Por que o ecossistema de inovação dos EUA está desacelerando

A inovação americana está se esgotando? Os dados sugerem que sim: O crescimento da produtividade nos Estados Unidos, que é impulsionado pela inovação, vem se desacelerando. A produtividade total dos fatores cresceu substancialmente em meados do século XX, mas começou a se desacelerar em 1970. Esse crescimento lento continua até hoje, com a produtividade mais baixa do que há mais de 100 anos. Essa desaceleração ocorreu apesar do aumento do investimento em pesquisa científica. Dados da National Science Foundation (NSF) indicam que o investimento dos EUA em ciência aumentou constantemente entre 1970 e 2010, conforme medido pelos dólares gastos (que aumentaram 5 vezes), número de PhDs formados (2 vezes) e artigos publicados (7 vezes). Por que há pouco crescimento da produtividade para mostrar isso? Uma explicação é que a ciência atual simplesmente não é tão inovadora quanto antes. No entanto, alguns contestam isso, apontando para os avanços na física quântica (computação quântica), física de plasma (conversão termiônica) e biologia molecular (CRISPR Cas-9). Outra explicação, que exploramos, é que a ciência de hoje não está sendo traduzida em aplicações - em outras palavras, algo está impedindo que as descobertas científicas alimentem a inovação produtiva. Nossa pesquisa revela que o ecossistema de inovação dos EUA se fragmentou desde a década de 1970, com a ciência corporativa e acadêmica se distanciando e dificultando a aplicação das descobertas científicas básicas. Nossa análise também mostra que o empreendedorismo científico apoiado pelo capital de risco (VC) ajudou a preencher essa lacuna entre a ciência corporativa e a acadêmica, mas apenas em alguns setores. Essas descobertas sugerem que, se quisermos ver um maior crescimento da produtividade, precisamos explorar formas alternativas de traduzir a ciência em invenção. Grandes empresas se afastam da ciência Até a década de 1970, algumas grandes corporações americanas investiam em pesquisa científica de tal forma que a ciência corporativa se assemelhava - e às vezes superava - o calibre da pesquisa universitária. A unidade central de P&D da DuPont, pioneira em química de polímeros, publicou mais artigos no Journal of the American Chemical Society do que o MIT e o Caltech juntos na década de 1960. O Bell Labs da AT&T, sede do transistor e da teoria da informação, contava com 14 ganhadores do Prêmio Nobel e cinco ganhadores do Prêmio Turing entre seus ex-alunos. Na década de 1980, uma combinação de pressão dos acionistas, aumento da concorrência e fracassos públicos levou as empresas a reduzir os investimentos em ciência. Em vez disso, as empresas começaram a procurar novas ideias nas universidades e em pequenas start-ups. A Bell Labs foi separada de sua empresa-mãe, a AT&T, e colocada sob a Lucent em 1996. A Xerox PARC foi transformada em uma empresa separada em 2002. A IBM, sob o comando de Louis Gerstner, redirecionou a pesquisa para aplicações mais comerciais em meados dos anos 90. A DuPont fechou seu Laboratório Central de Pesquisa e Desenvolvimento em 2016. O afastamento das grandes empresas da ciência pode ser deduzido do gráfico acima, que mostra que a participação da pesquisa (básica e aplicada) no total de P&D empresarial nos EUA caiu de cerca de 30% em 1985 para menos de 20% em 2015. Embora o volume de pesquisa básica (as contas a receber de P&D) tenha estagnado no período de 20 anos entre 1990 e 2010, o total de gastos do setor e o registro de patentes em atividades de desenvolvimento (o "D") cresceram de forma constante. Esse declínio na pesquisa também aparece nos dados sobre publicações científicas. Um estudo de 4.608 empresas americanas listadas que realizam P&D constatou que o número de publicações por empresa caiu a uma taxa de 20% por década de 1980 a 2006. A tendência também aparece nos dados sobre prêmios científicos: Outro estudo constatou que as empresas da Fortune 500 ganharam 41% dos prêmios de inovação em 1971, mas apenas 6% em 2006. Isso marca uma mudança significativa no ecossistema de inovação dos EUA. Passamos de uma economia em que as grandes empresas faziam pesquisa e desenvolvimento científico para uma economia com uma divisão de trabalho mais acentuada, em que as empresas se especializam em desenvolvimento e as universidades em pesquisa. Em contraste com o setor corporativo, as universidades continuaram a expandir a pesquisa, uma tendência que começou a sério após a Segunda Guerra Mundial. Os dados da NSF indicam que os gastos das universidades com pesquisa aumentaram mais de quatro vezes, de US$ 15 bilhões para US$ 62 bilhões entre 1980 e 2015. Mesmo nos últimos anos, as publicações científicas revisadas por