協同創新理論下中國國家實驗室建設路徑探索
——基于美國能源部國家實驗室的經驗啟示

李建強，楊正宜，李 昊

（1.中國工程物理研究院，四川綿陽 621022；2.中國科學院，北京 100190；3.瑞典查爾姆斯理工大學，哥德堡 41281）

0 引言

國家實驗室作為科技創新的重要基地，對于推動國家科技進步和經濟發展具有重要意義，然而，隨著科技創新的復雜性和跨學科性日益增強，傳統的單一實驗室模式已難以滿足創新需求，因此，如何促進國家實驗室的協同創新、提高其創新能力和效率成為當前亟待解決的問題。2018 年5 月，習近平總書記在兩院院士大會上指出要著力完善國家創新體系，國家技術創新中心、國家重點實驗室等創新基地形成系統布局。黨的二十大報告提出要強化國家戰略科技力量，優化配置創新資源，優化國家科研機構、高水平研究型大學、科技領軍企業的定位和布局，形成國家實驗室體系，統籌推進國際科技創新中心、區域科技創新中心建設。從中可以看出完善國家創新體系、優化創新資源配置、推進國家重點實驗室體系建設的重要性。國家重點實驗室是國家科技創新體系的重要組成部分，是開展高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科技人才、開展國際學術交流合作的重要基地，加強國家重點實驗室體系建設有利于提高中國在國際科技競爭中的地位和影響力，為實現中華民族偉大復興的中國夢提供有力支撐。

國家實驗室的顯著標志之一便是它面向全球實施科研資源的開放共享、協同創新機制［1］。這涵蓋了大型科研設施與尖端儀器設備的對外開放與共同使用，從而吸引國內外杰出的科學家和科研工作者，包括眾多訪問學者和設施使用者，如同一個匯聚全球頂尖科研人才的“蓄水池”和“高地”。通過全球范圍內的學術交流與深度合作，不斷激發創新思維，協同創新，推動國家實驗室在學術層面和國際聲望上不斷攀升。為推進國家實驗室的開放和協同創新，有必要深入探討如何進一步推進科研資源的共享，如何加強不同國家實驗室間的協同合作以及產學研的深度融合，以及如何有效激發國家實驗室、大學與科研機構聯合聘用的科研人員的積極性，同時，為了探究如何實施中國國家實驗室的國際合作戰略，以吸引全球范圍內的科學家和優秀科技人才加入，本研究基于協同創新理論，結合美國能源部國家實驗室協同創新的實踐經驗，探討協同創新促進國家實驗室建設的路徑。

1 協同創新理論

近十多年來，學者們對于協同創新的研究呈現出多元化和深入化的趨勢，從不同角度和層面對協同創新進行了深入探討。如，李忠云等［2］從高校、科研機構和企業之間的關系出發，強調了政府在國家戰略重大項目中的作用，認為政府應當給予相關主體經濟和政策的支持，為協同創新提供資源和機會，這種支持可以幫助創新主體共同解決科研項目中的關鍵問題，促進科研進展和技術突破；高偉等［3］認為在協同創新過程中，各主體通過獲取信息、互相吸收和學習，最終將科研成果應用于實際中，這個過程強調了信息交流和知識共享在協同創新中的重要性；危懷安等［4］以新的視角去理解協同創新，強調了各創新主體具有統一目標的重要性，并通過合理分工與合作以及有序競爭來實現整體的協同創新，其觀點突出了目標一致性、分工合作和競爭在協同創新中的協同作用；林健等［5］從協同創新的要素開展研究，認為經濟收益、團隊培養、組織架構、成果評估等要素在協同過程中產生信息交流，并整合各個要素資源以產生合作，其觀點強調了要素整合和信息交流在協同創新中的重要性；徐宜青等［6］則發現了動力在協同創新過程中的作用，認為動力可以驅動創新主體尋找合作伙伴、分享協同成果和組建協同網絡，其觀點突出了動力機制在推動協同創新中的關鍵作用；吳潔等［7］通過構建“政學產”三方博弈模型，提出了政府激勵對高校和企業參與協同創新具有積極影響的觀點；李陽［8］的研究則以開放的視角重新審視了協同創新，認為不同類型的主體參與創新的協同程度不同，發現結構簡單的企業自身無法實現協同創新，但可以通過與其他創新主體的相互作用實現整體協同創新，其觀點強調了主體多樣性和相互作用在協同創新中的重要性。可見學者們對協同創新的有關研究涵蓋了多個方面和層次，包括政府角色、協同創新過程、要素整合、動力機制以及主體參與程度等，為我們深入理解協同創新提供了豐富的理論和實踐依據。

1.1 協同創新的內涵

協同創新的內涵是多維度的，涉及多個主體、多個領域和多個層面的協同合作。從已有相關研究來看，協同創新可以被理解為在共同目標的驅使下，多方創新主體通過優勢互補和合理分工產生復雜的相互作用，從而實現整體協同效應的一種科技活動，主要包含了多方創新主體、共同目標、優勢互補和合理分工、復雜的相互作用和整體協同效應五方面的核心要素。具體如圖1 所示。

圖1 協同創新的核心要素

在協同創新的理論框架中，組織協同體系、戰略協同導向、創新要素互動等都是重要的支撐和推動力量。同時，協同創新模式也在不斷發展演化，從線性模式逐漸演變成網狀模式，參與方也由雙邊創新主體演變成了多方利益共同體［8］。國家實驗室作為科技創新的重要基地，需要集聚多方創新主體，形成協同創新的組織架構和運行機制，通過組織協同、戰略協同、創新要素協同等手段推動實驗室在科學研究、技術創新和人才培養等方面取得重大突破和成果；同時，也需要不斷優化協同創新模式，適應科技創新的新形勢和新要求，為實現科技強國目標作出更大貢獻。

1.2 協同創新的主體

協同創新是一個多元化的過程，涉及多個不同的主體，通常包括高校和科研機構、政府、中介機構、企業和市場需求等，這些主體在創新過程中各自扮演著重要的角色，并通過協同合作共同推動創新的實現。具體如圖2 所示。

