重大科技基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)*

李澤霞 魏 韌 曾 鋼 郭世杰 董 璐 李宜展

（1.中國(guó)科學(xué)院文獻(xiàn)情報(bào)中心，北京100190；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)圖書情報(bào)與檔案管理系，北京100049；3.中國(guó)科學(xué)院條件保障與財(cái)務(wù)局，北京100864）

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是前沿基礎(chǔ)研究必要的支撐條件之一，在科研活動(dòng)中發(fā)揮了重要作用，是許多科學(xué)領(lǐng)域重大科技發(fā)展和突破的基礎(chǔ)，為人類提供了解決科學(xué)研究瓶頸問題和探索自然奧秘極限的能力，使科學(xué)研究有可能在微觀化、宏觀化、復(fù)雜化等方面不斷深化，特別是20世紀(jì)中葉以來，科技發(fā)展進(jìn)入到了可以對(duì)物質(zhì)和能量進(jìn)行精細(xì)化調(diào)控的時(shí)代，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施在科研活動(dòng)中的作用尤其凸顯。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施不僅是現(xiàn)代前沿科學(xué)研究取得重要突破的必要條件，還全面支撐一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提升國(guó)家的自主創(chuàng)新能力，大大促進(jìn)帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)以及涉及國(guó)家安全的核心技術(shù)研發(fā)，對(duì)國(guó)家的發(fā)展具有重要戰(zhàn)略意義［1］，是有力支撐科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略科技資源，多年來始終是科技發(fā)達(dá)國(guó)家部署的重點(diǎn)。因此，了解重大科技基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)對(duì)我國(guó)建設(shè)世界科技強(qiáng)國(guó)、搶占科技制高點(diǎn)和突破關(guān)鍵核心技術(shù)都有十分重要的參考借鑒意義。

1 國(guó)際重大科技基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)

1）重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的概念和涵蓋范圍在不斷擴(kuò)展

近年來，隨著研究活動(dòng)從分散和孤立的小范圍協(xié)作逐漸走向整體性、系統(tǒng)性和集成性較強(qiáng)的大規(guī)模研究行為，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的概念和涵蓋范圍均發(fā)生了很大變化，其定義從特指“Large Facility”逐漸過渡到“Research Infrastructure”，即從特定領(lǐng)域的大科學(xué)裝置過渡到支持所有學(xué)科廣大研究群體共同研究發(fā)展的重大研究設(shè)施，涵蓋范圍也從高能物理、核物理和材料等有限領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到幾乎全部自然科學(xué)領(lǐng)域，且各領(lǐng)域均有自己特有的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，甚至社會(huì)人文科學(xué)也形成了學(xué)科特有的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。設(shè)施的類型更加多樣化，最初僅僅包含單址設(shè)施，現(xiàn)在還有大量分布式設(shè)施、移動(dòng)設(shè)施和虛擬設(shè)施。其特點(diǎn)除了規(guī)模特征外，還表現(xiàn)為對(duì)特定學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用、被科研人員廣泛使用、向全球研究界開放等。

2）各國(guó)積極規(guī)劃未來重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展

近幾十年來，一批高性能的新型設(shè)施投入運(yùn)行，使研究人員開展創(chuàng)新性研究的能力達(dá)到空前的高度，為人類破解各方面的發(fā)展瓶頸開辟?gòu)V闊道路。如2015年人類首次觀測(cè)到引力波信號(hào)，成為人類探索自然漫長(zhǎng)征程的重要里程碑，其背后是長(zhǎng)度近4公里的激光干涉儀引力波天文臺(tái)（LIGO），該研究設(shè)施從上世紀(jì)八十年代開始一直是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目，并得到近40年的連續(xù)支持。由此可見，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的前瞻性規(guī)劃布局非常重要，受到全球各國(guó)的高度重視。

