美国高端产业报告

一. 简介
美国迫切需要进行经济更新。多年来,增加工作岗位的情况令人失望,大部分工人收入停止不前,这动摇了国家的根基,令美国经济受挫。许多人怀疑国家经济能否实现承诺,取得繁荣。同时,流行科技具有“破坏力”,新技术成果令人惊讶-从先进的机器人到“3D打印技术”以至于“一切事物都实现了数字化”-即便人们现在很难预测事物发展的前景,这些成果仍让人们感觉兴奋不已。总之,即使该领域仍有巨大的潜力,对于适合所有领域重建美国经济的元素仍很难取得一致意见。

这就是本篇报告所要解决的问题。在不确定的环境中,本篇报告在非常重要的领域中明选择了一个特别的角度,这将成为美国经济复兴的重要因素。那个领域就是这篇文章中称作“先进产业”的领域。首先受到麦肯锡公司(McKinsey& Co.,)先进产业的重视-这家公司以深度融入技术创新和STEM (科学、技术、工程和数学)工人群体为特色,在数以十计的高附加值、高科技领域创造了工作岗位。这些领域从生产领域,比如汽车制造、航空航天和医疗设备,到发展迅速的服务产业,比如计算机、软件,再到能源产业,比如石油和天然气开采。通过他们的活动,这些产业广义上直接包含了国家的“科技”领域。

另外,这些产业也推动其他经济领域生产力的提高。它们为较长的供应链提供支持,通过他们工人的消费,拉动当地经济的增长。总体算下来,该领域直接和间接提供了国家四分之一的工作岗位。

关于分析事宜
个别先进行业依据两个标准进行评判:
每名工人的产业研发投入必须处于全产业的80%或更靠前,每名工人的投入额超过450美元
对于行业要求具备更高STEM (科学、技术、工程和数学)知识的产业来说,高学历工人所占份额也必须在国家平均水平之上或占所有工人总数的21%。
只有同时满足这两个标准的产业才被视为先进产业。按照这两个门槛值,我们找出了50个产业。这些行业对技术、发明投入巨大,雇佣熟练的技术工人开发、传播并应用新技术,以此来提高生产力。
 “先进产业为其他领域提供机遇,已经使得经济衰退时期的就业情况得以改善。它们未来的竞争力和增长是广泛分享繁荣的前提条件。”

总之,先进产业领域-按深度投资研发领域和STEM (科学、技术、工程和数学)进行定义-包含了国家最高价值的经济活动。因此,国家瞄准这些产业的创新性、包容性和持续增长性。

但是有一个问题,美国先进产业领域未来的竞争性是不确定的。竞争对手的国家正在加速他们对研发和STEM (科学、技术、工程和数学)工人的投资以及坚挺的区域性科技生态系统的建设,而美国对此领域的投资正在减少。结果,最近数十年间,生产领域工作岗位大规模减少,贸易逆差增加,即使先进科技产品情况亦是如此。同时,本国政府本应提供一个更新平台,却仍受困于党派麻痹。展望未来,需要一个新的联合体-包括国家、城市和大都市区域-国有、私有和民间机构的区域性网络-跨越华盛顿的麻痹行为,最优先考虑先进产业的竞争性。

因此,在不确定美国经济复苏来源的时刻,本报告呼吁政府加倍投入先进产业领域,将其视为未来繁荣的一个因素。报告首先说明,先进产业是什么以及它们为什么非常重要,之后,报告讲述了先进产业领域的规模、属性和地理分布情况,着重讲述了美国大都市区域的分布情况。报告描述了该领域在美国的优势所在以及面临的一些影响其国际竞争力的挑战。最后,本报告提出一些该领域优先发展的建议,期待私营和国营领域进行协作促进该领域的发展。

最后,主题很简单:一个富有竞争力、发展迅速的先进产业领域是广泛分享繁荣的前提条件。国家应该优先恢复他们的活力。

二、美国先进产业:它们是什么以及它们为什么重要

先进产业是什么?为什么它们重要?
以重用科技工人为特征,先进产业包含商业创新领域,特别是,它们是占据着发达经济体最佳地盘,将技术创新转化为工业化规模的企业。总之,这些产业瞄准了美国的经济福利。

先进产业是什么

根据本报告定义,先进产业系指进行大量的科研工作,但所使用STEM (科学、技术、工程和数学)工人的份额却与之不成比例。更为准确些,布鲁金斯将先进产业定义为这些产业,他们每名工人的研发支出额达到所有产业的20%,具有STEM (科学、技术、工程和数学)知识的工人份额超过国家平均水平。(参见第三章及在线方法论附录获取关于该定义及相关分析事宜的更多背景信息。)

