贝尔实验室的创新秘密:《乔布斯传》作者对The Idea Factory的书评

Facebook创始人马克·扎克伯格最近在社交媒体上用中文推荐了一本书——The Idea Factory这是Jon Gertner为贝尔实验室所写的一本书。本文为《乔布斯传》作者Walter Isaacson为本书所写的书评,一起来看看贝尔实验室的创造未来之旅。

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1990年,AT&T顶层管理者决定迎接一项重大挑战:建立一条连接旧金山和纽约的跨州电话线。这项计划不仅需要工程技术,还需要纯科学方面的进步。公司需要制造一种中继器,也就是一种放大电子信号的装置,防止电子信号几英里后变弱。为此,公司成立了一个新的产业合作机构——由理论家、实验家、 材料科学家、冶金学家、工程师甚至爬电话线杆的工作人员组成的团队,该团队最终发展成后来的贝尔实验室,所有者是AT&T及其附属设备制造商——西部电器(Western Electric)。贝尔实验室接着发明了晶体管,对激光和蜂窝电话制造领域做出了重要贡献。

[caption id="attachment_6619" align="aligncenter" width="600"]1962年,贝尔实验室的技术人员正在准备Telstar一号通讯卫星。 1962年,贝尔实验室的技术人员正在准备Telstar一号通讯卫星。[/caption]

贝尔实验室:发明家的蜂房

Jon Gerner是《快公司》的编辑,他写了一本关于贝尔实验室的书——《创意工厂 》( The Idea Factory),该书历史考据详实,人物刻画生动,让人受益颇丰。不过,更重要的是,这本书探讨了我们这个时代最关键的问题:什么引发了创新?为什么会发生创新?如何鼓励创新?根据贝尔实验室的经验,那些持续性创新所带来的最骄人的成就,不可能、也不会发生在某个标志性的车库或者天才发明家的工作室里。只有当拥有不同天赋、思维定式和专长的人聚集在一起——最好有物理距离上的密切接触,这些人能经常见面、偶然邂逅,才会引发创新。

