美國(guó)馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)研究

王開陽，徐 峰

（中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京 100038）

機(jī)器人是人工智能技術(shù)應(yīng)用的重要載體，是新一代人工智能技術(shù)引領(lǐng)的“第四次工業(yè)革命”的重要支柱，能夠極大地提高全社會(huì)智能化水平和生產(chǎn)能力。主要科技創(chuàng)新國(guó)家紛紛將機(jī)器人技術(shù)作為近年來的發(fā)展重點(diǎn)。其中，與日本、歐洲等機(jī)器人發(fā)展領(lǐng)先國(guó)家或區(qū)域相比，美國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在機(jī)器人專利布局、領(lǐng)軍企業(yè)數(shù)量上并不搶眼，但是在機(jī)器人科技研發(fā)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面具有較大優(yōu)勢(shì)[1]，特別是在服務(wù)機(jī)器人、軍用機(jī)器人等專門領(lǐng)域[2]優(yōu)勢(shì)明顯，展現(xiàn)出一種特有的機(jī)器人發(fā)展模式。而值得注意的是，美國(guó)馬薩諸塞州作為美國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)區(qū)域之一，在缺乏諸如亞馬遜、Facebook等領(lǐng)先信息技術(shù)企業(yè)的前提下，構(gòu)建了具有強(qiáng)烈本地特色的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)。

我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展與美國(guó)情況類似，與日本、歐洲相比發(fā)明專利和企業(yè)數(shù)量并不占優(yōu)，同時(shí)我國(guó)大部分地方仍然缺少先進(jìn)信息技術(shù)企業(yè)，馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)具有重要的參考借鑒價(jià)值。本研究梳理分析馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群特征，由此提煉出馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)構(gòu)建經(jīng)驗(yàn)，并就更好地推動(dòng)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的提出相關(guān)政策建議。

1 馬薩諸塞州機(jī)器人創(chuàng)新系統(tǒng)的構(gòu)成

馬薩諸塞州機(jī)器人創(chuàng)新系統(tǒng)是一個(gè)典型的基于產(chǎn)業(yè)集群形成的區(qū)域創(chuàng)新系統(tǒng)，在一個(gè)相對(duì)集中的地理區(qū)域內(nèi)（馬薩諸塞州，或更具體來說在“大波士頓地區(qū)”）集聚了大量的企業(yè)、大學(xué)和中介機(jī)構(gòu)等，并且在集群內(nèi)部形成了非常緊密的聯(lián)系，持續(xù)推動(dòng)本地區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力的提升。

關(guān)于產(chǎn)業(yè)集群創(chuàng)新系統(tǒng)的構(gòu)成，Cooke等[3]認(rèn)為其主要由知識(shí)產(chǎn)生，由擴(kuò)散子系統(tǒng)、知識(shí)治理子系統(tǒng)兩部分組成，同時(shí)組成的兩部分存在正式或非正式的連接（Link）；解學(xué)梅等[4]提出創(chuàng)新主體子系統(tǒng)、創(chuàng)新支撐子系統(tǒng)（基礎(chǔ)設(shè)施、科技政策等）和創(chuàng)新環(huán)境子系統(tǒng)；方永恒等[5]提出其主要由知識(shí)產(chǎn)生與擴(kuò)散子系統(tǒng)、知識(shí)應(yīng)用與開發(fā)子系統(tǒng)以及區(qū)域政策子系統(tǒng)等構(gòu)成。

綜合已有學(xué)者研究，結(jié)合對(duì)馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的分析，本文將其產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)劃分為以下幾個(gè)具體組成部分：第一，創(chuàng)新政策子系統(tǒng)，主要包括美國(guó)聯(lián)邦層面以及州層面對(duì)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)施的總體性戰(zhàn)略和各類推動(dòng)政策。第二，創(chuàng)新主體子系統(tǒng)，包括位于集群中的企業(yè)創(chuàng)新主體、大學(xué)和相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)等，進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)突破和創(chuàng)新成果的生產(chǎn)，并不斷形成經(jīng)濟(jì)效益。第三，創(chuàng)新擴(kuò)散子系統(tǒng)，主要包括科技服務(wù)機(jī)構(gòu)和各類中介機(jī)構(gòu)，幫助創(chuàng)新成果實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的對(duì)接。