圖2 協同創新主體的構成及角色

1.3 協同創新的結構

協同創新的結構是指不同創新主體之間相互作用與聯系的方式和形式。協同學理論認為結構的變革會使系統產生各子系統不具備的功能［9］。因此，在協同創新過程中，組織結構必須發生變革以適應創新的需要。具體而言，協同創新的結構應該從簡單無序布局向高級有序組織變革轉變為網絡化創新結構。網絡化創新結構是一種非線性、立體的組織結構形式，不同的創新主體通過緊密的聯系和合作形成一個相互依存、相互促進的網絡體系，具有自組織性、動態性和開放性等特點，能夠根據不同的創新需求和環境變化進行自適應調整和優化配置。網絡化創新結構能夠為協同創新提供了良好的組織基礎和運行機制保障，其中各個創新主體之間不再是簡單的點對點線性關系，而是形成了復雜的多元互動型關系，不僅體現在主體之間的直接聯系和合作上，還體現在主體之間通過共享資源、共同研發、共同推廣等方式形成的間接聯系和合作上。這種多元互動型關系為協同創新提供了更多的可能性和機會窗口，但同時也帶來了更大的挑戰和風險。因此，在構建網絡化創新結構時，需要充分考慮不同主體之間的利益平衡和風險控制等因素，以確保協同創新的成功實現。

1.4 協同創新理論可用于指導國家實驗室建設

1.4.1 協同觀將國家實驗室與協作方的使命目標緊密相連

協同創新的核心理念在于通過合作與協調實現共同的目標。國家實驗室的使命通常與國家的長期科技規劃和發展戰略緊密相關，通過與協作方（如高校、企業、其他科研機構等）建立緊密的合作關系，國家實驗室能夠更好地聚焦于這一共同使命，從而推動相關領域的科技創新和發展。這種以協同觀為指導的合作模式，有助于將國家實驗室與協作方的資源和能力進行有效整合，形成強大的創新合力。

1.4.2 國家實驗室參與協同創新有利于實現系統效應最大化

協同創新強調系統內部各子系統之間的相互作用和協作，以實現整體效應的最大化。對于國家實驗室而言，通過參與協同創新發展，可以與其他子系統（如科研機構、企業等）建立緊密的合作關系，共同推動科技創新和成果轉化，有助于打破傳統的學科和領域壁壘，促進不同領域之間的交叉融合和創新碰撞，從而產生更多具有突破性和顛覆性的創新成果；同時，通過共享資源、共同研發和推廣等方式，可以降低創新成本和風險，提高創新效率和質量。

1.5 協同創新理論及其在國家實驗室建設中的應用

協同創新是指不同創新主體之間通過深度合作，共同推動科技創新和產業發展的過程。國家實驗室建設中的協同創新主要體現為：一是資源整合，即通過整合不同實驗室、高校、企業等創新主體的資源，形成優勢互補，提高創新效率；二是知識共享，促進不同領域、不同學科之間的知識交流和共享，激發創新靈感，拓展創新思路；三是人才培養，通過聯合培養、交流訪問等方式，提高研究人員的綜合素質和創新能力，為國家實驗室建設提供人才保障。當前在中國，國家及資助機構對跨學科研究有較大的支持力度，但完備的跨學科研究資助體系尚未形成［10］。而協同創新理論強調跨學科、跨領域的合作與創新，有助于打破這種限制，激發科研人員的創新活力和創造力。通過參與協同創新發展，國家實驗室可以與其他領域的科研機構和企業等建立更廣泛的合作關系，為科研人員提供更多跨學科學習和研究的機會，不僅可以拓寬科研人員的視野和思路，還可以促進不同領域之間的知識交流和共享，從而推動學科交叉融合和創新發展；同時，通過引入市場競爭機制和創新激勵機制，可以進一步激發科研人員的積極性和創造力，推動中國科研活動的持續繁榮和發展。

2 美國能源部國家實驗室的概況與主要特征

2.1 美國能源部國家實驗室概況

美國能源部（United States Department of Energy,DOE）下屬的國家實驗室體系是美國科研力量的重要組成部分，共計17 家實驗室［11］，具體如表1 所示。美國能源部國家實驗室（以下簡稱“美國國家實驗室”或“實驗室”）的研究領域廣泛，包括物理學、化學、生物學、工程學等多個學科領域，不僅在基礎科學研究領域取得了卓越成就，如宇宙大爆炸的研究、暗物質的發現等，還在工程技術和應用開發方面作出了重大貢獻，如核武器、核電站反應堆和核潛艇動力裝置的研發等，每家實驗室通常涉及5 至10 個左右的學科協同合作［12］，不僅包括國家安全和國家利益的重大科研項目，還積極開展跨學科、綜合性的研究，推動了科技創新的快速發展。

表1 美國能源部國家實驗室概況

2.2 美國國家實驗室的主要特征

2.2.1 明確的戰略目標與使命

美國國家實驗室的設立和運營都是圍繞國家使命和戰略目標進行的，其研究方向和重點都與美國的國家戰略需求和美國能源部的任務目標相契合，致力于解決國家面臨的重大科技問題，為國家的科技發展、經濟繁榮和國家安全提供強有力的支撐。根據薛露等［13］的研究，梳理美國國家實驗室所承擔的使命責任情況如表2 所示。

表2 美國國家實驗室承擔的使命

2.2.2 充足的財政投入與多元化經費來源保障

美國國家實驗室作為服務于國家重大戰略需求的重要科研力量，其經費來源和分配機制需要得到高度重視和合理規劃。美國政府對美國國家實驗室的財政投入穩定且非常充足，不僅用于實驗室的基礎設施建設、設備采購和人員薪酬等方面，還用于支持實驗室的科研項目和創新活動，為驗室的長期發展提供了堅實的保障。首先，采取大項目制的財政投入方式有助于國家實驗室集中力量攻克重大科學難題。這種方式能夠確保經費的統籌與規劃，使實驗室在面對長期、復雜、需要持續投入的研究項目時有足夠的資金保障；同時，明確的任務和研究方向也有助于提高實驗室的經費使用效率、避免資源浪費。其次，與大型企業的合作為國家實驗室提供了額外的經費來源。這種合作模式不僅有助于實驗室的經費籌措，還可以促進產學研的深度融合，推動科技創新和成果轉化；同時，與企業的合作還可以為實驗室帶來更多的研究資源和機會，推動實驗室的科研水平不斷提升。此外，根據自身發展需求和科研任務完成情況申請財政經費的機制，能夠更好地滿足實驗室的實際需求，提高了經費的使用效率。最后，實驗室的財政經費來源于多個部門和機構，這體現了實驗室在經費籌措上的多元化和廣泛性，可以為實驗室提供更多的支持和保障，同時也有助于提高實驗室的知名度和影響力。

