◇根據(jù)規(guī)劃，“十四五”期間擬新建20個左右大科學裝置，我國大科學裝置建設迎來了實現(xiàn)歷史性跨越的快速發(fā)展期。目前，我國在建和運行的大科學裝置總量達57個，部分設施綜合水平邁入全球“第一方陣”
◇強化依托大科學裝置的建制化科學研究工作。一方面，加強開放共享，為高水平科研活動提供更好支撐；另一方面，找準國家發(fā)展中遇到的重大瓶頸科學問題，設計一些利用建制化組織優(yōu)勢，多設施、多用戶協(xié)同創(chuàng)新的新機制
◇大科學裝置的設計和建造具有工程和科研雙重性，應考慮項目、人才的一體化資源配置方式，培養(yǎng)所需的科學、技術、工程、管理復合型領軍人才
文|《瞭望》新聞周刊記者 扈永順
2月1日，高能同步輻射光源（HEPS）儲存環(huán)隧道設備安裝工作正式啟動，標志著HEPS加速器設備安裝進入攻堅階段。
HEPS是國家重大科技基礎設施，由國家發(fā)展改革委批復立項，中國科學院高能物理研究所承擔建設。建成后，將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一，將為國家的重大戰(zhàn)略需求和前沿基礎科學研究提供技術支撐平臺。
國家重大科技基礎設施也稱大科學裝置，其能夠提供探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實現(xiàn)科技變革的能力，是為高水平研究活動提供長期運行服務、具有較大國際影響力的國家公共設施。大科學裝置設施建設集科學技術、工業(yè)制造、材料加工、人才隊伍優(yōu)勢于一體，代表了一個國家的綜合科技實力。
世界科技強國都將大科學裝置的發(fā)展作為提升國家核心競爭力的重要舉措。邁入新發(fā)展階段，我國大科學裝置作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，其建設發(fā)展面臨著新的形勢和要求。
“盡快建成布局完備、技術領先、運行高效、創(chuàng)新有力、綜合效應顯著的國家重大科技基礎設施體系，以全面支撐原始創(chuàng)新能力提升、戰(zhàn)略高技術研發(fā)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、區(qū)域創(chuàng)新高地建設，實現(xiàn)躋身創(chuàng)新型國家前列和世界科技強國的目標。”中國科學院院士、中國科學院高能物理研究所所長王貽芳在接受《瞭望》新聞周刊專訪時表示。
部分大科學裝置綜合水平邁入全球“第一方陣”
《瞭望》：HEPS是什么類型的大科學裝置？儲存環(huán)隧道設備安裝工作正式啟動意味著什么？
王貽芳：大科學裝置是國家基礎設施的重要組成部分，但它不同于一般的基本建設項目，具有鮮明的科學和工程雙重屬性。其設計、研制及相關技術和工藝具有綜合性、復雜性、先進性，有時具有唯一性，知識創(chuàng)新和科學成果產(chǎn)出豐碩，技術溢出、人才集聚效益顯著，因此往往成為國家創(chuàng)新高地的核心要素。同時，它也不同于一般的科研儀器中心或平臺，是需要自行設計研制專用的設備，體量大、投資大、能力強、技術復雜先進、生命周期長，具有明確的科學目標，體現(xiàn)了國家意志，反映了國家需求，是“國之重器”“科技利器”，需要國家統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一布局、統(tǒng)一建設、統(tǒng)籌運行與開放。
按照不同的用途，重大科技基礎設施一般分為以下三類：
第一類是專用設施，為特定學科領域的重大科學技術目標而建設，如北京正負電子對撞機、超導托卡馬克核聚變實驗裝置、高海拔宇宙線觀測站、“中國天眼”等。專用設施有明確具體的科學目標，追求國際基礎科學研究的最前沿，依托設施開展的研究內(nèi)容、科學用戶群體也比較特定、集中。
第二類是公共實驗平臺，為多學科領域的基礎研究、應用研究提供支撐性平臺，例如HEPS、上海光源、中國散裂中子源、強磁場實驗裝置等。這類裝置為多個領域用戶提供實驗平臺和測試手段，追求滿足用戶需求，服務全面完整。
第三類是公益基礎設施，為經(jīng)濟建設、國家安全和社會發(fā)展提供基礎數(shù)據(jù)和信息服務，屬于非營利性、社會公益性設施，如中國遙感衛(wèi)星地面站、長短波授時系統(tǒng)等，追求滿足國家和公眾需求。