2 創(chuàng)新政策子系統(tǒng)：聯(lián)邦和州層面機(jī)器人相關(guān)戰(zhàn)略與政策支持

創(chuàng)新政策子系統(tǒng)提供了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策環(huán)境。它主要通過聯(lián)邦和馬薩諸塞州兩個(gè)層面實(shí)施相關(guān)戰(zhàn)略和推動(dòng)政策等。在聯(lián)邦層面，美國(guó)政府和大學(xué)等多方力量不斷跟進(jìn)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展進(jìn)程，持續(xù)更新機(jī)器人發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖，有力地推動(dòng)了各領(lǐng)域機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用；在州層面則設(shè)立專門服務(wù)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)發(fā)展的扶植和相關(guān)科技創(chuàng)新服務(wù)。

首先，聯(lián)邦層面持續(xù)強(qiáng)化機(jī)器人研發(fā)戰(zhàn)略部署。美國(guó)近年來不斷更新和細(xì)化機(jī)器人發(fā)展計(jì)劃。2011年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)發(fā)布《國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃》，關(guān)注下一代機(jī)器人的開發(fā)，并對(duì)基礎(chǔ)研究、工業(yè)制造和應(yīng)用整個(gè)生命周期的研發(fā)活動(dòng)進(jìn)行了系統(tǒng)部署。2017年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)發(fā)布《國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃2.0》，對(duì)2011年《國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃》進(jìn)行了更新，在關(guān)注“下一代機(jī)器人開發(fā)”的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步聚焦“協(xié)作型機(jī)器人開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用”。2017年3月，美國(guó)陸軍發(fā)布《機(jī)器人與自主系統(tǒng)戰(zhàn)略》，提出強(qiáng)化態(tài)勢(shì)感知能力、減輕體力和認(rèn)知負(fù)荷、改善后勤供應(yīng)和效率、提高機(jī)動(dòng)能力、提供更大保護(hù)范圍五大能力目標(biāo)[6]。

另外，在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的資助下，美國(guó)佐治亞理工學(xué)院、卡內(nèi)基梅隆大學(xué)等在2009年、2013年和2016年發(fā)布了三版《美國(guó)機(jī)器人技術(shù)路線圖》,明確了醫(yī)療保健、工業(yè)制造、用戶服務(wù)、國(guó)防與安全、空間探索等多個(gè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)路線。每版《路線圖》中對(duì)每個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域都提出了明確的階段性發(fā)展目標(biāo)。

其次是馬薩諸塞州多措并舉支持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。馬薩諸塞州政府高度重視機(jī)器人發(fā)展。州政府通過馬薩諸塞州技術(shù)協(xié)作機(jī)構(gòu)（Massachusetts Technology Collaborative，MassTech）推動(dòng)包括機(jī)器人技術(shù)在內(nèi)的新興信息技術(shù)的州內(nèi)發(fā)展，通過發(fā)布《馬薩諸塞州機(jī)器人集群報(bào)告》、直接投資機(jī)器人項(xiàng)目和研究機(jī)構(gòu)等方式，全力推動(dòng)州內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展[7]。同時(shí)，適時(shí)引入了亞馬遜等世界級(jí)企業(yè)，并且在創(chuàng)新研究、人才培養(yǎng)等方面進(jìn)行深度合作，得到了包括州長(zhǎng)在內(nèi)的高度評(píng)價(jià)和支持[8]。

3 創(chuàng)新主體子系統(tǒng)：馬薩諸塞州機(jī)器人企業(yè)和科研院所

創(chuàng)新主體子系統(tǒng)是馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的核心，它由知名大學(xué)、創(chuàng)新企業(yè)等組成。按照著名智庫機(jī)構(gòu)阿斯彭學(xué)會(huì)（Aspen Institute）[9]2017年的評(píng)價(jià)結(jié)果，馬薩諸塞州（主要圍繞波士頓地區(qū)）已經(jīng)是美國(guó)最為成熟的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群，擁有超過100家公司和3 000名機(jī)器人專家，每年吸引數(shù)百萬美元的風(fēng)險(xiǎn)投資，擁有多家知名機(jī)器人企業(yè)（如美國(guó)iRobot公司和波士頓動(dòng)力公司）、機(jī)器人領(lǐng)域高學(xué)術(shù)影響力大學(xué)（麻省理工大學(xué)和哈佛大學(xué)等）以及各種行業(yè)合作伙伴（如創(chuàng)新樞紐機(jī)構(gòu)及馬薩諸塞州技術(shù)領(lǐng)袖委員會(huì)），已經(jīng)是世界矚目的機(jī)器人創(chuàng)新熱點(diǎn)區(qū)域。

