多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺探究

陳 敏， 郭百濤， 劉 鈺

（南京工業(yè)大學國家特種分離膜工程技術研究中心，南京211800）

0 引 言

化工、化學、材料等多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的建立，是幾十年來化工、化學與材料等交叉學科進行研究的必然產物［1］。自國際上化學和化工材料的結合研究機構的出現(xiàn)，到我國化工材料的研究機構的形成，都標志著以化學為代表的交叉學科研究時代已經降臨，而化工、化學、材料等多學科資源共

享實驗室大型儀器開放平臺的建立，是推進化工科學和化學研究的關鍵動力。1987年在國家教委和國家計委批準下化學工程聯(lián)合國家重點實驗室開始籌建，并于1991年正式開放運行?；瘜W工程聯(lián)合國家重點實驗室以國家重點大學對分離工程和反應工程進行研究和開發(fā)工作，如：清華大學、華東理工、浙江大學、天津大學［2］。1999年末江蘇教育廳批準籌建以南京工業(yè)大學為依托的材料化學工程國家重點實驗室，該實驗室是“江蘇省化學工程與技術重點實驗室”，后在2002年10月進行重組，改為“江蘇省材料化學工程重點實驗室”，在2004年11月被納入為江蘇省首批國家重點實驗室建設培育點，在2005年7月被評為省級共建材料化學工程教育部重點實驗室［3］。最后于2007年10月由我國科技部審批為“材料化學工程國家重點實驗室”。由此看出，多學科資源貢獻實驗室的建立需要以重點大學為依托，實驗室大型儀器的采用和管理以及平臺的開發(fā)和建設需要根據(jù)“211”“985”等高校的學科分布情況進行酌情規(guī)劃。

1 構建多學科實驗室大型儀器開放共享平臺

1.1 我國大型實驗儀器設備短缺現(xiàn)狀分析

據(jù)調查，截至2018年10月，我國現(xiàn)有實驗設備資產約79 000余臺，資產價值約932.55億元，其中大型實驗設備約占總設備的43%。我國在實驗室設備資產上的投入，大約是15個歐盟國家的總和，隨著國家“211”和“985”工程的實施，過去的10年里在各個學科的經費投入，如圖1所示，大型儀器設備無論從數(shù)量還是總價值都呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，對我國高校的學科發(fā)展，以及學科研究都起著重要的推進力量，但是因為各地經濟發(fā)展和教育投入?yún)⒉畈积R，導致實驗設備還是處于短缺狀態(tài)。

圖1 我國大型實驗儀器設備分析圖

根據(jù)圖1可知我國實驗室對大型儀器的需求量日益增加，實驗設備仍處于短缺狀態(tài)。各大研究所、院校、以及前瞻科技研究單位出現(xiàn)科研環(huán)境貧瘠，平臺儀器不足以支撐研究項目，在儀器購置的過程中手續(xù)繁瑣，且資金龐大。因此，需要根據(jù)各大研究所、高校、科研機構的實驗室設備進行資源整合，構建多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺迫在眉睫。

1.2 構建多學科資源共享大型儀器開放平臺的意義

我國省市級重點實驗室是我國各區(qū)域進行科技創(chuàng)新的核心資源，是學科間進行交叉研究的重要基地。多學科的交叉研究能夠打開綜合科學的研究路徑。根據(jù)多學科實驗室大型儀器的短缺現(xiàn)狀，對各大研究所、高校、科研機構的實驗室設備進行資源整合，構建多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺，能夠節(jié)約實驗器材的重復投入成本，縮短研究項目的籌建時間，解決實驗室大型儀器資源短缺問題。并且，伴隨應用項目的增加和應用范圍的擴大，出現(xiàn)綜合學科研究，根據(jù)多學科的資源滲透和學術嫁接研究出更多能源和材料，甚至誕生新的學科。無論是材料分析，還是技術創(chuàng)新，都離不開大型實驗儀器的操作［5］。因此，為了提升我國科技創(chuàng)新能力，保證我國多學科共享實驗室大型儀器的利用效率，構建多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺勢在必行。

