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近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步，我國(guó)重大科技設(shè)施越來越多，如何更好地進(jìn)行布局規(guī)劃，用好國(guó)之重器，是我國(guó)科學(xué)事業(yè)發(fā)展過程中需要認(rèn)真研究的問題。本文基于國(guó)際比較的視角，希望借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。 

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（以下簡(jiǎn)稱重大設(shè)施）作為重要的公共研究支撐平臺(tái)，通常分成作為技術(shù)平臺(tái)的“硬設(shè)施”和作為數(shù)據(jù)平臺(tái)的“軟設(shè)施”兩類。 

硬設(shè)施包括支撐各個(gè)學(xué)科研究的各類大型裝置，如可控核聚變?cè)O(shè)施、種質(zhì)資源庫、加速器、同步輻射光源等，其為科學(xué)技術(shù)研究在微觀化、宏觀化、復(fù)雜化方面不斷深入提供極限研究手段；軟設(shè)施則是支撐海量科研數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交換、分析、計(jì)算的數(shù)據(jù)資源與計(jì)算平臺(tái)，包括網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)架構(gòu)、支撐平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用軟件和算法工具，以及相關(guān)的存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)庫等，其有力支撐數(shù)據(jù)密集型科學(xué)研究生態(tài)系統(tǒng)。 

筆者認(rèn)為，硬設(shè)施和軟設(shè)施一起，全面支撐了能源科學(xué)、生命科學(xué)、地球系統(tǒng)與環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、空間與天文學(xué)、粒子物理與核物理、工程科學(xué)技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和技術(shù)研發(fā)全創(chuàng)新價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)；同時(shí)，在解決前沿科學(xué)問題、服務(wù)國(guó)家和社會(huì)重大需求等方面發(fā)揮著重要作用。 

世界主要經(jīng)濟(jì)體重大科技基礎(chǔ)設(shè)施布局特點(diǎn) 

從在運(yùn)行重大設(shè)施的年度累計(jì)分布情況來看，各國(guó)重大設(shè)施的數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)，其中法國(guó)和德國(guó)近 20年來重大設(shè)施運(yùn)行數(shù)量增長(zhǎng)迅速。中國(guó)規(guī)劃的重大設(shè)施總數(shù)與英國(guó)相近，但目前中國(guó)在建的數(shù)量居多、在運(yùn)行的數(shù)量較少。 

美國(guó)：長(zhǎng)期規(guī)劃與年度規(guī)劃并行，依托重大設(shè)施保持科技創(chuàng)新領(lǐng)先地位 

美國(guó)重大設(shè)施的主要管理部門是美國(guó)能源部（DOE）和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF），粒子物理、核物理和天文學(xué)等學(xué)科委員會(huì)也會(huì)對(duì)設(shè)施的發(fā)展提出建議。 

DOE 重大設(shè)施管理采用長(zhǎng)期規(guī)劃的方式，規(guī)劃覆蓋時(shí)段為20年，并根據(jù)重大設(shè)施規(guī)劃建設(shè)的優(yōu)先順序進(jìn)行資源配置。DOE管理的重大設(shè)施以粒子物理和核物理、材料科學(xué)研究設(shè)施為主。NSF 重大設(shè)施的規(guī)劃方式相對(duì)靈活，以年度規(guī)劃為主，并且會(huì)針對(duì)學(xué)科的重大進(jìn)展調(diào)整設(shè)施的建設(shè)目標(biāo)；NSF 管理的設(shè)施主要集中在空間和天文科學(xué)、地球系統(tǒng)與環(huán)境科學(xué)。美國(guó)目前在建的重大設(shè)施主要集中在粒子物理和核物理，以及空間和天文學(xué)方面。美國(guó)依托重大設(shè)施的重點(diǎn)研究方向包括粒子物理和核物理、超快科學(xué)、磁體科學(xué)、自適應(yīng)光學(xué)、原子分子物理學(xué)與光學(xué)等學(xué)科。 

在已有布局優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，美國(guó)還通過對(duì)重大設(shè)施的更新，提升研究能力，拓展研究方向；同時(shí)，繼續(xù)前瞻部署新的重大設(shè)施，探索和發(fā)現(xiàn)新的學(xué)科方向，以確保美國(guó)在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位。 

在規(guī)劃新設(shè)施時(shí)，美國(guó)非常重視預(yù)研究，預(yù)研時(shí)間很充分，并且還會(huì)選擇多個(gè)技術(shù)路線進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性預(yù)研。例如，電子離子對(duì)撞機(jī)（EIC）的概念設(shè)計(jì)就包括布魯克海文實(shí)驗(yàn)室提出的環(huán)環(huán)概念、直線環(huán)概念，以及杰斐遜實(shí)驗(yàn)室的八字環(huán)概念；NSF 最新的管理文件也明確提出重大設(shè)施的預(yù)研時(shí)間通常應(yīng)該在 10 年以上。 

