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美国正在输掉对中国发起的科技战
摘要:
试图通过科技战遏制中国已经为时已晚。美国必须更加重视在科技研发、产业政策上的投入，否则将会输掉21世纪科技霸权的竞赛。
绝大多数西方媒体忽视了中国在工业自动化领域推出的一系列令人瞩目的试点产品（pilot products），这些产品主要由全世界最大的电信基础设施供应商、遭到美国全方位打压的华为公司主导推进。全自动化的工厂、矿山、港口和仓库已经投入运营，全球首个无人驾驶出租车服务也在北京启动。华为公司代表称，已在中国签署一万份私有5G网络建设合同，其中6000份是与工厂签订。华为的云计算部门刚刚推出了一个软件平台，旨在帮助中国企业利用自己的数据建立专有的人工智能系统。
没有迹象表明，拜登政府在高端芯片与芯片制造软件和设备方面的限制，减缓了中国对主导所谓“第四次工业革命”——将人工智能应用到制造业、采矿业、农业和物流业——的追求。虽然科技战争的迷雾意味着很难精确评估中国目前的进展，但现有信息显示，中国在努力绕开美国科技限制方面的进展之快令人惊讶。
三种潜在结果
中国一心一意期盼的目标就是引领下一轮工业技术浪潮。前世界银行首席经济学家、现任北京大学教授与国务院参事林毅夫在他2021年的书中写道：
“中国的5G技术已经成为新一轮工业革命的全球领跑者。过去几年来美国故技重施，动用全部国家资源、毫无理由地打压中国企业。如果美国在新一轮工业革命中以技术封锁的方式成功压制中国，则中国将无法实现“两个一百年”的目标。中国如何突破美国的封锁？只有靠努力引领新一轮工业革命。”
中国在人工智能应用、通过高速宽带提升企业生产力方面处于领先地位。这将导致以下三种结果之一：
1.美国与盟友通力协作并反超中国，重新夺回工业技术领域的主导地位；
2.美国与欧洲采用中国的工业技术并成为追随者，就像一代人之前的中国是西方发达市场的追随者。
3.美国继续失去工业领域的市场份额，并增加对进口的依赖，走上英国的工业衰落之路。
实现第一种结果要求出台某种形式的产业政策。美国已通过《芯片法案》等立法启动了转向，根据美国半导体行业协会的说法，该法案预计将带动约2000亿美元的半导体生产投资。《芯片法案》有关研发投入部分的效果如何还有待观察。无论该立法存在哪些优缺点，从国家安全角度出发，在美国建立芯片工厂有其合理性，但却不一定有助于提高其它产业的生产力。相反：美国可以从中国台湾与韩国进口更便宜、质量相同（甚至更好）的芯片。据报道，台积电（TSMC）公司在美国生产的同类芯片，售价要比在台湾生产的高出30%。除了芯片以外，美国还没有开始研究制定更广泛领域的产业政策，更不必说付诸实践了。
图：台积电本月宣布，在美国亚利桑那州凤凰城的工厂将推迟投产
某种程度来说，第二种结果——接受中国技术——已经在逐步成为现实。如下文所述，只有那些已经在中国拥有大规模制造业务的美国公司采用了人工智能/5G方面的应用，包括整个汽车制造与配套产业。
至于第三种结果，持续的去工业化，对美国来说是不可接受的。
中国在芯片领域的优势与美国技术限制的失败
西方分析人士高估了美国科技出口管制对中国的影响，低估了中国绕开管制的能力。外界未能清楚地认识到最新一代计算机芯片的重要性，它们的栅极宽度非常窄，可以在单个芯片中容纳更多晶体管。举例来说，最新一代苹果智能手机采用的芯片包含130亿个晶体管；1969年“阿波罗11号”任务登月舱使用的计算机仅有约6.4万个晶体管。
