高校贵重仪器共享服务和示范应用实践与探索

李成范， 周时强， 刘 岚， 宋 阳， 赵俊娟

(上海大学 计算机工程与科学学院，上海 200444)

0 引 言

教育部对高校贵重仪器设备的定义是单价在人民币40万元(含)以上的仪器设备，以及单价不足人民币40万元，但属于国外引进、教育部明确规定为贵重、稀缺的仪器设备[1-3]。高校贵重仪器设备是高校进行科研、人才培养、服务社会的重要物理基础，充分体现了高校综合办学实力和先进科研水平，其管理技术和服务水平在一定程度上已成为高校科技创新和服务社会经济发展能力的重要衡量标准之一[4-6]。当前，随着国家对教育事业支持力度的加大，高校在贵重仪器的采购和管理方面有了长足进步，设备类型多样，服务范围不断拓宽。如何对高校众多的贵重仪器进行有效管理，提升其服务社会的能力，已成为仪器设备管理和信息化建设领域中的一个难点。

贵重仪器共享服务和示范应用是盘活现有仪器资源、推动资源共享、打破部门藩篱、解决资源分散、避免重复浪费的有效手段[7]。对上海高校来说，贵重仪器共享服务和示范应用不仅是大学集中力量办大事的具体体现和解决科研测试难题的有力举措，更是在固定资金条件下完成科研任务的同时如何更好地服务于社会的重要保障。高校贵重仪器的管理和使用，一定程度上左右着科研的进程以及服务社会的水平，这对于当前提高高校贵重仪器使用效率，提升服务上海科创中心建设和国际竞争力具有重要意义。

1 贵重科研仪器共享服务现状和发展趋势

1.1 国内外现状

在国外，尤其是美国、英国、德国和日本、新加坡等国，高校贵重仪器设备在共享服务和示范应用方面开展较早，其应用经验也相对丰富，有很多成功的案例值得借鉴[8-9]。例如，美国硅谷的产学研模式，高校完成的科学研究，通过企业提供资金和设备计算服务，实现科技成果的快速落地和转化；英国帝国理工学院大数据中心通过将获取大数据对中国“一带一路”和沿海人口迁移进行计算，并通过可视化进行展示，最终形成高校仪器设备的共享服务和示范应用；日本东京的多所高校通过与企业、医院等进行合作，在高校共享仪器服务平台上将获取的医学大数据进行快速计算和分析，形成科研成果的同时并最终形成实用化的医学医疗设备等。

在国内，随着我国总体经济实力的增强，国家和地方科研投入不断增加，高校贵重仪器的数量、价值也快速增加[10-12]。据统计，我国高校贵重仪器在2011～2015年间增长了约3.5倍，年增长率超过40%，明显高于高校仪器设备的整体增长幅度。截至2015年，高校贵重仪器总金额已达到700亿元。此外，在贵重仪器使用时间方面，同时期的“985”和“211”高校大型贵重仪器设备平均使用平均时间为900多h/a，其他高校贵重仪器设备的平均使用时间则为600多h/a。然而，随着高校贵重仪器数量的激增，其设备利用率和共享水平却不高，2011～2015年间的全国仪器对外使用率仅为10%左右，资源闲置和浪费现象突出。2014年10月，“关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见”获得审议通过，为高校贵重科研仪器设备共享服务和示范应用提出了指导性意见。

1.2 发展趋势

随着高校贵重仪器设备数量的增长，原有的高校仪器管理模式也在逐渐发生改变，已由最初的“一切服务于仪器”到80年代初期“集中管理”、90年代的校院两级分级管理模式，再到如今的“逐步全面共享”。整个贵重仪器设备管理模式的发展过程也充分暴露了原有管理模式的弊端[13-14]。例如，贵重仪器重复购置、缺乏整体性协调，浪费闲置明显；开放共享力度弱，使用率低；应用范围宽广，缺乏示范应用；实验人员业务能力较差，管理水平低下等。

随着当前上海科创中心建设的持续推进，高校贵重仪器开放共享和示范应用更加具有必要性和重要意义。由于高校贵重仪器设备具有公用性、稀缺性等特征，只有向社会开放共享、形成示范应用才能充分释放其服务潜能，为实施创新驱动发展战略提供更加有效的支撑。通过共享服务充分发挥大型贵重仪器的使用效率和有限的应用示范，使更多的高水平研究工作和重大工程项目得到高校贵重仪器的全力支持，在推动高校科研水平提高的同时，为上海科技创新和经济社会发展服务，推动上海市区域经济社会的全面发展，提升上海参与国际竞争的综合能力。

