信息領域國家重點實驗室發展現狀分析

陳 健， 江海濤， 李旭彥

（1.北京大學科學研究部，北京100871；2.北京郵電大學科學技術研究院，北京100876；3.科技部高技術研究發展中心，北京100044）

0 引 言

信息技術是引領國家戰略性產業變革的主導力量，深刻影響著國民經濟、社會進步和國家安全，是國家綜合實力的重要標志［1］。“中興、華為事件”后，信息技術已經成為當前大國科技競爭的焦點與主戰場。從基礎理論到關鍵技術與系統集成，實現信息技術全面突破是化解當前我國“卡脖子”問題的關鍵［2］。

信息領域國家重點實驗室作為國家科研創新體系的重要組成部分，是推動行業科技創新、開展關鍵技術攻關、聚集和培養優秀人才、組織高水平學術交流的重要基地［3］。國家重點實驗室的建設對解決我國信息領域科技發展面臨的問題，提升原始創新能力，突破國外技術封鎖，實現產業供應鏈完整安全和自主可控，具有重要引領和支撐作用［4］。

1 信息領域國家重點實驗室布局情況

目前信息領域國家重點實驗室共有48個，包括2個國家研究中心、35個學科類國家重點實驗室、11個企業類國家重點實驗室。實驗室分布在微電子與集成電路、光學工程與光電子、計算機與軟件、網絡與通信、系統與控制科學、網絡空間安全、跨領域交叉等7個子領域。其中，微電子與集成電路子領域共布局了4個國家重點實驗室，占實驗室總數的8.3%；光學工程與光電子子領域共布局了9個國家重點實驗室，占實驗室總數的18.8%；計算機與軟件子領域共布局了10

個國家重點實驗室，占實驗室總數的20.8%；網絡與通信子領域共布局了11個國家重點實驗室，占實驗室總數的22.9%；系統與控制科學子領域共布局了6個國家重點實驗室，占實驗室總數的12.5%；網絡空間安全子領域布局了1個國家重點實驗室，占實驗室總數的2.1%。此外，研究方向涉及信息與醫療、媒體、能源等其他領域的跨領域交叉類國家重點實驗室有7個，占實驗室總數的14.6%（見圖1）。

圖1 信息領域國家重點實驗室分布圖

2 信息領域國家重點實驗室發展狀況

經過30多年的發展，信息領域國家重點實驗室匯聚和培養了一批頂尖科學家和優秀團隊，承擔了大量國家重大科研任務，取得了一系列標志性成果，為我國經濟社會發展作出了重要貢獻。

2.1 實驗室人才隊伍建設成效顯著

在科研隊伍建設方面，信息領域國家重點實驗室現任實驗室主任中，有中國科學院院士5人、中國工程院院士9人，占實驗室主任總人數的26%。2015～2019年，信息領域國家重點實驗室新增兩院院士21人，其中中國科學院院士10人、中國工程院院士11人，占信息領域新增兩院院士總數的52.5%。2016～2018年，信息領域國家重點實驗室共獲科技部創新人才推進計劃重點領域創新團隊4個，中青年科技創新領軍人才43人；有8個團隊獲得自然科學基金委創新研究群體科學基金資助，有27人獲得國家杰出青年科學基金資助。

從統計數據可以看出，信息領域國家重點實驗室已經形成了一支由頂尖科學家領銜、中青年優秀科研人員為骨干，年齡、學歷、職稱結構較為合理的人才隊伍。同時，國家重點實驗室還為社會培養了大批科學研究和工程技術人才，為信息產業發展、行業技術進步提供智力支持。

2.2 實驗室取得一批標志性原創成果

2014～2018年，信息領域國家重點實驗室共獲得國家自然科學獎、國家技術發明獎、國家科技進步獎87項（見表1），占同時期國家重點實驗室獲國家獎總數的13.8%（信息領域國家重點實驗室占實驗室總數的9.2%）。相關成果既有引領國際前沿的基礎理論，也有促進產業轉型升級的前沿技術，還有些成果直接服務于國家重大型號工程，有力地推動了我國創新型國家建設和國民經濟社會發展。