拥有更快处理速度与更高能效的新一代芯片是5G手机不可或缺的一部分。英伟达（Nvidia）与超威（AMD）公司生产的图形处理器（GPU）可以充分处理如ChatGPT这类大型语言模型（LLM）所需要的庞大数据集。但更早推出的芯片，无论是单独还是并行使用，都足以处理绝大多数商业化人工智能应用。比原始芯片速度更重要的是正确数据的可用性，快速便捷地传输数据的能力，以及整体系统架构。
自特朗普政府2020年禁止向华为销售美国高端芯片后，西方媒体预测中国的5G推广速度将趋于停滞。比如，《日经亚洲评论》当时写道：“据本报获悉，中国两家最大的电信设备供应商华为技术公司与中兴通讯，已经放缓了在国内建设5G基站的脚步，这显示华盛顿为遏制中国科技野心而不断升级的努力正在产生效果。”
事实恰恰相反：2021年，中国5G基站的数量翻了一番，达到143万个，2022年增长到231万个，而全球基站总数只有300万个。华为只需要成熟芯片（栅极宽度28纳米，而不是被华盛顿禁售的7纳米芯片）就可以建造5G基站。虽然能耗不算最理想，但整个系统仍能正常工作。由于无法获得更新的芯片，华为的手机业务——在2020年第二季度还是全球最大——此后急速萎缩。因为5G手机需要功能更强大、能效更高的处理器。
如今，华为似乎已经能自主设计并在中国生产高端芯片。中国研究机构的报告称，华为将在2023年下半年重返5G手机市场。路透社7月12日的报道称，“三家关注中国智能手机行业的第三方科技研究公司告诉路透社，华为应该有能力利用该公司在芯片设计工具方面的进步、来自中芯国际（SMIC）的芯片制造技术，在国内采购5G芯片。”财新全球日报3月份报道称，华为与中国本土公司共同开发出了电子设计自动化软件，用于较旧的14纳米芯片。尚不清楚中芯国际是否能够生产出足够的7纳米芯片以满足华为公司需求，或者报道中提到的新5G芯片是否采用了其它技术，比如说，将两块14纳米芯片堆叠成一个“芯片组”，以实现7纳米（芯片）的性能。
不过，手机等消费端技术只是次要问题。企业生产力才是决定性的问题。华为和其他中国公司现在提供基于云计算的人工智能服务，以及培训和咨询业务，并正向数以千计的公司推广这项新技术。
7月7日，在上海第六届世界人工智能大会召开前，华为云CEO张平安宣布推出以商业为中心的人工智能系统，并在讲话中“暗示”ChatGPT：“盘古大模型不作诗，也没有时间作诗，因为它要深入到各行各业中去，让AI赋予各行各业价值。”张平安表示，与OpenAI的大型语言模型不同，华为入场的方式是为制造业、医药研发、矿业、铁路、金融等其他行业的客户训练人工智能系统。该平台得到了华为自研的鲲鹏与昇腾AI处理器支持。华为表示，盘古大模型与美国的大型语言模型一样，都可以自主编写计算机代码，但“盘古为行业而生，就要为行业着想。”张平安说。
上述内容大多数还处在萌芽发展阶段。但有了盘古大模型，华为云能够向客户提供“大规模行业开发工具包，通过对客户自有数据的二次训练，客户可以拥有专属的行业大模型。”华为公司表示。
张平安还提到，华为基于自己的鲲鹏和昇腾处理器搭建了AI云平台，支持一整套AI软件。虽然“训练中国大规模模型中最常见的图形处理器依然是英伟达的V100与A100，”一项最近的研究指出，“华为采用自己的昇腾910处理器”来训练盘古大模型。其次，尽管美国的制裁继续阻止华为从中国台湾地区获得用于智能手机的麒麟芯片组，但中国似乎已经有能力生产像昇腾这样的自主AI芯片。中国芯片制造商对制造能力方面的信息守口如瓶。