根據倪君等［14］、方圣楠等［15］的研究，整理匯總美國三大國家實驗室研發經費及財政經費來源分別如表3、表4 所示。

表3 美國三大國家實驗室研發經費來源構成

表4 美國三大國家實驗室的財政經費及來源

2.2.3 高效的管理運行機制

美國國家實驗室的管理運行機制非常高效，通常采用項目管理辦公室（Project Management Office,PMO）或者項目管理委員會（Project Management Committee,PMC）等模式進行項目管理［16］。這些管理機制能夠確保實驗室的科研項目按照計劃順利進行，并及時調整和優化項目管理策略，以應對各種不確定性和風險。此外，實驗室還建立了完善的科研評價和激勵機制，鼓勵科研人員積極開展創新活動并取得優秀成果。

2.2.4 人員組成多元化的強大科研團隊

美國國家實驗室擁有世界一流的科研團隊，這些實驗室吸引了大量優秀的科研人員前來工作和研究，形成了具有國際競爭力的多元化科研團隊。其人員規模龐大，涵蓋了各種類型的研究群體（見表5），人員總數為 72 700 人［17］。其中，擔任實驗室主任、副主任等高級領軍科學家有252 人；中級研究/管理人員為5 131 人；研究支持和基層管理人員有3 264 人；技術研究人員有29 026 人；運營支持人員有26 193 人；博士后研究人員有3 526 人［17］。領軍科學家為實驗室提供了明確的研究方向和戰略目標，他們的決策和領導對于實驗室的發展至關重要；而中級研究/管理人員則是實驗室科研活動的中堅力量，他們負責具體的科研項目管理和執行，確保實驗室的科研活動能夠順利進行；研究支持和基層管理人員以及技術研究人員負責實驗室的日常運營、設備維護、數據分析等工作，確保實驗室的科研環境穩定和高效；博士后研究 人員、研究生和本科生等年輕研究力量則為實驗室注入了新的活力和創新力。值得注意的是，非技術研究人員在實驗室人員總數所占比例達到了60%左右，這表明美國國家實驗室在科研活動中除了重視科研人員的專業能力和技術水平外，還非常注重科研活動的組織、管理、協調等方面的工作。

表5 美國能源部千人規模以上國家實驗室科研團隊人員多元化構成情況 單位：人

2.2.5 開放化、網絡化的對外合作趨勢

美國政府在20 世紀80 年代初開始著手制定一系列旨在應對技術系統外部性導致的市場失靈問題的政策，這些政策后來被人們統稱為“合作技術范式”，其核心理念在于推動工業界、政府、高校以及科研院所之間的協同合作。與傳統的以政府為主導的中心化政產學研關系形成鮮明對比，這種范式更加凸顯出去中心化、網絡化和開放性的合作特征［18］。

合作技術范式首先是政產學研的深度融合。在這一范式下，政府不再僅僅是政策的制定者和執行者，而是成為了一個協調者，推動工業界、高校和科研院所之間的交流與合作；工業界通過參與研發、提供資金支持等方式，與高校和科研院所建立緊密的合作關系，共同推動技術的創新和應用；高校和科研院所則通過提供人才、技術和知識等支持，為工業界的發展提供有力的支撐。其次是強調網絡化的合作模式。與傳統的線性合作模式不同，網絡化合作模式使得各個合作方能夠形成一個相互連接、信息共享的網絡，從而加速技術創新和市場應用的進程。在這個網絡中，各個合作方可以充分利用各自的優勢資源，實現資源的優化配置和共享，提高整體的創新能力和市場競爭力。此外，還具有開放性的特征。這種范式鼓勵各種創新主體之間進行開放交流和合作，打破傳統的行業壁壘和地域限制，形成更加廣泛和深入的合作關系，有助于吸引更多的創新資源和人才，促進技術創新和產業發展的多元化和國際化。。

合作技術范式的主要特征一是去中心化。它摒棄了傳統以政府為中心的模式，將合作的重心分散到工業界、高校、科研院所等多個主體上，每個主體都擁有相對獨立的決策權和行動能力，能夠在合作中發揮自身的專業優勢和創新能力。這種去中心化的結構使得合作更加靈活和高效，能夠迅速應對市場變化和技術挑戰。二是網絡化。它構建了一個廣泛而緊密的合作網絡，將不同領域的創新主體緊密地聯系在一起，網絡中各個主體之間通過信息共享、資源互補、聯合研發等方式進行深度合作，共同推動技術創新和產業發展。這種網絡化的合作模式不僅提高了合作的效率和質量，也促進了知識的流動和技術的擴散。三是開放性。它具有高度的開放性，歡迎各種創新主體參與其中，無論是大型企業還是初創公司，無論是知名高校還是研究機構，只要有創新能力和合作意愿，都可以加入這個合作網絡。這種開放性的特征使得合作技術范式能夠匯聚更多的創新資源和人才，形成強大的創新合力。四是協同性。在此技術范式下，各個主體之間不是簡單的競爭關系，而是相互協作、共同發展的關系，通過合作實現資源共享、優勢互補，共同解決技術難題和市場挑戰。這種協同性使得合作技術范式能夠發揮出最大的創新潛力，推動整個產業鏈的升級和發展。五是動態性。它是一個不斷發展和演進的動態過程，隨著科技的不斷進步和市場環境的不斷變化，合作的內容和形式也在不斷調整和優化，各個主體需要保持敏銳的市場洞察力和靈活的合作策略以適應這種動態變化。這種動態性使得合作技術范式能夠始終保持活力和競爭力。

3 美國國家實驗室協同創新的啟示

美國國家實驗室圍繞國家使命開展協同創新，通過加強產學研深度融合，在協同創新方面取得了顯著成效［19］。從中主要得出六大方面的啟示：

第一，強化戰略導向和目標聚焦。

美國國家實驗室體系是在明確的國家戰略和科技目標指導下建立的，每家實驗室都有清晰的研究方向和重點任務，這確保了資源的集中使用和高效產出。

第二，深化產學研合作。

一是建立明確的合作目標與機制。實驗室與產學研機構的合作往往建立在明確的目標和機制之上，通過簽訂合作協議、設立聯合研究中心或實驗室等方式確保各方在合作過程中能夠明確各自的職責和權益，形成有效的合作機制，這有助于減少合作中的摩擦和沖突，提高合作效率。