2 影响贵重科研仪器共享服务和示范应用的主要因素

高校在贵重仪器设备使用和管理工作中往往都具有一定的程序和规范，然而由于历史、或现实和社会环境等问题，使得高校贵重仪器共享服务和示范应用存在着各种各样的问题，导致其使用效率偏低，服务社会水平低下。通过对影响高校贵重仪器共享服务和示范应用的因素进行归纳和总结。

2.1 共享意识淡薄，管理制度落后

长期以来，由于国家和地方政府对贵重仪器设施运行经费不足，运行机制不活，使得仪器设备拥有单位常把贵重设备当宝贝珍藏，不轻易对外单位和社会开放，缺乏贵重仪器共享意识[15]。与此相对应，由于信息不透明，导致对贵重仪器有服务需要的需求单位，常常又要舍近求远、甚至到国外去完成有关测试任务。这就造成高校贵重仪器拥有单位和社会需求单位之间的脱节。

此外，在早期高校贵重仪器设备管理落后，体制也不完善，贵重仪器设备“重规划和采购、轻管理与使用”，以及不同单位之间重复采购等现象，造成大量的经济资源浪费。这与高校贵重仪器设备管理运行和社会服务并不相符。而这些贵重仪器设备一旦采购成功，往往又缺乏长远的设备规划和系统维护与管理等，造成仪器长期被闲置、老化，甚至提前报废。当前，共享意识单薄、贵重仪器设备管理制度落后，已成为制约高校贵重仪器共享服务和示范应用的难点和瓶颈。

2.2 实验队伍不合理，管理方式落后

(1) 不重视实验队伍建设。目前，随着高校贵重仪器设备的大量采购和投入使用，与之相配套的实验技术和管理人员数量较少，且文化程度普遍不高；存在人员待遇偏低，不受单位重视，发展空间有限，人才流失严重等现象[16]。与此同时，这些不利因素又导致实验人员工作积极性低、业务上得过且过、不求上进，不利于高校实验室发展的良性循环。长期以来，突出的不争事实就是高校实验人才队伍建设逐渐成为高校师资队伍建设中薄弱环节。

(2) 仪器设备的管理方式落后。高校对于贵重仪器设备的管理仍旧沿用传统的院校二级封闭管理系统，管理方式落后；对于贵重仪器设备的使用仍旧以独立的课题组或实验室为主，遵循“自己的设备自己用、不愿与人共享”的陈旧观念，设备横向利用率偏低。此外，在高校贵重仪器管理中普遍存在着“重保管、轻宣传”的现象，几乎没有一家高校曾向社会进行广泛宣传，即使对既有用户也缺少足够的沟通和互动，服务意识弱，导致贵重仪器共享程度低，严重削弱了高校贵重仪器的社会服务能力。

2.3 共享网络平台建设滞后，系统不完善

尽管因特网已在仪器设备管理和信息化建设中得到的广泛应用，但是高校贵重仪器设备共享网络平台建设工作滞后，大多流于形式，还未真正实现共享和精细管理[17]。①由于贵重仪器设备较少，部分高校仍然停留在仪器设备的纸质化办公与管理阶段；贵重仪器设备网络管理平台大多是以校级网络平台，兼顾院级网络平台，通过校级平台实现贵重仪器设备的浏览和查询，但是校院二级平台并不能实现共享或共享程度较低。②在已有的高校院校贵重仪器设备二级网络共享平台中，功能简单，管理粗放，系统也还不完善。例如院级网络平台往往是简单的连接到校级网络平台，两者之间缺少有效沟通和反馈，缺少足够的信息对接渠道，不能做到实时更新和维护、删除等，难以及时完成高校贵重仪器设备的绩效评估和资源监控。

3 提高贵重科研仪器共享服务和示范应用

针对影响贵重科研仪器共享服务和示范应用的主要因素进行梳理，本文探索了提高高校贵重仪器共享和示范应用的主要举措。

3.1 更新仪器管理观念，改进共享服务模式

打破传统的二级单位之间的横向管理方式，借鉴当前国外高校贵重仪器设备的空间管理方式，建立集中放置、统一管理的实验平台环境。对于特殊贵重仪器设备需单独放置之外，一般的贵重仪器设备提前规划出合理的空间，统一托管，形成集中的空间管理方式，有利于不同用户之间、用户与仪器管理者之间的相互交流和沟通；通过形成有限的示范应用并进行展示，提高高校贵重仪器利用透明度。改变陈旧的仪器设备管理理念，建立全新的开放实验环境，实现随时随地的预约、操作、管理，显著提高贵重仪器设备的使用效率。在开放和集中实验环境中，通过对不同贵重仪器设备进行集中管理和开放使用，打破了以往旧的贵重仪器设备共享服务模式束缚，大大提高了高校贵重仪器设备的开放共享和社会服务程度。

