如何依托大科學(xué)設(shè)施實(shí)現(xiàn)科技引領(lǐng)

王貽芳 白云翔

（中國科學(xué)院高能物理研究所）

大科學(xué)工程又稱為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施或大科學(xué)設(shè)施（或簡稱為設(shè)施），是指通過較大規(guī)模投入、設(shè)備研制和工程建設(shè)，建成后通過長期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施，是科學(xué)研究的重要工具。[1]設(shè)施的“大型”特征源于拓展人類感知能力的自然需要，承載了復(fù)雜而又眾多的創(chuàng)新要素，“重大”也體現(xiàn)在能否支撐新一輪科技創(chuàng)新。大科學(xué)工程是前沿科學(xué)與先進(jìn)技術(shù)的結(jié)合，在世界科技強(qiáng)國崛起的過程中發(fā)揮重要的作用。上個世紀(jì)中前期，美國通過“曼哈頓計劃”逐步建立起以洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室、橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室為核心的核工業(yè)體系和高能物理研究中心，建造了一系列的核反應(yīng)堆和大型加速器。依托大科學(xué)設(shè)施建立的國家實(shí)驗(yàn)室成為了美國產(chǎn)生重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)，催生先進(jìn)技術(shù)，造就和集聚高端人才的重要載體，支撐美國國家安全和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，維持世界頭號科技強(qiáng)國的地位。[2]

一、我國設(shè)施整體實(shí)力顯著增強(qiáng)，但與世界科技強(qiáng)國相比尚有差距

我國重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起步于上世紀(jì)80年代的北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）。此后，我國陸續(xù)建成了一批大科學(xué)設(shè)施，包括蘭州重離子加速器（HIRFL）、全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置（EAST）、神光Ⅱ高功率激光物理實(shí)驗(yàn)裝置（SG-Ⅱ）、郭守敬望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）、上海光源（SSRF）、散裂中子源（CSNS）、500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（FAST）等設(shè)施。截至目前為止，全國運(yùn)行和在建的大科學(xué)設(shè)施超過50個。已經(jīng)建成的這些科學(xué)設(shè)施瞄準(zhǔn)國際學(xué)術(shù)前沿和國家戰(zhàn)略高技術(shù)發(fā)展需求，相關(guān)工作達(dá)到或接近國際水平。但與世界科技第一梯隊國家相比，我國的設(shè)施建設(shè)起步較晚，設(shè)施的技術(shù)水平總體上以跟蹤追趕為主，不能支撐一流的科學(xué)研究需要，也無法吸引一流人才，產(chǎn)生重大原創(chuàng)性成果。我們在科學(xué)與技術(shù)上能達(dá)到國際領(lǐng)先水平的設(shè)施少，與隊伍水平創(chuàng)新能力有關(guān)，也與投資規(guī)模相關(guān)，這些因素都限制了我們獲得重大科學(xué)產(chǎn)出的機(jī)會，這些差距也需要我們有更加清醒的認(rèn)識。以美國為例，在能源部旗下管理的17個國家實(shí)驗(yàn)室均有數(shù)量相當(dāng)?shù)拇罂茖W(xué)設(shè)施作為國家創(chuàng)新能力的強(qiáng)大支撐，再加上國防部、國家科學(xué)基金會、國家航空航天局等部門的重大設(shè)施，擁有設(shè)施的總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過我國（見表1），這一龐大的體量造就了美國科技領(lǐng)先世界的硬實(shí)力。

