美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室大力推動(dòng)技術(shù)商業(yè)化

編譯 喬琦

美國(guó)能源部正在簡(jiǎn)化合作研發(fā)方面的相關(guān)法令和流程并組織技術(shù)推廣活動(dòng)。

1963年經(jīng)典謝爾比眼鏡蛇跑車1:1 3D打印模型，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室制造展示中心生產(chǎn)。該實(shí)驗(yàn)室2017年簽訂的70項(xiàng)合作研發(fā)協(xié)議中的大部分都與該中心有關(guān)

當(dāng)身處田納西州東部的電氣工程師、創(chuàng)業(yè)者維格·謝里爾（Vig Sherrill）為他的第六家創(chuàng)業(yè)公司尋找相關(guān)技術(shù)時(shí)，他在橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的年度技術(shù)創(chuàng)新案例展示中找到了：這是一項(xiàng)有潛力將石墨烯的生產(chǎn)成本降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)的技術(shù)。謝里爾從國(guó)家實(shí)驗(yàn)室聘來(lái)了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明人伊萬(wàn)·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(chǎn)的石墨烯片成本“遠(yuǎn)低于”100美元/平方米——其他任何更為成熟的生產(chǎn)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(chǎn)規(guī)模達(dá)到商業(yè)級(jí)別的目標(biāo)前進(jìn)。

位于芝加哥的郎澤科技公司，主營(yíng)業(yè)務(wù)是通過(guò)發(fā)酵工業(yè)氣體及其他富碳廢料和殘留物生產(chǎn)乙醇。該公司曾向西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家尋求幫助，并聯(lián)合開(kāi)發(fā)了一種將乙醇升級(jí)成噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)生物燃料（一半乙醇一半傳統(tǒng)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料）的催化技術(shù)。郎澤公司為這項(xiàng)技術(shù)申請(qǐng)了使用許可。2018年4月，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局正式批準(zhǔn)該燃料用于商業(yè)飛行之中。10月，維珍大西洋航空公司的一架波音747飛機(jī)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(guó)能源部鼓勵(lì)下屬實(shí)驗(yàn)室與產(chǎn)業(yè)公司開(kāi)展合作之后，固特異輪胎及橡膠公司與桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室簽署了一份聯(lián)合研發(fā)協(xié)議（CRADA）。這次合作的一大成果就是開(kāi)發(fā)出了利用新型聚合物制造且獲得了大獎(jiǎng)的全天候輪胎。固特異公司表示，如果沒(méi)有桑迪亞實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)發(fā)模型以及測(cè)試工具上的幫助，他們根本無(wú)法收獲這項(xiàng)成果。自那之后，CRADA又經(jīng)過(guò)多次更新，如今已經(jīng)來(lái)到了第27個(gè)年頭。

美國(guó)能源部下屬國(guó)家實(shí)驗(yàn)室頒發(fā)許可、創(chuàng)立子公司、簽訂CRADA已經(jīng)很難算得上新鮮事兒了，但現(xiàn)在他們正受到政府部門的關(guān)注與重視——在此之前，這事兒可不經(jīng)常發(fā)生。

“確保我們能把技術(shù)推向市場(chǎng)，確保技術(shù)可以商業(yè)化，這對(duì)每個(gè)人來(lái)說(shuō)都很重要?！?018年11月，美國(guó)能源部長(zhǎng)里克·佩里（Rick Perry）剛?cè)蚊拿绹?guó)能源部商業(yè)化總監(jiān)康納·普羅查斯卡（Conner Prochaska）說(shuō)。普羅查斯卡表示，對(duì)技術(shù)轉(zhuǎn)化的重視是“白宮直接下達(dá)的指示”。管理和預(yù)算辦公室以及科學(xué)技術(shù)政策辦公室以2018年備忘錄的形式強(qiáng)調(diào)了這項(xiàng)工作并將其提交給了支持研發(fā)的相關(guān)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)。

美國(guó)能源部負(fù)責(zé)科學(xué)的副部長(zhǎng)保羅·達(dá)巴爾（Paul Dabbar）對(duì)能源部下屬17所國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的商業(yè)化活動(dòng)興趣濃厚。他組織了一系列研討會(huì)，把學(xué)術(shù)成員、制造商、潛在投資者、潛在消費(fèi)者以及重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人聚集到一起。“我的目的是提供一些機(jī)會(huì)，讓更多相關(guān)人員參與進(jìn)來(lái)，展開(kāi)對(duì)話，”他說(shuō)，“而不只是實(shí)驗(yàn)室成員之間相互討論。”

