企業技術創新取得重大突破所需條件分析

文/張杰軍 周程 鄭健

企業技術創新取得重大突破所需條件分析

文/張杰軍 周程 鄭健

日本島津公司田中耕一獲諾貝爾化學獎，是與以下條件分不開的：島津公司爭創一流，追求卓越的企業創新文化；對核心領域研究課題的持續支持與持續的技術積累；合作型跨學科研究團隊的組建與運行；創新人才的遴選以及國家工業基礎、科技信息服務平臺支撐等。

自1949年湯川秀樹獲諾貝爾物理學獎以來，日本已有12人榮獲諾貝爾自然科學獎。這12人的獲獎業績大都是在高等院校或科研院所做出的，只有2002年的諾貝爾化學獎獲得者島津公司田中耕一是例外。田中之所以獲得諾貝爾化學獎，主要是因為他發明了軟激光解吸電離法并率先使用該方法成功地檢測到了蛋白質分子的離子，為質譜儀在化工和生命科學中的廣泛應用作出了重大貢獻。

田中1983年從日本東北大學畢業后一直在島津公司下屬中央研發機構工作。他獲獎時還是一個無研究生學歷、無海外留學經歷、無高級職稱、無行政職務、無SCI論文的企業低階工程師。島津公司當時也只不過是一個員工數不超過3000，年銷售額很少超過1500億日元的中型企業。“普通”企業島津公司何以能將田中這么一個“普通”大學本科畢業生推上諾貝爾獎的領獎臺呢?

追求卓越的創新文化傳統

1870年，時年30歲的工匠島津源藏被聘為舍密局(理化學教育研究機構)的科學器具修理工。在德國籍化學教師魏格納等人的指導下，島津源藏學會了很多科學器具的修理和制作技術和理化知識。1875年，島津源藏在京都創辦了一家以生產銷售教學用科學器具為主的小公司。島津源藏獨立創業后生產的教學用科學器具受到了日本教育界的一致好評。島津源藏于1878年試制成功載人氫氣球。他還于1886年開始出版發行《理化學的工藝雜志》，該雜志被認為是日本發行最早的科學期刊。島津源藏奠定了島津公司研發與創新的文化基礎。

島津源藏長子梅次郎繼承了島津公司的事業。梅次郎曾在英國特斯拉發明感應電動機的第二年(1884)，在日本率先制成了特斯拉式感應電動機，時年16歲。1896年，梅次郎又在倫琴發現X光后的第二年使用自制的感應電動機試制出日本第一臺X光機。梅次郎又于1897年在東京大學教授的指導下，制成容量達10安培的蓄電池，并于1903年實現了工業用大型蓄電池的國產化。1920年，梅次郎又發明了大量蓄電池電極用“易反應性鉛粉制造法”。該項技術曾獲英、法、德、美等多國專利，成了20世紀20年代日本技術出口的明星。梅次郎一生共取得了178項專利，被譽為日本的愛迪生和十大發明家之一。

在兩代技術出身島津的帶領下，島津公司逐漸營造出了一種以擁有“科學之心”為榮的創新文化氛圍。即使是經歷了二戰的洗禮，這種傳承也沒有改變。二戰后，島津公司本著“以科學技術回饋社會”的宗旨，先后于1947年開發出日本第一臺電子顯微鏡，于1956年在日本首次研制出氣相色譜儀。這種倡導科技創新、追求卓越的創新文化對包括田中在內的每一位島津人的價值取向和行事風格產生比較大的影響，并對島津公司最終成長為世界知名的分析測試儀器和醫療器械制造商發揮了積極的作用，也為后來的田中獲得諾貝爾獎提供了創新文化土壤。

