聚焦我國大科學工程發(fā)展問題的管理建議

匡光力 汪文強

（1 中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院強磁場科學中心; 2 安徽大學）

20世紀中葉以來，科學技術(shù)的突破離不開大科學工程的實施。大科學工程對于孕育前沿科學創(chuàng)新領(lǐng)域、取得重大原創(chuàng)成果、推動重大技術(shù)革新具有重大的戰(zhàn)略意義，是經(jīng)濟社會創(chuàng)新發(fā)展的源泉?；诖罂茖W工程的重要作用，世界各國（地區(qū)）均制定了大科學工程戰(zhàn)略規(guī)劃。[1]20世紀末期，我國先后實施了一批大科學工程項目，尤其是“十一五”以來，我國大科學工程建設(shè)發(fā)展迅猛，無論是工程建設(shè)水平、關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新以及前沿突破性成果的產(chǎn)出均取得了令人矚目的進步，為我國的科技進步、經(jīng)濟發(fā)展提供了重要支撐。大科學工程快速發(fā)展的過程中，由于其具有技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)周期長等不確定風險，出現(xiàn)了大科學工程的信任危機、溢出效應(yīng)不明顯、公眾認知和參與度不高等問題，嚴重制約了大科學工程作用的充分發(fā)揮。本文將從大科學工程的基本屬性出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)大科學工程的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的問題，提出相應(yīng)的管理措施。

一、何謂大科學工程

科學技術(shù)自誕生以來一直沒有停止過前進的步伐。當今世界，新一輪科技革命正蓄勢待發(fā)。[2]隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，知識的生產(chǎn)方式隨之發(fā)生重大變革?，F(xiàn)代科學體系具有目標宏大、人員和資金投資巨大且集中、多學科交叉融合等特征，為了通俗地體現(xiàn)現(xiàn)代科技體系內(nèi)部各個要素的關(guān)系，“大科學工程”由此而生。[3]

“大科學工程”體現(xiàn)出現(xiàn)代科學體系是科學、技術(shù)和工程一體化的結(jié)構(gòu)特征，具有目標大、投入多、學科廣、周期長、過程復(fù)雜且具有一定的不確定性等外顯特征。[4]這些外顯特征均是大科學工程在實施過程中科學、技術(shù)和工程三要素相互交織產(chǎn)生的結(jié)果。基于大科學工程三要素的相互影響，大科學工程本質(zhì)特征是：（1）重大的創(chuàng)新性，大科學工程在實施過程中必然會產(chǎn)生重大的原創(chuàng)成果（包括科學創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新）；（2）科學、技術(shù)和工程三要素的動態(tài)關(guān)聯(lián)性，大科學工程的實施過程伴隨著科學的發(fā)現(xiàn)、技術(shù)的進步以及工程的完善，三者相輔相成；（3）多學科、多領(lǐng)域交叉融合，大科學工程是多學科的科研團隊、多領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)團隊以及多層次的工程實施隊伍為實現(xiàn)共同目標的重大合作舉措；（4）動態(tài)演化的過程，大科學工程不僅包含了大科學裝置，更包括項目建議、設(shè)計、立項、實施和運行維護整個過程。

根據(jù)主要用途，大科學工程分為三類：（1）基礎(chǔ)科學專用裝置，為完成特定科學目標而建設(shè)，例如北京正負電子對撞機等；（2）應(yīng)用型公共平臺，主要為多學科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究服務(wù)而建設(shè)，例如同步輻射裝置、強磁場實驗裝置等；（3）公益性服務(wù)設(shè)施，主要為社會上的各方面需求（如國家經(jīng)濟建設(shè)、國防安全等）提供保障，例如遙感衛(wèi)星地面站等。[5]各類大科學工程的主要功能基本一致，主要為：（1）科技創(chuàng)新的搖籃，大科學工程為多學科領(lǐng)域的前沿研究提供最有利的技術(shù)支撐，實現(xiàn)科學技術(shù)的重大突破；（2）產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的原動力，大科學工程的創(chuàng)新成果產(chǎn)生新技術(shù)，孕育新的經(jīng)濟增長點，催生新興產(chǎn)業(yè)，改變相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的格局；（3）國家綜合科技實力的象征，大科學工程具有明確的科學目標和國家使命，常被稱為“國之重器”，是國家綜合科技實力的標志性“名片”；（4）高端科技人才的“磁石”，大科學工程擁有國際先進的實驗條件，具有明顯的“磁吸效應(yīng)”，必然成為吸引國內(nèi)外的高端科技人才的“磁石”，[6]也是一批又一批優(yōu)秀人才的孵化器。

