美國科研機構概覽

李志民

美國的科學技術一直位于世界前列，人類今天使用的很多先進技術，其發明都源于美國。經過多年的積累和多項計劃、改革的實施，美國的科技水平得到了突飛猛進的發展，在火箭技術、武器研究、材料科學、醫學、生物工程、計算機等許多領域都處于世界領先地位。

在科技水平發達的美國，各學科方向的研究機構數量繁多，主要可分為四種類型：政府科研機構、高等院校、工業界和其他非營利機構。

一、政府科研機構

政府科研機構是美國科研活動的基礎力量。美國的政府科研機構大約有700多家，政府支持的科研機構隸屬于20多個不同的政府部門。美國政府沒有設置科技部，美國的科學院、工程院和醫學院不從事具體的科學研究。與科研活動關系最為密切的是美國的國防部、能源部、農業部、商務部[1]以及國家航空航天局、美國國立衛生研究院和國家科學基金會。

（一）美國國家航空航天局

美國國家航空航天局（NASA）于1958年10月1日成立，是美國政府研發機構中最主要的航空航天科研機構，以民用航空航天為主，負責制定、實施美國的太空計劃，開展航空科學及太空科學的研究，被廣泛認為是世界范圍內太空機構的領頭羊。其總部位于華盛頓哥倫比亞特區，總部下轄10個研究中心，進行航空科研工作的單位主要有5個。

NASA的研究領域主要為航空學研究及探索，包括空間科學（太陽系探索、火星探索、月球探索、宇宙結構和環境），地球學研究（地球系統學、地球學的應用），生物物理研究，航空學（航空技術）。在航空航天方面，NASA實施的研究計劃包括水星計劃、雙子星計劃、阿波羅計劃、太空實驗室、航天飛機、國際空間站、星座計劃等。

（二）美國國立衛生研究院

美國國立衛生研究院（NIH）位于美國馬里蘭州貝塞斯達（Bethesda），是美國最高水平的醫學與行為學研究機構，其任務是探索生命本質和行為學方面的基礎知識，并充分運用這些知識延長人類壽命，以及預防、診斷和治療各種疾病和殘障。其所涉及的研究領域非常廣泛，如破譯生命遺傳密碼、尋找肝炎病因、對兒童發育行為疾病的診療等。

NIH不僅擁有自己的實驗室從事醫學研究，還通過各種資助方式和研究基金支持來自各大學、醫院等非政府科學家及其他國內外研究機構的研究工作，并進行研究人員培訓，促進醫學信息交流。

1.歷史沿革

NIH初創于1887年，當時位于紐約州斯塔恩島（Staten）的斯泰普爾頓（Stapleton），是原美國海軍總醫院（MHS）、現在的美國公共健康服務中心（PHS）的一間衛生學實驗室，被稱為“保健實驗室”（Laboratory of Hygiene），首任負責人是一位研究細菌學的年輕內科醫生約瑟夫·凱尼恩（Joseph J. Kinyoun）。實驗室成立數月后，凱尼恩取得第一個成就——用蔡司透鏡在可疑患者的標本中觀察到了霍亂弧菌。1891年，該實驗室搬至華盛頓特區，主要從事水及空氣污染的各種檢驗。1901年，該保健實驗室終于在法律上得到認可，國會撥款3.5萬美元，在華盛頓特區為其建造了新址。1930年，其正式更名為美國國立衛生研究院。

美國的醫學科學自20世紀才開始發展。尤其在二次世界大戰后，由于對生命本質、生物機體的功能以及疾病發生發展機制的了解日益深入，許多疾病的診療技術和防治措施發生了重大變革，美國的醫學科學已領先于世界。一般認為，美國醫學的這種長足進展是與以NIH為中心的生物醫學研究的貢獻分不開的。

2.組織機構

NIH目前共擁有27個研究所（研究中心）和1個院長辦公室（Office of the Director）。其中有24個研究所（研究中心）直接接受美國國會撥款，用于資助研究項目；另外3個機構是臨床醫學中心、科學評審中心和信息技術中心。

臨床醫學中心（Warren Grant Magnuson Clinical Center）是NIH總部的一個醫院-實驗室聯合臨床研究中心。該中心下屬的來訪者信息中心（the Visitor Information Center）是NIH的信息聯絡中心，每年接待數千名來訪者。科學評審中心（Center for Scientific Review）負責申請項目的受理和學術評審工作。信息技術中心（Center for Information Technology）負責NIH的信息管理和協調工作。

