美国：从大规模制造到产业空心化
美国是为工业时代贡献了最多创新的国家，是第二次工业革命的发源地。第二次工业革命的核心是“大规模制造”，即通过工艺和零件的标准化实现“全部可替换的制造”，能够做到大批量生产一模一样的产品。
美国能够成为大规模制造的发源地是与其新大陆的特质分不开的。实际上直到南北战争之前，美国的工业体系还相当落后，根本无法与当时的欧洲相提并论。使得第二次工业得以展开的一个必要条件是南北战争扫清了建设全美铁路网的最大障碍。
大规模制造需要一个大范围分销系统的支持来实现原材料和产品的流动。1850-1880间发生的运输与通信革命——铁路、轮船和电报，才促进了第二次工业革命的开始。三个原因使铁路成为第二次工业革命的火种：1. 这是美国第一个大型系统，第一次需要大规模的管理层级和现代会计实务。2. 铁路的建造（以及同时期电报系统的建设）需要大量的大规模制造的产品。3. 铁路连接了全国各地，为产品提供了可靠的全天候运输网络。
20世纪30年代之前，美国为世界贡献的主要创新就是如何把既有的技术集成为新的技术，再通过大规模制造的方式使之扩散到全社会。爱迪生的电灯、福特的汽车流水线生产工艺、莱特兄弟的飞机、德弗雷斯特的真空三极管……体现出的是个人英雄主义的技术创新热情。而这些个人完成的发明，也离不开当时的历史处在这样一个时段：比较容易被想到的问题同时以个人能力能够解决的，在当时赶上了这样一个最佳时期。而到了二战后的大科学时代，个人英雄主义的伟业明显减少，与比较容易被想到同时以个人能力能够解决的问题已经大多被那个时代的美国人解决完毕是分不开的。后来剩下的问题越来越体现为需要经过长期的专业学习才能提出，同时需要大规模的研究合作才能解决。典型的例子如2012年7月宣布发现的“希格斯-玻色子”，前后花费40多年，上万研究人员参与，投入经费超过百亿美元，才最终得到成果。
1945年二战结束，把美国创新的历史推向另一个阶段，即不再依靠个人英雄主义而是以政府为研究活动的组织核心进行大科学研究的时代。
大科学时代的起源与二战中美国政府把各个领域的技术人员召集在一起协同解决战争所提出的问题。制造原子弹的“曼哈顿工程”被认为是大科学的发轫。不过产生了更大影响也更能说明问题的是控制论的诞生：二战之前，工程学只是在老死不相往来的分散领域中各自蹒跚前行：为了解决服伺机构问题，机械工程师主要是在时间域中发展了理论，把受控工厂当作动态机构来处理；为了解决放大器问题，通信工程师主要是在频率域中发展了理论，解决了信号增益与稳定性问题。大战的爆发使他们不期而遇，特别是在开发防空火炮瞄准控制器时，他们必须携手攻关。当不同的想法发生碰撞，他们发现时间域与频率域两种表达方式不但不相冲突，反而是互补的。这样控制论诞生，为日后的计算机、无线通信、航天、自动化、互联网等几乎所有战后高增长领域的发展奠定了基础。
为了解决战后美国的科研问题的提出和研发活动组织的问题，1945年，著名科学家范内瓦尔·布什向白宫提出了《科学：无止境的前沿》报告，根据这一报告，美国政府建立了科研组织体系。美国国家科学基金会和美国国防部成了最主要的“命题者”同时也是资助者。1969年，美国“私营和联邦总研发支出”当中，联邦支出占了三分之二。主要方式是国防部提出课题，企业和大学承包研发合同，一些成熟的项目再通过政府的推广计划转入民用。阿波罗登月项目和互联网项目都是“军转民”的典型案例。并且在这些项目实施的过程中，企业、大学、私立研究等各种研发力量都得到了动员。美国的军费开支所占国家财政的比重远比世界其他主要国家高，就是因为实际上其中包括了研发的费用。
美国国防部把项目设计过程分成了四个阶段，第一是概念设计，目的是提出要达成的具体目标是什么，比如“超音速隐身轰炸机”；第二是方案设计，目的是提出的几种备选方案；第三是系统设计，要考察全国的生产体系，看其能力如何，并设计如何把它们组织起来的方法；第四是工程设计，即如何把样机或最终产品的生产过程安排出来。
这套组织方式的优点是能够提出最前沿的重大问题，能够最大程度组织和动员全国的研发力量，能够有效配置资源和管理调度，能够迅速推广研究成果等。然后也有其弊端：受到政府财政支出的影响较大，并且从项目设计到进入实施阶段实际上依赖于国内的制造业基础，否则项目是被认为没有可行性的。在美国国立鼎盛阶段，这些弊端并不是问题。