此外，以往高校贵重仪器设备共享服务中，由于历史原因，大多是免费或象征性收费。但是在市场经济下，鼓励和提倡共享服务的合理收费等有偿服务既能激励实验人员的积极性，提高仪器所属单位开展共享服务意愿，又能提高贵重仪器设备自身的维护和管理，延长使用寿命,提高服务质量，摆脱以往贵重仪器设备运转完全依靠政府行政经费的尴尬局面。

3.2 强化实验技术队伍建设

提高实验人员的技术水平与业务能力以及贵重仪器的高效使用，是实现高校现有贵重仪器设备管理、使用和共享的关键。建设一支结构完整、管理高效的实验队伍是实现高校贵重仪器共享服务和示范应用的根本保障。加大培养力度，切实提高实验技术队伍的专业水平和整体素质。对包括从事实验教学、科研、仪器设备维护与管理等实验人员进行专业培养，提高实验人员技术水平和业务能力；完善包括建立健全考核制度、根据实际情况修订实验技术队伍的职责和聘任办法、鼓励实验人员参与具体技术研发等众多激励措施，充分调动实验技术人员积极性，促进实验人员队伍建设和实验技术创新。同时，采取有效措施，从国内外知名高校或企业引进高层次实验人才，通过设立一批特定岗位计划，吸引高素质的实验人才参与到高校实验技术队伍中。在领军实验人才引领下，充分发挥贵重仪器的共享优势，形成特定领域的示范应用，显著提高贵重仪器设备的共享服务水平。

3.3 实施合理的激励政策

在高校实验技术队伍具体建设中，不同高校还可以通过定期或不定期的设立贵重仪器开放专项基金，以及对高校优秀实验室和实验人员进行评选活动，分别对优秀部门或实验人员从物质和精神鼓励，切实提高实验人员的工作热情和积极性。针对实验人员职称晋升难度大、晋升空间有限等问题，通过改革现有实验队伍结构，增设实验技术主管和实验技术总监以及教授级高级实验师，进一步完善高校实验人员职称晋升制度，丰富其发展空间。

3.4 大力推进共享网络平台建设

大力推进高校贵重仪器共享网络平台建设，实现管理信息实时接入、更新、分类检索和实时查询，改变以往贵重仪器设备简单挂靠的弊端，有效克服贵重仪器设备数据的分散存储和条状分隔。高校贵重仪器在完成日常科研任务的前提下，应为生物医药、工业制造、航空航天、农产品和食品等在内的多个社会领域进行计算、测试服务，特别是为企业创新，提供了便捷的服务。此外，依托互联网建立起的门户网站，实现贵重仪器设备共享服务，通过将把这些贵重仪器设备整合入网，实现贵重仪器共享服务网上预约、仪器知识查询、计算等功能，大大节约了开发成本，提高了企业创新和市场竞争力，形成高校贵重仪器设备在不同行业中的示范应用。例如，上海市科委每年都会以上海市科技创新卷的形式对社会共享服务成果突出的高校等科研院所进行相应的奖励和补偿。

4 案例——自强4000高性能计算机共享服务示范

在上海市科委科学仪器项目的资助下，现以我校自强4000高性能计算机为例，对其共享服务和示范应用进行了初步的实践和探索。

4.1 自强4000高性能计算机概况

我校自强4000高性能计算机采用IBM Cluster1350集群架构，具有3 000多个CPU核和多块GPU、MIC的集群系统，计算节点选用IBM最新一代的x240刀片服务器，配置最新技术的Intel Xeon E5-2690系列处理器，集群配置专业的高性能集群管理软件Platform LSF。为了方便管理和使用，自强4000高性能计算机集群系统的计算部分主要是由140台IBM PureFlex x240刀片节点构成，其中，集群中包括140台瘦节点、2台胖节点和11台GPU计算节点及2台登录节点组成。自强4000高性能计算机于2013年构建，峰值运算速度达到7×105亿次/s，其性能在国内各大高校大型高性能计算机中居于前列。

4.2 自强4000高性能计算机共享服务现状

当前，自强4000高性能计算机定位是以教学和科研并重的实验模式。①以往依托自强4000高性能计算机的高性能计算实验教学课程模式主要是“理论讲解+实验操作+考核”，课程选修过后，结果只是学过而已，一知半解，很快淡忘，学生在仪器实验技能方面没有实质性提升，无助于提高学生就业竞争力。②目前自强4000高性能计算机的服务对象也往往局限于校内不同科研团队的需要，侧重于材料计算、仿真计算等，应用范围较窄，大多时候处于闲置状态，高性能计算的作用也并未体现出来。对于高性能计算服务较多的很多领域，自强4000高性能计算机并未涉及，传统的实验模式存在一定的弊端。随着上海科创中心建设，自强4000高性能计算机的定位也逐渐调整为以服务为主、研发为先、教学为本的格局。