二是促進人才交流與培養。產學研合作的重要一環是人才的交流與培養。實驗室與高校、企業之間建立了廣泛的人才交流機制，包括科研人員互訪、學生實習、聯合培養研究生等。這種人才交流不僅有助于提升科研人員的專業素養和創新能力，還為企業輸送了高素質的人才資源，推動了科研成果的轉化和應用。

三是加強資源共享與優勢互補。在產學研合作中，資源共享與優勢互補是關鍵。實驗室擁有先進的科研設備和豐富的科研數據資源，而高校和企業則具有獨特的科研優勢和市場需求，通過合作，各方可以充分利用各自的資源優勢實現資源的共享和互補，從而提高科研效率和市場競爭力。

四是推動科研成果的商業化與產業化。產學研合作的最終目的是實現科研成果的商業化與產業化。實驗室與高校、企業之間的合作，注重將科研成果轉化為實際生產力，通過設立創業基金、孵化器等機構，為科研成果的商業化提供資金支持和創業服務；同時，加強與市場的對接，了解市場需求和趨勢，為科研成果的產業化提供有力保障。

五是建立有效的溝通與協調機制。產學研合作涉及多個主體和領域，因此建立有效的溝通與協調機制至關重要。實驗室與產學研機構之間建立了定期的交流會議、項目進展匯報等制度，確保各方能夠及時了解合作進展和存在的問題；同時，通過設立專門的協調機構或人員，負責處理合作中的日常事務和突發事件，保障合作的順利進行。

第三，建立高效的協同機制。

美國國家實驗室在推動科研創新的過程中，不僅與外部有關機構建立了協同合作機制，同時在自身內部也形成了定期溝通、聯合研發、成果共享等合作機制，這些機制和模式共同確保了各方能夠共同參與、推動科研創新，為美國的科技創新體系提供了強大的支撐。在外部合作方面采取了多種合作模式。首先，與企業合作是最為常見的模式之一。實驗室與企業共同開展研發項目，利用企業的資金和資源加速科技成果的轉化和應用，有助于實驗室將最新的科研成果轉化為實際生產力，同時也為企業提供了技術支持和創新動力。其次，高校合作也是重要合作方式。實驗室與高校在人才培養、科研項目等方面展開深度合作，共同培養高水平的科研人才、推動學科交叉和融合，有助于實驗室獲得更多的人才資源和創新思路，同時也為高校提供了實踐基地和科研成果轉化的平臺。此外，政府合作也是重要合作方向。實驗室與政府機構在政策制定、項目支持等方面展開合作，共同推動國家科技創新和產業發展，政府通過提供資金和政策支持，為實驗室的科研工作提供了有力保障。在內部合作方面，定期溝通機制是其中之一，實驗室之間定期舉行會議、研討會等活動，分享研究成果和經驗，共同探討科研難題和前沿技術，有助于加強實驗室之間的聯系和合作，促進知識和技術的交流和傳播；聯合研發機制也是一種重要形式，實驗室之間可以根據各自的專長和優勢共同開展研發項目，實現資源共享和優勢互補，有助于集中力量攻克科研難題，提高研發效率和質量；成果共享機制則是又一亮點，實驗室之間可以相互分享研究成果、專利技術等知識產權，共同推動科技成果的轉化和應用，有助于避免資源浪費和重復勞動，促進科技創新的可持續發展。

實驗室體系的協同機制采用了矩陣式管理模式，既有利于跨學科的合作與交流，又能保持專業研究的深度和精度。實驗室之間通過簽訂合作協議、建立聯合研究中心或實驗室等方式形成緊密的合作關系；同時，實驗室還積極參與國際科技合作與交流，與其他國際一流實驗室和科研機構建立合作關系，共同開展前沿科學研究和技術創新。具體作用機制是，首先通過制定明確的合作目標和任務分工，確保各方在合作過程中能夠形成合力；其次通過建立有效的溝通機制和決策流程，確保合作過程中的信息暢通和決策高效；最后通過完善的激勵機制和利益分配機制，激發各方參與合作的積極性和主動性。其高效性主要表現在：一是資源共享的高效性。通過建立完善的資源共享機制實現了科研設備、數據資源、技術成果等的高效共享，不僅避免了資源的浪費和重復建設，還提高了資源的利用效率；同時，還積極推動資源的開放共享，與高校、企業等外部機構建立了廣泛的合作關系，實現了資源的互補和共享。二是優勢互補的高效性。實驗室體系涵蓋了多個領域和方向，每家實驗室都擁有自己獨特的專業優勢和研究方向，通過協同機制，實驗室之間可以實現優勢互補，共同解決復雜的科學問題。這種優勢互補不僅提高了科研效率，還推動了科技創新的深入發展。三是協同創新的高效性。注重協同創新，通過跨學科、跨領域的合作推動科研人員在共同目標下開展深度合作，不僅有助于突破單一學科和領域的局限，還能產生更多具有創新性和突破性的科研成果；同時，還建立了完善的激勵機制，鼓勵科研人員積極參與協同創新活動。

以美國國家能源技術實驗室（NETL）的合作網絡為例進行具體分析如下：

（1）網絡規模與密度方面：該合作網絡包含596 個節點和2 371 條連線，網絡密度為0.013 4［20］，意味著在所有可能的連接中僅有1.34%的連接是實際存在的，表明雖然NETL 合作網絡廣泛，但并非所有機構之間都與其有直接的合作關系。

（2）合作關系方面：1）工業界。NETL 與能源行業的多家企業建立了緊密的合作關系，有助于實驗室將最新的科研成果轉化為實際應用，推動能源技術的商業化進程；同時，企業也可以通過與NETL合作獲得相關技術支持和研發資源，提升自身在能源市場的競爭力。2）學術界。NETL 與眾多高校和研究機構展開了廣泛的合作，通過共享研究設施、共同承擔研究項目以及人員交流等方式充分利用學術界的創新能力和研究資源，加速能源技術的研發進程；同時，也有助于培養能源領域的專業人才，為能源行業的發展提供有力的人才支持。3）政府部門。作為美國能源部的一個下屬機構，NETL 與聯邦政府的其他部門以及地方政府機構保持著密切的合作關系，確保能源技術的研發符合國家的能源政策和戰略需求，同時也能夠推動能源技術在全社會的廣泛應用。4）國際組織。NETL 還與國際能源機構、其他國家的能源實驗室以及跨國企業等開展國際合作，有助于分享經驗、交流技術，共同應對全球能源和環境挑戰，了解國際能源技術的發展趨勢，并提升自身在全球能源領域的地位和影響力。