持續的技術積累導致與獲獎有關的課題研究

由于早在20世紀50年代就已開始涉足光電式分光光度計、氣相色譜儀、x射線分析儀等儀器的開發，并逐漸在光技術、圖像處理技術、X射線技術三大領域形成了較強的競爭優勢，所以在70年代激光技術開始實用化之后，島津公司很想在此領域有所作為。他們最初想充分發揮公司現有的光技術研究優勢，替激光技術尋找一項新用途。在這種思路的支配下，島津公司最先想到的是研制新型激光手術器械。當發現激光手術器械短期內并無大規模實用化的可能后，他們拋開自己熟悉的醫療器械研究領域，開始探討研制塑料激光加工設備的可行性，經過研發并不成功。他們又開始折回熟悉的分析測試儀器領域，研制一種用二氧化碳激光檢測人體內的葡萄糖含量的分析儀器。碰壁之后，他們又開始研制一種利用激光對金屬、半導體乃至生物體的表面結構進行分析的裝置。結果仍然是無果而終。

盡管在從事激光技術的應用研究過程中遇到了一系列挫折，但是島津公司仍然沒有放棄。20世紀70年代末，德國的一家公司研制出了一種激光解吸電離飛行時間質譜儀。雖然這種質譜儀被戲稱為“物理學家們的玩具”，離實用化要求還有距離，但是島津公司獲得這一情報后，燃起了公司內從事激光技術應用研究的研發人員的希望。如果是申請外部研究資助的話，任何基金組織恐怕都不會再給這種屢敗屢戰的科研人員以新的資助。但島津公司并沒有因為相關研究人員在激光技術應用研究方面經歷了一系列挫折，花費了大量的研發經費而失去對他們的信任和支持。出于對激光技術應用前景的期許，島津公司在前期研究基礎上批準了為期兩年半的“激光離子化微探針質譜儀的開發”項目。設置該課題的初衷是研制出一種既能檢測無機物，又能檢測有機物分子質量的激光解析電離飛行時間質譜儀。對不易揮發、熱穩定性差的有機物分子進行激光離子化處理當時并非課題的研究重點。

1984年9月，“激光離子化微探針質譜儀的開發”課題到期。在激光技術應用研究領域，島津公司已經投資了大量經費，并形成了一定的技術積累，盡管當時研制出來的多功能激光解析電離飛行時間質譜儀不具有太大的商用價值，公司決定不組織生產，但仍繼續探索這一成果可能的應用方向。島津公司不再局限于多功能需求，決定集中精力攻其一點，解決不易揮發、熱穩定性差的高分子有機化合物分子的激光解析電離與質量分析檢測難題。1984年10月，島津公司高層決定啟動“使用激光離子化法的高分子離子的生成及其測定技術研究”課題。這一后來取得了諾貝爾獎成果的課題正是得益于此前數年的研究探索、技術積累和對市場需求的準確把握。如果沒有此前的眾多挫折，島津公司就不可能適時地將主攻目標調整到高分子有機化合物分子的激光解析電離問題上來。

圍繞戰略目標科學分工與團隊作戰

發現深具研究價值的課題固然重要，但這只是問題的一個方面。研究目標明確之后，最為重要的是研究團隊的組織和運營。島津公司1982年4月啟動激光離子化多功能質譜儀研究項目時，項目組成員只有三人，項目組組長由最初提出該研究設想的吉田多見男擔任。他主要從事紅外和遠紅外激光研究，時年34歲。另外兩名成員是吉田佳一和秋田智史。且都只有20來歲。1983年4月，島津公司又為項目組錄用了兩名科研人員，一位是大阪大學理學院物理系碩士畢業生井戶豐，另一位是日本東北大學工學院電氣工程學系本科畢業的田中耕一。當時，田中還不到24歲，井戶豐25歲。這支五人團隊學科分布廣，有主攻激光的，也有學理論物理和應用物理的，還有生物工程和電氣工程的。與眾多項目研究一樣，島津的激光解吸電離飛行時間質譜儀研究團隊也對研究內容進行了科學的分解，并根據課題組成員的專長進行了分工。但與其他項目不同的是，質譜儀研究團隊將課題拆包之后，并沒有一人領一個子課題，彼此獨立地展開研究。相反，他們分工不分家。除每周集中召開一次研究例會外，每月還要集中召開一次書面總結交流會，以便及時溝通信息，交流經驗，相互啟迪，共同進步。這種適度競爭、注重合作，非常重視團體績效而不是個人利益的團隊組織方式對剛來島津的田中幫助極大。實際上，導致田中后來發明蛋白質軟激光解吸電離法的關鍵之一——使用鈷超微粉末作基質的想法就是應用物理專業出身的吉田佳一在田中實驗受阻時提出來的。