表1 中美兩國按領(lǐng)域劃分的在運(yùn)行設(shè)施分布對比

為滿足國家經(jīng)濟(jì)社會和科技發(fā)展的需求，趕超世界先進(jìn)水平，我們一方面要在設(shè)施總量上加大規(guī)模，另一方面也需要在單個設(shè)施的體量上和技術(shù)指標(biāo)上加大規(guī)劃建設(shè)力度，瞄準(zhǔn)世界一流的工作，高水平、高起點(diǎn)、有重點(diǎn)地選擇建造一批國際領(lǐng)先的大科學(xué)設(shè)施，尤其是對物質(zhì)結(jié)構(gòu)、能源、材料、生態(tài)環(huán)境和人類健康等領(lǐng)域的研究能夠起到支撐并產(chǎn)生突破的設(shè)施，以點(diǎn)帶面，逐步實(shí)現(xiàn)從“占有一席之地”、到重點(diǎn)突破、再到全面引領(lǐng)的戰(zhàn)略目標(biāo)，逐步縮短與世界科技強(qiáng)國的差距。

二、進(jìn)一步重視大科學(xué)設(shè)施在國家創(chuàng)新體系中的獨(dú)特作用

大科學(xué)設(shè)施是為了滿足現(xiàn)代“大科學(xué)”研究的需要而建造的科學(xué)設(shè)施，有特定的科學(xué)目標(biāo)，是人類拓展認(rèn)知能力、發(fā)現(xiàn)新規(guī)律、產(chǎn)生新技術(shù)的必要手段，設(shè)施的水平和能力被國際社會普遍認(rèn)為是體現(xiàn)國家整體研究實(shí)力和創(chuàng)新能力的重要指標(biāo)。作為重要的創(chuàng)新基礎(chǔ)，大科學(xué)設(shè)施是國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，能夠?yàn)橹卮笤紕?chuàng)新和重大科技成果產(chǎn)出、創(chuàng)新資源集聚、核心關(guān)鍵技術(shù)突破、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供創(chuàng)新的基礎(chǔ)條件。[3]

鑒于大科學(xué)設(shè)施對于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展所產(chǎn)生的深刻影響，我國在強(qiáng)化創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略的舉措中，明確把重大科技基礎(chǔ)設(shè)施列為主要創(chuàng)新基礎(chǔ)能力，并提出了加快建設(shè)的要求，強(qiáng)化在創(chuàng)新體系中的作用。形成了以目標(biāo)為牽引，問題為導(dǎo)向的發(fā)展規(guī)劃原則，緊密圍繞2050年建成世界科技強(qiáng)國的目標(biāo)，把設(shè)施的科技創(chuàng)新支撐能力聚焦于破除發(fā)展瓶頸、增強(qiáng)國力和國際競爭力，以及帶動科學(xué)技術(shù)水平全面提升的科學(xué)前沿上，特別是制約全面發(fā)展的短板和發(fā)展受制于人的科學(xué)技術(shù)前沿上。我們需要認(rèn)清設(shè)施在我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略中的重要意義，在戰(zhàn)略規(guī)劃、經(jīng)費(fèi)分配方面給予足夠的重視。

大科學(xué)設(shè)施是實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要抓手，也是綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)的“硬指標(biāo)”。依托科學(xué)設(shè)施群形成功能完備、相互銜接的科技創(chuàng)新中心，[4]可以整體提升創(chuàng)新全鏈條的支撐能力，加強(qiáng)各類創(chuàng)新主體間的合作，成為創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的重要銜接，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用的緊密結(jié)合，加快創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。目前，我國已經(jīng)布局了四個國家級科技創(chuàng)新中心，包括北京、上海、合肥和粵港澳大灣區(qū)，[5]大科學(xué)設(shè)施是這些中心的創(chuàng)新地標(biāo)。可以想見，這些重大科技基礎(chǔ)設(shè)施必須在科學(xué)與技術(shù)水平上引領(lǐng)國際，才能對國家創(chuàng)新體系形成強(qiáng)有力的支撐，提升我國整體科技發(fā)展水平，[6]這是一個城市乃至國家提升核心競爭力的必由之路。

三、我國科學(xué)設(shè)施對基礎(chǔ)研究的支撐偏弱，要抓住基礎(chǔ)研究命脈發(fā)展設(shè)施，增強(qiáng)原始創(chuàng)新能力