首先，擁有眾多高水平的機(jī)器人研發(fā)大學(xué)與科研院所。馬薩諸塞州擁有極其豐富的高等教育資源，在本地有麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、伍斯特理工學(xué)院等著名高等院校。由上海交通大學(xué)發(fā)布的軟科世界大學(xué)排名（Academic Ranking of World Universities，ARWU）顯示，這些高校的電力電子工程、機(jī)械、控制科學(xué)等機(jī)器人相關(guān)學(xué)科屬于世界一流水平，能夠持續(xù)提供高水平機(jī)器人科研成果。依據(jù)Kim[1]的分析，麻省理工大學(xué)發(fā)表的機(jī)器人論文擁有世界最高的引文影響力。除了擁有一流的研發(fā)能力，2016年美國(guó)智庫機(jī)構(gòu)ABI研究[10]還顯示，在該州大波士頓都市地區(qū)擁有的50多所高等院校中，已經(jīng)有超過16所開設(shè)了機(jī)器人相關(guān)課程（部分知名院校開設(shè)情況見表1），培養(yǎng)了規(guī)模龐大的機(jī)器人工程師群體等相關(guān)人才隊(duì)伍，有力地支撐了當(dāng)?shù)貦C(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群的發(fā)展。

其次，以中小規(guī)模機(jī)器人企業(yè)引領(lǐng)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。波士頓商業(yè)周刊數(shù)據(jù)顯示[11]，2018年馬薩諸塞州最大的25家機(jī)器人企業(yè)中，有4家企業(yè)為員工數(shù)300～1 000人的中型企業(yè)，21家為員工數(shù)300人以下的小型企業(yè)（見表2），這與日本和歐洲擁有多家大型優(yōu)勢(shì)企業(yè)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的情況差異較大。中小規(guī)模并不意味著實(shí)力不濟(jì)，相反它們?cè)诟髯灶I(lǐng)域均有突出建樹，如iRobot公司是世界著名的生活服務(wù)機(jī)器人企業(yè)，2018年?duì)I收超過10億美元；波士頓工程公司（Boston Engineering）專注無人水下航行器和自主水下航行器，其技術(shù)產(chǎn)品世界聞名；Brooks Automation公司從事半導(dǎo)體及生命科學(xué)行業(yè)所需低溫、真空條件機(jī)器人設(shè)備的研發(fā)和制造；Hydroid公司專門從事民用和軍用水下機(jī)器人的研發(fā)和制造，與美國(guó)海軍研究局和美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）都有研發(fā)合作關(guān)系。

表1 馬薩諸塞州知名院校開設(shè)部分機(jī)器人課程情況

表2 馬薩諸塞州部分知名機(jī)器人企業(yè)

續(xù)表

4 創(chuàng)新擴(kuò)散子系統(tǒng)：馬薩諸塞州機(jī)器人科研服務(wù)和中介機(jī)構(gòu)

創(chuàng)新擴(kuò)散子系統(tǒng)是成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)培育的重要力量，包含企業(yè)人相關(guān)服務(wù)機(jī)構(gòu)和風(fēng)險(xiǎn)投資等。創(chuàng)新擴(kuò)散子系統(tǒng)的發(fā)達(dá)程度一定程度上決定了創(chuàng)新主體子系統(tǒng)的成果能否順利轉(zhuǎn)化，是值得高度關(guān)注的重要系統(tǒng)構(gòu)成。

首先，馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群擁有多種類型的機(jī)器人專業(yè)服務(wù)機(jī)構(gòu)，為當(dāng)?shù)貦C(jī)器人企業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供專業(yè)化的創(chuàng)新服務(wù)，有效地支撐了產(chǎn)業(yè)的集聚和發(fā)展。其中，最具有代表性的是創(chuàng)新樞紐性機(jī)構(gòu)“馬薩諸塞州技術(shù)領(lǐng)袖委員會(huì)”（Mass Technology Leadership Council），它是馬薩諸塞州最大的機(jī)器人創(chuàng)新組織，能夠聯(lián)系本地的企業(yè)和大學(xué)，通過舉辦會(huì)議、開展人才中介服務(wù)等方式推動(dòng)馬薩諸塞州機(jī)器人領(lǐng)域的科技創(chuàng)新合作。馬薩諸塞州技術(shù)領(lǐng)袖委員會(huì)合作的8家企業(yè)入選了《機(jī)器人商業(yè)評(píng)論》（RBR）發(fā)布的RBR50榜單[13]，取得了較為良好的效果。另外還有以非營(yíng)利組織MassRobotics為代表的機(jī)器人研發(fā)服務(wù)機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)可以提供基礎(chǔ)開發(fā)、原型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品測(cè)試和商業(yè)化所需的各項(xiàng)技術(shù)服務(wù)，有效地支撐了本地機(jī)器人企業(yè)的創(chuàng)新活動(dòng)。

