美國國家實驗室大力推動技術商業化

編譯 喬琦

美國能源部正在簡化合作研發方面的相關法令和流程并組織技術推廣活動。

1963年經典謝爾比眼鏡蛇跑車1:1 3D打印模型，橡樹嶺國家實驗室制造展示中心生產。該實驗室2017年簽訂的70項合作研發協議中的大部分都與該中心有關

當身處田納西州東部的電氣工程師、創業者維格·謝里爾（Vig Sherrill）為他的第六家創業公司尋找相關技術時，他在橡樹嶺國家實驗室的年度技術創新案例展示中找到了：這是一項有潛力將石墨烯的生產成本降低幾個數量級的技術。謝里爾從國家實驗室聘來了這項技術的發明人伊萬·沃拉斯烏克（Ivan Vlassiouk）并建立了一家名為“通用石墨烯”的公司。該公司目前生產的石墨烯片成本“遠低于”100美元/平方米——其他任何更為成熟的生產工藝成本都在10 000美元/平方米以上。通用石墨烯公司剛剛完成了一輪重大融資，目前正努力朝著2022年生產規模達到商業級別的目標前進。

位于芝加哥的郎澤科技公司，主營業務是通過發酵工業氣體及其他富碳廢料和殘留物生產乙醇。該公司曾向西北太平洋國家實驗室的化學家尋求幫助，并聯合開發了一種將乙醇升級成噴氣式發動機生物燃料（一半乙醇一半傳統噴氣式發動機燃料）的催化技術。郎澤公司為這項技術申請了使用許可。2018年4月，美國聯邦航空管理局正式批準該燃料用于商業飛行之中。10月，維珍大西洋航空公司的一架波音747飛機完成了第一次使用這種合成混合燃料的跨躍大西洋飛行。

1992年，在美國能源部鼓勵下屬實驗室與產業公司開展合作之后，固特異輪胎及橡膠公司與桑迪亞國家實驗室簽署了一份聯合研發協議（CRADA）。這次合作的一大成果就是開發出了利用新型聚合物制造且獲得了大獎的全天候輪胎。固特異公司表示，如果沒有桑迪亞實驗室在開發模型以及測試工具上的幫助，他們根本無法收獲這項成果。自那之后，CRADA又經過多次更新，如今已經來到了第27個年頭。

美國能源部下屬國家實驗室頒發許可、創立子公司、簽訂CRADA已經很難算得上新鮮事兒了，但現在他們正受到政府部門的關注與重視——在此之前，這事兒可不經常發生。

“確保我們能把技術推向市場，確保技術可以商業化，這對每個人來說都很重要。”2018年11月，美國能源部長里克·佩里（Rick Perry）剛任命的美國能源部商業化總監康納·普羅查斯卡（Conner Prochaska）說。普羅查斯卡表示，對技術轉化的重視是“白宮直接下達的指示”。管理和預算辦公室以及科學技術政策辦公室以2018年備忘錄的形式強調了這項工作并將其提交給了支持研發的相關聯邦機構。

美國能源部負責科學的副部長保羅·達巴爾（Paul Dabbar）對能源部下屬17所國家實驗室的商業化活動興趣濃厚。他組織了一系列研討會，把學術成員、制造商、潛在投資者、潛在消費者以及重點技術領域的實驗室負責人聚集到一起。“我的目的是提供一些機會，讓更多相關人員參與進來，展開對話，”他說，“而不只是實驗室成員之間相互討論?！?/p>

2018年9月，斯坦福線性加速器中心（SLAC）舉辦了第一次此類“創新X實驗室”集會活動，主題則是電池與能量存儲。達巴爾表示，到了12月初，150人，也就是9月300名與會者的大約一半，仍在跟進這個實驗室項目。第二次創新X實驗室活動于2019年1月23—24日在西雅圖舉辦，主題是電網現代化及安全事宜。達巴爾說，還有兩次活動也已經提上日程，其中一個的主題是先進及增材制造，另一個的主題則是生物技術與藥物開發。

不過，這種展示和講述的交流過程在個體實驗室層面上也能奏效。橡樹嶺國家實驗室技術轉移部主任邁克·保盧斯（Mike Paulus）說，近年來，他們實驗室在年度展示中提到的大約半數技術已經獲得商業應用許可。其中，數項技術還簽訂了CRADA或者其他有助于技術成熟化的合作協議?！拔覀円庾R到，小型企業的運轉周期常常比聯邦實驗室短得多。因此，我們總是想法積極回應我們的技術許可持牌人并靈活應對相關事宜。”

