大科学装置的建设运行、效应影响及经验启示：综述与评估
2024-06-30周燕杜鹏辉
周燕 杜鹏辉
收稿日期：2023-03-02 修回日期：2023-05-05
基金项目：教育部高校人文社会科学重点研究基地重大项目（22JJD630024）;广东省教育厅项目（99123-42900002）；中山大学中国公共管理研究中心“十四五”基地自设项目（20230313）
作者简介：周燕（1977—），女，山东平邑人，博士，中山大学政治与公共事务管理学院教授、博士生导师，研究方向为交易费用理论、科技政策、经济体制；杜鹏辉（1992—），男，河南郑州人，中山大学政治与公共事务管理学院博士研究生，研究方向为大科学装置、科技创新、发展规划。
摘 要：大科学装置具备重大科学意义、国家意义和社会意义，学界对大科学装置的关注与日俱增。基于科学引文索引数据库（WOS）和中国知网数据库（CNKI），对从社会科学角度研究重大科技基础设施的国内外文献进行搜集、筛选和编码，并展开系统分析和内容分析，对国内外重大科技基础设施研究进行系统全面梳理，把握整体研究脉络的同时，挖掘其研究特点。已有研究达成若干共识：大科学装置通过适应环境变化实现长期生存，对大科学装置的评估需要采用多维度、多手段的框架体系，大科学装置具有显著的科学效应和经济社会影响，但资源开放共享仍有不足。进一步对研究特征、演进逻辑和理论联系进行探讨发现，政府、高校与企业等主体间关系，对我国重大科技基础设施效率水平评估以及如何选择重大科技基础设施建设模式与运营模式从而提升效率具有重要作用，是未来研究的重中之重。其中，政府角色及边界是大科学装置研究中最核心的问题，管理模式与治理结构、产出评价和资源共享乃至各种影响效应在很大程度上均由其决定。
关键词关键词：大科学装置；文献综述；装置运行管理；装置科学效应；装置经济社会影响
DOI：10.6049/kjjbydc.2023030081
开放科学（资源服务）标识码（OSID） 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
中图分类号：G31
文献标识码：A
文章编号：1001-7348（2024）12-0151-10
0 引言
大科学装置，又称国家重大科技基础设施或大科学工程，是指通过较大规模投入和工程建设，建成后通过长期稳定运行和持续的科学技术活动，为生物、医学、物理等国家经济与国防建设核心领域提供高端研发服务的科技基础设施［1］。自20世纪50年代以来，以美国为代表的发达国家把大科学装置建设作为促进科学技术进步的一项重要科技发展战略，积极规划未来发展，重视前瞻技术研发和布局，推动建设合作联盟。近年来，重大科技基础设施布局更加集群化，学科交叉融合趋势越来越突出。
除本身具有重大自然科学研究意义外，大科学装置的社会科学属性也越来越引起人们的重视。一方面，大科学装置的建设运转受到国家目标影响，依赖政府规划、财政拨款，还需要获得社会民众的理解与支持。另一方面，随着历史发展和国际形势变化，大科学装置的功能定位也在变迁分化，从单一科学目标转向服务于材料科学、生命科学、信息科学以及推动经济增长等多个方面［2］。政府如何提升投资效率？大科学装置对产业有哪些影响？如何通过国家间、地区间跨学科合作研究，带动高校学科发展和人才培养，通过知识溢出提升企业创新能力，增加社会福利以及促进科普文化传播？这些问题均需要社会科学研究进行明确回答。我国“十四五”规划提出的“适度超前布局国家重大科技基础设施，提高共享水平和使用效率”正是为了解决这些实际问题。