HEPS裝置主要由加速器、光束線及實驗站構成。HEPS儲存環(huán)為電子環(huán)形加速器，用于電子第三級加速，同時產(chǎn)生同步輻射光，是世界上第三大光源加速器、國內(nèi)第一大加速器，環(huán)內(nèi)面積約合20余個足球場。HEPS儲存環(huán)隧道設備安裝工作正式啟動，是HEPS快速向前推進的一個新起點，標志著HEPS加速器更多更精密的設備開始安裝，HEPS進入了更廣范圍和更深層次的攻堅階段。
《瞭望》：我國大科學裝置建設情況如何？
王貽芳：黨的十八大以來，我國對大科學裝置進行了前瞻部署和系統(tǒng)布局，投入力度持續(xù)加大?！笆濉逼陂g，我國啟動建設了高海拔宇宙線觀測站等15項設施；“十三五”期間，在基礎科學、能源、地球系統(tǒng)與環(huán)境、空間和天文以及部分多學科交叉領域，啟動建設了高能同步輻射光源、硬X射線自由電子激光裝置等9項設施。這兩個五年規(guī)劃，累計項目數(shù)接近此前建設總數(shù)。根據(jù)規(guī)劃，“十四五”期間，擬新建20個左右大科學裝置，我國大科學裝置建設迎來了實現(xiàn)歷史性跨越的快速發(fā)展期。目前，我國在建和運行的大科學裝置總量達57個，部分設施綜合水平邁入全球“第一方陣”。
為解決關鍵瓶頸問題作出突出貢獻
《瞭望》：我國大科學裝置已經(jīng)取得了哪些運行成效？
王貽芳：幾十年來，大科學裝置為解決關鍵瓶頸問題作出了突出貢獻，其技術溢出也促進了經(jīng)濟社會發(fā)展，并依托設施逐步形成了一批在國際上有重要影響的國家科技創(chuàng)新中心和人才高地。主要成效可以概括為五個方面：
第一，原創(chuàng)性引領性科技成果的策源地。大科學裝置為開展基礎研究和應用研究提供了重要平臺，推動我國粒子物理、凝聚態(tài)物理、天文、空間科學、生命科學等領域部分前沿方向的科研水平迅速進入國際先進行列。2011年以來，依托大科學裝置產(chǎn)生的成果有22項入選國家科技“三大獎”，其中9項國家自然科學獎、3項國家技術發(fā)明獎、10項國家科學技術進步獎。一些成果更是在國際上產(chǎn)生了重大影響力。例如，大亞灣反應堆中微子實驗發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩，并精確測量到其振蕩幾率。該結果是對自然界最基本物理參數(shù)的測量，對未來中微子物理的發(fā)展方向起著決定性作用。
第二，解決國家重大戰(zhàn)略科技問題的主平臺。大科學裝置推動解決了一批關鍵核心技術、引領帶動了相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如航空發(fā)動機葉片一直是制約我國航空領域發(fā)展的“卡脖子”問題，過去一直缺乏合適的檢測手段。通過中國散裂中子源，科研人員首次獲得了多種型號發(fā)動機的高溫合金葉片、單晶葉片、3D打印葉片在不同工藝、不同服役狀況下的內(nèi)部應力數(shù)據(jù)，填補了國內(nèi)深層高精度應力測試與評價的空白，支撐解決國產(chǎn)葉片的材料設計、制備和加工工藝難題。
第三，推動戰(zhàn)略性高技術發(fā)展的新引擎。重大科技基礎設施技術溢出效應大幅提升，催生一批新技術、新產(chǎn)品，成為促進戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新驅動力，為國民經(jīng)濟和社會發(fā)展提供了科技支撐。比如中科院近代物理所依托蘭州重離子研究裝置，于2021年實現(xiàn)我國首臺醫(yī)用重離子加速器——碳離子治療系統(tǒng)的成功應用，使人類向攻克癌癥又邁進了一步。這標志著我國成為全球第四個擁有自主研發(fā)重離子治療系統(tǒng)和臨床應用能力的國家，實現(xiàn)我國在大型醫(yī)療設備研制方面的歷史性突破。
第四，打造國家創(chuàng)新高地的強內(nèi)核。近年來，有關部門將大科學裝置作為國家創(chuàng)新高地建設的核心內(nèi)容，加快推動北京、上海、粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心建設，特別是建設上海張江、安徽合肥、北京懷柔和粵港澳綜合性國家科學中心。這一戰(zhàn)略舉措不僅加快了大科學裝置的建設，也顯著提升了這些創(chuàng)新高地的科技實力和創(chuàng)新能力。
第五，引才聚才和推動高水平創(chuàng)新合作的新高地。大科學裝置在建設和運行過程中，集聚和培養(yǎng)了一大批懂科學、懂技術、懂工程、懂管理的領軍人才，建成后還吸引了國內(nèi)外人才開展科學研究和科技合作。以落戶東莞的中國散裂中子源為例，中科院高能物理所在當?shù)丶酆团囵B(yǎng)了一支400多人的高水平工程和科研團隊及大批青年學生。
