发电机与计算机：现代生产率悖论的历史视角

一

许多观察西方工业化经济体近期趋势的人，一直对快速的技术创新与令人失望的缓慢生产率增长这一并存现象感到困惑。一整代在"全要素生产率指数增长等同于技术进步"这一认知下成长起来的经济学家发现，当一波重大创新浪潮——微电子、基于激光和光纤的通信技术、复合材料、生物技术——正在涌现之时，"知识进步"这一增长核算残差项却消失了，这确实是一个悖论。在这方面，对"计算机革命"和刚破晓的"信息时代"的失望感受尤为强烈。事实上，认为当前事态存在某种反常的观点，其吸引力很大程度上来自这样一个事实：基于微处理器和存储芯片的创新浪潮，似乎未能在美国经济中那些近年来大量投资于电子数据处理设备的部门激发生产率的增长（例如，见 Stephen Roach, 1987, 1988; Martin Baily 和 Robert Gordon, 1988）。所谓"生产率悖论"的后一方面，在归因于 Robert Solow 的精辟表述中获得了流行："我们到处都能看到电脑，唯独不在生产率统计中。"

然而，如果我们愿意从网络产业特有的大型技术系统的经济史所提供的视角来审视这一问题，并记住思考从已确立的技术体制向其各自后继体制过渡所需的适当时间尺度，那么所谓生产率悖论的许多特征将既不那么前所未有，也不那么令人困惑。

我此处的目的仅仅是说服现代经济分析者（无论他们是否因生产率放缓而感到困惑），让他们认识到那些追溯围绕通用目的引擎形成的技术经济体制演变的历史研究的直接相关性。[1] 这些引擎通常是内嵌于硬件中的关键功能组件，可以作为工程设计的元件或模块化单元，应用于各种特定操作或流程。因此，当这些系统达到成熟、完全精细化状态时，它们普遍分布于整个系统中。James Watt（分离式冷凝器）蒸汽机设计很容易想到，是第一个工业革命中履行这一技术角色的创新典范。然而，我特定的论证路线通过引导人们注意现代计算机与另一种通用目的引擎——即在有时被称为"第二次工业革命"中占据显著地位的引擎——即发电机——之间的平行关系，将能更好地服务。（但也可参见 Herbert Simon, 1986。）

尽管信息技术与电力技术之间的类比如果过于字面理解会有许多局限性，但它仍然具有启发性。计算机和发电机各自构成了物理分布式（传输）网络的节点元素。两者都在一个由强烈互补技术关系构成的网络中占据关键位置，这些关系产生了各种"网络外部性效应"，使得兼容性标准化问题对商业战略和公共政策变得重要（见本人 1987 年论文及本人与 Julie Bunn 1988 年合著论文）。在这两个案例中，我们都可以识别出一条延伸的渐进式技术改进轨迹、逐渐而持久的普及扩散过程，以及与其他技术创新流的汇合——所有这些都是一个通用目的引擎获得广泛特定应用领域这一动态过程的相互依赖的特征（见 Timothy Bresnahan 和 Manuel Trajtenberg, 1989）。此外，构成现代对生产率悖论的认知的每一个主要经验现象，在不到一个世纪前工业化西方所存在的条件中都有其惊人的历史先例，包括两个领先工业国家——英国和美国——在 1890–1913 年期间经历的工业和总体生产率增长的显著放缓（详见本人 1989 年论文，第 12–15 页）。在 1900 年，当代观察者很可能会说，发电机"到处都能看到，唯独不在生产率统计中！"

