文/張杰軍 周程 鄭健

企業(yè)技術(shù)創(chuàng)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(xué)獎(jiǎng)，是與以下條件分不開的：島津公司爭(zhēng)創(chuàng)一流，追求卓越的企業(yè)創(chuàng)新文化；對(duì)核心領(lǐng)域研究課題的持續(xù)支持與持續(xù)的技術(shù)積累；合作型跨學(xué)科研究團(tuán)隊(duì)的組建與運(yùn)行；創(chuàng)新人才的遴選以及國(guó)家工業(yè)基礎(chǔ)、科技信息服務(wù)平臺(tái)支撐等。

自1949年湯川秀樹獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)以來，日本已有12人榮獲諾貝爾自然科學(xué)獎(jiǎng)。這12人的獲獎(jiǎng)業(yè)績(jī)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(xué)獎(jiǎng)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(xué)獎(jiǎng)，主要是因?yàn)樗l(fā)明了軟激光解吸電離法并率先使用該方法成功地檢測(cè)到了蛋白質(zhì)分子的離子，為質(zhì)譜儀在化工和生命科學(xué)中的廣泛應(yīng)用作出了重大貢獻(xiàn)。

田中1983年從日本東北大學(xué)畢業(yè)后一直在島津公司下屬中央研發(fā)機(jī)構(gòu)工作。他獲獎(jiǎng)時(shí)還是一個(gè)無研究生學(xué)歷、無海外留學(xué)經(jīng)歷、無高級(jí)職稱、無行政職務(wù)、無SCI論文的企業(yè)低階工程師。島津公司當(dāng)時(shí)也只不過是一個(gè)員工數(shù)不超過3000，年銷售額很少超過1500億日元的中型企業(yè)。“普通”企業(yè)島津公司何以能將田中這么一個(gè)“普通”大學(xué)本科畢業(yè)生推上諾貝爾獎(jiǎng)的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)呢?

追求卓越的創(chuàng)新文化傳統(tǒng)

1870年，時(shí)年30歲的工匠島津源藏被聘為舍密局(理化學(xué)教育研究機(jī)構(gòu))的科學(xué)器具修理工。在德國(guó)籍化學(xué)教師魏格納等人的指導(dǎo)下，島津源藏學(xué)會(huì)了很多科學(xué)器具的修理和制作技術(shù)和理化知識(shí)。1875年，島津源藏在京都創(chuàng)辦了一家以生產(chǎn)銷售教學(xué)用科學(xué)器具為主的小公司。島津源藏獨(dú)立創(chuàng)業(yè)后生產(chǎn)的教學(xué)用科學(xué)器具受到了日本教育界的一致好評(píng)。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(fā)行《理化學(xué)的工藝雜志》，該雜志被認(rèn)為是日本發(fā)行最早的科學(xué)期刊。島津源藏奠定了島津公司研發(fā)與創(chuàng)新的文化基礎(chǔ)。

島津源藏長(zhǎng)子梅次郎繼承了島津公司的事業(yè)。梅次郎曾在英國(guó)特斯拉發(fā)明感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的第二年(1884)，在日本率先制成了特斯拉式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，時(shí)年16歲。1896年，梅次郎又在倫琴發(fā)現(xiàn)X光后的第二年使用自制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)試制出日本第一臺(tái)X光機(jī)。梅次郎又于1897年在東京大學(xué)教授的指導(dǎo)下，制成容量達(dá)10安培的蓄電池，并于1903年實(shí)現(xiàn)了工業(yè)用大型蓄電池的國(guó)產(chǎn)化。1920年，梅次郎又發(fā)明了大量蓄電池電極用“易反應(yīng)性鉛粉制造法”。該項(xiàng)技術(shù)曾獲英、法、德、美等多國(guó)專利，成了20世紀(jì)20年代日本技術(shù)出口的明星。梅次郎一生共取得了178項(xiàng)專利，被譽(yù)為日本的愛迪生和十大發(fā)明家之一。

