重大科技基礎設施聯盟的功能定位及建設路徑

李澤霞，曾 鋼，李宜展，郭世杰，樊瀟瀟

（1.中國科學院文獻情報中心，北京 100190；2.中國科學院大學經濟與管理學院圖書情報與檔案管理系，北京 100049；3.中國科學院條件保障與財務局，北京 100864；4.中國科學院高能物理研究所，北京 100049）

國家重大科技基礎設施是為在科學技術前沿取得重大突破，解決經濟社會發展和國家安全中的戰略性、基礎性和前瞻性科技問題投資建設的國家基礎設施［1］。近年來，世界科技強國發展競相將重大科技基礎設施建設作為提升國家科技創新能力的重要舉措，如何更科學合理地利用資源滿足本國乃至世界科技發展需求，擴大影響力，確立或鞏固設施的國際領先地位，實現設施長期可持續發展，成為政府、設施運營管理機構、投資機構和用戶共同關心的問題。歐美等發達國家已具備了相當規模且性能先進的重大科技基礎設施網絡，在區域一體化、科技創新協同發展的迫切需求驅動下，催生了新的研究組織范式，近兩年涌現了一批不同類型的重大科技基礎設施戰略聯盟。我國自改革開放以來，重大科技基礎設施發展迅速，為實現國家創新驅動發展提供了重要的戰略支撐。然而現階段，我國重大科技基礎設施雖生態體系形態初具，但未形成協同高效、整合強力的集體效益；加之國際競爭日益激烈，中美貿易摩擦引起的“卡脖子”等問題，亦迫使以我國重大科技基礎設施為代表的科技領域必須走更多依靠自主創新、更多實現原創性突破的引領型發展道路。國內外的發展態勢以及當前特殊的國際競爭環境，都要求我們必須更好地加強設施間的協同整合創新、統籌考慮各領域類型設施布局、集中攻克共性關鍵核心技術，形成強勁合力，綜合提高我國科技競爭實力。為此，本文對近期歐美大規模興起的重大科技基礎設施技術聯盟進行剖析，分析其功能目標及建設路徑，并提出組建我國基于加速器的光源技術聯盟，供政策研究和決策者參考。

1 重大科技基礎設施聯盟的功能定位

聯盟的組織方式常見于企業管理和外交中。企業戰略聯盟往往是兩個或兩個以上的獨立組織為了實現明確的戰略目標而建立的一種長期或短期的合作關系，以滿足持續發展的需要［2］。經濟全球化和市場國際化潮流以及技術變革周期縮短帶來的沖擊下，20世紀90年代全球涌現出各種性質、不同形式的戰略聯盟，各個成員簽署契約、協議，共同承擔責任，彼此協調運作、相互合作，為實現聯盟的共同目標而采取一致或協同的行動，具有邊界模糊、關系松散、機動靈活、優勢互補和平等合作等特點［3］。但聯盟成員間僅有有限的共同目標，因此成員之間既保持著合作又存在著競爭，在聯盟協議外的活動中，聯盟成員保持著完全的獨立性。這一社會組織關系的制度創新，使企業形成了在節省研發經費、降低風險、強化競爭實力、拓展市場等方面的優勢，并逐步擴散到其他領域，如教育聯盟、圖書館聯盟、知識聯盟等［4-7］。

重大科技基礎設施聯盟是歐美近期涌現的一種新的管理模式，通過契約建立松散的設施網絡，將設施相關的各類創新資源組織起來，實現設施資源整合、配置優化與合作共享，提高設施服務能力和管理水平。在歐盟科技一體化發展和合作模式下，歐洲分別于2017年11月和2018年6月先后成立基于加速器的光源聯盟（LEAPS）和先進中子源聯盟（LENS），分別統籌和協調光源與中子源設施、相關技術以及用戶服務的發展路線與規劃，以加強在歐洲層面的科技合作和共享［8-9］；2018年12月批準成立跨區域合作的生命科學研究網絡項目漢薩科學同盟（HALOS）［10］。美國于2018年2月通過建設國家光學紅外天文學中心(NCOA)的決議，以將多個大型地基光學望遠鏡納入統一管理框架中［11］；2018年8月啟動旨在促進全國高強度激光設施協調和利用的美國激光網絡（LaserNetUS）等［12］。此外，據物理新聞網站2019年1月23日報道，因受到加速器光源和中子源聯盟的啟發，歐洲電子顯微鏡領域也正在討論建設類似的基礎設施聯盟，其直接目標是更方便地與同步加速器光源進行協調，以利用X射線和電子研究實驗樣品，并促進不同機構之間的設施共享和共同開發［13］。分析歐美重大設施聯盟的功能定位，主要體現在以下幾個方面。

