商業循環的重要性-從美國ICT科技發展歷史看中美科技競爭_風聞
宁南山-宁南山官方账号-2022-11-18 07:54
21世紀中美競爭是人類社會的主軸事件之一，而在評估這場競爭的勝負時，有很多關鍵的變量，譬如人口，科技，組織能力等等。
其中中國在組織能力和人口方面相較於美國是有優勢的，而在科技方面，對於美國來説這是一個決定性的變量，因為美國的人口僅有三億多，在全球八十億人口中僅僅佔到大約4%，而美國能以4%的人口成為全球霸主，對於其他96%的人口有着超凡的影響力，其最終的核心因素還是科技方面的領先。
關於美國的科技創新為什麼領先這方面，之前我寫過一篇讀後感，就是讀76年前的《科學：無盡的前沿》報告，從美國科技爆發產生的一些感想，而在另外一本書《美國創新簡史》裏面，同樣有很多有趣的內容，這本書是美國麻省理工的兩個教授喬納森克魯伯和西蒙約翰遜寫的，他們在書裏介紹了美國實現科技創新領先的關鍵舉措以及面臨的挑戰。這本書我會在後面寫一個讀後感，我們可以從美國人的視角來看他們如何評價自己在科技創新方面的成功和不足之處。
我覺得美國人或者説西方人，在經濟發展和科技進步方面一個很大的可取之處，就是非常重視建立起商業循環或者説是利益循環的重要性。
商業循環的重要性，這點我在之前的一篇文章裏面也提到過：
尤其是當私營企業缺乏投資動力的領域，他們就動用國家的力量啓動大型計劃。如下圖，在1940年的時候，美國在核武器的研究和發展基本上花費為零，到1943年，這項工作耗資7700萬美元，1944年大約躍升10倍，達到7.3億美元，1945年達到峯值8.59億美元。曼哈頓項目成為當時世界上最大的工業科學項目之一，在鼎盛時期，這項工作僱傭了13萬人。
總之，要激發人的積極性和能動性投入到科技研發，首先是要發現和創造需求，這個需求可以是來自市場（企業和個人消費者），也可以是來自政府的投資。
政府創造的需求與市場的需求，各有各的優勢和不足，有意思的是，在美國人寫的這兩本書裏，我發現不同的美國作者都在強調國家主導的科技計劃投資的重要性，我想可能這是因為在美國，市場的重要性已經深入人心，市場商業循環的建立已經非常成熟的緣故。
這和我國是剛好相反的，新中國成立後因為各種原因，長期存在的情況是市場經濟發展不完善，私營企業科技研發投入不足，主要是依靠國家主導的投資來促進科技進步。
但不管是市場還是政府投資，共同點非常明顯，其核心都是通過創造需求來拉動經濟和科技的創新和發展。
當美國人1946年發明了世界上第一台電子計算機ENIAC時，它的用户是美國軍方，為了在美國奧伯丁武器試驗場滿足計算彈道需要而研製而成的，這台計算機佔地面積高達170平米，重量達到30噸，而運算次數只能達到每秒5000次。
和美國人相比，我們的電子計算機事業起步也不算太晚。1958年中國科學院計算技術研究所和北京無線電廠根據蘇聯提供的資料，製造成功了我國第一台大型通用電子計算機：103機，並在第二年制成了104機，運算速度達到了每秒1萬次。《人民日報》對此進行了報道，而值得注意的是，我國當時開展計算機研究是為了"兩彈一星"工程配套的。
可見不管是四十年代的美國，還是五十年代的中國，研製本國第一代計算機的目的都是軍用，也都是通過國家的投資來拉動了計算機技術的發展。
到了1965年，我國成功研製出我國第一台第二代通用數字計算機——109乙機，它也是中國的第一台大型晶體管電子數字計算機。之所以叫“第二代通用數字計算機”，是因為第一代指電子管計算機，第二代指晶體管計算機，第三代指集成電路計算機。
109乙機運算速度，定點操作為每秒9萬次，浮點操作每秒6萬次，所用器材全部都是國產的。與前年（1963年）研製的119型電子管計算機相比，不僅速度有所提高，機器的器件損壞率和耗電量均降低不少，計算機的平均連續穩定時間也有延長。像天氣預報初始方程等比較複雜的算題，在119機上易出錯，在109乙機上則比較順利。
而為了製造該計算機使用的晶體管，我國還專門為此在中科院物理所內成立了我國第一座半導體工廠—109廠（注意晶體管也是半導體），該計算機為國防科委抓的重要研製任務，為氫彈的研製作出了貢獻。可見在此時我國信息科學的發展主要還是靠國防項目的投資拉動。