在兩代技術(shù)出身島津的帶領(lǐng)下，島津公司逐漸營(yíng)造出了一種以擁有“科學(xué)之心”為榮的創(chuàng)新文化氛圍。即使是經(jīng)歷了二戰(zhàn)的洗禮，這種傳承也沒有改變。二戰(zhàn)后，島津公司本著“以科學(xué)技術(shù)回饋社會(huì)”的宗旨，先后于1947年開發(fā)出日本第一臺(tái)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(dǎo)科技創(chuàng)新、追求卓越的創(chuàng)新文化對(duì)包括田中在內(nèi)的每一位島津人的價(jià)值取向和行事風(fēng)格產(chǎn)生比較大的影響，并對(duì)島津公司最終成長(zhǎng)為世界知名的分析測(cè)試儀器和醫(yī)療器械制造商發(fā)揮了積極的作用，也為后來的田中獲得諾貝爾獎(jiǎng)提供了創(chuàng)新文化土壤。

持續(xù)的技術(shù)積累導(dǎo)致與獲獎(jiǎng)有關(guān)的課題研究

由于早在20世紀(jì)50年代就已開始涉足光電式分光光度計(jì)、氣相色譜儀、x射線分析儀等儀器的開發(fā)，并逐漸在光技術(shù)、圖像處理技術(shù)、X射線技術(shù)三大領(lǐng)域形成了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，所以在70年代激光技術(shù)開始實(shí)用化之后，島津公司很想在此領(lǐng)域有所作為。他們最初想充分發(fā)揮公司現(xiàn)有的光技術(shù)研究?jī)?yōu)勢(shì)，替激光技術(shù)尋找一項(xiàng)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(shù)器械。當(dāng)發(fā)現(xiàn)激光手術(shù)器械短期內(nèi)并無大規(guī)模實(shí)用化的可能后，他們拋開自己熟悉的醫(yī)療器械研究領(lǐng)域，開始探討研制塑料激光加工設(shè)備的可行性，經(jīng)過研發(fā)并不成功。他們又開始折回熟悉的分析測(cè)試儀器領(lǐng)域，研制一種用二氧化碳激光檢測(cè)人體內(nèi)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(duì)金屬、半導(dǎo)體乃至生物體的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的裝置。結(jié)果仍然是無果而終。

盡管在從事激光技術(shù)的應(yīng)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(jì)70年代末，德國(guó)的一家公司研制出了一種激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。雖然這種質(zhì)譜儀被戲稱為“物理學(xué)家們的玩具”，離實(shí)用化要求還有距離，但是島津公司獲得這一情報(bào)后，燃起了公司內(nèi)從事激光技術(shù)應(yīng)用研究的研發(fā)人員的希望。如果是申請(qǐng)外部研究資助的話，任何基金組織恐怕都不會(huì)再給這種屢敗屢戰(zhàn)的科研人員以新的資助。但島津公司并沒有因?yàn)橄嚓P(guān)研究人員在激光技術(shù)應(yīng)用研究方面經(jīng)歷了一系列挫折，花費(fèi)了大量的研發(fā)經(jīng)費(fèi)而失去對(duì)他們的信任和支持。出于對(duì)激光技術(shù)應(yīng)用前景的期許，島津公司在前期研究基礎(chǔ)上批準(zhǔn)了為期兩年半的“激光離子化微探針質(zhì)譜儀的開發(fā)”項(xiàng)目。設(shè)置該課題的初衷是研制出一種既能檢測(cè)無機(jī)物，又能檢測(cè)有機(jī)物分子質(zhì)量的激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀。對(duì)不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性差的有機(jī)物分子進(jìn)行激光離子化處理當(dāng)時(shí)并非課題的研究重點(diǎn)。