2017年6月16日，保加利亞教育和科學(xué)部發(fā)布《保加利亞國(guó)家2017—2023年研究基礎(chǔ)設(shè)施路線圖》（NRRI）［2］，以支持國(guó)家研究戰(zhàn)略《更好的科學(xué)，更好的保加利亞2017—2030》、實(shí)施智能專業(yè)化創(chuàng)新戰(zhàn)略優(yōu)先事項(xiàng)、審視歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇（ESFRI）的泛歐研究基礎(chǔ)設(shè)施議程為目標(biāo)，通過對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的診斷評(píng)估，確定2023年以前的優(yōu)先事項(xiàng)，尋求實(shí)現(xiàn)前景預(yù)期的方法和執(zhí)行程序，并制定科學(xué)合理的具體指標(biāo)任務(wù)和計(jì)劃期限。

2018年8月，歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇（ESFRI）發(fā)布最新版本《歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇路線圖2018》［3］。這是繼2006年 ESFRI發(fā)布第一版研究基礎(chǔ)設(shè)施路線圖和2016年發(fā)布其更新版本之后，對(duì)未來泛歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展進(jìn)行戰(zhàn)略層面規(guī)劃和部署的又一重大舉措。該路線圖對(duì)2008年入選的ESFRI項(xiàng)目在運(yùn)行十年后的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，并介紹了新研究項(xiàng)目的選擇結(jié)果，包括18個(gè)未來十年重點(diǎn)支持建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，即 ESFRI項(xiàng)目（ESFRI Projects），以及37個(gè)未來十年重點(diǎn)支持運(yùn)行/升級(jí)的基礎(chǔ)設(shè)施，即 ESFRI地標(biāo)（ESFRI Landmarks），涉及物理科學(xué)和工程、天文與空間科學(xué)、能源、環(huán)境、健康和食品、社會(huì)和文化創(chuàng)新、電子研究基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。

2018年5月，法國(guó)高等教育、研究與創(chuàng)新部發(fā)布《2018—2020年法國(guó)大型研究基礎(chǔ)設(shè)施國(guó)家戰(zhàn)略暨發(fā)展路線圖》［4］，將生物-健康和環(huán)境定為未來3年優(yōu)先發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域。該路線圖共包括99個(gè)大型研究基礎(chǔ)設(shè)施，涉及社會(huì)人文科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)與環(huán)境、能源、生物-健康、材料科學(xué)與工程、天文學(xué)與天體物理學(xué)、核物理與高能物理、數(shù)字科學(xué)與數(shù)學(xué)、科學(xué)與技術(shù)信息、電子商務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施（E-Infrastructures）等十個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。與前幾次發(fā)展路線圖不同的是，在該路線圖執(zhí)行期間，法國(guó)政府還將首次全面開展關(guān)于調(diào)查和匯總這99個(gè)研究基礎(chǔ)設(shè)施的全部造價(jià)與各自所用資源來源、科研數(shù)據(jù)產(chǎn)出情況，以加強(qiáng)部委決策者、委托管理者等對(duì)所管轄研究基礎(chǔ)設(shè)施在經(jīng)費(fèi)預(yù)算開支及產(chǎn)出效益透明度等方面的管理。

2018年6月，匈牙利發(fā)布《國(guó)家研究基礎(chǔ)設(shè)施路線圖2018》［5］，以歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施路線圖框架為基礎(chǔ)，布局涉及6個(gè)領(lǐng)域的26個(gè)設(shè)施項(xiàng)目，主要用于識(shí)別匈牙利的重大研究基礎(chǔ)設(shè)施，了解其類型、運(yùn)行情況、研究方向多樣化能力，以及吸引國(guó)內(nèi)外研究界關(guān)注匈牙利的能力和機(jī)會(huì)，研判進(jìn)一步發(fā)展的方向，進(jìn)而加強(qiáng)與歐盟基礎(chǔ)設(shè)施的合作關(guān)系。

