科學儀器公共平臺管理架構及準入退出機制淺析

張黎偉， 周勇義， 黃 凱， 劉克新

(北京大學 實驗室與設備管理部，北京 100871)

0 引 言

公共平臺建設是大型儀器開放共享體系建設的重要舉措之一。大型科學儀器公共平臺是以提供公共服務和開展高水平科學研究為目的、通過集中投資建設或有效的資源整合而形成的大型科學儀器群，配合以科學的建設發展規劃和完善的運行管理機制，最終成為支撐科技創新工作的重要載體。經過多年建設，國內高校尤其是“985工程”“211工程”高校和部分科研院所的大型儀器公共平臺已初具規模，部分高校已建成至少1個校級公共平臺，在為教學科研提供公共支撐和推動大型儀器開放共享、提高使用效益方面的作用也日益顯現[1-4]。

我校在公共平臺體系建設上取得了較好成果，且對公共平臺建設機制、校級平臺考評等方面進行嘗試和實踐[5-7]。本文重點介紹了北京大學公共平臺的三級管理體系、以及校級平臺的兩種準入模式和退出機制，以期與兄弟高校共同開展研究和探索。

1 校公共平臺管理體系概況

我校是最早推動大型儀器開放共享體系建設的高校之一，主要通過硬件、軟件和保障體系的構建，推動大型儀器設備共享，從提高大型儀器設備使用效益，達到人才培養，科研支撐和社會服務的目的。作為大型儀器開放共享體系建設的重要舉措之一，我校公共平臺建設實行校級-院系級-開放機組三級管理體系(見圖1)。

圖1 校、院、系三級公共平臺管理體系

1.1 校級科學儀器公共平臺

校級公共平臺是國家和學校投入大規模資金建設的大型科學裝置、設施或儀器群，是學校為支撐創新型人才培養，關鍵領域科學研究和多學科發展而進行的重要部署，是面向全校多個學科提供最廣泛支撐的公共服務體系。

我校校級公共平臺的建設始于1964年電鏡實驗室，經過半個多世紀的建設與發展，目前已建成7個校級公共平臺，是全校各相關學科的教學科研工作的重要載體，在交流合作與社會服務中發揮了重要作用(見表1)。

表1 7個校級公共平臺

1.2 院系級公共平臺

與校級平臺的多學科廣泛支撐的屬性不同，院系級公共平臺主要立足本學科的發展，由學院針對自身發展和科研需求，有選擇性的進行資源配置，具有專業性強的特點。院系平臺由院系自主建設和管理，主要為本學科或本院系提供公共支撐服務。目前我校的院系級公共平臺也已呈現遍地開花之勢，包括已建成的生命學院公共儀器中心、高通量測序平臺、環境工程計量認證實驗室等，以及正在建設中的工學院儀器公共平臺、地空學院儀器公共平臺等。

1.3 開放機組

開放機組是獨立于校級平臺和院系平臺以外，由相關實驗室建設和運行，為校內外提供開放共享服務的基本單元，由單臺或若干臺儀器設備資源和相關儀器操作、管理人員構成，可滿足用戶某特定方向的測試和研發需求。我校大型儀器設備實行“專管共用、開放共享”的管理體制，按照優先滿足校內教學科研需求、積極開展校外服務的原則實施開放共享工作。除涉密儀器設備外，我校單價在40萬元(含)以上的具有一定共性需求和共享價值且運行狀態良好的大型儀器設備，原則上均需開放共享。目前可提供對外測試服務的機組已達300余個，開放儀器設備上千臺，有效支持了全校相關學科和校外單位的教學科研工作。

2 校級公共平臺準入模式

校級平臺的成立主要由以下兩種準入建設模式：

2.1 自上而下，學校統籌，集中建設

在校級平臺建設中，為了避免校級平臺發展成為某一個學科或學院的獨享的專屬平臺，失去其對全校所有相關學科的公共支撐作用，從建設之初，就明確其校級平臺的定位。由學校根據全校相關學科的發展需要進行頂層設計，調動和整合相關政策和經費資源，從公共的角度和學校層面投入平臺建設經費，從而凸顯和保持平臺的公共屬性。與此同時，在設備選型和配置上，應充分考慮各學科要求，兼顧平臺主體設備的公用性與先進性，通過對需求開展深入和廣泛調研，并組織科學論證，實現資源配置的科學統籌規劃。

