近年來(lái)，隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和科技進(jìn)步，我國重大科技設施越來(lái)越多，如何更好地進(jìn)行布局規劃，用好國之重器，是我國科學(xué)事業(yè)發(fā)展過(guò)程中需要認真研究的問(wèn)題。本文基于國際比較的視角，希望借鑒國外成功經(jīng)驗，進(jìn)一步推動(dòng)我國重大科技基礎設施建設。 

重大科技基礎設施（以下簡(jiǎn)稱(chēng)重大設施）作為重要的公共研究支撐平臺，通常分成作為技術(shù)平臺的“硬設施”和作為數據平臺的“軟設施”兩類(lèi)。 

硬設施包括支撐各個(gè)學(xué)科研究的各類(lèi)大型裝置，如可控核聚變設施、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(guān)化、宏觀(guān)化、復雜化方面不斷深入提供極限研究手段；軟設施則是支撐海量科研數據存儲、交換、分析、計算的數據資源與計算平臺，包括網(wǎng)絡(luò )、系統架構、支撐平臺建設與應用軟件和算法工具，以及相關(guān)的存儲器、數據庫等，其有力支撐數據密集型科學(xué)研究生態(tài)系統。 

筆者認為，硬設施和軟設施一起，全面支撐了能源科學(xué)、生命科學(xué)、地球系統與環(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)科的基礎研究、應用研究和技術(shù)研發(fā)全創(chuàng )新價(jià)值鏈的各個(gè)環(huán)節；同時(shí)，在解決前沿科學(xué)問(wèn)題、服務(wù)國家和社會(huì )重大需求等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用。 

世界主要經(jīng)濟體重大科技基礎設施布局特點(diǎn) 

從在運行重大設施的年度累計分布情況來(lái)看，各國重大設施的數量穩步增長(cháng)，其中法國和德國近 20年來(lái)重大設施運行數量增長(cháng)迅速。中國規劃的重大設施總數與英國相近，但目前中國在建的數量居多、在運行的數量較少。 

美國：長(cháng)期規劃與年度規劃并行，依托重大設施保持科技創(chuàng )新領(lǐng)先地位 

美國重大設施的主要管理部門(mén)是美國能源部（DOE）和美國國家科學(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 )對設施的發(fā)展提出建議。 

DOE 重大設施管理采用長(cháng)期規劃的方式，規劃覆蓋時(shí)段為20年，并根據重大設施規劃建設的優(yōu)先順序進(jìn)行資源配置。DOE管理的重大設施以粒子物理和核物理、材料科學(xué)研究設施為主。NSF 重大設施的規劃方式相對靈活，以年度規劃為主，并且會(huì )針對學(xué)科的重大進(jìn)展調整設施的建設目標；NSF 管理的設施主要集中在空間和天文科學(xué)、地球系統與環(huán)境科學(xué)。美國目前在建的重大設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。美國依托重大設施的重點(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)勢的基礎上，美國還通過(guò)對重大設施的更新，提升研究能力，拓展研究方向；同時(shí)，繼續前瞻部署新的重大設施，探索和發(fā)現新的學(xué)科方向，以確保美國在基礎研究領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。 

在規劃新設施時(shí)，美國非常重視預研究，預研時(shí)間很充分，并且還會(huì )選擇多個(gè)技術(shù)路線(xiàn)進(jìn)行競爭性預研。例如，電子離子對撞機（EIC）的概念設計就包括布魯克海文實(shí)驗室提出的環(huán)環(huán)概念、直線(xiàn)環(huán)概念，以及杰斐遜實(shí)驗室的八字環(huán)概念；NSF 最新的管理文件也明確提出重大設施的預研時(shí)間通常應該在 10 年以上。 

德國：構建長(cháng)期“研究伙伴”關(guān)系，重大設施帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級 

德國由其聯(lián)邦教育與研究部負責對重大設施進(jìn)行長(cháng)期投資。亥姆霍茲聯(lián)合會(huì )負責管理重大設施，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)等重要研究機構則作為重大設施的用戶(hù)與亥姆霍茲聯(lián)合會(huì )形成了長(cháng)期“研究伙伴”關(guān)系。 

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

法國：近期優(yōu)先布局生命健康和環(huán)境方向，新增數字基礎設施類(lèi)別 

依托法國國家科學(xué)研究中心（CNRS）、法國國家健康與醫學(xué)研究院（INSERM）等國立科研機構，法國對重大設施進(jìn)行規劃和管理。法國將生命健康和環(huán)境領(lǐng)域作為重大設施的重點(diǎn)布局方向，此外還關(guān)注大數據、氣候變化、人類(lèi)行為研究等主題。 

值得強調的是，法國 2018 年“重大設施規劃路線(xiàn)圖”新增了“數據基礎設施”類(lèi)別，并將原來(lái)歸類(lèi)于“數學(xué)”領(lǐng)域的若干重大設施重新納入這一新增類(lèi)別單獨管理；其目的是響應歐洲“地平線(xiàn) 2020 計劃”提出的數據管理計劃，實(shí)現設施的安全互連，更好地管理重大設施產(chǎn)生的海量數據。 

