能进入天堂。
美国人的许多科技创新，就是在这种信仰基础上有产生。
爱迪生（1841-1937）是美国创新精神最好的例子。他出生于一个不富裕的
农民家庭，在学校只学了三个月，由他担任教师的母亲辅导下自学成才。他在列车上卖报，16 岁时发明了自动定时发报机，有发明了电灯，留声机、有规电车等，一生中共完成 2000 多项发明。1931 年他逝世时，全美国熄灯以示哀悼。
2 2 ，充分竞争的资本主义
资本主义从欧洲开始，而欧洲如英国、法国、德国等，都有较强的贵族势力。贵族又与政权有较密切的联系。
而完全的资本主义是要求有不受权势影响的充分竞争的。这样的要求，在美国更为具备。因为到美国来的这批英国早期清教徒，原来就是反对贵族特权的。
今天在美国社会中，虽然财团具有一定的政治影响力，但是由于财富或官职形成特权势力的个人，是难以找到的。
资本主义在发展中是很可能形成垄断的（马克思有过对垄断资本主义的批判）。而真正的资本主义要求企业之间充分而自由的竞争。
美国非常重视反对垄断。美国 1890 年就公布了《谢尔曼法》，它的第 2条规定：“任何从事垄断， 或企图从事垄断，或与他人联合或共谋以垄断州际贸易或对外贸易的任何部分者，都构成重罪。” 1945 年,美国铝公司因占有铝铸市场的 90％，被美国最高法院判定为为垄断。在 1964 年， 最高法院判决解散该公司。
联邦法院于 2008 年，控诉苹果公司对 iPhone 用户安装应用程序的控制行为与 AT&T 的独断经营权。
由于美国不断反对企业的垄断行为，为中、小企业的科技创新提供了条件。
在美国，中、小企业在科技创新方面发挥着重要作用。
世纪 80-90 年代，加州的硅谷是世界最大科技创新区的地位，而在硅谷，
不超过 50 人的公司占科技公司的 80％，约 4800 家。
3 3 ，开放而自由的教育制度
美国的科技创新精神与美国的教育理念与教育制度有很大关系。
在基础教育阶段，美国在达到最基本的要求的基础上，允许学生有较大选择的自由；选修自己擅长的感兴趣的课程，只选修理、化、生其中的一门，同样可以达到高中毕业要求，也能进入顶尖大学。
美国的统一的大学入学考试是 AST，AST 分为 1 ，2 两类。AST-1 只包括语文与数学；AST-2 有物理、化学、生物学、历史等。而美国的中学生只 要求考好 AST-1 ；AST-2 可以不考，或只作为参考分。
这样的考试要求，就充分允许学生有根据自己的爱好与专长而作出选择的自由。
美国学生在小学与初中（9 年级前），基本上没有家庭作业。放学后大多去参加各种各样的课外活动。学生们不在意谁考得好或不好。而如果某个孩子有某种特长，则会受到其它同学的羡慕和尊敬。
美国的老师很重视认为学生的实际动手能力，特别是创造力。我的孙女创作了一个网站，她设计的是她们的中学在 50 年后的校庆活动，有活动的视频，有网上购物，有问题解答等。她的设计受到德州的表彰，而被选出参加全美国的学生创新比赛。
美国学生自小受到鼓励创新精神的培养，是美国创新精神长久不衰的重要原因。
4 4 ，严格而合理的专利制度
美国的科技创新与美国的专利制度有密切的关系。
由于美国鼓励个人奋斗致富，创造发明是致富的重要途径；但创造发明，如果没有法律的保护，就很快会被他人抄袭，而丧失致富的可能。因此，创造发明的专利保护是绝对必要的。
美国专利制度迄今已有 200 多年历史，在美国立国之初，1787 年所制定的宪法中，就规定为：“为发展科学和实用技术，国会有权保障作者和发明人在有限的时间内对其作品和发明享有独占权”。
在新药的研制方面，专利法发挥着决定性的作用。因为研制一种新而有效、副作用小的药物，需要巨额的投资与很长的时间（往往 5-10 年），因此，如果没有专利保护，医药公司是不愿意投资的。
一般新药的专利保护期为 20 年。在保护期间，国家法律不允许其他公司仿制。因此在此期间，医药公司依靠新药是会有较大投资回报的。但保护期结束后，国家就允许其他公司仿制，药价也会大幅下降，这是从大众利益考虑的。
这样的既严格又合理的专利制度，有力地推动着美国各方面的科技创新。
5 5 ， 重视基础与公共利益 的科技政策 1993 年,哈佛大学著名科技政策专家伯莱科，L.M. Branscomb
1993）总结了二战以来美国的科技政策所遵循的四项基本原则。大意是: 1,重视基础研究。这是美国科技政策的核心。
而在基础研究方面，政府不指导科学家的活动。政府只提供资金，而科学家们决定研究的方向和深度。
英国现代物理学家、诺贝尔奖金获得者 P.布莱克特，给科学下的定义是：“所谓科学，就是通过国家出钱来满足科学家的好奇心。”
美国政府基本遵循这个原则。
2,国家支持与国家与公共利益有关的研究,如国防、核能、空间开发，和公共卫生等.
