加强技术支撑 创建世界一流——访山东大学芦延华副校长

夏 有 为

(《实验室研究与探索》编辑部，上海 200030)

1 建技术高地 创世界一流

夏有为(简称夏)：今年上半年诺贝尔物理学奖获得者、著名华裔科学家丁肇中教授受聘山东大学高等技术研究院名誉院长，芦副校长能否给我们介绍一些情况。

芦延华(简称芦)：好的。据我所知，2018年9月28日，在儒商大会嘉宾恳谈会上丁肇中教授建议山东省成立高等技术研究院，随后开始筹备建设。丁肇中教授(图1)从1994年首次来山东大学访问，距今已25年有余，在四分之一个世纪的缘分中，丁肇中教授指导山东大学师生参与国际大科学计划AMS(阿尔法磁谱仪)项目，与国际顶尖的科学家们携手攻关，成果丰硕，为助推学校人才培养、学科建设和事业发展做出了杰出的贡献。为了进一步加强学校基础研究，落实“珠峰计划”，建设世界领先科研大平台，根据丁肇中教授的提议，我们学校于2018年11月成立了高等技术研究院，研究院计划以阿尔法磁谱仪研究为初始平台，全面参与并部分主持阿尔法磁谱仪的科学实验，成为国际暗物质研究的重要基地。以此为契机，研究院将汇集一批世界一流的科学家共同工作，发展新的大科学装置，提升学校的科学水平和创新能力。前期，研究院在学科方向、教学科研空间、人才引进等方面已开展了一系列推进工作。今年6月28日丁肇中教授受聘高等技术研究院名誉院长(图2)。我们将全力支持丁肇中教授在学校的科学研究和团队建设，在山东省和社会各界支持下，力争将研究院建设成为国际级的学术研究和交流平台，在引领国际性科学研究方面，积极贡献山大智慧和山大力量。

图1 丁肇中教授

图2 樊丽明校长向丁肇中名誉院长发聘任证书

夏：这所高等技术研究院的总体构想和理念是什么？

芦：山东大学高等技术研究院的总体构想就是秉承交叉、创新、开放、共享的理念，以汇聚和培养一批国际公认的顶尖科学精英为核心，推进山东大学、山东成为全球知名科学领军人物的聚集地；以主导国际大科学计划和大科技工程为目标，推动其成为国际高端合作的新中心；注重产出一批原创、引领性重大科学发现或科技成果，引领山东大学、山东成为全球知名的重大原始创新策源地；把培养一批具备高水平科学素养、面向未来的科技人才作为重点，推动其成为全球著名的人才培养的摇篮，构建“以前沿科学为核心，以学科交叉为支撑，以追求卓越为目标”的跨学科新型科研组织体系，推动其成为新型科研管理体制机制改革的试验田。

2 参加太空实验 探索宇宙奥秘

夏：丁肇中教授已多次访问你校(图3)，你们参加了丁肇中主持的阿尔法磁谱仪(AMS)项目，做出了重要贡献，请介绍一些你们合作的情况。

芦：今年丁肇中教授已经是第11次访问我们山东大学了。2004年至今，我们学校先后有近60人在欧洲核子中心、意大利航天局航天观测中心、欧洲航天技术中心工作，为AMS探测器的建造、监测和数据分析做出了积极贡献，为AMS实验的成功开展发挥了重要作用。同时，参与AMS项目对山东大学尤其是热科学学科的发展起到了非常大的推动作用。下一步，山东大学将继续积极参与、支持AMS项目研究，力争发挥更大作用。我们也会与丁肇中教授共同努力，在学术合作、科研人员交流以及学生培养等多方面进行探讨，推动开展更广泛的实质合作。根据AMS项目需要，我们学校还计划派出物理学科特别是粒子物理方向的学者、博士研究生赴欧洲核子研究中心参与项目组，从事暗物质的探测和寻找工作，发挥山东大学基础研究优势，为共同探索宇宙奥秘积极贡献山大力量。

图3 2018年丁肇中第10次访问山东大学

夏：在AMS项目中山东大学具体做哪方面的研究？

芦：AMS项目是目前世界上最重要的科学计划之一，也是国际空间站上唯一的永久性科学实验装置，其科学目标是探测宇宙中是否存在暗物质和反物质。到目前为止，从立项开始，AMS项目已经历时16年，耗资21亿美金，先后有来自16个国家和地区的600多位科学家参与研究。AMS至今一直稳定工作，已经采集了超过1190亿个宇宙线数据，远远超过了过去一百年人类采集的宇宙线数据总和。AMS将在太空运行超过20年，采集数千亿宇宙线数据，从而以前所未有的超高精度，探索暗物质与反物质的存在。

山东大学于2004年3月参加AMS项目，由程林教授(图4)任AMS热系统总负责人，全面负责AMS热系统的研究、设计、制造与实验，历时7年完成了在国际空间站上运行的粒子探测装置AMS的热系统，解决了太空粒子探测的关键工作条件保障问题。