自1988年我国首个重大科技基础设施——北京正负电子对撞机建设以来，大科学装置建设已经走过30多个年头。随着实践的不断推进，高资金投入、长建设周期、具备显著科学与社会意义的大科学装置也成为学界日益关注的话题。为促进设施实现科学目标并发挥出最佳效率，学者们从完善成果共享机制、科学开展绩效管理与项目评价、优化管理模式与治理结构、加强风险管理等方面做了大量研究工作，以求推动我国大科学装置的健康稳健发展。但尚未有学者对这些研究成果进行系统的综述总结，尤其是综合和对比国内外相关研究。当前研究形成了哪些研究主题和观点？具有何种特征和演进逻辑？其本质核心问题是什么？又存在哪些争论和研究空白？对以上问题的梳理回答不仅有助于客观审视当前大科学装置研究的成果和不足，对指导与部署未来大科学装置建设也具有重要意义。因此，本文围绕国内外大科学装置相关研究搜集文献并进行筛选和系统分析，对研究主题和观点逐一进行介绍，最后进行总结和讨论。
1 研究方法
1.1 概念厘清
对于大科学装置的定义，主要有3个比较权威的来源：一是2003年6月中国科学院大科学装置发展战略研究组编制的《我国大科学装置发展战略研究和政策建议》；二是2013年国务院印发的《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012—2030年）》；三是2014年国家发展改革委、财政部、科学技术部、国家自然科学基金委印发的《国家重大科技基础设施管理办法》。在大多数文献引用和使用中，一般采用中国科学院的定义，将大科学装置定义为通过较大规模投入和工程建设，建成后通过长期稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施。大科学装置是科学研究的重要工具，其科学技术目标面向国际前沿，可为国家经济建设、国防建设和社会发展作出战略性、基础性贡献。按照不同科学用途，大科学装置分为专用研究设施、公共实验平台、公益基础设施。本研究以此定义为依据进行文献检索。
1.2 文献来源与分析方法
基于数据库的权威性、影响力以及数据的完整性，本文选择中国知网数据库（CNKI）和科学引文索引数据库（WOS）作为样本来源，以保证样本的可靠性，将Elsevier、EBSCO、Springer等权威数据库作为补充，并采用人工编码录入信息。以重大科技基础设施、大科学装置、大科学工程、正负电子对撞机、核聚变实验装置、宇宙线观测站、天文望远镜、中微子实验装置、同步辐射光源、X射线自由电子激光装置、散裂中子源、遥感卫星地面站、长短波授时中心、野生生物种质资源库等为主题词，选择中国知网数据库（CNKI）中的中文核心期刊和CSSCI期刊进行检索，共检索出1 467篇文献；以Large Scale Research Infrastructures、Large-scale Facilities、Research Infrastructures、big science、National laboratories、Neutron Facility、Synchrotron Radiation Source、Electron-positron Collider、Fusion Experimental Facility、Astronomical Telescope、Neutrino Experimental Apparatus、Spallation Neutron Source等为主题词，选择科学引文索引数据库（WOS）及其它数据库中的SSCI期刊进行检索，文献类型为“文章”，共检索出1 509篇相关论文。然后，经过两轮人工筛选，剔除与大科学装置无关的研究以及自然科学方面的应用研究和技术讨论，得到社科领域关于大科学装置的研究论文211篇，包括英文文献51篇，中文文献160篇。