2 多學科資源共享大型儀器共享平臺構建

根據(jù)我國實驗室大型儀器的實際狀況出發(fā)，集我國“211”“985”大學的學科情況，對大型實驗儀器資源數(shù)量進行整合，資源利用進行規(guī)劃，對多學科交叉研究的常用大型儀器進行重點突出，并且結合高校的學科建設，注重多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的整體布局和頂層設計［6］。通過計劃論證和規(guī)劃論證結合高校的多學科建設，打造世界水平的實驗資源共享平臺，滿足學科深度研究、交叉研究的整體需求和發(fā)展特點。依據(jù)大型實驗儀器的學科和類別，對不同學科，不同類別的大型實驗儀器進行規(guī)劃。根據(jù)大型儀器的硬件設施類別分為5類開放平臺：機電綜合、化學工程、生命科學、電子信息、化學材料測試。根據(jù)我國政策和相應機制進行多學科資源的引導，以求布局合理、優(yōu)化配置、科學管理，虛擬平臺和實體平臺的線上與線下的交互。設計多學科、多層次的資源共享實驗室大型儀器開放平臺，促進多學科大型實驗儀器的資源共享和學科共建。

2.1 建立多學科大型實驗儀器開放平臺

根據(jù)學科的分類特征，對學科實驗資源進行整合，改變學科間實驗室儀器資源的封閉狀態(tài)，各自為政的情況，實施資源整合中心負責機制，平臺管理者由平臺構建機構直接任命，根據(jù)管理程序對大型實驗儀器進行統(tǒng)籌安排，合理調配和科學使用［7］。根據(jù)實驗室的等級進行分層管理和開放服務。該平臺需要整合多個學科的實驗儀器需求，建設開放服務的運行機制，根據(jù)實驗室的需求配備專門的大型儀器技術人員，聯(lián)合實驗機構籌資專項建設經費，該經費所購置的大型實驗儀器設備不屬于任何一門學科研究組，由平臺機構垂直管理，各門學科研究組可以共享該大型實驗儀器設備。平臺整合化學、化工、材料、等多門學科需求，構建多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺，平臺中的大型實驗儀器設備資源可以采用專項管理，共享使用的方法對各個學科實驗室進行開放服務［8］。

2.2 構建具有側重學科的大型實驗儀器共享平臺

這種平臺中所擁有的大型實驗儀器設備通常較為精密，通常是為了完成重大科研項目所購置的，不能以單純追求開放服務為目的，一般情況下不對外開放使用。平臺應當將該類大型實驗儀器單獨實行目標管理，為完成國家在重大課題以及重要項目提供重要的實驗依據(jù)。依托南京工業(yè)大學組建，2011年由國家科技部正式批準建立的國家特種分離膜工程技術研究中心，大部分實驗儀器設備是面向膜及相關領域的專業(yè)化精密儀器，其自行設計開發(fā)的膜材料宏觀性能測試裝置，引領國家甚至國際的科學研究方向。國家特種分離膜工程技術研究中心也是科技部批準的“面向膜產業(yè)集群的科技服務業(yè)試點”的依托單位，檢測服務是科技服務業(yè)的重要領域之一。構建具有膜領域側重學科的大型實驗儀器共享平臺，根據(jù)平臺資源與相關領域科研院所和膜企業(yè)協(xié)同攻關，實現(xiàn)多層次，多學科的開放共享服務，具有重要意義。

3 多學科資源共享大型儀器平臺管理體系構建

多學科資源共享實驗室大型儀器平臺管理體系的構建目的是為加強制度建設和頂層設計，根據(jù)資源的開放共享對運行機制和管理體制進行深度挖掘，結合政策創(chuàng)建資源共享、科學規(guī)范、運行有序的平臺管理體系。為了保證我國大型實驗儀器設備的共享服務能夠順利開展［9-10］。

3.1 開拓共享思維

為了完成大型實驗儀器設備的合理規(guī)劃，保障大型實驗儀器的共享服務，提升投資效益，組建大型實驗儀器設備規(guī)劃小組，以及各學科領域中著名教授組成的專家研究組，從而發(fā)揮平臺在實驗研究領域的專業(yè)指導作用。構建完善的管理機制是管理好大型實驗儀器的基礎保障，只有在平臺運行環(huán)節(jié)上做到有跡可循才能夠將大型實驗設備共享平臺最大效益發(fā)揮出來。為了能夠使大型實驗儀器的管理和使用達到規(guī)范化，需要從制度出發(fā)，支撐和約束大型實驗設備的管理和運行。據(jù)此應當建立“多學科資源共享實驗室大型儀器管理規(guī)范”“多學科資源共享實驗室大型儀器經費管理規(guī)范”“多學科資源共享實驗室大型儀器測試基金管理規(guī)范”“多學科資源共享實驗室大型儀器操作培訓規(guī)范”等規(guī)章制度。由平臺管理機構統(tǒng)一頒發(fā)管理文件。凡采用財政性資金購置的大型實驗儀器應當統(tǒng)一納入多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺管理，并依照平臺管理規(guī)范統(tǒng)一為高校研究、科研機構、企業(yè)研發(fā)層提供專項測試開放服務。