（3）核心合作伙伴方面：美國能源部是NETL的最主要合作伙伴。首先，美國能源部作為聯邦政府的科研機構，擁有豐富的科研資源和強大的研究實力，NETL 可以充分利用其包括先進的實驗設施、專業的科研團隊以及大量的研究經費等資源，從而加強自身的科研能力。其次，美國能源部在制定國家能源政策和戰略方面扮演著重要角色，通過與能源部的緊密合作，NETL 可以更好地了解國家能源需求和發展方向，確保自身的研發工作符合國家的戰略需求，在研發過程中保持正確的方向，避免資源的浪費和重復勞動。此外，美國能源部還與其他國際能源機構、跨國企業等保持著廣泛的合作關系，通過與能源部的合作，NETL 可以間接地接觸到這些國際合作資源，從而拓展自身的國際視野和合作網絡，有助于提升協同創新能力。

（4）其他重要合作伙伴方面：除了美國能源部，美國的匹茲堡大學、卡內基梅隆大學、艾易康咨詢公司（AECOM）、萊多斯公司（Leidos）、西弗吉尼亞大學等機構與NETL 的合作關系也較為密切，可能是NETL 的重要合作伙伴。

（5）地理位置與合作方面：NETL 是由位于西弗吉尼亞州的摩根城能源技術中心和賓夕法尼亞州匹茲堡市的匹茲堡能源技術中心合并而成的，這種地理位置上的優勢確實為NETL 與附近的匹茲堡大學、西弗吉尼亞大學等機構開展更緊密的技術交流和科研合作提供了便利。首先，摩根城和西弗吉尼亞地區作為煤炭產業的傳統重地，擁有深厚的煤炭產業基礎和豐富的煤炭資源，這使得NETL 在煤炭利用、清潔煤技術以及碳捕獲和儲存等方面具有得天獨厚的研究條件；同時，西弗吉尼亞大學在能源和環境領域擁有一定的研究實力，與NETL 的合作能夠進一步推動該地區的能源科技創新。其次，匹茲堡地區作為美國的鋼鐵工業中心，長期以來在材料科學、工程技術和環境管理等領域具有顯著優勢，匹茲堡大學的科研實力與NETL 的專業技術相結合有助于雙方共同在能源材料的研發、能源系統的優化以及環境保護等方面取得更多突破。第三，地理位置的鄰近使得NETL與這些大學之間的學術交流、人員互訪以及共同承擔科研項目等合作形式變得更加便捷，不僅有助于提升NETL 的科研水平，還能夠推動當地能源產業的轉型升級和可持續發展。

（6）合作網絡的穩定性與創新方面：NETL 與有關科研機構之間的協同合作關系穩定，這種穩定的合作關系有助于促進科技研究的創新發展，多家機構之間的跨領域協作和多學科交叉融合更容易產生更多的創新思想和研究成果。

第四，強化人才培養和團隊建設。

實驗室注重人才培養和團隊建設，采取了一系列具體且富有成效的措施以吸引和培養優秀科研人才，打造高水平的創新團隊。在吸引人才方面，首先重視學術聲譽和影響力的提升，通過在世界范圍內選拔和聘任人才，尤其是那些具有卓越學術成就和豐富研究經驗的科研人才，來增強實驗室的研究實力；此外，還提供具有競爭力的薪資和福利待遇以及良好的工作環境和科研設施，為科研人才提供了優質的工作和生活條件。在培養人才方面，注重為科研人員提供多樣化的職業發展路徑，通過設立博士后、客座研究員等職位吸引年輕科研人才加入，并為他們提供充分的學術自由和研究空間；同時，還鼓勵科研人員參與國際合作與交流，拓寬他們的國際視野和合作網絡；此外，還建立完善的培訓和教育體系，包括舉辦學術研討會、邀請知名專家開展專題講座等，以提升科研人員的專業素養和研究能力。在打造高水平創新團隊方面，強調團隊合作和跨學科研究的重要性，鼓勵不同領域、不同背景的科研人員開展合作共同解決復雜的科研問題；同時，還建立有效的團隊管理和激勵機制，確保團隊成員能夠充分發揮自己的優勢和潛力，為實驗室的科研工作作出重要貢獻。

第五，加強國際合作與交流。

美、德、英、日等發達國家均依托大科學裝置群建立本國的綜合性科學中心，整合科技資源開展國際化的大科學研究，取得了一系列重大成果［21］。美國國家實驗室致力于積極參與國際合作與交流，已成功與全球眾多頂級科研機構和高校建立起廣泛的合作關系，為進行合作的其他國家實驗室提供有關資源。美國國家實驗室擁有先進的科研理念、技術和管理經驗，并在科研合作方面擁有成熟的經驗和豐富的資源，中國國家實驗室通過與其在聯合研發、技術轉移、人才培養等方面開展合作，可以接觸到更多的前沿技術和創新思路，同時共享資源、互補優勢，有助于提升自身的科研水平和創新能力。此外，中美兩國在科技領域具有廣泛的合作基礎和共同利益，兩國之間的科技合作不僅可以促進雙方的技術交流和人才培養，還可以共同應對全球性科技挑戰，為人類社會的可持續發展作出貢獻。

第六，鼓勵創新，營造寬容失敗的文化氛圍。

實驗室在鼓勵創新、寬容失敗方面營造了獨特的文化氛圍，通過明確創新目標、提供創新資源和支持、鼓勵跨學科合作以及寬容失敗的文化氛圍等方式，為研究人員創造了一個有利于創新和探索的工作環境，有助于激發研究人員的創新潛力，推動實驗室在科研領域取得重要突破和成果。

（1）鼓勵創新的精神。一是明確創新目標。實驗室通常設立明確的創新目標，鼓勵研究人員圍繞這些目標開展探索性研究。二是提供創新資源。實驗室為研究人員提供先進的設備、技術和資金支持，確保他們有足夠的資源進行創新研究。三是鼓勵跨學科合作。實驗室鼓勵不同學科背景的研究人員合作，以促進創新思路的產生和跨學科研究的發展。

