貝爾實驗室的創新祕密:《賈伯斯傳》作者對The Idea Factory的書評

PSI內容合夥人發表於2015-11-12

Facebook創始人馬克·祖克伯最近在社交媒體上用中文推薦了一本書——The Idea Factory這是Jon Gertner為貝爾實驗室所寫的一本書。本文為《賈伯斯傳》作者Walter Isaacson為本書所寫的書評,一起來看看貝爾實驗室的創造未來之旅。

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1990年,AT&T頂層管理者決定迎接一項重大挑戰:建立一條連線舊金山和紐約的跨州電話線。這項計劃不僅需要工程技術,還需要純科學方面的進步。公司需要製造一種中繼器,也就是一種放大電子訊號的裝置,防止電子訊號幾英里後變弱。為此,公司成立了一個新的產業合作機構——由理論家、實驗家、 材料科學家、冶金學家、工程師甚至爬電話線杆的工作人員組成的團隊,該團隊最終發展成後來的貝爾實驗室,所有者是AT&T及其附屬裝置製造商——西部電器(Western Electric)。貝爾實驗室接著發明了電晶體,對鐳射和蜂窩電話製造領域做出了重要貢獻。

[caption id="attachment_6619" align="aligncenter" width="600"]1962年,貝爾實驗室的技術人員正在準備Telstar一號通訊衛星。 1962年,貝爾實驗室的技術人員正在準備Telstar一號通訊衛星。[/caption]

貝爾實驗室:發明家的蜂房

Jon Gerner是《快公司》的編輯,他寫了一本關於貝爾實驗室的書——《創意工廠 》( The Idea Factory),該書歷史考據詳實,人物刻畫生動,讓人受益頗豐。不過,更重要的是,這本書探討了我們這個時代最關鍵的問題:什麼引發了創新?為什麼會發生創新?如何鼓勵創新?根據貝爾實驗室的經驗,那些持續性創新所帶來的最驕人的成就,不可能、也不會發生在某個標誌性的車庫或者天才發明家的工作室裡。只有當擁有不同天賦、思維定式和專長的人聚集在一起——最好有物理距離上的密切接觸,這些人能經常見面、偶然邂逅,才會引發創新。

