ベル研究所再創造の条件
(construction-physics.com)- Bell Labsは20世紀にAT&Tの電話網の構築・運用を支え、トランジスタ、UNIX、情報理論のような成果を生み出したが、同じ条件を今日意図的によみがえらせることは難しい
- 成功の核心は、AT&Tが政府に認められた垂直統合型独占の電話会社だった点にあり、長期研究に必要な資金・時間・適用先を1つの組織の中で提供していた
- 研究文化は学界のように自由だったが、Bell Systemの改善という狭い囲いの中にあり、実際の業務の大半は製品・部品・製造・品質改善に近かった
- 1982年のAT&T分割後、Bell LabsはBellcore、Lucent、Alcatel-Lucent、Nokiaへと続く組織変更と財務圧力を経験し、研究規模は大きく縮小した
- Bell Labsが生み出したトランジスタとデジタル技術は、通信技術を複数企業が分担して開発できるようにし、最終的にはBell Labsを可能にしていた独占的通信体制を弱めた
AT&Tの電話網が生んだ研究所
- 20世紀の大半を通じて、AT&Tは米国の電話インフラの構築と運用をほぼ一手に担っていた
- 電話機や電気機器を作り、全米に数億マイルの電線を敷設し、交換台と交換局を運営した
- 機器製造はAT&Tの製造子会社Western Electricが担い、設計と開発はBell Telephone Laboratories、すなわちBell Labsが担当した
- Bell Labsは産業研究所を超えて世界最高の研究所とみなされ、ある卒業生は「ほとんどすべての学術機関を合わせたものに匹敵する組織」と表現した
- 代表的成果はトランジスタだが、成果の一覧ははるかに幅広い
- シリコン太陽電池、最初の能動・受動通信衛星、最初のビデオフォン、最初の携帯電話システム、最初の光ファイバー電話ケーブル、石英時計
- 情報理論、統計的工程管理、UNIX、宇宙マイクロ波背景放射の発見
- ポリエチレンを日光分解から保護する化合物の特許は、AT&Tが保有した中で最も価値の高い特許だった
- 受賞実績も大きかった
- ノーベル賞10件、Turing Award 5件、Draper Prize 5件
- Bell Labsの社員36人がNational Inventors Hall of Fameに殿堂入りした
- Bell Labsは現在Nokiaの子会社として存在するが、20世紀半ばの産業研究拠点とは名前以外ほとんど関係がない
AT&Tが研究組織を育てた理由
- 初期のAT&Tは科学・発明活動が大きくなく、外部の特許や発明を買い入れて必要に合わせて調整する方式に近かった
- 1907年以降、AT&Tの技術戦略は変わった
- 主要特許の満了後、数千の独立電話会社と競争する中で1902〜1907年に負債が3倍に増え、株価は50%以上下落した
- JP Morgan率いる銀行家グループが会社を掌握し、Theodore Vailを社長に据えた
- Vailは電話網を、政府規制の下で単一企業が運営すべき自然独占と見なし、「one system, one policy, universal service」という目標を掲げた
- 普遍的な電話サービスのためには、長距離信号減衰の問題を解決する必要があった
- Vail就任時の電話信号は約1,800マイル、つまりNew YorkからDenver程度までが限界だった
- John CartyとFrank Jewettは1909年に電話信号中継器の開発プロジェクトを開始した
- Harold Arnoldは電子ベースの増幅を研究し、Lee de Forestのaudionをもとに電話増幅器を開発した
- 1915年、New York-San Francisco電話線が真空管ベースの増幅器で開通した
- Bell Labsは1925年に複数の研究・工学組織を統合して正式に発足したが、科学に基づく技術開発で電話サービスを継続的に改善するというVailの価値観は、すでにAT&Tの中に根付いていた
自由な研究と産業現場の結合
- Bell Labsは通信技術の改善という目標の下で、きわめて広い科学分野を探究した
- 物理学、化学、冶金学、数学だけでなく、生理学や心理学の部門もあった
- 自由な研究環境ではあったが、産業研究所という性格は保たれていた
- Eric Gilliamはこれを「長いリード、狭い囲い」と説明している
