信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展現(xiàn)狀分析

陳 健， 江海濤， 李旭彥

（1.北京大學(xué)科學(xué)研究部，北京100871；2.北京郵電大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院，北京100876；3.科技部高技術(shù)研究發(fā)展中心，北京100044）

0 引 言

信息技術(shù)是引領(lǐng)國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)變革的主導(dǎo)力量，深刻影響著國民經(jīng)濟(jì)、社會進(jìn)步和國家安全，是國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志［1］?！爸信d、華為事件”后，信息技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前大國科技競爭的焦點(diǎn)與主戰(zhàn)場。從基礎(chǔ)理論到關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)全面突破是化解當(dāng)前我國“卡脖子”問題的關(guān)鍵［2］。

信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為國家科研創(chuàng)新體系的重要組成部分，是推動行業(yè)科技創(chuàng)新、開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀人才、組織高水平學(xué)術(shù)交流的重要基地［3］。國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對解決我國信息領(lǐng)域科技發(fā)展面臨的問題，提升原始創(chuàng)新能力，突破國外技術(shù)封鎖，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈完整安全和自主可控，具有重要引領(lǐng)和支撐作用［4］。

1 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室布局情況

目前信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共有48個(gè)，包括2個(gè)國家研究中心、35個(gè)學(xué)科類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、11個(gè)企業(yè)類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室分布在微電子與集成電路、光學(xué)工程與光電子、計(jì)算機(jī)與軟件、網(wǎng)絡(luò)與通信、系統(tǒng)與控制科學(xué)、網(wǎng)絡(luò)空間安全、跨領(lǐng)域交叉等7個(gè)子領(lǐng)域。其中，微電子與集成電路子領(lǐng)域共布局了4個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的8.3%；光學(xué)工程與光電子子領(lǐng)域共布局了9個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的18.8%；計(jì)算機(jī)與軟件子領(lǐng)域共布局了10

個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的20.8%；網(wǎng)絡(luò)與通信子領(lǐng)域共布局了11個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的22.9%；系統(tǒng)與控制科學(xué)子領(lǐng)域共布局了6個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的12.5%；網(wǎng)絡(luò)空間安全子領(lǐng)域布局了1個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的2.1%。此外，研究方向涉及信息與醫(yī)療、媒體、能源等其他領(lǐng)域的跨領(lǐng)域交叉類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有7個(gè)，占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的14.6%（見圖1）。

圖1 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室分布圖

2 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展?fàn)顩r

經(jīng)過30多年的發(fā)展，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室匯聚和培養(yǎng)了一批頂尖科學(xué)家和優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，承擔(dān)了大量國家重大科研任務(wù)，取得了一系列標(biāo)志性成果，為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

2.1 實(shí)驗(yàn)室人才隊(duì)伍建設(shè)成效顯著

在科研隊(duì)伍建設(shè)方面，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)任實(shí)驗(yàn)室主任中，有中國科學(xué)院院士5人、中國工程院院士9人，占實(shí)驗(yàn)室主任總?cè)藬?shù)的26%。2015～2019年，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室新增兩院院士21人，其中中國科學(xué)院院士10人、中國工程院院士11人，占信息領(lǐng)域新增兩院院士總數(shù)的52.5%。2016～2018年，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共獲科技部創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)4個(gè)，中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才43人；有8個(gè)團(tuán)隊(duì)獲得自然科學(xué)基金委創(chuàng)新研究群體科學(xué)基金資助，有27人獲得國家杰出青年科學(xué)基金資助。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)形成了一支由頂尖科學(xué)家領(lǐng)銜、中青年優(yōu)秀科研人員為骨干，年齡、學(xué)歷、職稱結(jié)構(gòu)較為合理的人才隊(duì)伍。同時(shí)，國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還為社會培養(yǎng)了大批科學(xué)研究和工程技術(shù)人才，為信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、行業(yè)技術(shù)進(jìn)步提供智力支持。

