匡光力 汪文强

（1 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心; 2 安徽大学）

20世纪中叶以来，科学技术的突破离不开大科学工程的实施。大科学工程对于孕育前沿科学创新领域、取得重大原创成果、推动重大技术革新具有重大的战略意义，是经济社会创新发展的源泉。基于大科学工程的重要作用，世界各国（地区）均制定了大科学工程战略规划。[1]20世纪末期，我国先后实施了一批大科学工程项目，尤其是“十一五”以来，我国大科学工程建设发展迅猛，无论是工程建设水平、关键技术创新以及前沿突破性成果的产出均取得了令人瞩目的进步，为我国的科技进步、经济发展提供了重要支撑。大科学工程快速发展的过程中，由于其具有技术复杂、建设周期长等不确定风险，出现了大科学工程的信任危机、溢出效应不明显、公众认知和参与度不高等问题，严重制约了大科学工程作用的充分发挥。本文将从大科学工程的基本属性出发，结合国内大科学工程的发展现状和存在的问题，提出相应的管理措施。

一、何谓大科学工程

科学技术自诞生以来一直没有停止过前进的步伐。当今世界，新一轮科技革命正蓄势待发。[2]随着科学技术的不断发展，知识的生产方式随之发生重大变革。现代科学体系具有目标宏大、人员和资金投资巨大且集中、多学科交叉融合等特征，为了通俗地体现现代科技体系内部各个要素的关系，“大科学工程”由此而生。[3]

“大科学工程”体现出现代科学体系是科学、技术和工程一体化的结构特征，具有目标大、投入多、学科广、周期长、过程复杂且具有一定的不确定性等外显特征。[4]这些外显特征均是大科学工程在实施过程中科学、技术和工程三要素相互交织产生的结果。基于大科学工程三要素的相互影响，大科学工程本质特征是：（1）重大的创新性，大科学工程在实施过程中必然会产生重大的原创成果（包括科学创新和技术创新）；（2）科学、技术和工程三要素的动态关联性，大科学工程的实施过程伴随着科学的发现、技术的进步以及工程的完善，三者相辅相成；（3）多学科、多领域交叉融合，大科学工程是多学科的科研团队、多领域的技术研发团队以及多层次的工程实施队伍为实现共同目标的重大合作举措；（4）动态演化的过程，大科学工程不仅包含了大科学装置，更包括项目建议、设计、立项、实施和运行维护整个过程。

根据主要用途，大科学工程分为三类：（1）基础科学专用装置，为完成特定科学目标而建设，例如北京正负电子对撞机等；（2）应用型公共平台，主要为多学科领域的基础研究、应用基础研究服务而建设，例如同步辐射装置、强磁场实验装置等；（3）公益性服务设施，主要为社会上的各方面需求（如国家经济建设、国防安全等）提供保障，例如遥感卫星地面站等。[5]各类大科学工程的主要功能基本一致，主要为：（1）科技创新的摇篮，大科学工程为多学科领域的前沿研究提供最有利的技术支撑，实现科学技术的重大突破；（2）产业创新发展的原动力，大科学工程的创新成果产生新技术，孕育新的经济增长点，催生新兴产业，改变相关产业链的格局；（3）国家综合科技实力的象征，大科学工程具有明确的科学目标和国家使命，常被称为“国之重器”，是国家综合科技实力的标志性“名片”；（4）高端科技人才的“磁石”，大科学工程拥有国际先进的实验条件，具有明显的“磁吸效应”，必然成为吸引国内外的高端科技人才的“磁石”，[6]也是一批又一批优秀人才的孵化器。

二、我国大科学工程发展现状

我国自1984年北京正负电子对撞机建设以来，陆续开展了一系列大科学工程项目，从跟踪学习到自主研制，逐步缩小了我国与欧美发达国家的科技差距，并在某些方面实现“并跑”，甚至一定程度的“领跑”，体现了我国社会主义制度的优越性。