- 研究者はさまざまな道を探れたが、システムエンジニアが科学の進展と現場ニーズを結びつけ、Bell Systemに有用な問題へと方向づけた
- 著名な研究成果とは対照的に、Bell Labsの業務の大半は製品開発と改良だった
- 時期によって研究者は全体人員の約10〜20%だった
- 残りは発明や発見を製造可能な製品に変え、材料や部品を試験し、電話機器とインフラを漸進的に改良することに注力していた
- Jon GertnerによるBell Labsの歴史には、交換台のばね、革製安全ベルト、リベット、はんだ接合、電線間隔、埋設電線の工程といった細かな改善が重要な仕事として登場する
- 1939年、AT&Tは米国の電話機の83%、長距離電線の98%、大陸間無線電話リンクの100%を支配し、毎年200万マイルの電話線を追加していた
- 音声フィードバック増幅器、同軸ケーブル、クロスバースイッチのようなBell Labsの発明がこの成長を支えた
トランジスタが生んだ頂点
- Bell Labsの代表的成果はトランジスタとその派生技術である
- MOSFET、太陽電池、結晶成長、zone melting、拡散炉といった製造技術が続いた
- 電話網は真空管と機械式リレーを大量に必要としたが、真空管は壊れやすく電力を多く消費し、機械式リレーは遅く摩耗があった
- Mervin Kellyは、可動部のない固体状態部品でこれを置き換えようとし、量子力学と半導体研究がその可能性を開いた
- Bell Labsは1930年代初頭から半導体を研究していた
- Walter Brattainは1929年に入社し、copper oxide rectifierを研究した
- 1936年、KellyはWilliam Shockleyを採用して固体物理部門を強化した
- 1945年にJohn Bardeenが加わった後、Bardeen、Brattain、Shockleyは半導体増幅器の理解を前進させた
- 1947年12月にトランジスタを公開した
- 後続の発明はトランジスタを実用製品へと変えた
- 1948年のbipolar junction transistorはpoint-contact transistorより作りやすく、信頼性も高かった
- 1950年の結晶成長、1951年のzone melting、1954年のシリコントランジスタと拡散炉が続いた
- 1950年、Western ElectricはBell System機器向けトランジスタを月100個生産した
- 1954年、Bell Labsの固体研究は世界初のシリコン太陽電池を生み出した
- トランジスタ以後、Bell Labsの地位は世界最高の産業研究所、ひいては世界最高の研究所として確立された
- Bell Labsの研究者は助成金申請や講義負担なしに学界レベルの自由を享受し、最先端設備のような技術資源も利用できた
- ノーベル賞10件のうち8件は、トランジスタ発明後の1950〜1970年代に採用された研究者から生まれた
AT&T分割後の衰退
- Bell Labsは1982年の裁判所命令によるAT&T分割まで重要な発明と発見を続けた
- 分割直前には、研究環境を維持できるという楽観もあった
- 1983年、Bell LabsのAI研究者Mitchell Marcusは、研究所が生産的だった古い精神に戻りつつあると語った
- 分割後、一部はBellcoreとして切り離されたが、Bell Labsの大半は残り、その後もノーベル賞5件につながる研究が行われた
- しかし組織は繰り返し分割され、移管された
- 1983年にBellcoreが設立された
- 1996年、Western ElectricがLucent Technologiesとして分社化され、Bell Labsも分かれた
- LucentはAvayaとAgereを分社化し、これらもBell Labsの研究者の一部を引き継いだ
- LucentはAlcatelに買収され、2015年にNokiaがAlcatel-Lucentを買収して現在のNokia Bell Labsになった
- 財務圧力は研究の方向を変えた
- Bell Labsは事業ライン中心に再編され、経済学や社会心理学のような一部研究領域は消えた
- 残った研究には、事業の即時的な必要に合わせるよう圧力がかかった
- 有能な人材は学界やSilicon Valleyへ去り始めた