1.1 協同區域發展戰略

LEAPS聯盟以保障歐洲光源設施運行，增強設施影響力、競爭力和一體化水平為基礎，制定并定期更新設施發展路線圖和歐洲層面統一的行動計劃，統籌歐洲研究區科技用戶的需求，服務歐洲科學和社會發展，應對21世紀全球性挑戰［14］。HALOS則側重于生命科學、研究設施和跨區域發展，將漢堡-哥本哈根-隆德地區的研究機構、高等教育機構和工業界聯系起來，利用德國同步輻射光源DESY、歐洲自由電子激光設施XFEL、瑞典MAX IV實驗室和歐洲散列中子源ESS的合作創造協同效應，將創新實體研究網絡正式化，通過發展未來跨區域合作的共同優勢和共同戰略，營造綜合研究環境。

1.2 構建合作生態網絡體系

聯盟的建立將激發各類創新實體的潛力，吸納來自工業界的合作伙伴，合理配置設施資源以產出更多更有價值和影響力的科研成果，促進知識積累、流動和轉化。LENS聯盟明確指出，通過加強中子源設施之間的協作，促進歐洲中子科學的交流并推動決策實施過程，創建一個更有效的中子源合作生態系統，更好地服務歐洲的中子源設施和相關用戶群體。在LENS聯盟設施的機時分配方面，學術界研究約占85%，開展基礎科學和應用基礎科學研究不斷拓展知識邊界；另外15%的時間用于支撐工業研發。HALOS的成員包括研究機構、高等教育機構和工業界成員，從機制上強化了與產業界的聯系，從而保證利用設施開展產業研究的順利實施。

1.3 促進關鍵技術協同創新

重大科技基礎設施的建設運營已展現出全球范圍內的競爭態勢，保證核心參數和技術先進性是設施長期可持續發展的基礎，因此不斷探索和研發先進的核心關鍵技術是設施戰略發展的重點。以LEAPS為例，LEAPS與學術界、資助機構和產業界合作研究，通過協調現有設施升級時間表、避免重復建設、聯合開發關鍵組件和技術等方式，促進兩種光源的協同發展與合作。在技術路線圖中，LEAPS開展技術前景分析，制定中期（5年）和長期（10年）技術發展計劃和技術路線圖，并以此為指導公開招募技術合作項目，在其第一次全體會議上提出13個試點研究項目，吸引LEAPS聯盟成員以外的利益相關者參與和推動共性關鍵技術的研發，重點關注光子源、X射線光學、樣品環境與處理、探測器、軟件與數據管理平臺等關鍵組件和技術鏈的聯合開發等［15］。

1.4 協調設施運行管理

為支撐科技前沿探索，科研工作者往往希望獲得更多的使用世界一流研究基礎設施的機會，這也是設施聯盟形成的重要驅動力之一。目前，歐美重大科技基礎設施聯盟集中了國家或區域層面類型相似的優勢設施平臺，發揮重要的實驗資源匯聚和協同整合作用。LEAPS聯盟涉及16個組織運營的19個光源設施，其中有13個同步輻射光源、6個自由電子激光設施（見表1）［16-18］，涉及超過220條光束線，就應對人類社會重大挑戰所需要的新材料解決方案以及跨學科、跨國界的新型合作形式達成共識，在研發應用新技術、促進產業合作、拓展用戶群體和培訓等方面通力合作，LEAPS也將成為發展和整合技術與解決方案的強大工具。LENS成立之初有8家中子源設施機構簽署合作協議，并發掘了歐洲地區其他的潛在合作伙伴。LaserNetUS網絡含括9個高強度超快激光器，基本涵蓋了美國大多數強激光設施，部分激光器的功率達到或超過1015 W。NCOA以建設統一管理的美國光學紅外天文設施為目標，將國家科學基金會（NSF）資助的所有大型地基光學紅外天文望遠鏡整合到一個單一的管理框架中，確保美國在光學紅外天文領域的領導地位。