（2）寬容失敗的文化氛圍。一是把失敗視為學習過程。在美國國家實驗室，失敗被視為研究過程中的一部分，被認為是學習和成長的機會。二是提供失敗后的支持。當研究人員面臨失敗時，實驗室會提供必要的支持和資源，幫助他們重新調整研究方向或方法，鼓勵他們繼續探索。三是不強調短期成果。實驗室注重長期研究價值，而不過度強調短期成果，這為研究人員提供了更多嘗試的空間。

（3）文化支持和激勵機制。一是鼓勵自由交流和討論。實驗室鼓勵研究人員之間進行自由交流和討論，以促進創新思想的產生和傳播。二是設立創新獎勵。實驗室設立創新獎勵，表彰那些提出和實施創新想法的研究人員，激勵更多人參與創新活動。三是提供職業發展機會。實驗室為研究人員提供明確的職業發展路徑和晉升機會，確保他們能夠在實驗室內部持續從事科研工作。

4 中國國家實驗室建設面臨的問題及對策

國家實驗室作為中國技術創新的重要力量，開展國際協同合作對其建設發展與技術創新有著重要的促進作用，但當前，以美國為首的西方國家的技術封鎖給中國國家實驗室的建設和發展，包括在獲取先進技術和設備、開展學術交流、進行人才培養等方面帶來了巨大的挑戰。打破國外技術封鎖、拓展中國國家實驗室的國際協同合作是當今形勢下亟待解決的問題。

4.1 技術封鎖帶來的影響和挑戰

技術封鎖阻礙了中國國家實驗室技術創新的步伐：使中國實驗室難以獲得最新的技術成果和關鍵的技術知識，導致在某些重要領域的技術創新受限，對中國在國際科技競爭中的地位和實力造成影響；對中國實驗室獲取關鍵技術設備、材料和人才等創新資源造成限制，影響中國在一些領域的科研進展和成果產出；在相關領域形成了信息壁壘，致使中國實驗室與國外科研機構的合作交流受限，不但無法及時了解國際科技發展的最新動態，而且影響了中國在全球科技合作中的話語權和利益，且不利于中國科技人才的培養和科技創新的發展。此外，由于中國國家實驗室在某些領域的技術尚無法自行研發，只能依賴進口，因此中國實驗室被置于技術斷供的風險之中。

4.2 應對技術封鎖，加強國際協同合作的策略和措施

中國應毫不動搖地堅持開放共享與合作交流的理念，深化多邊科技合作機制的建設。在當前復雜多變的國際形勢下，中國的對外科技合作面臨著前所未有的挑戰和機遇，必須清楚地認識到，科技合作與經濟合作一樣，都存在著“脫鉤”和被打斷的風險，這要求我們更加警覺和謹慎。因此，積極拓展多元化、多邊化的國際合作變得尤為重要，不僅要加強與發達國家的科技合作，還要積極尋求與發展中國家的科技合作機會，形成優勢互補、共同發展的良好局面。

（1）加強國際交流與合作的平臺建設和機制完善。首先，建立健全國際合作機構，與國外的科研機構、大學和企業建立更加緊密的聯系，通過建立聯合實驗室、共享研究設施和資源等方式來實現。其次，加強國際學術會議和研討會的組織，為國內實驗室提供展示和交流的機會，以吸引更多國際合作。此外，建立國際交流與合作的信息平臺，促進國內實驗室與國外的技術專家、學者及企業間的交流與合作，從而促進技術的引進和交流。

（2）提高技術創新能力和核心競爭力。為了打破國外技術封鎖，提高國家實驗室的技術創新能力和核心競爭力至關重要。首先，要加強基礎研究和前沿技術的研發，提高自主創新的能力，加大對科研人員的支持力度，鼓勵他們開展具有前瞻性和創新性的研究；同時，要注重培養跨學科的研究團隊，提供良好的研究環境和資源支持，為國內實驗室的技術創新提供堅實的基礎。

（3）加大對人才培養和引進的支持力度。首先，要加強對青年科研人才的培養和引進，可以設立優秀青年科研人才計劃，為年輕的科研人員提供良好的科研環境和發展機會；同時，要加強與國外高水平科研機構的合作，引進和培養國際化的科研人才。其次，要注重跨國人才的引進和合作，可以與國外優秀科研機構和企業建立合作關系，引進國際領先的科技人才，促進國際技術交流和合作。通過引進跨國人才，使得國內實驗室獲得更多的前沿技術和創新思維，提升科技水平和國際競爭力。

（4）加強知識產權保護和國際合作的法律框架建設。首先，要完善知識產權保護的法律法規，加強知識產權的申請和管理，保護實驗室的科研成果不受侵權和盜用，鼓勵科研人員進行創新研發。其次，要加強國際合作的法律框架建設，可以與國外的科研機構和企業簽訂合作協議，明確各方的權益和義務，推動國際技術共享和合作。

5 中國國家實驗室協同創新發展的路徑

針對中國國家實驗室協同創新的發展需求，結合協同創新理論與以上對美國國家實驗室的實踐經驗分析，探索提出中國國家實驗室進一步協同創新發展的具體路徑。

5.1 強化頂層設計與政策引導

構建現代化國家實驗室體系的建設思路就是協同創新。結合中國國情，應探索新型舉國體制，強化頂層設計和整體統籌。一是加快構建包含廣義、狹義、實驗室內部等不同層次的國家實驗室體系，逐步形成一個開放化體系，促進各層次統籌協調、各要素形成合力。該開放化體系框架包含以下4 個層次：第一層是狹義的國家實驗室體系，它秉持“四個面向”的原則，系統整合了多學科資源，以構建綜合性的科研平臺；第二層是“核心+外延+支撐”多類機構協作的創新攻堅鏈條，通過匯聚核心研究機構、外延合作單位以及支撐服務機構，形成協同創新的強大合力，共同攻克科技難題；第三層則是以國家實驗室為龍頭機構，引領并優化整個國家科技創新體系的布局，不僅帶動了科研機構、高校、企業等各方力量并進行有效銜接，還明確了各方的功能定位，解決了科研力量分散、經費穩定性不足等關鍵問題，從而服務于提升國家核心競爭力和自主創新能力的戰略目標；第四層是國家實驗室的內部體系，涵蓋了組織管理運行體系、科技創新科研體系、配套支撐體系等多個方面，通過全要素的一體化配置確保國家實驗室的高效運作和持續創新。二是構建協同創新的國家實驗室體系。首先，確立國家實驗室在科技創新體系中的核心地位，制定清晰、長遠的發展目標和戰略規劃；其次，出臺針對國家實驗室的專項支持政策，如資金、人才、稅收等方面的優惠政策，為其協同創新活動提供堅實的保障；最后，定期對國家實驗室的協同創新成效進行評估，確保其與國家發展戰略的緊密對接。

