Trajetórias da inovação by Editora da Unicamp

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TRAJETÓRIAS DA INOVAÇÃO A CIÊNCIA BÁSICA E A INOVAÇÃO TECNOLÓGICA

universidade estadual de campinas Reitor Fernando Ferreira Costa Coordenador Geral da Universidade Edgar Salvadori De Decca

Conselho Editorial Presidente Paulo Franchetti Alcir Pécora – Christiano Lyra Filho – José A. R. Gontijo José Roberto Zan – Marcelo Knobel – Marco Antonio Zago Sedi Hirano – Silvia Hunold Lara

Comissão Editorial da Coleção Clássicos da Inovação Carlos H. de Brito Cruz – Sérgio Queiroz Américo Martins Craveiro – Tamás Szmrecsányi – Marcelo Knobel Conselho Consultivo da Coleção Clássicos da Inovação Tamás Szmrecsányi (coordenador) – Adriano Dias Batista – Eduardo Albuquerque Eliane Bahruth – Fábio Erber – Guilherme Ary Plonski – Jair do Amaral Filho – João Carlos Ferraz José Carlos Cavalcanti – José Miguel Chaddad – Luiz Martins – Mário Possas – Monica Teixeira Paolo Saviotti – Roberto Vermulm – Ruy Quadros de Carvalho – Sergio Bampi

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David C. Mowery Nathan Rosenberg

TRAJETÓRIAS DA INOVAÇÃO A MUDANÇA TECNOLÓGICA NOS ESTADOS UNIDOS DA AMÉRICA NO SÉCULO XX

ficha catalográfica elaborada pelo sistema de bibliotecas da unicamp diretoria de tratamento da informação M871t

Mowery, David C. Trajetórias da inovação: a mudança tecnológica nos Estados Unidos da América no século XX / David C. Mowery e Nathan Rosenberg; tradutor: Marcelo Knobel. – Campinas, SP: Editora da unicamp, 2005. (Clássicos da Inovação) Tradução de: Paths of innovation: technological change in 20th-century America. 1. Inovações tecnológicas. 2. Tecnologia – Estados Unidos – história – séc. XX. 3. Motores de combustão interna. 4. Engenharia elétrica. 5. Engenharia química. I. Rosenberg, Nathan, 1927. II. Título.

cdd 338.476 338.973 621.43 621.3 660.2 isbn 85-268-0700-5 Índices para catálogo sistemático:

1. Inovações tecnológicas 2. Tecnologia – Estados Unidos – história – séc. XX 3. Motores de combustão interna 4. Engenharia elétrica 5. Engenharia química

338.476 338.973 621.43 621.3 660.2

Título original: Paths of innovation Published by The Press Syndicate of The University of Cambridge First published 1998 Copyright © 1998 by David C. Mowery e Nathan Rosenberg Copyright da tradução © 2005 by Editora da Unicamp 1a reimpressão, 2012 Nenhuma parte desta publicação pode ser gravada, armazenada em sistema eletrônico, fotocopiada, reproduzida por meios mecânicos ou outros quaisquer sem autorização prévia do editor. Editora da Unicamp Rua Caio Graco prado, 50 – Campus Unicamp cep 13083-892 – Campinas – sp – Brasil Tel./Fax: (19) 3521-7718/7728 www.editora.unicamp.br – vendas@editora.unicamp.br

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SUMÁRIO

AGRADECIMENTOS ..................................................................

INTRODUÇÃO .........................................................................

1 A INSTITUCIONALIZAÇÃO DA INOVAÇÃO, 1900-1990 ................

2 O MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA ...................................

3 PRODUTOS QUÍMICOS ..........................................................

4 ENERGIA ELÉTRICA .............................................................. 119 5 A REVOLUÇÃO DA ELETRÔNICA, 1947-1990 ............................. 141 6 OBSERVAÇÕES FINAIS ............................................................ 185 BIBLIOGRAFIA

......................................................................... 199

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LISTA DE SIGLAS ....................................................................... 225 LISTA DE FIGURAS .................................................................... 227 LISTA DE TABELAS .................................................................... 229

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Para Moses Abramovitz e Richard Nelson, estimados colegas e amigos que muito nos ensinaram.