表1 LEAPS成員及設施分布情況

1.5 協同開放數據共享

隨著科學研究第四范式的興起，數據成為科學發現的重要驅動，設施聯盟將更加注重構筑可檢索、可訪問、可互操作、可復用（FAIR原則）的數據存儲、管理、分析服務生態系統，發展完善數據政策和技術適應性。數據密集的特征在天文學領域表現得尤為明顯，在這一背景下，NCOA的成立為統一管理美國光學紅外天文設施并對獲得的數據進行統一存儲和應用。LENS聯盟也將提高基于FAIR原則的數據管理和開放科學目標一致性作為重要的工作內容。LEAPS聯盟成員普遍將開放科學數據共享政策、高速數據獲取和分析、云服務、公共數據目錄等信息技術和基礎建設列入近期重點發展技術清單，并設置最高優先級。

經過對歐美重大設施聯盟的分析，可以看出有效機制約束下的聯盟形式可以實現設施的聯合統一管理，使試驗應用得到統籌安排，可以使設施技術能力共享、實現設施的高效利用、協調發展，同時避免重復建設、惡性競爭等問題。分析歐美設施聯盟的功能和定位，大體可以總結為以下幾方面：在戰略規劃方面，加強或引導國家/區域層面戰略頂層設計和設施集體戰略部署，前瞻規劃，統籌協調建設研發，確保和鞏固重大科技設施在國際上的優勢競爭地位和話語權，助力學科轉型和區域經濟發展；在創新環境方面，瞄準未來科學和經濟社會發展的挑戰，促進知識創造、積累和流動，營造高效協同創新生態系統和協作網絡，提升科學家使用裝置、接入創新網絡的機會，促進科學界、工業界、金融界等利益相關方以及潛在用戶的合作和互動，加強專業知識和創新模式的跨境轉移，在數據管理和開放創新等方面取得更高的一致性，推動設施長期可持續發展；在設施管理方面，優化創新資源配置，提高設施統籌和一體化管理水平，制定和融通管理考核指標，為各層次科研、技術人才提供職業發展和技能提升通道。

2 重大科技基礎設施聯盟的建設路徑

2.1 聯盟的組建及運營模式

目前歐美聯盟的建立方式主要有兩種。一種是由設施運行機構和用戶自發倡議推動組織建設，其建設動力來自于運行機構和用戶在建設、管理和使用設施過程中希望盡可能吸納最先進的創新思想、使用最先進的技術、服務高水平的用戶，同時整合實驗分析技術，形成統一的發展戰略，例如歐洲的加速器光源聯盟和中子源聯盟。自發倡議組建是歐洲設施聯盟的主要形式，科學家等利益相關方從科技本身發展的規律和重點出發，將松散的合作關系正式化，協同研究識別未來關鍵科學技術發展方向，以計劃項目的方式向歐盟、私人慈善機構等申請資金，從而影響歐盟FP9在重大科技基礎設施方面的項目部署。另一種則是源于國家管理部門（如美國能源部、國家科學基金會等）在更高層面統籌管理、促進設施協調發展和高效共享利用的需求，美國的國家光學紅外天文中心（NCOA）和LaserNetUS激光網絡的建設均屬于此類，國家管理部門會對此類設施聯盟的運行給予一定的經費支持。以NCOA為例，NCOA由NSF組織建立和資助，建成運行后的年度預算為1.25億美元，其中NSF資助0.75億美元；LaserNetUS激光研究網絡則由美國能源部科學辦公室聚變能科學（FES）計劃以項目的形式資助，兩年支持680萬美元。

2.2 組織管理模式

設施聯盟是一種新穎的設施組織方式，如何在復雜的環境中既提升聯盟整體的競爭力，又滿足各個成員的發展需求，聯盟管理是關鍵［19］。各設施聯盟均在積極探索有效的組織管理模式。目前LEAPS形成較為完整的管理體系，為開發先進X射線技術、實現協同創新發展，LEAPS確定了面向大規模協調工作的管理結構［20］。如圖1所示，LEAPS聯盟具有定位清晰的3種成員形式：（1）會員（members），在歐盟成員國或參與LEAPS設施的相關國家運營同步輻射裝置/自由電子激光裝置的法人實體；（2）合伙人（associates），正在運營或愿意運營同步輻射裝置/自由電子激光設施的機構，或具有戰略重要性和長期合作潛力但不具備正式會員資格（如非歐洲設施、非用戶設施等）的機構；（3）合作伙伴（partner），在相關科學和技術領域根據LEAPS的目標開展科技活動或具有合作潛力的機構，為LEAPS提供專業知識、硬件、軟件或技術人員。LEAPS會員通過最高級別代表會議——LEAPS會員大會（general assembly, GA）行使決策權，并委派代表參加協調委員會（coordination board, CB），監督會員大會決議執行情況。協調委員會下設6個工作組（working group）和2個戰略組。其中工作組3個側重探索光束線技術、光子源、信息等核心關鍵技術，3個面向學術和工業界提供技術支持、培訓服務并負責外聯事宜，戰略組重點關注存儲環和自由電子激光科學發展趨勢。另外，主席/副主席團隊和定期聯合會議確保會員大會和協調委員會之間的密切聯系關聯，合伙人可作為觀察員參加會員大會但沒有投票權，也可以參與工作組活動，而合作伙伴僅可以參加LEAPS的正式/非正式會議（conferences and meetings）。值得注意的是，LEAPS非常重視戰略決策和咨詢工作，為保證聯盟活動與歐盟宏觀戰略的一致性，LEAPS與歐盟委員會（European Commission）建立密切互動關系，并積極吸納國家資助機構（national funding agencies, NFA）、國際咨詢委員會（international advisory board）以及工業界、學術界多方咨詢建議，確保LEAPS決策與國家戰略和國際標準相協調。

