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Por qué el ecosistema de innovación de EE. UU. se está ralentizando

Por Ashish Arora, Sharon Belenzon, Andrea Patacconi y Jungkyu Suh

Innovación

Harvard Business Review

¿Está la innovación estadounidense bombardeando? Los datos así lo sugieren: el crecimiento de la productividad en los Estados Unidos, impulsado por la innovación, se ha desacelerado. La productividad total de los factores creció sustancialmente a mediados del siglo XX, pero comenzó a desacelerarse en 1970. Este lento crecimiento continúa hoy, con una productividad más baja que hace más de 100 años.

Esta desaceleración se produjo a pesar de una mayor inversión en investigación científica. Los datos de la National Science Foundation (NSF) indican que la inversión estadounidense en ciencia ha aumentado constantemente entre 1970 y 2010, medida por los dólares gastados (que han aumentado 5 veces), el número de doctores capacitados (2 veces) y los artículos publicados (7 veces). ¿Por qué hay poco crecimiento de la productividad para mostrar esto?

Una explicación es que la ciencia de hoy simplemente no es tan innovadora como antes. Algunos discuten esto, sin embargo, apuntan a los avances en física cuántica (computación cuántica), física de plasma (conversión termiónica) y biología molecular (CRISPR Cas-9). Otra explicación, que exploramos, es que la ciencia actual no se está traduciendo en aplicaciones; en otras palabras, algo impide que los descubrimientos científicos fomenten la innovación productiva.

Nuestra investigación encuentra que el ecosistema de innovación de los EE. UU. Se ha fragmentado desde la década de 1970, con la ciencia corporativa y académica separándose y dificultando la aplicación de los descubrimientos científicos básicos. Nuestro análisis también muestra que el emprendimiento científico respaldado por Venture Capital (VC) ha ayudado a cerrar esta brecha entre la ciencia corporativa y la academia, pero solo en un par de sectores. Estos hallazgos sugieren que si queremos ver un mayor crecimiento de la productividad, necesitamos explorar formas alternativas de traducir la ciencia en invención.

Grandes empresas se retiran de la ciencia

Hasta la década de 1970, algunas grandes corporaciones estadounidenses invirtieron en investigación científica hasta tal punto que la ciencia corporativa se parecía, y en ocasiones excedía, a la investigación universitaria de calibre. La unidad central de I + D de DuPont, pionera en química de polímeros, publicó más artículos en el Journal of the American Chemical Society que el MIT y Caltech combinados en la década de 1960. Los Laboratorios Bell de AT&T, hogar de la teoría de la información y el transistor, presumieron de contar con 14 ganadores del Premio Nobel y cinco ganadores del Premio Turing entre sus ex alumnos.

En la década de 1980, una combinación de presión de los accionistas, mayor competencia y fracasos públicos llevó a las empresas a reducir las inversiones en ciencia. En cambio, las corporaciones comenzaron a buscar nuevas ideas en universidades y pequeñas empresas emergentes. Bell Labs se separó de su empresa matriz, AT&T, y se colocó bajo Lucent en 1996. Xerox PARC se convirtió en una compañía separada en 2002. IBM bajo Louis Gerstner redirigió la investigación hacia más aplicaciones comerciales a mediados de los 90. DuPont cerró su Laboratorio Central de Investigación y Desarrollo en 2016.

La retirada de las grandes empresas de la ciencia se puede deducir del gráfico anterior, que muestra que la participación de la investigación (tanto básica como aplicada) en la I + D empresarial total en los EE. UU. Cayó de aproximadamente el 30 por ciento en 1985 a menos del 20 por ciento en 2015. Mientras que el La cantidad de investigación básica (la "R" de I + D) se estancó durante el período de 20 años entre 1990 y 2010, el gasto total de la industria y las patentes en actividades de desarrollo (la "D") han crecido constantemente.

Esta disminución en la investigación aparece también en datos de publicaciones científicas. Un estudio de 4.608 empresas estadounidenses que cotizan en bolsa que realizan I + D descubrió que el número de publicaciones por empresa disminuyó a una tasa del 20% por década entre 1980 y 2006. La tendencia también aparece en los datos sobre premios científicos: otro estudio encontró que las empresas Fortune 500 ganaron El 41% de los premios a la innovación en 1971, pero solo el 6% en 2006.

Esto marca un cambio significativo en el ecosistema de innovación de EE. UU. Pasamos de una economía en la que las grandes empresas hicieron tanto investigación científica como desarrollo hacia una con una división más estricta del trabajo, donde las corporaciones se especializan en desarrollo y las universidades se especializan en investigación.