1.发展历程

起步阶段：21世纪之前，我国大科学工程项目集中以中国科学院所属科研院所为牵头单位，主要用于专用研究和公益服务，发展内容不全面。

跟踪阶段：2001年至2012年，我国大科学工程的建设紧跟国外已有的大科学工程发展现状聚焦世界科技前沿，多数由中国科学院的科研院所牵头负责，部分由高校建设，主要用于多学科领域的前沿研究，呈现均衡发展趋势。

蓬勃发展阶段：十八大以来，国家出台《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012—2030年）》，明确了我国未来大科学工程的重点发展方向，瞄准科技前沿研究和国家重大战略需求，均衡全面发展，服务于国家科技强国建设和可持续发展战略。[7]

2.主要成就

目前我国投入运行和在建的大科学工程项目超过50个。据不完全统计，“十一五”以来我国布局的大科学工程项目有40个（见表1），为探索科学前沿和完成重大科技任务提供了重要支撑，推动我国多领域前沿方向的科研水平进入国际先进行列。俗称“人造太阳”的全超导托卡马克连续创造了101.2秒高约束模等离子体运行和等离子体中心电子温度达1亿度的双项世界纪录；稳态强磁场实验装置磁场强度达到43.9 T，稳居世界第二；500米口径球面射电望远镜是国际上最大的单口径射电望远镜。此外，依托大科学工程的优越条件，国内外的科研学者取得丰硕的前沿研究成果。以稳态强磁场实验装置为例，自试运行以来，各系统累计运行近45万小时，为国内外近150家用户单位超过2600项课题提供了实验条件，支撑了我国材料物理、生命科学和能源信息领域的多学科前沿研究取得突破。

表1 “十一五”以来的大科学工程项目

续表1

三、我国大科学工程管理中存在的问题

伴随着我国大科学工程的快速发展，大科学工程的建设规模和资源投入不断增加。由于其具有技术复杂、建设周期长等不确定性因素，贯穿于大科学工程建设和运行全过程的大科学工程管理难度显著增强，管理过程中不同阶段存在的问题日益凸显，具体如下：

（1）科学性、必要性、先进性、可行性的立项论证有待加强。

随着我国创新驱动发展战略的实施，大科学工程建设呈现雨后春笋般的繁荣景象，但其中不乏存在立项条件不够充分的大科学工程项目，表现为：知识与技术储备、人才储备以及经费条件等基础支撑条件不够成熟；[8]研究目标理想化，未瞄准现阶段我国面临的重大需求、“卡脖子”关键技术问题等，与实际需求关联度不够紧密；技术指标跟踪国外现有同类型装置，缺乏国际先进性；主体建设内容主要依靠进口设备集成，缺乏自主研发且面临国外封锁的风险。然而每个大科学工程都占据了巨大的资源条件，且我国的现实因素决定大科学工程一旦立项，无法停止。

（2）创新研发市场风险高，企业参与动力不足。

大科学工程建设的主体均是科学家领衔的科研机构和高校，相关政府部门作为引导者、协调者和决策者以及投资主体，[9]缺少社会资本的参与。大科学工程项目的投资巨大，短期内无显著直接经济产出，而企业资本注重经济效益，对于市场前景具有很大不确定性和投资数额巨大的创新研发或基础研究，企业需要承担较高的市场风险；且大科学工程聚焦前沿科技，专业性强，多数企业缺乏对大科学工程应用前景的全面了解，无法判断其对企业创新研发的作用，动力不足。综合以上两方面的原因导致企业参与度不高。

（3）重建设，轻运行。

大科学工程项目一旦获得立项批复，其建设过程中所需各项资源基本上能够获得满足。近年来，地方政府通过财政支持或保障配套条件等方式积极参与建设大科学工程，确保所在地的大科学装置得以顺利建成。大科学工程项目的最终目的是需要建成的大科学装置能够实现长时间地高效运行，装置建成后的运行投入和管理更应该得到各方的稳定支持，但就现有在运行的大科学工程项目而言，其运行获得稳定支持的渠道单一且力度不足。按照一般惯例，年度运行费仅为工程建设总投资的10%左右，无法保证装置的高效稳定运行。若没有足够的运行支持，将无法充分发挥大科学工程的作用。

