大科學(xué)裝置是科技創(chuàng)新的國之重器。黨的十八大以來，中國大科學(xué)裝置建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，取得了眾多具有重大科學(xué)意義的創(chuàng)新性成果，提升了中國在國際上的科技競爭力?；仡櫫它h的十八大以來中國大科學(xué)裝置建設(shè)發(fā)展情況，總結(jié)了依托大科學(xué)裝置所取得的成就，分析了其在助力實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)中的突出作用。針對中國大科學(xué)裝置發(fā)展中存在的問題，從加大經(jīng)費(fèi)投入、解決關(guān)鍵工藝、加強(qiáng)國際合作等方面提出了建議。
大科學(xué)裝置（large scale scientific facility）是人類發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、探索未知世界、實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革的大型設(shè)施，是取得重大科學(xué)突破的保障之一。在中國，大科學(xué)裝置也常被稱為“國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施”。大科學(xué)裝置具有推進(jìn)多學(xué)科綜合交叉發(fā)展、突破高新技術(shù)瓶頸的強(qiáng)大支撐能力，是國之重器、科技利器。大科學(xué)裝置具有明確的科學(xué)目標(biāo)，建設(shè)時(shí)間長、體量大、投資大，產(chǎn)出是科學(xué)知識和技術(shù)成果，而不是直接的經(jīng)濟(jì)效益。按照不同的應(yīng)用目的，大科學(xué)裝置可以被分為專用研究裝置、公共實(shí)驗(yàn)平臺和公益基礎(chǔ)設(shè)施3種類型。大科學(xué)裝置已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科技實(shí)力和綜合國力的重要標(biāo)志，是維護(hù)國家安全、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展必不可少的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
中國大科學(xué)裝置發(fā)展基本情況
中國大科學(xué)裝置經(jīng)歷了從無到有、從小到大、從學(xué)習(xí)模仿到自主創(chuàng)新的過程（圖1），在提高國家自主創(chuàng)新能力方面占據(jù)重要地位。20世紀(jì)80年代，中國以北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）為標(biāo)志開始了大科學(xué)裝置建設(shè)的新階段。之后以中國科學(xué)院為主導(dǎo)，陸續(xù)建設(shè)了一批大科學(xué)裝置，對促進(jìn)科技事業(yè)和其他各項(xiàng)事業(yè)發(fā)展起到了積極作用。目前，中國在建和運(yùn)行的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目總量已達(dá)57個(gè)，數(shù)量位居全球前列。中國大科學(xué)裝置在不同時(shí)期呈現(xiàn)出了不同的發(fā)展特點(diǎn)。
圖1 中國大科學(xué)裝置發(fā)展歷程
1）萌芽期（1949年至改革開放前）。1949年之后，國家主要圍繞“兩彈一星”的研制工作，布局建設(shè)了一些如材料試驗(yàn)堆、點(diǎn)火中子源等研究設(shè)施。這些設(shè)施雖然不能完全稱之為大科學(xué)裝置，卻是大科學(xué)裝置的萌芽。
2）起步期（20世紀(jì)80年代初至2000年）。這一階段布局了10余個(gè)大科學(xué)裝置，主要集中在高能物理學(xué)、光學(xué)、遙感科學(xué)等領(lǐng)域，且主要用于公益科技和專用研究。區(qū)域分布上主要以北京地區(qū)為主，依托單位基本為中國科學(xué)院各個(gè)院所?？傮w來說，此時(shí)期大科學(xué)裝置布局不均衡，發(fā)展內(nèi)容不夠全面。
3）發(fā)展期（2001—2010年）。這一階段大科學(xué)裝置呈現(xiàn)出均衡發(fā)展趨勢，區(qū)域分布由北京為主擴(kuò)展到了中國東部。其中“十一五”期間設(shè)施數(shù)量呈跨越式增長，共部署了散裂中子源、強(qiáng)磁場等12項(xiàng)大科學(xué)裝置，覆蓋了環(huán)境科學(xué)、地球科學(xué)、粒子物理與核物理、天文學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域，總投資超過60億元。