然而20世纪80年代之后，美国制造业向外转移，出现了前文所述的“温特制”生产过程，美国的国内制造业链条越来越不完整。这就使得军工项目为中心的问题提出机制面临“提不出问题”的窘境。同时由于比较复杂的宏观经济方面的原因（本人在《全球经济面临长期萧条》一文有详细论述），美国财政高支出不可持续，不得不推动严厉的“减赤”进程，军费开支也被迫削减，这里削减其实有很多都是研究经费。
当前美国的创新发展趋势是：制造业基础外流形成“产业空心化”，导致在项目设计方面大项目的提出受到极大制约，从而无法在宏观层次上对整个国家创新进行像原先一样高效的组织协调。不过在制造业的标准设计、研发能力方面，企业研发体系、政府与企业关系体系仍然在有效运作，甚至在国与国之间制定标准的竞争中，能力还可能增强。
德国：从大学到学会
当前世界上在工业方面实力上升明显引人注目的国家有两个，第一个是中国，第二个就是德国。
德国这片区域在1871年统一为一个国家之前并不是工业发达的地方，但却是大学云集的地方，是欧洲的知识中心，拥有一批像哥廷根大学这样的欧洲顶级学府。1871年统一后德国政府为了使德国在工业尽快赶超英法等国，想方设法提高研发能力。因此，利用大学的智力生产提高企业创新能力的体系被设计出来。
19世纪末的德国政府一方面资助大学和企业的技术研发，另一方面创立了一套“工艺学院”体系，也就是模仿高等教育的方法进行工业技术教育，这是世界上“大专”教育的开端。这在当时世界上是绝无仅有的创举，当时无论英法还是美日工业技术教育都还停留在师徒授受的水平或者私人培训学校的水平。1899年，德国政府又进一步把工艺学院提高到了大学的等级。
因此，大学的研发与企业的生产密切结合的组织方式是德国首先开创的，也最成熟。在种国家创新体系的结构下，德国在化工、机械、感光等领域迅速崛起到了世界前沿，这些德国的优势产业共同的特点是具有大学味道浓烈的“高科学水平”。
然而这种模式的弊端也很快暴露出来：过于追求理论化。为了解决这一问题，20世纪之初，德国政府利用德国中社团发达的特点，资助成了40多个被称为“学会”的独立研究机构，其中最著名的是凯泽·威廉学会。这些学会其实就是既非大学又非企业的专业研究所。
于是，产-学之间的纽带逐步从大学变为了学会。这种格局在二战后也被保留了下来，只是凯泽·威廉学会被改名为马克斯·普朗克学会。
时至今日，产学研紧密结合的德国创新体系依然具有强大的生命力。不过这一体系也有其不足之处：创新的原产者往往是学会而非企业，学会的智力成果要拿给企业去生产，那就只能物化为产品形式或者生产线形式，否则经济关系无法理顺。这就导致德国的创新成果向外推广形式就主要是卖产品或者卖生产线，企业按照“温特制”的方式自己掌控标准而把设计制造环节统统外包的能力不强。虽然这并不妨碍德国企业自身的强大，但长期来看，却会受制于一个社会因素：人口年龄结构。当人口老龄化问题日益严重，德国的创新能力就会面临缓步衰落。
日本：从技术引进到工艺创新
日本的国家创新体系特点比较容易概括。二战前，日本这个国家虽然在军国体制主导下实现了工业化，但它却不是一个创新大国，因为它当时主要依靠技术引进。二战后，日本依然是一个擅长引进消化吸收再创新的国家，不过为世界贡献的原始创新多了起来，不过大多来自工艺创新。
日本的工艺创新能力很强与企业的微观组织方式有关。日本的企业特别注重基层管理人员、销售人员与制造一线人员的紧密结合，包括严格的轮岗制度等。日本企业的中高层管理人员也大多出自销售人员或制造一线人员，这与美国企业中高管理人员大多出自财务人员是由显著区别。这种特点使得日本的企业非常善于客户提出的问题或者生产一线提出的问题进行工艺创新。体现在统计上，就是日本企业的专利数量。
然而日本的创新能力面临的挑战也很明显：受制于人员成本和对于工艺创新的“干劲”。随着人口老龄化已然严重，日本的企业的创新能力日益下降。
至于由政府提出研发课题并组织攻关的方式，在国家总研发支出中政府支出只占1.2%的国家，基本可以不用讨论。