2018年11月，瑞典發(fā)布《2018研究基礎(chǔ)設(shè)施指南》報(bào)告［6］，以識(shí)別瑞典基礎(chǔ)設(shè)施的需求、挑戰(zhàn)和機(jī)會(huì)。該報(bào)告是瑞典科學(xué)理事會(huì)支撐瑞典政府制定科學(xué)研究法案的重要政策文件之一，指出了2019—2022年瑞典基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展重點(diǎn)和資助情況。

3）歐美重視重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的前瞻技術(shù)研發(fā)和布局

美國(guó)于1984年召開首屆先進(jìn)加速器概念論壇（AAC），之后每?jī)赡昱e辦一次，僅限受邀人參加，主要是對(duì)先進(jìn)加速器物理和技術(shù)的未來發(fā)展進(jìn)行研討和交流，范圍包括從高能物理到光子科學(xué)應(yīng)用。2018年8月舉行了第18屆 AAC論壇［7］，主要研究主題有：激光等離子體尾場(chǎng)加速器；加速器物理計(jì)算；激光和基于高梯度結(jié)構(gòu)的加速度；光束驅(qū)動(dòng)的加速度；束源、監(jiān)測(cè)和控制；激光等離子體加速離子；輻射的產(chǎn)生和先進(jìn)概念；先進(jìn)的激光和光束技術(shù)及設(shè)施。美國(guó)能源部每年在先進(jìn)加速器研發(fā)上都有穩(wěn)定投入，用于支持先進(jìn)加速器概念的研發(fā)。以高能物理研究計(jì)劃為例，2016年，在能源部預(yù)算大幅壓縮的情況下，先進(jìn)技術(shù)研發(fā)的投入仍達(dá)1.15億，占高能物理計(jì)劃的14.6%，遠(yuǎn)低于能源部總預(yù)算的降幅。

2013年，英、法、德、意和瑞士五國(guó)發(fā)起召開了首屆歐洲先進(jìn)加速器概念研討會(huì)［8］，其目的是討論和開發(fā)比當(dāng)前束加速器更先進(jìn)的梯度加速器；評(píng)估最具成本效益和最簡(jiǎn)潔的高能粒子束產(chǎn)生方法；并在 2015年［9］和 2017年［10］分別召開了第二屆和第三屆研討會(huì)，與AAC隔年舉辦。2017年5月，歐盟H2020項(xiàng)目資助2400萬歐元啟動(dòng)為期四年的“歐洲加速器研究與創(chuàng)新項(xiàng)目（ARIES）”［11］，邀請(qǐng)全球加速器物理和技術(shù)方面的科研和技術(shù)人員研討未來發(fā)展方向。

4）更高性能的加速器是各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)

2015年，美國(guó)在其發(fā)布的《2015核科學(xué)長(zhǎng)期規(guī)劃》中建議，在完成美國(guó)稀有同位素束流設(shè)施（FRIB）的建設(shè)之后，開始著手建設(shè)高能量、高亮度的電子離子對(duì)撞機(jī)（EIC）［12］；同年，美國(guó)能源部發(fā)布《美國(guó)加速器研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃》［13］，提出在近期建設(shè)超高能質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，在遠(yuǎn)期建設(shè)TeV能級(jí)的電子離子對(duì)撞機(jī)的戰(zhàn)略構(gòu)想，并在之后進(jìn)行了一系列方案的可行性論證；2016年2月，在《先進(jìn)加速器發(fā)展戰(zhàn)略報(bào)告》［14］中提出，如果建設(shè)EIC，未來可能發(fā)展的三個(gè)先進(jìn)加速器的技術(shù)選項(xiàng)，包括激光尾場(chǎng)加速器（LWFA）、束流尾場(chǎng)加速器（PWFA）和介質(zhì)尾場(chǎng)加速器（DWFA），并對(duì)每一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)的研發(fā)制定了詳細(xì)的技術(shù)路線圖。2017年2月，能源部核物理辦公室發(fā)布《EIC加速器研發(fā)評(píng)估報(bào)告》［15］，評(píng)估了EIC加速器在不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下的概念設(shè)計(jì)、技術(shù)可行性和優(yōu)先研發(fā)技術(shù)列表等。2018年7月，美國(guó)科學(xué)出版社發(fā)布《美國(guó)電子離子對(duì)撞機(jī)科學(xué)評(píng)估報(bào)告》［16］，充分闡釋了建設(shè)EIC對(duì)美國(guó)發(fā)展的積極意義，認(rèn)為學(xué)界已就美國(guó)建設(shè)EIC達(dá)成共識(shí)，希望能源部能重點(diǎn)資助EIC設(shè)計(jì)問題方面的研發(fā)。