1984年9月，“激光離子化微探針質(zhì)譜儀的開發(fā)”課題到期。在激光技術(shù)應(yīng)用研究領(lǐng)域，島津公司已經(jīng)投資了大量經(jīng)費(fèi)，并形成了一定的技術(shù)積累，盡管當(dāng)時(shí)研制出來的多功能激光解析電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀不具有太大的商用價(jià)值，公司決定不組織生產(chǎn)，但仍繼續(xù)探索這一成果可能的應(yīng)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(diǎn)，解決不易揮發(fā)、熱穩(wěn)定性差的高分子有機(jī)化合物分子的激光解析電離與質(zhì)量分析檢測(cè)難題。1984年10月，島津公司高層決定啟動(dòng)“使用激光離子化法的高分子離子的生成及其測(cè)定技術(shù)研究”課題。這一后來取得了諾貝爾獎(jiǎng)成果的課題正是得益于此前數(shù)年的研究探索、技術(shù)積累和對(duì)市場(chǎng)需求的準(zhǔn)確把握。如果沒有此前的眾多挫折，島津公司就不可能適時(shí)地將主攻目標(biāo)調(diào)整到高分子有機(jī)化合物分子的激光解析電離問題上來。

圍繞戰(zhàn)略目標(biāo)科學(xué)分工與團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)

發(fā)現(xiàn)深具研究?jī)r(jià)值的課題固然重要，但這只是問題的一個(gè)方面。研究目標(biāo)明確之后，最為重要的是研究團(tuán)隊(duì)的組織和運(yùn)營(yíng)。島津公司1982年4月啟動(dòng)激光離子化多功能質(zhì)譜儀研究項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目組成員只有三人，項(xiàng)目組組長(zhǎng)由最初提出該研究設(shè)想的吉田多見男擔(dān)任。他主要從事紅外和遠(yuǎn)紅外激光研究，時(shí)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(xiàng)目組錄用了兩名科研人員，一位是大阪大學(xué)理學(xué)院物理系碩士畢業(yè)生井戶豐，另一位是日本東北大學(xué)工學(xué)院電氣工程學(xué)系本科畢業(yè)的田中耕一。當(dāng)時(shí)，田中還不到24歲，井戶豐25歲。這支五人團(tuán)隊(duì)學(xué)科分布廣，有主攻激光的，也有學(xué)理論物理和應(yīng)用物理的，還有生物工程和電氣工程的。與眾多項(xiàng)目研究一樣，島津的激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀研究團(tuán)隊(duì)也對(duì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行了科學(xué)的分解，并根據(jù)課題組成員的專長(zhǎng)進(jìn)行了分工。但與其他項(xiàng)目不同的是，質(zhì)譜儀研究團(tuán)隊(duì)將課題拆包之后，并沒有一人領(lǐng)一個(gè)子課題，彼此獨(dú)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(huì)外，每月還要集中召開一次書面總結(jié)交流會(huì)，以便及時(shí)溝通信息，交流經(jīng)驗(yàn)，相互啟迪，共同進(jìn)步。這種適度競(jìng)爭(zhēng)、注重合作，非常重視團(tuán)體績(jī)效而不是個(gè)人利益的團(tuán)隊(duì)組織方式對(duì)剛來島津的田中幫助極大。實(shí)際上，導(dǎo)致田中后來發(fā)明蛋白質(zhì)軟激光解吸電離法的關(guān)鍵之一——使用鈷超微粉末作基質(zhì)的想法就是應(yīng)用物理專業(yè)出身的吉田佳一在田中實(shí)驗(yàn)受阻時(shí)提出來的。