[caption id="attachment_6620" align="aligncenter" width="650"]1964年世博會上,貝爾實驗室所展示的電話。CreditCourtesy of AT&T Archives and History Center 1964年世博會上,貝爾實驗室所展示的電話。CreditCourtesy of AT&T Archives and History Center[/caption] 貝爾實驗室建立於1925年1月1日,最初位於曼哈頓下區西大街。上世紀30年代,這裡舉行過許多演講,接待過科學參觀 (愛因斯坦也拜訪過),也是許多非正式研究團體的成立地。在這些團體中,有一個團體討論固態物理學上的最新成就,這是一塊新興領域,主要分析與物質原子結構有關的傳導性和其他屬性。成員包括一位情感強烈的理論家William Shockley,還有一位囉嗦的實驗主義者Walter Brattain。 實驗室負責人Mervin Kelly曾經談到過,他想創造出一種電子開關和放大器,取代作為電話交換基礎的繼電器開關和真空管。Shockley深受啟發,開始考慮能否使用半導體這種材料,半導體具有半絕緣的特性,同時還能發揮整流器的作用,讓電流單向傳遞。他的想法是,用這種材料製造電子放大器之類的小裝置。他敦促Brattain用氧化銅試一下。 結果不行。 由於當時實驗室集中精力協助二戰中的美國軍方,因此有一陣子,實驗室無暇顧及這方面的研究。不過,戰爭中期,貝爾實驗室搬 到Murray Hill的新園區,Kelly開始組建跨學科團隊,將理論家、工程師集中在一個地方辦公。Gerner寫道,「目的就是要每個人密切接觸。」在這些團隊中,有一個從事固態研究的小組,包括Shockley和Brattain。Kelly招來了John Bardeen,這是一位非常安靜的理論家。不過,那時沒有多餘的辦公位置,於是,Bardeen決定和一位實驗家Brattain擠在一起辦公。這個主意很明智。Gerner講述了創新如何而來,它不僅僅需要新理論,還需要將新理論與實驗室的化學實驗家、正在創造材料革命的冶金科學家的新成果聯絡起來。Gerner寫道,「實際上,沒有新材料,Shockley就會在優雅理論的牢籠裡渡過自己的職業生涯。」 氧化銅試驗失敗後,貝爾實驗室團隊試了另外兩種半導體材料:矽和鍺。到了1947年12月,他們將薄的矽片、鍺片與鍍金的線裝配在一起,作為一個「新的放大器」。同時這個新裝置還能夠作為電子開關,有著「真空管」一樣的體積和功能。諮詢了31個貝爾實驗室工作人員的意見後,他們決定給新裝置命名「電晶體」(transistor)。由於這一發現,Shockley,Bardeen和Brattain三人一起分享了1956年諾貝爾物理學獎。 像貝爾實驗室一樣,電晶體站誕生在理論科學和應用工程的十字路口。它既可以被稱為發現,也可以說是一項發明。在科學史上,這也是「線性學說」(linear argument)的例證。參與第二次世界大戰科學實驗的Vannevar Bush、James Conant等學者想鼓勵政府持續資助純粹的科學研究:純科學的理論發現會帶來應用科學的突破和新的技術發明。Gertner 解釋了為什麼這個過程能帶來持續的創新:
「如果一個想法孕育了一個發現,然後這個發現又孕育了一項發明,這樣,創新就決定了從一個想法到用途廣泛的技術產品(或方法)的路徑以及整體轉變。幾乎可以確定的是,一個人,甚至是一個團體,不可能單獨完成一項創新。這項任務中間變化因素很多,而且過於複雜。」
因為貝爾實驗室是AT&T壟斷的一部分,AT&T高管們認為與社會上的其他研究人員分享該項發現,並許可其他公司使用該發現,是一種道德上、政治上和法律上必須要做的事。AT&T一方面維護了其在政府面前的壟斷地位,另外也意識到「科學工作的成果,本質上是一種公共利益,」Gertner寫道。電晶體能做更多,不止能讓電話電路功能變得更好。它將引領一場計算資訊科技領域的數字革命。 貝爾實驗室恰恰有合適的人,來幫助人們想到電晶體更大的用途。 Claude Elwood Shannon 是一個非常古怪的理論家,喜歡騎著獨輪車自娛自樂,上下穿梭在貝爾實驗室的長走廊。他認為,理解包含許多複雜開關電路的最好方式,就是通過布林代數,它為每次執行分配了一個值(0或1),稱為位元。這是20世紀最偉大的智力成果。當電晶體出現後,它與電晶體精妙地協作,允許電路中存在大量的通斷開關。 這些理論和發現的應用催生了計算機革命,但是貝爾實驗室並沒有引領這個潮流。部分原因是由於,反壟斷訴訟出現的威脅,公司決定不涉足電腦和消費類電子商業。實際上,它並沒有推進電晶體的發明,去弄明白如何把多個電晶體刻到單個晶片上,這就是著名的積體電路或者叫微晶片。在1958年,兩家小公司取得了突破,他們有貝爾實驗室的半導體專利——Jack Kilby創立的德州儀器和快捷半導體,後者是Robert Noyce和Gordon Moore創立的。Gordon Moore在退出貝爾實驗室之後,他曾為性情越來越古怪的Shockley工作,但是不久後就離開了Shockley另起爐灶。 貝爾實驗室有許多其他沒有完全商業化的偉大成就。它在鐳射的發明上作出了開創性工作,基於光子流受激發射的超聚焦的可見光束。鐳射束能夠攜帶聲音和資料資訊。貝爾實驗室開始了笨重和昂貴的努力來創造真空管,它能作為波導以便把光束傳到適當的位置。開發於其他地方的另一個概念,是通過創造超純的玻璃纖維絲來引導鐳射束。貝爾實驗室的高層認為完成這項工作是不可行的,並且,他們已經在波導管基建上投資了鉅額資金。因此,貝爾實驗室在企圖成為光纖發展的領導者之路上,敗給了康寧玻璃等公司。 Gertner從貝爾實驗室的成功上得到了啟迪 ,但是他並不善於從它的失敗上吸取教訓。可能這是無法避免的:創新就像是在室內打棒球 ,你必須火力全開才能成功。不管怎樣,並不是這些失敗終結了貝爾實驗室。主要原因是,1974年司法部決定對AT&T展開全面的反壟斷訴訟,這導致10年之後公司的破產。貝爾實驗室也就漸漸沒落了。 賈伯斯曾經說過,最艱難和最重要的事不是創造一個創新產品,而是創造一個能夠不斷創造創新產品的偉大機構。這需要他們的團隊包含出色的、富有創造力的產品設計師和工程師,這樣才能將想象力和科技結合在一起。在20世紀的絕大多數時間裡,貝爾實驗室都扮演著這個角色。它展現了理論家、研究員、開發者和工程師濟濟一堂的價值。「人們必須近距離接觸」,Gertner寫到,「僅僅打電話是不行的」。Mervin Kelly甚至在電話公司的工廠裡建立了貝爾實驗室的分部,以便讓理論家和科學家能夠近距離接觸到一線的生產工人。 把理論、創造力和工程結合到一起的能力是戰後美國的巨大成就。50年的時間裡,將理論研究、應用科學和製造技術結合起來的期望中誕生了電晶體、鐳射等偉大發現,推動了經濟增長,帶來了大量就業機會。但是現在,製造被外包,純科學研究的經費被縮減。隨著貝爾實驗室和這些創意工廠的消失以及政府研究經費的削減,未來50年裡,還有什麼能夠推動創新、創造就業呢?   來自nytimes,作者Walter Isaacson,機器之心編譯出品。參與人員:微胖,黃志臻,Sane ,汪汪。 

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