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AGRADECIMENTOS

A pesquisa subjacente a esta monografia nos absorveu boa parte dos últimos cinco anos. Durante esse período acumulamos numerosas dívidas intelectuais. A maior delas foi com Moses Abramovitz, um colega e mentor de grande valor, cujos comentários incisivos e críticas construtivas melhoraram enormemente esta monografia. Em vários momentos da demorada gestação deste volume muitos frutos derivaram das discussões e correspondências com Ashish Arora, Timothy Bresnahan, Tom Cottrell, Paul David, Stanley Engerman, Alfonso Gambardella, Annetine Gelijns, Rose Marie Ham, Steven Klepper, Richard Nelson, William Parker, Scott Stern e Walter Vincenti. Somos especialmente gratos a Ralph Landau por nos guiar através dos intrincados mundos das indústrias química e petroquímica. Ele tem sido um professor esplêndido.Victor Heffernan transferiunos a sua vasta experiência na aplicação do forno a arco elétrico na indústria do aço, e Peter Bridenbaugh conduziu-nos a um melhor entendimento dos dados estatísticos relativos à indústria do alumínio. Também nos beneficiamos consideravelmente do auxílio à pesquisa proporcionado pelos estudantes da Universidade da Califórnia

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em Berkeley e de Stanford: Bonnie Chen, Thomas Cottrell, Amy Fisher, Rose Marie Ham, Guy Holburn, Christophe Lecuyer, Jeff Macher, Michael Preis e Arvids Ziedonis. Temos prazer em agradecer o apoio da Fundação Alfred P. Sloan; da Fundação Andrew Mellon; do Programa Industrial e Tecnológico EUA-Japão da Haas School of Business, da Universidade da Califórnia, em Berkeley; do Seminário de Políticas da Califórnia; do Instituto Canadense para Pesquisa Avançada; do Instituto para Gerenciamento, Inovação e Organização, da Universidade da Califórnia, em Berkeley; do Centro para Pesquisas em Políticas Econômicas da Universidade de Stanford; e do Pine Tree Trust. Como este é o segundo livro que escrevemos juntos,1 gostaríamos ainda de agradecer o inestimável auxílio de duas inovações tecnológicas que não estavam disponíveis para nós da última vez: o correio eletrônico e a máquina de FAX. Diante de toda essa assistência e suporte inestimáveis, devemos insistir em nossa única responsabilidade por erros e deficiências interpretativas nas páginas que seguem.

1 Depois de Technology and the Pursuit of Economic Growth (Cambridge University Press, 1989).

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INTRODUÇÃO

Um exame da inovação tecnológica na economia norte-americana no século XX deve, naturalmente, começar no século XIX. Um ponto inicial apropriado é a observação de Alfred North Whitehead, em seu Science and the Modern World, de que “A maior invenção do século XIX foi a invenção do método da invenção” (1925, p.98). Whitehead compreendeu que essa invenção envolveu a conexão do novo conhecimento científico ao mundo dos artefatos. Mas ele também compreendeu que essa ligação não foi facilmente atingida, pois geralmente existe uma enorme lacuna entre uma descoberta científica e um novo produto ou processo. A sentença que acaba de ser citada é bem conhecida, mas de igual importância é a observação menos famosa que a segue imediatamente: Constitui um grande erro pensar que a mera idéia científica é a invenção requerida, de modo que tenha que ser apenas aceita e usada. Um intenso período de desenho imaginativo ocorre entre uma etapa e outra. Um elemento no novo método é justamente a descoberta de como reduzir a distância entre as idéias cientificas e

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o produto final. Trata-se de um processo de ataque disciplinado contra as dificuldades, uma após a outra. (1925, p.28.)