[1] 本文借鉴了本人更长的著作——1989 年论文中的材料。

二

世纪之交时，有远见的工程师已经预见到电气化将为工厂、商店和家庭带来的深刻变革。但这些愿景的物化远非近在咫尺。1899 年，在美国，仅有 3% 的住宅（以及仅有 8% 的城市住宅单元）使用电灯；制造业企业中安装的所有（主和次）电动机的马力容量，不到工厂机械驱动力的 5%。这些衡量电气化程度的总体指标大约还需要二十年才能达到 50% 的扩散水平（见本人 1989 年论文，表 3，含估计值和来源）。值得注意的是，1900 年一位观察"电气时代"进展的观察者，在时间上距离 Edison 和 Swann（1879 年）引入碳丝白炽灯以及 Edison 在纽约和 London（1881 年）的中央发电站，正如我们今天距离计算机革命中的可比"突破性"事件一样遥远：Intel 引入 1043 字节存储芯片（1969 年）和硅微处理器（1970 年）。尽管过去二十年计算机在工业化社会的商业和公共部门的扩散速度比发电机在其可比早期采纳阶段为快，但据估计，今天全球 5000 万家企业中只有 10% 在使用计算机，全球商业信息中只有 2% 已被数字化（见 Peter Lewis, 1989）。

1900 年后电气化的历史（见 I. C. R. Byatt, 1979; Thomas Hughes, 1983; Ryoshin Minami, 1987）为 Christopher Freeman 和 Carlotta Perez（1990）的"体制转型假说"提供了相当有力的支持。他们认为，生产率增长一直低迷，并且很可能继续保持低迷，因为基于计算机和通信创新（取代成熟僵化的福特主义大规模生产体制）的新技术经济体制的出现和精细化，很可能是一个旷日持久的、历史性偶然事件。

当然，新电力技术对工业流程的改造是一个被长期延迟、远非自动发生的过程。在美国，直到 1914–17 年之后，当受监管的区域公用事业电力费率相对于一般价格水平大幅降低时（见本人 1989 年论文：表 4，图 14），且中央电站发电容量开始主导孤立工业电厂的发电容量时，这一过程才获得真正的动力。此外，工厂电气化在其技术发展上并未达到完全成熟，也没有在 1920 年代初期之前对制造业的生产率增长产生影响。当时，只有略超过一半的工厂机械驱动能力实现了电气化。（关于达到 50% 扩散水平对衍生生产率增长的意义，见本人 1989 年论文，附录 A。）这距离第一座中央电站投入运营已经过去了四十年。

发电机革命中蕴含的生产率提升潜力未能被及时利用，其直接原因很大程度上是工厂电气化的缓慢步伐。而后者又归因于替换那些仍可使用的、体现着适应旧有水力与蒸汽机械动力体制的生产技术的制造工厂并不划算。因此，正是那些在二十世纪初享受最快速扩张的美国工业（烟草、金属制品、运输设备和电气机械本身），为按照进步工业工程师推荐的路线建造新的电气化工厂提供了最大的即时空间（见 Richard DuBoff, 1979, p. 142; Minami, pp. 138–41）。更广泛的机会——将电力在制造业中的最佳实践应用内化——需要等待耐用工厂结构的进一步物理折旧、位于城市核心区的老式工业工厂的区位老化，以及最终在 1920 年代扩张性宏观经济环境中一般固定资本形成热潮的发展。

体现着旧式发电和输电设备的耐用工业设施的持续存在，还有进一步值得注意的后果。在美国工厂电气化运动从 1890 年代中期延伸到 1920 年代前夕的阶段，"成组驱动"电力传输系统仍然流行（见 Duboff, p. 144; Warren Devine, 1983, pp. 351, 354）。在这种系统中（电动机转动单独的轴段，每台电机驱动相关机组），对蒸汽或水力动力工厂的改造通常是在原有设备存量基础上增加主电动机。虽然工厂主可以理性地忽略现有电力传输设备的沉没成本，直接计算降低电力需求和改善机器速度控制所带来的收益是否足以证明安装成组驱动系统所需边际资本支出的合理性，但生产率核算者将不得不考虑原有的皮带和轴设备（以及为它们提供动力的原动机）仍然作为可用能力留在原地。其效果是提高制造业的资本产出比，这不利于全要素生产率的快速提升——特别是如果将能源投入节约和更好机器控制带来的质量改进排除在生产率计算之外的话。

这种将一个技术系统叠加在既有地层之上的现象，在从一个技术范式向另一个技术范式的历史转型过程中并不罕见。蒸汽革命的经验中也可以找到例证（G. N. von Tunzelmann, 1978, pp. 142–43, 172–73）。事实上，最近在计算机应用于众多数据处理和记录功能的案例中也观察到了同样的现象——旧的纸质程序与新的微电子方法并存——有时反而损害了每个系统的性能（见，例如，Baily 和 Gordon, pp. 401–02）。