对文献的期刊来源、发表年度、作者、机构、关键词、理论工具与方法、观点及结论等逐篇进行编码记录，形成文献系统分析的数据库。从整体趋势看，20世纪90年代以来，大科学装置相关文献数量总体呈增长趋势，但研究力量相对分散、方法多样而标准不一、理论研究对话不足。限于篇幅，本文重点分析研究主题、观点及结论部分，从大科学装置建设与运行现状、大科学装置产生的效应与影响、大科学装置的历史经验与启示3个方面进行综述，然后归纳当前研究的主要结论和特征，进一步讨论研究演进逻辑和主题间的理论联系，提出大科学装置研究的本质问题和空白，最后展望未来研究方向。
2 大科学装置建设与运行现状
2.1 大科学装置建设运行模式
在工程管理模式方面，我国大科学工程项目形成以“行政+技术”两条线为主干，子系统通过柔性项目制参与的管理模式。以神光Ⅲ激光装置建设项目为例，其在管理结构中分为决策层、组织实施层、实施承担层、监督层4个层面，但存在层面内部与层面之间缺乏统筹、专家组作用发挥不充分、效率低下、评估缺乏客观性等问题［3］。我国大科学工程项目管理可以从以下方面进行改进：①以合同约束机制应对市场的不成熟；②在关键元件采购上，积极引进市场竞争；③在科研体制方面，需要构建顶层领导体系；④学习“集散联合”项目管理模式；⑤加强决策咨询与评估工作。
在运行治理结构方面，我国借鉴美国的一体化模式，依托大学管理大科学实验室，但在现实运转中出现了大学与实验室组织制度冲突和资源争夺，而运营过程中的政府缺位与剩余控制权缺失、激励制度缺乏变革动力、考核失灵等导致高校大科学装置难以走出治理困境。美国大学与国家实验室的关系经历了从一体化到混合治理结构的制度变迁，混合治理结构能够避免大学与实验室的制度和利益冲突，而这一制度变迁过程受到历史特定性和“试验—学习”过程的影响。基于此，黄振羽和丁云龙（2015）不建议中国继续学习传统美国模式，而是应当赋予国家实验室独立法人地位，或者建立专属管理公司，以保障大学和实验室在治理边界上互不干涉。
2.2 大科学装置产出评价
大科学装置的科学产出和绩效评价是政府、社会、学界以及设施运营机构十分关注的问题。可保障机时、超额申请率和论文产出是衡量设施运行管理效率最常用的指标，而Hallonsten［4］认为这些指标并不完全可靠，以论文发表数量作为设施绩效评估指标甚至可能是荒唐的。由于情景变化以及装置各自的特征功能，纯粹的数字指标很难完全反映真实信息。这些大科学装置不是典型意义上的科学生产单位，而是服务设施，装置提供具体的实验工作机会，而用户通过使用装置产出科学成果。这种装置与用户间的功能分化，使得大科学装置的绩效和产率评价无法像课题组、研究所或者大学一样使用论文发表和引用情况进行评估。因此，纯粹的数字指标需要综合考虑测量单位、出版情况的单位变化、发表类型（不同期刊类型）、装置规模等，结合定性研究方法才可能全面有效。王婷等［5］从科技效益、经济效益、社会效益和集群效益4个方面构建综合评价指标体系，并对“中国天眼”（FAST）开展实证评估；乔黎黎（2021）提出涵盖设施立项、建设、运行全周期的评价框架，包括立项功能与年度目标实现情况、人才队伍规模、管理与运行水平、对科技与区域社会支撑等方面指标。
2.3 大科学装置资源共享
资源开放共享是重大科技基础设施充分发挥作用的必要条件，Langford［6］认为装置使用的准入规则取决于学术界、政府和行业3个主要合作伙伴的角色，并提出衡量三重螺旋伙伴关系结构的重要指标。不同类型设施的数据特征、共享模式不同：专用研究设施的共享主要体现为通过建立（国际）合作进行科学数据共享和协作研究；公共实验设施能为多学科研究提供强大的研究平台，用户产出成果的能力直接反映设施建设水平和开放共享成效；公益科技设施的特性决定设施本身即可获得海量数据，其开放共享尤其需要建立数据资源平台，设施本身的数据获取能力和资源平台建设情况是影响用户研究成果的重要因素［7］。学者们从建立用户委员会、成立专门机构、加强制度建设与考核评估、明确共享流程与内容、利用互联网技术共享设施与数据、建立系统平台推动信息公开透明等方面［8］提出促进重大科技基础设施开放共享的建议。