最重要的问题是，工业系统很少需要像ChatGPT写校园作文或情人节情诗时的复杂性或计算能力。中国无法进口七纳米及以下的速度最快、能效最高的芯片，更不必说制造这些芯片的设备。但中国可以用成本更高的工艺制造7纳米芯片；或者将旧芯片堆叠成所谓的“芯片组”，或者通过巧妙的系统架构对旧芯片应急改装，以接近最快速芯片的性能。
回想一下19世纪的铁路，它使在远离水运路线的地区大规模种植农作物变得有利可图。铁路释放出的连锁反应使美国一跃成为当时全球最大的经济体。相比对宏观经济的影响，火车在铁路上保持时速40英里或80英里并没有多大区别——重要的是火车能够跨越的距离。人工智能与高速宽带的结合打造了一条数据主干道，将改变大多数企业的运行方式。
中国在科技领域的不断进步显而易见
美国与中国对待人工智能的态度十分不同。美国大科技巨头那数万亿美元的市场估值主要来自消费娱乐。而中国，正如张平安所说，没有闲工夫吟诗作赋。中国不会去猜测机器何时具备自主意识，人工智能何时将取代人类，中国专注于自动化改造繁重的工作：比如检查工厂传送带上的零件，检查煤矿工作面附近的垃圾桶是否有异物，检测机器运转中的异常情况，或者将货轮上的集装箱装载到无人驾驶的卡车上等等。
中国计划在第四次工业革命——将人工智能应用于生产、物流和服务——中占据领先地位。该计划似乎已步入正轨。
除了已经在中国开展大规模业务的大型制造企业外，美国制造企业对第四次工业革命技术的投入甚少。据我所知，已经安装私有5G网络来支持工厂自动化生产的美国制造企业，只有通用汽车（2022年在中国的产能为230万辆）、福特（2022年在中国的产能为50万辆）以及约翰迪尔（今年2月在中国造出了第70000台拖拉机）。这些美国公司都与中国制造商建立了合资企业，可以说是中国工业的辅助部分。
问题在于，美国本土制造业在经历了2000年代以来的大衰退后，大多已经不具备实现人工智能应用效益所需的规模。私有5G网络的安装与人工智能应用也并非完全吻合；在某些工厂环境中，Wi-Fi与光纤同样能满足信息传输的需求。但在涉及高速移动的重型机械，尤其是密集使用机器人的制造业、矿山、港口和仓库等环境中，5G传输相比电缆通信具有明显的优势。
根据欧盟5G观察站（European 5G Observatory）统计，约60家工厂、港口和机场已经建立了私有5G网络，主要包括大众、保时捷、萨博和丰田等汽车制造企业。同样，这些运用了工业4.0技术的制造业和货运公司，大多数都在中国有重要存在。
5G在西方消费端技术的运用令人大失所望。正如《华尔街日报》在2023年1月的头条报道中承认：“不只有你这样认为：5G带来巨大的失望。”此外，美国5G网络下载速度约为每秒150兆比特（150mbps），只有中国的一半。美国部分5G网络的延迟甚至高于上一代4G网络，这令它们在自动驾驶汽车等应用中的作用大打折扣。由于在5G基础设施上的投入下降，爱立信公司（Ericsson）2023年第二季度陷入亏损状态。
相反，中国将5G视作一种工业技术，并希望利用5G到业务（5G2B）来推动销售。比较西方公司与中国公司的股价能够体现一部分前瞻性的信息。作为中国最大的电信基础设施供应商，华为是一家私有（员工持股）公司，没有上市，因此无法从股价中一窥其内情。但中国第二大电信公司中兴通讯（ZTE）大致可以作为华为的参照。
图：中兴公司（红）与爱立信（蓝）、诺基亚（橙）公司股价变化比较