以高性能計算校級公共平臺的建設過程為例，高性能計算是計算機科學的一個重要分支，主要是指從體系結構、并行算法和軟件開發等方面研究開發高性能計算機的學科[8]。隨著計算機軟硬件技術飛速發展，不斷提高的計算能力為科技工作者提供大規模數據處理分析和復雜理論模型研究的有效支持，成為發現新現象、認識科學規律、進行工程設計不可替代的方法和手段[9-11]。

數學學院、物理學院、化學學院、生命學院等多個學院對高性能計算均有迫切需求，據不完全統計，校內相關學科的計算需求總量約為1 000 TB。但是由于多年來，我校尚未建成一個校級的高性能計算平臺為全校提供公共服務，各學院或課題組為了解決學科建設需要和科研項目中的計算需求，分散建設了幾十個中小規模的計算集群，由院系或實驗室獨立運行管理和使用。扣除日常維護成本不計，這些零散建設的計算集群僅硬件設備的購置經費已高達近6 000萬元。此種方式存在諸多弊端：①經費投入多，統籌規劃不足。分散建設的集群處于單打獨斗狀態，經費總投入不少，但并未形成集約優勢，缺乏統籌規劃，資金使用效益較低，僅可用于完成較小體量的計算任務，對于大規模數據計算力不從心。②運行維護能力低。大部分課題組缺乏專業的實驗技術人員進行設備運行維護，管理人員通常由學生或者兼職老師擔任，缺乏專業技能，維護經驗不足。當設備出現故障時，修復期相對較長，不利于科研工作的正常開展。③運行維護成本高。受實驗室空間限制，高性能計算設備購置后，通常需要將普通辦公場所或實驗室進行二次改造，電力改造和裝修成本較高，機房建設和設備電力消耗較大，運行成本高。④投入產出比相對較低。由于缺乏專業人員進行運維和調試，許多軟件移植和編碼工作無法開展，設備深度開發和資源調度受限，難以充分發揮其應有的效益。⑤不具備可持續發展潛力。設備的購置經費通常來源于某科研項目，設備購置后也通常用于服務本科研項目的開展。在項目結題后，若無新的課題和計算任務，設備通常處于暫閑置的狀態，一定程度上形成了資源浪費。并且缺乏新的課題經費用于設備的升級和更新，不具備可持續發展潛力。

因此，鑒于上述分散建設的諸多弊端，從統籌規劃、提高資金使用效益、充分整合我校高性能計算資源的角度出發，為了滿足我校相關學科在大規模數據處理和計算方面日益突出的需求，學校于2015年正式啟動高性能計算校級公共平臺的論證與建設工作。

鑒于高性能計算設備更新速度較快(18個月)，生命周期較短(5年左右)，本著高效、經濟、節能、環保原則，校高性能平臺建設比照當前世界公認的在建設與管理均處于領先地位的勞倫斯伯克利美國能源部國家實驗室計算平臺方式，采用滾動式發展的建設模式，即在平臺建設的5年中采取分步投入方式，按照300 TB(第1年),200 TB(第3年)的退役(第5年),每2年退役1個主計算平臺(第6年起)的建設規模持續投入，從而確保設備的先進性和計算服務能力的長期可持續性。首期項目建設中設備經費投入為1 600萬元。

為了充分體現高性能計算校級公共平臺的公共性，規范平臺的使用和管理，確保平臺資源的合理分配，科學、高效利用計算資源，平臺擬定了“高性能計算校級公共平臺資源分配和使用規范”和“高性能計算校級公共平臺收費管理辦法”等管理規定，對收費標準、計費方式、排隊規則、資源分配方式、優惠和獎勵措施等進行約定。此外，為了確保校級平臺高性能設備計算效能充分發揮，引導科研需求向校級平臺聚集，避免院系分散采購和重復配置，以2015年平臺論證啟動為時間節點，原則上不允許院系自行購置200萬元以上的計算集群。與此同時，為了鼓勵將非校撥經費用于參與高性能平臺建設的課題組，平臺建立了合理的鼓勵政策和補償機制，從機時和資源使用優先級上給予一定的優惠政策。