NIH本身設有國立醫學圖書館（the National Library of Medicine），負責編輯出版《醫學索引》（IndexMedicus），每月一期，匯總世界著名醫學期刊刊登的論文，同時還提供電子版本，也稱“MEDLINE”，是世界最著名的醫學目錄數據庫。

NIH院長辦公室負責NIH政策和規劃的實施、管理，協調27個研究所及研究中心的研究項目和各項活動。

3.主要成就

NIH支持和涉及的研究領域也非常廣泛，近幾十年取得的研究成果極大地改善了人類的生命健康狀況：美國公眾的頭號健康殺手心臟病所引發的死亡率自1977年到1999年下降了36%；同期，腦卒中的死亡率減少了50%；隨著檢測手段和治療方法的不斷改進，惡性腫瘤的相對5年存活率提高到了60%；由于大劑量激素的應用，脊髓損傷后肢體癱瘓的發生率大大降低，嚴重創傷患者在傷后8小時內如給予激素治療，則可促進損傷平面以下知覺和運動功能的恢復；長期應用抗凝藥物治療使心房纖顫的常見并發癥——栓塞的發生率下降了80%；新的藥物治療方法使80%的精神分裂癥患者消除了可怕的妄想和幻覺癥狀；1990年，NIH的研究人員首次在人類身上嘗試基因治療。現在科學家們在人類基因組定位、識別特定基因及其功能方面的能力已經越來越強，最終目標是研發惡性腫瘤及其他眾多疾病的篩查指標和基因治療方法。

4.戰略目標

NIH資助了眾多研究領域。其中，尋找更有效的手段預防和治療腫瘤、心臟病等及其他尚未攻克的疾病，繼續改善嬰兒、兒童、婦女及少數民族的健康狀況，深入研究人類老化的進程及影響人類健康的生活、行為方式是重點資助領域。為了實現這些目標，NIH將在人類疾病的病因、診斷、預防和治療，人類生長與發育，環境污染的生物學效應，精神障礙及藥物成癮，醫學信息的收集、利用、交流等方面繼續提供大力支持。

（三）美國國家自然科學基金會

美國國家自然科學基金會（NSF）于1950年成立，是獨立的聯邦機構，其宗旨是促進全美科學進步，促進國家向健康、繁榮和富強方向不斷發展，確保國防安全等。NSF支持美國各類基礎研究、培養學術人才，通過發現、學習和創新創造國家的未來。

NSF通過投資先進科學儀器設備和其他軟硬件設施來建設國家級研究力量，支持優秀的科學和工程研究與教育。其年度預算大約為75億美元（2016財年）。針對美國所有大學申請支持的基礎研究，NSF最后批準大約24%的申請項目給予支持，其資助主要通過發放有限期的補助金來實現。目前，NSF每年大約支持1.2萬個新項目，平均持續時間為3年，以資助那些被認為是最有前途的特定研究提案、研究機構等。這些項目中的大部分用于鼓勵突出貢獻的個人或研究團隊，而其他部分則分別用于研究中心基礎建設、儀器和設施改造，保障科學家、工程師和研究生能夠專心在最前沿的知識系統中工作學習。

NSF的戰略目標為“發現，學習，研究基礎設施和管理”，為國家提供綜合戰略，推動知識前沿，培養科學和工程人才，并致力于延展提升全體公民的科學素養。

在過去的幾十年里，NSF支持的研究人員已經獲得了大約223項諾貝爾獎以及其他不勝枚舉的榮譽。包括那些發現部分物質基本粒子的科學家（及團隊），他們當中，有的人開創了古代文物的C-14測年方法，有的人分析了宇宙最早時代留下的宇宙微波，有的人解碼了病毒遺傳學，有的人創造了波色·愛因斯坦凝聚態的全新的物質狀態。

NSF也為科學家和工程師從事研究實驗活動提供資金，資助共享大型儀器設備，比如巨型光學和射電望遠鏡、南極研究站點、高端計算機設施和超高速連接、海洋研究用船舶、超微敏感探測器和引力波觀測站等。