自强4000高性能计算机最初只供本单位使用，且对于校内各个对象的计算服务是免费的。这显然已不符合社会经济发展的需求，而且国家对仪器设备管理单位的指导意见是按照成本收取相应的服务费用，提倡有偿服务。在符合监管条件的前提下，针对传统的自强4000高性能计算机管理和教学模式，如何发挥这一高校贵重仪器设备优势，提高实验操作人员业务水平、仪器开放共享程度及形成应用示范，对于高校贵重仪器设备服务上海科创中心建设的能力提升和实现“弯道超车”来说已迫在眉睫。

4.3 自强4000高性能计算机共享服务示范应用

(1) 找准服务定位。针对自强4000高性能计算机共享服务现状：结合本校现有研究基础，明确社会服务定位，通过与上海超级计算中心及兄弟院校高性能计算中心功能互补，重点开展材料基因计算服务，形成自强4000高性能计算机应用示范流程； 对自强4000高性能计算机使用和管理文档与流程进行更新，做到可预约周期为30 min、每周7 d、全天24 h服务，提高仪器使用效率，提升其对接上海市科技创新“十三五”规划、服务上海科创中心建设的能力。

(2) 编制自强4000高性能计算机上机指南、用户手册和培训文档，规范使用流程。原自强4000高性能计算机用户手册和申请方法等文档主要是沿用自强2000和3000的相关内容和流程，目前其具体的应用对象和计算任务等都已发生了较大的变化。基于此，有必要根据自强4000高性能计算机特点、应用对象和计算量等重新编制上机指南、用户手册和培训文档等文档；针对前期计算服务主要是基于校内用户申请特点，需要制定校外用户申请流程和审核标准及收费标准等细则，进一步规范自强4000使用流程。

(3) 根据具体服务对象，对现有的自强4000软硬件资源进行整理和归纳。前期自强4000高性能计算机主要为校内各单位不同学科和团队进行科学计算服务，服务社会的程度较低，与具体应用相配套的软件资源相对较少，且现有的软硬件资源也未充分利用。通过对当前上海科创中心建设需要进行分析，整理现有的软、硬件资源，将其归纳成为基础研究计算的科学计算服务和为动漫渲染、工程仿真等计算的工程计算服务两大类，更加符合上海科创中心建设实际需要。

(4) 培训实验仪器操作人员，形成自强4000高性能计算机在材料基因计算领域的应用示范流程。通过对实验仪器操作人员进行系统培训，在提升实验操作人员专业技术能力的同时，面向材料基因、生物与医药、航空航天、气象预报、动漫渲染、工程仿真等工程计算领域和物理、化学等基础科研领域用户提供高性能计算、云计算和大数据三位一体的计算、存储和分析服务，形成自强4000高性能计算机材料基因计算领域的示范应用，为后续相关仪器的社会共享服务提供参考。

(5) 对实验人员实行合理柔性激励政策，切实提高实验人员工作积极性和经济收入。通过对自强4000高性能计算机共享服务实行有偿服务以来，已经初步获取一定的经济收益，除去日常的仪器运营维护和相关管理费用之外，适当的提高了实验人员的收入水平，缓解由于以往收入低而带来的巨大经济和生活压力。此外，对于校内二级部门，根据当前经济收入结构主要来自于绩效考核这一现状，自强4000团队还正在探索对校内服务团队(部门)实行工作量划分和转移尝试，以此稳定实验队伍和提高实验人员积极性。

5 结 语

高校贵重仪器作为一种重要的科技资源，其拥有、配置和利用方式的优劣，日益成为决定其科技强弱的关键因素之一。在当前科研、创新等对贵重仪器设备的依赖程度与日俱增的前提下，高校贵重科研仪器不仅要完成日常科研任务，而且还要为包括企业创新在内的社会上众多领域的开发研究服务，形成不同行业示范应用。

此外，科技资源不仅包括贵重仪器设备，还包括围绕仪器的大量实验人才资源。高校通过贵重仪器共享服务负责推进本单位科学仪器设备内部共享，组织本单位仪器面向社会服务，在提升企业创新能力和促进高校科研教学事业发展的同时，提高了仪器使用人员队伍的技术水平，实现了高校贵重仪器共享服务和实验人才培养的双赢。更加有效地对接“中共上海市委上海市人民政府关于加快建设具有全球影响力的科技创新中心的意见”、上海市科技创新“十三五”规划和国务院关于建设上海科创中心方案这一经济建设和社会发展需求。