“基礎(chǔ)研究是整個科技創(chuàng)新體系的源頭，是所有技術(shù)問題的總機(jī)關(guān)”，在國家競爭力比拼的過程中，具有戰(zhàn)略意義的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)研究非常關(guān)鍵，尤其從近期爆發(fā)的中美貿(mào)易戰(zhàn)來看，那些“卡脖子”問題都與基礎(chǔ)研究薄弱，導(dǎo)致技術(shù)創(chuàng)新后勁不足有關(guān)，是我國創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略中的短板，要高度重視設(shè)施對國家創(chuàng)新體系的支撐作用，尤其是對基礎(chǔ)研究的支撐作用。2016年7月28日，國務(wù)院發(fā)布了《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，指出并強(qiáng)調(diào)“以提升原始創(chuàng)新能力和支撐重大科技突破為目標(biāo)，依托高等學(xué)校、科研院所布局建設(shè)一批重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，支持依托重大科技基礎(chǔ)設(shè)施開展科學(xué)前沿問題研究?！边@是增強(qiáng)我國自主創(chuàng)新能力，加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要舉措。支撐基礎(chǔ)科學(xué)研究是重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要目標(biāo)。如何基于科學(xué)設(shè)施不斷的產(chǎn)生創(chuàng)新成果，推動基礎(chǔ)研究取得突破性的、原創(chuàng)性的進(jìn)展，是一個重大課題。2018年1月31日出臺的《關(guān)于全面加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》中，特別強(qiáng)調(diào)了完善基礎(chǔ)研究布局加強(qiáng)設(shè)施建設(shè)，“加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，圍繞科學(xué)前沿和國家需求加強(qiáng)重大科學(xué)問題超前部署；優(yōu)化國家科技計劃基礎(chǔ)研究支持體系；優(yōu)化基礎(chǔ)研究區(qū)域布局；推進(jìn)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)?！蹦壳?，我國已投入運(yùn)行的設(shè)施共27個，用于國際重大科學(xué)前沿問題研究的專用研究設(shè)施僅7個，而美國的58個設(shè)施中，有將近一半是瞄準(zhǔn)能源、粒子物理、空間天文、地球物理等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的重大命題而建造的專用研究設(shè)施。相比服務(wù)于“小科學(xué)”的公共實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)施和公益基礎(chǔ)設(shè)施，專用研究設(shè)施對于相應(yīng)領(lǐng)域的特定科學(xué)問題取得重大突破有強(qiáng)大支撐能力，而這些特定的科學(xué)難題是攀登科學(xué)高峰必須攻克的堡壘。

我國在設(shè)施遴選規(guī)劃過程中，需要特別重視專用研究設(shè)施在基礎(chǔ)研究發(fā)展中的重要作用。針對創(chuàng)新環(huán)節(jié)中基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究創(chuàng)新能力明顯偏弱的特點(diǎn)，需要發(fā)揮專用研究設(shè)施在基礎(chǔ)研究取得重大科學(xué)突破過程中獨(dú)一無二的作用，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。為保證設(shè)施建設(shè)規(guī)劃的戰(zhàn)略前瞻性，發(fā)揮設(shè)施在基礎(chǔ)研究中不可替代的優(yōu)勢，需要進(jìn)一步加強(qiáng)國家層面的設(shè)施長遠(yuǎn)規(guī)劃和建設(shè)的戰(zhàn)略布局，加大基礎(chǔ)科學(xué)研究在設(shè)施建設(shè)規(guī)劃指導(dǎo)意見中的比重。加大力度提升設(shè)施在科學(xué)運(yùn)行期間對基礎(chǔ)研究的開放共享，優(yōu)先保證基礎(chǔ)研究用戶的需求，設(shè)施運(yùn)行管理部門可以將面向基礎(chǔ)科學(xué)研究用戶開放的機(jī)時作為設(shè)施運(yùn)行績效管理的后評估指標(biāo)；科技主管部門和基金管理部門在制定項目指南過程中，考慮設(shè)立依托科學(xué)設(shè)施開展前沿科學(xué)研究的專項資金申請通道，加大支持力度。