而在1973年8月26日，根據新華社報道,中國第一台每秒鐘運算100萬次的集成電路電子計算機試製成功，中國計算機技術進入了第三代，也就是集成電路計算機時期，集成電路也就是平時所説的芯片。
從時間上看，在"兩彈一星"這樣的國家國防工程拉動下，我國的計算機技術的進步看起來似乎也不算太慢，而且伴隨着計算機技術的發展，半導體工業也開始建立了，但實際上背後在發展計算機技術和半導體工業的基礎環境和美國有着巨大的差距，我們可以看下太平洋對岸美國的情況。
1**：從國防需求擴大到各行各業企業的需求**
在大洋彼岸的美國，1964年4月7日，IBM公司研製成功世界上第一個採用集成電路的通用計算機IBM 360系統，並在1965年開始出貨，跟我國在七十年代初研製成功首台集成電路計算機相比，我國落後的時間看起來也還是在10年以內，但實際上並非如此。
IBM在360系列做出了一個高明的設計，改變了以往一個型號的計算機用一個操作系統的局面，而是整個系列除少數型號外，從小到大，從低性能到高性能，都使用相同的OS/360操作系統。在IBM的360系列發佈之前，不同大小的計算機都有自己的指令集和操作系統，這意味着每台計算機上面的應用軟件都是專用的，無法安裝使用在另外一台計算機上。
或者説每一台計算機都是專門為客户定製的，畢竟當時都是大型機，單價高，動輒幾百萬美元甚至更貴。
用户要想性能升級，除了購買硬件之外，還必須重新購買和編寫所有的軟件，360系列使得客户可以使用更便宜的型號，然後隨着需求的增加升級到更大的系統，而無需付出重寫軟件的時間和費用。這種靈活性大大降低了進入門檻。
試想一下你公司所有的軟件都是基於windows的，如果因為現有的硬件性能不符合要求了，購買新的硬件就必須換成另外一種操作系統，那麼所有的應用軟件都需要重新部署和適配，每一台計算機都是一個獨特的系統，甚至兩台計算機之間都無法實現軟件兼容，這種高昂的成本使得許多公司根本不會購買計算機。
正是有了這樣的變革，使得IBM的360系列大受歡迎，應用在了美國的各個行業，包括航空在線票務系統，阿波羅登月等等。
360系列其中昂貴的型號能賣到幾百萬美元一台，而便宜的型號例如IBM 360 model 30，該型號和model 40一起是最受歡迎的型號，銷量佔比過半，其指導價格就是13.3萬美元一台，IBM還推出了租賃服務，使得企業可以以月租的形式租用這些大型計算機。
在IBM的官網上，提到360系列的總價從13.3萬美元到550萬美元不等，但是月租卻可以便宜到2700美元到11.5萬美元。
System/360 monthly rentals will range from $2,700 for a basic configuration to $115,000 for a typical large multisystem configuration. Comparable purchase prices range from $133,000 to $5,500,000.
IBM Archives: System/360 Announcement
1965年下半年該系列首次出貨，在1966年360系列就實現了單月銷量過千台。
中美的計算機技術發展在此時就已經出現了重大的不同，在六十年代，美國各行各業的商業公司已經成為了美國計算機技術發展的下游需求方，這麼一大龐大的市場加入進來，形成了美國計算機科技發展的強大動力。
儘管我國在1973年成功地通過"兩彈一星"工程配套研製出了第一台集成電路大型計算機，但是此時不僅是在時間和技術上落後了美國，而且在發展路徑上已經被美國甩在了後面，僅僅依靠國家工程的撥款，不足以支撐我國計算機技術縮短和美國的差距。
IBM在官網上寫着:1964年4月IBM發佈360系列時，多達10萬名商人從美國165個城市趕來參加發佈會。
More than 100,000 businessmen in 165 American cities today attended meetings at which System/360 was announced.