2018年9月，斯坦福線性加速器中心（SLAC）舉辦了第一次此類“創(chuàng)新X實(shí)驗(yàn)室”集會(huì)活動(dòng)，主題則是電池與能量存儲(chǔ)。達(dá)巴爾表示，到了12月初，150人，也就是9月300名與會(huì)者的大約一半，仍在跟進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目。第二次創(chuàng)新X實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)于2019年1月23—24日在西雅圖舉辦，主題是電網(wǎng)現(xiàn)代化及安全事宜。達(dá)巴爾說(shuō)，還有兩次活動(dòng)也已經(jīng)提上日程，其中一個(gè)的主題是先進(jìn)及增材制造，另一個(gè)的主題則是生物技術(shù)與藥物開(kāi)發(fā)。

不過(guò)，這種展示和講述的交流過(guò)程在個(gè)體實(shí)驗(yàn)室層面上也能奏效。橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室技術(shù)轉(zhuǎn)移部主任邁克·保盧斯（Mike Paulus）說(shuō)，近年來(lái)，他們實(shí)驗(yàn)室在年度展示中提到的大約半數(shù)技術(shù)已經(jīng)獲得商業(yè)應(yīng)用許可。其中，數(shù)項(xiàng)技術(shù)還簽訂了CRADA或者其他有助于技術(shù)成熟化的合作協(xié)議?！拔覀円庾R(shí)到，小型企業(yè)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期常常比聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室短得多。因此，我們總是想法積極回應(yīng)我們的技術(shù)許可持牌人并靈活應(yīng)對(duì)相關(guān)事宜。”

更靈活、更變通

2018年11月，達(dá)巴爾公布了兩項(xiàng)美國(guó)能源部旨在減輕實(shí)驗(yàn)室合作項(xiàng)目行政負(fù)擔(dān)的措施。其中一項(xiàng)措施賦予了實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)特定工作范圍內(nèi)CRADA的權(quán)利。在此之前，無(wú)論CRADA的涉及范圍有多小，也無(wú)論其與美國(guó)能源部的相關(guān)程度有多深，所有CRADA都必須由美國(guó)能源部簽署。負(fù)責(zé)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的官員表示，簡(jiǎn)化了這個(gè)環(huán)節(jié)之后，CRADA的批準(zhǔn)流程可以縮短數(shù)周。

第二項(xiàng)措施則為實(shí)驗(yàn)室談判研發(fā)合同中的賠償條款提供了更大的靈活性。潛在的商業(yè)合作伙伴往往會(huì)在面對(duì)要求他們賠償實(shí)驗(yàn)室與聯(lián)邦政府的標(biāo)準(zhǔn)條款時(shí)止步不前。

“燭花掌！一子解雙征！”李離解說(shuō)給小伙伴們聽(tīng)。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(shuō)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(xì)小的重返天宇的流星。一顆流星，在了解宇宙明暗、強(qiáng)弱、虛實(shí)、快慢、存續(xù)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(yè)及其他外部實(shí)業(yè)方面開(kāi)展研發(fā)的新機(jī)制、技術(shù)商業(yè)化協(xié)議（ACT）的使用權(quán)利擴(kuò)展到了所有實(shí)驗(yàn)室。ACT的主旨就是賦予美國(guó)能源部管理實(shí)驗(yàn)室的合約人談判商業(yè)項(xiàng)目的權(quán)利，并且讓后者承擔(dān)該機(jī)構(gòu)無(wú)法承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。舉個(gè)例子，作為對(duì)合約人議定的商業(yè)合作費(fèi)用的補(bǔ)償，他們可以免于交納能源部的預(yù)付研發(fā)費(fèi)用或者以固定成本進(jìn)行研發(fā)。

勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室就在與捷克共和國(guó)“極光基礎(chǔ)設(shè)施”項(xiàng)目負(fù)責(zé)機(jī)構(gòu)簽訂建造高功率拍瓦激光光束的合作協(xié)議時(shí)，利用ACT獲取了5 000萬(wàn)美元。利弗莫爾創(chuàng)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(guó)標(biāo)準(zhǔn)法律條款，ACT的出現(xiàn)解決了這個(gè)問(wèn)題。

率先試點(diǎn)ACT項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)室之一，西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是目前使用ACT簽訂合作項(xiàng)目最多（130個(gè)）的實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)推廣及商業(yè)化主任李·奇塔姆（Lee Cheatham）說(shuō)，能源部目前仍在繼續(xù)擴(kuò)展ACT框架。該協(xié)議未來(lái)會(huì)允許國(guó)防和其他聯(lián)邦合約人使用來(lái)源于政府的資金在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展合作研發(fā)。