3,政府不支持商业性的科技项目。
4,政府的任务是创造一个有效率的市场环境（如制定专利法等）,并指导企业投入方向
基础研究，就它本身来说，往往是见不到实际应用价值，然而，各种有应用价的科学技术，几乎都来源于基础研究。果蝇的基因研究，确实说不上有应用价值，但是后来的动植物育种，许多疾病的防治，它们的理论依据，都来自基因学说。
我一个侄女在大学中长期坚持的研究是：细胞体内质粒的移动。至今不能说出它的应用价值。这类课题在中国是难以得到资助的。
美国对于基础研究的特别重视，并且采取不干预的政策，是美国能长久维持科技优势的重要原因。
6 6 ，
站在科学前沿的一流大学
2006 年的统计，全世界 100 座一流大学中，美国占 57 座。遥遥领先于德国（3 个）、英国（8 个）和日本（6 个）。
优秀的一流大学是美国科技创新的源泉。
美国加州硅谷的许多科技公司的主导产品，60 年代是半导体，70 年代是处理器，80 年代是软件，90 年代是互联网。其科技成果得益于加州的斯坦福和伯克利分校等重点大学。这两所大学所造就的学生，不少就是硅谷科技公司的创业者。
美国一流大学最重要的实力，并不是校园、校舍或设备，而是拥有较多的能称为世界一流科学家的教授。
我熟悉几位美国教授，其中一位是 Michigan 州立大学的 J.Ritchie 教授。他是国际作物模型研究的权威学者。上世纪 70-80 年代，他研制的 CERES 系统，是国际上最早的最为完整的作物系列模型。他 2000 年退休，我今年（2010 年）7月到德州 Belton 他家去访问他。他依然神采奕奕，业余地领导着一个国际模型研究的新项目—SALUS，是以 GIS（地理信息系统）为基础的农业持续发展的模型。
从他身上，我体会到美国一流教授的特点是：1）始终站在国际科学的最前沿，他们所从事的研究，都是前人没有研究过的课题；2）他们都以献身科学作为自己人生的最高目标。即使退休了，对科学的热情依然不减。
美国的众多诺贝尔奖获得者，可能都是像 Ritchie 教授那样的人，他们追求的不是别的，而只是科学的探索。
六．美国的科技创新对中国的启示
2009 年，美国 GDP 是 14.8 万亿美金;中国是 5.2 万亿美金.有人计算，按中国和美国现在的经济发展速度，中国的 GDP，在 25 年后，可以赶上美国。
中国经济总量，在 20-30 年内赶上美国，是完全有可能的。然而，中国不能为此而满足。
根据研究，中国总人口在达到 16 亿左右后，可能稳定下来。2009 年统计，美国的总人口是 3.04415 亿，基本稳定。因此，如从人均 GDP 考虑，中国要赶上美国的时间要长的多。有人计算，大约要到 2100 年。
对中国来说，在经济增长的同时，更需要重视转变经济增长的机制，如果
继续依靠廉价的劳力，依靠资源的浪费与环境的破坏，那么中国经济是没有持续发展的可能的。中国将永远停留在一个经济总量虽高，而人民贫困、环境恶化的发展中国家的水平上，而不能成为人民富裕，环境优良的发达国家。
而要转变经济增长的机制，关键的因素是提高科技创新的能力。因此，美国的科技创新精神与经验，对于中国是有学习与借鉴的价值的。
值得重视的是以下一些方面（本文不展开谈了）：
1，彻底地进行教育改革 中国必须改革目前的教师灌输、学生死记的教育模式，而提倡开放而自由的教育方法，自小学到大学，都应鼓励学生的自主创新意识。
在大学的建设方面，给予学校与教授更大的自主权；提倡跨学科教育，给予大学生更多的学科选择权，提倡大学生与研究生敢于创新的精神。
2，在科技政策上，需要更加重视基础研究。在基础研究方面，应充分尊重科学家自己所选择的研究方向与课题，给以支持而减少干预。
当然，对于关系国家利益或公共利益的研究，仍然应予支持。
3，政府应在政策（如税收）上鼓励大、中企业加大对研究与开发（R&D）的投资。这是转变经济机制的重要措施。鼓励建立风险投资公司，对科技含量较高的中、小企业的科技开发，给予支持。
4，严格执行专利制度，保护科技创新的专利权益；鼓励年轻科技人员，以科技发明而致富。
5，在社会舆论上，应提倡自强不息的个人奋斗精神。纠正以往对“个人主
义”的不全面的批判。当然，也应提倡献身科技创新的高尚精神。
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