鑒于資金有限和未發(fā)現(xiàn)新粒子，國(guó)際未來加速器委員會(huì)2017年11月批準(zhǔn)，削減原計(jì)劃在日本建造的國(guó)際線性對(duì)撞機(jī)（ILC）的規(guī)?！芰繌?00千兆電子伏特（GeV）減半到250 GeV，隧道長(zhǎng)度由33.5公里減至13公里。2018年12月，日本文部科學(xué)省研究振興局以成本太高為由沒有支持“國(guó)際直線對(duì)撞機(jī)的修改計(jì)劃”［17］，2019年3月份，日本政府仍推遲決定是否承建該70億美元加速器［18］。

2018年11月，我國(guó)科學(xué)家正式發(fā)布《環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）概念設(shè)計(jì)報(bào)告》，重點(diǎn)探討加速器（第I卷）和物理和探測(cè)器（第II卷）。報(bào)告公布了未來加速器建設(shè)的詳細(xì)設(shè)計(jì)選項(xiàng)，總結(jié)了過去六年國(guó)內(nèi)外數(shù)千科學(xué)家和工程師的工作進(jìn)展，并指出CEPC未來將與歐洲核子中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的物理學(xué)相輔相成［19］。

2019年 1月 15日，歐洲核子研究中心（CERN）發(fā)布“未來環(huán)形對(duì)撞機(jī)”（FCC）的概念設(shè)計(jì)報(bào)告［20］，計(jì)劃建設(shè)一個(gè)周長(zhǎng)100公里的環(huán)形加速器，用于發(fā)現(xiàn)新粒子并繼續(xù)開拓物理學(xué)的新領(lǐng)域。根據(jù)對(duì)撞機(jī)的設(shè)計(jì)形式不同，耗資約為90億～210億歐元。