該協(xié)議要求美國(guó)能源部的應(yīng)用能源項(xiàng)目將預(yù)算的0.9%用于支持產(chǎn)業(yè)合作項(xiàng)目。這些資金的最大部分來(lái)自能源效率及可再生能源辦公室，該辦公室2019年的財(cái)政預(yù)算是24億美元。簽訂協(xié)議的產(chǎn)業(yè)合作伙伴必須拿出與政府資金相匹配的投資金額。美國(guó)能源部還可以授權(quán)提供額外的商業(yè)化資金，并且，獲取了這項(xiàng)額外資助的實(shí)驗(yàn)室主任都可以自行決定該資金的使用方式。不過(guò)，桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的CRADA專家杰森·馬丁內(nèi)茲（Jason Martinez）表示，實(shí)驗(yàn)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(dān)資金成本，而實(shí)驗(yàn)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室顯然領(lǐng)會(huì)了美國(guó)能源部傳遞出來(lái)的技術(shù)轉(zhuǎn)移信號(hào)。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室最近把商業(yè)化項(xiàng)目小組升級(jí)成了他們的第四個(gè)部門。該實(shí)驗(yàn)室的主任保羅·卡恩斯（Paul Kearns）說(shuō)，美國(guó)能源部還在對(duì)實(shí)驗(yàn)室的年度評(píng)估中提升了技術(shù)商業(yè)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(shí)驗(yàn)室更傾向于使用哪一種商業(yè)化機(jī)制時(shí)如是說(shuō)，“當(dāng)我可以給實(shí)驗(yàn)室雇員簽發(fā)3張7位數(shù)的專利費(fèi)支票而不只是1張時(shí)，我這個(gè)實(shí)驗(yàn)室主任的好日子就來(lái)了?！卑⒇晫?shí)驗(yàn)室已經(jīng)把一項(xiàng)能夠極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(guān)技術(shù)授權(quán)給了美國(guó)通用汽車、德國(guó)巴斯夫、韓國(guó)樂(lè)金化學(xué)等公司。該實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)為全國(guó)各地發(fā)明家提供技術(shù)創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)的項(xiàng)目“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)創(chuàng)新計(jì)劃”，在頭兩年里就吸引了80到100家頗有希望的初創(chuàng)企業(yè)為6個(gè)空缺提出申請(qǐng)。阿貢實(shí)驗(yàn)室的第三個(gè)商業(yè)化項(xiàng)目也在籌備之中。其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（包括勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）也創(chuàng)立了類似的技術(shù)孵化項(xiàng)目。這些項(xiàng)目全部都由美國(guó)能源部提供部分資金支持。

橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室2017年簽訂的70份CRADA中，有60份都涉及該實(shí)驗(yàn)室的制造展示中心。該中心的工作重點(diǎn)是增材制造的材料、流程以及設(shè)備。制造展示中心曾利用3D打印技術(shù)制造了一輛經(jīng)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(chǎn)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(jī)、吉普車以及潛水艇。保盧斯說(shuō)，制造展示中心的員工“每天的部分工作就是和工業(yè)界人士一起研究如何使用儀器以及如何升級(jí)生產(chǎn)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的催化技術(shù)，將從工業(yè)廢氣中制取的乙醇轉(zhuǎn)變成了噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料

橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的高性能高級(jí)計(jì)算機(jī)（其中包括當(dāng)今世界運(yùn)算速度最快的超算“頂峰”）讓使用計(jì)算機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)新材料也成為可能。一經(jīng)合成，新材料的性能就會(huì)接受實(shí)驗(yàn)室散裂中子源的測(cè)試。借著與橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室簽訂的CRADA，菲亞特克萊斯勒汽車公司與實(shí)驗(yàn)室合作，開(kāi)發(fā)了一種用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫鋁合金。保盧斯說(shuō)，這個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程耗時(shí)兩年，遠(yuǎn)短于一般設(shè)計(jì)生產(chǎn)流程?，F(xiàn)在，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在為該技術(shù)尋找其他感興趣的許可持牌人。

桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和加拿大Emera技術(shù)公司于2018年7月簽訂的一份CRADA則囊括了社區(qū)規(guī)模直流微型電網(wǎng)的研發(fā)。Emera技術(shù)公司CEO羅布·本內(nèi)特（Rob Bennett）在一份聲明中表示，電力生產(chǎn)、儲(chǔ)存以及家庭使用的大部分（并且這個(gè)比例還會(huì)繼續(xù)提高）需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。他預(yù)計(jì)，未來(lái)直流電力系統(tǒng)和微電網(wǎng)將在美國(guó)能源基礎(chǔ)設(shè)施中占據(jù)相當(dāng)大的比重。