基于该定义,美国先进产业领域包括50个分散的产业,包括35个生产产业、3个能源产业和12个服务产业。这些产业包括先进的生产产业,比如药物、汽车和航空航天;能源产业,比如石油和天然气开采和发电以及关键服务活动,比如研发服务、软件设计和电信。

这些行业频繁打乱了很容易进行的分类,的确,随着它们之间的彼此关联性日益增强,传统的产业分析方法显得有些过时。

经过时间考验的描述性词汇,比如区分生产和服务或“低技术”和“高技术”产品的词汇,是基于产品进行的行业分类,而不是基于创造价值(比如研发和技术)的投入和流程。然而,如今现代生产系统的复杂性和互联性日益提高,正在侵蚀着传统工业组群的价值,要求采用更新的方法进行产业分析。

比如,随着全球公司不断提供“端对端”整合解决方案,这就把产品和服务交付之间的差异化连接起来了,生产和服务传统的区分方法开始变得模糊。

同样,就经济分析而言,研究人员对生产和创新的传统区分方法持怀疑态度。过去,生产发生在制造车间里,而创新则孤立于实验室和设计设施中。然而,技术日益复杂,再加上产品寿命周期变短,促使公司将设计融入装配流程中,降低生产周期和修改成本。在这种情况下,公司要求他们的研发部门和生产设施紧密相连,通常这能在研发人员、工程师和高科技生产工人之间实现实时信息互通。

“高科技”概念-通常系指计算机生产和软件产业-也已经失去了其遍及各个产业的“一切事物都实现了数字化”(受到无处不在的电子学和计算机的推动)的这层意思。有了智能电网和先进的传感器技术,比如,下一代冰箱可能要比二十世纪的台式电脑拥有更多的电脑编码。就此而言,一家汽车公司,比如特斯拉汽车公司,其产业介绍和一家软件公司差不多。和该背景形成对比,单一的、高价值、先进产业领域的描述-按其创新和劳动力资产定义,以覆盖技术和业务模式为特色-在经济变革的特别时期有助于关注重要的内容。

就这一点而言,先进产业的特征是,它是经济发展的一部分,其中,最关键的技术发展趋势最为引人注目。看看IT领域颠覆性技术是如何到来的,“大数据”分析、材料科学、下一代基因组学和机器人正进行改造,甚至看似成熟的此类先进产业,比如汽车生产、管理咨询、电缆编程和诊断实验室。同时,先进产业也在其他经济领域发生颠覆性创新。通过云计算提供业务服务,比如,虚拟到真实的设计技术、3D打印以及实时物流的崛起,先进产业产品和服务正减少不同市场中创新企业家和中小企业的贸易壁垒。受到先进产业的驱动,零售、保健、供应链管理,甚至城市交通都正在发生转变。

为什么先进产业对美国及其区域而言如此重要?

但是,为什么先进产业对社会以及更广泛的经济而言如此重要?为什么要挑选出来的这些产业给予特别关注?最直接的原因,先进产业领域已经改变了生活和工作方式。

和大学和国营实验室合作,在先进产业的帮助下,首次实现人类登陆月球,开发出了混合电动汽车,现在正在构筑移动互联网,将数十亿全球居民带入一个互联的世界。同样,先进产业使得LASIK(镭射视力矫正手术)、GPS(全球定位系统)和TiVo(美国数字录像机)变得平常;开发出轰动的生物科技药品和高产量种子;推动目前进行的非传统石油和天然气开采改革向前迈出一大步。IPhone是先进产业竞争力的标识。同样,787梦想客机和谷歌的无人驾驶汽车也是先进产业竞争力的标识。在人类缓和气候变化的最坏方面,这将依赖于先进产业在拓展再生能源领域所取得的进步,比如太阳能或核能的产生。

但是,先进产业领域也代表着令人叹服的经济事实。占据美国科技发展和应用的领先位置,该领域在全球形成繁荣局面中起到关键作用。

具体而言,先进产业领域:

