综合性国家科学中心的发展评估与区位选择

毛炜圣 刘承良

摘 要：布局建设综合性国家科学中心是应对科技全球化及国际技术主权化等新形势的重要手段，也是维护国家安全和发展的战略基石。本文构建了“主体—环境—功能”要素的综合性国家科学中心评估框架，糅合多主体、多要素、多功能的系统视角，刻画了2020年综合性科学中心城市发展水平的空间不均衡性、等级层次性及地方根植性特征，进一步提炼了综合性国家科学中心区位选择的主导因子：经济社会发展主阵地、全球顶尖人才汇聚地、科技创新主体承载地和大科学装置策源地。

关键词：综合性国家科学中心;科学中心城市;发展评估;区位选择;国家战略科技力量

中图分类号：K902        文献标识码：A        文章编号：1005-5207（2022）08-0019-04

综合性国家科学中心是居于国家创新体系顶端的战略科技力量，也是国家应对国际科技竞争、抢占新一轮科技革命和产业革命制高点的核心关键。作为国家基础研究与应用研究水平的集中体现，世界各科技强国争相投入建设国家科学中心。我国综合性国家科学中心建设起步较晚，但速度较快。2016年以来，国家先后批复上海张江、安徽合肥、北京怀柔、粤港澳大湾区四个综合性国家科学中心，武汉、西安、成都、重庆、南京、郑州、济南、青岛等十余个城市已将争创国家综合性科学中心写入“十四五”发展规划中。布局建设综合性国家科学中心成为中心城市参与全球科技竞争，驱动创新发展，建设创新型城市的关键抓手。但目前学术界鲜有开展综合性国家科学中心的发展评估研究，其区位选择规律尚未形成系统认知[1-3]。因此，本文构建了综合性国家科学中心的评估框架，科学界定了综合性国家科学中心的区位选择因子，可为国家优化布局建设综合性国家科学中心提供理论借鉴。

一、综合性国家科学中心的评估框架

从系统论视角来看，综合性科学中心包括主体要素（一流研究型大学、国家科研机构、科技领军企业等）、环境要素（顶尖科技人才、大科学装置群、国家科学研究平台等）及功能要素（创新策源、联合攻关等）三大类。这些要素相互作用、耦合协同形成综合性国家科学中心体系（图1）。

从空間视角来看，以大科学设施为基础支撑，汇聚政府、高校、科研院所和企业等科技创新资源，产生创新集聚和辐射效应的特定科（学）技园区，是综合性国家科学中心的核心承载区，而其所在城市或城市群则是提供各类创新资源要素支撑的功能配套区，核心功能区叠加外围辐射区，构成了全球级、国家级和区域级等不同等级的综合性科学中心城市体系。

1.基本内涵

（1）主体要素

综合性国家科学中心的主体要素包含高水平研究型大学、顶尖科研院所和创新引擎企业等创新主体。一方面，高水平研究型大学（双一流大学）、顶尖科研院所（中国科学院、中国工程院等科研机构）是获得颠覆性原理、突破性技术的主体，通过基础研究和知识生产，推动创新链和产业链协同突破;另一方面，创新引擎企业作为科技创新的市场主导力量，发挥市场需求、集成创新以及组织平台的优势，通过整合市场需求信息、促进科技成果转化、组织产品生产和服务供应，强化科技与产业的有机有序衔接[4]。

（2）环境要素

综合性国家科学中心以高层次科技人才、国家实验室和世界级大科学装置集群等国家战略科技力量为环境要素。其一，高层次科技人才（科技领军人才、战略科学家等）具备前瞻性判断力、跨学科理解力和大兵团作战领导力，是战略性和关键性重大科技成果的“牵引者”，是影响国家科学中心知识创新的重要因素。其二，国家实验室（国家重点实验室、国家工程研究中心、国家技术创新中心等）主要开展大型复杂的研发任务，应用跨学科的理论方法实现基础科学到技术创新的转化，并且与来自大学、企业和其他国家的研究人员协同合作，在推进科学技术关键领域的重大突破方面起着重要推动作用[5]。其三，大科学装置集群是开展复杂性、交叉性及融合性的重大科技项目的“大国利器”，国家科学中心复杂集成研究对重大仪器设备的依赖程度越来越大，尤其是在前沿技术引领与颠覆性技术突破等方面，大科学装置集群的攻关作用显著。从建设实践上看，国家科学中心均布局于大科学装置集群最密集的城市区域。