5）重視對(duì)重大設(shè)施升級(jí)和應(yīng)用的規(guī)劃工作

美國(guó)能源部所屬的4個(gè)同步輻射光源在2018年均發(fā)布了未來5年的戰(zhàn)略計(jì)劃。2018年1月，斯坦福加速器國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《SSRL戰(zhàn)略規(guī)劃 2018—2022》［21］，指出 SSRL的戰(zhàn)略重點(diǎn)是利用原位和現(xiàn)場(chǎng)的方法實(shí)時(shí)表征材料、化學(xué)和生物功能，將在高性能的波蕩器束線上建設(shè)穩(wěn)定的低頂置光學(xué)泵探頭功能擴(kuò)展其在超快科學(xué)領(lǐng)域的能力；將正在進(jìn)行的超快電子散射項(xiàng)目整合到SSRL的核心計(jì)劃中；持續(xù)開發(fā)SPEAR3加速器的增強(qiáng)功能，可提供超過一個(gè)數(shù)量級(jí)的短X射線脈沖持續(xù)時(shí)間，且不影響正常操作。4月，布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布《NSLS-II戰(zhàn)略規(guī)劃》［22］，確定了未來5年關(guān)鍵領(lǐng)域的重點(diǎn)發(fā)展計(jì)劃，包括：保持可靠的加速器運(yùn)行并提高存儲(chǔ)環(huán)的性能；高效使用已有光束線，進(jìn)一步增加用戶實(shí)驗(yàn)設(shè)備；提升光束線的使用能力和滿足戰(zhàn)略科學(xué)需求的能力；增加更多的光束線和新的科學(xué)能力；繼續(xù)研發(fā)數(shù)據(jù)科學(xué)和計(jì)算，并開發(fā)關(guān)鍵性戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系；同時(shí)，在規(guī)劃中新部署了6條新的束線，包括相干射線成像、ARPES & RIXS納米成像、光譜顯微設(shè)施、快速共振非彈性X射線散射、加工和液體散射、紅外近場(chǎng)納米譜儀。4月，伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《ALS戰(zhàn)略計(jì)劃 2018—2022》［23］指出，ALS將重點(diǎn)發(fā)展功能材料和結(jié)構(gòu)研究方面的探測(cè)能力，包括理解化學(xué)和能源之間的聯(lián)系，探索自旋、量子和拓?fù)洳牧希斫廛浵到y(tǒng)和生物系統(tǒng)中復(fù)雜的相互作用；同時(shí)，還規(guī)劃將ALS升級(jí)為衍射極限存儲(chǔ)環(huán)光源。10月，阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《先進(jìn)光子源戰(zhàn)略——為國(guó)家利益驅(qū)動(dòng)前沿科學(xué)》報(bào)告指出，未來5年仍要保持美國(guó)在硬X射線同步輻射光源的領(lǐng)先地位，并在2022年暫停APS進(jìn)行升級(jí)，以便將APS存儲(chǔ)環(huán)替換為多偏轉(zhuǎn)消色散磁聚焦結(jié)構(gòu)。

6）歐美積極推動(dòng)建設(shè)基于重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的合作聯(lián)盟

近年來，世界科技強(qiáng)國(guó)競(jìng)相將重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)作為提升國(guó)家科技創(chuàng)新能力的重要舉措，如何更科學(xué)合理地利用資源滿足本國(guó)乃至世界科技發(fā)展需求，擴(kuò)大影響力，確立或鞏固設(shè)施的國(guó)際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)設(shè)施長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展成為政府、設(shè)施運(yùn)營(yíng)管理機(jī)構(gòu)、投資機(jī)構(gòu)和用戶共同關(guān)心的問題。在歐盟科技一體化發(fā)展和合作模式下，歐洲在2017年 11月［24］和2018年 6月［25］先后成立基于加速器的光源聯(lián)盟（LEAPS）和先進(jìn)中子源聯(lián)盟（LENS），分別負(fù)責(zé)統(tǒng)籌管理光源與中子源設(shè)施在相關(guān)技術(shù)及用戶服務(wù)方面的發(fā)展路線與規(guī)劃，以加強(qiáng)歐洲層面的科技合作和共享，并于2018年12月成立跨區(qū)域合作的生命科學(xué)研究網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目漢薩科學(xué)同盟（HALOS）［26］。2018年 2月，美國(guó)國(guó)家學(xué)科委員會(huì)決定（NSB-2018-10）［27］建設(shè)美國(guó)國(guó)家光學(xué)紅外天文學(xué)中心（NCOA），將美國(guó)國(guó)家光學(xué)天文臺(tái)（NOAO）、雙子座天文臺(tái)（Gemini Observatory）和未來2022年將建成的大口徑全景巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）整合到一個(gè)統(tǒng)一的管理框架中。2018年8月，在美國(guó)能源部的推動(dòng)下，美國(guó)多個(gè)運(yùn)營(yíng)強(qiáng)激光的能源部實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)聯(lián)合啟動(dòng)涵蓋了美國(guó)大多數(shù)強(qiáng)激光器（其中部分功率達(dá)到或超過1拍瓦）的“美國(guó)激光網(wǎng)絡(luò)（LaserNetUS）”［28］，旨在促進(jìn)全國(guó)各實(shí)驗(yàn)室和高校對(duì)高強(qiáng)度激光設(shè)施的訪問，為美國(guó)科學(xué)家提供更好的高強(qiáng)度激光器使用機(jī)會(huì)。

