企业技术创新取得重大突破所需条件分析

文/张杰军 周程 郑健

企业技术创新取得重大突破所需条件分析

文/张杰军 周程 郑健

日本岛津公司田中耕一获诺贝尔化学奖，是与以下条件分不开的：岛津公司争创一流，追求卓越的企业创新文化；对核心领域研究课题的持续支持与持续的技术积累；合作型跨学科研究团队的组建与运行；创新人才的遴选以及国家工业基础、科技信息服务平台支撑等。

自1949年汤川秀树获诺贝尔物理学奖以来，日本已有12人荣获诺贝尔自然科学奖。这12人的获奖业绩大都是在高等院校或科研院所做出的，只有2002年的诺贝尔化学奖获得者岛津公司田中耕一是例外。田中之所以获得诺贝尔化学奖，主要是因为他发明了软激光解吸电离法并率先使用该方法成功地检测到了蛋白质分子的离子，为质谱仪在化工和生命科学中的广泛应用作出了重大贡献。

田中1983年从日本东北大学毕业后一直在岛津公司下属中央研发机构工作。他获奖时还是一个无研究生学历、无海外留学经历、无高级职称、无行政职务、无SCI论文的企业低阶工程师。岛津公司当时也只不过是一个员工数不超过3000，年销售额很少超过1500亿日元的中型企业。“普通”企业岛津公司何以能将田中这么一个“普通”大学本科毕业生推上诺贝尔奖的领奖台呢?

追求卓越的创新文化传统

1870年，时年30岁的工匠岛津源藏被聘为舍密局(理化学教育研究机构)的科学器具修理工。在德国籍化学教师魏格纳等人的指导下，岛津源藏学会了很多科学器具的修理和制作技术和理化知识。1875年，岛津源藏在京都创办了一家以生产销售教学用科学器具为主的小公司。岛津源藏独立创业后生产的教学用科学器具受到了日本教育界的一致好评。岛津源藏于1878年试制成功载人氢气球。他还于1886年开始出版发行《理化学的工艺杂志》，该杂志被认为是日本发行最早的科学期刊。岛津源藏奠定了岛津公司研发与创新的文化基础。

岛津源藏长子梅次郎继承了岛津公司的事业。梅次郎曾在英国特斯拉发明感应电动机的第二年(1884)，在日本率先制成了特斯拉式感应电动机，时年16岁。1896年，梅次郎又在伦琴发现X光后的第二年使用自制的感应电动机试制出日本第一台X光机。梅次郎又于1897年在东京大学教授的指导下，制成容量达10安培的蓄电池，并于1903年实现了工业用大型蓄电池的国产化。1920年，梅次郎又发明了大量蓄电池电极用“易反应性铅粉制造法”。该项技术曾获英、法、德、美等多国专利，成了20世纪20年代日本技术出口的明星。梅次郎一生共取得了178项专利，被誉为日本的爱迪生和十大发明家之一。

在两代技术出身岛津的带领下，岛津公司逐渐营造出了一种以拥有“科学之心”为荣的创新文化氛围。即使是经历了二战的洗礼，这种传承也没有改变。二战后，岛津公司本着“以科学技术回馈社会”的宗旨，先后于1947年开发出日本第一台电子显微镜，于1956年在日本首次研制出气相色谱仪。这种倡导科技创新、追求卓越的创新文化对包括田中在内的每一位岛津人的价值取向和行事风格产生比较大的影响，并对岛津公司最终成长为世界知名的分析测试仪器和医疗器械制造商发挥了积极的作用，也为后来的田中获得诺贝尔奖提供了创新文化土壤。

持续的技术积累导致与获奖有关的课题研究

由于早在20世纪50年代就已开始涉足光电式分光光度计、气相色谱仪、x射线分析仪等仪器的开发，并逐渐在光技术、图像处理技术、X射线技术三大领域形成了较强的竞争优势，所以在70年代激光技术开始实用化之后，岛津公司很想在此领域有所作为。他们最初想充分发挥公司现有的光技术研究优势，替激光技术寻找一项新用途。在这种思路的支配下，岛津公司最先想到的是研制新型激光手术器械。当发现激光手术器械短期内并无大规模实用化的可能后，他们抛开自己熟悉的医疗器械研究领域，开始探讨研制塑料激光加工设备的可行性，经过研发并不成功。他们又开始折回熟悉的分析测试仪器领域，研制一种用二氧化碳激光检测人体内的葡萄糖含量的分析仪器。碰壁之后，他们又开始研制一种利用激光对金属、半导体乃至生物体的表面结构进行分析的装置。结果仍然是无果而终。