A diferencia del sector corporativo, las universidades han seguido ampliando la investigación, una tendencia que comenzó en serio después de la Segunda Guerra Mundial. Los datos de la NSF indican que el gasto universitario en investigación aumentó más de cuatro veces, de $ 15 mil millones a $ 62 mil millones entre 1980 y 2015. Incluso en los últimos años, las publicaciones científicas revisadas por pares aumentaron en un 37% entre 2003 y 2016 para las universidades, mientras que para las empresas han caído un 12%.

Aunque la especialización significa que las universidades y las empresas pueden mejorar en la producción de productos de investigación y desarrollo, respectivamente, esta división del trabajo innovador ha hecho que sea más difícil para la investigación innovadora convertirse en productos útiles. La ciencia universitaria es cualitativamente diferente de la ciencia corporativa. Las empresas tienen acceso a recursos especializados que las universidades a menudo no pueden emular fácilmente. Por ejemplo, la invención de Bell de la Antena Holmdel Horn, la invención de Google de la Unidad de Procesamiento de Tensor (TPU), el uso de Pfizer de los procesos de Detección de Alto Rendimiento (HTS) son proezas que las universidades o pequeñas empresas habrían encontrado difíciles de lograr. Estos inventos requerían tanto la escala como el alcance que el modelo de investigador individual en las universidades encontraría difícil de reproducir.

Además, los investigadores corporativos y universitarios tienen diferentes incentivos, que pueden afectar la facilidad con la que se puede traducir su investigación. Los investigadores universitarios son recompensados ​​por su precedencia ("quién viene primero"), mientras que los investigadores corporativos son recompensados ​​por su utilidad en la invención ("funciona"). Por lo tanto, es más probable que la investigación universitaria sea nueva, pero menos probable que funcione según lo previsto por las empresas. Los inventores parecen ser conscientes de este problema, ya que un estudio reciente descubrió que un descubrimiento publicado por un equipo de investigación de la universidad tiene un 23% menos de probabilidades de ser citado en patentes que el mismo descubrimiento, publicado por un equipo de investigación corporativo.

Incluso cuando las universidades producen conocimiento que es relevante y aplicable, es posible que las empresas no puedan encontrarlo. A medida que las empresas reducen el gasto en investigación básica, tienen menos investigadores que siguen y participan en la comunidad académica en general. Esto implica que las empresas perderán cada vez más el conocimiento de dónde buscar investigaciones relevantes y aplicarlas.

Los VC son puentes en un ecosistema cada vez más fragmentado

El capital de riesgo (VC) y las nuevas empresas han sido soluciones al problema de conectar la investigación universitaria ascendente con las aplicaciones comerciales descendentes. Las tecnologías nacientes dentro de la biología molecular, la bioquímica, los circuitos integrados y la computación personal fueron inicialmente rechazadas por las grandes empresas hasta que las startups respaldadas por VC desarrollaron productos de trabajo, como microprocesadores (Intel), insulina sintética (Genentech) y Macintosh (Apple).

Las startups respaldadas por VC conectan el abismo entre la ciencia universitaria y la invención corporativa. Los gerentes de capital de riesgo a menudo tienen títulos avanzados en el tema en el que invierten y acumulan experiencia de comercialización a lo largo de sus carreras. Las startups tampoco tienen modelos de negocio establecidos, calcificados a lo largo del tiempo, que hacen que las empresas establecidas sean resistentes a las ideas disruptivas. La investigación de Xerox PARC, por ejemplo, fue comercializada con éxito por Xerox solo cuando se conectó con el negocio principal de la empresa (por ejemplo, impresoras láser), pero no cuando se separó de ella (por ejemplo, GUI, ethernet).

Sin embargo, VC no ha sido una solución perfecta, ya que las inversiones se han concentrado principalmente en las ciencias de la vida y la innovación digital. Según los datos de PwC Moneytree, las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) y las nuevas empresas de ciencias de la vida recibieron alrededor del 83% de todas las inversiones de capital de riesgo entre 1995 y 2019. Esto significa que muy poca financiación se destinará a la innovación en otros sectores vitales para las economías avanzadas, como la energía, que se basa en los avances fundamentales en las ciencias de los materiales y la nanotecnología para ofrecer redes más eficientes y una generación de energía más segura.

Los desafíos de traducir la ciencia fuera de las TIC y las ciencias de la vida

¿Por qué es tan difícil para los empresarios con base científica obtener financiación fuera de estas dos áreas? Especulamos que se debe a la incertidumbre técnica y comercial.

