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从科技史看创新的路径

  • Update:2012-05-17
  • 戴吾三,清华大学深圳研究生院
  • 来源: 《装饰》杂志2012年第4期
内容摘要
现代语境下的“创新”,已是内容丰富的理论体系,它涵盖技术创新、组织创新、制度创新,等等。从技术创新领域看,创新可分解为产品开发、工艺制造、用户体验等多个环节,加之市场竞争等因素,大大增加了创新的复杂性。本文结合近代以来对人类生活产生重要影响的发明个案考察,认为对技术创新过程可以从多维度分析:如创新的探索性、渐进性、综合性等。从长时段考察,又可见重大创新具有破坏性。对创新过程的深入认识,有助于我们总结经验,推动新时代的创新。

        现代语境下的“创新”,不是简单可以界定的概念,而是内容丰富的理论体系,它涵盖技术创新、组织创新、制度创新,等等。就讨论的问题而言,必须明确是在什么领域和范围(如创新系统、产业创新、技术创新、工业设计),以什么为理据来分析。从技术创新领域看,创新可分解为基础研究、产品开发、工艺制造、用户体验等多个环节,加之市场竞争等因素,大大增加了创新的复杂性。西方工业革命以来,许多重要的发明和应用对人类社会和生活产生了深刻的影响,结合这些有影响的发明个案进行考察,笔者认为对技术创新过程可以从多维度进行分析,如创新的探索性、渐进性、综合性等。从长时段考察,又可见重大的创新具有破坏性(或说破坏性创新)。对创新过程的深入认识,有助于我们总结经验,汲取教训,推动新时代的创新。
一、创新是一个探索过程
        
从近代创新的历史看,创新是一个不断探索的过程,很多情况下,发明者的最初构想(创意)与后来实际成功的形式相差很大。不否认发明者有灵感突至等偶然因素,但创新中更多地是大量、乏味的反复尝试,最终才使发明走向成功。以复印机的创新为例,分析可见,其曲折之多,时间之长,而成功影响之大,堪称经典案例。
         20 世纪早期,为适应复制图纸的需要,西方先后出现了几种方法,如照相冲印法、热影印法等,不过,这些技术都存在不足。1934 年,美国人切斯特·卡尔森(Chester Carlson)萌生发明新复印技术的想法。当时,28 岁的卡尔森在纽约马罗里(P.R.Mallory)公司的专利部工作,经常要复写一打打的专利说明书,面对繁琐的重复劳动,卡尔森开始思考低成本复制的问题。他查阅了当时有关印刷和复制的大量文献,最后想到一个创意,即把静电学和光电导性相结合,通过在布满优质粉末的表面加静电,复制出清晰的字迹和图形。1937 年10 月18 日,卡尔森为他的构想提出专利申请。
         不过,一纸专利没有用处,必须制成模型展示其实用才让人信服。为了解决技术问题,卡尔森雇了一位德国技术移民——年轻的奥托·科涅(Otto Kornei)作助手。靠着科涅的帮助,卡尔森的实验走向正轨。
         为了掌握复印的各个环节,卡尔森和科涅对各种变化和改进做了上百次的试验。直到1937 年,新的复印技术基本成型。1939 年4 月4 日,卡尔森为他发明的静电复印术(当时称电子照相术)申请专利,1942 年10 月6 日获准。(图1)然而,要造出真正的机器却面临诸多困难。当时一般人分不清复写和复印有什么区别,市场调查反映对复印机的需求很小,许多厂商都不看好。

1. 卡尔森的电子摄影术(静电复印)专利图(1942)。

2. 威尔逊在Xerox914型复印机生产组装线旁(1960)。


3. 施乐(Xerox)914型复印机广告。


         1944 年, 巴特勒纪念研究所(Battelle Memorial Institute)伸出援手,帮助卡尔森进行技术改进。研究人员改用硒作为光电导体(1955 年获得专利,后来成为一项关键技术);采用黑烟末做色粉,提高了复印的清晰度;再是利用电晕充电,以使机器工作稳定。这些今天听起来感觉显而易见的事,当时竟摸索了一年多[1]。1947 年,一个名叫哈罗伊德的印相纸公司看好复印机的潜力,与巴特勒研究所接触,有意制造静电复印机。当时的哈罗伊德规模不大,既没有研发能力,也没有专业生产线,但该公司总裁乔·威尔逊(Joe Wilson)具有决策魄力和战略眼光,他决定促使公司转型。威尔逊设法筹措资金,招聘技术人员,为打造全新产品,威尔逊还把公司改名“Xerox”(施乐)。
         制造复印机的困难远超出预想。当时施乐的技术力量不够,为此威尔逊找了上百个厂家协作生产零部件。而复印用的色粉(后来因为能带来丰厚的利润而被人们称为“黑金”)一度成为技术瓶颈。色粉看似简单,实则难以制造。它有两个关键的温度值:一是色粉物理熔化并渗入纸张的温度,一是色粉自行凝结的温度。理想状态下,熔化温度要低,凝结温度要高。另外,色粉还要够脆,能磨成所需的微粒,以保证令人满意的复印质量。最后,色粉还要有较长的保质期。要使这些特性都满足,当时只能通过成百上千次的试验。最终,施乐研发的“低熔点”色粉专利在后来20 年中成为杀手锏,大大减少了被他人染指的压力。[2]
        1959 年9 月,在克服了各种困难后,施乐制成世界上第一台落地式办公用Xerox914 型自动复印机,由此掀开了世界办公用复印机历史上的新一页,这时距卡尔森的原创发明已过去了20 年。
        复印机并不是一问世就受到欢迎。由于初期的复印机体积大(一般办公室的门进不去),价格高,优势难以体现,用户对购买复印机不积极。施乐只好想办法采取租赁使用的方式(后来被评价为是销售创新),按5 美分一页计费,结果顺利地打开了市场。
        复印机的应用逐步刺激了市场。1960 年,施乐生产的914 复印机为2000 台,到1961 年就翻成6000 台,1962 年跃升为1 万台。1960 年至1965 年期间,销售量增长了10 倍多,安装量超过6 万台。施乐快速成为全球性的企业,并发展出复印机产业和服务的新模式。
        继914 复印机之后,施乐又研发出813、720 等新机型。从20 世纪60 年代起,静电复印技术进入渐进创新阶段,先后经历了:模拟式——数字式——多功能复合式——数字全彩式。复印机的需求也带动了工业设计,从早期的粗陋之态,发展到今天的美观造型。

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