图4 程林教授

程林教授领导了来自麻省理工学院、瑞士苏黎世高工、美国宇航局等不同单位的30多位科学家共同工作，创造性地提出了一种利用周期性大温差变化和大热容介质传热动态响应特征保持探测器温度平衡的新方法，设计了一种既具有较强的传热能力、又具有较大蓄热能力的特殊结构的散热板，使AMS系统中的配电、电子及各探测器在运行过程中的热量能够实时散出；同时，空间站面向太阳时散热板吸收热量，提升了整体温度，又使散热板成为一个热源，保证了系统的高效散热以及温度场的均匀性和稳定性，解决了阿尔法磁谱仪在国际空间站环境下运行的关键问题。自AMS被安放在国际空间站以来，山东大学在程林教授带领下，连续不断地记录和监控AMS在国际空间站上的运行情况，承担了热控系统94%的运行控制任务，并将获得的原始数据用于传热学和热力学的研究。山东大学热科学与工程研究中心根据太空运行的实际数据，修正和新建了热控制模型，满足了国际空间站以及AMS实验各种严苛的需求。通过在国际空间站上的运行，AMS成功经历了各种不同的极端条件的考验，为大科学仪器空间运行的热控制方法提供了宝贵的依据。我们学校热科学团队的工作得到了丁肇中教授的高度评价和充分肯定。

3 聚焦学科高峰 构建技术平台

3.1 加强顶层设计 提高建设水平

夏：山大在阿尔法磁谱仪项目中做出了重要贡献，你们在学科技术基地建设方面情况如何？有些什么考虑和举措？

芦：我校正在推动实现“由大到强”历史性转变，这是我校实现“双一流”建设目标的必经之路，核心是要做强学科、做强学术、做强人才。高水平的实验装备是一流大学保持其学科领先地位的基础和保障，某种意义上也代表其人才培养及学术科研的高度。要实现“由大到强”的历史性转变，必须有一流的实验装备进行支撑。

目前，很多高校在大型仪器设备使用过程中普遍存在重复建设、效益不高、资源浪费等现象。近年来，山东大学仪器设备总值和数量直线上升，但与建设世界一流大学的要求和学校科研发展及学者需求相比，仍然不平衡、不充分，突出表现在：设备配置存在低水平重复购置、功能配置单一等问题，许多科研人员需耗费大量精力寻找高端仪器测试资源；仪器设备操作人员不能很好地适应技术快速发展的形势，使得仪器功能开发不足，最直观的表现就是高端仪器发挥不出其应有的效力；大型设备作为基础资源条件是吸引科研人才的重要因素，对青年教师尤为重要，大型仪器设备的缺失还间接影响人才队伍建设，等等。这些问题严重制约了学者科研工作的开展和高水平成果的产出。

因此，在实际工作中，我们综合考虑国家和学校发展的需要、学术工作的发展规律和阶段特征，发挥制度优势，统筹规划一校三地资源，建设具有规模效应的校、院、室三级大型设备平台及国家重大科技基础设施。

3.2 集中资源 构建高端设备群

夏：你们采取了什么具体措施？

芦：主要是抓住大型设备公共技术平台建设这个“牛鼻子”。我校公共技术平台按照校级公共技术平台“统管共享”、学科平台“专管共享”、实验室平台“专管共用”的模式进行体系构建，遵循以下思路建设：

(1)统筹规划，建设公共技术平台。超前谋划，统筹一校三地资源，围绕五大学科群、A类潜力学科，面向交叉融合创新团队，聚焦“基础研究创新大平台”、“集成攻关大平台”、国家重点实验室，前瞻布局高水平仪器平台。

(2)学校主导，构建技术服务体系。由学校主导，坚持做大公共部分，建立以学术、学者为中心的创新资源精准投放机制，依托高端设备群构建高水平技术服务体系。

(3)优化机制，规范管理服务体系。构建标准规范的管理服务体系，通过仪器网上公开预约模式提升仪器使用的便捷度和用户满意度，通过分类设岗优化技术队伍结构等。

(4)自主创新，提升设备研发能力。大力提升自制设备研发能力，引导并鼓励科研人员瞄准国际前沿，把握国家重大急需，自行研发高端科研仪器设备，树立山大自研设备品牌。

2016年，学校设立公共支撑条件建设项目，在广泛深入调研的基础上，决定集中资源办大事，聚焦“学科高峰计划”，集中资源建立开放共享的“大型设备公共技术平台”，构建部分高端设备群，形成技术服务体系，支持重大项目研发，支撑一流学科发展。现已建成结构成分与物性测量平台(图5)、先进材料测试与制造平台(图6)、转化医学共享平台(图7)、高性能计算云平台(图8)和生命环境共性研究平台(青岛校区，图9)5个校级公共技术平台。

图5 结构成分与物性测量平台

图6 先进材料测试与制造

图7 转化医学共享平台

图8 高性能计算云平台

图9 生命环境共性研究平台

其中，结构成分与物性测量平台、先进材料测试与制造平台、转化医学共享平台定位于跨学院、跨学科、支持面广的公共大型、超大型设备装备中心，分别支撑化学与物质科学、材料与加工制造、临床医学与重大疾病三大学科群的发展。生命环境共性研究平台主要满足青岛校区生命、海洋、环境等学科发展需求，含显微成像、物化分析、生物工程、蛋白质组学四个技术方向。高性能计算云平台作为学校开放性公共基础设施，配备高端设备，实现学科或实验室分散购置无法达到的水平，促进学科交叉和协同创新。

经过3年(2016～2018)有序建设，累计投入建设资金2.6亿元，平台建设初具规模，极大地改善科研“硬”条件，重点支持学科急需、通用型、高端的大型和超大型仪器设备，形成高端设备、一流人才、一流成果互相促进、良性循环的局面。