近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，我國重大科技設施越來越多，如何更好地進行布局規(guī)劃，用好國之重器，是我國科學事業(yè)發(fā)展過程中需要認真研究的問題。本文基于國際比較的視角，希望借鑒國外成功經(jīng)驗，進一步推動我國重大科技基礎設施建設。
重大科技基礎設施（以下簡稱重大設施）作為重要的公共研究支撐平臺，通常分成作為技術平臺的“硬設施”和作為數(shù)據(jù)平臺的“軟設施”兩類。
硬設施包括支撐各個學科研究的各類大型裝置，如可控核聚變設施、種質資源庫、加速器、同步輻射光源等，其為科學技術研究在微觀化、宏觀化、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(shù)據(jù)存儲、交換、分析、計算的數(shù)據(jù)資源與計算平臺，包括網(wǎng)絡、系統(tǒng)架構、支撐平臺建設與應用軟件和算法工具，以及相關的存儲器、數(shù)據(jù)庫等，其有力支撐數(shù)據(jù)密集型科學研究生態(tài)系統(tǒng)。
筆者認為，硬設施和軟設施一起，全面支撐了能源科學、生命科學、地球系統(tǒng)與環(huán)境科學、材料科學、空間與天文學、粒子物理與核物理、工程科學技術等多個學科的基礎研究、應用研究和技術研發(fā)全創(chuàng)新價值鏈的各個環(huán)節(jié)；同時，在解決前沿科學問題、服務國家和社會重大需求等方面發(fā)揮著重要作用。
世界主要經(jīng)濟體重大科技基礎設施布局特點
從在運行重大設施的年度累計分布情況來看，各國重大設施的數(shù)量穩(wěn)步增長，其中法國和德國近 20年來重大設施運行數(shù)量增長迅速。中國規(guī)劃的重大設施總數(shù)與英國相近，但目前中國在建的數(shù)量居多、在運行的數(shù)量較少。
美國：長期規(guī)劃與年度規(guī)劃并行，依托重大設施保持科技創(chuàng)新領先地位
美國重大設施的主要管理部門是美國能源部（DOE）和美國國家科學基金會（NSF），粒子物理、核物理和天文學等學科委員會也會對設施的發(fā)展提出建議。
DOE 重大設施管理采用長期規(guī)劃的方式，規(guī)劃覆蓋時段為20年，并根據(jù)重大設施規(guī)劃建設的優(yōu)先順序進行資源配置。DOE管理的重大設施以粒子物理和核物理、材料科學研究設施為主。NSF 重大設施的規(guī)劃方式相對靈活，以年度規(guī)劃為主，并且會針對學科的重大進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、地球系統(tǒng)與環(huán)境科學。美國目前在建的重大設施主要集中在粒子物理和核物理，以及空間和天文學方面。美國依托重大設施的重點研究方向包括粒子物理和核物理、超快科學、磁體科學、自適應光學、原子分子物理學與光學等學科。
在已有布局優(yōu)勢的基礎上，美國還通過對重大設施的更新，提升研究能力，拓展研究方向；同時，繼續(xù)前瞻部署新的重大設施，探索和發(fā)現(xiàn)新的學科方向，以確保美國在基礎研究領域的國際領先地位。
在規(guī)劃新設施時，美國非常重視預研究，預研時間很充分，并且還會選擇多個技術路線進行競爭性預研。例如，電子離子對撞機（EIC）的概念設計就包括布魯克海文實驗室提出的環(huán)環(huán)概念、直線環(huán)概念，以及杰斐遜實驗室的八字環(huán)概念；NSF 最新的管理文件也明確提出重大設施的預研時間通常應該在 10 年以上。
德國：構建長期“研究伙伴”關系，重大設施帶動產(chǎn)業(yè)技術升級
德國由其聯(lián)邦教育與研究部負責對重大設施進行長期投資。亥姆霍茲聯(lián)合會負責管理重大設施，弗勞恩霍夫協(xié)會、馬普學會、萊布尼茨聯(lián)合會及綜合性大學等重要研究機構則作為重大設施的用戶與亥姆霍茲聯(lián)合會形成了長期“研究伙伴”關系。
德國重大設施布局的一個顯著特點是將產(chǎn)業(yè)技術研發(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，作為歐盟的科技領頭羊，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(shù)字基礎設施類別
依托法國國家科學研究中心（CNRS）、法國國家健康與醫(yī)學研究院（INSERM）等國立科研機構，法國對重大設施進行規(guī)劃和管理。法國將生命健康和環(huán)境領域作為重大設施的重點布局方向，此外還關注大數(shù)據(jù)、氣候變化、人類行為研究等主題。
值得強調的是，法國 2018 年“重大設施規(guī)劃路線圖”新增了“數(shù)據(jù)基礎設施”類別，并將原來歸類于“數(shù)學”領域的若干重大設施重新納入這一新增類別單獨管理；其目的是響應歐洲“地平線 2020 計劃”提出的數(shù)據(jù)管理計劃，實現(xiàn)設施的安全互連，更好地管理重大設施產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)。
英國：重大設施能力建設應對再崛起和“脫歐”挑戰(zhàn)，對接工業(yè)戰(zhàn)略需求
在英國研究和創(chuàng)新署的投資和英國科學技術設施委員會的統(tǒng)一運營下，英國的重大設施圍繞探索宇宙奧秘、發(fā)展先進技術、解決現(xiàn)實世界挑戰(zhàn)三大目標，開展從學術研究到產(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(zhàn)，英國尤其注重對數(shù)據(jù)重大設施的建設。