當(dāng)前，基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究正在發(fā)生或醞釀重大突破。這些可能的重大科學(xué)突破不僅將給相關(guān)領(lǐng)域帶來深刻的革命，還可能產(chǎn)生革命性的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，轉(zhuǎn)化成為改變生活方式的巨大生產(chǎn)力。高能物理和宇宙學(xué)是人類向極小和極大認(rèn)知邊界不斷拓展的重要學(xué)科，面臨著超出標(biāo)準(zhǔn)模型物理、暗物質(zhì)和暗能量的重大挑戰(zhàn)，其突破也需要重大技術(shù)革命，是我國科技發(fā)展、特別是大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展前所未有的機(jī)遇，這些機(jī)遇也是未來我們實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)的突破口。[7]

四、以探索物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)為目標(biāo)的設(shè)施仍然是“基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，前沿中的前沿”，我國具備實(shí)現(xiàn)引領(lǐng)的優(yōu)勢

科技發(fā)展進(jìn)入20世紀(jì)后取得了巨大的進(jìn)步，尤其是探索物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)的粒子物理學(xué)取得了輝煌成就。100多年前，我們發(fā)現(xiàn)世界是由原子組成，原子是由原子核和電子組成，后又發(fā)現(xiàn)原子核是由質(zhì)子和中子組成的，之后我們逐步發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子還有更深層次結(jié)構(gòu)——夸克。人類在不斷深入到物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)新的層次的研究過程中，取得了物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的偉大跨越，約1/3的諾貝爾獎從這一領(lǐng)域中誕生，通過不懈探索，人們不僅沒有走到未知的盡頭，而是驚奇的發(fā)現(xiàn)，我們所能理解的只占物質(zhì)世界的5%，剩下的95%是所知甚少的暗物質(zhì)、暗能量，物質(zhì)世界的認(rèn)知版圖仍然存在巨大的空白，絕非“盛宴已過”。在粒子物理學(xué)不斷打開新窗口的同時，也催生了重大的技術(shù)發(fā)明，轉(zhuǎn)換成為巨大的生產(chǎn)力。這些重大的成果都離不開大型加速器等大科學(xué)設(shè)施的支撐，每一次發(fā)現(xiàn)都改變了人類對物質(zhì)世界的認(rèn)知，發(fā)展出一批有重大應(yīng)用價值的技術(shù)，[8]也產(chǎn)生了為其他學(xué)科領(lǐng)域開展微觀層次研究的大型公共實(shí)驗(yàn)平臺，包括同步輻射光源、散裂中子源、自由電子激光等。在物質(zhì)領(lǐng)域的認(rèn)知進(jìn)步是化學(xué)、材料、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域產(chǎn)生革命性突破的前提，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的源頭上搶占先機(jī)，仍然是迎接未來科技革命首先要具備的基本條件。

北京正負(fù)電子對撞機(jī)（BEPC）是我國在物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域規(guī)劃的第一個大科學(xué)設(shè)施?；贐EPC的成功建設(shè)和30多年的科學(xué)運(yùn)行，中國的高能物理研究實(shí)現(xiàn)了跨越發(fā)展，我國獨(dú)立完整地掌握了大型加速器的設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)行調(diào)試技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，建立了一支完整的加速器、探測器研制隊伍和高水平的物理分析團(tuán)隊。隨著粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊拼圖——希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)，國際高能物理學(xué)目前進(jìn)入一個新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，建造希格斯工廠是未來高能物理發(fā)展的必由之路。為此，我國科學(xué)家早在2012年就在國際上首先提出建設(shè)環(huán)形正負(fù)電子對撞機(jī)（CEPC）的計劃，[9]歐洲核子中心（CERN）在2013年提出了建造100公里周長的未來環(huán)形對撞機(jī)（FCC）計劃，[10]我們的近鄰日本也早就提出了國際直線對撞機(jī)（ILC）計劃，以精確研究希格斯粒子的性質(zhì)。在其它方面，世界科技強(qiáng)國也啟動和規(guī)劃提出了多項物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。[11]物質(zhì)世界從微觀的亞原子到宇觀尺度仍然蘊(yùn)藏著無法估量的發(fā)現(xiàn)空間，針對深層次物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究是國際共同關(guān)注的前沿領(lǐng)域，是眾多應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域取得突破的基本前提，需要有世界一流的設(shè)施為重大突破做好支撐。