- 規模の差も大きかった
- 1970年代末のAT&Tは約100万人を雇用していたが、Lucentは発足時14万人で、2002年には3万5千人に減った
- 1970年代末のBell Labsは約25,000人と研究者1,300人を雇用していた
- 2002年にはBell Labsの研究者は約500人しか残っていなかった
- 現在のNokia Bell Labsは約750人を雇用し、研究の焦点はネットワーク基盤、自動化、半導体、AIにある
成功の条件: 独占、垂直統合、目的、時代の偶然
- Bell Labsの最も重要な基盤は、AT&Tが政府に認められた大規模な垂直統合型独占電話会社だった点である
- AT&Tの規模は、Bell Labsが巨大な研究組織であっても売上比で小さな負担にとどまることを可能にした
- 独占的地位は、10年後あるいは20年後に成果が出る研究を支えることを可能にした
- 光ファイバー、海底電話ケーブル、電子交換のような技術は開発に数十年を要した
- AT&Tの巨大な規模は、ごく小さな改善でも価値あるものにした
- 部品やサービスで数セント節約するだけでも、Bell System全体に掛け合わされれば大きな効果になった
- 垂直統合は研究の適用先を広げた
- AT&Tは電話機器を設計・製造・運用していたため、発見がBell Systemのどこかで使われる可能性が高かった
- Bela Juleszの奥行き知覚テストは、集積回路の品質検査で奥行き知覚が不足する検査員を見分けるために使われた
- 幅広い専門性は問題解決にも役立った
- 多様な分野の専門家が同じ組織内にいて、アクセス可能で、知識共有にも前向きだった
- AT&Tはあまりに巨大だったため、政府の反トラスト措置や国有化の脅威に継続的にさらされており、電話サービスの継続的改善はその存在を正当化する手段だった
- Bell Labsの明確な目的も重要だった
- 目標は電話と通信技術を改善し、AT&Tのサービスをより良く、より安くし、増え続ける電話需要を受け入れることだった
- John Pierceは、研究所には責任と一般目標が必要であり、20世紀の大規模研究所は「本当に必要だったから」生まれたと見ていた
- 時代的条件も大きかった
- 1920〜1930年代の量子力学は新しい物理現象をもたらした
- Hitlerの台頭は欧州の物理学者を米国へ移住させ、大恐慌末期にBell Labsは物理学者を雇える数少ない組織の1つだった
- 第二次世界大戦中、Bell Labsは数千人を追加し、戦車無線機、暗号化装置、高射砲指揮装置、レーダーなど1,000件を超える政府契約を遂行した
今日では再現が難しい理由
- Bell Labs型の文化そのものは、原理的には作ることができる
- 高い水準の目標志向
- 目標達成方法における広い自由
- 学際的な協業
- 現実の問題を中心に据えた研究
- 必要なら基礎研究まで実施
- 研究者の負担を最小化し、柔軟性を最大化
- しかし、こうした文化は意図的に作るのが難しい
- 科学に基づく開発プロジェクトの初期の大成功のような要素は、思い通りには作れない
- 目標を掲げることと、組織文化全体を貫く切迫した必要性は別物である
- Bell Labsの名声のかなりの部分はトランジスタ発明に由来しており、名声や最高の人材の獲得も完全には制御できない
- より大きな問題は資金と構造である
- Bell Labsは大規模な垂直統合型電話独占のおかげで、産業研究所としては異例に長く広い研究開発の視野を持てた
- GoogleのようにR&Dに数十億ドルを投じ、自動運転や寿命延長のような長期プロジェクトを支援する企業でも、Bell Labsモデルを完全には踏襲していない
- GoogleのMoonshotプロジェクトは独立会社のように組織され、外部資金を調達し、有望になればスピンオフされる傾向がある
- Bell Labsは、自らが作った技術によって統制力を失った面もある
- 太陽電池、CO2 laser、glow stick chemistryのようにBell Systemにほとんど影響しなかった技術も生まれた
- コンピューター生成音楽のような研究は、実用的な適用がほとんどなかった
- トランジスタはBell Labsが発明したが、1960年代にはマイクロエレクトロニクス開発の重心は別の場所へ移った