尽管在从事激光技术的应用研究过程中遇到了一系列挫折，但是岛津公司仍然没有放弃。20世纪70年代末，德国的一家公司研制出了一种激光解吸电离飞行时间质谱仪。虽然这种质谱仪被戏称为“物理学家们的玩具”，离实用化要求还有距离，但是岛津公司获得这一情报后，燃起了公司内从事激光技术应用研究的研发人员的希望。如果是申请外部研究资助的话，任何基金组织恐怕都不会再给这种屡败屡战的科研人员以新的资助。但岛津公司并没有因为相关研究人员在激光技术应用研究方面经历了一系列挫折，花费了大量的研发经费而失去对他们的信任和支持。出于对激光技术应用前景的期许，岛津公司在前期研究基础上批准了为期两年半的“激光离子化微探针质谱仪的开发”项目。设置该课题的初衷是研制出一种既能检测无机物，又能检测有机物分子质量的激光解析电离飞行时间质谱仪。对不易挥发、热稳定性差的有机物分子进行激光离子化处理当时并非课题的研究重点。

1984年9月，“激光离子化微探针质谱仪的开发”课题到期。在激光技术应用研究领域，岛津公司已经投资了大量经费，并形成了一定的技术积累，尽管当时研制出来的多功能激光解析电离飞行时间质谱仪不具有太大的商用价值，公司决定不组织生产，但仍继续探索这一成果可能的应用方向。岛津公司不再局限于多功能需求，决定集中精力攻其一点，解决不易挥发、热稳定性差的高分子有机化合物分子的激光解析电离与质量分析检测难题。1984年10月，岛津公司高层决定启动“使用激光离子化法的高分子离子的生成及其测定技术研究”课题。这一后来取得了诺贝尔奖成果的课题正是得益于此前数年的研究探索、技术积累和对市场需求的准确把握。如果没有此前的众多挫折，岛津公司就不可能适时地将主攻目标调整到高分子有机化合物分子的激光解析电离问题上来。

围绕战略目标科学分工与团队作战

发现深具研究价值的课题固然重要，但这只是问题的一个方面。研究目标明确之后，最为重要的是研究团队的组织和运营。岛津公司1982年4月启动激光离子化多功能质谱仪研究项目时，项目组成员只有三人，项目组组长由最初提出该研究设想的吉田多见男担任。他主要从事红外和远红外激光研究，时年34岁。另外两名成员是吉田佳一和秋田智史。且都只有20来岁。1983年4月，岛津公司又为项目组录用了两名科研人员，一位是大阪大学理学院物理系硕士毕业生井户丰，另一位是日本东北大学工学院电气工程学系本科毕业的田中耕一。当时，田中还不到24岁，井户丰25岁。这支五人团队学科分布广，有主攻激光的，也有学理论物理和应用物理的，还有生物工程和电气工程的。与众多项目研究一样，岛津的激光解吸电离飞行时间质谱仪研究团队也对研究内容进行了科学的分解，并根据课题组成员的专长进行了分工。但与其他项目不同的是，质谱仪研究团队将课题拆包之后，并没有一人领一个子课题，彼此独立地展开研究。相反，他们分工不分家。除每周集中召开一次研究例会外，每月还要集中召开一次书面总结交流会，以便及时沟通信息，交流经验，相互启迪，共同进步。这种适度竞争、注重合作，非常重视团体绩效而不是个人利益的团队组织方式对刚来岛津的田中帮助极大。实际上，导致田中后来发明蛋白质软激光解吸电离法的关键之一——使用钴超微粉末作基质的想法就是应用物理专业出身的吉田佳一在田中实验受阻时提出来的。

田中的研究是与项目的另一任务“高分子离子测定装置的开发”相辅相成的。如果高分子离子测定装置的开发滞后，那么田中即便使用软激光解吸电离法成功地制成了高分子离子，也无法对其进行有效验证。田中所在的课题组为提高质谱仪实验装置的分辨率、灵敏度等性能采用了很多先进技术，但飞行时间质谱仪实验装置的开发仅靠课题组成员的努力是不够的。为了支援科研人员的研究，岛津专门成立了一个由熟练技工组成的“试作班”。因此，科研人员在研究中遇到一些自身无法解决的装置加工制造难题时，可以交由“试作班”来协助解决。如果没有这支由熟练技工组成、可随时协助进行设备装置装配与调试的技术支撑人员队伍，单靠科研人员的努力，对高分子离子进行有效检测的质谱仪实验装置的改进将很难实现，田中的激光解析电离研究就很难获得突破。当田中发现了钴纳米粉和甘油混合液的奇特功效后，经过团队其他成员设计的、技术支撑人员试制的高性能的质谱仪实验装置，成功对蛋白质分子完整地转换成的离子进行了有效检测。可以说，整个研究团队的全面支撑促成了田中的重大发明。

科学研究是一项复杂的系统工程，如果不能根据企业技术创新的规律建立起一套行之有效的团队管理运行机制，很多研发努力必将是低效的。田中的成功得益于岛津建立了一套有特色的团队管理运行机制。这套机制的特点之一是，打破学科建制壁垒，按集成各项技术的战略需要组建研究团队；之二是团队成员之间充分、及时进行实质性的科研进展与信息交流，互相为其他人的研究提出建议；之三是注重技术支撑队伍的作用，实验用仪器设备主要通过内部协作、自主创新来解决。正因为有了这样的创新管理运行机制，跨学科合作研究和重大原始性创新才成为现实可能。

