Đổi mới công nghệ không đi theo đường thẳng
21/09/26
Mô hình quen thuộc của đổi mới công nghệ rất đơn giản: khoa học cơ bản tạo ra tri thức, nghiên cứu ứng dụng biến tri thức thành giải pháp, kỹ sư xây dựng sản phẩm. Nhưng bóng đèn, cao su lưu hóa, vaccine, aspirin hay transistor đều cho thấy thực tế phức tạp hơn nhiều. Công nghệ không chỉ đi ra từ khoa học. Thử nghiệm kỹ thuật cũng liên tục tạo ra những câu hỏi mới, buộc khoa học phải quay lại giải thích. Khi hai quá trình này được đặt đủ gần, tốc độ đổi mới có thể tăng mạnh.
Công thức từng định hình cả hệ thống đổi mới
Năm 1945, Vannevar Bush công bố báo cáo Khoa học – Biên giới vô tận đặt nền tảng cho cách nhìn có ảnh hưởng sâu rộng đến chính sách khoa học Mỹ sau chiến tranh.
Lập luận chỉ ra: Nghiên cứu cơ bản có thể không hướng tới sản phẩm cụ thể, nhưng nếu thiếu nó, tiến bộ công nghệ cuối cùng sẽ chững lại. Đầu thập niên 1950, Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) cụ thể hóa tư tưởng thành chuỗi phát triển: nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu ứng dụng rồi phát triển công nghệ. Mô hình này có lý. Không có khoa học điện từ, khó có ngành điện hiện đại. Năm 1831, Michael Faraday phát hiện cảm ứng điện từ, nhiều thập kỷ trước khi máy phát điện trở thành công nghệ phổ biến.
Tương tự, nhựa tổng hợp chỉ xuất hiện sau khi hóa học đạt đến trình độ đủ cao để các nhà nghiên cứu hiểu và kiểm soát phản ứng giữa các hợp chất. Khoa học cung cấp nền tảng mà công nghệ có thể đứng lên. Song, vấn đề bắt đầu khi người ta hiểu quan hệ này như dây chuyền một chiều.
Công nghệ không suy ra từ một công thức
Trong cách hình dung đơn giản nhất, nhà khoa học khám phá quy luật, kỹ sư đọc quy luật rồi biến nó thành sản phẩm. Lịch sử công nghệ vận hành khác hẳn. Thomas Edison không có sẵn phương trình chỉ cho ông loại vật liệu nào sẽ tạo ra dây tóc bóng đèn tốt nhất. Ông phải thử hàng nghìn vật liệu.
Charles Goodyear cũng mất nhiều năm thử nghiệm với cao su trước khi tìm ra quá trình lưu hóa bằng lưu huỳnh, giúp vật liệu không mềm nhũn khi nóng và không giòn khi lạnh. Ngay cả ngành dược hiện đại vẫn dựa nhiều vào việc sàng lọc số lượng lớn hợp chất để xem phân tử nào tạo ra tác động mong muốn.
Khoa học có thể thu hẹp phạm vi tìm kiếm. Edison biết mình cần vật liệu có điện trở cao. Nhà nghiên cứu dược biết nhóm phân tử nào đáng thử trước. Song, từ hiểu biết đến sản phẩm vẫn tồn tại khoảng cách. Phần lớn công nghệ được tạo ra bằng cách vượt qua khoảng cách ấy qua thử nghiệm, sai sót, điều chỉnh và đôi khi là may mắn.
Công nghệ hoạt động trước khi khoa học hiểu chúng
Không phải lúc nào khoa học cũng đi trước công nghệ. Năm 1899, Aspirin được thương mại hóa. Phải tới năm 1971, cơ chế tác động mới được giải thích.
Động cơ hơi nước xuất hiện trước khi nhiệt động lực học trở thành ngành khoa học hoàn chỉnh. Chính nhu cầu hiểu động cơ nhiệt đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của lĩnh vực này.
