并非所有发明都能最终造福人类。想法需要转化为现实，世界才能认识并受益于创新。从历史上看，美国在这方面表现出色，有无数将想法成功转化为实践的例子。卡内基采用轧机进行钢铁加工；贝尔实验室在电话和通信领域的成就；乔治·米切尔将水平钻井技术应用于水力压裂；微处理器与软件的结合促成了个人电脑的普及。
但美国在将想法转化为实践，以及将其规模化推广至消费者广泛采用方面，正开始落后。尽管美国的教育机构占据优势（美国拥有全球排名前25的大学中的大多数），并产出了当前大部分前沿研究成果，情况依然如此。
为什么美国本土企业在创新和制造业中的代表性不足？为什么研究成果无法转化为制造工厂？或许是因为我们忘记了，转化过程与发明本身同样重要。目前有几个问题正在阻碍我们：
1. 基础研究不足，难以支撑实际应用
2. 短期盈利优先于长期研发（R&D）投资
3. 政府对研究的资助持平或减少
4. 制造业和创新生态系统与研发相互割裂
在软件、半导体、计算机和互联网行业（SSCI）之外，美国在研究领域的领先地位似乎并未转化为工业领域的优势。自2008年以来，美国企业申请的专利总数已降至全国专利申请总量的50%以下。与此同时，美国制造业就业岗位从1790万个减少至1230万个。虽然部分就业岗位流失可归因于自动化和生产率提高，但美国从事新产品制造的人越来越少，这一趋势已显而易见。
滑落中的创新
1960年至2012年间，美国企业报告的税后总利润增长了7.1倍，从约1万亿亿美元增至7.1万亿美元；而联邦政府和企业的研发预算合计仅增长了2.9倍，从1520亿美元增至4360亿美元。更值得注意的是，联邦政府对研发的投入占比已从41%下降至29%。
自2006年以来，美国企业在研发支出方面已被其他国家超越，尤其是在SSCI之外的领域。近期出现了一些改善，原因在于美国能源成本较低以及政府的初步努力。但与此同时，我们未来的研发潜力有所削弱，而全球竞争却在加速。在94家半导体制造工厂中，目前只有17家位于美国。2016年，随着中国宣布推出自主研制的天河二号，中国目前在超级计算机排名中占据全球前两位。
高科技产业并非孤立运作，它需要材料、化学、工艺设备、硬件、软件等领域的研究与制造生态系统。智能手机的发展历程生动地说明了从发明到产品的复杂路径。在被推向市场之前（2007年），智能手机需要在多个层面取得大量科学和工程突破，例如微处理器、锂离子电池和触摸屏。其核心概念是在分布于美国和欧洲的数十个城市及机构中逐步形成的。基础研究发挥了关键作用，但应用工程同样至关重要。政府机构与非政府机构、大学与非大学实体均有所贡献。企业也发挥了关键作用，但许多突破并非出于即时的商业需求。所有这些主体多年来共同努力。它们依赖于研究、发明、工程，而最重要的是使这些要素能够相互作用的生态系统。
培育研发生态系统
我们如何才能在美国重新培育这些错综复杂的条件？2012年，我就这一困局与英特尔前首席执行官安迪·格鲁夫以及斯坦福大学战略学教授罗伯特·伯格尔曼进行了探讨。他们的前提是，研发并非单方面推动创新。制造是提高研发效能与效率的关键要素。他们还认为，“规模化”需要多种创造性理念在设计、工程和自动化方面相互协调，因为产品必须以具有成本效益的方式制造。正如格鲁夫博士所指出的，过去四十年间，英特尔在将新技术推向规模化应用方面成功验证了这一理念。研发与制造应相互协同、彼此推动。发明与制造在地理上的邻近，对于维持持续的反馈过程、推动创新至关重要。
短期内，研究往往无法立即盈利。企业和联邦预算必须投资于当下的风险，这些投资可能永远无法直接改善利润，但未来或许会带来回报。一个创新生态系统需要所有组成部分协同发展、相互作用：我们需要科学与工程、大学与产业、研发与制造、初创企业与规模化企业、实验室与装配线。即使在电子行业，随着复杂设计的出现，与先进制造业的紧密合作也日益显得不可或缺。与此同时，在亚洲，原始设计制造商已承接了美国及其他西方多家企业的先进设计制造业务。通过这一过程，它们获取并运用反馈信息以推进学习进程。这使其最终有机会开发出与原厂产品竞争的自有品牌产品。台湾和中国从低成本制造的地理外包地点，逐步成长为研究强国，这一趋势十分明显。为了实现成本效益并与规模化相匹配，企业若能将制造环节设在靠近创新中心的地方，而非低成本外包基地，将更为有利，即便这在短期内意味着利润减少。
要使美国或任何国家更有效地实现其创新成果，生态系统的各个环节都必须通过协调一致的法规、投资、税收和创业精神来加以激发和维系：这对美国而言是一种回归未来的思路。政府可采取若干措施促成这一目标：
1. 大幅增加对美国大学和国家实验室的政府研究支持。虽然相关估算有若干种，但我们建议在五至十年内，将全领域学术研究经费至少翻一番。扩大资助将持续催生创意，促进研究人员之间的合作，为未来可能的创新奠定基础，并有助于培养高技能劳动力。
2. 运用政策补贴转化过程，而非仅仅补贴研发：即，为将研发成果转化为美国可持续制造提供税收抵免。这将激励产业专注于规模化推进。此外，鼓励劳动者持续教育的政策将有助于对现有员工进行再培训，使其跟上自动化和数字技术革命的步伐。
3. 补贴由企业内外创业者主导的研发至制造衔接计划。
工业革命、电气化以及随后世界经济的增长，催生了此类相互交织的生态系统。这促使地方产业在社区和城市中蓬勃发展。例如英国的曼彻斯特、纽约州的罗切斯特、密歇根州的底特律以及加利福尼亚州的硅谷。这些相互依存的关系形成了一种循环型经济，生态系统的各个组成部分共同推动发明、制造转化和更广泛应用的长期增长，形成正向反馈效应。
美国需要高层管理者主动发起各项举措，摒弃对短期利润的诱惑，转而更深入地理解转化过程以及支撑其运行的创新生态系统。通过我们在这些至关重要的领域共同努力，美国不仅将继续在高校领域展现领导力，也将持续展现将创新带给世界的能力。