表1 信息領域國家重點實驗室獲得國家級獎勵情況

（1）引領科學前沿研究，獲得重大突破。信息領域國家重點實驗室積極組織、參與國家重大科學計劃，取得了一系列國際領先的突破性成果。例如：設計實現了天河系列高效能計算機系統，連續6次獲得TOP500排行榜世界第一，連續5次獲得HPCG排行榜世界第一；研制出室溫工作的InGaAs短波紅外傳感器，暗電流核心指標國際領先，支撐了我國航天遙感技術跨代發展；首創建立了單細胞分辨的全腦顯微光學成像技術體系，成功繪制出世界上第一套單細胞分辨的小鼠全腦三維結構圖譜［5］。

（2）緊密結合產業需求，促進產業轉型升級。信息領域國家重點實驗室科學研究緊密結合產業需求，為信息產業轉型升級發揮重要作用。例如：攻克了第四代移動通信系統（TD-LTE）關鍵技術等技術難題，在全球多個TDD技術提案的競爭中勝出，成為兩大主流4G國際標準之一［6］；解決了移動通信系統寬帶化的復雜性和頻譜效率大幅度提升問題，成果廣泛應用于我國商用無線網絡設備，顯著提升了我國5G移動通信系統產品的國際競爭力；研制成功了國際首款深度學習處理器“寒武紀1A”，已實用于華為、阿里、訊飛、百度、曙光、聯想、滴滴等近億臺智能手機、智能攝像頭和智能服務器［7］。

（3）積極參與重大型號工程，作出重要貢獻。信息領域國家重點實驗室圍繞國家重大戰略需求和國家重大型號工程，協同攻關，實現關鍵核心技術的自主可控。例如：研制出面形精度達到1／40波長以下的光學鏡面，成功用于大口徑地面和空間成像、載人航天、探月工程、高分衛星等國家重大任務；研制了我國首款航天圖像壓縮芯片，應用于“嫦娥三號”衛星、“天宮二號”等國家重大工程［8］；突破了大能量飛秒激光與材料高效耦合解離理論、復雜微結構加工技術，研制出國內首臺工業級最高功率飛秒光纖激光器和高精度光子極端制造裝備，解決了我國發動機葉片加工瓶頸。

3 信息領域國家重點實驗室存在的問題

3.1 實驗室布局尚不完善

經過國家在相關高校、院所和企業的長期布局，信息領域國家重點實驗室已基本形成了較為完整的實驗室體系，但是在各細分領域方向實驗室分布仍不均衡，部分創新鏈關鍵環節的實驗室布局仍存在空白。例如，光學工程與光電子、計算機與軟件、網絡與通信3個方向國家重點實驗室的數量占到信息領域總數的62.5%，每個方向實驗室數量均超過8個。與光纖通信相關的國家重點實驗室有5家，有的實驗室部分研究內容存在同質化現象。而在微電子與集成電路方向十分關鍵的制造技術環節尚未布局專門的國家重點實驗室［9］，網絡信息安全等事關國家安全的重要方向只部署了1個國家重點實驗室。

3.2 實驗室研究方向需要調整

部分國家重點實驗室存在研究方向老化、過窄、分散等問題。有的實驗室研究方向老化，研究內容無法滿足新興技術發展的需要。有的實驗室研究方向過窄，甚至萎縮到三級學科，無法適應學科交叉融合的趨勢。還有的實驗室研究方向分散，研究內容不夠聚焦，目標任務導向不夠清晰。

3.3 實驗室產學研結合有待加強

信息領域科學研究和技術研發具有很強的應用屬性，再好的信息技術也需要通過產業實踐來驗證其有效性、先進性。以“中興、華為事件”為代表的中美科技戰凸顯出我國信息領域科技發展中產學研協同創新能力不足的問題，“有樣品、無產品”的現象較為突出。信息領域學科類國家重點實驗室關鍵核心技術研發能力和企業類國家重點實驗室基礎研究能力均有待提升［10］。