經過2年建設，2017年9月，高性能計算校級公共平臺建成并向全校師生提供試運行和開放共享服務。平臺采用常溫直接水冷技術解決CPU和內存散熱問題，是國內首套采用該技術的高性能集群，系統性能良好，節能效果顯著，LINPACK效率達到92.6%，PUE值達到1.1，居于國內領先水平。試運行的3個月中，系統運行平穩，任務飽滿，性能優良，節點平均利用率高達95.87%，用戶數量達354人(其中教師132人，學生222人)，分布于我校18個院系，支撐科研項目100項，支持發表了高水平研究論文4篇，成績喜人，用戶反映良好。

2.2 自下而上，立足學科，輻射全校

近年來，院系級平臺建設亦日益成熟，其資源體量不斷擴大，設備種類豐富，測試服務能力增強。并且隨著學科交叉融合的不斷深入，院系級平臺所支撐和服務的學科也逐漸增多，已成為校級平臺的補充和后備。此外，由于校級平臺由學校投資建設，并有持續性的經費支持和政策傾斜，因此，為了爭取學校的支持，部分院系級平臺有意愿申請成為校級公共平臺。為了把好“入口”，避免校級資源被濫用，建立嚴格、有效和完備的準入和退出機制，將有助于引導平臺規范健康發展，確保學校公共資金的合理分配和投入。學校進行了有益的嘗試，針對各項準入指標制定了相應的定量和定性考核標準，并對準入程序進行了嚴格約定。

2.2.1 準入因素

申請成為校級公共平臺的院系級平臺須在資源體量、公共性、運行機制、管理團隊等方面同時滿足各項要求。

(1) 資源體量。平臺所擁有的各類資源是其開展各項工作的物質基礎，也是體現平臺工作量和支撐能力的重要指標。平臺應同時滿足以下條件：①平臺儀器設備選型應經過科學論證，高中低檔次搭配科學合理，維護到位，運轉正常，能夠滿足學校多個相關學科的需求。②儀器設備總量不應少于2 000萬元，其中必須配置至少1臺(套)單價400萬元以上的大型設備或設施。③實驗室面積原則上不應少于500 m2，專職管理人員不應少于6人。

(2) 公共性。平臺的建設有別于單純的、滿足個別學科發展或課題組需要的儀器購置，帶有明顯的公共服務特征，其建設目的是支撐和帶動一批相關學科的發展。在公共性方面，平臺應同時滿足以下條件：①平臺所提供服務的用戶不應僅局限于平臺所掛靠院系，而應擴展至全校所有的相關學科。提供服務的學科領域應不少于5個一級學科或10個二級學科(其中二級學科不應屬于相同院系，應至少涵蓋3個院系)。②平臺核心儀器設備的年平均開放共享機時應不少于2 000 h/年，且校內服務機時比例應不少于總機時的80%，校內服務中非本院系的服務機時占比應不少于25%。③在平臺提供服務的課題組中，年服務總機時達到100 h或總測試樣品數300個以上的應不少于30個。④平臺中處于正常工作狀態的大型儀器設備，原則上均需納入開放測試基金系統。

(3) 運行機制。高效管理，機制先行。在運行機制方面，平臺應根據資源及服務特點，建立健全各項操作管理制度、操作規范及工作流程，完善內部管理與績效考核機制、共享監管機制和人才評價機制，形成科學的組織管理模式和有效的運行機制。

此外，為了平臺資源的開放和透明，提高平臺運行效率，平臺必須建設信息化管理平臺，全面展示平臺總概況、儀器設備資源、開放信息、收費標準、機時預約及預約情況、管理人員、服務指南、通知公告等。