2.4 大科学装置风险管理
大科学装置建设运行中存在多种风险，如新技术不确定性带来的技术风险，政治、经济、社会环境变化对工程产生影响带来的环境风险，大量子系统相互影响带来的集成风险，人力资源、经费和协调不足带来的管理风险，最终目标偏离预期带来的科学风险［9］。无视这些风险，仓促上马重大科技基础设施，可能导致透支科技界信任资本、挤占其它学科发展资源以及由于资源过度集中而产生割据化现象［10］。随着科学技术与社会之间联系日益紧密，公众参与科学的深度和广度不断拓展，科研立项利益之争、大小科学之争、认知与应用之争对大科学装置的进一步发展提出挑战。碎片化治理结构下，缺乏沟通与共识、资金不足将直接导致大科学项目失败，甚至影响整个学科领域发展。为此，Wittenburg等［11］提出分布式研究基础设施可寻访、可获取、互操作、可重复使用的原则。
2.5 大科学装置社会参与
近年来，西方学者开始关注大科学装置建设如何受到当地民众意愿影响。Agrell［12］基于对欧洲散裂中子源的研究，呈现如何通过进攻型公共关系策略（如避开难以理解的科学问题介绍社会收益、独特性、共赢等方面）和防守型策略（提前说明以打消可能的环境、辐射方面的反对）说服瑞典公众在南部隆德建立欧洲散裂中子源。一项关于欧洲核子中心建设粒子加速器的民意调查结果显示，多数民众愿意缴纳更多税款进行支持，而民众支持意愿与教育、收入、年龄以及先前对科学的认识、态度和兴趣有关［13］。
在社会资本参与大科学装置建设方面，有学者对英国钻石同步辐射光源Diamond项目、美国尤马沙漠汽车试验场项目、欧盟“伽利略”计划、日本质子加速器研究设施中心、英国哈威尔科技创新园等公私合营做法进行总结，相关经验包括成立专门运营机构、各主体分阶段参与、争取公益基金支持、军民融合吸引多方资源共建、制定完善相关法律政策等［14-15］。我国大科学装置建设主体也在逐渐多元化：“两弹一星”工程时期专门委员小组领导建设、改革开放初期依托中国科学院建设、 “十一五”规划起开始依托大学建设、十八大以来央地共建以及当前鼓励社会资本参与建设（陈馨旖，黄振羽，2019）。与西方国家相比，我国不同类型的公私合作项目均存在战略规划不够细化、利益分配不合理、权属制度不清晰等问题，社会资本参与大科学装置建设尚处于探索阶段。
3 大科学装置产生的效应与影响
王贻芳和白云翔［1］较为全面地介绍了重大科技设施发展历程及其在重大基础科学突破、支撑多学科发展、造就人才团队、提供产业升级动力、带动区域经济社会发展和提升国家创新体系支撑能力等方面的作用，并从科学技术与社会角度将大科学装置的效应分为内部科学效应和外部经济社会影响两个方面。
3.1 大科学装置的科学效应
Qiao等［16］从科技进步效应、能力培养效应、集群效应和网络效应4个维度分析全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）、子午工程（Meridian Project）、上海光源（SSRF）等9个大科学装置的科学效应。总体上，学界相关研究集中在支撑科学研究和促进科学合作两个方面。
（1）支撑科学研究。重大科技基础设施最主要的功能就是支持科学研究。一方面，大科学装置有助于实现重大科学突破，20世纪中叶以来物质结构方面的重大突破几乎都与大科学装置有关［1］。另一方面，大量与大科学装置相关的论文发表推动了知识传播，如Carrazza等［17］以欧洲强子对撞机为例，通过聚合分析揭示论文发表、引用的常规模式，发现实验的影响力平均保持在10年以上。