IBM的360系列獲得了巨大的成功，1965年交付了668台，到1966年底共交付了7700台，而IBM的營業收入，從1964年的32.39億美元增長到了1971年的82.74億美元，佔到了美國商用計算機市場的70%，成本的下降也帶動了美國商用計算機市場規模的快速發展。
2**：從硬件需求擴大到對軟件的需求**
在1969年，由於IBM在美國通用計算機市場份額過高，在美國政府反壟斷的壓力下，IBM決定實行軟硬件解綁，率先推行軟件和硬件分開定價銷售，這種壓力下的商業模式創新使得軟件開始成為一個獨立的產業，軟件成為一個有利可圖的高利潤行業，創造了巨大的需求。
也正因為此，到了七十年代，美國開始湧現一大批軟件公司。業務涵蓋操作系統，辦公軟件以及各種遊戲製作等等。我們今天熟知的微軟公司就是1975年成立的,而Oracle公司則是1977年成立的，由於美國在這方面的世界影響力，也影響到了全球軟件產業的發展，著名的德國SAP公司是1972年成立的，由IBM德國分公司的員工離職創立。
1970年美國軟件產品與服務的收入還只有25億美元，到1980年上升到180億美元，到1988年更是增長到了680.5億美元（數據來自CBEMA，Computer and Business Equipment Manufacturers Association）。越來越豐富的應用軟件，又拉動了硬件的銷售，給人們購買計算機，遊戲機等電子設備提供了消費動機，由此，大幅促進包括芯片在內的計算機，遊戲機硬件技術的發展。
https://www.merit.unu.edu/publications/rmpdf/1995/rm1995-009.pdf
這意味着美國不僅形成了市場和國家工程的雙輪需求驅動，而且在市場領域又創造了硬件和軟件的雙輪需求驅動，美國的計算機技術開發者們，
他們不僅能從國家工程撥款中獲取收益，也能通過對商業市場的銷售獲取收益，
不僅能通過銷售硬件獲得收益，也能從銷售軟件中獲取收益，這就形成了巨大的動力。
同時，應用軟件的發展會帶來對硬件性能的高要求，又會帶動硬件技術的不斷發展，形成了良好的協同效應。
3：從企業的需求擴大到個人消費者的需求
美國的企業家們很快就發現了個人消費者市場會是比企業更大的市場，因此在試圖使得計算機小型化，成本更低，而值得一提的是，在應用軟件的發展中，早期科學家們為了驗證計算機性能而開發的副產物，如亞歷山大·道格拉斯1952年設計的智能程序《OXO》，這些智能程序在後來逐漸演變成電子遊戲後，成為了市場上最暢銷的軟件應用，實際上計算機圖形學的發展和電子遊戲有不可分割的關係。
這些電子遊戲讓很多普通人開始對計算機產生興趣，這才有了家庭遊戲機的誕生和風靡，企業界很快發現這個遊戲業務很大，以至於值得單獨開發專門用於打遊戲的計算機--遊戲機。1977年 “雅達利 2600”推出並引發轟動，被認為是歷史上第一部真正意義上的家用遊戲主機系統，到1992年停產時累計售出了3000萬台，如下圖。
遊戲機之所以能在很長的時間內，成為一個單獨的計算機種類在飛速發展，有賴於人們愛玩的天性，和越來越有趣且強互動的遊戲體驗，由於遊戲機的大規模銷售，帶來大量對芯片的需求，遊戲軟件也逐漸成為當時對芯片銷售帶動作用最大的應用。
在1977年，Commodore，Apple和Tandy三家公司都在這一年發佈了自己的商用個人電腦，個人電腦時代開始大規模的到來，如下圖，從左到右分別是Commodore PET 2001，Apple II和Tandy/Radio Shack TRS-80 Model 1，其中Apple II是最為成功的，到1993年停產時賣出了400萬台。