德國(guó)：構(gòu)建長(zhǎng)期“研究伙伴”關(guān)系，重大設(shè)施帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí) 

德國(guó)由其聯(lián)邦教育與研究部負(fù)責(zé)對(duì)重大設(shè)施進(jìn)行長(zhǎng)期投資。亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)負(fù)責(zé)管理重大設(shè)施，弗勞恩霍夫協(xié)會(huì)、馬普學(xué)會(huì)、萊布尼茨聯(lián)合會(huì)及綜合性大學(xué)等重要研究機(jī)構(gòu)則作為重大設(shè)施的用戶與亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)形成了長(zhǎng)期“研究伙伴”關(guān)系。 

德國(guó)重大設(shè)施布局的一個(gè)顯著特點(diǎn)是將產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)和示范平臺(tái)也作為重大設(shè)施，并從國(guó)家層面支撐產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，作為歐盟的科技領(lǐng)頭羊，德國(guó)還積極牽頭歐盟層面的重大設(shè)施建設(shè)。 

法國(guó)：近期優(yōu)先布局生命健康和環(huán)境方向，新增數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施類別 

依托法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心（CNRS）、法國(guó)國(guó)家健康與醫(yī)學(xué)研究院（INSERM）等國(guó)立科研機(jī)構(gòu)，法國(guó)對(duì)重大設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃和管理。法國(guó)將生命健康和環(huán)境領(lǐng)域作為重大設(shè)施的重點(diǎn)布局方向，此外還關(guān)注大數(shù)據(jù)、氣候變化、人類行為研究等主題。 

值得強(qiáng)調(diào)的是，法國(guó) 2018 年“重大設(shè)施規(guī)劃路線圖”新增了“數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施”類別，并將原來歸類于“數(shù)學(xué)”領(lǐng)域的若干重大設(shè)施重新納入這一新增類別單獨(dú)管理；其目的是響應(yīng)歐洲“地平線 2020 計(jì)劃”提出的數(shù)據(jù)管理計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)施的安全互連，更好地管理重大設(shè)施產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。 

英國(guó)：重大設(shè)施能力建設(shè)應(yīng)對(duì)再崛起和“脫歐”挑戰(zhàn)，對(duì)接工業(yè)戰(zhàn)略需求 

在英國(guó)研究和創(chuàng)新署的投資和英國(guó)科學(xué)技術(shù)設(shè)施委員會(huì)的統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)下，英國(guó)的重大設(shè)施圍繞探索宇宙奧秘、發(fā)展先進(jìn)技術(shù)、解決現(xiàn)實(shí)世界挑戰(zhàn)三大目標(biāo)，開展從學(xué)術(shù)研究到產(chǎn)業(yè)研發(fā)的全鏈條創(chuàng)新。為應(yīng)對(duì)第四次工業(yè)革命和“脫歐”挑戰(zhàn)，英國(guó)尤其注重對(duì)數(shù)據(jù)重大設(shè)施的建設(shè)。 

英國(guó)還期望通過重大設(shè)施來支撐創(chuàng)意、人才、基建、區(qū)域發(fā)展和營(yíng)商環(huán)境等經(jīng)濟(jì)發(fā)展要素，以對(duì)接工業(yè)戰(zhàn)略需求，應(yīng)對(duì)建設(shè)最具創(chuàng)新活力經(jīng)濟(jì)體的挑戰(zhàn)。在布局方面，英國(guó)強(qiáng)調(diào)發(fā)展先進(jìn)探測(cè)技術(shù)、數(shù)據(jù)和計(jì)算能力、資源訪問能力及風(fēng)險(xiǎn)管控能力，并計(jì)劃在未來 10 年建設(shè)世界級(jí)的百億億次超級(jí)計(jì)算設(shè)施。 

歐盟： ESFRI統(tǒng)籌規(guī)劃，靈活性與穩(wěn)定性相互平衡 

歐洲科研基礎(chǔ)設(shè)施戰(zhàn)略論壇（ESFRI）代表歐盟統(tǒng)籌協(xié)調(diào)多邊關(guān)系，規(guī)劃布局重大設(shè)施，并根據(jù)歐盟各國(guó)投入水平進(jìn)行權(quán)益分配。ESFRI 規(guī)劃的設(shè)施項(xiàng)目都是單個(gè)國(guó)家在成本和技術(shù)復(fù)雜度方面壓力較大，需要在歐盟層面合作建設(shè)、達(dá)成共識(shí)的重大設(shè)施。 

歐盟重大設(shè)施規(guī)劃具有穩(wěn)定性和靈活性相互平衡的特點(diǎn)。歐盟尤其關(guān)注數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，提出要建設(shè)世界級(jí)的歐洲數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（EDI），并于2018年投入9890萬歐元啟動(dòng)相關(guān)工作，以期通過該重大設(shè)施為歐洲“科學(xué)云”提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務(wù)；此外，歐盟還提出協(xié)調(diào)并集成科技基礎(chǔ)設(shè)施和信息化基礎(chǔ)設(shè)施的整合愿景。 