4）追趕期（2011至現(xiàn)在）。這一階段中國對大科學(xué)裝置進(jìn)行了前瞻部署和系統(tǒng)布局，投入力度持續(xù)加大。中國的大科學(xué)裝置建設(shè)無論從數(shù)量，還是從投入金額來看，都呈現(xiàn)逐年增加的趨勢。在國家發(fā)展和改革委員會的規(guī)劃組織和投資支持下，“十二五”期間，中國啟動建設(shè)了地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置（Earth System Numerical Simulation Facility）、高海拔宇宙線觀測站（LHAASO）、高效低碳燃?xì)廨啓C(jī)試驗(yàn)裝置等16項(xiàng)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，總投資超過了100億元“。十三五”期間，在基礎(chǔ)科學(xué)、能源、地球系統(tǒng)與環(huán)境、空間和天文以及部分多學(xué)科交叉領(lǐng)域，按照“成熟一項(xiàng)、啟動一項(xiàng)”的原則，啟動建設(shè)了高能同步輻射光源、硬X射線自由電子激光裝置等9項(xiàng)設(shè)施?！笆奈濉逼陂g，中國擬新建20個(gè)左右國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，在數(shù)量和質(zhì)量上有新的躍升。
黨的十八大以來中國大科學(xué)裝置建設(shè)發(fā)展特點(diǎn)
黨的十八大以來，中國大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，在大科學(xué)裝置建設(shè)上多點(diǎn)發(fā)力。圍繞戰(zhàn)略導(dǎo)向、前瞻引領(lǐng)、應(yīng)用支撐、民生改善等方面建設(shè)一批大科學(xué)裝置。北京懷柔高能同步輻射光源（High Energy Photon Source，HEPS）已完成全部土建結(jié)構(gòu)施工；合肥聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）園區(qū)已經(jīng)啟用；穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，F(xiàn)AST）、散裂中子源等一批“國之重器”陸續(xù)建成使用；“慧眼”“悟空”“墨子”等科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射，“奮斗者”號全海深載人潛水器成功挑戰(zhàn)馬里亞納海溝等?？傊?，近10年來，中國大科學(xué)裝置建設(shè)持續(xù)推進(jìn)，正在加速實(shí)現(xiàn)從跟跑、并跑向領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變，為原始創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供更強(qiáng)力的支撐。
01統(tǒng)籌規(guī)劃、政策支持力度不斷加大
黨的十八大以來，為促進(jìn)大科學(xué)裝置健康發(fā)展，黨中央、國務(wù)院及省市等機(jī)構(gòu)不斷出臺相關(guān)政策，從國家層面、省市層面進(jìn)行戰(zhàn)略部署?！秶覄?chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃（2012—2030年）》《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“十三五”規(guī)劃》《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施管理辦法》等政策文件均強(qiáng)調(diào)要以大科學(xué)裝置為核心，打造高端引領(lǐng)的創(chuàng)新增長極，并對中國大科學(xué)裝置的布局、投資、建設(shè)和管理進(jìn)行了闡述，有效地推動了大科學(xué)裝置建設(shè)與發(fā)展。
“十四五”時(shí)期，《“十四五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》明確了“十四五”大科學(xué)裝置建設(shè)重點(diǎn)。北京、上海、安徽作為綜合性國家科學(xué)中心所在地，圍繞科技前沿和國家重大戰(zhàn)略需求，在各自的“十四五”規(guī)劃中明確提出要加強(qiáng)大科學(xué)設(shè)施布局，跨區(qū)域整合創(chuàng)新資源，形成大科學(xué)裝置集群?！痘浉郯拇鬄硡^(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》提出，大灣區(qū)深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，深化粵港澳創(chuàng)新合作，加快推進(jìn)大灣區(qū)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在這些規(guī)劃、政策的推動下，中國大科學(xué)裝置規(guī)模不斷增長，綜合效應(yīng)日益顯現(xiàn)。