- 集積回路とマイクロプロセッサはBell Labsの外で発明された
- AT&T自体もトランジスタ導入に遅かった
- トランジスタは真空管と機械式リレーの代替として開発されたが、最初の電子交換局が配備されたのは1964年になってからだった
- この技術は1980年代にもなお導入が続いていた
- マイクロ波伝送もAT&Tの統制を離れた
- AT&Tは1951年に、第二次世界大戦中のマイクロ波研究を活用して最初のマイクロ波電話伝送システムを配備した
- 20年もたたないうちに、他社が独自のマイクロ波システムでAT&Tに挑戦し、その中のMCIがAT&T没落の引き金となった
- 1956年の司法省との合意によりAT&Tが特許ライセンス供与を強制されたことは一因ではあるが、全体の説明にはならない
- Bell Labs内部の文化も変わった
- Philip Andersonは、Bell Labsが最高の研究者を維持するために文化調整を強いられたと見ている
- 以前は電話システムとの関連性を正当化する必要があったが、1970〜1980年代にはその要求が弱まっていたことが示されている
- Narain Gehaniは、後期Bell Labsの研究部門が事業部門と協力したり、存在理由を正当化したりしようとしなかったと回想している
Bell Labsが作った世界がBell Labsを弱めた
- Alan Chynowethは、トランジスタ以前の通信工学は特殊で難解な分野だったが、トランジスタと集積回路・デジタル技術が電子工学と情報技術全体を変えたと見ている
- この変化は、通信装置・システム・サービスを複数の専門企業が分担して開発できる環境を生み、新規参入企業も独自の通信技術を開発しやすくした
- Jon Gertnerも、Bell Labsが作った技術が最終的にAT&Tの独占を解体し、Bell Labsを可能にしていた条件そのものを弱めたと見ている
- Bell Labsは、独特な歴史的条件だけでなく、単一の巨大独占が通信技術を提供・統制することが適合していた特定の技術体制の産物でもあった
- したがって今日の問いは、Bell Labsをそのまま再創造する方法というより、現在の技術環境をどう進化させるかに近い
1件のコメント
Hacker Newsのコメント
Ma Bellが必要だったのだと思う。記事がうまく指摘しているように、これは準独占と関係していた。完全で安全な独占ではなかったため、革新しなければ結局は食われるしかなく、通信は非常に広い意味で彼らの事業だった。
電線をより効率よく敷設する新しい方法は収益にすぐ役立ち、新しい増幅器技術は10〜20年後にはほぼ確実に役立ったはずだ。電話柱をより長持ちさせる処理法も同じで、そのため基礎冶金学、林業、先端半導体物理まで、すべて研究範囲に入っていた。振り返ってみると、民間所有だっただけで、ほとんど公共／国立研究所のようなものだった。
2つ目の条件が革新への欲求を大いに生むのだと思う。競合が追いつくころには、新しく作ったものが多すぎて、また出発点に戻される、という具合だ。今のテック業界で最も近い例は、コンシューマーハードウェアの堀を持つAppleで、他の大企業は今も互いの事業領域を侵食し、模倣しているように見える。
Metaがモデルやツールをオープンソースで公開して広く採用されれば、モデルをより効率的に動かす方法が生まれたり、Metaの成果の上にインフラや研究が積み上がったりして、長期的には大きなコスト削減として返ってくるというものだ。今100億ドルをかけて作ったモデルを公開し、他の人たちにそれを10分の1のコストで動かすツールを作らせ、後で数十億ドルを節約する、という具合だ。
現在はAT&Tが運営しておらず、文化もBell Labsとはずっと似なくなっているが、初期の職員たちはSandiaを「Bell Labs West」と呼んでいた。AT&Tから生まれた国立研究所はSandiaだけである。
Googleはすでにこれをやった。Google X、Google Brain、DeepMindがその例だ。
現代AIの基盤であるTransformerアーキテクチャの発明と、この分野の主要論文が何十本も生まれた。ただし、材料科学を革命的に変えることはできなかった。たとえばメムリスタ技術はまだ著しく未発達な状態だ。
https://www.theatlantic.com/sponsored/google-2023/unlocking-...