田中的研究是與項目的另一任務“高分子離子測定裝置的開發”相輔相成的。如果高分子離子測定裝置的開發滯后，那么田中即便使用軟激光解吸電離法成功地制成了高分子離子，也無法對其進行有效驗證。田中所在的課題組為提高質譜儀實驗裝置的分辨率、靈敏度等性能采用了很多先進技術，但飛行時間質譜儀實驗裝置的開發僅靠課題組成員的努力是不夠的。為了支援科研人員的研究，島津專門成立了一個由熟練技工組成的“試作班”。因此，科研人員在研究中遇到一些自身無法解決的裝置加工制造難題時，可以交由“試作班”來協助解決。如果沒有這支由熟練技工組成、可隨時協助進行設備裝置裝配與調試的技術支撐人員隊伍，單靠科研人員的努力，對高分子離子進行有效檢測的質譜儀實驗裝置的改進將很難實現，田中的激光解析電離研究就很難獲得突破。當田中發現了鈷納米粉和甘油混合液的奇特功效后，經過團隊其他成員設計的、技術支撐人員試制的高性能的質譜儀實驗裝置，成功對蛋白質分子完整地轉換成的離子進行了有效檢測。可以說，整個研究團隊的全面支撐促成了田中的重大發明。

科學研究是一項復雜的系統工程，如果不能根據企業技術創新的規律建立起一套行之有效的團隊管理運行機制，很多研發努力必將是低效的。田中的成功得益于島津建立了一套有特色的團隊管理運行機制。這套機制的特點之一是，打破學科建制壁壘，按集成各項技術的戰略需要組建研究團隊；之二是團隊成員之間充分、及時進行實質性的科研進展與信息交流，互相為其他人的研究提出建議；之三是注重技術支撐隊伍的作用，實驗用儀器設備主要通過內部協作、自主創新來解決。正因為有了這樣的創新管理運行機制，跨學科合作研究和重大原始性創新才成為現實可能。

如果沒有此前的眾多挫折，島津公司就不可能適時地將主攻目標調整到高分子有機化合物分子的激光解析電離問題上來。

遴選研究興趣濃厚、堅韌不拔的創新人才

田中耕一在東北大學工學院學電氣工程學，大學期間因德語考試不及格還留級過一年。這么一個在一般人看來專業不甚對口，學業不算優秀，曾被其他企業淘汰的應屆本科生最終卻被島津公司錄用了，并且一來報到，便被安排到島津中央研究所高層寄予厚望的激光解吸電離飛行時間質譜儀項目組。很明顯，島津公司在識才用人方面有其獨到之處。當時，分管激光解吸電離飛行時間質譜儀項目研究的島津中央研究所負責人喜利元貞看好田中的一大原因是，田中超乎尋常地喜歡醫療器械開發這一行。也就是說研究興趣是島津公司選人的重要依據。

如果不是發自內心地喜歡醫療器械和分析儀器開發這一行，經常面對成千上萬次枯燥無味的試錯篩選實驗，田中很難堅持下來。如果田中不能始終如一地做試錯篩選實驗，那么他就不可能于偶然之間發現鈷超微粉末與甘油的混合液具有促進有機化合物分子激光解吸電離的功效。

田中在大學留級一事也沒有成為他進入島津公司的障礙，因為島津公司明白田中留級并非智力因素造成的。至于田中所學的電氣工程學與激光解析電離法的開發關聯不大一事，同樣沒有被島津公司視作多么嚴重的問題。

