聚焦我國大科學工程發展問題的管理建議

匡光力 汪文強

（1 中國科學院合肥物質科學研究院強磁場科學中心; 2 安徽大學）

20世紀中葉以來，科學技術的突破離不開大科學工程的實施。大科學工程對于孕育前沿科學創新領域、取得重大原創成果、推動重大技術革新具有重大的戰略意義，是經濟社會創新發展的源泉。基于大科學工程的重要作用，世界各國（地區）均制定了大科學工程戰略規劃。[1]20世紀末期，我國先后實施了一批大科學工程項目，尤其是“十一五”以來，我國大科學工程建設發展迅猛，無論是工程建設水平、關鍵技術創新以及前沿突破性成果的產出均取得了令人矚目的進步，為我國的科技進步、經濟發展提供了重要支撐。大科學工程快速發展的過程中，由于其具有技術復雜、建設周期長等不確定風險，出現了大科學工程的信任危機、溢出效應不明顯、公眾認知和參與度不高等問題，嚴重制約了大科學工程作用的充分發揮。本文將從大科學工程的基本屬性出發，結合國內大科學工程的發展現狀和存在的問題，提出相應的管理措施。

一、何謂大科學工程

科學技術自誕生以來一直沒有停止過前進的步伐。當今世界，新一輪科技革命正蓄勢待發。[2]隨著科學技術的不斷發展，知識的生產方式隨之發生重大變革。現代科學體系具有目標宏大、人員和資金投資巨大且集中、多學科交叉融合等特征，為了通俗地體現現代科技體系內部各個要素的關系，“大科學工程”由此而生。[3]

“大科學工程”體現出現代科學體系是科學、技術和工程一體化的結構特征，具有目標大、投入多、學科廣、周期長、過程復雜且具有一定的不確定性等外顯特征。[4]這些外顯特征均是大科學工程在實施過程中科學、技術和工程三要素相互交織產生的結果。基于大科學工程三要素的相互影響，大科學工程本質特征是：（1）重大的創新性，大科學工程在實施過程中必然會產生重大的原創成果（包括科學創新和技術創新）；（2）科學、技術和工程三要素的動態關聯性，大科學工程的實施過程伴隨著科學的發現、技術的進步以及工程的完善，三者相輔相成；（3）多學科、多領域交叉融合，大科學工程是多學科的科研團隊、多領域的技術研發團隊以及多層次的工程實施隊伍為實現共同目標的重大合作舉措；（4）動態演化的過程，大科學工程不僅包含了大科學裝置，更包括項目建議、設計、立項、實施和運行維護整個過程。

根據主要用途，大科學工程分為三類：（1）基礎科學專用裝置，為完成特定科學目標而建設，例如北京正負電子對撞機等；（2）應用型公共平臺，主要為多學科領域的基礎研究、應用基礎研究服務而建設，例如同步輻射裝置、強磁場實驗裝置等；（3）公益性服務設施，主要為社會上的各方面需求（如國家經濟建設、國防安全等）提供保障，例如遙感衛星地面站等。[5]各類大科學工程的主要功能基本一致，主要為：（1）科技創新的搖籃，大科學工程為多學科領域的前沿研究提供最有利的技術支撐，實現科學技術的重大突破；（2）產業創新發展的原動力，大科學工程的創新成果產生新技術，孕育新的經濟增長點，催生新興產業，改變相關產業鏈的格局；（3）國家綜合科技實力的象征，大科學工程具有明確的科學目標和國家使命，常被稱為“國之重器”，是國家綜合科技實力的標志性“名片”；（4）高端科技人才的“磁石”，大科學工程擁有國際先進的實驗條件，具有明顯的“磁吸效應”，必然成為吸引國內外的高端科技人才的“磁石”，[6]也是一批又一批優秀人才的孵化器。

二、我國大科學工程發展現狀

我國自1984年北京正負電子對撞機建設以來，陸續開展了一系列大科學工程項目，從跟蹤學習到自主研制，逐步縮小了我國與歐美發達國家的科技差距，并在某些方面實現“并跑”，甚至一定程度的“領跑”，體現了我國社會主義制度的優越性。