NSF還支持從學齡前一直到研究生學院甚至更高級科學與工程教育事業。通過資金和項目，將研究工作與人才教育和培養緊密結合起來，以確保在新興的科學、工程和技術領域涌現大量的人才可以接續工作，并保障有足夠能力的教師來培養下一代。

經授權，NSF可從事的主要活動有以下幾方面。第一，通過撥款和合同等商業模式，啟動并支持科學和工程研究與計劃，加強科學和工程研究的潛力，促進各級教育計劃開展，并評估研究對工業發展和社會的影響。第二，在科學和工程領域設立研究生獎學金。第三，促進美國和全球科學家、工程師之間的科學信息交流。第四，促進并支持信息技術和其他科學方法與技術的開發和使用，并使其服務于科學研究和教育。第五，評估各科學和工程的現狀和需求，依據評估結果，設立研究和教育項目并使其與其他機構相關研究和教育計劃相聯系。第六，為收集、梳理和分析美國科學技術資源數據提供“中樞交換所”，并為其他聯邦機構制定政策提供信息來源。第七，監管大學和相關組織申請獲得的科學和工程研究項目，包括基礎和應用研究以及研究設施的施建，每年直接向總統、國會報告基金動向。第八，發起和支持相關國際合作、國家安全和科學技術應用對社會的影響的具體科學和工程活動。第九，向純粹的學術界和其他非營利機構提供啟動開展科學工程研究的經費，可由總統批示支持其他類型組織的應用研究。第十，鼓勵推行國家促進科學和工程領域基礎研究和教育的政策。加強科學和工程領域的研究和教育創新，包括美國各地區的個人獨立研究。第十一，支持旨在增加婦女、少數種族以及其他弱勢人群在科學和技術中參與程度的活動。

（四）政府部門所屬科研機構

1.美國能源部

美國能源部（USDE）是聯邦政府在基礎研究方面最主要的管理和資助機構。能源部下設24個國家實驗室和技術中心，如大家熟知的橡樹嶺國家實驗室、阿貢國家實驗室、洛斯·阿拉莫斯國家實驗室，托馬斯·杰弗遜國家加速器試驗設施等，超過3萬名科學家在這些實驗室和技術中心從事前沿研究，重點領域主要包括高能物理、核科學、等離子體科學、計算科學、材料科學，以及生物、化學、環境科學等。這些國家實驗室在高能物理、核科學、等離子體科學、計算科學等領域的研究代表著當今世界最高水平。

2.農業部

農業部（USDA）主要負責與農業相關的各類科學研究，也包括農業現狀與未來的分析和展望、提供經濟和農村社會方面的研究報告，匯集各種資料。例如：美國和世界對農業生產資料和各種農產品的需求，農業生產和銷售中的成本和利潤，政府政策和計劃對農場主、農村居民和自然資源的影響等；國家農業統計局提供統計信息，發布州和全國的統計數字，并對各種農產品的生產、價格與勞務等問題進行預測，進行全球農產品市場預測等。

3.美國環境保護署

美國環境保護署（EPA）一直支持致力于營造更清潔、更健康的環境的科學研究。環保署雇用1.7萬余名職員，分布在全國各地，包括華盛頓總局、10個區域分局、超過12所實驗室。所有職員都受過高等教育和技術培訓：半數以上是工程師、科學家、政策分析員。此外，還有部分職員是律師和公共事務、財務、信息管理和計算機方面的專家。

4.國家標準與技術研究院

美國商務部下屬的國家標準與技術研究院（NIST）主要從事物理、生物和工程方面的基礎和應用研究，以及測量技術和測試方法方面的研究，提供標準、標準參考數據及有關服務，在國際上享有很高的聲譽。NIST的主要任務：一是建立國家計量基準與標準；二是發展為工業和國防服務的測試技術；三是研制與銷售標準服務；四是提供計量檢定和校準服務；五是參加標準化技術委員會制定標準；六是進行技術轉讓，幫助中小型企業開發新產品；此外NIST還承擔防火、抗地震技術及應用計算技術等研究工作。

5.國防預研計劃局

美國國防部下設的國防預研計劃局（DARPA）負責研發用于軍事用途的高新科學技術，機構設置、人員和經費等情況不公開。

二、高等院校

高等學校是美國科學研究的中堅力量，主要從事基礎科研工作，在美國4000余所高等院校中，有條件從事科研的研究型大學約有700多所。美國的很多國家科學實驗室、多領域杰出研究中心等都設立在大學內，由相關部門和大學共同管理。