pares aumentaram 37% entre 2003 e 2016 para as universidades, enquanto as das empresas caíram 12%. Embora a especialização signifique que as universidades e as empresas possam se tornar melhores na produção de pesquisas e no desenvolvimento de produtos, respectivamente, essa divisão do trabalho inovador tornou mais desafiador para a pesquisa inovadora se transformar em produtos úteis. A ciência universitária é qualitativamente diferente da ciência corporativa. As empresas têm acesso a recursos especializados que as universidades geralmente não conseguem imitar com facilidade. Por exemplo, a invenção da Bell da Holmdel Horn Antenna, a invenção do Google da Tensor Processing Unit (TPU), o uso pela Pfizer dos processos de High Throughput Screening (HTS) são feitos que as universidades ou pequenas empresas teriam dificuldade de realizar. Essas invenções exigiram escala e escopo que o modelo de pesquisador individual nas universidades teria dificuldade de reproduzir. Além disso, os pesquisadores de empresas e universidades têm incentivos diferentes, o que pode afetar a facilidade com que suas pesquisas podem ser traduzidas. Os pesquisadores universitários são recompensados pela precedência ("quem vem primeiro"), enquanto os pesquisadores corporativos são recompensados pela utilidade da invenção ("funciona"). Portanto, é mais provável que a pesquisa universitária seja nova, mas é menos provável que funcione como pretendido pelas empresas. Os inventores parecem estar cientes desse problema, pois um estudo recente descobriu que uma descoberta publicada por uma equipe de pesquisa universitária tem 23% menos probabilidade de ser citada em patentes do que a mesma descoberta, publicada por uma equipe de pesquisa corporativa. Mesmo quando as universidades produzem conhecimentos relevantes e aplicáveis, as empresas talvez não consigam encontrá-los. Como as empresas reduzem os gastos com pesquisa básica, elas têm menos pesquisadores acompanhando e participando da comunidade acadêmica mais ampla. Isso implica que as empresas perderão cada vez mais o conhecimento de onde procurar pesquisas relevantes e aplicá-las. Os VCs são pontes em um ecossistema cada vez mais fragmentado O capital de risco (VC) e as start-ups têm sido soluções para o problema de conectar a pesquisa universitária upstream com aplicações comerciais downstream. As tecnologias nascentes em biologia molecular, bioquímica, circuitos integrados e computação pessoal foram inicialmente evitadas pelas grandes empresas até que as start-ups apoiadas por VC desenvolveram produtos funcionais, como microprocessadores (Intel), insulina sintética (Genentech) e o Macintosh (Apple). As start-ups apoiadas por capital de risco conectam o abismo entre a ciência universitária e a invenção corporativa. Os gerentes de capital de risco geralmente possuem diplomas avançados no assunto em que investem e acumulam experiência em comercialização ao longo de suas carreiras. As start-ups também não têm modelos de negócios estabelecidos, calcificados ao longo do tempo, que tornam as empresas estabelecidas resistentes a ideias disruptivas. As pesquisas da Xerox PARC, por exemplo, foram comercializadas com sucesso pela Xerox somente quando se conectavam ao negócio principal da empresa (por exemplo, impressoras a laser), mas não quando divergiam dele (por exemplo, GUI, ethernet). No entanto, o capital de risco não tem sido uma solução perfeita, pois os investimentos têm se concentrado principalmente nas ciências da vida e na inovação digital. De acordo com dados da PwC Moneytree, as start-ups de tecnologias de informação e comunicação (TIC) e ciências da vida receberam cerca de 83% de todos os investimentos de capital de risco entre 1995 e 2019. Isso significa que muito pouco financiamento está sendo destinado à inovação em outros setores vitais para as economias avançadas, como o de energia, que depende de avanços fundamentais nas ciências dos materiais e na nanotecnologia para oferecer redes mais eficientes e geração de energia mais segura. Os desafios de traduzir a ciência fora do ICT e das ciências da vida Por que é tão difícil para os empreendedores de base científica obter financiamento fora dessas duas áreas? Especulamos que isso se deve tanto à incerteza técnica quanto à comercial. A incerteza técnica é, em termos simples, se um determinado problema técnico pode ser resolvido usando uma abordagem proposta. O risco comercial refere-se aos desafios de avaliar com precisão a demanda por um produto proposto e os custos prováveis de ampliação e atendimento ao mercado. A maioria dos projetos de software tem riscos técnicos limitados: a questão principal é o que deve ser feito, e não como deve ser feito. O risco comercial é