1.發展歷程

起步階段：21世紀之前，我國大科學工程項目集中以中國科學院所屬科研院所為牽頭單位，主要用于專用研究和公益服務，發展內容不全面。

跟蹤階段：2001年至2012年，我國大科學工程的建設緊跟國外已有的大科學工程發展現狀聚焦世界科技前沿，多數由中國科學院的科研院所牽頭負責，部分由高校建設，主要用于多學科領域的前沿研究，呈現均衡發展趨勢。

蓬勃發展階段：十八大以來，國家出臺《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（2012—2030年）》，明確了我國未來大科學工程的重點發展方向，瞄準科技前沿研究和國家重大戰略需求，均衡全面發展，服務于國家科技強國建設和可持續發展戰略。[7]

2.主要成就

目前我國投入運行和在建的大科學工程項目超過50個。據不完全統計，“十一五”以來我國布局的大科學工程項目有40個（見表1），為探索科學前沿和完成重大科技任務提供了重要支撐，推動我國多領域前沿方向的科研水平進入國際先進行列。俗稱“人造太陽”的全超導托卡馬克連續創造了101.2秒高約束模等離子體運行和等離子體中心電子溫度達1億度的雙項世界紀錄；穩態強磁場實驗裝置磁場強度達到43.9 T，穩居世界第二；500米口徑球面射電望遠鏡是國際上最大的單口徑射電望遠鏡。此外，依托大科學工程的優越條件，國內外的科研學者取得豐碩的前沿研究成果。以穩態強磁場實驗裝置為例，自試運行以來，各系統累計運行近45萬小時，為國內外近150家用戶單位超過2600項課題提供了實驗條件，支撐了我國材料物理、生命科學和能源信息領域的多學科前沿研究取得突破。

表1 “十一五”以來的大科學工程項目

續表1

三、我國大科學工程管理中存在的問題

伴隨著我國大科學工程的快速發展，大科學工程的建設規模和資源投入不斷增加。由于其具有技術復雜、建設周期長等不確定性因素，貫穿于大科學工程建設和運行全過程的大科學工程管理難度顯著增強，管理過程中不同階段存在的問題日益凸顯，具體如下：

（1）科學性、必要性、先進性、可行性的立項論證有待加強。

隨著我國創新驅動發展戰略的實施，大科學工程建設呈現雨后春筍般的繁榮景象，但其中不乏存在立項條件不夠充分的大科學工程項目，表現為：知識與技術儲備、人才儲備以及經費條件等基礎支撐條件不夠成熟；[8]研究目標理想化，未瞄準現階段我國面臨的重大需求、“卡脖子”關鍵技術問題等，與實際需求關聯度不夠緊密；技術指標跟蹤國外現有同類型裝置，缺乏國際先進性；主體建設內容主要依靠進口設備集成，缺乏自主研發且面臨國外封鎖的風險。然而每個大科學工程都占據了巨大的資源條件，且我國的現實因素決定大科學工程一旦立項，無法停止。

（2）創新研發市場風險高，企業參與動力不足。

大科學工程建設的主體均是科學家領銜的科研機構和高校，相關政府部門作為引導者、協調者和決策者以及投資主體，[9]缺少社會資本的參與。大科學工程項目的投資巨大，短期內無顯著直接經濟產出，而企業資本注重經濟效益，對于市場前景具有很大不確定性和投資數額巨大的創新研發或基礎研究，企業需要承擔較高的市場風險；且大科學工程聚焦前沿科技，專業性強，多數企業缺乏對大科學工程應用前景的全面了解，無法判斷其對企業創新研發的作用，動力不足。綜合以上兩方面的原因導致企業參與度不高。

（3）重建設，輕運行。

大科學工程項目一旦獲得立項批復，其建設過程中所需各項資源基本上能夠獲得滿足。近年來，地方政府通過財政支持或保障配套條件等方式積極參與建設大科學工程，確保所在地的大科學裝置得以順利建成。大科學工程項目的最終目的是需要建成的大科學裝置能夠實現長時間地高效運行，裝置建成后的運行投入和管理更應該得到各方的穩定支持，但就現有在運行的大科學工程項目而言，其運行獲得穩定支持的渠道單一且力度不足。按照一般慣例，年度運行費僅為工程建設總投資的10%左右，無法保證裝置的高效穩定運行。若沒有足夠的運行支持，將無法充分發揮大科學工程的作用。

