有组织科研视角下国家实验室建设思考——基于美国能源部国家实验室发展特征与改革动态

倪 君， 曲轶龙， 卞曙光

（1.科学技术部高技术研究发展中心，北京 100044；2.清华大学公共管理学院，北京 100084）

0 引言

近年来，中国把科技创新摆在国家发展全局的核心位置，多次提出强化国家战略科技力量，提升国家创新体系整体效能。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035 年远景目标纲要》提出，在事关国家安全和发展全局的基础核心领域，制定实施战略性科学计划和科学工程［1］。在大国科技博弈不断加剧的背景下，科技创新更强调面向国家重大战略需求，在新型举国体制下推进有组织的科技创新活动，进一步强化不同科技力量主体的协同创新。

国家实验室在国家战略科技力量体系中处于引领地位，在提升基础研究和原始创新能力、突破关键核心技术等方面发挥着重要作用。当前，全球主要发达国家均建立了高水平、大体量、综合性国家实验室，这些国家实验室创造出对改变世界进程和人类生产生活方式具有重要影响的标志性成果。美国能源部（Department of Energy，DOE）拥有17 个国家实验室，70多年来累积获得118 项诺贝尔奖，发现元素周期表上22 种元素［2］，在世界同类机构中处于领先地位。近年来，中国加快推进新一轮国家实验室的建设和布局，更强调国家实验室的全局性、战略性和引领性，目前已正式批复多家国家实验室挂牌，但这些国家实验室尚处于发展初期，其管理运行、投入产出以及协同创新等方面的机制亟待完善。因此，从有组织科研视角出发，系统、深入分析DOE国家实验室的发展特征和改革动态可为中国国家实验室建设提供一定借鉴和启示。

1 有组织科研视角下中国国家实验室建设历程

1.1 有组织科研的内涵

有组织科研指基于需求和问题导向，在特定组织体系中开展科学研究和技术创新活动，主要包括3 种组织形态，即政府组织开展的科研活动、企业组织开展的科研活动以及政府和企业联合开展的科研活动［3］。有组织科研是“大科学”时代科技创新的客观要求，也是中国实现高水平科技自立自强的战略支撑。

随着创新范式从封闭式创新转向开放式创新、整合式创新，科技创新的组织形态从以兴趣导向、自由探索、个体研究为主，进入到注重需求导向、学科融合、分工协作、整体推进的“大科学”时代。基础研究作为科技创新的源头，在“大科学”时代各国高度重视有组织、战略性的基础研究，主要采用科学计划模式和机构稳定支持模式进行持续投入［4-5］，在优先领域的选择、科研任务的凝练、科技资源的配置以及创新主体的协作等环节都强调更好发挥科技活动组织者的作用，尤其是充分发挥国家和政府在制度设计和组织建设方面的治理优势。

回顾中国科技事业发展历程，有组织科研一直是优化科技资源布局、强化战略科技力量的重要着力点。新中国成立后，中国设立了第一个国家科技计划——“六五”科技攻关计划。改革开放以来，相继设立了星火计划、国家自然科学基金、863 计划、火炬计划、973计划、行业科研专项等。随着中央财政科技计划管理改革，2014 年起中央各部门管理的科技计划整合形成新的5 类科技计划（专项、基金等），即国家自然科学基金、国家科技重大专项、国家重点研发计划、技术创新引导专项（基金）、基地和人才专项。这些科技计划全面提升了中国的综合科技实力，强有力地支撑了经济社会发展需求，也培育了一批高水平的战略科技力量，为新发展阶段建设世界科技强国奠定了良好基础。

1.2 中国国家实验室建设历程

改革开放前后至20 世纪末，中国依托大科学装置建立了首批国家实验室，如合肥国家同步辐射实验室、北京正负电子对撞机国家实验室、兰州重离子加速器国家实验室等。进入21 世纪后，随着科技发展目标明确以及财政科研投入持续增长，大批试点国家实验室获得批准筹建，如沈阳材料科学国家（联合）实验室、北京凝聚态物理国家实验室、武汉光电国家实验室等［6］。党的十八大以来，党中央高度重视科技创新，对深化创新驱动发展战略实施做出顶层设计和系统部署，由此新一轮国家实验室建设开始布局，目前已正式批复深圳鹏城、上海张江、北京中关村等多家国家实验室挂牌。