2.2 實(shí)驗(yàn)室取得一批標(biāo)志性原創(chuàng)成果

2014～2018年，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共獲得國家自然科學(xué)獎(jiǎng)、國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)87項(xiàng)（見表1），占同時(shí)期國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲國家獎(jiǎng)總數(shù)的13.8%（信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室占實(shí)驗(yàn)室總數(shù)的9.2%）。相關(guān)成果既有引領(lǐng)國際前沿的基礎(chǔ)理論，也有促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的前沿技術(shù)，還有些成果直接服務(wù)于國家重大型號工程，有力地推動了我國創(chuàng)新型國家建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。

表1 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室獲得國家級獎(jiǎng)勵(lì)情況

（1）引領(lǐng)科學(xué)前沿研究，獲得重大突破。信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室積極組織、參與國家重大科學(xué)計(jì)劃，取得了一系列國際領(lǐng)先的突破性成果。例如：設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了天河系列高效能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，連續(xù)6次獲得TOP500排行榜世界第一，連續(xù)5次獲得HPCG排行榜世界第一；研制出室溫工作的InGaAs短波紅外傳感器，暗電流核心指標(biāo)國際領(lǐng)先，支撐了我國航天遙感技術(shù)跨代發(fā)展；首創(chuàng)建立了單細(xì)胞分辨的全腦顯微光學(xué)成像技術(shù)體系，成功繪制出世界上第一套單細(xì)胞分辨的小鼠全腦三維結(jié)構(gòu)圖譜［5］。

（2）緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究緊密結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，為信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮重要作用。例如：攻克了第四代移動通信系統(tǒng)（TD-LTE）關(guān)鍵技術(shù)等技術(shù)難題，在全球多個(gè)TDD技術(shù)提案的競爭中勝出，成為兩大主流4G國際標(biāo)準(zhǔn)之一［6］；解決了移動通信系統(tǒng)寬帶化的復(fù)雜性和頻譜效率大幅度提升問題，成果廣泛應(yīng)用于我國商用無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，顯著提升了我國5G移動通信系統(tǒng)產(chǎn)品的國際競爭力；研制成功了國際首款深度學(xué)習(xí)處理器“寒武紀(jì)1A”，已實(shí)用于華為、阿里、訊飛、百度、曙光、聯(lián)想、滴滴等近億臺智能手機(jī)、智能攝像頭和智能服務(wù)器［7］。

（3）積極參與重大型號工程，作出重要貢獻(xiàn)。信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室圍繞國家重大戰(zhàn)略需求和國家重大型號工程，協(xié)同攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控。例如：研制出面形精度達(dá)到1／40波長以下的光學(xué)鏡面，成功用于大口徑地面和空間成像、載人航天、探月工程、高分衛(wèi)星等國家重大任務(wù)；研制了我國首款航天圖像壓縮芯片，應(yīng)用于“嫦娥三號”衛(wèi)星、“天宮二號”等國家重大工程［8］；突破了大能量飛秒激光與材料高效耦合解離理論、復(fù)雜微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)，研制出國內(nèi)首臺工業(yè)級最高功率飛秒光纖激光器和高精度光子極端制造裝備，解決了我國發(fā)動機(jī)葉片加工瓶頸。

3 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室存在的問題

3.1 實(shí)驗(yàn)室布局尚不完善

經(jīng)過國家在相關(guān)高校、院所和企業(yè)的長期布局，信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已基本形成了較為完整的實(shí)驗(yàn)室體系，但是在各細(xì)分領(lǐng)域方向?qū)嶒?yàn)室分布仍不均衡，部分創(chuàng)新鏈關(guān)鍵環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)室布局仍存在空白。例如，光學(xué)工程與光電子、計(jì)算機(jī)與軟件、網(wǎng)絡(luò)與通信3個(gè)方向國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量占到信息領(lǐng)域總數(shù)的62.5%，每個(gè)方向?qū)嶒?yàn)室數(shù)量均超過8個(gè)。與光纖通信相關(guān)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有5家，有的實(shí)驗(yàn)室部分研究內(nèi)容存在同質(zhì)化現(xiàn)象。而在微電子與集成電路方向十分關(guān)鍵的制造技術(shù)環(huán)節(jié)尚未布局專門的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室［9］，網(wǎng)絡(luò)信息安全等事關(guān)國家安全的重要方向只部署了1個(gè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