例如，人們熟知的麻省理工學院（MIT）是美國一所研究型大學，以頂尖的工程學和計算機科學而著名，擁有林肯實驗室（MIT Lincoln Lab）和麻省理工學院媒體實驗室（MIT Media Lab）。在二戰和冷戰期間，麻省理工學院的研究人員對計算機、雷達、慣性導航系統等科技發展作出了重要貢獻。

經過一個多世紀的發展，麻省理工學院科研成果豐富，在美國乃至世界都有非常重要的影響力。如盤尼西林的化學合成、LISP語言、“4D打印”技術等。其中，由杰·弗里斯特領導的旋風工程被譽為麻省理工學院20世紀最主要的成就。

麻省理工學院于1951年創立的林肯實驗室是美國大學中第一個大規模、跨學科、多功能的技術研究開發實驗室，其研究領域包括空間監控、導彈防御、戰場監控、空中交通管制等。在計算機圖形學、數字信號處理理論方面作出了很大的貢獻。

三、工業界

美國工業界的研發投入較多，是技術創新的主體。工業界研究機構主要從事與產品和工藝結合緊密的發展研究和系統設計工作。

例如，美國通用電氣公司（GE）的研究機構就屬于這類工業界研究機構。美國通用電氣公司非常重視科研工作，它的科研工作分為基礎理論和應用研究兩個方面，相關工作主要由研究與發展中心承擔，為全公司服務，同時對各行業共性的一些課題進行聯合研究。

自1900年通用電氣在車庫里建立了第一個研發中心以來，研發中心一直是通用電氣公司技術發展的基石，通用電氣公司的產品創新和技術創新均來自于通用電氣公司研發中心[2]。它是世界上規模最大、最多元化的工業研究機構之一，為公司所有業務部門提供創新技術服務，研究方向集中在清潔能源、海水淡化與水處理、材料科學、電力電子和實時控制、安防技術、影像技術、化學技術等方面。

目前，通用電氣公司在全球有四個一流實驗室，分別位于美國紐約州尼斯卡于納（1900年）、印度班加羅爾（2000年9月）、中國上海（2003年10月）和德國慕尼黑（2004年6月）。

四、其他非營利機構

美國的非營利機構也是科研的一支重要力量，這類科研機構包括：州政府和地方政府建立的科研機構、非政府組織或私人建立的科研機構。[3]

例如，總部設在美國俄亥俄州哥倫布市的巴特爾紀念研究所（又名巴特爾實驗室）建立于1929年，是世界上最大的獨立研究機構，在全球范圍內的130個城市共雇用了2.2萬名科學家和研究人員，每年支配著高達65億美元的研發經費。

作為美國著名的非營利科研機構，巴特爾紀念研究所享受免稅待遇，按照公司方式運行。自1965年成為美國能源部國家實驗室的合同承包商以來，巴特爾紀念研究所管理了美國能源部的6個國家實驗室、美國國土安全部的國家生物方位分析與反制中心，其經費的80%來自于政府。[4]

研究所創立之初，主要從事金屬冶煉和材料科學的研究。80多年來，其研究領域不斷擴展，涵蓋了國家安全，健康與生命科學，能源、環境和材料科學等領域。巴特爾紀念研究所一直是“科學技術轉化成生產力”“專利轉化為生產力”運動的實踐者和領導者，其開發的靜電成像技術、去頭屑洗發水、修正液、商品通用條形碼等，不斷改變著世界各地人們的生活，有人稱贊該研究所“讓‘沉睡在學術刊物上的研究成果‘站立起來，成為實際運用的東西”。

參考文獻：

[1]焦曉靜，韓鋒，劉彥升.美國政府三大科研系統概述[J].科技管理研究， 2012， 32（23）：35-38.

[2]譚亮.美國通用電氣公司的創新能力研究及其啟示[C]軟科學國際研討會. 2012.

[3]育東.美國科研機構的運作與管理[J].全球科技經濟瞭望， 1995（4）：7-10.

[4]代濤，肖小溪，李曉軒.美國巴特爾紀念研究院的市場化運行機制及啟示[J].中國科學院院刊，2014， 29（4）：467-473.

編輯 王昕 校對 許方舟