新版《中华人民共和国科学技术进步法》明确提出，构建和强化以国家实验室、国家科学技术研究开发机构、高水平研究型大学、科技领军企业为重要组成部分的国家战略科技力量，在关键领域和重点方向上发挥战略支撑引领作用和重大原始创新效能，服务国家重大战略需求。可见，强化国家战略科技力量是当前推进有组织科研的重点领域，尤其是加快国家实验室的建设与布局。国家实验室在国家战略科技力量体系中处于引领地位，拥有极高的使命和站位，但当前国家实验室的管理归属体系还不够清晰，在传统科研管理体制下存在一些发展束缚，其资源配置、经费投入、研究选题、人事任命、成果转化等方面的运行机制还不够健全和完善，不足以支持其“国家级”“引领性”“战略性”定位［7］。

2 有组织科研视角下DOE 国家实验室发展特征

DOE国家实验室主要采取“国家所有、国家管理（Government Owned-Government Operated，GOGO）”和“国家所有、委托管理（Government Owned-Contractor Operated，GOCO）”两种模式。从有组织科研视角来看，DOE国家实验室经过多年发展在目标定位、财政投入、管理运行、协同创新等方面均形成了较为成熟的制度体系和组织机制，确保DOE国家实验室围绕其核心使命任务长期、稳定、高效推进科技创新活动。

2.1 战略目标有明确

DOE国家实验室的前身创建于第二次世界大战“曼哈顿计划”期间，战后美国政府继续大力投资科技研究，将战时建立的实验室转为永久性实验室，能源部成立后接管了能源研发管理局（ERDA）下属的国家实验室［8］。70 多年来，DOE国家实验室面向美国战略需求和能源部目标任务，集聚了大量科技创新资源，是美国开展战略性基础研究和前沿技术探索的核心力量［9］。DOE国家实验室坚持聚焦和发展两大主题，以确保其始终保持发展活力、处于战略前沿。

DOE国家实验室主要有以下几种类型：多项目科学实验室，以交叉学科项目为主；单项目科学实验室，聚焦宇宙基础科学发现；多项目安全实验室，通过尖端科学与工程保障美国核安全；多项目环境实验室，专注于环境管理及部门长期项目；能源技术实验室，主要进行不同种类能源技术的开发［2］。每个DOE 国家实验室都拥有较为明确的研究方向并在特定领域结合自身优势构建了核心竞争力，这也是其保持国际领先地位的重要因素。例如，费米国家加速器实验室以高能物理为主要研究方向，其核心竞争力围绕粒子物理学、加速器科技等方面构建；普林斯顿等离子体物理实验室（PPPL）聚焦等离子体和聚变能源科学研究并取得了大量核聚变能发展中的关键创新成果。

2.2 财政投入有保障

联邦资助研发组织（FFRDC）模式为DOE 国家实验室不偏离核心使命提供了有力的财政支撑和经费保障。DOE国家实验室R＆D经费来源主要为联邦政府财政支持，从年度财报可以看到，除国家能源技术实验室外，采用GOCO 模式的16 个国家实验室2020 年来源于联邦政府的经费占比为97.89%，来源于非联邦政府的经费占比为2.11%［10］。从不同运营方来看，委托大学、非营利机构、企业管理的三类国家实验室联邦政府R＆D 经费投入占比分别为96.54%、97.00%、98.74%（见表1）。

表1 能源部国家实验室R＆D经费来源结构（单位：千美元）

此外，DOE 国家实验室R＆D 经费支出主要分为基础研究、应用研究和试验发展三大类（见表2），总体来看，这三类支出占比依次为27.04%、45.65%、27.30%，应用研究支出比例相对较高，表明DOE国家实验室高度注重需求和应用导向。从运营方类型来看，依托大学管理的国家实验室基础研究支出占比相对较高为67.13%，而依托企业管理的国家实验室应用研支出占比最高为58.88%。同时，不同国家实验室因科研方向不同，R＆D 经费支出结构也有所不同。费米国家加速器实验室聚焦高能物理基础研究，基础研究支出占比达到99.64%，而洛斯阿拉莫斯国家实验室以核武器的设计和发展为主要研究方向，其应用研究支出占比为91.00%。

2.3 管理运行措施高效

除国家能源技术实验室外，其余DOE国家实验室均采用GOCO模式。例如，科学办公室（SC）下属的10个DOE国家实验室均委托给大学、企业、非营利机构等进行管理运营（见表3）。能源部通过与运营方签订管理和运营合同（M＆O contract）形成契约关系，为国家实验室搭建了法律和监管框架。M＆O 合同明确了国家实验室运营方的权责范围、运营目标、绩效评估、战略合作等各方面要求。

