
图片来源:ChatGPT
文章信息:Artificial Intelligence in Research and Development Benjamin Jones NBER Working Paper No. 34312 October 2025
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引言
2026年初,经济学家Johannes Stroebel发起了一个名为Automated Political Economy Project(APE)的研究项目,尝试探索AI在经济学研究过程中的应用潜力。一个月的时间内,产出了230篇AI论文,从劳动经济学到发展经济学,从金融计量到行为实验,覆盖面之广令人咋舌。该项目的出现反映了一个关键问题:当AI不再只是辅助研究工具,而开始直接参与知识创造过程时,科研活动本身是否会发生根本性变化?
过去几十年中,经济学关于AI的讨论主要围绕劳动市场展开,例如AI是否会替代劳动、哪些职业更容易受到冲击,就业结构会有什么变化。然而,当AI开始进入科学研究、技术开发和创新活动本身,一个更加根本的问题逐渐浮现:AI究竟会如何改变创新过程?换言之,未来经济增长的关键或许不再只是AI能够替代多少劳动,而是AI是否能够提高人类创造新知识、新技术和新思想的速度。
来自美国西北大学和NBER的经济学家Benjamin F. Jones提出了一个新的理论框架。他试图将人工智能纳入创新经济学中的“思想生产函数”(ideas production function),回答一个核心问题:如果人工智能能够参与研发活动,它究竟会在多大程度上加速技术进步?
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模型
Jones对传统创新生产函数进行了扩展,AI并不是简单增加研发投入,而是可能改变研发活动本身的组织方式。因此,Jones将研发过程进一步拆解为一系列具体任务(tasks),并考察人工智能如何进入这些任务之中。在模型中,研发活动被视为由大量相互关联的任务组成,包括信息搜索、理论推导、数据分析、实验设计以及代码编写等。每一项任务既可以由人类研究者完成,也可以由人工智能完成,Jones关注AI对于不同研发任务的替代和增强能力,即人工智能能够覆盖多少任务,以及在这些任务上能够达到怎样的生产率水平。
技术进步速度表示为不同研发任务产出的综合结果:

其中,表示已有知识水平,表示技术进步速度,表示第项研发任务的产出。模型中的关键参数是任务之间的互补程度。当研发任务之间具有较强互补性时,某一个环节的不足会限制整体创新速度,即创新过程存在明显的“瓶颈效应”。
每项研发任务可以通过两种方式完成:由人类研究者完成,或者由人工智能系统完成。对于人类完成的任务,产出取决于研究者投入的劳动和人力资本水平;对于AI完成的任务,产出则取决于人工智能系统的计算能力和任务执行效率。因此,AI并非作为一个外生技术冲击直接影响创新,而是通过改变研发任务的生产方式进入创新生产函数。
模型中,AI影响技术进步主要由三个核心参数决定。第一个是AI任务覆盖比例,即人工智能能够执行的研发任务范围。如果AI只能完成少部分任务,即使这些任务效率大幅提高,其对于整体创新速度的影响仍然有限。第二个是AI在具体任务上的生产率,即AI完成某项研发任务的能力。第三个是研发过程中的瓶颈程度,即不同任务之间的互补关系。如果创新过程存在关键瓶颈,那么单纯提升AI能力可能无法带来同等幅度的技术进步。在给定研发预算约束下,研究机构需要在人力投入和AI投入之间进行选择,以最大化知识生产速度。
模型的核心结果表明,人工智能对创新的影响并不取决于AI是否足够“聪明”,而取决于AI能否进入关键研发环节,并突破限制知识生产效率的瓶颈。
Jones进一步提出三个重要命题:
第一,AI能力提升能够提高技术进步速度,但这一效果受到研发任务覆盖范围和任务互补性的限制;
第二,扩大AI能够承担的研发任务范围,往往比单纯提高AI在单一任务上的能力更加重要;
第三,只有当AI能力提升、任务自动化扩展以及研发瓶颈突破同时发生时,人工智能才可能带来具有变革性的创新加速。
03
结果
3.1 AI会如何改变技术进步速度?
Jones首先模拟了不同AI能力水平下技术进步速度的变化,随着AI能力提升,技术进步速度整体呈现上升趋势,但这一提升并非线性增长,而受到研发过程内部瓶颈的明显约束。这说明,AI能力提升本身并不是决定创新爆发的充分条件,AI是否能够进入研发流程中的核心环节更加重要。

Jones进一步考虑了一个更现实的问题:AI并不是全部研发机器,而只是机器任务中的一部分。当AI仅改善部分机器任务时,其对于整体技术进步的影响如何?结果表明,随结果表明,即使AI在自身承担的任务上取得巨大突破,如果AI只覆盖机器任务的一部分,其对整体创新速度的推动仍然受到限制。原因在于,研发体系中仍然存在大量非AI任务,例如实验设备操作、数据获取以及物理验证等环节,这些任务可能成为新的瓶颈。

随后,Jones进一步分析了AI自动化更多研发任务的影响,即如果AI能够替代越来越多由人类研究者完成的任务,创新速度会如何变化。结果表明,随着AI能够承担的人类研发任务比例提高,技术进步速度明显增加。但值得注意的是,即使大部分研发任务实现自动化,只要仍然存在少量无法被AI替代的关键任务,这些剩余任务仍可能成为限制整体创新速度的瓶颈。换言之,AI自动化的关键并不是简单减少人工参与,而是能否突破研发过程中的限制性环节。