02世界級大科學(xué)裝置集群初步成型大科學(xué)裝置集群在技術(shù)突破、科學(xué)研究和支撐經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等方面具有一定優(yōu)勢。北京、上海、合肥、粵港澳等地依托建設(shè)綜合性國家科學(xué)中心，初步形成集群化態(tài)勢、具有一定國際影響力的大科學(xué)裝置集群。北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心距核心城區(qū)相對較遠(yuǎn)，重點(diǎn)聚焦基礎(chǔ)研究；上海張江綜合性國家科學(xué)中心緊鄰上海市中心，重點(diǎn)推動小而精的應(yīng)用轉(zhuǎn)化；合肥綜合性國家科學(xué)中心集中布局一批大科學(xué)裝置集群和交叉前沿研究平臺，側(cè)重于科學(xué)發(fā)現(xiàn)；粵港澳大灣區(qū)綜合科學(xué)中心依靠深圳、廣州、東莞、香港等多點(diǎn)城市構(gòu)建大科學(xué)裝置集群。1）懷柔是北京地區(qū)大科學(xué)裝置最為密集的區(qū)域。北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心自獲批建設(shè)以來，在空間科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、能源科學(xué)等領(lǐng)域布局建設(shè)了5個(gè)大科學(xué)裝置（表1），同時(shí)集聚了一批前沿交叉研究平臺、科教基礎(chǔ)設(shè)施、重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)平臺，初步形成了促進(jìn)重大原始創(chuàng)新成果產(chǎn)出的戰(zhàn)略高地。落戶于這里的5個(gè)大科學(xué)裝置中，有的搶先“開跑”，也有的正在加速建設(shè)。地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置、綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置已投入運(yùn)行；多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施工程已于2022年11月竣工；子午工程二期在2023年建設(shè)“收官”；高能同步輻射光源預(yù)計(jì)2025年完成裝置建設(shè)。這些大科學(xué)裝置將為北京國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)提供重要支撐。
表1 北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心大裝置基本情況
2）上海張江基本建成光子大科學(xué)裝置集群。上海以張江實(shí)驗(yàn)室為依托，以重大任務(wù)實(shí)施、重大平臺建設(shè)為牽引，先后建設(shè)了上海光源一期、國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施、硬X射線自由電子激光裝置、軟X射線自由電子激光裝置等一批大科學(xué)設(shè)施，覆蓋了生命科學(xué)、光子科學(xué)、能源科學(xué)、海洋科學(xué)等領(lǐng)域。據(jù)《2021上?？萍歼M(jìn)步報(bào)告》顯示，截至2021年底，上海在建、在用的大科學(xué)設(shè)施已達(dá)到14個(gè)，其中已運(yùn)行的有8個(gè)、在建的有6個(gè)（表2）。經(jīng)過多年建設(shè)發(fā)展，上海張江初步形成了全球光科技領(lǐng)域規(guī)模大、種類全、功能強(qiáng)的光子大科學(xué)裝置集群，為建設(shè)張江綜合性國家科學(xué)中心，實(shí)現(xiàn)上海建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
表2 上海運(yùn)行、在建設(shè)施基本情況
3）安徽合肥著力打造世界一流的大科學(xué)裝置集中區(qū)。為更好推進(jìn)合肥綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)，合肥在濱湖科學(xué)城布局建設(shè)了大科學(xué)裝置集中區(qū)，布局建設(shè)8個(gè)大科學(xué)裝置。截至2022年，安徽合肥已建成同步輻射裝置、全超導(dǎo)托卡馬克、穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場裝置3個(gè)大科學(xué)裝置。2017年9月，穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置通過國家驗(yàn)收，標(biāo)志著中國成為繼美國、法國、荷蘭、日本之后第5個(gè)擁有穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場的國家。2022年3月，合肥第4個(gè)大科學(xué)裝置——聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施（CRAFT）園區(qū)正式交付啟用（表3）。大科學(xué)裝置是合肥綜合性國家科學(xué)中心的重要基石，以大科學(xué)裝置為基礎(chǔ)，提高原始創(chuàng)新能力，支撐綜合性國家科學(xué)中心高質(zhì)量發(fā)展，打造有國際影響力的創(chuàng)新之都指日可待。