Esta constatação de Whithead serve como um valioso prolegômeno a pelo menos dois pontos da discussão deste volume sobre a tecnologia no século XX. Em primeiro lugar, uma característica específica do século XX foi o fato de que o processo inventivo tornouse fortemente institucionalizado e muito mais sistemático do que tinha sido no século XIX.1 Essa institucionalização da atividade inventiva significou que a inovação ocorreu numa crescente proximidade com a pesquisa organizada no século XX. É claro que essa pesquisa não era confinada, como apreciou Whitehead, ao âmbito da ciência, e muito menos à pesquisa científica de natureza fundamental. Mas a observação de Whitehead é também apropriada sob outro aspecto. Por toda a sua reorganização e institucionalização, a ocorrência dos impactos econômicos dos avanços científicos e tecnológicos do século XX exigiu melhorias e refinamentos significativos dos produtos aos quais eles estão incorporados. Esse processo de aprendizado incremental, de modificação e refinamento, junto com o freqüentemente prolongado processo de adoção dessas novas tecnologias, significou que, mesmo naquele século tecnologicamente revolucionário, os efeitos econômicos das novas tecnologias demandaram um tempo considerável. Esse ponto precisa ser enfatizado, pois nem sempre há tempo ou espaço suficiente para desenvolvê-lo em detalhe no escopo de um breve volume.As invenções, quando são inicialmente introduzidas ou patenteadas, geralmente estão muito longe da forma que tomam quando finalmente atingem uma ampla difusão; ou, para dizer de outro modo, são os aprimoramentos que elas sofrem que finalmente levam a essa ampla difusão. A realização pelos irmãos Wright de um 1 Schumpeter (1942) notou que “a própria inovação está sendo reduzida à rotina. O progresso tecno-

lógico está se tornando progressivamente o negócio de equipes de especialistas treinados que produzem o que é requerido e o fazem funcionar de modo previsível” (p.132).

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vôo “mais pesado que o ar” com o Kitty Hawk em 1903 foi um grande feito tecnológico, embora o desajeitado aparelho tenha sido montado com varetas, barbante e cola, e a distância total viajada tenha sido de apenas algumas centenas de metros. Foram necessárias milhares de melhorias, pequenas e grandes, durante um terço completo de século, antes que a introdução do DC-3, em 1936, tornasse comuns os vôos regulares entre cidades. O primeiro computador digital eletrônico, o Eniac, tinha mais de 30m de comprimento e quando foi introduzido, em 1945, requeria o funcionamento simultâneo de não menos que 18 mil tubos de vácuo. Hoje, um instrumento com capacidades muito superiores pode ser facilmente segurado em uma mão ou mesmo carregado no bolso. Além disso, muitos passos intermediários devem ser dados antes da comercialização de tais inovações. Em muitos casos, invenções ou melhorias ancilares, freqüentemente oriundas de outras indústrias, têm sido necessárias; novos produtos devem ser redesenhados para maior conveniência, e é preciso ocorrer mudanças redutoras de custos para torná-los mais acessíveis; mais adaptações são necessárias tão logo os consumidores descobrem novos usos não-previstos; as instalações de produção precisam ser reorganizadas para se adaptarem às idiossincráticas necessidades de fabricação do novo produto. O tempo necessário para a emergência de todos esses desenvolvimentos complementares é geralmente medido em anos e, não raramente, em décadas. Embora um tempo considerável seja comumente necessário para que os efeitos da inovação tecnológica possam ser sentidos, tais efeitos são profundos. Foi somente após a passagem de mais da metade do século XX que os economistas compreenderam plenamente a extensão do crescimento econômico decorrente do processo de mudança tecnológica. Houve uma razão simples e importante para tal demora. Um estudo econômico do crescimento econômico somente é possível depois de certas magnitudes terem sido reduzidas a uma expressão quantitativa. A própria medida do crescimento econômico

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requer uma estrutura conceitual e uma metodologia para agregar a miríade de atividades que constituem a vida diária de uma grande economia. O desenvolvimento do cálculo da renda nacional e do produto nacional só foi realizado nas décadas de 1930 e 1940, quando numerosos estudiosos desenvolveram estimativas das mudanças a longo prazo dos insumos da atividade econômica, bem como estimativas dos produtos resultantes. Foi a disponibilidade de tais dados que preparou o terreno para a “descoberta” nos anos 1950 da contribuição da mudança tecnológica ao crescimento econômico de longo prazo dos Estados Unidos. Depois que estimativas razoavelmente confiáveis do crescimento dos insumos e produtos se tornaram disponíveis, pareceu natural perguntar quanto do crescimento a longo prazo do produto poderia ser creditado ao crescimento estimado dos insumos. Os dois estudos mais influentes, feitos por Abramovitz (1956) e Solow (1957), empregaram dois métodos diferentes, examinaram dois períodos diferentes e mediram o produto da economia de modos diferentes. Entretanto, esses estudos chegaram a uma mesma e importante conclusão: não mais do que 15% do crescimento medido no produto dos EUA ao final do século XIX e na primeira metade do século XX podiam ser atribuídos ao crescimento dos insumos medidos de capital e trabalho. O “resíduo” de 85%, notavelmente elevado, sugeriu que o crescimento da economia norte-americana no século XX resultou predominantemente da extração de mais produto de cada unidade de insumo na atividade econômica, ao invés do mero uso de mais insumos. O principal candidato a ser responsabilizado pela ocorrência desse resíduo foi a mudança tecnológica, embora tivesse necessariamente incluído todo o crescimento do produto que não podia ser atribuído ao aumento dos insumos medidos de capital e trabalho. Analistas incautos chegaram à conclusão de que o crescimento do estoque de capital não deu uma contribuição importante ao crescimento econômico. Ocorre, porém, que as contribuições da mudança tecnológica ao crescimento econômico raramente são independentes do