（4）大科学工程持续发展支持不足。

已建成的大科学工程或早或晚都要面对装置改造升级的发展问题，有的因为立项时求稳采用了较保守的技术方案，有的因为学科发展快，对装置提出了更高要求。因此现有大科学工程的持续发展对于保持其先进性非常重要。而目前的重大科技基础设施维修改造项目聚焦于装置某一局部系统的性能提升，对于装置性能的整体提升作用有限且项目数量少、规模小，顾此失彼、杯水车薪，限制了其建设队伍作用的持续发挥，无法支撑大科学工程的持续发展。

（5）溢出效应不显著，产业化效率不高。

大科学工程项目不但会产出具有国际影响力的重大科技成果，对国民经济的“溢出效应”也非常高，能够有效促进相关技术和产业的创新发展。例如英国散裂中子源已与100多家企业建立了常态化的合作，经济效益显著；日本质子加速研究设施聚焦于周边企业合作，专设两条束线提供企业使用，显著促进了相关企业的研发实力。我国已投入运行的大科学工程多是面向前沿基础科学研究，科研用户需求旺盛，产业用户稀缺，并且设施实验条件均首先满足科研基础实验需求，产业用户的应用实验需求常被忽视，进而产出多体现在高水平的科学论文成果（知识创新），但从知识创新到新技术产生再到产业化的周期长、不确定性较高、相关体制不完善、总体效率不高，故对经济的“溢出效应”还不太显著。[10]

（6）专业性强，开放程度有限，公众认知和参与度不高。

我国大科学工程项目多用于前沿科学研究。对于一般公众而言，大科学工程及其相关活动科技含量高、专业性强，与公众日常生活关联度不高，导致公众难以理解其相关活动。[11]此外，大科学工程项目的开放程度不高，具体表现为：对外开放有限，仅在固定的公众开放日对社会开放；科普形式比较局限，主要为科普展板以及非专业科普人员的讲解。这些因素均导致公众对于大科学工程的认知和参与度不高，进而影响大科学工程的使用效率以及社会功能的实现。

（7）集群效应不明显。

不同类型的大科学工程具有不同的研究手段和研究目标，甚至不同的研究对象，相互之间常体现出相互补充、相互促进的关系。如英国哈维尔园区的不同装置（英国散裂中子源、中央激光设施、钻石光源等）针对物质的特性进行不同深度和广度的测量，实现对研究对象的全方位表征。[10]我国大科学工程项目起步较晚，布局零星化。中国科学院牵头负责的20个大科学工程设施布局在全国13个地区，仅北京、上海和合肥三地有多个已运行的设施，集群化布局才刚刚起步。大科学工程间协同合作条件不足，产生“1+1＞2”的集群效应不明显。

四、大科学工程发展问题的管理建议

大科学工程是支持当今科技发展的关键平台，直接影响国际科技竞争与合作，加强对大科学工程项目的管理意义重大。大科学工程可以有力地支撑科学前沿的发展，产出大量知识创新成果；催生新技术，助推新型产业发展；培养一批又一批优秀科技人才。对于大科学工程的管理应是全过程的，从项目立项、工程实施、设施运行、到成果利用，尚需不断地改善管理措施，以便更好地提升我国的科技实力、且实现投资效益的最大化。聚焦以上问题，本文提出了有针对性的建议。

（1）聚焦国家重大需求，瞄准“卡脖子”关键科技问题，提升大科学工程项目立项管理水平。

当前我国大科学工程项目蓬勃发展，地方的热情也不断高涨，但现实情况决定了大科学工程项目一旦立项，均需持续不断地投入相关资源，没有“暂停”键，因此在大科学工程立项之前应展开充分地评估，加强立项管理。现阶段，面对日益复杂的国际形势，应聚焦国家重大需求，瞄准“卡脖子”关键科技问题，论证项目重要性、必要性、紧迫性、可行性和经费合理性以及经济与社会效益，重点支持基础扎实、其成果为经济和社会发展所急需、且应用较广泛的大科学工程项目。同时，新立项的大科学工程必需具有国际先进性，以便我国科学家有较好的条件开展科学前沿竞争。