英國：重大設施能力建設應對再崛起和“脫歐”挑戰，對接工業(yè)戰略需求 

在英國研究和創(chuàng )新署的投資和英國科學(xué)技術(shù)設施委員會(huì )的統一運營(yíng)下，英國的重大設施圍繞探索宇宙奧秘、發(fā)展先進(jìn)技術(shù)、解決現實(shí)世界挑戰三大目標，開(kāi)展從學(xué)術(shù)研究到產(chǎn)業(yè)研發(fā)的全鏈條創(chuàng )新。為應對第四次工業(yè)革命和“脫歐”挑戰，英國尤其注重對數據重大設施的建設。 

英國還期望通過(guò)重大設施來(lái)支撐創(chuàng )意、人才、基建、區域發(fā)展和營(yíng)商環(huán)境等經(jīng)濟發(fā)展要素，以對接工業(yè)戰略需求，應對建設最具創(chuàng )新活力經(jīng)濟體的挑戰。在布局方面，英國強調發(fā)展先進(jìn)探測技術(shù)、數據和計算能力、資源訪(fǎng)問(wèn)能力及風(fēng)險管控能力，并計劃在未來(lái) 10 年建設世界級的百億億次超級計算設施。 

歐盟： ESFRI統籌規劃，靈活性與穩定性相互平衡 

歐洲科研基礎設施戰略論壇（ESFRI）代表歐盟統籌協(xié)調多邊關(guān)系，規劃布局重大設施，并根據歐盟各國投入水平進(jìn)行權益分配。ESFRI 規劃的設施項目都是單個(gè)國家在成本和技術(shù)復雜度方面壓力較大，需要在歐盟層面合作建設、達成共識的重大設施。 

歐盟重大設施規劃具有穩定性和靈活性相互平衡的特點(diǎn)。歐盟尤其關(guān)注數據基礎設施的建設，提出要建設世界級的歐洲數據基礎設施（EDI），并于2018年投入9890萬(wàn)歐元啟動(dòng)相關(guān)工作，以期通過(guò)該重大設施為歐洲“科學(xué)云”提供高質(zhì)量的數據產(chǎn)品和服務(wù)；此外，歐盟還提出協(xié)調并集成科技基礎設施和信息化基礎設施的整合愿景。 

重大科技基礎設施發(fā)展趨勢 

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)成為各國重大設施的主要布局模式。平臺型重大設施與材料/生物研究重大設施、數據計算重大設施具有天然的“互補性”，因此各類(lèi)先進(jìn)光源和中子源、納米和材料研究中心，以及數據計算中心經(jīng)常協(xié)同布局。 

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

其次，軟設施將成為未來(lái)科技布局的戰略重心 

（1）各國加強對科學(xué)數據、模型和計算資源的戰略部署。大多數研究領(lǐng)域呈現出對長(cháng)期觀(guān)測、數據存儲和傳輸、多源數據綜合分析等的強烈需求。因而，數據和計算平臺等軟設施成為發(fā)達國家規劃布局的重點(diǎn)。 

（2）科研數據成為國家戰略資源，數據主權成為關(guān)注焦點(diǎn)?？蒲谢顒?dòng)每天產(chǎn)生大量的數據，海量的科學(xué)數據推動(dòng)“大數據 + 大計算 = 大發(fā)現”成為科學(xué)研究新范式。在大數據時(shí)代，科研數據成為國家戰略資源。同時(shí)，發(fā)達國家還在繼續著(zhù)力打造新一代數據基礎設施，以保障科研數據安全和科研數據主權。 而我國目前大量生物研究的數據上傳到美國、日本、歐盟三大生物數據中心，地理科學(xué)數據上傳到 4TU. ResearchData等國外數據平臺，存在科研數據流失和數據受制于人的風(fēng)險。 

（3）網(wǎng)絡(luò )化的數據中心成為新型軟設施?？蒲袛祿A設施呈現出機構數據網(wǎng)絡(luò )化、學(xué)科數據網(wǎng)絡(luò )化、區域數據網(wǎng)絡(luò )化的特征?；跀祿恼咸峁┝艘粋€(gè)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境，進(jìn)一步促成了跨機構合作、學(xué)科交叉融合和國家科學(xué)數據集成，使人才、裝置、創(chuàng )新思想等科技創(chuàng )新要素鏈接起來(lái)?？蒲袛祿虼丝梢员桓嗫蒲腥藛T利用，同時(shí)促進(jìn)了科學(xué)發(fā)現的最大化。 

再次，重大設施對產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟問(wèn)題的支撐能力不斷強化 

各國積極規劃建設支撐特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大設施，助力戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 

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

近期，德國布局了下一代列車(chē)、汽車(chē)研究重大設施，法國、美國等在工業(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)研究和轉化平臺。德國政府還規定柏林同步加速器應為企業(yè)用戶(hù)分配33%的機時(shí)。 

此外，設施運營(yíng)機構還與企業(yè)建立靈活多樣的合作機制，如共建先進(jìn)實(shí)驗儀器、簽訂合作備忘錄、設立創(chuàng )新基金等，從而促進(jìn)知識流動(dòng)和成果轉化。 

來(lái)源：《中國科學(xué)報》