五、設(shè)施工藝指標(biāo)不足以體現(xiàn)引領(lǐng)，領(lǐng)先就意味著要邁開大步，敢于挑戰(zhàn)無人區(qū)，敢為天下先

經(jīng)過長期的積累，我國已逐漸走出跟跑、并跑階段，要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)領(lǐng)跑。既然要實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先，就必須有超越現(xiàn)有水平數(shù)倍、數(shù)十倍的目標(biāo)，對未來領(lǐng)域能夠形成超強(qiáng)支撐能力的前瞻規(guī)劃。如果在技術(shù)指標(biāo)上沒有數(shù)量級上的突破，在工藝方案上沒有變革性的創(chuàng)新，就談不上引領(lǐng)，更無法實(shí)現(xiàn)長期引領(lǐng)。同時，我們也清醒地認(rèn)識到，如果僅通過設(shè)施建設(shè)數(shù)量的簡單擴(kuò)張，無法實(shí)現(xiàn)從并跑到領(lǐng)跑的跨越。只有抓住機(jī)遇，瞄準(zhǔn)國際前沿，寧缺毋濫地遴選項目，高質(zhì)量地設(shè)計、研制、建造設(shè)施，解決別人解決不了的問題，才能在國際競爭中贏得主動。高能粒子對撞機(jī)是用來開展物質(zhì)深層次結(jié)構(gòu)研究的大型科學(xué)設(shè)施，世界科技強(qiáng)國都擁有性能優(yōu)越的對撞機(jī)（見表2），這些性能指標(biāo)不僅反應(yīng)了設(shè)施的實(shí)驗(yàn)探索能力，直接影響科學(xué)成果產(chǎn)出的水平，同時也能反應(yīng)本國技術(shù)研發(fā)水平和工業(yè)制造生產(chǎn)能力。因?yàn)?，對撞機(jī)的這些性能指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要通過大量先進(jìn)技術(shù)作為支撐，諸如高場強(qiáng)的超導(dǎo)磁鐵和微波加速腔、超高真空系統(tǒng)、高功率微波源、大規(guī)模極低溫系統(tǒng)、快電子學(xué)技術(shù)等，這些革命性的技術(shù)升級當(dāng)然也需要較大的經(jīng)費(fèi)投入?！翱茖W(xué)求新，技術(shù)求精”，每一個大科學(xué)裝置都是性能卓越的研究工具，只有超前的提出設(shè)計指標(biāo)，發(fā)展更高的技術(shù)和工藝，才能確?？茖W(xué)設(shè)施在一段時期內(nèi)的先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)持續(xù)引領(lǐng)。對標(biāo)世界科技強(qiáng)國當(dāng)前的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及未來高能物理發(fā)展的需要，中國現(xiàn)有的高能粒子對撞機(jī)的性能指標(biāo)、建設(shè)規(guī)模需要亟待提升。

有些科學(xué)設(shè)施關(guān)鍵技術(shù)引進(jìn)比例過高，自我創(chuàng)新較少，核心的自主技術(shù)儲備不足，這些“拿來主義”過甚的設(shè)施，從長遠(yuǎn)來看往往不具備核心競爭力，也讓我們失去了通過自主研發(fā)鍛煉隊伍的機(jī)會。我們必須客觀地認(rèn)識到，我國創(chuàng)新能力在很多方面還處于模仿和集成的水平，需要盡快擺脫跟蹤他人的局面，要把核心技術(shù)掌握在自己手中，而不是依靠國際采購。是否掌握關(guān)鍵核心技術(shù)是國家科技實(shí)力和國際競爭力的重要體現(xiàn)，面對目前尚未掌握的核心技術(shù)，要有敢于啃硬骨頭的精神，進(jìn)口采購盡管能夠解決一時之需，但不能解決提升自身實(shí)力、不受制于人的問題，真正的關(guān)鍵核心技術(shù)是花錢買不來的。如果技術(shù)源頭沒有掌握，還在別人手里，自己缺少原創(chuàng)思想、技術(shù)，尤其可供“出口”的技術(shù)很少，即便設(shè)施是自己造的，也無法在國際上領(lǐng)先。在立項時，可以把自主研發(fā)占總投資的比例作為批復(fù)立項的依據(jù)之一。