3.2 實(shí)驗(yàn)室研究方向需要調(diào)整

部分國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室存在研究方向老化、過窄、分散等問題。有的實(shí)驗(yàn)室研究方向老化，研究內(nèi)容無法滿足新興技術(shù)發(fā)展的需要。有的實(shí)驗(yàn)室研究方向過窄，甚至萎縮到三級學(xué)科，無法適應(yīng)學(xué)科交叉融合的趨勢。還有的實(shí)驗(yàn)室研究方向分散，研究內(nèi)容不夠聚焦，目標(biāo)任務(wù)導(dǎo)向不夠清晰。

3.3 實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)學(xué)研結(jié)合有待加強(qiáng)

信息領(lǐng)域科學(xué)研究和技術(shù)研發(fā)具有很強(qiáng)的應(yīng)用屬性，再好的信息技術(shù)也需要通過產(chǎn)業(yè)實(shí)踐來驗(yàn)證其有效性、先進(jìn)性。以“中興、華為事件”為代表的中美科技戰(zhàn)凸顯出我國信息領(lǐng)域科技發(fā)展中產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新能力不足的問題，“有樣品、無產(chǎn)品”的現(xiàn)象較為突出。信息領(lǐng)域?qū)W科類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)能力和企業(yè)類國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究能力均有待提升［10］。

3.4 實(shí)驗(yàn)室管理存在薄弱環(huán)節(jié)

在實(shí)驗(yàn)室和依托單位層面，一些實(shí)驗(yàn)室在人、財(cái)、物等方面沒有足夠的獨(dú)立性和自主權(quán)，缺乏有效的組織，影響實(shí)驗(yàn)室發(fā)展。在宏觀管理層面，分類評價(jià)機(jī)制不夠完善。以信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為例，有些實(shí)驗(yàn)室以基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究為主，有的實(shí)驗(yàn)室主要開展前沿技術(shù)創(chuàng)新，這使實(shí)驗(yàn)室代表性成果的產(chǎn)出形式不同、水平貢獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)不一。如何科學(xué)合理地評價(jià)不同類型的實(shí)驗(yàn)室，需要在實(shí)驗(yàn)室評價(jià)考核相關(guān)管理辦法和組織實(shí)施中不斷完善。

4 信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展建議

4.1 統(tǒng)籌規(guī)劃，完善布局

信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室布局應(yīng)該遵循“立足基礎(chǔ)理論、補(bǔ)齊創(chuàng)新鏈條、引領(lǐng)未來發(fā)展”的總體原則，對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃。①根據(jù)國家重大戰(zhàn)略需求，優(yōu)化、調(diào)整、整合現(xiàn)有國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。信息領(lǐng)域國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室既要開展前沿研究，引領(lǐng)信息理論和技術(shù)發(fā)展，更要以國家戰(zhàn)略目標(biāo)為導(dǎo)向，解決關(guān)鍵核心“卡脖子”難題。對于前沿創(chuàng)新屬性不足、研究方向老化的實(shí)驗(yàn)室，根據(jù)國家戰(zhàn)略需求和學(xué)科發(fā)展趨勢，及時(shí)調(diào)整研究方向；對于研究內(nèi)容重合或相近的實(shí)驗(yàn)室可以通過整合研究團(tuán)隊(duì)、多單位聯(lián)合共建的方式，集聚優(yōu)勢力量，提升創(chuàng)新效能［11］。②在事關(guān)國家重大需求和“卡脖子”問題的關(guān)鍵方向，及時(shí)新建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，補(bǔ)齊短板。例如，針對我國大陸集成電路制造能力落后的問題，建議在“微納器件與集成”方向新建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；針對未來國家安全戰(zhàn)略對網(wǎng)絡(luò)空間技術(shù)的需求，提高針對網(wǎng)絡(luò)空間的感知、認(rèn)知、導(dǎo)控、博弈能力，建議在“網(wǎng)絡(luò)空間與數(shù)據(jù)科學(xué)”方向新建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。