（2）促进科学合作。大科学装置使用中存在广泛的科学合作，学者们主要对科学合作的类型特征及影响因素进行探讨。González-Albo等［18］利用文献计量方法梳理1970—2006年西班牙中子散射相关研究情况，发现基础科技设施在相关研究中扮演主要角色，由于本国缺少设施，相关研究依赖国际合作，围绕中子散射装置特别是Laue-Langevin研究所（ILL）形成研究网络；Lozano等［19］、Silva等［20］进一步研究证实，围绕重大科技基础设施形成了核心—外围的科学合作网络，其中核心由对设施有长期实地经验的研究人员组成，内部团队间合作紧密，而树状外围主要由没有实地工作经验的研究人员组成，内外之间缺少联系；除用户间合作外，D' Ippolito&Ruling［21］基于对ILL科学合作的定量研究，归纳出负责仪器维护的科学家与用户间的合作模式，并根据双方知识经验差距和未来合作兴趣两个维度将其划分为完全服务、仪器服务、互补合作和平等合作4种模式，这4种模式共存对于大科学装置的长期成功运转十分重要。
那么，围绕大科学装置的科学合作受到哪些因素影响？在个体层面，Lauto&Valentin［22］基于2006—2009年美国橡树岭实验室中子研究会的出版物信息数据，从认知、社会和制度条件3个方面证实，科学家的研究内容越基础、国际合作次数越多、所属机构的性质越类似、隶属机构越多，则越倾向于建立国际合作。在国家层面，目前国际大科学研究计划主要由发达国家牵头实施，集中在气候变化、生命科学、空间天文等领域，在参与路径上，主要基于个人合作、机构合作和政府合作等途径并呈多样化发展趋势，如个人研究带动政府参与、国内科研机构与国外定向企业合作研究等（李强等，2016）。国际合作包括大量谈判、妥协、政治以及技术标准统一等问题，机构数量、文化差异、空间和基础设施多样性以及研究问题的概念化等都会对国际合作产生影响［23］。此外，张玲玲等［24］研究发现，加强跨学科和团队合作对重大科技基础设施的科学效益具有正向影响。
3.2 大科学装置的经济社会影响
陈光［25］从经济、技术创新、人力资本、社会网络与社会福利4个方面总结归纳重大科技基础设施对经济社会的积极影响；Florio & Sirtori［26］提出重大科技基础设施具有技术溢出、人力资本形成、知识输出、文化效应等六大经济效益。在大科学装置产业化方面，有学者根据大学、企业与装置之间的关系，基于英国散裂中子源ISIS、日本J-PARC、中国上海光源的经验提出4种成果转化模式和产业化路径［27-28］。在具体机制方面，Castelnovo等［29］通过面板数据分析发现，成为欧洲核子研究组织（CERN）的供应商后，企业将在研发和知识创造方面投入更多精力，进而促进生产力和盈利能力提高；Autio等［30］认为大科学中心能在经济活动中产生工业知识溢出，这一过程主要依靠社会网络、社会资本和组织间学习机制。
在更为宏观的国家层面，Papon［31］对20世纪60年代以来欧洲大型科技设施发展及科学合作进行梳理总结，指出重大科技基础设施的建设运用能够扩大国家间合作，帮助欧洲获得科研能力。大型科研装置能够吸引大量国外研究者，为本国创造声望和财富，东道国需要采取包容性、适应性、可持续性策略和本土化政策获取长期的科学、社会和经济效益［32］。
4 大科学装置的历史经验与启示
4.1 西方大科学装置发展历史
大科学装置在西方有较长的发展历史，最早的大科学工程和“大科学”这一概念，起源于1942—1945年美国曼哈顿工程。在曼哈顿计划之前，所有科学工程试验都是“小科学”模式，而曼哈顿工程在顶峰时期曾经起用53.9万人，总耗资高达25亿美元，这是此前任何一次武器实验均无法比拟的。1962年6月，美国科学学家普赖斯发表了以《小科学、大科学》为题的演讲，认为二战前的科学都属于小科学，从二战时期起进入大科学时代，其研究特点主要表现为投资强度大、多学科交叉、需要昂贵且复杂的实验设备、研究目标宏大等。这一阶段大科学装置的建设发展受到国际环境影响，功能目的比较单一、明确，主要服务于国家战略目标。