（2）参与主体应多样化，政府相关管理部门从外围决策者转入到内围服务者，科技企业从观望者变为参与者。

目前我国大科学工程项目的建设与运行多为科学家领衔的科研机构和高校，应广泛吸纳其他类型的社会主体，争取更多的社会资本。相关政府管理部门与科研团队组建相应的一线服务机构，通过多渠道向社会展示大科学工程项目的各项功能，并广泛调研相关科技企业创新发展的需求，吸纳科技企业参与大科学工程项目的建设与运行，并逐步提高企业用户的运行机时，增强企业参与的积极性。

（3）加强大科学工程项目后评价管理，加大运行支持力度。

加强大科学工程项目的后评价管理，针对大科学工程取得的前沿成果以及存在的科学研究需求开展第三方评估。基于评估结果，布局支持运行的资源，包括人员、经费以及维修改造项目。此外，目前已建成的大科学装置运行支持的来源基本源于国家，地方和社会的支持匮乏。通过开展大科学工程经济效益的后评价，形成“国家支持作为保障，地方与社会支持作为补充”的常态化运行支持机制。

（4）拓宽改造经费渠道，合理规划二期工程。

目前装置改造的主要途径是重大科技基础设施维修改造项目。由于该项目有很大一部分是用于维修，真正用于大科学工程改造提升的并不多，可以通过加大该项目支持力度来加强大科学工程的改造升级。理论上，还有很多经费渠道都可用于大科学工程的改造，但目前仅有维修改造项目建设的设备经过认定可以列入大科学工程的设备清单，才能获得后续运行费支持。可以考虑在认定是否归属大科学工程的时候放宽对经费来源的限制，从而拓宽获取改造经费的途径。

针对装置的重大提升一般应依托原有建设队伍开展相应的二期工程的建设，充分发挥了原有建设队伍的持续作用，提升装置水平，保证装置先进性的持续，促进人才队伍的发展。如上海光源在2010年建成后，2016年获批二期线站工程。软X射线自由电子激光第一阶段试验装置建成后，即规划了硬X射线自由电子激光装置。这种集中深耕某一领域的大科学工程提升改造，使得上海在光源平台建设方面走在了全国前列，聚集了大批人才，奠定了国家综合性科学中心的基础，非常值得其它大科学工程借鉴。

（5）聚焦持续可见且具有重大应用价值的科研成果，持续跟进，形成全链条的管理与服务。

一直以来，我国科学研究的创新链与社会经济的产业链结合不紧密，存在“两张皮”的现象[12]。产自大科学工程的创新成果比比皆是，如何实现创新成果的产业应用是阻碍大科学工程充分发挥其经济效益的“篱笆墙”[13]，需要在大科学工程的管理过程中，主动关注市场需求，聚焦持续取得创新突破且具有重大应用价值的科研成果，夯实研究成果的“确定性”，实现“科学研究→技术创新→产品研发”的完整链条，使得创新链与产业链互通，充分体现大科学工程的经济价值，反哺大科学工程的创新发展。

（6）完善科普体系，加大开放力度，充分体现大科学工程的社会价值。

我国大科学工程一直以来具有科学神秘感，科普内容的学术化、科普手段的单一化、开放程度的局限性等极度阻碍了社会大众对于大科学工程的认识和理解。现如今，网络信息化资源十分便捷，大科学工程的建设单位应设置独立的门户网站并建立持续稳定的维护机制，实现大科学工程的即时科普效应，同时加大开放程度，主动开放、定期开放并与文化产业互通，依托文化产业提升大科学工程的社会知名度，充分发挥大科学工程的社会影响，培养更多的科学爱好者。此外，主管部门要统筹所有大科学工程的科普内容，实现科普资源共享，并通过加大科普人才的培养和科普活动的全方位支持，支撑大科学工程的科普工作。

（7）加强顶层规划布局，实现大科学工程的集群化发展。

瞄准“四个面向”，聚焦综合性国家科学中心，在项目顶层设计过程中重点考虑国家级创新基地的发展与需求，在项目规划布局过程中给予综合性国家科学中心的充分支持，实现综合性国家科学中心的大科学工程集群化发展，建立大科学工程间的协同合作机制，充分发挥大科学工程集群效应，全面系统地体现出大科学工程对于提升综合创新水平的重要价值。