4.2 創(chuàng)新機(jī)制，協(xié)同發(fā)展

（1）組建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略聯(lián)盟。針對大科學(xué)時(shí)代學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)，以行業(yè)重大需求和共性科學(xué)問題為牽引，在重點(diǎn)子領(lǐng)域方向組建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室戰(zhàn)略聯(lián)盟。例如，為解決我國信息領(lǐng)域器件、芯片和集成系統(tǒng)方面的“卡脖子”問題，建議成立“微納電子”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)盟。以信息領(lǐng)域微電子與集成電路、光學(xué)工程與光電子方向國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為核心，聯(lián)合數(shù)理、材料、制造領(lǐng)域相關(guān)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組建。通過聯(lián)盟內(nèi)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同提出、組織和承擔(dān)國家重大科技任務(wù)的方式，集中國內(nèi)最優(yōu)勢科研力量，聯(lián)合攻關(guān)、共享資源、形成合力，探索新型舉國體制下國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室協(xié)同創(chuàng)新的新模式。

（2）實(shí)行優(yōu)勢學(xué)科和企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。針對信息領(lǐng)域科技進(jìn)步與市場應(yīng)用緊密結(jié)合的特點(diǎn)，創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室組建方式［12］。鼓勵(lì)“優(yōu)勢學(xué)科和領(lǐng)頭企業(yè)”之間強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，探索高等院校、科研院所和企業(yè)共同建設(shè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的新模式。將高校、院所和企業(yè)的研究力量在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部實(shí)質(zhì)性整合，創(chuàng)新體制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)研究融通發(fā)展，真正提升國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室原始創(chuàng)新能力和關(guān)鍵核心技術(shù)突破能力。

4.3 完善創(chuàng)新管理模式，加強(qiáng)分類管理

（1）建立完善且符合新時(shí)期國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)和規(guī)律的評價(jià)機(jī)制。堅(jiān)持定期評估考核制度，以評促建，發(fā)揮評估的指揮棒作用，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室在學(xué)科目標(biāo)上更加聚焦原始創(chuàng)新；實(shí)行分類評價(jià)制度，針對不同類型的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，細(xì)化評估指標(biāo)，建立與實(shí)驗(yàn)室發(fā)展目標(biāo)相一致的評估考核指標(biāo)體系和以創(chuàng)新質(zhì)量、學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)為核心的評價(jià)機(jī)制［13-16］。

（2）推進(jìn)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)體化建設(shè)，形成人財(cái)物相對獨(dú)立的管理機(jī)制。針對學(xué)科國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)一步厘清實(shí)驗(yàn)室與院系（學(xué)科）的關(guān)系，明確各自定位。探索以院系（學(xué)科）組織教學(xué)工作，以包括國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)的各類研究機(jī)構(gòu)組織科研工作的雙軌體系，保證國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與相關(guān)院系（學(xué)科）充分共享資源，實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。針對依托企業(yè)建設(shè)的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，依托單位應(yīng)建立不以盈利為目的的實(shí)驗(yàn)室考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對實(shí)驗(yàn)室給予長期穩(wěn)定的支持，同時(shí)積極探索以新型研發(fā)機(jī)構(gòu)等方式建立獨(dú)立法人實(shí)體的企業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。