表2 國際高能粒子對撞機(jī)主要指標(biāo)與成本比較

在項目規(guī)劃和遴選環(huán)節(jié)，要重點(diǎn)考慮設(shè)施對重大科學(xué)問題和基礎(chǔ)技術(shù)研究的支撐能力，著重強(qiáng)調(diào)設(shè)施在科學(xué)目標(biāo)和技術(shù)路線方面的原始創(chuàng)新能力，設(shè)施規(guī)劃要敢于走進(jìn)“無人區(qū)”，挑戰(zhàn)“極限區(qū)”，對于“卡脖子”的領(lǐng)域應(yīng)該優(yōu)先考慮。尤其對于短期內(nèi)無法形成產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，但卻長期制約科技發(fā)展的“無用之學(xué)”，做好前瞻布局尤為重要。要避免過分強(qiáng)調(diào)設(shè)施的經(jīng)濟(jì)帶動效應(yīng)、“GDP杠桿”作用，市場的需求按市場規(guī)律推動，國家戰(zhàn)略要做市場做不到的，做市場不做的。要強(qiáng)調(diào)科學(xué)上的重要性，要有革命性突破，而不是改良式的、漸進(jìn)式的知識積累與增加。要強(qiáng)調(diào)方案的創(chuàng)新性和獨(dú)特性，不能是別人方案的簡單放大或復(fù)制。在遴選項目過程中要開展必要的國際評估，強(qiáng)調(diào)國際先進(jìn)性和引領(lǐng)潛力。針對一些事關(guān)國家發(fā)展的重要戰(zhàn)略性領(lǐng)域和具有潛在突破機(jī)遇新問題、新領(lǐng)域，以及可能孕育重大成果的領(lǐng)域宜提前籌劃布局，在項目處于“種子期”就開始培育，逐步加大支持力度，長遠(yuǎn)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

六、設(shè)施投入不足無法適應(yīng)國際競爭，要發(fā)揮我國制度優(yōu)勢，遵循“大科學(xué)”的發(fā)展規(guī)律，集中力量辦大事

2019年，我國的R&D經(jīng)費(fèi)投入首次突破2萬億人民幣，R&D投入強(qiáng)度為2.23%（GDP占比），[12]與美國（2.83%）、日本（3.26%）等世界科技強(qiáng)國差距逐步縮小。在R&D經(jīng)費(fèi)中，我國的基礎(chǔ)科學(xué)投入強(qiáng)度為6%（基礎(chǔ)研究投入占R&D比重），約為1200億人民幣，而美、歐、日等的基礎(chǔ)研究投入強(qiáng)度長年保持在15%以上。[13]我國用于大科學(xué)設(shè)施建設(shè)的年均經(jīng)費(fèi)大約30億，運(yùn)行經(jīng)費(fèi)大約10億，相關(guān)的研究經(jīng)費(fèi)不到10億，一共50億的“大科學(xué)經(jīng)費(fèi)”在基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)中占比大約為5%。如果再具體到相應(yīng)的研究機(jī)構(gòu)經(jīng)費(fèi)投入，差距就為成明顯了，美國能源部、國家科學(xué)基金會、國防部等多個機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)資助美國的基礎(chǔ)研究，美國尤其重視基礎(chǔ)研究中物質(zhì)科學(xué)方向的投入，僅以美國能源部科學(xué)辦公室主管的物質(zhì)科學(xué)類國家實(shí)驗(yàn)室為例（見表3），其單個實(shí)驗(yàn)室的平均投入約46億元/年，我國的相關(guān)研究機(jī)構(gòu)平均投入約為11億元。投入決定產(chǎn)出，如果考慮GDP總量和對基礎(chǔ)科學(xué)的投入比例，美歐強(qiáng)國對大科學(xué)的總投入是我國的10倍左右，國際上歐美強(qiáng)國對單個設(shè)施的經(jīng)費(fèi)投入規(guī)模也是我國的10倍左右，比如下一代的高能對撞機(jī)建設(shè)成本，基本在百億美元的水平（見表2）。綜上，我國目前的投入水平顯然無法適應(yīng)激烈的國際科技競爭。

