重大科技基础设施联盟的功能定位及建设路径

李泽霞，曾 钢，李宜展，郭世杰，樊潇潇

（1.中国科学院文献情报中心，北京 100190；2.中国科学院大学经济与管理学院图书情报与档案管理系，北京 100049；3.中国科学院条件保障与财务局，北京 100864；4.中国科学院高能物理研究所，北京 100049）

国家重大科技基础设施是为在科学技术前沿取得重大突破，解决经济社会发展和国家安全中的战略性、基础性和前瞻性科技问题投资建设的国家基础设施［1］。近年来，世界科技强国发展竞相将重大科技基础设施建设作为提升国家科技创新能力的重要举措，如何更科学合理地利用资源满足本国乃至世界科技发展需求，扩大影响力，确立或巩固设施的国际领先地位，实现设施长期可持续发展，成为政府、设施运营管理机构、投资机构和用户共同关心的问题。欧美等发达国家已具备了相当规模且性能先进的重大科技基础设施网络，在区域一体化、科技创新协同发展的迫切需求驱动下，催生了新的研究组织范式，近两年涌现了一批不同类型的重大科技基础设施战略联盟。我国自改革开放以来，重大科技基础设施发展迅速，为实现国家创新驱动发展提供了重要的战略支撑。然而现阶段，我国重大科技基础设施虽生态体系形态初具，但未形成协同高效、整合强力的集体效益；加之国际竞争日益激烈，中美贸易摩擦引起的“卡脖子”等问题，亦迫使以我国重大科技基础设施为代表的科技领域必须走更多依靠自主创新、更多实现原创性突破的引领型发展道路。国内外的发展态势以及当前特殊的国际竞争环境，都要求我们必须更好地加强设施间的协同整合创新、统筹考虑各领域类型设施布局、集中攻克共性关键核心技术，形成强劲合力，综合提高我国科技竞争实力。为此，本文对近期欧美大规模兴起的重大科技基础设施技术联盟进行剖析，分析其功能目标及建设路径，并提出组建我国基于加速器的光源技术联盟，供政策研究和决策者参考。

1 重大科技基础设施联盟的功能定位

联盟的组织方式常见于企业管理和外交中。企业战略联盟往往是两个或两个以上的独立组织为了实现明确的战略目标而建立的一种长期或短期的合作关系，以满足持续发展的需要［2］。经济全球化和市场国际化潮流以及技术变革周期缩短带来的冲击下，20世纪90年代全球涌现出各种性质、不同形式的战略联盟，各个成员签署契约、协议，共同承担责任，彼此协调运作、相互合作，为实现联盟的共同目标而采取一致或协同的行动，具有边界模糊、关系松散、机动灵活、优势互补和平等合作等特点［3］。但联盟成员间仅有有限的共同目标，因此成员之间既保持着合作又存在着竞争，在联盟协议外的活动中，联盟成员保持着完全的独立性。这一社会组织关系的制度创新，使企业形成了在节省研发经费、降低风险、强化竞争实力、拓展市场等方面的优势，并逐步扩散到其他领域，如教育联盟、图书馆联盟、知识联盟等［4-7］。

重大科技基础设施联盟是欧美近期涌现的一种新的管理模式，通过契约建立松散的设施网络，将设施相关的各类创新资源组织起来，实现设施资源整合、配置优化与合作共享，提高设施服务能力和管理水平。在欧盟科技一体化发展和合作模式下，欧洲分别于2017年11月和2018年6月先后成立基于加速器的光源联盟（LEAPS）和先进中子源联盟（LENS），分别统筹和协调光源与中子源设施、相关技术以及用户服务的发展路线与规划，以加强在欧洲层面的科技合作和共享［8-9］；2018年12月批准成立跨区域合作的生命科学研究网络项目汉萨科学同盟（HALOS）［10］。美国于2018年2月通过建设国家光学红外天文学中心(NCOA)的决议，以将多个大型地基光学望远镜纳入统一管理框架中［11］；2018年8月启动旨在促进全国高强度激光设施协调和利用的美国激光网络（LaserNetUS）等［12］。此外，据物理新闻网站2019年1月23日报道，因受到加速器光源和中子源联盟的启发，欧洲电子显微镜领域也正在讨论建设类似的基础设施联盟，其直接目标是更方便地与同步加速器光源进行协调，以利用X射线和电子研究实验样品，并促进不同机构之间的设施共享和共同开发［13］。分析欧美重大设施联盟的功能定位，主要体现在以下几个方面。