5.2 深化產學研用合作

促進產業對接，鼓勵國家實驗室與龍頭企業合作，建立聯合研發中心或技術創新聯盟，推動科研成果的產業化應用。加強學術交流，定期舉辦產學研用高峰論壇、學術研討會等，促進各方在前沿技術和產業趨勢上的深入交流。另外，建立產學研用聯合人才培養機制，促進科研人員、學生和企業技術人員的雙向流動。

5.3 建立高效協同機制

完善組織架構，成立專門的協同創新管理機構負責協調各方資源、推進合作項目等。建立定期溝通會議制度，確保各方在研究方向、項目進度等方面保持高度一致。建立成果共享機制，明確成果共享原則和方式，確保各方在協同創新中能夠公平、合理地分享成果和收益。

5.4 基于大學科分類實現多領域協同創新

建立專業學科委員會和跨學科委員會。具體地，根據大學科分類在國家實驗室內部設立若干專業學科委員會，這些委員會由相關領域的專家組成，負責規劃、組織和協調本學科領域的創新活動，并通過定期召開會議，交流研究成果和共享資源，促進領域內的協同創新、推動學科發展和技術進步。同時，需要在更高層次上統籌各專業學科委員會的工作，可以設立一個綜合性的科學委員會或跨學科委員會，負責協調各專業學科委員會之間的合作與溝通，通過組織跨學科研討會、共享研究設施和聯合培養研究生等方式，促進領域間的協同創新，解決復雜科學問題和技術挑戰。

5.5 順應科技發展趨勢引領學科交叉創新

一是發揮高校優勢。2018 年中國在建設或籌建的19 家國家實驗室中，依托中國一流研究型大學牽頭籌建有 11 家［22］，這充分展現了高校在科研創新領域的重要角色和突出貢獻。由高校承擔高水平設施項目是美國國家實驗室自二戰以來的典型做法［23］。有鑒于此，中國也可以充分利用高校在學科建設、人才培養和科學研究等方面的優勢資源，推動國家實驗室與高校之間的深度合作，建立完善的人員、資源共享制度，以實現高校與國家實驗室建設的相互促進；同時，建立完善的科研設備共享機制，以支持在高校建設大科學裝置相關的國家實驗室。此外，通過與大學共同設立研究項目、共享研究設施和聯合培養人才等方式，可以促進學科交叉創新和國家實驗室的建設與發展。

二是完善交叉學科建設綜合管理機制。為了推動學科交叉創新的有序進行，需要建立完善的管理機制。可以借鑒美國國家實驗室的管理經驗，結合中國實際情況，制定一套適合中國國家實驗室的交叉學科建設綜合管理機制，包括項目管理、經費管理、人員管理、成果評價等方面，確保各項創新活動能夠有序開展并取得實效。

三是組建學術背景復合化的研究團隊。學科交叉創新需要不同領域的專家共同參與和合作，因此，國家實驗室應該注重組建學術背景復合化的研究團隊，吸引來自不同學科領域的優秀人才加入，通過加強團隊建設、提升團隊凝聚力和創新能力培養等措施，打造一支高水平、具有競爭力的研究團隊，推動學科交叉創新和自身發展。

5.6 積極推進實驗室融入創新聯合體建設

創新聯合體是新時代推動科技創新的重要組織形式，旨在整合產學研用等多方資源、形成協同創新的強大合力。應進一步加強推進國家實驗室融入創新聯合體建設，以提升實驗室的整體創新能力和效率。

一是以市場需求為導向，發揮領軍企業引領性作用。（1）強化領軍企業與國家實驗室的協同合作。領軍企業作為市場的重要參與者，對科技創新具有敏銳的洞察力和強烈的需求，因此應支持領軍企業與國家實驗室建立緊密的合作關系、共同開展研發活動，推動科技成果的轉化和應用，以滿足市場需求并促進國家實驗室的技術創新和人才培養。（2）完善創新聯合體的利益共享機制。創新聯合體的穩定運行需要各參與方在利益上形成共識，因此應探索建立有效的利益共享機制，確保各方在合作中能夠獲得合理的回報；同時，要發揮政府的引導作用，通過政策扶持和資金支持激發各類創新要素資源的活力，推動創新聯合體的高效運轉。（3）賦予國家實驗室更多的自主權。在創新聯合體的共建過程中，應賦予國家實驗室更多的經費管理使用權、技術路線選定權、研究人員安排權等，這有助于激發其創新活力、提高科研效率；同時，要加強國家實驗室與企業的溝通與合作，確保其研究方向與市場需求緊密相連。

二是發揮實驗室教學平臺功能，以科研促進教學。（1）促進科研成果融入課堂教學。高校是國家實驗室建設的重要依托單位之一，應充分利用這一優勢，將國家實驗室的科研成果融入課堂教學，通過邀請其研究人員參與教學、開設相關課程等方式，讓學生接觸到最新的科研成果和技術進展，激發學生的學習興趣和創新精神。（2）推進教學改革和創新實驗訓練。鼓勵高校和國家實驗室共同開展教學改革項目，探索新的教學方法和模式；同時，加強創新實驗訓練，提高學生的實踐能力和增強學生的創新思維。（3）實施聯合培養人才方案。創新聯合體為聯合培養人才提供了廣闊的平臺，鼓勵高校、科研院所、企業等各方共同參與人才培養工作，制定聯合培養方案，通過聯合培養提高學生的綜合素質和創新能力，為中國的科技創新提供有力的人才保障。