二、我國大科學工程發(fā)展現(xiàn)狀

我國自1984年北京正負電子對撞機建設(shè)以來，陸續(xù)開展了一系列大科學工程項目，從跟蹤學習到自主研制，逐步縮小了我國與歐美發(fā)達國家的科技差距，并在某些方面實現(xiàn)“并跑”，甚至一定程度的“領(lǐng)跑”，體現(xiàn)了我國社會主義制度的優(yōu)越性。

1.發(fā)展歷程

起步階段：21世紀之前，我國大科學工程項目集中以中國科學院所屬科研院所為牽頭單位，主要用于專用研究和公益服務(wù)，發(fā)展內(nèi)容不全面。

跟蹤階段：2001年至2012年，我國大科學工程的建設(shè)緊跟國外已有的大科學工程發(fā)展現(xiàn)狀聚焦世界科技前沿，多數(shù)由中國科學院的科研院所牽頭負責，部分由高校建設(shè)，主要用于多學科領(lǐng)域的前沿研究，呈現(xiàn)均衡發(fā)展趨勢。

蓬勃發(fā)展階段：十八大以來，國家出臺《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃（2012—2030年）》，明確了我國未來大科學工程的重點發(fā)展方向，瞄準科技前沿研究和國家重大戰(zhàn)略需求，均衡全面發(fā)展，服務(wù)于國家科技強國建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。[7]

2.主要成就

目前我國投入運行和在建的大科學工程項目超過50個。據(jù)不完全統(tǒng)計，“十一五”以來我國布局的大科學工程項目有40個（見表1），為探索科學前沿和完成重大科技任務(wù)提供了重要支撐，推動我國多領(lǐng)域前沿方向的科研水平進入國際先進行列。俗稱“人造太陽”的全超導(dǎo)托卡馬克連續(xù)創(chuàng)造了101.2秒高約束模等離子體運行和等離子體中心電子溫度達1億度的雙項世界紀錄；穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置磁場強度達到43.9 T，穩(wěn)居世界第二；500米口徑球面射電望遠鏡是國際上最大的單口徑射電望遠鏡。此外，依托大科學工程的優(yōu)越條件，國內(nèi)外的科研學者取得豐碩的前沿研究成果。以穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置為例，自試運行以來，各系統(tǒng)累計運行近45萬小時，為國內(nèi)外近150家用戶單位超過2600項課題提供了實驗條件，支撐了我國材料物理、生命科學和能源信息領(lǐng)域的多學科前沿研究取得突破。

表1 “十一五”以來的大科學工程項目

續(xù)表1

三、我國大科學工程管理中存在的問題

伴隨著我國大科學工程的快速發(fā)展，大科學工程的建設(shè)規(guī)模和資源投入不斷增加。由于其具有技術(shù)復(fù)雜、建設(shè)周期長等不確定性因素，貫穿于大科學工程建設(shè)和運行全過程的大科學工程管理難度顯著增強，管理過程中不同階段存在的問題日益凸顯，具體如下：

（1）科學性、必要性、先進性、可行性的立項論證有待加強。

隨著我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的實施，大科學工程建設(shè)呈現(xiàn)雨后春筍般的繁榮景象，但其中不乏存在立項條件不夠充分的大科學工程項目，表現(xiàn)為：知識與技術(shù)儲備、人才儲備以及經(jīng)費條件等基礎(chǔ)支撐條件不夠成熟；[8]研究目標理想化，未瞄準現(xiàn)階段我國面臨的重大需求、“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)問題等，與實際需求關(guān)聯(lián)度不夠緊密；技術(shù)指標跟蹤國外現(xiàn)有同類型裝置，缺乏國際先進性；主體建設(shè)內(nèi)容主要依靠進口設(shè)備集成，缺乏自主研發(fā)且面臨國外封鎖的風險。然而每個大科學工程都占據(jù)了巨大的資源條件，且我國的現(xiàn)實因素決定大科學工程一旦立項，無法停止。