其次，馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)獲得了高額度企業(yè)融資。根據(jù)《機(jī)器人商業(yè)評(píng)論》數(shù)據(jù)，馬薩諸塞州截至2019年9月的風(fēng)險(xiǎn)投資額度超過12億美元[14]。另外在企業(yè)并購類型中，西門子醫(yī)療和Corindus Vascular Robotics的企業(yè)并購價(jià)值超過11億美元。高頻率、高額度的風(fēng)險(xiǎn)投資有效地支撐了機(jī)器人前沿技術(shù)開發(fā)和新企業(yè)培育，不斷為馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集群增添發(fā)展動(dòng)力。部分具有代表性的融資情況如表3所示。

表3 部分機(jī)器人企業(yè)接受風(fēng)投情況

續(xù)表

5 對(duì)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的啟示

當(dāng)前，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展，已經(jīng)形成了長(zhǎng)三角、珠三角等產(chǎn)業(yè)集群，但不容忽視的是，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)仍存在著核心技術(shù)缺乏、人才需求未能滿足、產(chǎn)業(yè)低水平無序競(jìng)爭(zhēng)、創(chuàng)新體系不完善等問題。通過對(duì)馬薩諸塞州機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新系統(tǒng)的典型特征的分析，結(jié)合我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，提出如下幾點(diǎn)啟示。

一是在機(jī)器人創(chuàng)新熱點(diǎn)區(qū)域引導(dǎo)先進(jìn)技術(shù)攻關(guān)。借鑒馬薩諸塞州經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)在類似的科教資源集聚、企業(yè)研發(fā)實(shí)力較強(qiáng)區(qū)域，如京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角等地區(qū)進(jìn)行創(chuàng)新鏈條完善和效率提升。要以我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的實(shí)際問題為牽引，著力提升機(jī)器人關(guān)鍵零部件制造水平，瞄準(zhǔn)機(jī)器人核心元器件、基礎(chǔ)材料和軟件等技術(shù)短板強(qiáng)化攻關(guān)，盡快擺脫機(jī)器關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人的局面。同時(shí)，要著眼于機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的前沿領(lǐng)域，搶抓智能機(jī)器人等新興領(lǐng)域的制高點(diǎn)。

二是圍繞產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求加強(qiáng)機(jī)器人創(chuàng)新人才隊(duì)伍建設(shè)。從我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際需求出發(fā)，在強(qiáng)化機(jī)器人高端研發(fā)人才培養(yǎng)引進(jìn)的同時(shí)，加快構(gòu)建多層次的應(yīng)用型人才培養(yǎng)體系。要鼓勵(lì)高等院校設(shè)立機(jī)器人相關(guān)課程，以機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)械、軟件工程等多學(xué)科協(xié)同，探索“校企合作、工學(xué)結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式，培育復(fù)合型創(chuàng)新人才。要著眼于應(yīng)對(duì)市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的技師人才，鼓勵(lì)企業(yè)創(chuàng)辦“企業(yè)大學(xué)”，培養(yǎng)熟練操作、維護(hù)保障設(shè)備的機(jī)器人技師隊(duì)伍，支撐機(jī)器人產(chǎn)品的大范圍應(yīng)用。

三是圍繞企業(yè)創(chuàng)新需求構(gòu)建專業(yè)化創(chuàng)新服務(wù)體系。專業(yè)創(chuàng)新服務(wù)機(jī)構(gòu)能夠助力企業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)，完善機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新體系。要充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等第三方機(jī)構(gòu)作用，推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)上下游合作，集聚創(chuàng)新資源，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新能力。適時(shí)加強(qiáng)科技風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)器人技術(shù)的關(guān)注，鼓勵(lì)已有成熟制造業(yè)企業(yè)對(duì)機(jī)器人企業(yè)的收購合并等。要推動(dòng)構(gòu)建機(jī)器人綜合服務(wù)體系，通過搭建機(jī)器人公共服務(wù)平臺(tái)、支持創(chuàng)辦專業(yè)化創(chuàng)新服務(wù)機(jī)構(gòu)等方式，提供專業(yè)化的高質(zhì)量創(chuàng)新服務(wù)。