最后,Jones同时考虑AI能力提升和研发任务自动化两个维度。当AI不仅能够在已有任务上表现更强,同时能够承担更多研发任务时,人工智能对于创新速度的影响是否会出现突破?结果显示,二者存在明显的互补关系。单独提高AI智能水平,或者单独扩大AI任务覆盖范围,都能够推动技术进步;但只有当AI能力提升与研发任务自动化同时发生时,技术进步速度才可能出现大幅增长。
这也表明,AI带来的创新潜力高度依赖具体研究领域。在数学、软件设计等以认知任务为主的领域,AI可能更容易覆盖大量研发环节,因此具有更高的潜在影响;而在药物研发、粒子物理等高度依赖实验验证的领域,即使拥有超级智能AI,技术进步速度仍可能受到现实实验环节限制。

3.2 超级AI会带来创新爆炸吗?
接下来,Jones讨论了一个更具争议的问题:如果未来出现具有高度自主研发能力的人工智能系统,其是否会推动技术进步进入指数增长阶段?
Jones将这一类人工智能定义为Transformative Artificial Intelligence(TAI),即能够使技术进步速度提升一个数量级的人工智能系统。按照作者的定义,TAI并不是简单意义上的“更强AI”,而是能够显著改变研发生产过程,使整体技术进步速度提高10倍甚至更高水平的人工智能。
为了分析TAI可能产生的影响,Jones利用模型模拟了不同AI能力水平和研发任务自动化程度下的技术进步速度变化。结果显示,实现变革性人工智能需要满足较高条件。首先,AI必须能够覆盖较大范围的研发任务;其次,AI需要在这些任务上达到较高的执行效率。如果AI只能提升少数任务的效率,即使其在某些领域表现超过人类,也难以推动整体技术进步速度出现数量级提升。

Jones进一步指出,TAI的影响受到研发过程瓶颈的限制。创新活动并不是由单一任务决定,而是由多个相互关联的研发任务共同完成。当某些关键任务无法被AI替代或显著改善时,这些环节会限制整体创新速度。因此,超级人工智能是否能够带来“创新爆炸”,不仅取决于AI自身能力,更取决于研发体系中的约束是否能够被突破。
换言之,AI能力提升并不必然意味着技术进步速度同步提升。只有当人工智能能够深入进入研发流程,覆盖更多关键任务,并降低知识生产过程中的瓶颈约束时,才可能真正实现变革性影响。
3.3 如何测量AI在研发中的作用?
在理论模型中,Jones提出,人工智能对技术进步的影响取决于AI能够执行多少研发任务,以及AI在这些任务上的生产率。然而,一个关键问题仍然存在:现实中如何判断一个AI系统能够承担哪些研发任务?如何衡量AI对于具体科研活动的影响?
为回答这一问题,Jones进一步提出,将AI能力评价从传统的通用性能测试转向基于具体研究任务的测度框架。也就是说,未来衡量AI是否能够推动创新,不能只关注模型参数规模或者单一能力指标,而需要分析AI是否能够完成科研过程中的具体任务。
因此,研发活动首先需要被拆解为不同任务单元。例如,一个完整的科研过程可能包含问题识别、文献检索、理论推导、计算分析、实验设计、结果验证等多个环节。不同任务对于AI能力的要求不同,因此AI对于创新过程的影响也会存在显著差异。
Jones进一步指出,AI benchmark的设计,应当与具体研发任务相匹配。只有当benchmark能够衡量AI在真实科研任务中的表现,才能判断AI是否真正提高了知识生产效率。
因此,未来关于AI与创新关系的经验研究,需要从两个方向推进:一方面,需要构建能够衡量AI任务能力的指标体系;另一方面,需要识别不同领域研发流程中的关键任务和潜在瓶颈。
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结语
AI正在从传统的生产自动化工具,逐渐转变为参与知识创造过程的新型技术要素。Jones的这篇论文并没有简单回答“AI是否会带来创新爆炸”,而是从创新经济学的核心问题出发,重新思考人工智能如何进入技术进步过程。
模型结果表明,提高AI自身能力虽然能够推动技术进步,但其效果受到研发体系内部结构的限制。只有当AI能够承担越来越多的研发任务,并突破限制创新速度的关键环节时,人工智能才可能带来具有变革性的影响。这也意味着,未来AI与创新之间的关系,不应仅仅被理解为“机器替代人”,而应被视为人工智能重新参与知识生产过程的结果。
Jones对于TAI的讨论也提供了一个重要启示:即使未来出现能力远超当前水平的AI系统,技术进步速度仍然取决于整个研发体系是否能够被重新组织。如果研发过程中的关键瓶颈无法被突破,单纯提升AI能力也难以带来无限增长的创新速度。
因此,理解人工智能时代的创新,需要从传统的投入产出框架进一步转向:研发任务到AI能力,再到知识生产效率的分析框架。未来人工智能究竟会带来怎样的创新变革,不仅取决于算法能力的提升,更取决于AI如何与人类研究者、科研组织以及现有知识生产体系形成新的协作关系。
推文作者:李一杰,上海财经大学博士研究生。
Abstract
How much can AI accelerate progress in different research fields? This paper shows that three features—the share of research tasks AI performs, the productivity of AI at those tasks, and the strength of bottlenecks—are key determinants of AI’s implications in any area, from cancer therapeutics to software design. The model maps changes in AI capabilities to research outcomes, quantifies the “marginal returns to intelligence,” and shows how AI can shift returns to R&D investment. Concepts like superintelligence, Powerful AI, and Transformative AI are further engaged and disciplined. Finally, the framework sets a measurement agenda linking AI benchmarks to field-specific opportunities for accelerating progress.
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