（4）大科學工程持續發展支持不足。

已建成的大科學工程或早或晚都要面對裝置改造升級的發展問題，有的因為立項時求穩采用了較保守的技術方案，有的因為學科發展快，對裝置提出了更高要求。因此現有大科學工程的持續發展對于保持其先進性非常重要。而目前的重大科技基礎設施維修改造項目聚焦于裝置某一局部系統的性能提升，對于裝置性能的整體提升作用有限且項目數量少、規模小，顧此失彼、杯水車薪，限制了其建設隊伍作用的持續發揮，無法支撐大科學工程的持續發展。

（5）溢出效應不顯著，產業化效率不高。

大科學工程項目不但會產出具有國際影響力的重大科技成果，對國民經濟的“溢出效應”也非常高，能夠有效促進相關技術和產業的創新發展。例如英國散裂中子源已與100多家企業建立了常態化的合作，經濟效益顯著；日本質子加速研究設施聚焦于周邊企業合作，專設兩條束線提供企業使用，顯著促進了相關企業的研發實力。我國已投入運行的大科學工程多是面向前沿基礎科學研究，科研用戶需求旺盛，產業用戶稀缺，并且設施實驗條件均首先滿足科研基礎實驗需求，產業用戶的應用實驗需求常被忽視，進而產出多體現在高水平的科學論文成果（知識創新），但從知識創新到新技術產生再到產業化的周期長、不確定性較高、相關體制不完善、總體效率不高，故對經濟的“溢出效應”還不太顯著。[10]

（6）專業性強，開放程度有限，公眾認知和參與度不高。

我國大科學工程項目多用于前沿科學研究。對于一般公眾而言，大科學工程及其相關活動科技含量高、專業性強，與公眾日常生活關聯度不高，導致公眾難以理解其相關活動。[11]此外，大科學工程項目的開放程度不高，具體表現為：對外開放有限，僅在固定的公眾開放日對社會開放；科普形式比較局限，主要為科普展板以及非專業科普人員的講解。這些因素均導致公眾對于大科學工程的認知和參與度不高，進而影響大科學工程的使用效率以及社會功能的實現。

（7）集群效應不明顯。

不同類型的大科學工程具有不同的研究手段和研究目標，甚至不同的研究對象，相互之間常體現出相互補充、相互促進的關系。如英國哈維爾園區的不同裝置（英國散裂中子源、中央激光設施、鉆石光源等）針對物質的特性進行不同深度和廣度的測量，實現對研究對象的全方位表征。[10]我國大科學工程項目起步較晚，布局零星化。中國科學院牽頭負責的20個大科學工程設施布局在全國13個地區，僅北京、上海和合肥三地有多個已運行的設施，集群化布局才剛剛起步。大科學工程間協同合作條件不足，產生“1+1＞2”的集群效應不明顯。

四、大科學工程發展問題的管理建議

大科學工程是支持當今科技發展的關鍵平臺，直接影響國際科技競爭與合作，加強對大科學工程項目的管理意義重大。大科學工程可以有力地支撐科學前沿的發展，產出大量知識創新成果；催生新技術，助推新型產業發展；培養一批又一批優秀科技人才。對于大科學工程的管理應是全過程的，從項目立項、工程實施、設施運行、到成果利用，尚需不斷地改善管理措施，以便更好地提升我國的科技實力、且實現投資效益的最大化。聚焦以上問題，本文提出了有針對性的建議。

（1）聚焦國家重大需求，瞄準“卡脖子”關鍵科技問題，提升大科學工程項目立項管理水平。

當前我國大科學工程項目蓬勃發展，地方的熱情也不斷高漲，但現實情況決定了大科學工程項目一旦立項，均需持續不斷地投入相關資源，沒有“暫停”鍵，因此在大科學工程立項之前應展開充分地評估，加強立項管理。現階段，面對日益復雜的國際形勢，應聚焦國家重大需求，瞄準“卡脖子”關鍵科技問題，論證項目重要性、必要性、緊迫性、可行性和經費合理性以及經濟與社會效益，重點支持基礎扎實、其成果為經濟和社會發展所急需、且應用較廣泛的大科學工程項目。同時，新立項的大科學工程必需具有國際先進性，以便我國科學家有較好的條件開展科學前沿競爭。