（2）創(chuàng)新研發(fā)市場風險高，企業(yè)參與動力不足。

大科學工程建設(shè)的主體均是科學家領(lǐng)銜的科研機構(gòu)和高校，相關(guān)政府部門作為引導(dǎo)者、協(xié)調(diào)者和決策者以及投資主體，[9]缺少社會資本的參與。大科學工程項目的投資巨大，短期內(nèi)無顯著直接經(jīng)濟產(chǎn)出，而企業(yè)資本注重經(jīng)濟效益，對于市場前景具有很大不確定性和投資數(shù)額巨大的創(chuàng)新研發(fā)或基礎(chǔ)研究，企業(yè)需要承擔較高的市場風險；且大科學工程聚焦前沿科技，專業(yè)性強，多數(shù)企業(yè)缺乏對大科學工程應(yīng)用前景的全面了解，無法判斷其對企業(yè)創(chuàng)新研發(fā)的作用，動力不足。綜合以上兩方面的原因?qū)е缕髽I(yè)參與度不高。

（3）重建設(shè)，輕運行。

大科學工程項目一旦獲得立項批復(fù)，其建設(shè)過程中所需各項資源基本上能夠獲得滿足。近年來，地方政府通過財政支持或保障配套條件等方式積極參與建設(shè)大科學工程，確保所在地的大科學裝置得以順利建成。大科學工程項目的最終目的是需要建成的大科學裝置能夠?qū)崿F(xiàn)長時間地高效運行，裝置建成后的運行投入和管理更應(yīng)該得到各方的穩(wěn)定支持，但就現(xiàn)有在運行的大科學工程項目而言，其運行獲得穩(wěn)定支持的渠道單一且力度不足。按照一般慣例，年度運行費僅為工程建設(shè)總投資的10%左右，無法保證裝置的高效穩(wěn)定運行。若沒有足夠的運行支持，將無法充分發(fā)揮大科學工程的作用。

（4）大科學工程持續(xù)發(fā)展支持不足。

已建成的大科學工程或早或晚都要面對裝置改造升級的發(fā)展問題，有的因為立項時求穩(wěn)采用了較保守的技術(shù)方案，有的因為學科發(fā)展快，對裝置提出了更高要求。因此現(xiàn)有大科學工程的持續(xù)發(fā)展對于保持其先進性非常重要。而目前的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施維修改造項目聚焦于裝置某一局部系統(tǒng)的性能提升，對于裝置性能的整體提升作用有限且項目數(shù)量少、規(guī)模小，顧此失彼、杯水車薪，限制了其建設(shè)隊伍作用的持續(xù)發(fā)揮，無法支撐大科學工程的持續(xù)發(fā)展。

（5）溢出效應(yīng)不顯著，產(chǎn)業(yè)化效率不高。

大科學工程項目不但會產(chǎn)出具有國際影響力的重大科技成果，對國民經(jīng)濟的“溢出效應(yīng)”也非常高，能夠有效促進相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。例如英國散裂中子源已與100多家企業(yè)建立了常態(tài)化的合作，經(jīng)濟效益顯著；日本質(zhì)子加速研究設(shè)施聚焦于周邊企業(yè)合作，專設(shè)兩條束線提供企業(yè)使用，顯著促進了相關(guān)企業(yè)的研發(fā)實力。我國已投入運行的大科學工程多是面向前沿基礎(chǔ)科學研究，科研用戶需求旺盛，產(chǎn)業(yè)用戶稀缺，并且設(shè)施實驗條件均首先滿足科研基礎(chǔ)實驗需求，產(chǎn)業(yè)用戶的應(yīng)用實驗需求常被忽視，進而產(chǎn)出多體現(xiàn)在高水平的科學論文成果（知識創(chuàng)新），但從知識創(chuàng)新到新技術(shù)產(chǎn)生再到產(chǎn)業(yè)化的周期長、不確定性較高、相關(guān)體制不完善、總體效率不高，故對經(jīng)濟的“溢出效應(yīng)”還不太顯著。[10]

（6）專業(yè)性強，開放程度有限，公眾認知和參與度不高。

我國大科學工程項目多用于前沿科學研究。對于一般公眾而言，大科學工程及其相關(guān)活動科技含量高、專業(yè)性強，與公眾日常生活關(guān)聯(lián)度不高，導(dǎo)致公眾難以理解其相關(guān)活動。[11]此外，大科學工程項目的開放程度不高，具體表現(xiàn)為：對外開放有限，僅在固定的公眾開放日對社會開放；科普形式比較局限，主要為科普展板以及非專業(yè)科普人員的講解。這些因素均導(dǎo)致公眾對于大科學工程的認知和參與度不高，進而影響大科學工程的使用效率以及社會功能的實現(xiàn)。