包含许多国家最主要的产业。在许多方面,先进产业是国家的关键产业-在发达经济体中确立技术优势、体现国家竞争力的产业。凭借它们自身的巨大实力,这些产业的生产力水平均在国家平均水平之上,主要体现在工人工资上,对GDP做出的贡献巨大。同样,因为其产品和服务比较复杂,这些产业能为长链原料供应商、特殊部件供应商和组合服务供应商提供支持。虽然供应链正变得日益全球化,这是事实,贸易数据显示,美国仍保留许多具有最高价值的领域。经贸外宣资料也显示,就投入以及它们更为广泛的影响力而言,考虑到它们支付的上述平均工资以及它们与其他经济领域发生较强的联系,先进产业具有较高的就业率和产出量系数-这是一个工作岗位指向经济体其他领域的辅助经济活动的指标。然而,该领域的重要性远远超过它的规模。先进产业对国家及其领域而言,其经济影响力很大。几乎每个先进产业都存在于贸易领域中-该领域在全球市场上进行竞争、至少部分商品销往国外并将销售收入返回美国。贸易领域的产业对国家繁荣而言是必须的。正如创新专家Stephen Ezell和Robert Atkinson所写道的,“没有具有全球竞争力的领域,国家的经济不可能具有活力。”对于一个多年来贸易逆差严重的国家而言,包括“先进科技产品”,先进产业有助于减少贸易逆差。

除了生产力和贸易方面,先进产业领域在支持国家和全球诸如国家安全、能源独立性、食品可持续性、健康和提高生活水平领域的目标方面的作用日益凸显。

航空航天、电子和通信产业在提供产品和服务方面扮演重要角色,所提供的产品和服务可帮助国家应对灾难,比如恐怖主义、环境灾难和流行病。电力、石油和天然气以及科研产业让全世界都能用到低价、有保障的能源来源,包括清洁能源。(参见“清洁科技”先进产业在降低太阳光电、推进存储设备能源密度方面所取得的进步)。随着世界人口不断增长,生物科技产业通过植物基因组学、高产量种子以及改良农作物和水管理等举措足以养活全世界的人口。同样,医疗、药物、基因组、电子和“大数据”先进产业正在通过开发远程监控、新的防治措施以及个体化用药协作改善国家乃至全球人口的健康状况。以顾客为中心的先进产业,比如电子、计算机、汽车和用具,就其本身而言,通过拓展采购选择、带给普通人省时省钱的功能以及以推动价格下降、质量上升的方式已经大幅提高了家庭的生活水平。总之,美国先进产业致力于提供非常重要的产品和服务,直接应对国家所面临的最为紧迫的挑战。

先进产业的经济影响力是如何辐射开来的

高水准、不断提高的生活水平主要通过两种方式产生:通过贸易方式和通过经济增长的方式。这两种方式都是以先进产业为核心。

先进产业瞄准经济领域,通过赚取其他地方的钱财,成为城市、区域和国家最为主要的财富生产者。另外,贸易鼓励专业化操作,这会提高生产力水平。潜在出口有望提高销售量、拓展经济范围从而赚取利润,因此也鼓励进行投资。先进产业包含美国经济领域的核心竞争力-正因为如此,工资也高。

然而,先进产业领域在经济中的作用范围超越了经济领域。先进产业间接提供了大量的工作岗位(乘法效应),所产生的科技能够提高生产力、提高经济增长量。

该领域对工作岗位潜在的“乘法效应”解释了为什么它在美国就业中扮演如此重要的角色。随着先进产业赚取的收入支付给员工、供货商和服务供应商,钱财辐射到更为广阔的经济范围,能提供更多的工作岗位。经济的非贸易领域-许多人工作的地方-实际上在很大程度上依赖贸易领域的收入。

然而,先进产业影响力的辐射范围则更为广泛。正如Philippe Aghion和Peter Howitt所说,“为了长期保持人均产出量的正向增长率,科技知识必须持续更新。”先进产业占据经济领域科技知识的核心位置。新知识和技术反过来会促使经济从固定数量的投入中提高产出量的价值。换句话说,它拥有提高全经济领域生产力增长的能力,而这是社会生活水平能够提高的唯一的、可持续的方式。

总而言之,先进产业是国家拳头产业,因为它们在收入、知识和技术方面支撑着经济的发展。这样做,它们可在整个经济体范围内提供就业岗位、创造价值并推动经济向前发展。

处在创新活动的关键位置。和它们以国家关键挑战为核心的内容相关,先进产业是国家工业创新的主要领域。创新事关国家、各州、区域、企业和家庭,从长远来看,因为它是高收入经济体提高生产力并持续提高公民生活水平的唯一可实行的方式,先进产业作用巨大,因为,从定义上来看,它们将社会创新源泉汇集到一起。特别是,它们是推动经济中产品和流程创新的研发支出主要目的地。因此,该领域是国家推动生产力提高的创新首要来源,反过来,为公司增加利润、提高市场份额,促进产业发展,为家庭、区域和国家拓宽经济收益。
这个领域作为创新源泉的重要性再强调都不为过。考虑到美国四分之三的公司不从事研发活动,经济学家David Audretsch问道:“很少从事或根本不从事研发的创新公司从哪儿获得知识的投入?”答案是源自许多研发集中型公司的“技术外溢”,比如先进产业领域的这些公司。因为创新公司不能获取他们研发投资所产生的所有知识,采用类似流程或制造辅助产品的其他公司通常要求通过限制、使用、员工流失或其他方式获取新知识。因此,先进产业的创新投资、活动和先进性“溢出流入”到其他领域。因此,它们辐射开来。

