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

      2019-03-28 06:33:26編譯喬琦
      世界科學(xué) 2019年3期
      關(guān)鍵詞:美國(guó)能源部商業(yè)化實(shí)驗(yàn)室

      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

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