材料科学の方面でも、グラフニューラルネットワークに活気が見える: https://deepmind.google/discover/blog/millions-of-new-materi.... AlphaFoldは、化学を前進させるディープラーニングシステムの先例かもしれない。革命とまでは言わないが、未来から見れば触媒だったと評価されるかもしれない。
ここでは重要な論点が1つ抜けている。Bell Labsは1970年代のベンチャーキャピタル革命に先行する存在だった。
ベンチャーキャピタルの核心的洞察は、Bell Labsのような会社が非常に価値のあるリソースを抱え込んでおり、そのリソースが直接会社を作ることができていればはるかに大きな価値を生み出せたにもかかわらず、報酬はそれよりずっと低かった、という点にあった。これは途方もなく成功した。反事実的な比較はできないが、過去50年間の米国のイノベーションは大きく花開いた。基礎研究が衰えたという点には、おそらく同意しないと思う。たとえばムーアの法則も魔法で生まれたわけではない。現代世界のサービスを提供する数多くの企業と、今日私たちが知る大企業は、いずれもベンチャーキャピタルの結果だった。
米国のテック企業が実際に多くのイノベーションを起こしているという考えも議論の余地がある。彼らは国際市場向けの製品を設計しているが、中核技術はますますアジアから出てきている。
1986年か1987年ごろからBell Labsが好きだった。C++コンパイラを作ろうかと考えながら、2つのことが気がかりだった。C++コンパイラを開発するにはライセンスが必要なのか、そしてそれを C++ と呼ぶにはライセンスが必要なのか、という点だった。
そこで先方の知的財産担当の弁護士に電話したところ、彼は笑いながら好きにやっていいと言い、聞いてくれてありがとうと言った。ほかの人たちはBell Labsが気づかないだろうと期待して、そのままコピーしていったとも言っていた。Bell Labsは本当に最高だった。
理由や条件も重要だが、文化を再現するにははるかに多くの作業が必要になる。それでもMervin Kellyの性格と行動が核心的だったように感じる。
https://en.wikipedia.org/wiki/Mervin_Kelly
とくに1956年の米司法省との同意命令が重要だった。その同意命令には2つの主要な救済策があり、Bell Systemは既存の特許をすべて無償でライセンスしなければならず、通信以外の産業に参入できなかった。その結果、1956年にはさまざまな分野の7,820件の特許、つまり失効していない米国特許の1.3%が自由に利用可能になった。
<https://www.aeaweb.org/articles?id=10.1257/pol.20190086>
<https://pubs.aeaweb.org/doi/pdfplus/10.1257/pol.20190086> (PDF)
私の理解では、その命令はAT&Tがコンピュータハードウェアやソフトウェア市場に参加することも具体的に禁じていた。そのためAT&Tが1969年からUNIX System向けのOS、コンパイラ、関連ソフトウェアを開発したとき、選択肢は社内にとどめておくか、無料で配布するかだけだった。その制限は1984年の反トラスト和解後に解除されたが、AT&Tが実際に動き出すまでには数年かかり、その結果が1980年代末から1990年代初頭の Unix Wars だった。これはBSDベースのUnixシステムの商業的な存続可能性を大きく押し下げた一方で、フィンランドで新たに書かれた類似システムはそうした逆風を受けなかった。そのシステムがLinuxだった。
この歴史はいくつもの資料に散らばっているが、具体的な資料を見つけるのは難しく、1956年の司法省との合意文書はオンラインにはないようだ。Wikipediaも1913年からのAT&T反トラスト関連の要素を扱っているが、出典は乏しい: <https://en.wikipedia.org/wiki/Bell_System#Kingsbury_Commitme...>。Unix/Linuxの歴史はESRの文章か、ほかの資料のどこかにある可能性が高い。事実関係にはかなり自信があるが、もっと具体的に出典を示したい。
Bell Labsのようなものが可能だった時代には、企業の主な目的はより大きな魚に売られることではなく、利益を出しつつ健全に稼ぐことだった。こうした会社が古くからの企業だったのは驚くことではない。堅実な事業を築いたからだ。