(4) 管理團隊。以專業研究人才、技術人才、管理人才為主要構成部分的專業化人才隊伍支撐體系是儀器設備和科研設施發揮作用的關鍵因素，也是平臺能夠正常運行的重要保障[12-15]。平臺應成立專家委員會或學術領導團隊，并實行專家委員會監督下的主任負責制，并搭建技術支撐團隊，保證隊伍結構梯次合理，符合平臺的工作需要和未來的發展。①學術領導團隊應盡量覆蓋平臺所提供服務的學科領域，并熟悉本領域國內外學術和技術的發展動向，在本學科科研領域內具備一定的影響力，在平臺科研方向、資源配置、人員引進等方面提供指導和引領作用。②技術支撐團隊應立足于平臺的專業特色和對相關學科的支撐，具有系統、堅實的專業基礎理論知識和專業技術能力，熟悉本專業國內外的實驗技術現狀和發展趨勢，具備豐富的實驗操作經驗，并具備維修設備、排除常見故障的能力，具備解決關鍵性實驗技術問題和提供深度研發實驗服務的能力。③管理團隊應立足服務，做好對外溝通聯絡和內部組織協調，及時維護信息平臺相關信息，保證平臺的高效運轉。

2.2.2 準入程序

申請單位根據上述準入考核因素提交申請報告和支撐資料，申請報告需由申請單位聯合另外2個二級單位共同簽字蓋章，從而體現多學科支撐的必要性。

作為校級平臺建設的主管部門，實驗室與設備管理部對申報材料進行嚴格審查，并組織專家組進行聯合審議。若審議通過，則試運行至少1年。試運行期間申請單位應參照校級平臺模式進行管理。

試運行結束后，實驗室與設備管理部再次組織專家組對平臺在試運行期間的建設成效和公共服務支撐情況進行審議，并將審議情況報學校審批，由學校確定是否設立為正式的校級公共平臺。

3 校級公共平臺退出機制

作為學校重點投資建設領域，從啟動建設到日常運行，學校給予了校級平臺大量的經費支持和政策傾斜。然而，校級平臺不應為“終身制”。為了與學校投入相匹配，應嚴格規定退出標準，對于無法達到要求的校級平臺，應及時退出，避免其長期占用學校公共資源。

退出機制是促進校級平臺保持內生動力的有效約束機制之一，是保障平臺可持續發展的重要環節。作為平臺主管部門應加強日常動態監管，對平臺進行嚴格約束和規范管理，及時清理達不到要求的平臺，確保校級平臺始終具備較高的教學科研支撐能力，保障平臺的可持續發展。

學校對校級平臺退出機制面進行了約束和規范，凡存在下列情況之一的校級平臺，經專家組審定，由設備部作為校級平臺主管單位對其進行提醒，并要求進行限期整改。若整改效果不明顯或整改后仍達不到要求的，將上報學校審核后取消其校級公共平臺資格。① 不滿足上述準入要求的;② 無正當理由拒絕為校內其他單位用戶提供開放共享服務;③ 用戶投訴較集中，管理問題較嚴重;④ 弄虛作假，虛報開放共享服務情況;⑤ 違反財務管理規定;⑥ 無正當理由拒絕參加年度校級平臺績效考評;⑦ 在績效考評工作中連續兩年考核不合格。

校級平臺也可自愿申請退出。平臺及所掛靠院系提交退出申請，經設備部審核后報學校審批。

4 結 語

校級公共平臺、院系級公共平臺和開放機組的三層級管理架構是大型儀器開放共享體系建設的重要布局。對于平臺建設主管部門而言，最重要的是要調動和整合相關的政策和經費資源，強調頂層設計，把好校級平臺建設的“入口”和“出口”，確保學校投資效益的充分發揮。并且，在強化校級公共平臺的支撐能力以外，也需要加強與院系的溝通和協調，充分認識到院系級公共平臺和開放機組對于大型儀器開放共享體系建設和服務學科發展的重要作用，與院系共同探討和籌劃院系級平臺的建設發展，使得校級平臺、院系平臺和開放機組形成更為有益的互補，從而合力推動平臺建設的深入發展。