Năm 1796, vaccine đậu mùa được tạo ra, nhưng gần 90 năm sau, khi thuyết vi trùng phát triển, con người mới có cơ sở khoa học đủ mạnh để nhân rộng thành công sang những bệnh khác. Điều này đảo ngược quan niệm truyền thống.
Công nghệ không chỉ là sản phẩm cuối cùng của khoa học. Công nghệ còn tạo ra hiện tượng mới để khoa học nghiên cứu. Một thiết bị hoạt động nhưng chưa được hiểu đầy đủ có thể trở thành bài toán mới cho nhà khoa học. Khi lời giải xuất hiện, công nghệ lại được tối ưu thêm. Vì thế, đổi mới vận hành như vòng lặp.
Bell Labs và mô hình công nghệ không có “đường biên”
Transistor là một trong những ví dụ rõ nhất. Tại Bell Labs, các nhà nghiên cứu không đơn giản lấy vật lý bán dẫn có sẵn rồi xây sản phẩm hoàn chỉnh. Những nguyên mẫu đầu tiên thất bại hoặc tạo ra kết quả mà lý thuyết hiện có chưa giải thích được. Các nhà khoa học phải quay lại sửa hiểu biết của mình về chất bán dẫn. Mỗi bước tiến trong lý thuyết lại mở ra một bước tiến trong thiết kế.
Quá trình này đi từ những nguyên mẫu không hoạt động tới transistor tiếp xúc điểm đầu tiên, rồi tới transistor tiếp giáp, sau đó trở thành thiết kế chủ đạo. Điều quan trọng nằm ở cấu trúc tổ chức.
Bell Labs đặt nhà khoa học và kỹ sư đủ gần để vấn đề thực nghiệm có thể nhanh chóng quay trở lại phòng nghiên cứu, phát hiện khoa học mới có thể ngay lập tức được thử trên thiết bị. Không tồn tại “điểm bàn giao” cố định giữa khoa học và kỹ thuật. Hai bên liên tục đẩy nhau tiến lên.
Louis Pasteur và công nghệ sinh ra từ vấn đề thực tế
Louis Pasteur cũng cho thấy ranh giới giữa khoa học và ứng dụng mong manh đến mức nào. Một số phát hiện lớn nhất của ông bắt đầu từ những bài toán thương mại rất cụ thể.
Công việc giúp các nhà sản xuất rượu vang, bia và giấm cải thiện quy trình đưa Pasteur đến những phát hiện về chuyển hóa kỵ khí và vai trò của vi sinh vật trong quá trình lên men.
Việc hỗ trợ ngành nuôi tằm lại cung cấp những quan sát giúp ông tiến gần hơn đến thuyết vi trùng gây bệnh. Ở chiều ngược lại, trong quá trình nghiên cứu khoa học, thí nghiệm không như dự kiến với bệnh tả gà lại dẫn đến những vaccine được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Ở đây, nghiên cứu cơ bản và phát triển công nghệ không phải hai giai đoạn. Chúng là hai chế độ làm việc mà cùng một người có thể liên tục chuyển qua lại.
Khoảng cách mới là thứ quyết định khả năng tạo công nghệ
Thay vì hình dung đổi mới như đường thẳng, có thể xem nó như khoảng cách giữa những gì khoa học đã biết và công nghệ con người muốn tạo ra. Khoa học cung cấp bộ công cụ: khái niệm, nguyên lý, phương trình và cách đo lường. Nhưng bộ công cụ không tự biến thành sản phẩm.
Nếu khoảng cách quá xa, kỹ sư gần như không có điểm bám để thử nghiệm. Bell Labs khó có thể lập nhóm nghiên cứu transistor nếu vật lý chưa nhận diện được chất bán dẫn và những đặc tính đặc biệt của chúng. Tuy nhiên, nếu khoảng cách đủ nhỏ, kỹ sư có thể vượt qua bằng thử nghiệm.
Họ có thể từng bước lấp đầy khoảng trống bằng kiến thức mới. Hoặc tạo ra thiết bị hoạt động trước khi khoa học hiểu hết cơ chế. Trong trường hợp thứ hai, chính phát minh mới trở thành lực kéo đối với khoa học. Đây là lý do những đột phá lớn thường xuất hiện ở vùng biên giữa điều đã biết và điều vẫn chưa được giải thích.