中兴的股价在过去五年内翻了一番，而全球排名第二和第三的电信公司，爱立信与诺基亚，同期大约损失了30%左右的市值（以美元计价的价格表现）。考虑到欧洲股市从2018年7月到2023年7月扩张了约23%，而同期中国股市（沪深300指数）基本没有变化，这是相当值得注意的现象。美国的施压将中国电信公司排除在美国与许多欧洲国家市场之外，但中国企业却主导着本国与绝大多数全球南方国家的市场。
因此，中国在5G宽带方面具有明显优势，这是实现商务自动化的关键要素。相比芯片速度，传输海量数据（比如，每分钟传输数千张工厂传送带照片，或者地下采矿作业的实时视频）的能力是更大的瓶颈。上个月，中国率先将6GHZ频段的频谱分配给5G和6G服务，以推动“5G/6G频谱资源全球或区域划分一致”，为“促进国内移动通信技术和产业创新发展”奠定基础。
相比移动宽带，美国的频谱分配更偏向于Wi-Fi，将几乎全部的6GHZ频段都分配给了“非授权使用”，也就是Wi-Fi。正如电信科技网站Lightreading的观察，“这一决定对有线电视行业与从苹果到思科（Cisco）等其他支持Wi-Fi的企业意味着一场胜利。但美国的5G网络运营商坚持强调，没有获得足够的频谱来提供如固定无线等高带宽服务——对他们而言，联邦通信委员会（FCC）的决定意味着一场挫折。”
换句话说，美国的相关政策依然偏袒面向消费者的大科技企业，而不是工业应用。
电信基础设施及相关应用也增加了中国对全球南方国家的出口。自2019年以来，中国对东盟的出口增长了50%，对巴西的出口接近翻了一番，对土耳其的出口增长了250%。对于非正规就业率较高的国家而言，宽带带来了变革性的影响。它将支付系统植入智能手机，为过去的社会边缘人群开通了银行与信贷业务，并为企业家提供了信息与销售机会。它降低了提供教育和医疗保健等服务的成本，并带动新产业的发展。
图：中国对全球南方国家的出口
由于上述所有努力，中国在2023年成为最大的制造业——汽车制造业的全球领头羊，销售额达到30亿美元。高科技制造业与规模经济将会进一步增加中国的优势。1908年，亨利·福特（Henry Ford）通过推出售价800美元（这是当时美国的人均GDP）的福特T型车，定义了人类进入大规模拥有私家车的时代。如今，中国生产的电动车具有充足的续航里程和动力，且售价在1.1万美元左右，略低于中国的人均GDP。中国廉价但功能齐全的电动车可能会主导欧洲低端汽车市场。大众曾经是中国最畅销的汽车品牌，如今在华市场份额已经下滑，2022年的年销量从新冠疫情前的420万下降到320万辆。因此，5G2B与人工智能带来了实实在在、看得见的好处：更便宜的工业产品、更高效的港口和自动驾驶汽车的应用，等等。
与此同时，在西方，尚不清楚大型语言模型将如何带来盈利。未来，生成式人工智能可能找到更多有利可图的运用，尤其是在软件自动化方面，但现有技术如何证明ChatGPT所催生数万亿美元额外股权估值的合理性，仍然是个谜。另一方面，OpenAI公司的ChatGPT模型作为大众好奇心对象的风头似乎已经过去，其6月份的网站访问量下降了10%。
至于当前的运用与预期，所描绘的情况显得过于乐观。《亚洲时报》的一项研究指出，在美国，用聊天机器人取代全部的服务台员工，每年仅能节省16亿美元；而取代收入最低的25%的程序员仅能节省25亿美元。
为什么美国的科技制裁失败了？
基于好几个理由，美国的制裁无法有效限制中国在人工智能领域的发展。
首先，如前文所述，中国在工业应用领域的本土设计具有竞争力，这些应用通常不需要大语言模型那种程度的计算能力，而中国产出的性能可能已经与英伟达与超威公司的产品相当。