最后，如果认为工厂电气化所能带来的巨大潜在收益从本世纪初就可以获得，那就错了——仅仅因为有远见的电气工程师当时已经能够预见到利用基于电线的电力传输系统的灵活性，以及用所谓的"单元驱动"系统替代轴和皮带系统所带来的效率，所能实现的许多成本节约来源。"单元驱动"安排中，独立的电动机被用于运行各种尺寸的机器（见 Devine, pp. 362ff）。事实证明，单元驱动对工厂设计的优势远远超出了通过消除保持所有总轴持续转动需要而带来的燃料投入节约，以及通过减少传输中的摩擦损失而实现的更高能源效率。一旦不再需要支撑（通常安装在上方的沉重轴和皮带外壳的）支撑结构，工厂结构就可以被根本性地重新设计。这提供了：1) 通过更轻的工厂建设节省固定资本；2) 通过转向建造单层工厂进一步节省资本——而以前减少转动极长线轴时的动力损失的需求决定了建造更昂贵多层结构。反过来，单层线性工厂布局允许：3) 更密切地关注优化物料搬运，以及在新结构内灵活重新配置机器布置和搬运设备以适应后续产品和工艺设计变化；4) 单元驱动系统的模块化和布线的灵活性减少了维护、生产线重新布置和工厂改造期间的生产损失——不再需要为了改造工厂一个部门或区域而关闭整个动力系统。

虽然所有这些在原则上足够清晰，但相关要点在于：其广泛实施需要在不同地点的许多新型工业设施中解决细节问题，从而建立一支熟悉新制造方法的经验丰富的工厂建筑师和电气工程师队伍。这种分散化的学习过程依赖于在有利于依赖外购电力的地点对新工业设施的需求量。而且，由于负责供应体现新演进技术的资本的行业结构，这一过程本质上不确定且难以获得动力。因为，建造工厂和车间的业务仍然极为分散，以公司和熟练人员的高流动率为特征。在这种情况下，内化并获取技术知识收益的困难可能会减缓基于经验的学习。一项涉及扩散和基于边做边学的增量创新的相互依赖动态过程的理论分析（见本人与 Trond Olsen, 1986 年的论文）表明，当体现新技术的资本品由竞争性供给时，且供给行业内的企业之间存在显著的知识外溢，由此产生的技术采用速度将慢于社会最优水平。

三

上述对"扩散滞后"来源的回顾，直接关系到工业生产率变动的时间选择与工业部门中电力应用之间的关系。另一类不同的考量也部分解释了 1920 年代之前美国生产率增长缓慢的原因。这些更多涉及传统生产率衡量指标的缺陷——这些缺陷在衡量一种新兴通用目的技术在发展初期阶段所产生的新型产品和工艺应用方面尤其成问题。同样，发电机的革命故事为今天经常被提及的与计算机疑似影响相关的一些问题提供了值得注意的先例（见 Baily–Gordon; 以及 Gordon–Baily, 1989）：1) 与引入新型商品相关的未衡量的质量变化；2) 新技术偏向于扩大以前未计入国民收入账户的商品和服务类别的生产。

就发电机而言，1890–1914 年期间最初的商业应用集中在照明设备和城市交通系统领域。请注意，诸如亮度、易于维护和防火安全等质量特征对于商店、工厂以及家庭的照明尤其重要——早期的照明系统被设计成在成本基础上与燃气照明激烈竞争。同样，电车（以及后来的地铁）所带来的更快出行速度和更短乘客等待时间对经济福利改善的贡献——更不用说城市工人能够从更宜居的住宅区通勤到中心商业区所享受的更大居住舒适度——在很大程度上仍然未被传统的实际产品和生产率指数所捕捉。

这类衡量偏差在工厂电气化的后期仍然存在，最显著的是在实施"单元驱动"系统的间接收益方面。其中之一是通过消除皮带打滑问题和安装变速直流电动机实现的机器控制改进。这在不相应增加成本的情况下产生了更好的质量、更标准化的产出（见 Devine, pp. 363ff）。适应单元驱动系统的工厂设计还带来了工作条件和安全性的改善。通过引入天窗——以前头顶上安装着输电设备——以及通过消除无数条旋转皮带（它们以前在工厂空气中搅动灰尘和油脂，并且在未加安全防护罩时可能缠住并致残或致死工人），更轻便、更清洁的车间成为可能。

