创新奖为何失败

作者:沪港所 发布时间:2022-06-07 来源:沪港发展联合研究所+收藏本文

「选题人」


无论是政府还是社会团体都热衷于设立各类型奖项来激励科研人员的创新性工作。这些奖项真的有效吗?我们更需要怎样的科研激励呢?经济史学者Anton Howes撰文溯源了创新奖,总结了设立创新奖者需要从历史中吸取哪些教训。


创新奖项并不难得。去年,埃隆·马斯克(Elon Musk)宣布投入1亿美元,用于研究如何从大气中清除二氧化碳。前年,威廉王子和大卫·艾登堡(David Attenborough)宣布设立每年100万英镑的“为地球奋斗”(Earthshot)奖,用于解决环境问题。而今年毫无疑问将有其他引人注目的奖项及动作。


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 THE EARTHSHOT PRIZE WINNERS 2021

来源:https://earthshotprize.org/


但是,这样的奖项是否真的有效?历史的教训可能没那么明显,但是那些想要建立新奖项的人还有很多需要学习的地方。


许多创新奖的灵感来自于18世纪的一个奖项,这个奖项奖励发现如何在海上确定一个人在地球上的东西方向或经度位置。这一发现对航海有巨大的影响,因为对一个人的经度的了解可能是生死攸关的问题。1707年,一支舰队误入了回家的路线,在斯基利群岛附近撞上了岩石,包括英国皇家海军总司令在内的约2000名水手被杀。


1714年,数学家威廉·惠斯顿(William Whiston)和汉弗莱·迪顿(Humphrey Ditton)成功地游说议会,为解决经度问题提供奖励,然后在接下来的几十年里,他们花了很多时间试图赢得奖励。他们最早的提议是让停泊在固定经度的船只在一定的间隔内发射烟花,就像一种灯塔。然后,路过的船只可以通过比较看到和听到闪光之间的差异来计算他们的经度(这种机制在原则上与现代GPS相当相似)。与其他研究者一起,惠斯顿还研究了利用地球的磁力变化——他和天文学家埃德蒙多·哈雷(Edmond Halley)制作了一些最早的带有等磁偏线的地图,这些等磁偏线显示了罗盘针倾斜的模式。磁偏角,正如它被称为的那样,有望为水手们提供一个迄今为止隐藏在海洋中间的“地标”地域,以便他们获得方位。


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▲ 地球等磁偏线图

来源:“Isogonic Lines of Earth.” Educational Technology Clearinghouse, Florida Center for Instructional Technology (FCIT), 15 Feb. 2012, https://etc.usf.edu/clipart/36000/36061/isogonic_36061.htm.


但最著名的解决方案来自于钟表匠约翰·哈里森(John Harrison)。他的解决方案利用了这样一个原理:经度的测量是根据地球每天围绕太阳的轨道进行的,将全球的360度细分为24小时,例如,在赤道上,一个地方以西15度的经度相当于太阳晚升一小时。英国城市布里斯托的正午——也就是太阳在天空中最高的时刻——实际上比伦敦晚10分钟,由于时区的发明,我们不再像这样认为。而时区只是后来为了简化铁路时间线而开发的。如果一个人能够建造一个足够精确的时钟,始终告诉特定出发点的时间——尽管海上有摇晃、滚动和大气变化——那么水手们只需要将其时间与他们所在的地方的时间进行比较,来计算他们的经度。从1720年代开始,哈里森就开发了这样一种精确的计时装置,被称为航海天文台。


然而,哈里森之所以如此出名,是因为他的人生乍一看似乎具备了所有扣人心弦的要素。他仅仅是一位工匠,却为绅士科学家们纠结了几十年的问题找到了一个技术解决方案。而负责评奖的经度委员会从未给他全额奖励——表面上是由于委员会成员之一、皇家天文学家内维尔·马斯克利恩(Nevil Maskelyne)的恶行,他有另一个首选的解决方案。因此,我们就有了一个令人信服的衣锦还乡的故事:国王最终进行了干预,监督他自己的实验,以确保议会给予哈里森应有的待遇。


他的故事已经成为无数文章、播客、视频、书籍,甚至电视迷你剧的主题,而该奖项本身已经成为解决世界重大挑战的典范方式。2014年,为了纪念该奖项的三百年,英国纳税人资助了一个新的(至今无人认领的)800万英镑的经度奖(Longitude Prize),由创新基金会Nesta(The National Endowment For Science, Technology And Arts,国家科学技术基金)管理,用于奖励能开发出准确和负担得起的诊断细菌感染的方法并达到减缓抗生素抗性演变的目的。去年,亚马逊也在Nesta资助了一个更普遍的经度探索奖(Longitude Explorer prize),以奖励11至16岁的发明家的想法。