三是發揮聯合體協同創新優勢。（1）提高國家實驗室基礎設施的共享程度。實驗室基礎設施的開放共享是創新聯合體協同創新的重要基礎。對美國17 家國家實驗室的核心科研能力進行梳理發現，每家隸屬于美國能源部的國家實驗室都擁有一種或多種獨特的研究裝置，包括但不限于同步輻射光源、強脈沖中子源、串列加速器、直線加速器以及重離子對撞機等，這些特有的實驗設備為學術研究界提供了其他組織所無法提供的實驗條件，確保美國國家實驗室在各自領域內擁有獨特的科研優勢和競爭力。因此，中國應進一步加強推動國家實驗室基礎設施的開放共享，提高資源利用效率；同時，加強與全球頂級大學和科研機構的合作與交流，共同推動科技創新和人才培養。（2）加強創新聯合體內部的交流與合作。創新聯合體內部各參與方之間的交流合作是推動協同創新的關鍵，因此要建立定期溝通機制，促進各方在研究方向、技術路線、人才培養等方面的交流與合作；同時，加強知識產權保護和成果轉化工作，確保創新成果能夠得到合理保護和有效利用。

5.7 弘揚科學家精神，營造鼓勵創新探索的科研文化氛圍

通過弘揚科學家精神、鼓勵研究人員勇于嘗試和探索未知領域以及建立寬容失敗的機制，嘗試在實驗室內部營造鼓勵創新探索的科研文化氛圍，激發研究人員的創新潛力和動力，推動國家實驗室的科研水平和創新能力不斷提升。

一是弘揚科學家精神，增強創新的精神動力。（1）樹立科學家榜樣。通過定期舉辦科學家講座、分享會或展覽，展示杰出科學家的科研歷程、成就和精神風貌，激發研究人員的創新熱情和探索欲望。（2）強調科研誠信與責任。在國家實驗室內部深入宣傳科研誠信的重要性，要求研究人員以嚴謹、負責的態度對待科研工作，促進形成健康積極的科研文化。（3）提供精神激勵與榮譽認可。設立科學家精神獎或榮譽榜，表彰那些展現出杰出科學家精神的研究人員，通過賦予其榮譽來增強他們的創新動力。

二是鼓勵研究人員勇于嘗試和探索未知領域。（1）提供探索性項目支持。專門設立資金支持探索性、風險較高的研究項目，為研究人員提供必要的資源和指導，鼓勵他們勇于嘗試和探索未知領域。（2）鼓勵跨學科合作。促進不同學科之間的研究人員合作與交流、打破學科壁壘，通過跨學科合作來激發新的創新思路和方法。（3）提供研究自由度。在研究方向、方法和時間安排上給予研究人員更多的自由度，讓他們能夠根據自己的興趣和專長進行探索性研究。

三是建立寬容失敗的機制，鼓勵創新精神。（1）明確失敗容忍政策。在國家實驗室內部明確傳達對失敗的寬容態度，讓研究人員知道失敗是創新過程中的一部分，不會受到懲罰或歧視。（2）設立失敗分享交流會。定期組織失敗案例分享交流會，鼓勵研究人員分享自己的失敗經歷、教訓和如何從中學習，從而增強團隊的凝聚力、促進相互支持。（3）提供失敗后的支持。當研究人員面臨失敗時，提供必要的支持和資源，幫助他們重新調整研究方向或方法，繼續探索創新。

6 結論與討論

根據對當前中國面臨的技術封鎖嚴峻形勢分析，可見深化國際協同合作、強化內部協同是應對挑戰，推進國家實驗室建設的“一體兩翼”，是促進國家實驗室建設發展、實現科技創新的必然選擇。“一體兩翼”這一戰略模式不僅體現了科技創新的全方位協同，也強調了內外資源的整合與優化，起到了關鍵性的指導作用。“一體”主要指的是國家實驗室建設的核心主體和主導力量，包括國家層面的戰略規劃和政策引導，以及科研機構、高校、企業等多元創新主體的緊密合作。在這“一體”的引領下，各方圍繞國家重大戰略需求共同開展基礎研究和應用基礎研究，努力突破關鍵核心技術，形成具有國際競爭力的科技創新體系。“兩翼”則是對“一體”的補充和延伸，具體包括兩個方面：一方面，強化國際協同合作。在全球科技競爭日益激烈的背景下，加強與國際先進科研機構和團隊的交流與合作、引進國際創新資源是國家實驗室建設不可或缺的一環，通過參與國際大科學計劃和大科學工程共同解決全球性重大科學問題，可以提升中國在全球科技創新格局中的地位和影響力。另一方面，加強國內區域協同創新。中國地域遼闊，科技創新資源和人才分布不均，因此，加強國內各區域之間的協同創新、實現資源共享和優勢互補對于提升國家整體創新能力具有重要意義，通過構建區域科技創新共同體、推動產學研深度融合，可以加速科技成果的轉化和應用，促進區域經濟的協調發展。

中國國家實驗室建設的主要策略路徑集中在國際協同合作與國內內部協同創新兩個方面。一方面是深化國際協同合作，加強國際交流合作平臺建設和機制完善，提高國家實驗室的技術創新能力和核心競爭力，加大對人才培養和引進的支持力度，加強知識產權保護和國際合作的法律框架建設；另一方面，強化內部協同，通過強化頂層設計與政策引導深化產學研用合作，建立高效協同機制，且基于大學科分類實現多領域協同創新，順應科技發展趨勢引領學科交叉創新，積極推進國家實驗室融入創新聯合體建設，弘揚科學家精神、營造鼓勵創新探索的科研文化氛圍。

協同創新對于中國國家實驗室的建設和發展具有重要意義，應團結多方力量共同參與國家實驗室網絡體系，聚集產學研創新資源和開放共享科技資源，完善協同創新機制，加強與大學、科研院所、企業等組織的交流合作，形成功能互補、良性互動的格局［24］。通過構建協同創新的組織體系、深化產學研用合作、加強人才交流與培養、完善政策支持體系以及拓展國際合作與交流，推動國家實驗室開展協同創新活動，提升其在科技創新和產業發展中的核心作用，為中國的科技進步和經濟發展作出更大的貢獻。

黨中央、國務院高度重視中國國家實驗室體系的建設，在政策、資金、人才等方面給予了大力支持，推動國家實驗室體系不斷發展壯大；同時，各地方政府和相關部門也積極響應，加強協同創新和資源整合，為國家實驗室體系的建設提供了有力保障。未來，隨著科技的不斷進步和國家發展戰略的深入實施，中國國家實驗室體系將迎來更加廣闊的發展空間和更加重要的歷史使命，為推進科技強國建設提供更大的助力。