表3 合肥運(yùn)行、在建設(shè)施基本情況
4）粵港澳大灣區(qū)依靠產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)建大科學(xué)裝置集群。加快布局建設(shè)大科學(xué)裝置，是建設(shè)粵港澳大灣區(qū)綜合性國家科學(xué)中心科技和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地的必然選擇?；浉郯拇鬄硡^(qū)綜合性國家科學(xué)中心的核心大科學(xué)裝置——中國散裂中子源于2018年8月通過驗(yàn)收工作。作為繼英國、美國、日本散裂中子源之后的世界第4臺脈沖式散裂中子源，它的建成改變了以往中國科學(xué)家只能到國外散裂中子源上申請實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)的歷史。目前，深圳正在規(guī)劃建設(shè)大科學(xué)裝置集群，加快布局“高精尖”實(shí)驗(yàn)室。光明科學(xué)城規(guī)劃建設(shè)提速，材料基因組、合成生物研究、腦解析與腦模擬等方面的大科學(xué)裝置加快建設(shè)（表4）。這些重要的大科學(xué)裝置，未來將為粵港澳大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)升級提供重要保障。
表4 大灣區(qū)部分設(shè)施基本情況
03自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力不斷增強(qiáng)
“十二五”以來，中國大科學(xué)裝置設(shè)計(jì)建造由以前的跟跑為主，逐步轉(zhuǎn)到跟跑、并跑的局面，許多裝置自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力不斷增強(qiáng)。從20世紀(jì)80年代末，依托于北京正負(fù)電子對撞機(jī)的第一代同步輻射光源，到安徽合肥光源（第二代）、上海同步輻射光源（第三代），再到北京懷柔高能同步輻射光源（第四代），大裝置分辨率、亮度等性能不斷提高。同時(shí)，懷柔同步輻射光源采用了研究團(tuán)隊(duì)自主研制的新型X射線像素陣列探測器樣機(jī)，實(shí)現(xiàn)了加速器、光束線等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新。北京懷柔的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置是中國研制成功的首個(gè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的地球系統(tǒng)模擬大科學(xué)裝置。被譽(yù)為“中國天眼”的FAST是世界上最大和最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡，且具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)。被譽(yù)為“人造太陽”的合肥全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置是中國自行設(shè)計(jì)研制的世界上第一個(gè)全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。
04集聚人才的“磁石效應(yīng)”日益凸顯
人是科技創(chuàng)新中最關(guān)鍵的因素。大科學(xué)裝置在培養(yǎng)和凝聚人才、促進(jìn)國際科技合作方面能夠發(fā)揮獨(dú)特作用。例如，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院強(qiáng)磁場中心為王俊峰、張欣、王文超等“哈佛八劍客”提供了施展才華的舞臺；上海光源不僅吸引集聚了世界頂尖科學(xué)家，也培育了大量經(jīng)驗(yàn)豐富的大科學(xué)裝置建設(shè)和運(yùn)營工作人員，支撐著中國光子科學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展。大科學(xué)裝置在建設(shè)和運(yùn)行過程中，集聚和培養(yǎng)了一大批懂科學(xué)、懂工程、懂技術(shù)、懂管理的領(lǐng)軍人才，建成后還依托設(shè)施吸引大批高水平國內(nèi)外人才開展科學(xué)研究和科技合作。以中國散裂中子源為例，中國科學(xué)院高能物理研究所在東莞集聚和培養(yǎng)了一支有400多人的高水平工程和科研團(tuán)隊(duì)及大批青年學(xué)生，包括有著豐富設(shè)施建設(shè)與開放運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)略科學(xué)家，以及在專業(yè)領(lǐng)域頗有建樹的學(xué)科領(lǐng)軍人才和蓬勃奮進(jìn)的青年科學(xué)家。