3.2 開發(fā)大型實驗儀器開放服務管理系統(tǒng)

大多數(shù)實驗室的研究方向依賴于其構建過程中所依托的大學學科。目前，多數(shù)高校在相關學科領域的研究上物質資源比較分散，實驗室資源難以統(tǒng)一管理，需要憑借管理信息處理系統(tǒng)和網絡通信技術對共享平臺進行建設，建立統(tǒng)一的多學科資源共享實驗室大型儀器信息服務平臺［11-12］。該平臺的共享服務需要以虛擬中心模式來運行。為了開拓多學科資源共享實驗室大型儀器開放服務的受益面，提升平臺對外的服務能力，需要平臺關聯(lián)企業(yè)和高校以及研究所共同開發(fā)“多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺管理系統(tǒng)”，根據(jù)數(shù)字化信息技術，做到線上和線下交互設計［13］。根據(jù)各領域實驗室的現(xiàn)有條件信息，采用以太網為媒介將實驗器材的信息和實驗數(shù)據(jù)上傳至平臺，保障平臺大型實驗器材的資源共享，以及多領域實驗數(shù)據(jù)的挖掘。平臺采用客戶端和服務器方式進行網絡設計，采用Web瀏覽頁面對平臺進行訪問和后臺管理。利用TCP／IP協(xié)議完成數(shù)據(jù)終端與服務器之間的數(shù)據(jù)采集和傳輸工作。系統(tǒng)設計了大型實驗儀器的信息展示頁面，涵蓋績效考核、統(tǒng)計報表、網上預約、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場監(jiān)控、收費管理等功能區(qū)模塊，通過模塊對平臺中所有的大型實驗儀器進行服務的管理監(jiān)督，從而提升大型實驗儀器管理效率。系統(tǒng)模塊見圖2。

圖2 多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺系統(tǒng)架構

3.3 設置大型實驗儀器共享服務基金

大型實驗儀器共享服務基金的創(chuàng)立對推進大型實驗儀器的共享服務提供一定的資金支持，通過科研院所、高校、研發(fā)企業(yè)管理層提供經費補貼，用以支付平臺儀器的操作和管理人員的部分費用，不僅有益于大型實驗儀器的使用效率，而且能夠提升平臺工作人員的積極性［14］。平臺本身也會在籌建之初預留一部分的籌建資金，并且在購置國產大型實驗設備退稅方面以及設備測試和服務方面收取少量費用，將這些部分的資金用來補充設備的維修維護費用。剩余部分可以用來幫助優(yōu)秀研發(fā)項目解決資金不足的問題。

3.4 建立一支高技術實驗技術隊伍

多學科資源共享實驗室中的大型實驗儀器的開放運行，需要擁有高技術水平的專家指導大型儀器的操作。平臺需要建設技術隊伍，為高校教學、企業(yè)研發(fā)、科研院所研究時提供設備使用培訓［15］及測試結果分析。針對大型實驗設備的種類和學科，應招對應的研究層次和學歷，以及相應的專業(yè)技術職稱的人才來分配大型設備的培訓崗位。與此同時需要對在崗儀器操作培訓崗位的人員進行定期的技能考核，建立完善的晉升制度，開展大型實驗設備技術普及課程，強化崗位意識，提高培訓人員的技術水平。

3.5 大型試驗儀器開放服務所得合理分配

被列入多學科資源共享實驗室中的大型實驗儀器，需要建立合理、透明的測試、服務收費制度，通過多學科資源共享實驗室中的大型實驗儀器在服務過程中所獲得的收入應當為平臺所有，平臺應建立統(tǒng)一的專項費用賬戶，由平臺財務機構統(tǒng)一核算，集中管理。其收入分配方法見表1。

表1 多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺收入分配

4 結 論

多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的構建，是國家鼓勵科學研究、人才培養(yǎng)、社會服務以及技術創(chuàng)新的基礎手段，同時也是衡量我國多學科聯(lián)合創(chuàng)新能力的一項重要指標。多學科資源共享實驗室大型儀器的開放服務系統(tǒng)，是一項復雜的體系，這不僅是科學研究的必經之路，同時也是我國科技發(fā)展的重要基礎。因此多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺建設，需要加強頂層設計，根據(jù)社會發(fā)展需求與時俱進，實時調整、完善平臺管理機制和平臺服務模式，努力發(fā)揮多學科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的最大效益，提升我國科技發(fā)展的融合創(chuàng)新能力。