La incertidumbre técnica es, en pocas palabras, si un problema técnico determinado puede resolverse utilizando un enfoque propuesto. El riesgo comercial se refiere a los desafíos de evaluar con precisión la demanda de un producto propuesto y los costos probables de ampliar y atender el mercado. La mayoría de los proyectos de software tienen riesgos técnicos limitados: la pregunta clave es qué se debe hacer, en lugar de cómo se debe lograr. El riesgo comercial se gestiona estableciendo hitos comerciales (como el número de usuarios o el costo de adquisición del cliente). A medida que la startup supera un hito, obtiene una inversión adicional para avanzar hacia el próximo hito. Las ciencias de la vida enfrentan una incertidumbre técnica significativa, pero la incertidumbre del mercado es muy baja, ya que la necesidad de nuevos tratamientos y dispositivos médicos es relativamente estable. Los proyectos en ciencias de la vida también pueden asignarse a hitos específicos y administrarse en consecuencia. A medida que un proyecto alcanza con éxito un hito, los inversores pueden estimar la ganancia de valor en función del tamaño probable del mercado.

Hacer malabarismos con ambos tipos de riesgos puede resultar prohibitivo, lo que puede explicar por qué las nuevas empresas en ciencias físicas han recibido fondos limitados del sector privado. El sector energético ofrece un ejemplo: la generación de energía termoiónica es un método que convierte directamente el calor en electricidad y promete mejoras significativas en los motores térmicos mecánicos. Originalmente explorada en la década de 1960 para alimentar satélites, la tecnología fue descuidada por los inversores hasta hace poco debido a desafíos técnicos: las herramientas de microfabricación necesarias para crear prototipos no estaban fácilmente disponibles.

Las invenciones en el sector energético también enfrentan un riesgo de mercado significativo, ya que la adopción generalmente requiere cambiar la infraestructura técnica existente, el comportamiento del consumidor y la regulación gubernamental. Las innovaciones de energía limpia en energía eólica y solar, por ejemplo, dependen del desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía de la red. Pero los avances en estas tecnologías, como las baterías, dependen de la demanda del mercado descendente. Debido a estos riesgos, el financiamiento de capital riesgo en las nuevas empresas de tecnología de baterías comenzó en serio solo en la década de 2000, después de que el sector automotriz comenzó a adoptar vehículos híbridos y totalmente eléctricos.

Las grandes corporaciones a menudo pueden manejar estas incertidumbres comerciales y técnicas mejor que las nuevas empresas porque tienen experiencia en trasladar productos de laboratorios a mercados, y porque ellas o sus socios pueden ser una fuente de demanda. Las grandes empresas también pueden coordinar mejor los cambios requeridos en otras partes de la cadena de valor, y tienen más experiencia en el manejo de desafíos regulatorios.

A dónde ir desde aquí

¿Qué se puede hacer para unir la ciencia y la aplicación en sectores descuidados? Una solución es que el sector público intervenga y financie nuevas empresas prometedoras en ciencias físicas mientras se enfoca en resolver problemas técnicos, con la esperanza de que el capital privado pueda intervenir para ayudar con los desafíos comerciales. El programa de subsidios SBIR en el Departamento de Energía, por ejemplo, financia nuevas empresas renovables y se ha encontrado que aumenta las patentes, los ingresos y las tasas de salida exitosas al reducir las restricciones financieras. Más capital ayudará a resolver la incertidumbre técnica al permitir la construcción de prototipos intensivos en capital a lo largo de largos ciclos de desarrollo y validar el rendimiento para los posibles inversores. Las organizaciones orientadas a la misión, como DARPA y ARPA-E, por ejemplo, continúan financiando innovaciones fundamentales como las que han llevado a Internet, reconocimiento automático de voz, traducción de idiomas y receptores del Sistema de Posicionamiento Global.

Una solución paralela es fomentar el talento emprendedor científico. Cyclotron Road en Berkeley Lab y Runway en Cornell Tech proporcionan becas de investigación para científicos e ingenieros posdoctorales para centrarse en la transición del descubrimiento a la aplicación. Los becarios aprovechan la infraestructura de investigación académica y de laboratorio nacional para avanzar tecnologías basadas en su investigación y explorar la viabilidad comercial. Otras instituciones de investigación en los EE. UU., Canadá y Alemania están siguiendo su ejemplo. Las tutorías y el equipo que reciben los científicos en estos programas les permite gestionar de manera más efectiva la incertidumbre comercial al estar más en sintonía con las necesidades de los consumidores y construir modelos comerciales viables.

Aunque es tentador, no tiene mucho sentido anhelar el pasado, dorado o no. El nuevo ecosistema de innovación es muy prometedor. Lo que necesitamos es una mejor manera de aprovechar los avances científicos y los avances técnicos de hoy para acelerar el crecimiento de la productividad.

Ashish Arora es el Profesor de Administración de Empresas Rex D. Adams en la Fuqua School of Business de la Universidad de Duke.

Sharon Belenzon es profesora asociada en el área de estrategia en la Fuqua School of Business de la Universidad de Duke.

Andrea Patacconi es profesora de estrategia en la Norwich Business School de la Universidad de East Anglia.

Jungkyu Suh es candidato a doctorado en el área de Estrategia en la Fuqua School of Business de la Universidad de Duke.