05開放共享程度有所增加
大科學(xué)裝置作為推動科技創(chuàng)新的重要平臺，具有開放性、國際化特點(diǎn)，其不僅能夠向世界展示中國科技水平與經(jīng)濟(jì)實(shí)力，同時(shí)也能夠促進(jìn)全球科學(xué)家與中國的合作交流。中國大科學(xué)裝置正向世界敞開懷抱。2021年3月，“中國天眼”正式向全球開放，征集觀測申請，共收到15個(gè)國家31份申請，14個(gè)國家的27份申請獲得批準(zhǔn)，并于2021年8月啟動科學(xué)觀測。這為世界注入了中國力量和中國貢獻(xiàn)，充分彰顯了中國科學(xué)家與國際科學(xué)界攜手合作的理念。北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心的綜合極端條件實(shí)驗(yàn)裝置首批5個(gè)實(shí)驗(yàn)站進(jìn)入開放運(yùn)行階段，2022年1月起正式面向中外用戶開放預(yù)約使用，截至2022年2月已收到來自國內(nèi)外團(tuán)隊(duì)的50余份申請。江門中微子實(shí)驗(yàn)獲得國際實(shí)物貢獻(xiàn)約3000萬歐元，共有境外16個(gè)國家和地區(qū)約300多位科學(xué)家參加。自2007年超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置正式投入運(yùn)行以來，中國科學(xué)院等離子體物理研究所已與30多個(gè)國家的近100多個(gè)研究機(jī)構(gòu)建立了廣泛而深入的合作伙伴關(guān)系，近年來多次幫助國際合作伙伴建造聚變研究部件。這些都充分表達(dá)了中國國際科技合作開放包容的積極態(tài)度。
高水平的科研成果不斷涌現(xiàn)
01突破一批關(guān)鍵核心技術(shù)
黨的十八大以來，中國在大科學(xué)裝置建設(shè)上持續(xù)發(fā)力，也催生出一批世界級成果，覆蓋能源、物理、材料、生命科學(xué)等多個(gè)前沿交叉和高科技研發(fā)領(lǐng)域，提升了基礎(chǔ)前沿研究水平和自主創(chuàng)新能力。“中國天眼”實(shí)現(xiàn)了跟蹤、漂移掃描、運(yùn)動中掃描等多種觀測模式，于2018年4月首次發(fā)現(xiàn)距地球約4000光年的毫秒脈沖星。2017年，全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置首次實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的101.2s穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。2022年5月，中國“墨子號”實(shí)現(xiàn)1200km地表量子態(tài)傳輸新紀(jì)錄，搶占了量子科技創(chuàng)新的制高點(diǎn)。大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩，并精確測量到其振蕩幾率，該結(jié)果對中微子物理的未來發(fā)展方向起著決定性作用。
02產(chǎn)生一批高水平項(xiàng)目和研究成果
截至2021年底，上海光源一期累計(jì)提供實(shí)驗(yàn)機(jī)時(shí)388649h，用戶累計(jì)發(fā)表SCI論文近8000篇。國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施全年為用戶提供科研機(jī)時(shí)8.27萬h，用戶發(fā)表SCI論文445篇。截至2021年9月，合肥穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置共運(yùn)行了45萬多h，依托裝置開展了近2700項(xiàng)課題研究、發(fā)表學(xué)術(shù)論文1700余篇，其中一區(qū)期刊論文404篇、Nature Index期刊文章接近400篇，推動了中國穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場下前沿科學(xué)研究。散裂中子源的高度開放共享也吸引了大批國內(nèi)外的用戶，包括科學(xué)家和工程技術(shù)人員開展科學(xué)研究和技術(shù)攻關(guān)，用戶單位及完成課題數(shù)逐年增加，自建成投入使用以來，全球注冊用戶超過3400人，完成課題600多項(xiàng)，有力推動了中國中子散射應(yīng)用和關(guān)鍵技術(shù)的重大發(fā)展。