1.1 协同区域发展战略

LEAPS联盟以保障欧洲光源设施运行，增强设施影响力、竞争力和一体化水平为基础，制定并定期更新设施发展路线图和欧洲层面统一的行动计划，统筹欧洲研究区科技用户的需求，服务欧洲科学和社会发展，应对21世纪全球性挑战［14］。HALOS则侧重于生命科学、研究设施和跨区域发展，将汉堡-哥本哈根-隆德地区的研究机构、高等教育机构和工业界联系起来，利用德国同步辐射光源DESY、欧洲自由电子激光设施XFEL、瑞典MAX IV实验室和欧洲散列中子源ESS的合作创造协同效应，将创新实体研究网络正式化，通过发展未来跨区域合作的共同优势和共同战略，营造综合研究环境。

1.2 构建合作生态网络体系

联盟的建立将激发各类创新实体的潜力，吸纳来自工业界的合作伙伴，合理配置设施资源以产出更多更有价值和影响力的科研成果，促进知识积累、流动和转化。LENS联盟明确指出，通过加强中子源设施之间的协作，促进欧洲中子科学的交流并推动决策实施过程，创建一个更有效的中子源合作生态系统，更好地服务欧洲的中子源设施和相关用户群体。在LENS联盟设施的机时分配方面，学术界研究约占85%，开展基础科学和应用基础科学研究不断拓展知识边界；另外15%的时间用于支撑工业研发。HALOS的成员包括研究机构、高等教育机构和工业界成员，从机制上强化了与产业界的联系，从而保证利用设施开展产业研究的顺利实施。

1.3 促进关键技术协同创新

重大科技基础设施的建设运营已展现出全球范围内的竞争态势，保证核心参数和技术先进性是设施长期可持续发展的基础，因此不断探索和研发先进的核心关键技术是设施战略发展的重点。以LEAPS为例，LEAPS与学术界、资助机构和产业界合作研究，通过协调现有设施升级时间表、避免重复建设、联合开发关键组件和技术等方式，促进两种光源的协同发展与合作。在技术路线图中，LEAPS开展技术前景分析，制定中期（5年）和长期（10年）技术发展计划和技术路线图，并以此为指导公开招募技术合作项目，在其第一次全体会议上提出13个试点研究项目，吸引LEAPS联盟成员以外的利益相关者参与和推动共性关键技术的研发，重点关注光子源、X射线光学、样品环境与处理、探测器、软件与数据管理平台等关键组件和技术链的联合开发等［15］。

1.4 协调设施运行管理

为支撑科技前沿探索，科研工作者往往希望获得更多的使用世界一流研究基础设施的机会，这也是设施联盟形成的重要驱动力之一。目前，欧美重大科技基础设施联盟集中了国家或区域层面类型相似的优势设施平台，发挥重要的实验资源汇聚和协同整合作用。LEAPS联盟涉及16个组织运营的19个光源设施，其中有13个同步辐射光源、6个自由电子激光设施（见表1）［16-18］，涉及超过220条光束线，就应对人类社会重大挑战所需要的新材料解决方案以及跨学科、跨国界的新型合作形式达成共识，在研发应用新技术、促进产业合作、拓展用户群体和培训等方面通力合作，LEAPS也将成为发展和整合技术与解决方案的强大工具。LENS成立之初有8家中子源设施机构签署合作协议，并发掘了欧洲地区其他的潜在合作伙伴。LaserNetUS网络含括9个高强度超快激光器，基本涵盖了美国大多数强激光设施，部分激光器的功率达到或超过1015 W。NCOA以建设统一管理的美国光学红外天文设施为目标，将国家科学基金会（NSF）资助的所有大型地基光学红外天文望远镜整合到一个单一的管理框架中，确保美国在光学红外天文领域的领导地位。