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investimento, pois a maior parte das novas tecnologias precisa estar incorporada aos bens de capital, que são os veículos para sua introdução. A maioria das novas tecnologias entra no fluxo da vida econômica apenas como resultado de uma decisão de investimento. Ao mesmo tempo, todavia, o caráter da mudança tecnológica, especialmente no que se refere aos vieses da economia ou do uso de fatores associados a ela, influencia a demanda de investimentos de capital físico e humano. Mas há uma outra conexão entre a mudança tecnológica e o crescimento econômico dos EUA no século XX. Kuznets realçou em 1930 que a inovação tecnológica freqüentemente cria indústrias inteiramente novas, dedicadas à produção de novos bens (veja também a respeito, Burns, 1934). Essas novas indústrias têm tipicamente um crescimento rápido em suas fases iniciais e depois experimentam um retardamento nas suas taxas de crescimento, tão logo seus mercados alcançam a saturação. Como os bens finais mais antigos provavelmente encontram menores elasticidades de demanda, as inovações adicionais, que reduzem o custo do processo, têm efeitos relativamente pequenos na demanda pelo produto. A taxa de crescimento de toda a economia é a soma das taxas de crescimento dos setores que a compõem, e isto significa que uma taxa elevada de crescimento agregado requer que as taxas de declínio do crescimento nos setores maduros sejam contrabalançadas pelas taxas de crescimento mais rápidas dos novos setores associadas às novas tecnologias. Em outras palavras, o crescimento econômico sustentado reflete um deslocamento contínuo do produto da economia e da sua composição setorial.2 2 “[Uma] alta taxa de crescimento sustentado depende do contínuo surgimento de novas invenções e

inovações, proporcionando as bases para novos ramos cujas altas taxas de crescimento compensam a inevitável diminuição de velocidade das taxas de invenção e inovação, e dos efeitos econômicos de ambas, que retardam as taxas de crescimento dos ramos mais antigos. Uma elevada taxa de crescimento agregado da economia é assim necessariamente acompanhada por um considerável deslocamento de importância relativa entre os vários ramos, pois enquanto os antigos se desvalorizam, os novos aumentam seu peso relativo no produto nacional” (Kuznets, 1959, p.33).

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Apesar de perspicaz, essa constatação de Kuznets tende a subestimar a importância da adoção de novas tecnologias por setores maduros, as quais desencadearam o crescimento da produtividade e até o aparecimento de novos produtos (por exemplo, pneus radiais de fibras sintéticas) nesses setores. Com efeito, muitos setores mais antigos têm experimentado um significativo crescimento de produtividade em conseqüência do fluxo intersetorial de novas tecnologias. Esse fluxo intersetorial tem sido uma característica fundamental da inovação na economia norte-americana do século XX – por exemplo, as inovações nos produtos químicos e nas indústrias eletrônicas têm tido uma penetração amplíssima, sendo incorporadas a um conjunto incrível de bens de consumo e de capital. Além disso, o crescimento da indústria de automóveis e de aeronaves comerciais aumentou significativamente a demanda por produtos avançados (combustível para jatos, materiais compostos, gasolina) de outras indústrias, criando com isso incentivos adicionais para aumentos na escala e eficiência. A importância desse fluxo intersetorial de tecnologias constitui uma razão pela qual concentramos a discussão deste livro em poucas classes abrangentes de tecnologias que têm influenciado a inovação e o crescimento em toda a economia norte-americana. Os fluxos internacionais de tecnologia também têm sido importantes para o crescimento econômico dos EUA. Nenhuma abordagem da mudança tecnológica nos Estados Unidos no século XX pode negligenciar a importância das importações e exportações de tecnologia dessa economia. Embora os Estados Unidos tivessem sido predominantemente importadores de tecnologia estrangeira durante sua história inicial (Rosenberg, 1972), em 1900 eles já haviam se tornado consideráveis exportadores de tecnologias industriais e agrícolas. De fato, já tinham começado a exportar máquinas-ferramentas especiais na década de 1850. Uma coleção delas foi embarcada para o Enfield Arsenal da Grã-Bretanha, onde deram origem à fabricação em larga escala de armas de fogo produzidas