更靈活、更變通

2018年11月，達巴爾公布了兩項美國能源部旨在減輕實驗室合作項目行政負擔的措施。其中一項措施賦予了實驗室負責人批準特定工作范圍內CRADA的權利。在此之前，無論CRADA的涉及范圍有多小，也無論其與美國能源部的相關程度有多深，所有CRADA都必須由美國能源部簽署。負責國家實驗室的官員表示，簡化了這個環節之后，CRADA的批準流程可以縮短數周。

第二項措施則為實驗室談判研發合同中的賠償條款提供了更大的靈活性。潛在的商業合作伙伴往往會在面對要求他們賠償實驗室與聯邦政府的標準條款時止步不前。

“燭花掌！一子解雙征！”李離解說給小伙伴們聽。少年們抬頭追蹤玉玦，看著它淺淺一線，朝向北斗七星與北極星之間的一塊暗影飛去。如果將夜空畫成縱橫十九道的棋盤，那里就是袁安說的“西九南十”嗎？玉玦嘯叫不息，秉賦二老一百余年的修為，已得人力之極，令它像一顆細小的重返天宇的流星。一顆流星，在了解宇宙明暗、強弱、虛實、快慢、存續之理后，可破碎虛空，化作棋子，改變天地局面？

2017年，佩里把在工業及其他外部實業方面開展研發的新機制、技術商業化協議（ACT）的使用權利擴展到了所有實驗室。ACT的主旨就是賦予美國能源部管理實驗室的合約人談判商業項目的權利，并且讓后者承擔該機構無法承擔的風險。舉個例子，作為對合約人議定的商業合作費用的補償，他們可以免于交納能源部的預付研發費用或者以固定成本進行研發。

勞倫斯利弗莫爾國家實驗室就在與捷克共和國“極光基礎設施”項目負責機構簽訂建造高功率拍瓦激光光束的合作協議時，利用ACT獲取了5 000萬美元。利弗莫爾創新與合作辦公室的里奇·蘭金（Rich Rankin）表示，為捷克提供資金支持的歐盟可以不遵守美國標準法律條款，ACT的出現解決了這個問題。

率先試點ACT項目的實驗室之一，西北太平洋國家實驗室是目前使用ACT簽訂合作項目最多（130個）的實驗室。該實驗室的技術推廣及商業化主任李·奇塔姆（Lee Cheatham）說，能源部目前仍在繼續擴展ACT框架。該協議未來會允許國防和其他聯邦合約人使用來源于政府的資金在國家實驗室開展合作研發。

該協議要求美國能源部的應用能源項目將預算的0.9%用于支持產業合作項目。這些資金的最大部分來自能源效率及可再生能源辦公室，該辦公室2019年的財政預算是24億美元。簽訂協議的產業合作伙伴必須拿出與政府資金相匹配的投資金額。美國能源部還可以授權提供額外的商業化資金，并且，獲取了這項額外資助的實驗室主任都可以自行決定該資金的使用方式。不過，桑迪亞國家實驗室的CRADA專家杰森·馬丁內茲（Jason Martinez）表示，實驗室簽訂的CRADA大部分起到的是“資金流入”的作用，即私人合作者承擔資金成本，而實驗室方面則提供骨干研究人員。

完全取決于政策的影響力

這些國家實驗室顯然領會了美國能源部傳遞出來的技術轉移信號。阿貢國家實驗室最近把商業化項目小組升級成了他們的第四個部門。該實驗室的主任保羅·卡恩斯（Paul Kearns）說，美國能源部還在對實驗室的年度評估中提升了技術商業化所占的比重。

“我們的決定完全取決于政策的影響力，”卡恩斯在回答實驗室更傾向于使用哪一種商業化機制時如是說，“當我可以給實驗室雇員簽發3張7位數的專利費支票而不只是1張時，我這個實驗室主任的好日子就來了?！卑⒇晫嶒炇乙呀洶岩豁椖軌驑O大改善鋰離子電池能量密度、能量安全性以及充電間隔的鎳錳鈷陰極相關技術授權給了美國通用汽車、德國巴斯夫、韓國樂金化學等公司。該實驗室的一項為全國各地發明家提供技術創業指導的項目“鏈式反應創新計劃”，在頭兩年里就吸引了80到100家頗有希望的初創企業為6個空缺提出申請。阿貢實驗室的第三個商業化項目也在籌備之中。其他國家實驗室（包括勞倫斯伯克利國家實驗室以及橡樹嶺國家實驗室）也創立了類似的技術孵化項目。這些項目全部都由美國能源部提供部分資金支持。