不過現代意義的個人電腦的標準其實是IBM奠定的，它在1981年推出了IBM 5150個人電腦（俗稱IBM PC），操作系統是由微軟開發的Microsoft Basic，儘管在時間上落後上面三家公司，但是由於其出色的設計，銷售額大大的超出了IBM的預期。
光是在1983年，IBM就售出了超過75萬台PC，IBM也幾乎立即成為大多數微型計算機軟件開發的主要目標。1984年，IBM在PC市場的收入達到40億美元，是蘋果的兩倍多。1985年《財富》雜誌的一項調查發現，擁有個人電腦的美國公司中有56%使用PC，而16%使用蘋果，PC在今天也成為個人電腦的代名詞。
4**：滿足消費者需求的應用軟件，不僅創造了巨大的市場，而且還極大的帶動了硬件技術的發展和操作系統生態的繁榮。**
到1985年後，微軟在為IBM開發了BASIC操作系統後，也繼蘋果公司之後，推出了圖形操作系統Microsoft Windows，並在1990年推出Microsoft Office，並在此後快速拿下全球辦公市場大約90%的份額。
Office可以説是世界軟件史上劃時代的產品，而且長盛不衰幾十年，也是微軟公司可以和windows並列的最為標誌性兩個軟件產品之一，微軟到2022年累計從OFFICE軟件獲取的收入高達幾千億美元。
不僅是Office這樣的辦公應用，微軟也意識到，操作系統的競爭其實更多在於上層的應用軟件生態是否繁榮。而除了硬性的辦公需求，以遊戲為代表的休閒娛樂需求最為旺盛，因此微軟開始下大力氣優化windows的遊戲性能。1995年發佈Windows 95時，遊戲性能和新開發工具介紹成為了發佈會的高潮，比爾·蓋茨直接出現在了系統畫面中親自説明，足以看出他對遊戲的重視程度。其後越來越多的遊戲在windows上運行，中國的80後們應該都還記得在網吧玩傳奇，征途，帝國時代，紅警等網遊的情景，
同時微軟在應用側開發了IE瀏覽器，滿足用户上網的需求，
多媒體同樣是巨大的需求，人們希望能在電腦上聽音樂和播放視頻，微軟也同樣發展了相關的應用。
下游的辦公，遊戲，多媒體，上網等應用軟件極大地滿足了企業和個人消費者的需求，而對這些應用軟件的重視，軟件生態的繁榮，使得微軟的windows長期成為市場上佔據統治的操作系統，也使得PC的份額遠遠的超過其他個人電腦，成為個人電腦的代名詞。
不僅如此，軟件應用的不斷發展，又反向推動了硬件性能地提高，像遊戲、剪輯、圖形處理、3D建模等對芯片算力有極高要求的軟件，直接推動了獨立顯卡的發展。我們現在熟知的英偉達，就是抓住這個機遇崛起的科技巨頭。
英偉達從誕生起就聚焦遊戲顯卡，成立6年後又進一步提出了GPU概念，大幅增加了並行計算單元的GPU，專門執行復雜的數學和幾何計算，在一些運算場景能實現CPU難以實現的性能，憑藉在GPU領域的領先地位，英偉達一騎絕塵，不到30年，已成長為全球芯片霸主之一，在去年，它一度成為全球市值第一的芯片公司。
而在2007年蘋果發佈第一代iPhone之後，美國又引領全球進入了智能手機時代，實際上就是把計算機進一步小型化，變成了拿在手上的便攜智能設備，而來自美國的iOS和Android，也因為率先建立了能滿足智能手機的移動應用生態，成為了全球最大的兩個智能手機操作系統，而這些軟件應用尤其是遊戲帶來的對硬件高性能的要求，以及智能手機的體積和功耗限制帶來的芯片小型化的需求，又直接帶動芯片進入到了10nm以下的時代，
華為在2014年發佈的Mate 7手機，這款機型的大賣讓華為手機業務實現了大發展，當時搭載的麒麟芯片製程才28nm，今天的智能手機處理器已經進步到了5nm，這個進步速度已經超過了桌面電腦（台式機，筆記本電腦）的芯片進步速度，其背後就是因為過去的十年移動端應用的空前繁榮，人們在手機上花費的時間超過了在電腦上花費的時間，各種應用軟件廠家都把重心放在了移動端。
市場需求與科技進步的關係