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com partes intercambiáveis – uma tecnologia que os britânicos denominaram “o sistema americano de manufaturas”. Na mesma época, todavia, os Estados Unidos importavam um leque de tecnologias industriais que, até 1900, ainda não tinham sido dominadas naquele país. A indústria alemã, por exemplo, dominava a produção de anilinas sintéticas orgânicas no final do século XIX. Na verdade, a posição tecnológica da economia dos EUA antes da Segunda Guerra Mundial apresentava mais do que uma semelhança superficial com a situação do Japão nos anos 1960 e 1970. Durante esse período, as empresas norte-americanas tinham poucos equivalentes na sua habilidade de explorar (e, freqüentemente, melhorar) tecnologias que tinham sido inventadas alhures. Mas, até a Segunda Guerra Mundial, o papel dos EUA no mundo da ciência não estava, de modo algum, no mesmo nível da posição de liderança que eles haviam estabelecido anteriormente naquele século em numerosos domínios da tecnologia industrial e agrícola. O fato mais geral é que, já no início do século XX, a economia mundial estava bem encaminhada em direção à globalização. Com efeito, por alguns indicadores (como a participação das exportações no Produto Interno Bruto – PIB) a economia norteamericana na virada do século (1900-1910) esteve mais aberta a influências internacionais do que em qualquer outro momento durante o período 1910-1970 (ver Davis et al., 1972). Por volta de 1900, companhias multinacionais sediadas nos Estados Unidos, tais como a Singer Sewing Machine e a International Harvester, já estavam desempenhando um papel significativo na transferência internacional de novas tecnologias. As grandes melhorias nas áreas de transportes e comunicações foram, certamente, os principais facilitadores tecnológicos para o crescente fluxo de conhecimentos tecnológicos, assim como de bens e de capital através das fronteiras políticas. Duas desastrosas guerras mundiais, a mais severa depressão na história e as políticas protecionistas entre essas guerras ser-

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viram para interromper a tendência em direção à globalização por várias décadas. A partir da Segunda Guerra Mundial, novas instituições internacionais, tais como os acordos de Bretton Woods e o GATT (General Agreement on Tariffs and Trade) [AGTC – Acordo Geral sobre Tarifas e Comércio] e, mais recentemente, a OMC (Organização Mundial do Comércio) têm reduzido as barreiras ao intercâmbio de bens e de conhecimento tecnológico. Na verdade, o último terço do século XX testemunhou o surgimento de uma rede cada vez mais densa de relacionamentos entre empresas – joint ventures internacionais e alianças estratégicas de todo tipo – a qual tem contribuído para tornar mais rápidos os fluxos internacionais de tecnologia (ver Mowery, 1988). As espetaculares melhorias nas tecnologias da informação que ligam essa rede internacional concederam ao termo “globalização” um significado bastante ampliado em relação ao que existira no início do século XX. A discussão dos parágrafos anteriores foi um tanto quanto abstrata, com suas referências à mudança tecnológica no contexto de “insumos”,“produtos” e crescimento. De fato, a mudança tecnológica no século XX produziu uma ampla oferta de novos produtos e de novos processos de produção. A última década do século XX difere da última do século XIX, não tanto em termos da maior quantidade de bens em relação aos que existiam nos anos 1890; as diferenças características residem na disponibilidade atual de bens para as quais não havia equivalentes próximos um século antes. Qualquer tentativa para descrever as novas tecnologias do século XX rapidamente assumiria as dimensões de uma estante cheia de catálogos da Sears Roebuck e de revistas técnicas – e mesmo essas duas abundantes fontes de informação não iriam conseguir revelar muito do que foi característico na tecnologia do século XX. Ao invés disso, resolvemos focalizar três grupos de inovações que dominaram a tecnologia norte-americana no século XX, usando seu desenvolvimento como base para um tratamento mais geral das características