（7）集群效應(yīng)不明顯。

不同類型的大科學工程具有不同的研究手段和研究目標，甚至不同的研究對象，相互之間常體現(xiàn)出相互補充、相互促進的關(guān)系。如英國哈維爾園區(qū)的不同裝置（英國散裂中子源、中央激光設(shè)施、鉆石光源等）針對物質(zhì)的特性進行不同深度和廣度的測量，實現(xiàn)對研究對象的全方位表征。[10]我國大科學工程項目起步較晚，布局零星化。中國科學院牽頭負責的20個大科學工程設(shè)施布局在全國13個地區(qū)，僅北京、上海和合肥三地有多個已運行的設(shè)施，集群化布局才剛剛起步。大科學工程間協(xié)同合作條件不足，產(chǎn)生“1+1＞2”的集群效應(yīng)不明顯。

四、大科學工程發(fā)展問題的管理建議

大科學工程是支持當今科技發(fā)展的關(guān)鍵平臺，直接影響國際科技競爭與合作，加強對大科學工程項目的管理意義重大。大科學工程可以有力地支撐科學前沿的發(fā)展，產(chǎn)出大量知識創(chuàng)新成果；催生新技術(shù)，助推新型產(chǎn)業(yè)發(fā)展；培養(yǎng)一批又一批優(yōu)秀科技人才。對于大科學工程的管理應(yīng)是全過程的，從項目立項、工程實施、設(shè)施運行、到成果利用，尚需不斷地改善管理措施，以便更好地提升我國的科技實力、且實現(xiàn)投資效益的最大化。聚焦以上問題，本文提出了有針對性的建議。

（1）聚焦國家重大需求，瞄準“卡脖子”關(guān)鍵科技問題，提升大科學工程項目立項管理水平。

當前我國大科學工程項目蓬勃發(fā)展，地方的熱情也不斷高漲，但現(xiàn)實情況決定了大科學工程項目一旦立項，均需持續(xù)不斷地投入相關(guān)資源，沒有“暫停”鍵，因此在大科學工程立項之前應(yīng)展開充分地評估，加強立項管理?，F(xiàn)階段，面對日益復(fù)雜的國際形勢，應(yīng)聚焦國家重大需求，瞄準“卡脖子”關(guān)鍵科技問題，論證項目重要性、必要性、緊迫性、可行性和經(jīng)費合理性以及經(jīng)濟與社會效益，重點支持基礎(chǔ)扎實、其成果為經(jīng)濟和社會發(fā)展所急需、且應(yīng)用較廣泛的大科學工程項目。同時，新立項的大科學工程必需具有國際先進性，以便我國科學家有較好的條件開展科學前沿競爭。

（2）參與主體應(yīng)多樣化，政府相關(guān)管理部門從外圍決策者轉(zhuǎn)入到內(nèi)圍服務(wù)者，科技企業(yè)從觀望者變?yōu)閰⑴c者。

目前我國大科學工程項目的建設(shè)與運行多為科學家領(lǐng)銜的科研機構(gòu)和高校，應(yīng)廣泛吸納其他類型的社會主體，爭取更多的社會資本。相關(guān)政府管理部門與科研團隊組建相應(yīng)的一線服務(wù)機構(gòu)，通過多渠道向社會展示大科學工程項目的各項功能，并廣泛調(diào)研相關(guān)科技企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的需求，吸納科技企業(yè)參與大科學工程項目的建設(shè)與運行，并逐步提高企業(yè)用戶的運行機時，增強企業(yè)參與的積極性。

（3）加強大科學工程項目后評價管理，加大運行支持力度。

加強大科學工程項目的后評價管理，針對大科學工程取得的前沿成果以及存在的科學研究需求開展第三方評估?；谠u估結(jié)果，布局支持運行的資源，包括人員、經(jīng)費以及維修改造項目。此外，目前已建成的大科學裝置運行支持的來源基本源于國家，地方和社會的支持匱乏。通過開展大科學工程經(jīng)濟效益的后評價，形成“國家支持作為保障，地方與社會支持作為補充”的常態(tài)化運行支持機制。