圖 1 LEAPS的管理結構

3 我國重大科技基礎設施聯盟建設的思考和建議

3.1 關注國際設施管理發展動向和趨勢

體系化、集群化的設施資源在提升支撐科技創新能力的同時，也為管理者帶來了挑戰——如何建立適宜的設施集群管理體制機制，塑造有效關聯大型設施、配套儀器、用戶群體、工程技術服務以及知識積累的網絡，形成和諧的創新生態社區。從歐美各種類型設施聯盟的密集出現，我們可以謹慎地反推歐盟管理模式的變化代表了對管理新問題的應對，因此我們應當根據歐美管理模式的新變化，深入思考我國面對重大設施管理效能未來可能面對的管理問題。歐盟的LEAPS、LENS、HALOS聯盟以及美國的NCOA和LaserNetUS聯盟為我們提供了學習的樣板。我國應密切關注歐美設施聯盟未來發展的新動向，開展針對重大科技基礎設施聯盟化管理的深入研究與實踐。

3.2 建設基于加速器的光源設施聯盟

我國近年來非常重視重大科技基礎設施的規劃和建設，并取得了一系列矚目的成績。黨的十八大以來，我國加快推進國家重大科技基礎設施體系建設，呈現出“技術更先進、體系更完整、支撐更有力、產出更豐碩、集群更明顯”的發展新態勢。目前我國重大科技基礎設施已經初具規模，已批準立項、在建和運行國家重大科技基礎設施共計50項（包含部分部門立項納入國家重大科技基礎設施管理的設施），其中依托中國科學院組織立項、建設和運行的約占60%。我國已成立天文、海洋、生物安全等領域大科學中心，針對地域集中性設施群成立了上海、合肥大科學中心。我國光子科學設施體系也已基本形成，運行有合肥光源（中國科學技術大學，10條線站）、基于北京正負電子對撞機的兼用光源——北京同步輻射裝置（高能物理研究所，15條線站）和上海光源（中國科學院上海高等研究院，14條線站）3臺同步輻射光源，且正在進行上海光源二期線站升級（16條線站）、高能同步輻射光源（14條）的初步設計和低能先進光源的預先研究工作；同時，軟X射線自由電子激光（中國科學院上海高等研究院）即將投入使用，硬X射線自由電子激光（中國科學院上海高等研究院）啟動建設，其他相對小規模的如大連深紫外自由電子激光（大連化物所）、合肥紅外自由電子激光（中國科學技術大學）等均已投入或計劃投入用戶使用。到2030年左右，我國將擁有高中低能區完整覆蓋、擁有近90條實驗終端的同步輻射光源，以及頻譜覆蓋廣泛、實驗能力顯著的自由電子激光光源的光子科學設施體系。

我國光源設施的快速發展在某種程度上對歐美國家造成了競爭壓力。我國輕松搭載國際科技發展“便車”的時代已經成為過去，美國已經開始對我國進行諸多限制。國內科技發展的緊迫需求及國外環境的壓制，倒逼我們不僅要重視科技發展，更要創新管理模式，提高我國重大設施技術研發和應用的效能。建議參考歐美設施技術聯盟的先進經驗，整合我國重大科技基礎設施領域的科技力量，盡快研究成立基于加速器的光源技術聯盟，進而戰略布局其他領域類型設施聯盟以謀求進一步發展。依托重大科技基礎設施技術聯盟這一新的研究組織范式，加強協調設施未來戰略部署、工程建設、運營服務過程中的利益關系，從而使設施更有力、高效地服務科技和社會經濟發展。