3.4 實驗室管理存在薄弱環節

在實驗室和依托單位層面，一些實驗室在人、財、物等方面沒有足夠的獨立性和自主權，缺乏有效的組織，影響實驗室發展。在宏觀管理層面，分類評價機制不夠完善。以信息領域國家重點實驗室為例，有些實驗室以基礎研究和應用基礎研究為主，有的實驗室主要開展前沿技術創新，這使實驗室代表性成果的產出形式不同、水平貢獻標準不一。如何科學合理地評價不同類型的實驗室，需要在實驗室評價考核相關管理辦法和組織實施中不斷完善。

4 信息領域國家重點實驗室發展建議

4.1 統籌規劃，完善布局

信息領域國家重點實驗室布局應該遵循“立足基礎理論、補齊創新鏈條、引領未來發展”的總體原則，對實驗室進行統籌規劃。①根據國家重大戰略需求，優化、調整、整合現有國家重點實驗室。信息領域國家重點實驗室既要開展前沿研究，引領信息理論和技術發展，更要以國家戰略目標為導向，解決關鍵核心“卡脖子”難題。對于前沿創新屬性不足、研究方向老化的實驗室，根據國家戰略需求和學科發展趨勢，及時調整研究方向；對于研究內容重合或相近的實驗室可以通過整合研究團隊、多單位聯合共建的方式，集聚優勢力量，提升創新效能［11］。②在事關國家重大需求和“卡脖子”問題的關鍵方向，及時新建國家重點實驗室，補齊短板。例如，針對我國大陸集成電路制造能力落后的問題，建議在“微納器件與集成”方向新建國家重點實驗室；針對未來國家安全戰略對網絡空間技術的需求，提高針對網絡空間的感知、認知、導控、博弈能力，建議在“網絡空間與數據科學”方向新建國家重點實驗室。

4.2 創新機制，協同發展

（1）組建國家重點實驗室戰略聯盟。針對大科學時代學科交叉融合的特點，以行業重大需求和共性科學問題為牽引，在重點子領域方向組建國家重點實驗室戰略聯盟。例如，為解決我國信息領域器件、芯片和集成系統方面的“卡脖子”問題，建議成立“微納電子”國家重點實驗室聯盟。以信息領域微電子與集成電路、光學工程與光電子方向國家重點實驗室為核心，聯合數理、材料、制造領域相關實驗室進行組建。通過聯盟內國家重點實驗室共同提出、組織和承擔國家重大科技任務的方式，集中國內最優勢科研力量，聯合攻關、共享資源、形成合力，探索新型舉國體制下國家重點實驗室協同創新的新模式。

（2）實行優勢學科和企業強強聯合。針對信息領域科技進步與市場應用緊密結合的特點，創新國家重點實驗室組建方式［12］。鼓勵“優勢學科和領頭企業”之間強強聯合，探索高等院校、科研院所和企業共同建設國家重點實驗室的新模式。將高校、院所和企業的研究力量在國家重點實驗室內部實質性整合，創新體制機制，實現基礎研究、應用基礎研究和前沿技術研究融通發展，真正提升國家重點實驗室原始創新能力和關鍵核心技術突破能力。

4.3 完善創新管理模式，加強分類管理

（1）建立完善且符合新時期國家重點實驗室特點和規律的評價機制。堅持定期評估考核制度，以評促建，發揮評估的指揮棒作用，引導實驗室在學科目標上更加聚焦原始創新；實行分類評價制度，針對不同類型的國家重點實驗室，細化評估指標，建立與實驗室發展目標相一致的評估考核指標體系和以創新質量、學術貢獻為核心的評價機制［13-16］。

（2）推進國家重點實驗室實體化建設，形成人財物相對獨立的管理機制。針對學科國家重點實驗室，進一步厘清實驗室與院系（學科）的關系，明確各自定位。探索以院系（學科）組織教學工作，以包括國家重點實驗室在內的各類研究機構組織科研工作的雙軌體系，保證國家重點實驗室與相關院系（學科）充分共享資源，實現協同發展。針對依托企業建設的國家重點實驗室，依托單位應建立不以盈利為目的的實驗室考核評價標準，對實驗室給予長期穩定的支持，同時積極探索以新型研發機構等方式建立獨立法人實體的企業國家重點實驗室。