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centrais da inovação dos EUA no século XX e de seus impactos econômicos. Estes três conjuntos são os motores de combustão interna, a química e a eletricidade e eletrônica (ambas consideradas como parte de um único conjunto). Esses conjuntos têm uma série de características comuns. Eles são abrangentes – com efeito, seu impacto econômico tem sido mais amplo do que geralmente se pensa. Além disso, eles ostentam uma alta densidade de pesquisa, particularmente se o termo “pesquisa” for interpretado de maneira ampla, e não confinado à pesquisa fundamental nas fronteiras da ciência. Isto não é mais do que um reconhecimento de que estamos empregando esse termo com todos os componentes do que hoje é comumente referido como P&D (Pesquisa e Desenvolvimento).As novas tecnologias mais importantes de modo algum têm sido sempre dependentes de novos conhecimentos científicos.A inovação foi sendo forjada durante o século XX tanto a partir de conhecimentos tecnológicos já existentes quanto da “ciência” e, em alguns casos célebres, as inovações tecnológicas apareceram antes das teorias científicas que explicaram sua performance ou seu desenho. Além disso, a percepção das conseqüências econômicas desses avanços tecnológicos normalmente exigiu refinamentos e melhorias consideráveis das toscas versões iniciais dos produtos que os incorporam. O desenvolvimento nos Estados Unidos de pelo menos dois desses três conjuntos tecnológicos – os produtos químicos e os motores de combustão interna – também foi influenciado pela estrutura geográfica e pela dotação de recursos naturais dessa nação. As vastas distâncias que tanto bens quanto viajantes devem transpor dentro dos Estados Unidos deram um ímpeto ao desenvolvimento e à adoção de tecnologias que poderiam encurtar os tempos de viagem, reduzir os custos de transporte e aumentar a confiabilidade das comunicações – no século XIX, essas tecnologias estavam no telégrafo e nas estradas de ferro (além da tecnologia mais antiga dos canais), e, no século XX, elas se traduziram no automóvel e no avião.

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A dotação de recursos dos EUA, com seus abundantes suprimentos de matérias-primas – em particular, o petróleo –, também significou que o desenvolvimento do motor de combustão interna e a indústria de produtos químicos norte-americana adotaram uma trajetória intensiva nesses recursos. Essa característica da inovação tecnológica nos EUA reflete um fenômeno mais geral: a natureza dependente da trajetória do processo de inovação. As condições iniciais sob as quais a inovação aparece e é refinada para sua exploração econômica exercem uma poderosa influência sobre os tipos de conhecimento requeridos para essa exploração, os tipos de conhecimento gerados por ela e a trajetória evolutiva seguida pela tecnologia. Outra característica peculiar da história da inovação na economia norte-americana do século XX foi a institucionalização do processo de inovação que ocorreu durante esse período. Ao final do século XIX, várias empresas industriais começaram a organizar sistemáticos programas internos de P&D. O aparecimento desses laboratórios de pesquisas industriais na economia dos EUA ocorreu paralelamente ao crescimento de novas disciplinas de engenharia e de ciências aplicadas nas universidades. Na verdade, todos esses três conjuntos tecnológicos têm sido caracterizados por uma “divisão de trabalho” mutável entre as empresas privadas, as universidades e o governo no que se refere ao financiamento e à realização da P&D. A estrutura do sistema de P&D dos EUA que gerou essas ondas de inovações sofreu dramáticas mudanças durante as primeiras oito décadas do século XX e, desde 1989, o término da Guerra Fria e a globalização econômica desencadearam uma outra onda de reestruturações. Antes de dar início à nossa discussão detalhada da inovação no século XX, faz-se necessária uma observação geral.Temos enfatizado até agora o papel da mudança tecnológica na geração do crescimento da produtividade a longo prazo e, portanto, nas receitas. Mas, a relação entre receitas e mudança tecnológica constitui obviamente uma via de duas mãos, embora as páginas que seguem percorram apenas um lado dessa estrada.