田中的研究是與項(xiàng)目的另一任務(wù)“高分子離子測(cè)定裝置的開發(fā)”相輔相成的。如果高分子離子測(cè)定裝置的開發(fā)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(duì)其進(jìn)行有效驗(yàn)證。田中所在的課題組為提高質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)裝置的分辨率、靈敏度等性能采用了很多先進(jìn)技術(shù)，但飛行時(shí)間質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)裝置的開發(fā)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?qū)ｉT成立了一個(gè)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(shí)，可以交由“試作班”來協(xié)助解決。如果沒有這支由熟練技工組成、可隨時(shí)協(xié)助進(jìn)行設(shè)備裝置裝配與調(diào)試的技術(shù)支撐人員隊(duì)伍，單靠科研人員的努力，對(duì)高分子離子進(jìn)行有效檢測(cè)的質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)將很難實(shí)現(xiàn)，田中的激光解析電離研究就很難獲得突破。當(dāng)田中發(fā)現(xiàn)了鈷納米粉和甘油混合液的奇特功效后，經(jīng)過團(tuán)隊(duì)其他成員設(shè)計(jì)的、技術(shù)支撐人員試制的高性能的質(zhì)譜儀實(shí)驗(yàn)裝置，成功對(duì)蛋白質(zhì)分子完整地轉(zhuǎn)換成的離子進(jìn)行了有效檢測(cè)?？梢哉f，整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的全面支撐促成了田中的重大發(fā)明。

科學(xué)研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，如果不能根據(jù)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的規(guī)律建立起一套行之有效的團(tuán)隊(duì)管理運(yùn)行機(jī)制，很多研發(fā)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(tuán)隊(duì)管理運(yùn)行機(jī)制。這套機(jī)制的特點(diǎn)之一是，打破學(xué)科建制壁壘，按集成各項(xiàng)技術(shù)的戰(zhàn)略需要組建研究團(tuán)隊(duì)；之二是團(tuán)隊(duì)成員之間充分、及時(shí)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的科研進(jìn)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(shù)支撐隊(duì)伍的作用，實(shí)驗(yàn)用儀器設(shè)備主要通過內(nèi)部協(xié)作、自主創(chuàng)新來解決。正因?yàn)橛辛诉@樣的創(chuàng)新管理運(yùn)行機(jī)制，跨學(xué)科合作研究和重大原始性創(chuàng)新才成為現(xiàn)實(shí)可能。

如果沒有此前的眾多挫折，島津公司就不可能適時(shí)地將主攻目標(biāo)調(diào)整到高分子有機(jī)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(jiān)韌不拔的創(chuàng)新人才

田中耕一在東北大學(xué)工學(xué)院學(xué)電氣工程學(xué)，大學(xué)期間因德語考試不及格還留級(jí)過一年。這么一個(gè)在一般人看來專業(yè)不甚對(duì)口，學(xué)業(yè)不算優(yōu)秀，曾被其他企業(yè)淘汰的應(yīng)屆本科生最終卻被島津公司錄用了，并且一來報(bào)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(shí)間質(zhì)譜儀項(xiàng)目組。很明顯，島津公司在識(shí)才用人方面有其獨(dú)到之處。當(dāng)時(shí)，分管激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜儀項(xiàng)目研究的島津中央研究所負(fù)責(zé)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(yī)療器械開發(fā)這一行。也就是說研究興趣是島津公司選人的重要依據(jù)。

如果不是發(fā)自內(nèi)心地喜歡醫(yī)療器械和分析儀器開發(fā)這一行，經(jīng)常面對(duì)成千上萬次枯燥無味的試錯(cuò)篩選實(shí)驗(yàn)，田中很難堅(jiān)持下來。如果田中不能始終如一地做試錯(cuò)篩選實(shí)驗(yàn)，那么他就不可能于偶然之間發(fā)現(xiàn)鈷超微粉末與甘油的混合液具有促進(jìn)有機(jī)化合物分子激光解吸電離的功效。

田中在大學(xué)留級(jí)一事也沒有成為他進(jìn)入島津公司的障礙，因?yàn)閸u津公司明白田中留級(jí)并非智力因素造成的。至于田中所學(xué)的電氣工程學(xué)與激光解析電離法的開發(fā)關(guān)聯(lián)不大一事，同樣沒有被島津公司視作多么嚴(yán)重的問題。