然而，这些更定性的间接收益与我们已经看到的以更容易量化的资源节约形式出现的其他收益是一揽子提供的。因此，可以发现在 1920 年代相对于 1910 年代行业全要素生产率增长率的上升，与 1919 年至 1929 年间其安装的二次电动机容量比例增加之间存在显著的正向截面关联。利用这种截面关系，美国制造业部门在 1919–29 年期间记录的全要素生产率增长率 5 个百分点的加速（与 1909–19 年相比），大约一半可以通过该十年间制造业二次电动机容量的增长在统计上得到解释（见本人 1989 年论文，表 5，及第 26–27 页）。

但是，即使这也没有穷尽 1920 年代工业部门中发电机革命的全部生产率影响。该时期已发现的衡量到的生产率增长的一个重要来源，是支撑连续流程制造业增长和连续轮班制推广的技术和组织创新的资本节约效应，最显著的是在石油产品、造纸和化学工业中（见 John Lorant, 1966, chs. 3, 4, 5）。虽然这些发展不涉及用导线替代轴，但它们与围绕发电机建立的新技术体制间接相关。自动过程控制工程的进步依赖于电气仪表和机电继电器的使用。更根本的是，电气化是前述创新中的关键互补元素——因为制浆造纸、化学生产和石油精炼（如初级金属、石材、粘土和玻璃工业——这些行业也有向电气仪表过程控制和更密集利用固定设施的类似运动）是特别大量使用电力进行过程加热的制造业分支。

四

更仔细地研究技术经济史，特别是熟悉发电机的革命故事，应该有助于我们避免当前关于生产率悖论的讨论似乎太过频繁陷入的两个陷阱：过度乐观的陷阱和不切实际急躁的陷阱。然而，有必要说一些最后的警示话语，以防止过于字面化理解这一历史类比的风险。

计算机不是发电机。人机交互的本质以及为人类和计算机设计高效界面的技术问题，远比实施照明和电力技术时出现的问题更加微妙和复杂。此外，信息作为一种经济商品不同于电流。它具有特殊属性（缺乏超加性和可忽略的边际转移成本），使其生产和配置的直接衡量非常困难，而对传统市场过程的依赖则非常成问题。信息的不同之处还在于，它可能引起"过载"——一种特殊形式的拥塞效应，源于被通常假定为标准经济商品特征的自由处置权的行使受到抑制。可忽略的分配成本是"过载"的一个原因；信息传输者被鼓励不加区分地广播其输出。在用户端，自由处置在信息系统的经济分析中可能是一个不合理的假设，因为我们的文化遗产赋予了（以前稀缺的）信息以高价值，使我们倾向于尝试筛选任何可用的信息。然而，筛选是有成本的；虽然它可能有助于风险规避的信息接收者的个人福利，但将日益重复的人力资源配置于应对信息过载，可能会取代那些被国民收入账户更好地记录的商品的生产活动。

为这里所做的历史类比辩护，企业的信息结构（即它们收集和生成的数据类型、分发和处理这些数据以便解释的方式）可以被视为生产和运输系统的物理布局和物料流动模式的直接对应物。在某种意义上确实如此，因为它们构成了一种沉没成本，而使用这种结构的可变成本并不会随其老化而显著增加。然而，与那些传统结构和设备存量不同，信息结构本身并不会自动经历显著的物理折旧。虽然它们可能因此变得经济上过时并被废弃，但不能依赖单纯时间的流逝来创造从根本上重新设计企业信息结构和运营模式的机会。因此，在信息密集型生产组织的演进中，很可能存在一个强大的惯性成分。

但是，即使是这些警示性的限定条件，也只会进一步加强发电机类比的主要推力之一。它们表明，在新颖（信息）技术的商业化过程中，存在需要克服的特殊困难——然后大量信息用户才能作为生产者从中受益，并以我们传统的、以市场为导向的生产率指标所反映的方式受益。