现代奖项的创建者似乎从哈里森和经度奖中吸取了一些教训。他们期望奖项能促使人们对古老的问题提出根本性的解决方案——跳出常规。他们中的一些人期望抢占头条的奖励前景能激发普通公众突然成为创新者的热情。即使他们不会走得这么远,他们也希望他们的奖项能将创新者的注意力引向解决他们的特定问题。


但是,尽管受到好评,哈里森和经度奖的流行故事却充满了神话色彩。首先,哈里森故事中的所谓反派人物内维尔·马斯克利恩(Neville Maskelyne)应该被视作一位英雄。他不知疲倦地将自己的一生献给了科学和航海事业的改进,前往大西洋中部的圣赫勒拿岛,试图观察金星过境——这是一个极其罕见的确定太阳系大小的机会——并在沿途测试了建议的经度问题的解决方案。他亲自前往巴巴多斯,提供经度的基准计算,以测试哈里森的设备,后来甚至从他著名的皇家天文学家的工作中抽身出来,在高地的一座凄风苦雨的山上待了四个多月,来测量地球的质量。这不是一个浮躁或不屑一顾的绅士,而是一个比哈里森小近40岁的精力充沛的人,他卷起袖子,亲自做事情。


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▲ 内维尔·马斯克利恩(Neville Maskelyne)

来源:维基百科


马斯克利恩对天文钟的怀疑并非出于嫉妒。他想要更多的数据,然后才能明确地接受其准确性。而且他知道,从个人经验来看,已经找到了一个更便宜、经受过更好的测试、而且始终可靠的经度问题的解决方案。


马斯克利恩在对圣赫勒拿岛的考察中测试的解决方案是根据数学家托比亚斯·迈尔(Tobias Mayer)精心计算的预测表来测量月亮的复杂运动。这些表格是天文学家和数学家几个世纪工作的结晶,而当天文钟可能发生故障时,没有什么比天体本身更可靠。在马斯克利恩的推动下,经度委员会将其精力转向计算和出版《航海年鉴》中的月球表——一种至今仍在制作和出版的航海辅助工具。(事实上,计算月球表的任务催生了“计算机”——指的是这个行业,而不是机器——并最终使沮丧的查尔斯·巴贝奇(因为他注意到了太多的错误)去探索如何以机械方式完成这种计算)。


但是,关于经度故事的神话要深入得多。现代创新奖似乎是基于对1714年经度奖如何运作的根本误解。


当惠斯顿和迪顿第一次向议会申请设立该奖项时,是为了从将他们自己的类似于GPS的烟火解决方案公之于众而获得奖励。对于如何解决经度问题,月球法、磁偏角法、甚至天文台法实际上都是极其古老的想法,早于马斯克利恩或哈里森。它们只是需要大量的努力来将它们付诸实践。正如艾萨克·牛顿所说,这些想法 “在理论上是正确的,但难以执行”。惠斯顿和迪顿给予他们之前提出的解决方案,提出了一个新的理论,他们知道这需要相当多的努力才能付诸实践。因此,当议会考虑如何应对时,他们选择了一种方法中立的方式来发放奖励,规定奖励将根据结果来发放——在海上以特定的准确度找到经度。他们允许古老的理论变得切实可行,同时也为有人可能想出一个全新的方法留下了可能,正如惠斯顿和迪顿所展现的那样。


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▲ The cover of Whiston and Ditton’s Researcj

来源:亚马逊官网


然而,这表明经度奖并不像今天的许多创新奖那样,只是一般性地呼吁对一个棘手问题的新解决方案。它的设计者实际上已经知道在海上寻找经度的最可能的方法。在他们看来,真正的问题是,发明家们集中精力将他们的具体解决方案公之于众,却没有得到什么好处。“发现”经度有双重含义。这不仅仅是一个发现的问题,而且是一个公开的问题。奖励的目的是将秘密哄骗到公开的地方。


但这并不是全部。在西班牙、荷兰和法国,之前就已经设立了大量的经度奖。甚至在英国,几十年来人们也一直在积极寻找解决方案。当皇家学会在1660年成立时,新复辟的国王查理二世给它的第一个任务就是追求磁偏角法。1670年代,政府也承诺向罗伯特·胡克(Robert Hooke)提供大笔资金,以披露潜在的天文台的改进。因此,无效的创新奖十分常见,今天也一样。