近年來我國加大了科技總體投入，在科技總投入只有美國的一半，[13]基礎(chǔ)科學(xué)投入只有美國1/6的情況下，我國的科技論文、專利申請數(shù)量居世界排名第一，[14][15]就量而言，我國已成為名副其實(shí)的科技大國，但具有國際影響的重大成果并不多。[16][17]從我們的經(jīng)濟(jì)體量在國際上的排名來看，錢似乎不是問題了，然而，錢投在哪里就決定了我們的產(chǎn)出在哪里，我們在科技投入策略上“撒胡椒面”和“雨露均沾”的分配模式顯然不利于產(chǎn)生重大成果。從國家層面的科研經(jīng)費(fèi)預(yù)算來看，我國的基礎(chǔ)科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)應(yīng)該短期內(nèi)從目前占R&D的6%左右提高到10%左右，以接近國際上15-25%的水平。[13]同時，要將“大科學(xué)”占基礎(chǔ)科學(xué)研究經(jīng)費(fèi)5%的比例提高到10%左右，與國際水平相當(dāng)。這就可以使我國的“大科學(xué)”相關(guān)經(jīng)費(fèi)達(dá)到每年200億左右的水平，接近美國的一半，進(jìn)一步加快我國科技發(fā)展的步伐，在很多方面比較早地達(dá)到國際領(lǐng)先。

表3 2018年度中美物質(zhì)科學(xué)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)經(jīng)費(fèi)投入情況比較＊

認(rèn)知的極限不斷挑戰(zhàn)人類的技術(shù)極限，自然科學(xué)的研究模式從“小科學(xué)”演進(jìn)到“大科學(xué)”，歐美科技強(qiáng)國在此基礎(chǔ)上又率先發(fā)展了超常規(guī)的“大科學(xué)”，享受“大科學(xué)”所帶來的巨大紅利，[18]中國在科技崛起的過程中也終將經(jīng)歷這樣的階段。以重大科技基礎(chǔ)設(shè)施為基本研究工具的“大科學(xué)”是科學(xué)研究發(fā)展的必然，是挑戰(zhàn)重大科學(xué)命題的主戰(zhàn)場。未來30年是國家科技發(fā)展的一個關(guān)鍵期，我們的目標(biāo)是要從追趕成為國際領(lǐng)先。這就需要權(quán)衡“大科學(xué)”和“小科學(xué)”的關(guān)系，在經(jīng)費(fèi)支配方面，應(yīng)集中資源，突出重點(diǎn)，發(fā)起一批標(biāo)志性的大科學(xué)工程，敢于挑戰(zhàn)超常規(guī)的“大科學(xué)”工程，才有可能取得重大的科學(xué)成果。[19]我們最大的優(yōu)勢是我國的社會主義制度能夠集中力量辦大事。這是我們成就事業(yè)的重要法寶，在科技資源有限的情況下，只有集中力量，才能保證重點(diǎn)，只有集中資源，才能實(shí)現(xiàn)快速突破。集中決策的制度優(yōu)勢有利于重大科技基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的高效發(fā)展，有利于在國家戰(zhàn)略層面實(shí)現(xiàn)設(shè)施建設(shè)的統(tǒng)籌布局。