科學研究涉及面很廣，如專業知識，研究方法，非智力因素等都會對研究結果產生影響。如果過分強調專業對口，忽視研究方法、興趣愛好、責任心、使命感、堅韌不拔精神等因素的作用，反而會適得其反。島津看到了教育背景以外的諸多因素的重要性，所以才沒有淘汰田中，因而得以于2002年擠進擁有諾貝爾獎得主的企業行列。

如果不是發自內心地喜歡醫療器械和分析儀器開發這一行，經常面對成千上萬次枯燥無味的試錯篩選實驗，田中很難堅持下來。

科技信息的及時跟蹤與創新條件平臺的支撐

利用高能激光束照射生化小分子使其轉換成離子的研究報告初見于1978年，不久，西德的Leybold Uereaus公司便推出了激光束徑只有數十微米的激光離子化微探針質譜儀，這是史上最早的飛行時間質譜儀。然而，島津公司的吉田多見男1982年初就捕捉跟蹤到了這一重要的研究信息和產品信息。即使從1978年算起，也只有三年多一點時間。這在文獻聯機檢索已經普及化的今天，也許算不了什么，但在20個世紀八十年代初，則稱得上是一件驚人之舉。

1982年4月，島津根據吉田多見男等人的提議啟動了“激光離子化微探針質譜儀”的研制項目，1983年4月，田中被安排到該項目組從事激光解析電離研究。田中從事激光解析電離研究之初，借鑒得最多的方法是高速原子轟擊法。而使用高速原子轟擊生化小分子獲取離子的方法1981年才取得成功，添加液態基質促使有機化合物氣化電離的液態高速原子轟擊法1982年后才取得重大進展。很明顯，高速原子轟擊法和液態高速原子轟擊法研究信息發表后不到兩年，田中等人便敏銳地捕捉到了。

對科研人員來講，沒有什么事比能夠及時獲得最新文獻資料和研究信息更令人興奮了。因為及時占有相關文獻資料和研究信息不僅有助于研究方向和研究課題的確立，而且還有助于研究路徑和研究方法的選擇。田中等人能夠快速從外文文獻中捕獲大量有價值的科研信息，這是與日本企業和社會高度重視科技信息平臺的建設分不開的。如果田

中等人沒有渠道及時捕捉和有效跟蹤國際學術共同體的最新發展走向，那么他們很難在軟激光解吸電離法的開發方面做出世界一流的貢獻。還有，在科學日益技術化的今日，實驗材料和實驗儀器設備的先進性幾乎成了最新發現的物質保證。使用最先進的實驗材料和儀器設備，即使是一個普通的科研人員，也有可能作出非凡的科學發現。最先進的實驗材料和儀器設備靠金錢是很難買得到的，即使買得到，也需要花費很多時間。如果田中等人不是生活在工業技術基礎雄厚的日本，而是在發展中國家從事生物大分子激光解吸電離研究，那么很難想象他們會取得如此重大的科技突破。

在模仿高速原子轟擊法添加基質進行激光解吸電離試驗的過程中，田中走了很多彎路。直到1984年7月，課題組成員吉田佳一提議采用易吸熱升溫的納米材料金屬鈷的超微粉末作為基質后，田中的實驗才取得了重大進展。歐美各國都是在1985年之后才從事納米材料的研究開發，當時只有日本才能生產鈷超微粉末這種被稱作為“日本粉”的納米材料。田中幸運的是，當他需要快速、高效吸熱升溫的金屬超微粉末時，日本恰巧開發出了鈷超微粉末。如果沒有這種新型實驗材料，或者有但買不到，那么田中不可能在1984年9月底結題前就發現鈷超微粉末具有促進有機化合物激光解吸電離的功效。后續研究課題“使用激光離子化法的高分子離子的生成及其測定技術研究”就失去了啟動的可能。

（作者單位：中國科學技術發展戰略研究院）