1714年的奖项之所以如此不同,是因为严格来说,它不只是一个奖项。它解决的真正问题不是对新想法的奖励,而是实施这些想法的成本问题。


当议会在1714年通过一项法案,“为发现海上经度的人提供公共奖励”时,它无意中创建了一个组织,该组织将变得更类似于现代科学资助基金会,而不是一个奖项。该法案设立了一个由各种专家和官员组成的委员会,负责管理指定的资金。这个后来被称为“经度委员会”的机构被授权评判并授予2万英镑的巨额头条奖金。但是很快就可以看出,这个头条奖是无效的:在花了23年一个一个拒绝一百多个低质量的提案之后,委员会才开始正式开会。


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▲ “经度委员会”Board of Longitude

来源:“Board of Longitude.” Board of Longitude | Royal Museums Greenwich, https://www.rmg.co.uk/about-us/board-longitude.


当它最终召开会议时,它是为了利用比议会给予它的更小的预算向申请人颁发奖金,以开发有前途的想法。约翰·哈里森远不是一个被那些嫉妒的绅士科学家所忽视的发明家,他是第一个这样的受资助者。在接下来的三十年里,他将继续得到该委员会的资助。哈里森之所以能够使天文台的方法切实可行,是因为有了这种稳定的资金流。正如最初的法案所正确指出的那样,发现经度的真正障碍不仅仅是缺乏最终的回报,而是“缺乏用于试验和实验的资金”。


在接下来的几十年里,该委员会逐渐成长为一个拨款研究机构,更像是导航主题版的DARPA(美国国防部高级研究计划局)或国家卫生研究院,而不是XPRIZE(一家教育性非营利奖金机构)。它逐渐获得了资助惠斯顿和约翰·布拉德利进行海岸测量的权力——知道危险岩石和地标的精确经度和纬度至关重要——并给予较小的奖励,以表彰月球距离法的外国开发者。半个世纪后,它甚至聘了位受薪秘书来管理它的事务,并很快为《航海年鉴》的年度测试、计算、编辑和出版提供资金。


而且,它并没有止步于此。经度委员会还资助钟表匠改进哈里森的天文台,使其成本更低,并改进其他导航仪器。它甚至派天文学家到北极、加拿大西部和澳大利亚进行新的经度测量,并对新改进的测经方法进行更多测试。19世纪20年代,在哈里森和马斯克利恩去世后很久,经度委员会资助了望远镜玻璃的改进,以及一个重新测量格林威治和巴黎天文台之间准确距离的项目——这是一项重要的工作,可以使英国和法国的地图制作成就同步。


因此,哈里森的传说掩盖了关于创新奖的一些重要教训。就经度委员会作为一个颁奖机构而言,它之所以有效,是因为它为一些已经研究出一系列可能的方法,但在实施方面仍有许多问题的事物找到了一个利基。准确地找到海上的经度很像现代的挑战,即根据蛋白质的氨基酸序列准确预测其三维形状——这对医学有巨大的影响。潜在的蛋白质预测方法已经被勾勒出来,但问题是要对其实施进行微调并应用计算方面的最新进展。自1994年以来,一年两次的蛋白质预测竞赛——CASP——已经取得了巨大的进步。由于定义了一个精确的利基市场,并制定了明确的改进基准,,即使没有重大的现金奖励作为支持,该竞赛也已经取得了巨大的成功——获胜者主要获得了一些声望。它显示了简单地以正确方式宣传问题是多么重要。


这并不是说,发明所需的钱一点都不重要。它当然很重要。但即使如此,经度委员会的资金的主要影响来自于他们一系列较小的开发性拨款,而不是头条新闻所承诺的巨大财富。也许头条新闻的数字在将一些发明家的注意力转移到经度问题上有一点帮助,但是经度委员会不得不等待23年才出现一个有价值的竞争者。要等到41年过去,月距法的突破性改进者托比亚斯·迈尔才将他的成就传到英国。


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▲ 月距法

来源:维基百科


对那些授予这些创新奖的人来说,这里的教训是:要么他们应该特别有耐心,要么标题数字根本不那么有效。我们对哈里森的早期生活没有足够的了解因此无法确定,但在他接触董事会之前,他似乎已经捣鼓了十多年的时钟。至于迈尔,他甚至没有经历过1714年宣布获奖时的兴奋,因为他还要再过9年才出生。当他把自己的成就传到英国时,是向海军部而不是直接向经度委员会发出的,而且是在他的朋友不断催促下才发出的。鉴于当时的效果似乎也很有限,我们也应该记住,今天的创新奖将不得不与更多的奖项竞争以获得关注——除非金额实在大得惊人信。