重大科技基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展趨勢(shì) 

首先，空間集群化、功能集成化成為重要布局模式

集群化已經(jīng)成為各國(guó)重大設(shè)施的主要布局模式。平臺(tái)型重大設(shè)施與材料/生物研究重大設(shè)施、數(shù)據(jù)計(jì)算重大設(shè)施具有天然的“互補(bǔ)性”，因此各類先進(jìn)光源和中子源、納米和材料研究中心，以及數(shù)據(jù)計(jì)算中心經(jīng)常協(xié)同布局。 

此外，從歷史來看，單個(gè)重大設(shè)施往往會(huì)發(fā)展成重大設(shè)施集群，進(jìn)而發(fā)展為多學(xué)科綜合性科學(xué)基地，最后發(fā)展成為綜合性國(guó)家科創(chuàng)中心。例如，德國(guó)漢堡、英國(guó)哈維爾、法國(guó)格勒諾布爾、日本東京灣等均是由重大設(shè)施建設(shè)起步，最后發(fā)展成為國(guó)家科創(chuàng)中心。重大設(shè)施集群化布局將產(chǎn)生綜合集成的放大效應(yīng)，降低了技術(shù)成本，加速了技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品研發(fā)的進(jìn)程。 

其次，軟設(shè)施將成為未來科技布局的戰(zhàn)略重心 

（1）各國(guó)加強(qiáng)對(duì)科學(xué)數(shù)據(jù)、模型和計(jì)算資源的戰(zhàn)略部署。大多數(shù)研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出對(duì)長(zhǎng)期觀測(cè)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸、多源數(shù)據(jù)綜合分析等的強(qiáng)烈需求。因而，數(shù)據(jù)和計(jì)算平臺(tái)等軟設(shè)施成為發(fā)達(dá)國(guó)家規(guī)劃布局的重點(diǎn)。 

（2）科研數(shù)據(jù)成為國(guó)家戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)主權(quán)成為關(guān)注焦點(diǎn)。科研活動(dòng)每天產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，海量的科學(xué)數(shù)據(jù)推動(dòng)“大數(shù)據(jù) + 大計(jì)算 = 大發(fā)現(xiàn)”成為科學(xué)研究新范式。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，科研數(shù)據(jù)成為國(guó)家戰(zhàn)略資源。同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家還在繼續(xù)著力打造新一代數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施，以保障科研數(shù)據(jù)安全和科研數(shù)據(jù)主權(quán)。 而我國(guó)目前大量生物研究的數(shù)據(jù)上傳到美國(guó)、日本、歐盟三大生物數(shù)據(jù)中心，地理科學(xué)數(shù)據(jù)上傳到 4TU. ResearchData等國(guó)外數(shù)據(jù)平臺(tái)，存在科研數(shù)據(jù)流失和數(shù)據(jù)受制于人的風(fēng)險(xiǎn)。 

（3）網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)中心成為新型軟設(shè)施。科研數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施呈現(xiàn)出機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、學(xué)科數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化、區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化的特征。基于數(shù)據(jù)的整合提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，進(jìn)一步促成了跨機(jī)構(gòu)合作、學(xué)科交叉融合和國(guó)家科學(xué)數(shù)據(jù)集成，使人才、裝置、創(chuàng)新思想等科技創(chuàng)新要素鏈接起來。科研數(shù)據(jù)因此可以被更多科研人員利用，同時(shí)促進(jìn)了科學(xué)發(fā)現(xiàn)的最大化。 

再次，重大設(shè)施對(duì)產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)問題的支撐能力不斷強(qiáng)化 

各國(guó)積極規(guī)劃建設(shè)支撐特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大設(shè)施，助力戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 

英國(guó) 75% 的重大設(shè)施支撐了企業(yè)研發(fā)活動(dòng)，其散裂中子源設(shè)施為全球有機(jī)電子領(lǐng)域創(chuàng)造了累計(jì) 130 億英鎊的市值。 

近期，德國(guó)布局了下一代列車、汽車研究重大設(shè)施，法國(guó)、美國(guó)等在工業(yè)生物技術(shù)、神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)新療法、人工智能產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域布局了一批產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究和轉(zhuǎn)化平臺(tái)。德國(guó)政府還規(guī)定柏林同步加速器應(yīng)為企業(yè)用戶分配33%的機(jī)時(shí)。 

此外，設(shè)施運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)還與企業(yè)建立靈活多樣的合作機(jī)制，如共建先進(jìn)實(shí)驗(yàn)儀器、簽訂合作備忘錄、設(shè)立創(chuàng)新基金等，從而促進(jìn)知識(shí)流動(dòng)和成果轉(zhuǎn)化。 

來源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》