在某些情况下,比如针对IT产品和服务,先进产业技术以“通用技术”的形式出现,而这种技术的确能在整个经济体范围内对生产力产生巨大的推动作用。试想一下,比如IT生态系统。尽管标志性公司,如IBM、AT&T、微软和谷歌建立其IT生态系统,成千上万的其他公司和企业-几乎来自其他各个产业都来攫取大部分的经济回报。在过去的十年间,美国先进的IT应用程序在整个经济范围内产生超过30%的劳动生产力增长额。

先进产业创新如何溢出流入到更加多的经济体范围内

信息技术(IT)最能说明先进产业如何通过创新和广泛使用的方式支持美国经济增长的。20世纪90年代中期以前,源自信息技术(IT)的生产力增长仍然仅仅依赖于生产软件和硬件的这些公司(所有这些公司均在先进产业之列)。然而,在1995年之后的十年间,源自信息技术(IT)的生产力收入主要源自非IT领域的公司,特别是高价值先进产业,如管理和研发咨询、医疗设备和精密仪器生产。这些公司开始利用信息技术(IT)改善运营情况,出现增长情况。在这期间,信息技术(IT)占到美国生产力增长的三分之二,尽管信息技术(IT)领域直接雇佣的劳动力仅为2.5%。Jorgenson, Ho 和Samuels的调查显示,在20世纪90年代集中使用信息技术(IT)的领域其全要素生产力出现急剧增长,而未使用的领域则出现下滑。在1995年到2000年间,使用信息技术(IT)的领域登记的全要素生产力要比其他领域高出十倍。

从那时起,零售、批发和酒店领域开始加大对信息技术(IT)的投资,在2002年到2012年间,信息技术(IT)产生总劳动生产力增长额的三分之一。将信息技术(IT)更远传播到显著落后的大领域中-即保健和教育领域-有望获得更大的生产力增加值。

信息技术(IT)三十年的发展轨迹说明了一个关键经济点:美国经济增长的规律首先是从几家先进产业公司引进颠覆性技术开始,之后在全部经济范围内采用,最后散布到经济的每个角落。

来源:Dale Jorgenson及其他人员,“信息技术和美国生产力增长:一家生产产业模范所提供的证据,”,生产力分析期刊,35(2)(2011)。

信息科技不是唯一产生相当大影响力的通用技术。其他的还包括基因组革命、先进材料科学的到来以及先进机器人和机械学习中新的发展。比如,麦肯锡公司(McKinsey & Co.)预估,基因序列在保健、农业和生物燃料中产生的经济影响力在下一个十年间要超过一万亿美元。在未来几十年间,先进产业中引进的通用新技术,比如纳米技术和先进的能源存储,可能成为经济增长的主要来源。
培训、雇佣许多国家主要劳动力。该领域也在建筑和维持全球技术劳动力领域产生重大影响。该领域是国家STEM (科学、技术、工程和数学)知识库的仓库,也是随着时间的流逝流出到其他经济体中的技能工人关键智囊团。STEM (科学、技术、工程和数学)工人-从航空航天工程师到软件开发人员、材料工程师、生物科学家、发电厂管理员、机械工程师和技能技师-起到至关重要的作用,因为他们做出发明并应用于支撑创新和增长。就专业水平而言,高级工程师和科学家通过创新和企业家精神确保美国经济处于领先地位。就未获得学士学位这一角度而言,技能技师对研发人员获得专利权的产品和机械进行生产、组装、维修,确保公司送达到他们的市场,减少产品缺陷、创建流程创新并提高生产力。另外,正如本文的一位合作作者在其他地方所观察到的,尽管这些技师不直接参与创新,他们对于实施新观点至关重要,他们能为研发人员就设计方案、材料选择、成本因素以及其他技术开发和部署适用方面的可行性提供建议。

在这方面而言,先进产业不仅雇佣了成百上千国家产业中顶尖工人的核心骨干,他们也对其他经济体的工人传授新技术、通过培训等方式学习其他工作技能。毕竟,STEM (科学、技术、工程和数学)工人将STEM (科学、技术、工程和数学)技能引入到其他产业中,包括管理和专业服务、金融和保健。从这层意义上来说,先进产业的影响力再次向外辐射到整个经济体中。