[caption id="attachment_6620" align="aligncenter" width="650"]1964年世博会上,贝尔实验室所展示的电话。CreditCourtesy of AT&T Archives and History Center 1964年世博会上,贝尔实验室所展示的电话。CreditCourtesy of AT&T Archives and History Center[/caption] 贝尔实验室创建于1925年1月1日,最初位于曼哈顿下区西大街。上世纪30年代,这里举行过许多演讲,接待过科学参观 (爱因斯坦也拜访过),也是许多非正式研究团体的成立地。在这些团体中,有一个团体讨论固态物理学上的最新成就,这是一块新兴领域,主要分析与物质原子结构有关的传导性和其他属性。成员包括一位情感强烈的理论家William Shockley,还有一位啰嗦的实验主义者Walter Brattain。 实验室负责人Mervin Kelly曾经谈到过,他想创造出一种电子开关和放大器,取代作为电话交换基础的继电器开关和真空管。Shockley深受启发,开始考虑能否使用半导体这种材料,半导体具有半绝缘的特性,同时还能发挥整流器的作用,让电流单向传递。他的想法是,用这种材料制造电子放大器之类的小装置。他敦促Brattain用氧化铜试一下。 结果不行。 由于当时实验室集中精力协助二战中的美国军方,因此有一阵子,实验室无暇顾及这方面的研究。不过,战争中期,贝尔实验室搬 到Murray Hill的新园区,Kelly开始组建跨学科团队,将理论家、工程师集中在一个地方办公。Gerner写道,「目的就是要每个人密切接触。」在这些团队中,有一个从事固态研究的小组,包括Shockley和Brattain。Kelly招来了John Bardeen,这是一位非常安静的理论家。不过,那时没有多余的办公位置,于是,Bardeen决定和一位实验家Brattain挤在一起办公。这个主意很明智。Gerner讲述了创新如何而来,它不仅仅需要新理论,还需要将新理论与实验室的化学实验家、正在创造材料革命的冶金科学家的新成果联系起来。Gerner写道,「实际上,没有新材料,Shockley就会在优雅理论的牢笼里渡过自己的职业生涯。」 氧化铜试验失败后,贝尔实验室团队试了另外两种半导体材料:硅和锗。到了1947年12月,他们将薄的硅片、锗片与镀金的线装配在一起,作为一个「新的放大器」。同时这个新设备还能够作为电子开关,有着「真空管」一样的体积和功能。咨询了31个贝尔实验室工作人员的意见后,他们决定给新设备命名「晶体管」(transistor)。由于这一发现,Shockley,Bardeen和Brattain三人一起分享了1956年诺贝尔物理学奖。 像贝尔实验室一样,晶体管站诞生在理论科学和应用工程的十字路口。它既可以被称为发现,也可以说是一项发明。在科学史上,这也是「线性学说」(linear argument)的例证。参与第二次世界大战科学实验的Vannevar Bush、James Conant等学者想鼓励政府持续资助纯粹的科学研究:纯科学的理论发现会带来应用科学的突破和新的技术发明。Gertner 解释了为什么这个过程能带来持续的创新:
「如果一个想法孕育了一个发现,然后这个发现又孕育了一项发明,这样,创新就决定了从一个想法到用途广泛的技术产品(或方法)的路径以及整体转变。几乎可以确定的是,一个人,甚至是一个团体,不可能单独完成一项创新。这项任务中间变化因素很多,而且过于复杂。」
因为贝尔实验室是AT&T垄断的一部分,AT&T高管们认为与社会上的其他研究人员分享该项发现,并许可其他公司使用该发现,是一种道德上、政治上和法律上必须要做的事。AT&T一方面维护了其在政府面前的垄断地位,另外也意识到「科学工作的成果,本质上是一种公共利益,」Gertner写道。晶体管能做更多,不止能让电话电路功能变得更好。它将引领一场计算信息技术领域的数字革命。 贝尔实验室恰恰有合适的人,来帮助人们想到晶体管更大的用途。 Claude Elwood Shannon 是一个非常古怪的理论家,喜欢骑着独轮车自娱自乐,上下穿梭在贝尔实验室的长走廊。他认为,理解包含许多复杂开关电路的最好方式,就是通过布尔代数,它为每次运行分配了一个值(0或1),称为比特。这是20世纪最伟大的智力成果。当晶体管出现后,它与晶体管精妙地协作,允许电路中存在大量的通断开关。 这些理论和发现的应用催生了计算机革命,但是贝尔实验室并没有引领这个潮流。部分原因是由于,反垄断诉讼出现的威胁,公司决定不涉足电脑和消费类电子商业。实际上,它并没有推进晶体管的发明,去弄明白如何把多个晶体管刻到单个芯片上,这就是著名的集成电路或者叫微芯片。在1958年,两家小公司取得了突破,他们有贝尔实验室的半导体专利——Jack Kilby创立的德州仪器和仙童半导体,后者是Robert Noyce和Gordon Moore创立的。Gordon Moore在退出贝尔实验室之后,他曾为性情越来越古怪的Shockley工作,但是不久后就离开了Shockley另起炉灶。 贝尔实验室有许多其他没有完全商业化的伟大成就。它在激光的发明上作出了开创性工作,基于光子流受激发射的超聚焦的可见光束。激光束能够携带声音和数据信息。贝尔实验室开始了笨重和昂贵的努力来创造真空管,它能作为波导以便把光束传到适当的位置。开发于其他地方的另一个概念,是通过创造超纯的玻璃纤维丝来引导激光束。贝尔实验室的高层认为完成这项工作是不可行的,并且,他们已经在波导管基建上投资了巨额资金。因此,贝尔实验室在企图成为光纤发展的领导者之路上,败给了康宁玻璃等公司。 Gertner从贝尔实验室的成功上得到了启迪 ,但是他并不善于从它的失败上吸取教训。可能这是无法避免的:创新就像是在室内打棒球 ,你必须火力全开才能成功。不管怎样,并不是这些失败终结了贝尔实验室。主要原因是,1974年司法部决定对AT&T展开全面的反垄断诉讼,这导致10年之后公司的破产。贝尔实验室也就渐渐没落了。 乔布斯曾经说过,最艰难和最重要的事不是创造一个创新产品,而是创造一个能够不断创造创新产品的伟大机构。这需要他们的团队包含出色的、富有创造力的产品设计师和工程师,这样才能将想象力和科技结合在一起。在20世纪的绝大多数时间里,贝尔实验室都扮演着这个角色。它展现了理论家、研究员、开发者和工程师济济一堂的价值。「人们必须近距离接触」,Gertner写到,「仅仅打电话是不行的」。Mervin Kelly甚至在电话公司的工厂里建立了贝尔实验室的分部,以便让理论家和科学家能够近距离接触到一线的生产工人。 把理论、创造力和工程结合到一起的能力是战后美国的巨大成就。50年的时间里,将理论研究、应用科学和制造技术结合起来的期望中诞生了晶体管、激光等伟大发现,推动了经济增长,带来了大量就业机会。但是现在,制造被外包,纯科学研究的经费被缩减。随着贝尔实验室和这些创意工厂的消失以及政府研究经费的削减,未来50年里,还有什么能够推动创新、创造就业呢?   来自nytimes,作者Walter Isaacson,机器之心编译出品。参与人员:微胖,黄志臻,Sane ,汪汪。 
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