今日の巨大企業は既存製品から最後まで搾り取ることに集中し、新しい収益源を探すことにはあまり関心がない。現代の株式市場が問題だ。数字が下がると、地球が燃えているかのように受け止める。それに、なぜ自らイノベーションを起こすのか。他者がイノベーションを起こすのを待ってから買収すればいい。短期的な考え方だが、最近のビジネスは概してそういうものだ。時間がたてば変わるかもしれない。世界は再びより閉鎖的な方向に向かっており、これが国内のイノベーションを後押しする可能性もあると思う。
GEとBoeingは中身を空洞化された。次にどの価値ある会社がやられるのだろうか。今はインセンティブが完全に逆転した時代だ。顧客が第一、従業員が第二、株主は最後であるべきだ。株主を最前列に置くと、壊れた末期資本主義に行き着く。
MetaはVRに数百億ドルを投じており、NvidiaはAIの進歩のためのソフトウェアを設計している。TSMCやASMLなどは、チップをこれまで以上に効率的で強力なものにしようとしている。TeslaはEVを大衆化し、充電網を構築した。
核心は時間軸である
Bell Labsは、20年以上先に成果が出る研究に投資していた。部分的には準独占だったからであり、当時は経営陣が短期的な株価に集中しなければならないという圧力も今ほど強くなかったからだ。またBell Labsは政府契約や補助金に大きく依存していた。政府は20年以上先を見通すことができ、実際にそうしている。今日の製薬業界にも同じ効果が見られる。製薬会社の研究開発は、長くても今後5〜10年以内に臨床入りする薬を開発するものだ。標的を見つけ、がんやアルツハイマー病のメカニズムを理解して将来の薬の出発点を作る本当の基礎研究は、すべて政府が資金を出している
また、この領域のもう一つの模範であるDARPAをどう再現できるのかも問いたい。もちろんDARPAは今もよく機能しているが、たとえば欧州にもう一つのDARPAを作れるだろうか。2つの組織の使命は異なり、DARPAは主に投資家で、Bell Labsは主に実行者だった。自然に浮かぶ疑問は、なぜBell Labsは衰退したのにDARPAはそうならなかったのか、ということだ
Bezosも20年先を見ることができ、死にたくないのだ
記事に出てくるWilliam Shockleyの親族のうち、まだ業界に残っている最後の人物である
会社の方向性と合っている限り、オープンな問題を解くことで彼が成功した、という形でこの記事が描いている点が気に入っている。個人的には私たちの間のそうしたつながりを考えたことはなかったが、自分のキャリアで成功を見つけ、今も成功しているやり方と共鳴する。幸い、世界を見るうえでの多くの信念は彼とはかなり異なる
みんな独占の話をするが、善行をしているという圧力や、新しい技術をもたらしているように見せたいという圧力も忘れてはいけない。人々はMa Bellに高い金を払って電話機を借りなければならず、電話線に何を接続できるかについての制限も受け入れなければならなかったので、不満は大きかった
Bell Labsは高価な広報活動だったが、確かに優れた活動でもあった。経営陣がBell Labsを維持したがった理由としては、よりシニカルな説明のほうがしっくりくる。他の人が言っているように、認識される利益を管理し、反トラストを避ける効果もあった
何が必要だったのか。2度の世界大戦と、2つの「超大国」の間の長期にわたる冷戦が必要だった
冷戦の終結が、AT&Tのような厳密に統制された準国家的実体に対する集団的必要性の終わりをもたらしたのは驚くことではない。本当の問いは、「今日インターネットにつながっている散在した構成要素で、それを抽象的な形でどう再創造できるのか」だと思う。言い換えれば、「インターネットが主に大学を通じてのみ可能だった初期に持っていた約束はどこへ行ったのか」ということだ
品質ではなく注意の集中に焦点を当てると、ダークパターンや中毒性のある機能のようなものを使う直接的なインセンティブが生まれる
1960〜1970年代の高い最高限界税率が、多くの企業に利益を研究開発へ再投資するインセンティブを与えていたのではないかと思う。そうすれば、その利益に対する高い課税を避けられ、研究開発支出も税額控除の対象だったと理解している
たとえばこの記事がある: https://slate.com/business/2012/07/xerox-parc-and-bell-labs-...