橡樹嶺國家實驗室2017年簽訂的70份CRADA中，有60份都涉及該實驗室的制造展示中心。該中心的工作重點是增材制造的材料、流程以及設備。制造展示中心曾利用3D打印技術制造了一輛經典謝爾比眼鏡蛇跑車的1∶1全真仿制品，這輛跑車是1962—1963年期間生產的一款知名英美跑車。該中心制造的其他物品包括房屋、挖掘機、吉普車以及潛水艇。保盧斯說，制造展示中心的員工“每天的部分工作就是和工業界人士一起研究如何使用儀器以及如何升級生產流程。”

芝加哥郎澤科技公司的一位研究人員利用西北太平洋國家實驗室開發的催化技術，將從工業廢氣中制取的乙醇轉變成了噴氣式發動機燃料

橡樹嶺國家實驗室的高性能高級計算機（其中包括當今世界運算速度最快的超算“頂峰”）讓使用計算機技術設計新材料也成為可能。一經合成，新材料的性能就會接受實驗室散裂中子源的測試。借著與橡樹嶺國家實驗室簽訂的CRADA，菲亞特克萊斯勒汽車公司與實驗室合作，開發了一種用于汽車發動機的高溫鋁合金。保盧斯說，這個開發過程耗時兩年，遠短于一般設計生產流程。現在，橡樹嶺國家實驗室正在為該技術尋找其他感興趣的許可持牌人。

桑迪亞國家實驗室和加拿大Emera技術公司于2018年7月簽訂的一份CRADA則囊括了社區規模直流微型電網的研發。Emera技術公司CEO羅布·本內特（Rob Bennett）在一份聲明中表示，電力生產、儲存以及家庭使用的大部分（并且這個比例還會繼續提高）需要將交流電轉換為直流電。他預計，未來直流電力系統和微電網將在美國能源基礎設施中占據相當大的比重。

這份CRADA或許還會推動桑迪亞國家實驗室在軍用直流微電網控制和穩定性方面的研究。實驗室為此提供了兩個研究設施，其中一個容納了三個互相聯通的直流微電網，另一個則進行能源系統集成的研究。實驗室的虛擬電廠軟件會預測該電網的儲能性能以及間歇性可再生能源的性能，從而幫助研究人員確定優化操作以及功率平衡的方式。

通過和利弗莫爾國家實驗室簽訂的多份CRADA，金屬處理公司也就是現在的柯蒂斯-懷特技術公司與實驗室合作研發了一項可以用于預防金屬疲勞并且延長射流風機葉片使用壽命的激光錘擊技術。根據利弗莫爾國家實驗室發言人的說法，他們已經用這項技術加工了大約10萬個葉片并且已經為航空工業節省了數十億美元。兩名參與開發了這項技術的實驗室研究人員還留在了柯蒂斯-懷特公司，成了后者的正式員工?！叭绻绹癖姸寄軐覍嶒炇已邪l了多少技術有個概念的話，那真是太好了。”利弗莫爾國家實驗室的蘭金說。他還特別提到，許多提升汽車燃油效率的技術、醫療器械、互聯網以及網絡安全都是他們為政府所做的諸多工作的副產品。

另一種合作形式則是戰略合作伙伴項目（SPP）。在這種合作方式中，合伙人會承擔實驗室的所有研發成本并且保有研發成果的所有知識產權。與ACT類似，SPP所含條目靈活性較小并且必須經由美國能源部批準。桑迪亞國家實驗室的馬丁內茲說，SPP“事務性很強，它會說，‘這是電池，測試一下，然后把數據發給我們?！鳦RADA則會說，‘這是這種電池使用的技術，我們想辦法強化它吧?！盨PP框架禁止實驗室與工業界進行競爭。不過，還有一種技術商業化模式出現在美國能源部下屬設施（比如光源、中子源以及納米技術中心）中，在那里，工業界以及學術界人士已經在實驗室科學家的幫助下開發了新材料以及新藥物。如果他們會公開發表自己的研究成果，那么美國能源部會讓這些研究者免費使用這些設施；如果他們想申請專利，那就必須支付費用。一種更為間接的技術轉移發生在實驗室研究人員在這些設施中產生了想法（而不是技術或知識產權）并將其帶走。馬丁·卡薩多（Martin Casado）就是一個著名的例子。他創立了兩家網絡軟件技術公司并且隨后被大公司收購，現在已經是風險投資巨頭安德森霍洛維茨基金的合伙人了。他將自己在利弗莫爾國家實驗室從事網絡安全和網絡情報工作的日子，視為日后在斯坦福大學攻讀博士學位期間商業化了的許多點子的源泉。如今，他仍會定期回到實驗室，幫助研究人員學習創業技能。

“國家實驗室非常擅長處理那些別人不敢奢望或者遺憾沒有解決的真實世界問題，”卡薩多說：“它們是一個你在別處根本無法得到的巨大人才潛力庫以及知識潛力庫?！?/p>

資料來源 Physics Today