（3）功能要素

综合性国家科学中心面向国家重大科技需求，以战略性前沿基础科学研究、关键核心技术开发研究为核心功能。其一，综合性国家科学中心具有明确的科技目标和国家使命。基础研究是创新的来源，是建设科技强国的基础支撑。国家科学中心必须面向国家战略需求，锚定国际科学技术前沿，通过综合集成研究实现原始创新突破。其二，综合性国家科学中心也需要服务国家社会经济主战场，建立应用导向的技术创新体系，攻克国家发展急需的关键核心技术、重大产业关键技术、前沿交叉和共性技术等前沿领域技术的科学原理与技术瓶颈，加速技术积累、科技进步、成果推广、创新扩散与产业升级，成为新技术、新产品、新产业的创新增长极[6]。

2.评价指标

基于国家科学中心基本内涵，建立国家科学中心的“主体—环境—功能”要素评估框架。其中，主体要素采用双一流大学数量、中科院分支机构数量、国家重点实验室数量和科技领军企业数量予以测度;环境要素使用两院院士数量（不包括资深院士）和大科学装置数量进行衡量;功能要素选取国家自然科学奖一等奖、国家技术发明奖一等奖数量等质量指标作为代表性变量（表1）。以地级市作为基础评价与研究单元，研究数据来自各省市规划文本、相关网站和统计公报。

为提高评价结果客观性，采用熵权TOPSIS法计算系统层和准则层指标权重，通过加权求和法分别得出各系统层权重。基于熵权法改进的TOPSIS模型能很好地消除主观赋权对分析结果的影响，适用于解决有限方案中多目标决策问题的综合评价[7]。

二、综合性科学中心城市的空间格局

综合性科学中心发展水平呈现空间不均衡性与等级层次性特征，遵循区域高度集聚规律，与国家人口规模、经济基础与科教实力的空间格局同构，地方根植性特征显著（图2）。

一是空间不均衡性显著。北京为全球级综合性科学中心城市，上海、深圳、广州、南京、武汉、合肥为国家级综合性科学中心城市，呈现以北京为创新引擎，以深圳、上海、广州、南京、武汉、合肥为创新增长极的“单核多中心区域化”空间格局，形成以深圳、广州、北京、上海为核心的粤港澳大湾区、京津冀城市群、长三角城市群三大创新城市集群。

二是空间同构性明显。北京、深圳、上海、广州、南京、武汉、合肥等城市都是经济较发达、人才较集聚、科技力量较雄厚且创新能级较高的中心城市，与当前国家社会经济发展水平和科技创新实力存在较显著的空间同配性特征。

三是等级层次性凸显。高等级科学中心城市高度集中于东部沿海地区的少数创新型城市，呈现出典型的“金字塔型”结构，东部直辖市、省会城市及副省级城市的等级较高，基础研发与共性技术开发能力较强，基本处于第一（全球级）和第二等级（国家级），东部地级市、东北及中西部省会城市则相对集中于第三、第四层级（区域级），而大量中西部和东北地区的地级市地处“创新洼地”，尚不具备发育为综合性科学中心城市的条件。

三、综合性国家科学中心的区位选择

1.经济社会发展主阵地

首先，综合性国家科学中心具有投入大、周期长的特点。前期建设与运行过程中耗资巨大，粤港澳大湾区综合性国家科学中心先行启动区总投资就超1 000亿元。经济较为发达的地区，往往能够凭借雄厚的经济基础，拥有高水平的科研机构及充足的科研经费，为从事科学研究的人才创造良好的科研条件。其次，科学、技术和经济日益一体化，经济快速发展不断催生技术需求，从而推动科学家聚焦科技创新突破。再次，经济基础雄厚地区有能力建设发达的大科技基础设施，为科学家提供先进的技术工具和实验仪器，有助于科学家发现新现象、新材料及新方法。最后，经济发展促进了教育繁荣和人才辈出，有利于智力精英科技交流与合作。

2.全球顶尖人才汇聚地

综合性国家科学中心也是全球顶尖人才高地。国家科学中心城市，往往是人才集散、知识流动与信息交互速率较高的地区。一是科学研究的“突破—跟进—再突破—再跟进”的基本方式决定了没有一流人才就难有前沿突破[8]。二是未来人工智能将越来越多地替代普通人的工作，普通人才的稀缺程度降低，因此拔尖人才的作用变得更加凸显和重要。三是拥有全球顶尖的科研领军人物和国际一流水平的科研团队，且其领先的研究水平还会吸引世界各地优秀人才的云集，并形成良性循环。如北京汇聚了804位院士，占全国的47%。如今，各城市都在竞相出台政策，不遗余力地吸引世界顶尖人才。