今天我國在打造除了美國之外的全球第二套ICT技術底座，包括芯片，操作系統，基礎軟件，但我覺得美國的科技創新歷史是值得我們借鑑的，那就是重視下游市場需求的發掘和創造，建立起從技術供應到市場需求的商業循環，
我國的科技創新之所以有了巨大的進步，其實也和釋放出下游的需求，逐漸建立起商業循環有關，這個商業循環建立了，能極大地調動上游科技創新環節的積極性，包括資本的投入和高水平人才進入該行業，並且反哺到軍用國防領域。
改革開放初期，我國國民收入水平非常低，國內市場消費能力有限，而當時歐美日市場則規模巨大，消費能力強，因此我國建立起出口導向性產業，將大量產品出口到市場廣闊的歐美市場，不僅擴大了出口的數量，而且實現了產品的重新定價，因為這些市場具備更強的購買力，同樣的產品可以賣到更高的價格。
尤其是2001年我國加入WTO之後，獲得了巨大的出口市場需求，
每年出口增速高達20%以上，帶動了國內經濟的高速發展，如下圖在2001年我國出口金額還只有2660.98億美元，
到2007年就變成了12204.56億美元，首次突破了一萬億美元；
到2012年變成了20487.14億美元，首次突破了兩萬億美元。
我國大量企業的科技水平在此過程中迅速發展和提高。
類似的，2018年以來在美國製裁下我國半導體產業反而出現了超常規的高速發展。
如下圖，國產EDA軟件龍頭公司的營收，在2020年前三季度還只有1.61億人民幣，到2022年前三季度就已經變成了4.83億人民幣。
國產半導體原材料廠家安集科技，2019年前三季度營收還只有2.05億人民幣，而在2022年前三季度營收為7.9億元，同比上年同期增加68.69%。
這都是因為制裁下產生了對國產設備，原材料和軟件的巨大需求。
同樣的，我國目前在打造的世界第二套完整的ICT技術底座，最終能否和美國競爭，其實看下游的最終應用需求也能夠看出來。
以操作系統為例子，
不管是移動端的鴻蒙操作系統，還是麒麟，統信UOS這樣的桌面操作系統，最終能否和Windows，安卓和iOS競爭，其實還是要在下游的應用軟件上面實現超越。這取決於我們能不能做出匹敵微軟office，微軟和谷歌瀏覽器，Outlook郵箱，油管，谷歌地圖，FB，英雄聯盟，魔獸世界等風靡全球的辦公，社交，多媒體，遊戲，生產力工具應用軟件，否則這些操作系統不只是很難走出去，在全球市場競爭背景下，連很多國內的用户都不願意用。
所以中國的ICT技術能不能走向全球，除了本身的基礎技術能力過關之外，還取決於是否能夠構建起面向全球市場的應用軟件生態。
當軟件日益豐富，就會要求硬件有更大的內存來存儲數據和更強的並行處理能力，這就要求芯片的性能和技術必須更高。反之，應用發展的停滯或者侷限，則會帶來對上游硬件技術發展需求的減弱，
人們會覺得硬件性能過剩了，目前市面上產生的5G網絡無用論，以及消費者換手機週期越來越長，實際上都是應用發展變慢的表現，人們覺得自己並不需要更高性能的芯片和更快的網絡，目前就夠用了。
一些軟件廠家在向VR/AR 元宇宙，8K視頻等方向尋找應用爆發的機會，但尚需時日，因此鼓勵國內的廠家在辦公，生產力工具，VR/AR，遊戲等方面探索新的應用，挖掘出人們新的需求，則可以給國內的ICT技術發展帶來新的動力和機會，畢竟誰也不知道下一個應用軟件的爆發點在哪裏。
總之，今天是對科技創新的一些想法，
一方面是投入，這些投入包括資金，高水平的人力等；
一方面是不斷的發現市場需求，挖掘需求和創造需求，需求出來後能形成巨大的利益驅動力，充分的調動各個機構和個人的積極性，極大的推動科技進步和創新。
後者和前者相比，可以説同樣的重要，有的時候甚至更為重要，因為需求的存在是人們去做一件事情的原動力，司馬遷説過“天下熙熙，皆為利來，天下攘攘，皆為利往”，其實包括科技創新同樣也是如此。