（2）參與主體應多樣化，政府相關管理部門從外圍決策者轉入到內圍服務者，科技企業從觀望者變為參與者。

目前我國大科學工程項目的建設與運行多為科學家領銜的科研機構和高校，應廣泛吸納其他類型的社會主體，爭取更多的社會資本。相關政府管理部門與科研團隊組建相應的一線服務機構，通過多渠道向社會展示大科學工程項目的各項功能，并廣泛調研相關科技企業創新發展的需求，吸納科技企業參與大科學工程項目的建設與運行，并逐步提高企業用戶的運行機時，增強企業參與的積極性。

（3）加強大科學工程項目后評價管理，加大運行支持力度。

加強大科學工程項目的后評價管理，針對大科學工程取得的前沿成果以及存在的科學研究需求開展第三方評估。基于評估結果，布局支持運行的資源，包括人員、經費以及維修改造項目。此外，目前已建成的大科學裝置運行支持的來源基本源于國家，地方和社會的支持匱乏。通過開展大科學工程經濟效益的后評價，形成“國家支持作為保障，地方與社會支持作為補充”的常態化運行支持機制。

（4）拓寬改造經費渠道，合理規劃二期工程。

目前裝置改造的主要途徑是重大科技基礎設施維修改造項目。由于該項目有很大一部分是用于維修，真正用于大科學工程改造提升的并不多，可以通過加大該項目支持力度來加強大科學工程的改造升級。理論上，還有很多經費渠道都可用于大科學工程的改造，但目前僅有維修改造項目建設的設備經過認定可以列入大科學工程的設備清單，才能獲得后續運行費支持。可以考慮在認定是否歸屬大科學工程的時候放寬對經費來源的限制，從而拓寬獲取改造經費的途徑。

針對裝置的重大提升一般應依托原有建設隊伍開展相應的二期工程的建設，充分發揮了原有建設隊伍的持續作用，提升裝置水平，保證裝置先進性的持續，促進人才隊伍的發展。如上海光源在2010年建成后，2016年獲批二期線站工程。軟X射線自由電子激光第一階段試驗裝置建成后，即規劃了硬X射線自由電子激光裝置。這種集中深耕某一領域的大科學工程提升改造，使得上海在光源平臺建設方面走在了全國前列，聚集了大批人才，奠定了國家綜合性科學中心的基礎，非常值得其它大科學工程借鑒。

（5）聚焦持續可見且具有重大應用價值的科研成果，持續跟進，形成全鏈條的管理與服務。

一直以來，我國科學研究的創新鏈與社會經濟的產業鏈結合不緊密，存在“兩張皮”的現象[12]。產自大科學工程的創新成果比比皆是，如何實現創新成果的產業應用是阻礙大科學工程充分發揮其經濟效益的“籬笆墻”[13]，需要在大科學工程的管理過程中，主動關注市場需求，聚焦持續取得創新突破且具有重大應用價值的科研成果，夯實研究成果的“確定性”，實現“科學研究→技術創新→產品研發”的完整鏈條，使得創新鏈與產業鏈互通，充分體現大科學工程的經濟價值，反哺大科學工程的創新發展。

（6）完善科普體系，加大開放力度，充分體現大科學工程的社會價值。

我國大科學工程一直以來具有科學神秘感，科普內容的學術化、科普手段的單一化、開放程度的局限性等極度阻礙了社會大眾對于大科學工程的認識和理解。現如今，網絡信息化資源十分便捷，大科學工程的建設單位應設置獨立的門戶網站并建立持續穩定的維護機制，實現大科學工程的即時科普效應，同時加大開放程度，主動開放、定期開放并與文化產業互通，依托文化產業提升大科學工程的社會知名度，充分發揮大科學工程的社會影響，培養更多的科學愛好者。此外，主管部門要統籌所有大科學工程的科普內容，實現科普資源共享，并通過加大科普人才的培養和科普活動的全方位支持，支撐大科學工程的科普工作。

（7）加強頂層規劃布局，實現大科學工程的集群化發展。

瞄準“四個面向”，聚焦綜合性國家科學中心，在項目頂層設計過程中重點考慮國家級創新基地的發展與需求，在項目規劃布局過程中給予綜合性國家科學中心的充分支持，實現綜合性國家科學中心的大科學工程集群化發展，建立大科學工程間的協同合作機制，充分發揮大科學工程集群效應，全面系統地體現出大科學工程對于提升綜合創新水平的重要價值。