如果没有此前的众多挫折，岛津公司就不可能适时地将主攻目标调整到高分子有机化合物分子的激光解析电离问题上来。

遴选研究兴趣浓厚、坚韧不拔的创新人才

田中耕一在东北大学工学院学电气工程学，大学期间因德语考试不及格还留级过一年。这么一个在一般人看来专业不甚对口，学业不算优秀，曾被其他企业淘汰的应届本科生最终却被岛津公司录用了，并且一来报到，便被安排到岛津中央研究所高层寄予厚望的激光解吸电离飞行时间质谱仪项目组。很明显，岛津公司在识才用人方面有其独到之处。当时，分管激光解吸电离飞行时间质谱仪项目研究的岛津中央研究所负责人喜利元贞看好田中的一大原因是，田中超乎寻常地喜欢医疗器械开发这一行。也就是说研究兴趣是岛津公司选人的重要依据。

如果不是发自内心地喜欢医疗器械和分析仪器开发这一行，经常面对成千上万次枯燥无味的试错筛选实验，田中很难坚持下来。如果田中不能始终如一地做试错筛选实验，那么他就不可能于偶然之间发现钴超微粉末与甘油的混合液具有促进有机化合物分子激光解吸电离的功效。

田中在大学留级一事也没有成为他进入岛津公司的障碍，因为岛津公司明白田中留级并非智力因素造成的。至于田中所学的电气工程学与激光解析电离法的开发关联不大一事，同样没有被岛津公司视作多么严重的问题。

科学研究涉及面很广，如专业知识，研究方法，非智力因素等都会对研究结果产生影响。如果过分强调专业对口，忽视研究方法、兴趣爱好、责任心、使命感、坚韧不拔精神等因素的作用，反而会适得其反。岛津看到了教育背景以外的诸多因素的重要性，所以才没有淘汰田中，因而得以于2002年挤进拥有诺贝尔奖得主的企业行列。

如果不是发自内心地喜欢医疗器械和分析仪器开发这一行，经常面对成千上万次枯燥无味的试错筛选实验，田中很难坚持下来。

科技信息的及时跟踪与创新条件平台的支撑

利用高能激光束照射生化小分子使其转换成离子的研究报告初见于1978年，不久，西德的Leybold Uereaus公司便推出了激光束径只有数十微米的激光离子化微探针质谱仪，这是史上最早的飞行时间质谱仪。然而，岛津公司的吉田多见男1982年初就捕捉跟踪到了这一重要的研究信息和产品信息。即使从1978年算起，也只有三年多一点时间。这在文献联机检索已经普及化的今天，也许算不了什么，但在20个世纪八十年代初，则称得上是一件惊人之举。

1982年4月，岛津根据吉田多见男等人的提议启动了“激光离子化微探针质谱仪”的研制项目，1983年4月，田中被安排到该项目组从事激光解析电离研究。田中从事激光解析电离研究之初，借鉴得最多的方法是高速原子轰击法。而使用高速原子轰击生化小分子获取离子的方法1981年才取得成功，添加液态基质促使有机化合物气化电离的液态高速原子轰击法1982年后才取得重大进展。很明显，高速原子轰击法和液态高速原子轰击法研究信息发表后不到两年，田中等人便敏锐地捕捉到了。

对科研人员来讲，没有什么事比能够及时获得最新文献资料和研究信息更令人兴奋了。因为及时占有相关文献资料和研究信息不仅有助于研究方向和研究课题的确立，而且还有助于研究路径和研究方法的选择。田中等人能够快速从外文文献中捕获大量有价值的科研信息，这是与日本企业和社会高度重视科技信息平台的建设分不开的。如果田

中等人没有渠道及时捕捉和有效跟踪国际学术共同体的最新发展走向，那么他们很难在软激光解吸电离法的开发方面做出世界一流的贡献。还有，在科学日益技术化的今日，实验材料和实验仪器设备的先进性几乎成了最新发现的物质保证。使用最先进的实验材料和仪器设备，即使是一个普通的科研人员，也有可能作出非凡的科学发现。最先进的实验材料和仪器设备靠金钱是很难买得到的，即使买得到，也需要花费很多时间。如果田中等人不是生活在工业技术基础雄厚的日本，而是在发展中国家从事生物大分子激光解吸电离研究，那么很难想象他们会取得如此重大的科技突破。

在模仿高速原子轰击法添加基质进行激光解吸电离试验的过程中，田中走了很多弯路。直到1984年7月，课题组成员吉田佳一提议采用易吸热升温的纳米材料金属钴的超微粉末作为基质后，田中的实验才取得了重大进展。欧美各国都是在1985年之后才从事纳米材料的研究开发，当时只有日本才能生产钴超微粉末这种被称作为“日本粉”的纳米材料。田中幸运的是，当他需要快速、高效吸热升温的金属超微粉末时，日本恰巧开发出了钴超微粉末。如果没有这种新型实验材料，或者有但买不到，那么田中不可能在1984年9月底结题前就发现钴超微粉末具有促进有机化合物激光解吸电离的功效。后续研究课题“使用激光离子化法的高分子离子的生成及其测定技术研究”就失去了启动的可能。

（作者单位：中国科学技术发展战略研究院）