表1 LEAPS成员及设施分布情况

1.5 协同开放数据共享

随着科学研究第四范式的兴起，数据成为科学发现的重要驱动，设施联盟将更加注重构筑可检索、可访问、可互操作、可复用（FAIR原则）的数据存储、管理、分析服务生态系统，发展完善数据政策和技术适应性。数据密集的特征在天文学领域表现得尤为明显，在这一背景下，NCOA的成立为统一管理美国光学红外天文设施并对获得的数据进行统一存储和应用。LENS联盟也将提高基于FAIR原则的数据管理和开放科学目标一致性作为重要的工作内容。LEAPS联盟成员普遍将开放科学数据共享政策、高速数据获取和分析、云服务、公共数据目录等信息技术和基础建设列入近期重点发展技术清单，并设置最高优先级。

经过对欧美重大设施联盟的分析，可以看出有效机制约束下的联盟形式可以实现设施的联合统一管理，使试验应用得到统筹安排，可以使设施技术能力共享、实现设施的高效利用、协调发展，同时避免重复建设、恶性竞争等问题。分析欧美设施联盟的功能和定位，大体可以总结为以下几方面：在战略规划方面，加强或引导国家/区域层面战略顶层设计和设施集体战略部署，前瞻规划，统筹协调建设研发，确保和巩固重大科技设施在国际上的优势竞争地位和话语权，助力学科转型和区域经济发展；在创新环境方面，瞄准未来科学和经济社会发展的挑战，促进知识创造、积累和流动，营造高效协同创新生态系统和协作网络，提升科学家使用装置、接入创新网络的机会，促进科学界、工业界、金融界等利益相关方以及潜在用户的合作和互动，加强专业知识和创新模式的跨境转移，在数据管理和开放创新等方面取得更高的一致性，推动设施长期可持续发展；在设施管理方面，优化创新资源配置，提高设施统筹和一体化管理水平，制定和融通管理考核指标，为各层次科研、技术人才提供职业发展和技能提升通道。

2 重大科技基础设施联盟的建设路径

2.1 联盟的组建及运营模式

目前欧美联盟的建立方式主要有两种。一种是由设施运行机构和用户自发倡议推动组织建设，其建设动力来自于运行机构和用户在建设、管理和使用设施过程中希望尽可能吸纳最先进的创新思想、使用最先进的技术、服务高水平的用户，同时整合实验分析技术，形成统一的发展战略，例如欧洲的加速器光源联盟和中子源联盟。自发倡议组建是欧洲设施联盟的主要形式，科学家等利益相关方从科技本身发展的规律和重点出发，将松散的合作关系正式化，协同研究识别未来关键科学技术发展方向，以计划项目的方式向欧盟、私人慈善机构等申请资金，从而影响欧盟FP9在重大科技基础设施方面的项目部署。另一种则是源于国家管理部门（如美国能源部、国家科学基金会等）在更高层面统筹管理、促进设施协调发展和高效共享利用的需求，美国的国家光学红外天文中心（NCOA）和LaserNetUS激光网络的建设均属于此类，国家管理部门会对此类设施联盟的运行给予一定的经费支持。以NCOA为例，NCOA由NSF组织建立和资助，建成运行后的年度预算为1.25亿美元，其中NSF资助0.75亿美元；LaserNetUS激光研究网络则由美国能源部科学办公室聚变能科学（FES）计划以项目的形式资助，两年支持680万美元。

2.2 组织管理模式

设施联盟是一种新颖的设施组织方式，如何在复杂的环境中既提升联盟整体的竞争力，又满足各个成员的发展需求，联盟管理是关键［19］。各设施联盟均在积极探索有效的组织管理模式。目前LEAPS形成较为完整的管理体系，为开发先进X射线技术、实现协同创新发展，LEAPS确定了面向大规模协调工作的管理结构［20］。如图1所示，LEAPS联盟具有定位清晰的3种成员形式：（1）会员（members），在欧盟成员国或参与LEAPS设施的相关国家运营同步辐射装置/自由电子激光装置的法人实体；（2）合伙人（associates），正在运营或愿意运营同步辐射装置/自由电子激光设施的机构，或具有战略重要性和长期合作潜力但不具备正式会员资格（如非欧洲设施、非用户设施等）的机构；（3）合作伙伴（partner），在相关科学和技术领域根据LEAPS的目标开展科技活动或具有合作潜力的机构，为LEAPS提供专业知识、硬件、软件或技术人员。LEAPS会员通过最高级别代表会议——LEAPS会员大会（general assembly, GA）行使决策权，并委派代表参加协调委员会（coordination board, CB），监督会员大会决议执行情况。协调委员会下设6个工作组（working group）和2个战略组。其中工作组3个侧重探索光束线技术、光子源、信息等核心关键技术，3个面向学术和工业界提供技术支持、培训服务并负责外联事宜，战略组重点关注存储环和自由电子激光科学发展趋势。另外，主席/副主席团队和定期联合会议确保会员大会和协调委员会之间的密切联系关联，合伙人可作为观察员参加会员大会但没有投票权，也可以参与工作组活动，而合作伙伴仅可以参加LEAPS的正式/非正式会议（conferences and meetings）。值得注意的是，LEAPS非常重视战略决策和咨询工作，为保证联盟活动与欧盟宏观战略的一致性，LEAPS与欧盟委员会（European Commission）建立密切互动关系，并积极吸纳国家资助机构（national funding agencies, NFA）、国际咨询委员会（international advisory board）以及工业界、学术界多方咨询建议，确保LEAPS决策与国家战略和国际标准相协调。