7）重大科技基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的推動(dòng)作用越來越顯著

作為支撐各個(gè)領(lǐng)域研究活動(dòng)的綜合科研平臺(tái)，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施為各個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供了新的手段和產(chǎn)生突破的機(jī)會(huì)。同步輻射不僅在物理、材料、生物和生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、環(huán)境和地球科學(xué)領(lǐng)域提供了重要的支撐，為制藥、采礦、石化、先進(jìn)材料、電子、制造和健康等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域提供了先進(jìn)的技術(shù)手段，還作為制造技術(shù)在制造微芯片的光刻技術(shù)、生產(chǎn)同位素分離的微型機(jī)械部件、制藥、化妝品、食品、塑料、造紙、化工、建筑、冶金、礦業(yè)和礦產(chǎn)、微加工等方面提供先進(jìn)技術(shù)手段。X射線自由電子激光由于其高亮度和相干性，具有其他設(shè)施無法比擬的優(yōu)勢(shì)，可以解決物理學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)、軟凝聚態(tài)物質(zhì)等很多學(xué)科的關(guān)鍵科學(xué)挑戰(zhàn)，開拓新的科學(xué)領(lǐng)域。與電子、X射線、激光相比，中子作為“探針”具有高穿透性，對(duì)氫、碳、氦等敏感，帶磁矩、自旋等優(yōu)點(diǎn)。散裂源中子束具有脈沖性、高分辨、低本底和能量范圍大等優(yōu)點(diǎn)，是等諸多學(xué)科研究的平臺(tái)，并支持以新材料、先進(jìn)制造和生物工程為基礎(chǔ)的技術(shù)研發(fā)，以應(yīng)對(duì)在能源供應(yīng)、抗生素耐藥性和全球變暖等方面的重大挑戰(zhàn)。

英國(guó)ISIS中子源是世界首個(gè)散裂中子源，自1985年建成以來，每年支持全球大約1600名科學(xué)家開展物理、化學(xué)、材料科學(xué)、地質(zhì)學(xué)、工程和生物學(xué)的研究。2016年11月，英國(guó)發(fā)布第三方評(píng)估機(jī)構(gòu)對(duì)ISIS中子源運(yùn)行情況的評(píng)估報(bào)告《ISIS Lifetime Impact Study》［29］，報(bào)告指出：截止 2014年，ISIS的研究已經(jīng)產(chǎn)生了3.4億英鎊的經(jīng)濟(jì)效益，還會(huì)在2025年之前持續(xù)產(chǎn)生1.4億英鎊的經(jīng)濟(jì)效益，共計(jì)4.8億英鎊；ISIS在有機(jī)電子領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)，在全球市場(chǎng)的價(jià)值已經(jīng)超過130億英鎊。

8）重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的布局更加集群化，學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)越來越突出

同步輻射與X射線自由電子激光集成布局，形成光子研究中心，是美國(guó)、日本、意大利、德國(guó)、韓國(guó)、瑞士和瑞典等國(guó)常用的布局模式。法國(guó)圍繞歐洲同步輻射光源（ESRF）和勞厄-朗之萬研究所（ILL）高通量核反應(yīng)堆（RHF）形成了多個(gè)科學(xué)研究中心和實(shí)驗(yàn)室，如結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究所、強(qiáng)磁場(chǎng)研究所和歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，還成立了軟凝聚態(tài)物質(zhì)綜合研究平臺(tái)。英國(guó)的哈威爾科學(xué)和創(chuàng)新園（HSIC）依托鉆石光源、ISIS散裂中子源和英國(guó)激光設(shè)備中心等重大設(shè)施，建設(shè)了Harwell綜合研究平臺(tái)。瑞典研究理事會(huì)2017年發(fā)布的《世界一流的研究教育和創(chuàng)新工具——?dú)W洲散裂中子源》［30］提出將歐洲散裂中子源（ESS）與 Max IV協(xié)同運(yùn)營(yíng)，利用ESS和Max IV科研平臺(tái)，探索和理解分子、材料、物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力，以應(yīng)對(duì)重大時(shí)代挑戰(zhàn)。2018年4月，中國(guó)“硬X射線自由電子激光裝置”啟動(dòng)建設(shè)［31］，與上海光源、國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)設(shè)施、軟X射線自由電子激光裝置、超強(qiáng)超短激光裝置、活細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能成像等線站工程組成大科學(xué)裝置集群，推動(dòng)我國(guó)的光子科學(xué)走向世界前列，實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展。