《瞭望》：對標高水平科技自立自強的目標要求，大科學裝置建設還有哪些短板待補？
王貽芳：我國的大科學裝置建設起步相對較晚，技術儲備和人才隊伍尚有不足，整體水平與實現(xiàn)高水平科技自立自強的目標要求尚有差距。
一是世界領先，甚至獨創(chuàng)獨有的大科學裝置還不夠多。我國大科學裝置大多以跟蹤模仿和追趕西方發(fā)達國家為主，關鍵技術的源頭主要來源于國外，性能指標與世界先進水平還有差距。我們需要加強戰(zhàn)略研究，選擇建造一批國際領先的大科學裝置。
二是依托大科學裝置的建制化研究有待加強。大科學裝置開放共享吸引了大批用戶開展科研工作，但我們也發(fā)現(xiàn)在公共實驗平臺類的設施上，科研用戶圍繞國家緊迫的戰(zhàn)略需求、開展定向性科學問題牽引的建制化研究不多，制約了產(chǎn)出重大原創(chuàng)成果、解決關鍵核心技術問題的能力。
三是依托大科學裝置的國際合作程度不夠。一方面，我國主持的本土項目國際合作比重較低；另一方面，我國也較少實質性地、有顯示度地參加別國的項目。當前，國際科技合作面臨嚴峻挑戰(zhàn)，大科學裝置在開展科學家合作、進行深度交流上具有獨特優(yōu)勢，可以發(fā)揮更大作用。
加速發(fā)展大科學裝置
《瞭望》：新形勢對大科學裝置建設提出了什么樣的新要求？
王貽芳：實現(xiàn)高水平科技自立自強需要加速發(fā)展大科學裝置，為原始創(chuàng)新和關鍵技術攻關提供更強力支撐。
首先，強化頂層設計，優(yōu)化管理，避免一哄而上，重復布局。發(fā)揮集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，做好發(fā)展戰(zhàn)略選擇和優(yōu)勢學科布局。
合理的投入是實現(xiàn)發(fā)展目標的最基本保障。實現(xiàn)追趕超越，作為支撐的基礎設施就必須比對手更強，對設施發(fā)展的投入應該有較大幅度的增長，前瞻布局大科學裝置的預先研究。當前國家有關部門已將少數(shù)預研項目列入“十四五”設施建設規(guī)劃，需要在有關部門支持預研項目的基礎上，加強部門聯(lián)動，完善不同類型預研的投入機制，在可能發(fā)生革命性突破的方向，加強原理性探索、概念性設計或關鍵部件研制等預研工作；大科學裝置的設計和建造具有鮮明的工程和科研雙重性，應考慮項目、人才的一體化資源配置方式，培養(yǎng)所需的科學、技術、工程、管理復合型領軍人才，重視設施建設和運行維護人才隊伍，加大穩(wěn)定支持力度。
再者，強化依托大科學裝置的建制化科學研究工作。一方面，加強開放共享，做好裝置升級和實驗新方法、實驗新技術的創(chuàng)新，提高裝置本身的運行服務能力，為高水平科研活動提供更好支撐；另一方面，找準國家發(fā)展中遇到的重大瓶頸科學問題，設計一些利用建制化組織優(yōu)勢，多設施、多用戶協(xié)同創(chuàng)新的新機制。
例如在中科院支持下，我們與中科院金屬所、中國鋼研科技集團、中國航發(fā)沈陽發(fā)動機研究所、中國航發(fā)北京航空材料研究院等優(yōu)勢團隊，圍繞航空航天發(fā)動機葉片和復合材料、高端軸承、高鐵輪軸等“卡脖子”技術，開展有組織、體系化的科學研究。技術人員和科研專家組成一體化團隊聯(lián)合攻關，利用散裂中子源、北京同步輻射裝置、穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置等多個設施，共同制定實驗方案，開發(fā)更精準的測試方法，推動實驗方法創(chuàng)新、實驗能力升級與科學問題研究的深入融合。
第三，加強高水平國際合作，發(fā)起國際大科學計劃。大科學裝置一直是國際科技合作的重點領域，例如江門中微子實驗獲得國際實物貢獻約3000萬歐元，占比15%左右，共有境外16個國家和地區(qū)300多位科學家參加。
我們要堅定開放合作，圍繞大科學裝置的建設和運行，努力拓展合作范圍、方式和渠道。在項目遴選、評估、建設上有更多的國際參與和貢獻，同時積極參加國際項目，爭取國際支持。也希望國家選取有重大影響的“硬科技”項目，盡快發(fā)起實施若干國際大科學計劃和大科學工程，推動大科學裝置發(fā)展。
引自瞭望2023年第7期 2023-02-11 原地址：https://h.xinhuaxmt.com/vh512/share/11365915?d=134b042&channel=weixin
附件下載：