3.科技创新主體承载地

首先，中科院、国家实验室、研究型大学及创新“引擎”企业等战略科技力量在综合性国家科学中心建设中扮演着核心角色，其代表“国家队”直接参与国际科技竞争与合作。如中科院及其附属院所承担了约半数大科学装置项目建设，不仅有国家实验室基本依托中科院及一流大学建设。而且中科院、国家实验室、研究型大学也为人才储备提供了至关重要的供给保障，为城市科技创新发展提供源源不断的战略科技人才、科技领军人才、青年科技人才和高水平创新团队，以及技术创业人才、科技成果转移转化专业人才、创意设计人才和科研项目管理人才等[9]。

4.大科学装置策源地

第一，专用研究装置和公共实验平台等大科学装置不同于交通运输等一般基础设施，是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的基础保障，为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段。从历史发展来看，1990年以后，48%的诺贝尔物理学奖成果主要是应用大科学装置取得。第二，大科学装置也是高层次科技人才的“蓄水池”。作为科技创新基础平台，重大科技基础设施不仅能够吸引世界各地科研人员集聚开展合作研究，还能在装置的建设和使用过程中，培养和造就一大批顶尖科学家和优秀青年科技人才，具有强大的人才集聚和培养能力。如“中国天眼”（FAST）建成以后，向全世界科学家开放，吸引了众多全球一流的天文学家前来合作。

四、结论

百年未有之世界大变局时代，新一轮科技革命和产业变革蓄势待发，世界经济中心和科学中心系统性东移，全球科技创新版图不断重塑。布局建设综合性国家科学中心业已成为中国深度融入全球创新网络、参与国际科技竞争合作、迈向世界主要科学中心和创新高地的重要抓手。党的十八大以来，我国科技创新空间布局持续优化，北京、上海、粤港澳大湾区三大国际科技创新中心从无到有，怀柔、张江、合肥、粤港澳大湾区四大综合性国家科学中心建设提速，成为驱动高质量发展的创新引擎。如何进一步优化国家创新体系布局，建设梯度有序且功能互补的国家科学中心体系成为决策界和学术界共同关注的焦点和难点。

本文构建了综合性国家科学中心的“主体—环境—功能”三要素评估框架，刻画了综合性科学中心城市的空间不均衡性、等级层次性及地方根植性特征，发现高等级科学中心城市与其经济发展程度、科技力量规模及人才集聚水平在一定程度上存在空间同配性。进而提炼了综合性国家科学中心区位选择的主导因子：经济社会发展主阵地、全球顶尖人才汇聚地、科技创新主体承载地和大科学装置策源地，可为“十四五”期间深入推进国家科学中心布局建设提供理论参考。在未来的研究中，有待针对国内外不同类型国家科学中心开展对比研究，进一步挖掘国家科学中心的科学内涵、空间格局及其影响机制等复杂性规律。

参考文献：

[1] 李晓妍，钟永恒，刘佳，等.英国综合性国家科学中心的建设实践与启示[J].科学管理研究，2021，39（6）：139-145.

[2] 曹方，王楠，何颖.我国四大综合性国家科学中心的建设路径及思考[J].科技中国，2021（2）：15-19.

[3] 崔宏轶，张超.综合性国家科学中心科学资源配置研究[J].经济体制改革，2020（2）：24-30.

[4] 杜德斌， 段德忠. 全球科技创新中心的空间分布、发展类型及演化趋势[J].上海城市规划， 2015（1）：76-81

[5] 樊春良.国家战略科技力量的演进：世界与中国[J].中国科学院院刊，2021，36（5）：533-543.

[6] 张耀方. 综合性国家科学中心的内涵、功能与管理机制[J]. 中国科技论坛， 2017（6）：5-12.

[7]  Zeng C， Deng X， Xu S， et al. An integrated approach for assessing the urban ecosystem health of megacities in China[J]. Cities， 2016， 53：110-119.

[8] 潘教峰，刘益东，陈光华，等.世界科技中心转移的钻石模型——基于经济繁荣、思想解放、教育兴盛、政府支持、科技革命的历史分析与前瞻[J].中国科学院院刊，2019，34（1）：10-21.

[9] 洪志生，秦佩恒，周城雄.第四次工业革命背景下科技强国建设人才需求分析[J].中国科学院院刊，2019，34（5）：522-531.

通信作者：刘承良