表3 美国能源部科学办公室下属国家实验室基本情况

M＆O合同模式的优势在于一方面确保政府为国家实验室制定战略层面计划、约束运营商行为并确保公共资金合理使用，另一方面可以发挥特定私营部门在管理和技术方面的专业能力，高效、灵活地推进国家实验室日常运行。M＆O 合同有效期通常由5 年基础期限和奖励期限构成，具有长期性和持续性。例如，艾姆斯实验室的运营方为爱荷华州立大学，合同签订时间为2007 年，目前潜在到期日为2026 年12 月，其合同有效期包括5 年基本期限和15 个奖励期限。科学办公室每年将从科学技术绩效和管理运营绩效两方面对国家实验室运营方进行综合评估，评估结果将为合同有效期限延长提供依据。

2.4 科研团队多样化

DOE国家实验室科研团队呈现出多元化和开放性特征，由全职员工、联合教职工、博士后、研究生、本科生、访问科学家等多种类型人员构成（见表4）。DOE国家实验室除科技研发外，也承担着人才培育和交流的职能，大多国家实验室都有一定数量的访问学者、博士后、研究生和本科生，为国家实验室的发展提供了人力资本支撑。

表4 能源部国家实验室科研团队人员构成个

从员工数量来看，DOE国家实验室人员规模十分庞大。例如，相对规模较小的艾姆斯实验室全职员工数量为300 人，而桑迪亚国家实验室全职员工数量则达到了12783 人［2］。从组织架构来看，国家实验室采用主任负责制，GOCO 模式下国家实验室主任由运营方任命，一般由学术水平较高、社会影响较大的知名学者专家担任。例如劳伦斯伯克利实验室拥有1 个实验室主任和2 个实验室副主任，实验室主任由加州大学校长向加州大学董事会推荐，经董事会授权后正式任命。

2.5 协同创新开放共享

注重开放与合作也是DOE 国家实验室的重要特征，通过与学术界、工业界以及其他联邦机构积极开展合作，构建了资源共享、优势互补、协同创新的创新生态系统，共同推动新兴技术成熟并应用到市场。从制度设计来看，能源部构建了一系列合作平台和协议工具推动国家实验室拓展合作伙伴关系，包括创新中心、研究分包合同、合作研究开发协议（CRADAs）、战略合作项目（SPPs）以及商业化技术协议（ACT）等，这些平台和协议工具的规模、范围和持续时间各不相同，灵活覆盖了不同领域和环节的科技创新活动。

以战略合作项目为例，该项目由科学办公室监管，旨在强化国家实验室与企业、大学以及其他科研机构的合作，提升国家实验室各类科研设施的开放与共享水平。科学办公室每年确定SPPs项目总体资助水平，然后基于相关审查标准对申请项目进行审批，同时对国家实验室运营方SPPs 政策的执行和遵守情况保持监督（见表5）。值得注意，SPPs项目提出在外部合作中要避免与国内私营部门直接竞争，确保DOE国家实验室与其他创新主体保持良性的合作与竞争关系。

表5 能源部战略合作项目（SPPs）基本情况

3 DOE国家实验室改革动态

DOE国家实验室在战争期间以及战后美国科技事业发展中做出了突出贡献，但随着美国国内外环境的变化，DOE国家实验室的治理结构、运行机制和创新效率等方面也暴露出一些问题。美国国会以及能源部多次组织针对DOE国家实验室的调研和评估，以推动DOE国家实验室在动态改革中保持更新和活力。

2013 年美国国会众议院科学、空间和技术委员会下属的能源分委会邀请智库对DOE 国家实验室展开评估，报告指出DOE国家实验室存在行政管理流程烦琐低效、组织架构不够科学合理、对外合作限制过多、大科学装置对外服务补偿机制有待完善等方面问题［11］。2015 年美国科学院国家研究理事会提出，国家实验室应推进渐进式治理结构改革，对外部机构资助的科研活动加强统筹规划，不断提升国家实验室的决策与执行能力。2016 年能源部发布《美国能源部国家实验室绩效评估报告》，报告从重建能源部与国家实验室的信任关系、提升国家实验室的效率和效益、扩大国家实验室影响力、落实国家实验室改革目标等方面提出建议［12］。2022 年美国发布了《关键和新兴技术（CET）清单》等系列报告，对关键和新兴技术认定进行重大调整，新版CET 清单列出了19 项对美国国家安全与发展至关重要的关键和新兴技术。

综合来看，DOE国家实验室的改革方向为进一步保障和凸显国家实验室在管理运行过程中的高效、独立、灵活与开放。①强化科技创新资源配置的战略性和系统性，及时削减过剩的科研设施和不具备竞争力的科研项目，确保国家实验室在联邦资助研发组织模式下更好地服务于国家需求和特定使命［13-14］。②优化国家实验室的治理结构和运行效率，减少能源部对国家实验室运行过程中过多的直接干预，优化M＆O合同中官僚性、指定性、溢出性条款设置［16］，改善当前能源部越位与缺位并存的现象［15］，进一步提升国家实验室的科研效率和运营效益，更好发挥“GOCO”模式以及M＆O合同的独特优势。③提升国家实验室对区域发展的支撑作用，完善国家实验室参与地区发展的激励机制，不断扩大国家实验室的设施共享和对外合作，促进国家实验室在大型跨国企业之外更多地与所在地区的中小企业开展合作［10］，进而提升国家实验室对地区发展的支撑作用。