其次，中芯国际有能力生产7纳米级芯片，尽管成本相对更高、效率更低。它显然能够满足中国军方对7纳米芯片的需求。正如兰德公司（Rand Corporation）2022年的一份研究中解释，这方面的需求可能相当小，绝大多数现成的军事装备系统使用更老的芯片，它们更加结实耐用。
第三，在中国可以通过第三方渠道，以更高的价格买到英伟达最先进的人工智能芯片。英伟达为符合美国政府指令而设计的较慢版本芯片依然在中国销售，虽然据称华盛顿未来可能也会禁止这类产品。
美国的行业领袖认为，阻止中国公司通过云服务使用美国人工智能运算能力不会有太大成效。7月6日，美国消费者新闻与商业频道（CNBC）记者向亚马逊公司CEO安迪·贾西问到：“本届美国政府的想法是，中国公司将无法通过超大规模的云服务供应商（如亚马逊）获得人工智能级别的云计算资源。如果中国公司不能（从亚马逊网络服务）获得这些资源，你认为这对亚马逊会有什么影响？”贾西回答：“嗯，现实情况是中国国内有一些竞争力非常强的云服务供应商。中国的企业总有机会获得人工智能相关的能力，不管来自美国公司、欧洲公司还是中国的公司。”
要么严肃对待竞争，要么出局
美国对中国的技术出口限制似乎并没能阻止或减缓具有重大战略影响的人工智能应用推广。同时，对华销售限制减少了美国半导体公司的收入，并威胁到他们的研发预算。2019年12月，美国国防部一票否决了特朗普政府关于禁止向华为出售高端芯片的计划，理由是失去华为这个客户会影响美国芯片制造企业的持续研发能力。特朗普总统起初支持五角大楼的立场，但在新冠疫情全面暴发后，他在2020年年底改变了这一立场。
半导体行业研发需求的规模是独一无二的。2021年，全球半导体行业的研发预算为2000亿美元，而当年设定的销售额目标为6000亿美元（由于市场疲软，实际总额只有不到1600亿美元）。没有任何其他行业会将收入的三分之一用于研发。汽车制造业作为全球最大的产业，研发费用约占其行业总收入的十四分之一。高通（Qualcomm）公司三分之一的年收入来自中国，英伟达则是五分之一。美国《芯片法案》向它们提供的支持根本无法弥补因配合联邦监管而损失的（在华）收入。这些公司正在向拜登政府游说，希望放松对中国的出口管制，他们的理由很充分——事实上，正是五角大楼在2019年12月给出的理由。
限制对华技术出口充其量只是权宜之计。正如全球首屈一指的芯片光刻设备制造商阿斯麦尔（ASML）所说，凭借每年毕业工程师数量超过全球其他国家的总和，中国最终会发展出本国的替代产品。就算作为权宜之计，美国的管制措施也在失败。他们在多个方面给中国带来了高昂成本，但并没有阻碍第四次工业革命的到来。恰恰相反：美国工业在第四次工业革命技术上的有限应用，主要集中在那些大举投资中国的企业。
美国联邦科研投入占联邦预算（深色）与GDP（浅色）之比变化图
无论《芯片法案》有多少值得肯定之处，它都不能替代美国推进阿波罗登月计划，在20世纪70年代末、80年代初通过国防部高级研究计划局（DARPA）资助数字经济发明等方面的努力。1983年，美国投入1.2%的GDP、5%的联邦预算用于联邦科研开发。如今，美国联邦科研投入占GDP之比仅有可怜的0.6%，不到联邦政府预算的2%。
为了保持相对中国的科技领先，美国将不得不额外投资数千亿美元，培训一支技术水平极高的劳动力队伍，教育或者引进更多科学家与工程师，并为发展制造业提供更广泛的激励措施。现在试图压制中国科技发展已经为时已晚。我们根本无力做到这一点。美国有能力做的，就是恢复在科技领域曾经的优势地位。
文章来源：观察者网
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