英國還期望通過重大設施來支撐創(chuàng)意、人才、基建、區(qū)域發(fā)展和營商環(huán)境等經(jīng)濟發(fā)展要素，以對接工業(yè)戰(zhàn)略需求，應對建設最具創(chuàng)新活力經(jīng)濟體的挑戰(zhàn)。在布局方面，英國強調發(fā)展先進探測技術、數(shù)據(jù)和計算能力、資源訪問能力及風險管控能力，并計劃在未來 10 年建設世界級的百億億次超級計算設施。
歐盟： ESFRI統(tǒng)籌規(guī)劃，靈活性與穩(wěn)定性相互平衡
歐洲科研基礎設施戰(zhàn)略論壇（ESFRI）代表歐盟統(tǒng)籌協(xié)調多邊關系，規(guī)劃布局重大設施，并根據(jù)歐盟各國投入水平進行權益分配。ESFRI 規(guī)劃的設施項目都是單個國家在成本和技術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(guī)劃具有穩(wěn)定性和靈活性相互平衡的特點。歐盟尤其關注數(shù)據(jù)基礎設施的建設，提出要建設世界級的歐洲數(shù)據(jù)基礎設施（EDI），并于2018年投入9890萬歐元啟動相關工作，以期通過該重大設施為歐洲“科學云”提供高質量的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和服務；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(shù)據(jù)計算重大設施具有天然的“互補性”，因此各類先進光源和中子源、納米和材料研究中心，以及數(shù)據(jù)計算中心經(jīng)常協(xié)同布局。
此外，從歷史來看，單個重大設施往往會發(fā)展成重大設施集群，進而發(fā)展為多學科綜合性科學基地，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，降低了技術成本，加速了技術轉化和產(chǎn)品研發(fā)的進程。
其次，軟設施將成為未來科技布局的戰(zhàn)略重心
（1）各國加強對科學數(shù)據(jù)、模型和計算資源的戰(zhàn)略部署。大多數(shù)研究領域呈現(xiàn)出對長期觀測、數(shù)據(jù)存儲和傳輸、多源數(shù)據(jù)綜合分析等的強烈需求。因而，數(shù)據(jù)和計算平臺等軟設施成為發(fā)達國家規(guī)劃布局的重點。
（2）科研數(shù)據(jù)成為國家戰(zhàn)略資源，數(shù)據(jù)主權成為關注焦點。科研活動每天產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，海量的科學數(shù)據(jù)推動“大數(shù)據(jù) + 大計算 = 大發(fā)現(xiàn)”成為科學研究新范式。在大數(shù)據(jù)時代，科研數(shù)據(jù)成為國家戰(zhàn)略資源。同時，發(fā)達國家還在繼續(xù)著力打造新一代數(shù)據(jù)基礎設施，以保障科研數(shù)據(jù)安全和科研數(shù)據(jù)主權。 而我國目前大量生物研究的數(shù)據(jù)上傳到美國、日本、歐盟三大生物數(shù)據(jù)中心，地理科學數(shù)據(jù)上傳到 4TU. ResearchData等國外數(shù)據(jù)平臺，存在科研數(shù)據(jù)流失和數(shù)據(jù)受制于人的風險。
（3）網(wǎng)絡化的數(shù)據(jù)中心成為新型軟設施。科研數(shù)據(jù)基礎設施呈現(xiàn)出機構數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化、學科數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化、區(qū)域數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化的特征。基于數(shù)據(jù)的整合提供了一個網(wǎng)絡環(huán)境，進一步促成了跨機構合作、學科交叉融合和國家科學數(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，同時促進了科學發(fā)現(xiàn)的最大化。
再次，重大設施對產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟問題的支撐能力不斷強化
各國積極規(guī)劃建設支撐特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大設施，助力戰(zhàn)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，其散裂中子源設施為全球有機電子領域創(chuàng)造了累計 130 億英鎊的市值。
近期，德國布局了下一代列車、汽車研究重大設施，法國、美國等在工業(yè)生物技術、神經(jīng)科學創(chuàng)新療法、人工智能產(chǎn)業(yè)等領域布局了一批產(chǎn)業(yè)技術研究和轉化平臺。德國政府還規(guī)定柏林同步加速器應為企業(yè)用戶分配33%的機時。
此外，設施運營機構還與企業(yè)建立靈活多樣的合作機制，如共建先進實驗儀器、簽訂合作備忘錄、設立創(chuàng)新基金等，從而促進知識流動和成果轉化。
來源：《中國科學報》