无论如何,奖项设计者需要记住,转移创新者的注意力意味着将他们从其他方面引开。创新者仍然非常罕见,没有任何证据表明,宣布奖项会使普通人突然变得有创新精神。最终的获奖者绝大多数都是已经动脑筋和动手解决其他问题的人。有可能的是,一般奖项的存在(而不是特定奖项的存在)也许在社会上形成了一种非常普遍的看法,即成为一名发明家是一条可行的职业道路,具有很高的潜在回报率。但即使是这样,它也表明在一个已经很拥挤的领域增加一个创新奖的影响是可以忽略不计的,花在鼓励创新上的钱可能更好地用于其他方面。


创新奖绝不是完全无效的。但有效的创新奖不太可能影响巨大——就像经度委员会的所有鲜为人知的成就。能够确定一个非常具体的利基的奖项更有可能产生影响——特别是如果它们能够填补一个现有的创新支持无法填补的空白。例如,创新奖有时被比作专利,但这种平行类比不太好理解,有效的奖项不是专利的替代物,而是补充物,填补它们未能激励的空白。


以1750年代中期伦敦的艺术、制造业和商业鼓励协会(现为皇家艺术协会)所提供的奖金为例。艺术协会最终制定了一项关于奖励专利发明的禁令。这并不是因为他们不希望人们申请专利,而是因为他们不想奖励那些由于专利制度已经提供的激励而无论如何都会出现的发明。它不想浪费有限的资金去激励那些已经被激励过的东西。它有时会宣传“奖金”——现金奖励或荣誉奖章——用于解决具体问题,但也越来越多地为主动提出的发明提供“赏金”。它很快发现,在没有具体广告宣传的情况下,无专利规则足以吸引合适的发明。


因此,艺术协会主要奖励那些根本不能申请专利的进步,如农业技术或信号系统,或者那些不值得申请专利的进步,因为它们没有足够的利润:那些拯救生命或补救某些社会问题的发明。该协会向救生艇的发明者之一亨利·格雷塞德(Henry Greathead)颁发了赏金,并向约翰·海西·亚伯拉罕(John Hessey Abraham)颁发了奖章,奖励他的磁性装置,以防止金属粉尘进入从事磨针的工人的眼睛和肺部。该协会最重要的广告奖金之一是用于取代使用儿童清洁烟囱的技术。最终的获胜者乔治·斯马特(George Smart)当时可能没有获得广泛的名声,也没有被认为是工业革命的伟大发明家之一——他在维基百科上只有一个标签,而且只是因为我以前写过他,但他的发明使维多利亚时代的许多童工法成为可能,减轻了无尽的痛苦。

▲ 乔治·斯马特(George Smart)

来源:维基百科


因此,创新奖应吸取两个教训,以使其影响最大化。一种方法是像一个资金更充足的CASP,即蛋白质折叠比赛:确定具体的利基,在这些利基中,我们对如何解决问题有一个大致的想法,但挑战是如何对实施进行微调。例如,我们大致知道如何减少二氧化碳的排放,但实施解决方案并提高其效率是困难的。尽管有许多非常普遍的、吸引人眼球的奖项,用于奖励那些可以减少碳排放的突破性想法,但从CASP和经纬会得到的教训是,如果奖项的范围缩小到特定行业,并奖励达到某些碳减排基准的人,则效果最好。正如哈里森因其计时器达到某些里程碑而从经度委员会获得了连续的资助一样,现代的奖项应该同时关注理念的实施和持续改进。


另一个教训是,找到那些尚未被现有创新支持机构解决的问题,利用奖项吸引一些专家关注这些问题,并在他们本来不会得到任何奖励的地方提供奖励——这是艺术协会的做法。例如,这类奖项可以包括对现有食品、饮料或标签外药物的医疗效果进行研究,并达到一定的严格标准。例如,没有制药公司有动力去调查绿茶或活性炭的特性——它们已经被使用了很长时间,不可能获得专利。大学和其他资助机构对此类研究的资助是零星的,而且受到学术出版的不正常压力,只偏向于调查和发表最不寻常或最令人激动的结果。


最好的奖项已经避开了大部分人所注意的地方,并找到了他们的极端特殊的利基,激励了别人无法做到的创新。悄悄地改变世界总比不改变世界要好。