gerenciado com a definição de marcos comerciais (como o número de usuários ou o custo de aquisição de clientes). À medida que a start-up ultrapassa um marco, ela recebe investimento adicional para avançar em direção ao próximo marco. As ciências da vida enfrentam uma incerteza técnica significativa, mas a incerteza do mercado é muito baixa, uma vez que a necessidade de novos tratamentos e dispositivos médicos é relativamente estável. Os projetos em ciências da vida também podem ser mapeados para marcos específicos e gerenciados de acordo. Quando um projeto atinge um marco com sucesso, os investidores podem estimar o ganho de valor com base no tamanho provável do mercado. Fazer malabarismos com os dois tipos de riscos pode ser proibitivo, o que pode explicar por que as start-ups das ciências físicas receberam pouco financiamento do setor privado. O setor de energia é um exemplo disso: A geração de energia termiônica é um método que converte diretamente o calor em eletricidade e promete melhorias significativas em relação aos motores térmicos mecânicos. Originalmente explorada na década de 1960 para alimentar satélites, a tecnologia foi negligenciada pelos investidores até recentemente devido a desafios técnicos - as ferramentas de microfabricação necessárias para criar protótipos não estavam facilmente disponíveis. As invenções no setor de energia também enfrentam um risco de mercado significativo, já que a adoção geralmente requer mudanças na infraestrutura técnica existente, no comportamento do consumidor e na regulamentação governamental. As inovações em energia limpa nos setores eólico e solar, por exemplo, dependem do desenvolvimento de tecnologias de armazenamento de energia na rede. Mas os avanços nessas tecnologias, como as baterias, dependem da demanda do mercado a jusante. Devido a esses riscos, o financiamento de capital de risco em start-ups de tecnologia de baterias só começou a sério nos anos 2000, depois que o setor automotivo começou a adotar veículos híbridos e totalmente elétricos. As grandes corporações geralmente conseguem gerenciar essas incertezas comerciais e técnicas melhor do que as start-ups, pois têm experiência na transferência de produtos dos laboratórios para os mercados e porque elas, ou seus parceiros, podem ser uma fonte de demanda. As grandes empresas também podem coordenar melhor as mudanças necessárias em outras partes da cadeia de valor e têm mais experiência em lidar com desafios regulatórios. Para onde ir a partir de agora O que pode ser feito para unir ciência e aplicação em setores negligenciados? Uma solução é o setor público intervir e financiar start-ups promissoras nas ciências físicas enquanto elas se concentram na solução de problemas técnicos, na esperança de que o capital privado possa então intervir para ajudar com os desafios comerciais. O programa de concessões SBIR do Departamento de Energia, por exemplo, financia start-ups de energias renováveis e tem aumentado as taxas de patentes, receitas e saídas bem-sucedidas ao reduzir as restrições de financiamento. Mais capital ajudará a resolver a incerteza técnica, permitindo a construção de protótipos de capital intensivo em longos ciclos de desenvolvimento e validando o desempenho para possíveis investidores. Organizações voltadas para a missão, como a DARPA e a ARPA-E, por exemplo, continuam a financiar inovações fundamentais, como as que levaram à Internet, ao reconhecimento automático de voz, à tradução de idiomas e aos receptores do Sistema de Posicionamento Global. Uma solução paralela é nutrir o talento empreendedor científico. O Cyclotron Road, do Berkeley Lab, e o Runway, do Cornell Tech, oferecem bolsas de pesquisa para cientistas e engenheiros de pós-doutorado que se concentram na transição da descoberta para a aplicação. Os bolsistas aproveitam a infraestrutura do laboratório nacional e da pesquisa acadêmica para avançar as tecnologias baseadas em suas pesquisas e explorar a viabilidade comercial. Outras instituições de pesquisa nos EUA, no Canadá e na Alemanha estão seguindo seu exemplo. As orientações e os equipamentos que os cientistas recebem nesses programas permitem que eles gerenciem com mais eficiência a incerteza comercial, tornando-se mais sintonizados com as necessidades dos consumidores e construindo modelos de negócios viáveis. Embora seja tentador, não faz muito sentido ficar se prendendo ao passado, dourado ou não. O novo ecossistema de inovação é muito promissor. O que precisamos é de uma maneira melhor de aproveitar os avanços científicos e as descobertas técnicas atuais para acelerar o crescimento da produtividade.

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Resumo.

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