然而,先进产业不只是对国家福利有深远影响。根据它们在美国各州和各区域的不均衡分布,它们也是大都市繁荣的关键决定因素。

为了看到这一点,不得不想罗利市的软件、通信和医疗以及电力设备生产聚集地;威奇托主要集中航空航天产业;或者圣地亚哥有大量的IT、生物科技、软件和科学咨询活动。

先进产业在地理位置上倾向于聚集在一个区域,因为它们依赖于周边环境来分享创新来源,比如大学和国家实验室;能够接触到技能劳动力群体;并享受大量的“生态系统”益处,包括信息外溢、本地供应链密度和相关公司、专业供货商和服务供货商可用网络。通过这样做,这些产业带给他们所在区大量的经济利益。

按照定义,不只是大都市区经济体从存在的这些创新和STEM (科学、技术、工程和数学)工人中获益,密集型产业亦是如此,它们的专利、培训和价值链与提高的生产力增长、高工资就业岗位以及企业家精神相连。另外,各区域产生足够密度的先进产业活动时,它们就会从强大的反馈回路中获益。随着更多公司聚集,累积起来的经济活动之间相互补充-前沿的研究、定制的培训项目、专业供应商和产业相关性-只会增加这个场所对其他公司和新投资的吸引力。随着技术的融合和合并,这种联营反过来会加快提出新方案和新的混合产业。在这方面,给各区带来的收益成指数式增长。

这种动态聚集形式可帮助解释在丹佛出现繁荣的空间技术聚居区,在西雅图出现充满生气的专门化智能制造业。它也能帮助解释在许多城市中出现都市“创新区”,因为公司、研究人员和他们的合作伙伴在都市区范围内汇集,吸收关键的市场信息,获知快速变化的观点。这些空间紧凑、交通可达的协作节点-就像在剑桥的肯德尔广场或西雅图南湖联合区出现的那样-是先进产业发展需要也开始改变空间发展模式最明显的方式之一。
布鲁金斯学会︱美国先进产业II它们是什么以及它们为什么重要

颠覆性技术定义先进产业领域

大量突破性技术不仅改变了先进产业领域,也在许多方面对它进行重新定义。许多颠覆性技术的交叉属性加强了生产和创新、制造和服务以及材料和数字化之间的持续融合。最典型的科技发展趋势是:

添加制造/3D打印技术:3D打印是通过分层加色处理建筑物体。添加生产在生产产业中具有大幅降低原型的成本和时间,也能够批量定制化产品。

先进材料:通过应用物理学、材料科学和化学在分子水平上发展先进材料。先进材料具有降低车辆重量而不失去其优势,生产出有效率的清洁能源和更加耐用的机械。

先进机器人技术:自动化操作和先进机器人技术使得生产流程速度更快、一致性更好、复杂度更高。尽管机器人技术并非新出现的,直到最近人工智能技术才变得成熟,足以自动操作非例行工作,比如装配线质量控制监督。

大数据/先进的分析学:大数据系指对于传统的计算工具而言太大,需要独特的软件和技师来进行存储、管理和分析的数据集。大数据不仅对于管理复杂的全球供应链或客户管理来说是重要的,对于生产流程中的学习和创新而言也是非常重要的。

云计算:云技术使得几乎所有的计算应用通过网络或因特网交付。极大地降低运营成本,云计算在所有产业-从零售到软件开发能促进产业业务模式的彻底改革。
物联网:先进的软件、机器人学、便宜的传感器以及网络连接进行组合,使得物体通过数字化进行交互。随着科技的进步,网络化智能设备为旧工作和旧系统注入新的活力。

下一代基因组学:基因组学是研究DNA揭开有机新知识。低成本基因序列机器设备有望带来革命性的药物疗法、新的生物燃料和抗旱、抗虫农作物。在基因操作上,未来科技很可能发生激进式创新。

来源:麦肯锡全球研究所(McKinsey Global Institute),”颠覆性技术:即将改变生命、生意和全球经济的进步”(2013);总统科技参谋会议,“捕获先进制造业的国内竞争性优势”(2012)。

总而言之,先进产业无论是对于国家而言还是对于各区域而言都是至关重要的。这些产业瞄准经济领域。它们是美国创新的领导者,科技就业岗位获得良好的补偿,就本地乃至国家而言,它们是美国技术会聚和转变的重点。识别美国的先进产业领域能清晰认识最能推动美国繁荣至关重要的产业。

原文始发于:美国高端产业报告


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