科學(xué)研究涉及面很廣，如專業(yè)知識(shí)，研究方法，非智力因素等都會(huì)對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生影響。如果過分強(qiáng)調(diào)專業(yè)對(duì)口，忽視研究方法、興趣愛好、責(zé)任心、使命感、堅(jiān)韌不拔精神等因素的作用，反而會(huì)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(jìn)擁有諾貝爾獎(jiǎng)得主的企業(yè)行列。

如果不是發(fā)自內(nèi)心地喜歡醫(yī)療器械和分析儀器開發(fā)這一行，經(jīng)常面對(duì)成千上萬次枯燥無味的試錯(cuò)篩選實(shí)驗(yàn)，田中很難堅(jiān)持下來。

科技信息的及時(shí)跟蹤與創(chuàng)新條件平臺(tái)的支撐

利用高能激光束照射生化小分子使其轉(zhuǎn)換成離子的研究報(bào)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(shù)十微米的激光離子化微探針質(zhì)譜儀，這是史上最早的飛行時(shí)間質(zhì)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(chǎn)品信息。即使從1978年算起，也只有三年多一點(diǎn)時(shí)間。這在文獻(xiàn)聯(lián)機(jī)檢索已經(jīng)普及化的今天，也許算不了什么，但在20個(gè)世紀(jì)八十年代初，則稱得上是一件驚人之舉。

1982年4月，島津根據(jù)吉田多見男等人的提議啟動(dòng)了“激光離子化微探針質(zhì)譜儀”的研制項(xiàng)目，1983年4月，田中被安排到該項(xiàng)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(tài)基質(zhì)促使有機(jī)化合物氣化電離的液態(tài)高速原子轟擊法1982年后才取得重大進(jìn)展。很明顯，高速原子轟擊法和液態(tài)高速原子轟擊法研究信息發(fā)表后不到兩年，田中等人便敏銳地捕捉到了。

對(duì)科研人員來講，沒有什么事比能夠及時(shí)獲得最新文獻(xiàn)資料和研究信息更令人興奮了。因?yàn)榧皶r(shí)占有相關(guān)文獻(xiàn)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?gòu)耐馕奈墨I(xiàn)中捕獲大量有價(jià)值的科研信息，這是與日本企業(yè)和社會(huì)高度重視科技信息平臺(tái)的建設(shè)分不開的。如果田

中等人沒有渠道及時(shí)捕捉和有效跟蹤國(guó)際學(xué)術(shù)共同體的最新發(fā)展走向，那么他們很難在軟激光解吸電離法的開發(fā)方面做出世界一流的貢獻(xiàn)。還有，在科學(xué)日益技術(shù)化的今日，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的先進(jìn)性幾乎成了最新發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)保證。使用最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備，即使是一個(gè)普通的科研人員，也有可能作出非凡的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)材料和儀器設(shè)備靠金錢是很難買得到的，即使買得到，也需要花費(fèi)很多時(shí)間。如果田中等人不是生活在工業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)雄厚的日本，而是在發(fā)展中國(guó)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(huì)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(zhì)進(jìn)行激光解吸電離試驗(yàn)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(zhì)后，田中的實(shí)驗(yàn)才取得了重大進(jìn)展。歐美各國(guó)都是在1985年之后才從事納米材料的研究開發(fā)，當(dāng)時(shí)只有日本才能生產(chǎn)鈷超微粉末這種被稱作為“日本粉”的納米材料。田中幸運(yùn)的是，當(dāng)他需要快速、高效吸熱升溫的金屬超微粉末時(shí)，日本恰巧開發(fā)出了鈷超微粉末。如果沒有這種新型實(shí)驗(yàn)材料，或者有但買不到，那么田中不可能在1984年9月底結(jié)題前就發(fā)現(xiàn)鈷超微粉末具有促進(jìn)有機(jī)化合物激光解吸電離的功效。后續(xù)研究課題“使用激光離子化法的高分子離子的生成及其測(cè)定技術(shù)研究”就失去了啟動(dòng)的可能。

（作者單位：中國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略研究院）