（4）拓寬改造經(jīng)費渠道，合理規(guī)劃二期工程。

目前裝置改造的主要途徑是重大科技基礎(chǔ)設(shè)施維修改造項目。由于該項目有很大一部分是用于維修，真正用于大科學工程改造提升的并不多，可以通過加大該項目支持力度來加強大科學工程的改造升級。理論上，還有很多經(jīng)費渠道都可用于大科學工程的改造，但目前僅有維修改造項目建設(shè)的設(shè)備經(jīng)過認定可以列入大科學工程的設(shè)備清單，才能獲得后續(xù)運行費支持?？梢钥紤]在認定是否歸屬大科學工程的時候放寬對經(jīng)費來源的限制，從而拓寬獲取改造經(jīng)費的途徑。

針對裝置的重大提升一般應(yīng)依托原有建設(shè)隊伍開展相應(yīng)的二期工程的建設(shè)，充分發(fā)揮了原有建設(shè)隊伍的持續(xù)作用，提升裝置水平，保證裝置先進性的持續(xù)，促進人才隊伍的發(fā)展。如上海光源在2010年建成后，2016年獲批二期線站工程。軟X射線自由電子激光第一階段試驗裝置建成后，即規(guī)劃了硬X射線自由電子激光裝置。這種集中深耕某一領(lǐng)域的大科學工程提升改造，使得上海在光源平臺建設(shè)方面走在了全國前列，聚集了大批人才，奠定了國家綜合性科學中心的基礎(chǔ)，非常值得其它大科學工程借鑒。

（5）聚焦持續(xù)可見且具有重大應(yīng)用價值的科研成果，持續(xù)跟進，形成全鏈條的管理與服務(wù)。

一直以來，我國科學研究的創(chuàng)新鏈與社會經(jīng)濟的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)合不緊密，存在“兩張皮”的現(xiàn)象[12]。產(chǎn)自大科學工程的創(chuàng)新成果比比皆是，如何實現(xiàn)創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用是阻礙大科學工程充分發(fā)揮其經(jīng)濟效益的“籬笆墻”[13]，需要在大科學工程的管理過程中，主動關(guān)注市場需求，聚焦持續(xù)取得創(chuàng)新突破且具有重大應(yīng)用價值的科研成果，夯實研究成果的“確定性”，實現(xiàn)“科學研究→技術(shù)創(chuàng)新→產(chǎn)品研發(fā)”的完整鏈條，使得創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈互通，充分體現(xiàn)大科學工程的經(jīng)濟價值，反哺大科學工程的創(chuàng)新發(fā)展。

（6）完善科普體系，加大開放力度，充分體現(xiàn)大科學工程的社會價值。

我國大科學工程一直以來具有科學神秘感，科普內(nèi)容的學術(shù)化、科普手段的單一化、開放程度的局限性等極度阻礙了社會大眾對于大科學工程的認識和理解?，F(xiàn)如今，網(wǎng)絡(luò)信息化資源十分便捷，大科學工程的建設(shè)單位應(yīng)設(shè)置獨立的門戶網(wǎng)站并建立持續(xù)穩(wěn)定的維護機制，實現(xiàn)大科學工程的即時科普效應(yīng)，同時加大開放程度，主動開放、定期開放并與文化產(chǎn)業(yè)互通，依托文化產(chǎn)業(yè)提升大科學工程的社會知名度，充分發(fā)揮大科學工程的社會影響，培養(yǎng)更多的科學愛好者。此外，主管部門要統(tǒng)籌所有大科學工程的科普內(nèi)容，實現(xiàn)科普資源共享，并通過加大科普人才的培養(yǎng)和科普活動的全方位支持，支撐大科學工程的科普工作。

（7）加強頂層規(guī)劃布局，實現(xiàn)大科學工程的集群化發(fā)展。

瞄準“四個面向”，聚焦綜合性國家科學中心，在項目頂層設(shè)計過程中重點考慮國家級創(chuàng)新基地的發(fā)展與需求，在項目規(guī)劃布局過程中給予綜合性國家科學中心的充分支持，實現(xiàn)綜合性國家科學中心的大科學工程集群化發(fā)展，建立大科學工程間的協(xié)同合作機制，充分發(fā)揮大科學工程集群效應(yīng)，全面系統(tǒng)地體現(xiàn)出大科學工程對于提升綜合創(chuàng)新水平的重要價值。