03催生一批新成果和新應(yīng)用
大科學(xué)裝置產(chǎn)生了一大批重大原創(chuàng)成果，催生了一批戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)技術(shù)。通過建設(shè)若干重大科技成果概念驗(yàn)證中心和中試平臺，推動大科學(xué)裝置衍生技術(shù)就地交易、就地轉(zhuǎn)化、就地應(yīng)用，促進(jìn)“國之重器”走進(jìn)日常生活?！爸袊煅邸痹诮ㄔ爝^程中突破了很多技術(shù)瓶頸，如抗疲勞索網(wǎng)技術(shù)在港珠澳大橋工程建設(shè)中得到了應(yīng)用。依托合肥穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場裝置取得了超預(yù)期的轉(zhuǎn)化成果，包括催生出多個(gè)國家I類創(chuàng)新靶向藥物，授權(quán)發(fā)明專利30余項(xiàng)，孵化出高科技企業(yè)4家。國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施解析了新冠肺炎病毒結(jié)構(gòu)，有效助力疫情防控和疫苗研發(fā)。上海光源助力破解新冠肺炎病毒關(guān)鍵蛋白結(jié)構(gòu)，為抗病毒藥物研制提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?？傊?，中國大科學(xué)裝置正以越來越多世界級創(chuàng)新成果，顯示著“國之重器”的巨大能量。
中國大科學(xué)裝置建設(shè)發(fā)展過程中存在的問題及建議
01現(xiàn)存問題
近年來，中國大科學(xué)裝置在推進(jìn)科技強(qiáng)國建設(shè)、打造戰(zhàn)略科技力量中發(fā)揮了重要作用，取得了一系列原始創(chuàng)新成果，但因中國大科學(xué)裝置建設(shè)起步較晚，與美國、德國等世界先進(jìn)國家相比，在建設(shè)、管理等方面仍有一定差距，主要存在以下問題。
1）后續(xù)經(jīng)費(fèi)投入仍需充分考慮。大科學(xué)裝置建成后，還有后續(xù)巨大的運(yùn)營成本，在運(yùn)行過程中每年仍需要大量的投入，如運(yùn)行費(fèi)用、科研費(fèi)用和改進(jìn)發(fā)展費(fèi)用等。例如，蘭州重離子加速器國家累計(jì)投資逾10億元，每年還需1.1億元用于運(yùn)行和維護(hù)更新。散裂中子源每年投入進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，保障運(yùn)行和開放的經(jīng)費(fèi)達(dá)到設(shè)備建設(shè)經(jīng)費(fèi)的10%~20%。發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)顯示，對于大科學(xué)裝置后續(xù)的科研投入尤其是人員經(jīng)費(fèi)，大多要占建設(shè)經(jīng)費(fèi)的10%~50%。總體來看，中國基礎(chǔ)研究投入只占研發(fā)經(jīng)費(fèi)的5%，而大科學(xué)裝置建設(shè)經(jīng)費(fèi)僅占基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)投入的約5%，對比美國這2個(gè)數(shù)據(jù)分別是15%和10%?？梢娭袊罂茖W(xué)裝置建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入與發(fā)達(dá)國家還有一定差距。
2）關(guān)鍵部件的自主創(chuàng)新需進(jìn)一步加強(qiáng)。中國目前在役大科學(xué)裝置技術(shù)水平總體上以跟蹤為主，支撐大科學(xué)裝置建設(shè)的很多相關(guān)設(shè)備從國外采購，關(guān)鍵設(shè)備與工藝技術(shù)對國外產(chǎn)品依賴嚴(yán)重，存在卡脖子風(fēng)險(xiǎn)。以北京懷柔綜合性國家科學(xué)中心多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施為例，設(shè)施有價(jià)值12億的儀器裝備，其中30%由改造升級而來，30%由中國自主研發(fā)制造，其余40%來自國外購買。
3）開放合作共享還不足。中國大科學(xué)裝置建設(shè)主要是采取自行建設(shè)，建成后依托設(shè)施參與國際合作的模式。從國際合作來看，中國在運(yùn)行的大科學(xué)裝置中，由國內(nèi)外共同參與重大科技項(xiàng)目建設(shè)的大科學(xué)裝置占比不足10%，以自身大科學(xué)裝置為基礎(chǔ)參與國際科技項(xiàng)目合作的大科學(xué)裝置占比約30%。而且在國際形勢較為復(fù)雜的背景下，大科學(xué)裝置國際合作和人才引進(jìn)存在一定困難。