2 我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域發(fā)展新動(dòng)向

1）重大科技基礎(chǔ)設(shè)施成為國(guó)家創(chuàng)新布局的核心和抓手

目前，我國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)3個(gè)綜合性國(guó)家科學(xué)中心的建設(shè)方案，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施將在其中發(fā)揮重大作用。不同科學(xué)中心將圍繞不同重大科技基礎(chǔ)設(shè)施群布局，形成具有不同功能定位的國(guó)際化前沿科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)群。綜合性國(guó)家科學(xué)中心將被打造成提升區(qū)域科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新能力、帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的科技創(chuàng)新高地，在眾多前沿領(lǐng)域產(chǎn)生一批具全球影響力的科技成果，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展。2018年4月，合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心大科學(xué)裝置集中區(qū)項(xiàng)目搬遷工作正式拉開序幕［32］，搬遷區(qū)域規(guī)劃建設(shè)聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施、大氣環(huán)境立體探測(cè)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)施等裝置，預(yù)計(jì)將于2020年基本建成，2030年成為國(guó)際一流水平、面向國(guó)內(nèi)外開放的綜合性國(guó)家科學(xué)中心，為我國(guó)科技長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和創(chuàng)新型國(guó)家建設(shè)提供有力支撐。

2）地方政府建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的熱情高漲

3個(gè)綜合性國(guó)家科學(xué)中心的建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，地方政府在重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中發(fā)揮越來越重要的作用。2018年4月啟動(dòng)建設(shè)的“硬X射線自由電子激光裝置”是國(guó)內(nèi)迄今為止投資最大的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，且以地方政府的投入占絕大多數(shù)［32］。廣東、武漢、成都、西安、深圳等城市也積極籌劃重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，爭(zhēng)取成為下一個(gè)綜合性國(guó)家科學(xué)中心的建設(shè)目標(biāo)。2018年7月，深圳市發(fā)改委正式批復(fù)地面模擬裝置項(xiàng)目建議書立項(xiàng)，項(xiàng)目建設(shè)選址在中山大學(xué)深圳校區(qū)，建設(shè)總投資預(yù)算超過10億元。這是廣東省首個(gè)自主提出、自主建設(shè)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施［33］。2018年8月，隨著散裂中子源建成投入使用，在其周圍研究建設(shè)一臺(tái)同步輻射光源裝置“南方光源”，從而形成多種研究手段互補(bǔ)的大科學(xué)裝置集群成為多方關(guān)注的熱點(diǎn)，廣東省政府也積極爭(zhēng)取相關(guān)項(xiàng)目落地，以更好地服務(wù)粵港澳大灣區(qū)的科技和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展［34］。