4 对中国国家实验室建设的启示

新发展阶段加快推进中国国家实验室建设、完善有组织科研实施机制是一项系统工程，如何基于国家实验室的战略使命和引领定位，加快完善国家实验室的宏观管理体系、日常运行机制和核心能力建设是当前突出问题。在科技创新新型举国体制背景下，国家实验室建设应充分发挥有组织科研在资源配置、制度改革、政策制定等方面的独特优势，进一步提升中央与地方政府的科技治理水平，不断探索、创新和完善中国特色国家实验室体系建设，进而有力支撑建设世界科技强国、实现高水平科技自立自强的战略目标。

（1）基于国家重大战略需求和使命任务，进一步明确国家实验室的功能定位。从承担使命来看，国家实验室基于国家重大战略需求，面向世界科技前沿，在国家战略科技力量体系、实验室体系中均处于引领地位。从功能定位来看，国家实验室主要承担基础前沿研究和重大科技攻关任务，既要在重大前沿科学问题研究中发挥引领作用，也要补齐在关键核心领域能力不足的短板［17］。但与高水平研究型大学、中国科学院、国家重点实验室等已有科技力量主体的功能分工还不够明确，亟须加快完善针对不同战略科技力量主体的分类管理机制，尤其在战略性基础研究整体投入不足情况下，避免国家实验室与其他国立科研机构在选题机制、任务凝练、项目竞争、科研设施等方面避免因重复建设和无谓竞争导致资源配置低效甚至浪费，进一步构建和完善符合中国国情的国家实验室发展路径。

（2）优化科技创新资源配置机制，强化国家实验室核心能力建设。国家科技计划和重大科技项目的组织实施中通常采取专项拨款、竞争性项目基金等方式推进，但传统竞标课题模式难以保障国家实验室有效推进长期性的重大科研项目，因此，需要加快构建和完善针对国家实验室的长期稳定的财政经费投入机制和重大科技项目的分类管理模式，为国家实验室发挥战略性科技能力提供制度层面保障。此外，国家实验室的快速发展离不开大科学装置以及重大科研仪器支撑，新发展阶段加快推进科技创新基础设施空间布局，需要基于国家科技计划以及不同国家实验室的研究领域统筹推进。科技创新新型举国体制下，强化国家实验室核心能力建设有效整合全国的科技创新资源，进而加快推进国家实验室在基础研究以及交叉学科领域形成具有国际竞争力的科技创新能力。

（3）构建自主、高效的管理运行机制，充分激发科研工作者的创新活力。“GOCO”模式为DOE 国家实验室构建了比行政体系更加灵活的管理运行机制［15］，同时这种模式在实施过程中也暴露出监管方与运营方之间不信任、任务合同条款限制过多、审批和评估流程低效等一系列问题。因此，国家实验室的“软环境”建设既要“做加法”，明确国家实验室的独立法人地位，从组织架构、经费管理、团队构成、人才流动、设施开放等方面出发构建适宜中国科技体制的国家实验室管理运行机制；也要“做减法”，理顺中央部门、地方政府及国家实验室之间的治理结构，避免行政干预过多，尤其在人事任命、团队构建、经费支出方面充分保障国家实验室的自主、高效运行，增强科研团队尤其是战略科学家的科研自主权，营造健康、良好的实验室创新文化，最大限度地激发和释放科研工作者的创新活力。

（4）注重开放合作和协同创新，构建国家实验室创新生态系统。DOE国家实验室与学术界、产业界形成广泛的合作关系，并且通过一系列的制度和法律工具构建多样、规范的合作框架。中国国家实验室与大学、企业以及其他科研机构之间也具有内容丰富、形式多样的合作历史，这些创新主体在发展过程中相辅相成、相互促进。因此，在新发展阶段推进国家实验室创新生态系统建设，一方面要基于不同战略科技力量主体的功能定位和分工协作，从人才流动与知识溢出、科研基础设施开放服务、重大科技项目联合攻关、创新成果共享与技术转移转化等方面出发完善协同创新机制，加快形成原始创新和自主创新的强大合力；另一方面要围绕国家实验室发展推进各类技术转移转化平台建设，有效促进国家实验室科技创新成果的产业化应用，不断深化创新链与产业链融合，更好发挥国家实验室对区域经济以及国民经济的科技支撑作用。