Vấn đề của mô hình R&D hiện đại
Ngày nay, cách đổi mới được tổ chức lại có xu hướng tách những mắt xích này xa nhau hơn. Đầu thế kỷ 20, các phòng thí nghiệm doanh nghiệp lớn từng đặt nghiên cứu cơ bản và phát triển sản phẩm dưới cùng mái nhà. Mô hình đã suy giảm.
Hiện nay, nghiên cứu cơ bản phần lớn được tài trợ công và thực hiện trong trường đại học. Sau đó, kết quả chuyển sang doanh nghiệp thông qua hệ thống chuyển giao công nghệ.
Ở phía còn lại, startup và quỹ đầu tư mạo hiểm thường tập trung vào những công nghệ đủ trưởng thành để có thể phát triển thành sản phẩm trong khoảng thời gian tương đối rõ ràng. Nghiên cứu dài hạn, rủi ro cao và chưa biết thị trường ở đâu khó phù hợp với mô hình này.
Kết quả là người tạo ra tri thức mới và người biến tri thức thành công nghệ có thể làm việc trong những hệ thống hoàn toàn khác nhau, với mục tiêu, nguồn vốn và thước đo thành công khác nhau. Khoảng cách tổ chức có thể trở thành khoảng cách công nghệ.
Đổi mới cần nhiều hơn tiền cho R&D
Điều này đặt ra câu hỏi quan trọng với doanh nghiệp và các tổ chức tài trợ nghiên cứu. Bao nhiêu tiền được dành cho R&D rất quan trọng. Song, cách R&D được tổ chức có thể quan trọng không kém.
Nếu nghiên cứu cơ bản bị tách hoàn toàn khỏi kỹ thuật, nhà khoa học ít có cơ hội nhìn thấy những vấn đề thực tế có thể mở ra lĩnh vực nghiên cứu mới. Nếu kỹ sư chỉ được giao nhiệm vụ phát triển sản phẩm từ công nghệ đã trưởng thành, họ có ít không gian để theo đuổi những câu hỏi có thể dẫn đến đột phá.
Dự án công nghệ thực tế có thể cần cả hai cùng lúc: giải bài toán khoa học, chế tạo nguyên mẫu, kiểm tra kết quả, sửa lý thuyết rồi thiết kế lại sản phẩm. Ép nó vào chiếc hộp mang nhãn “nghiên cứu cơ bản” hoặc “phát triển sản phẩm” có thể làm mất chính vòng phản hồi quan trọng nhất.
Công nghệ tiến nhanh nhất khi khoa học đứng đủ gần kỹ thuật
Mô hình tuyến tính không hoàn toàn sai. Nếu không đầu tư vào khoa học cơ bản, nguồn tri thức mới cuối cùng sẽ cạn. Không thể chỉ thử nghiệm mãi mà không hiểu ngày càng sâu hơn về tự nhiên. Nhưng chiều ngược lại cũng quan trọng. Khoa học không nhất thiết phải hoàn tất trước khi kỹ thuật bắt đầu. Sản phẩm, nguyên mẫu và thí nghiệm kỹ thuật có thể mở ra những câu hỏi mà nghiên cứu thuần túy chưa từng nghĩ tới.
Lịch sử của transistor, vaccine, động cơ nhiệt hay vật liệu mới đều cho thấy tiến bộ mạnh nhất thường xuất hiện khi vòng lặp giữa hai thế giới diễn ra nhanh.
Bài toán của đổi mới công nghệ không chỉ là làm thế nào tạo ra nhiều tri thức hơn, mà còn là làm thế nào để tri thức và kỹ thuật liên tục va chạm với nhau. Bởi những công nghệ lớn hiếm khi ra đời ở cuối dây chuyền hoàn hảo. Chúng thường xuất hiện ở nơi khoa học chưa biết hết câu trả lời, còn kỹ sư vẫn đủ gần để thử xây thứ gì đó mới.
shared via worksinprogress,