這份CRADA或許還會(huì)推動(dòng)桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在軍用直流微電網(wǎng)控制和穩(wěn)定性方面的研究。實(shí)驗(yàn)室為此提供了兩個(gè)研究設(shè)施，其中一個(gè)容納了三個(gè)互相聯(lián)通的直流微電網(wǎng)，另一個(gè)則進(jìn)行能源系統(tǒng)集成的研究。實(shí)驗(yàn)室的虛擬電廠軟件會(huì)預(yù)測(cè)該電網(wǎng)的儲(chǔ)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(yōu)化操作以及功率平衡的方式。

通過(guò)和利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室簽訂的多份CRADA，金屬處理公司也就是現(xiàn)在的柯蒂斯-懷特技術(shù)公司與實(shí)驗(yàn)室合作研發(fā)了一項(xiàng)可以用于預(yù)防金屬疲勞并且延長(zhǎng)射流風(fēng)機(jī)葉片使用壽命的激光錘擊技術(shù)。根據(jù)利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)言人的說(shuō)法，他們已經(jīng)用這項(xiàng)技術(shù)加工了大約10萬(wàn)個(gè)葉片并且已經(jīng)為航空工業(yè)節(jié)省了數(shù)十億美元。兩名參與開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)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。“如果美國(guó)民眾都能對(duì)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了多少技術(shù)有個(gè)概念的話，那真是太好了?！崩ツ獱枃?guó)家實(shí)驗(yàn)室的蘭金說(shuō)。他還特別提到，許多提升汽車燃油效率的技術(shù)、醫(yī)療器械、互聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)絡(luò)安全都是他們?yōu)檎龅闹T多工作的副產(chǎn)品。

另一種合作形式則是戰(zhàn)略合作伙伴項(xiàng)目（SPP）。在這種合作方式中，合伙人會(huì)承擔(dān)實(shí)驗(yàn)室的所有研發(fā)成本并且保有研發(fā)成果的所有知識(shí)產(chǎn)權(quán)。與ACT類似，SPP所含條目靈活性較小并且必須經(jīng)由美國(guó)能源部批準(zhǔn)。桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的馬丁內(nèi)茲說(shuō)，SPP“事務(wù)性很強(qiáng)，它會(huì)說(shuō)，‘這是電池，測(cè)試一下，然后把數(shù)據(jù)發(fā)給我們?！鳦RADA則會(huì)說(shuō)，‘這是這種電池使用的技術(shù)，我們想辦法強(qiáng)化它吧?！盨PP框架禁止實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)界進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。不過(guò)，還有一種技術(shù)商業(yè)化模式出現(xiàn)在美國(guó)能源部下屬設(shè)施（比如光源、中子源以及納米技術(shù)中心）中，在那里，工業(yè)界以及學(xué)術(shù)界人士已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家的幫助下開(kāi)發(fā)了新材料以及新藥物。如果他們會(huì)公開(kāi)發(fā)表自己的研究成果，那么美國(guó)能源部會(huì)讓這些研究者免費(fèi)使用這些設(shè)施；如果他們想申請(qǐng)專利，那就必須支付費(fèi)用。一種更為間接的技術(shù)轉(zhuǎn)移發(fā)生在實(shí)驗(yàn)室研究人員在這些設(shè)施中產(chǎn)生了想法（而不是技術(shù)或知識(shí)產(chǎn)權(quán)）并將其帶走。馬丁·卡薩多（Martin Casado）就是一個(gè)著名的例子。他創(chuàng)立了兩家網(wǎng)絡(luò)軟件技術(shù)公司并且隨后被大公司收購(gòu)，現(xiàn)在已經(jīng)是風(fēng)險(xiǎn)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(guó)家實(shí)驗(yàn)室從事網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)情報(bào)工作的日子，視為日后在斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位期間商業(yè)化了的許多點(diǎn)子的源泉。如今，他仍會(huì)定期回到實(shí)驗(yàn)室，幫助研究人員學(xué)習(xí)創(chuàng)業(yè)技能。

“國(guó)家實(shí)驗(yàn)室非常擅長(zhǎng)處理那些別人不敢奢望或者遺憾沒(méi)有解決的真實(shí)世界問(wèn)題，”卡薩多說(shuō)：“它們是一個(gè)你在別處根本無(wú)法得到的巨大人才潛力庫(kù)以及知識(shí)潛力庫(kù)?！?/p>

資料來(lái)源 Physics Today