02建議
統(tǒng)籌推進(jìn)大科學(xué)裝置布局建設(shè)，充分發(fā)揮大科學(xué)裝置促進(jìn)科技創(chuàng)新的重要作用是建設(shè)科技強(qiáng)國的必然要求。利用大裝置解決國家戰(zhàn)略需求中的前瞻性、基礎(chǔ)性和戰(zhàn)略性問題，突破“卡脖子”技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)，把創(chuàng)新發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中的重要舉措。面對以上問題，結(jié)合中國大科學(xué)裝置建設(shè)、發(fā)展的實(shí)際情況，提出以下幾方面建議。
1）拓展大科學(xué)裝置經(jīng)費(fèi)投入來源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去10年，大科學(xué)裝置投資建設(shè)基本穩(wěn)定在每5年160億元左右，平均每年約32億元，而且這些費(fèi)用往往不包括研究經(jīng)費(fèi)、人員費(fèi)、配套經(jīng)費(fèi)等。應(yīng)遵循全生命周期管理理念，在大科學(xué)裝置申報(bào)論證階段就充分考慮到大科學(xué)裝置維護(hù)、更新和提升所需的資金。明晰國家和地方權(quán)責(zé)，協(xié)調(diào)地方政府和社會力量共同參與大科學(xué)裝置的建設(shè)。在中國科學(xué)院與國家自然科學(xué)基金委員會聯(lián)合設(shè)立“大科學(xué)裝置科學(xué)研究聯(lián)合基金”支持基礎(chǔ)研究的基礎(chǔ)上，由企業(yè)和政府共同出資設(shè)立設(shè)施后期保障基金，參與企業(yè)在使用設(shè)備時(shí)可優(yōu)先考慮或降低收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等。
2）建立技術(shù)聯(lián)盟，解決大科學(xué)裝置關(guān)鍵技術(shù)卡脖子風(fēng)險(xiǎn)。以大裝置常用的儀器儀表為例，目前中國高端儀器儀表產(chǎn)品等的關(guān)鍵核心零部件基本依賴進(jìn)口，儀器儀表整機(jī)廠家存在著核心技術(shù)“空心化”問題。高端科研儀器設(shè)備市場基本由美國、歐洲、日本的企業(yè)控制。美國《化學(xué)與工程新聞》雜志公布的2018年度全球儀器公司TOP20排位榜中，有8家是美國公司，7家來自歐洲，5家為日本公司。為降低大科學(xué)裝置核心零部件對國外產(chǎn)品的依賴度，鼓勵(lì)具有專項(xiàng)技術(shù)的高科技企業(yè)、科研院所與高校形成大科學(xué)裝置技術(shù)研發(fā)聯(lián)盟，對相關(guān)技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，突破大科學(xué)裝置相關(guān)工藝與裝備技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)器件自主研發(fā)和國產(chǎn)化。
3）利用大科學(xué)裝置開展更多國際合作。在大科學(xué)裝置建設(shè)運(yùn)行中，面向國外開放，引入國際合作者，依托這些設(shè)施開展聯(lián)合研究、人員交流、人才培養(yǎng)等，提升中國國際科技合作水平。充分考慮國際科技安全，加強(qiáng)以中國為主的大科學(xué)裝置的國際合作。同時(shí)積極參與國際大科學(xué)裝置項(xiàng)目，積累建設(shè)管理、運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)等。
結(jié)論
大科學(xué)裝置的出現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然趨勢，大科學(xué)裝置本身也是科技自立自強(qiáng)必備的科技基礎(chǔ)設(shè)施。面向未來，需前瞻性謀劃和系統(tǒng)性布局一些重大的大科學(xué)裝置，不斷夯實(shí)國家科技創(chuàng)新的平臺基礎(chǔ)。依托大科學(xué)裝置，推動中國在基礎(chǔ)研究和原創(chuàng)性、引領(lǐng)性科技攻關(guān)方面取得更多、更大的突破，助力實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國的偉大夢想。
本文作者：西桂權(quán)、陳曉怡、譚曉
作者簡介：西桂權(quán)，北京市科學(xué)技術(shù)研究院科技情報(bào)研究所，副研究員，研究方向?yàn)榭萍记閳?bào)及科技政策；譚曉（通信作者），北京市科學(xué)技術(shù)研究院科技情報(bào)研究所，副研究員，研究方向?yàn)榭萍及踩閳?bào)。