图 1 LEAPS的管理结构

3 我国重大科技基础设施联盟建设的思考和建议

3.1 关注国际设施管理发展动向和趋势

体系化、集群化的设施资源在提升支撑科技创新能力的同时，也为管理者带来了挑战——如何建立适宜的设施集群管理体制机制，塑造有效关联大型设施、配套仪器、用户群体、工程技术服务以及知识积累的网络，形成和谐的创新生态社区。从欧美各种类型设施联盟的密集出现，我们可以谨慎地反推欧盟管理模式的变化代表了对管理新问题的应对，因此我们应当根据欧美管理模式的新变化，深入思考我国面对重大设施管理效能未来可能面对的管理问题。欧盟的LEAPS、LENS、HALOS联盟以及美国的NCOA和LaserNetUS联盟为我们提供了学习的样板。我国应密切关注欧美设施联盟未来发展的新动向，开展针对重大科技基础设施联盟化管理的深入研究与实践。

3.2 建设基于加速器的光源设施联盟

我国近年来非常重视重大科技基础设施的规划和建设，并取得了一系列瞩目的成绩。党的十八大以来，我国加快推进国家重大科技基础设施体系建设，呈现出“技术更先进、体系更完整、支撑更有力、产出更丰硕、集群更明显”的发展新态势。目前我国重大科技基础设施已经初具规模，已批准立项、在建和运行国家重大科技基础设施共计50项（包含部分部门立项纳入国家重大科技基础设施管理的设施），其中依托中国科学院组织立项、建设和运行的约占60%。我国已成立天文、海洋、生物安全等领域大科学中心，针对地域集中性设施群成立了上海、合肥大科学中心。我国光子科学设施体系也已基本形成，运行有合肥光源（中国科学技术大学，10条线站）、基于北京正负电子对撞机的兼用光源——北京同步辐射装置（高能物理研究所，15条线站）和上海光源（中国科学院上海高等研究院，14条线站）3台同步辐射光源，且正在进行上海光源二期线站升级（16条线站）、高能同步辐射光源（14条）的初步设计和低能先进光源的预先研究工作；同时，软X射线自由电子激光（中国科学院上海高等研究院）即将投入使用，硬X射线自由电子激光（中国科学院上海高等研究院）启动建设，其他相对小规模的如大连深紫外自由电子激光（大连化物所）、合肥红外自由电子激光（中国科学技术大学）等均已投入或计划投入用户使用。到2030年左右，我国将拥有高中低能区完整覆盖、拥有近90条实验终端的同步辐射光源，以及频谱覆盖广泛、实验能力显著的自由电子激光光源的光子科学设施体系。

我国光源设施的快速发展在某种程度上对欧美国家造成了竞争压力。我国轻松搭载国际科技发展“便车”的时代已经成为过去，美国已经开始对我国进行诸多限制。国内科技发展的紧迫需求及国外环境的压制，倒逼我们不仅要重视科技发展，更要创新管理模式，提高我国重大设施技术研发和应用的效能。建议参考欧美设施技术联盟的先进经验，整合我国重大科技基础设施领域的科技力量，尽快研究成立基于加速器的光源技术联盟，进而战略布局其他领域类型设施联盟以谋求进一步发展。依托重大科技基础设施技术联盟这一新的研究组织范式，加强协调设施未来战略部署、工程建设、运营服务过程中的利益关系，从而使设施更有力、高效地服务科技和社会经济发展。