3 啟示與建議

1）重視戰(zhàn)略規(guī)劃，持續(xù)進(jìn)行設(shè)施發(fā)展規(guī)劃的研究

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和應(yīng)用涉及大量復(fù)雜的科學(xué)問題，需要大量公共財(cái)政的投入，因此特別需要審慎進(jìn)行設(shè)施可行性及科學(xué)目標(biāo)方面的前瞻性研究和發(fā)展規(guī)劃研究。各國(guó)都很重視重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃，發(fā)展規(guī)劃研究是一個(gè)長(zhǎng)期的持續(xù)性工作，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)建設(shè)目標(biāo)、設(shè)施水平和涉及領(lǐng)域需要作相應(yīng)的調(diào)整，規(guī)劃也需要定期更新，以保持對(duì)設(shè)施科學(xué)和技術(shù)的戰(zhàn)略研究始終處于最先進(jìn)水平。

2）從國(guó)家層面制定特定重大設(shè)施的發(fā)展和應(yīng)用規(guī)劃

重大科研設(shè)施的投入大、建設(shè)周期長(zhǎng)、應(yīng)用范圍廣、科研支撐能力強(qiáng)，往往代表著一個(gè)國(guó)家最先進(jìn)的技術(shù)能力和科研支撐能力。美國(guó)每一個(gè)同步輻射設(shè)施都有其自己的發(fā)展規(guī)劃，在每一個(gè)階段都前瞻規(guī)劃設(shè)施未來的發(fā)展和技術(shù)升級(jí)，以確保其對(duì)科研的支撐能力處于國(guó)際優(yōu)勢(shì)地位。對(duì)此，也建議我國(guó)能將對(duì)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的戰(zhàn)略規(guī)劃更加系統(tǒng)化、細(xì)致化，支持一些關(guān)鍵設(shè)施（例如同步輻射、托卡馬克）發(fā)展規(guī)劃的研究和制定。

3）統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，組建基于重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的科技聯(lián)盟

歐美國(guó)家近期籌劃建設(shè)了多個(gè)基于重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的聯(lián)盟，不管是從設(shè)施技術(shù)研發(fā)和管理的角度，還是學(xué)科研究的角度，我國(guó)都應(yīng)當(dāng)重視國(guó)際上重大科技基礎(chǔ)設(shè)施組織管理新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，研究可能的聯(lián)盟形式、組織方式和功能定位，建設(shè)適合我國(guó)重大設(shè)施發(fā)展和運(yùn)行管理的聯(lián)盟形態(tài)，從而優(yōu)化重大設(shè)施的管理機(jī)制、提高重大設(shè)施的使用效率，促進(jìn)更多更好的成果產(chǎn)出。

4）前瞻布局，加強(qiáng)對(duì)新設(shè)施的預(yù)研和規(guī)劃

要保持目前我國(guó)重大設(shè)施的國(guó)際位置，并逐步縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，需要國(guó)家層面足夠重視，進(jìn)行長(zhǎng)期的預(yù)研和周密的論證，美國(guó)、歐洲、日本及我國(guó)都規(guī)劃了更高性能的新對(duì)撞機(jī)，美國(guó)的EIC和日本的ILC經(jīng)過多方長(zhǎng)期反復(fù)論證，但對(duì)于設(shè)施的建設(shè)始終保持謹(jǐn)慎態(tài)度。因此，我國(guó)應(yīng)加強(qiáng)在設(shè)施前瞻布局方面的工作，加強(qiáng)對(duì)概念預(yù)研、技術(shù)預(yù)研等相關(guān)的工作，進(jìn)一步加強(qiáng)引導(dǎo)和支持，以使我國(guó)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施水平整體趕超歐美發(fā)達(dá)國(guó)家。

5）政府統(tǒng)一規(guī)劃重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)

我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)前所未有的發(fā)展機(jī)遇期，各地對(duì)于科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的重大需求催生了地方政府引入設(shè)施的極大熱情，這對(duì)設(shè)施發(fā)展既是重大的機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。對(duì)于如何良性引導(dǎo)地方政府的合理投資，制定國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的準(zhǔn)入門檻，對(duì)防止低質(zhì)量重復(fù)建設(shè)、提高資源利用效率具有重要意義，對(duì)此，應(yīng)從國(guó)家層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)、統(tǒng)籌考慮和合理布局。