冷战结束后，核物理和粒子物理发展相对衰落，以军备竞赛和核威胁为代表的科学体制也发生变化。以1993年美国超导超级对撞机项目（SSC）取消为标志，美国大科学项目投资方向开始由高能物理急剧转向材料科学，以粒子物理研究为代表的“旧大科学”消失。Westfall［33］以美国阿贡国家实验室先进光子源（APS）为例，指出为维持生存，美国国家实验室必须适应社会、政治、经济、技术和科学环境变化；Hallonsten & Heinze［34］通过比较美国国家实验室与德国亥姆霍兹研究中心，认为国家实验室通过渐进、内生的重新组织适应外界社会、政治和经济状况变化。原本具有时间限制、任务导向的大科学研究在新公共管理运动塑造下，开始服务于材料科学、生命科学、信息科学以及推动经济增长等多个方面［2］。这将改变大科学的特征，形成包括个人、机构和整体研究环境在内的复杂互动生态系统，被称为生态大科学［35］。
大科学装置如何应对环境变化并持续发展？部分学者通过微观个案观察，指出变革的真正力量来自底层，来自探索科学机会的小规模野心以及对科学用户要求作出谨慎和明智的反应。个别重要科学家、政治领袖、实验室人员和机构管理者在事件进程中的作用被学者们反复提及强调，这些利益相关者的互动和政治声望会在很大程度上影响科学进程。当出现利益冲突时，大型研究机构的管理者必须在微观层面采取微妙的平衡行动，真正起作用的是个人作出的决定和采取的行动［36］。因此，大科学装置表面上的发展变化，实质上却具有个人行为的微观基础。
4.2 我国大科学装置发展经验
研究我国大科学装置的发展历史需要重点讨论科学技术进步与重大工程建设中的政府集权优势、举国体制特征、工程实现路径以及国家的角色作用等。学者们对原子弹工程、载人航天工程等典型案例进行分析并总结成功经验。如盛昭瀚等（2020）通过回顾新中国成立70年来的重大工程建设历程，认为政府集权是我国大国治理的基本方略，中国重大工程建设快速发展的原因就在于计划经济体制具有极强的社会动员能力、政府集中配置资源以及高积累机制；路风和何鹏宇［37］指出，设立由国家最高决策层直接领导并对任务结果直接负责的特殊机构，通过特殊机构完成重大任务的举国体制是项目顺利完成的关键保障。
大科学装置的出现始于响应国家战略需求，国家目标对于大科学装置建设、运行、改造等各个阶段都具有深刻影响［38］。无论是政治领袖倡导或科学家提议发起，大科学工程都是由中央决策，通过政府议程等政治过程实现。聂继凯和危怀安［39］提出政府要通过外部环境选择、制定路线图的方法实施大科学工程，并发挥政府在大科学中的决策者、启动者、协调者和评估者角色，激发大科学工程实现路径中的协同创新机能。学者们在这一方面贡献了许多对策性研究成果，包括重视战略规划与路线图、从国家层面制定规划与部署建设、统筹协调成立科技联盟、参与国际合作、加强评估等方面。
5 评估与展望
5.1 主要研究结论
在大科学装置相关研究中，以下若干结论得到较多验证并达成共识：
第一，大科学装置具有从孕育、形成、发展、成熟到维持或衰退的生命周期，各阶段特征差别迥异。为维持生存，大科学装置必须适应环境变化，如转换体制结构与目标、生成新的组织与治理形式等，这一渐进过程在相关利益者的互动中实现。
第二，由于大科学装置间用途差异大、生命周期长、涉及利益主体广泛、资料数据难以获取等原因，使得对大科学装置的评价成为政策研究和管理的难点。对大科学装置的评价存在多元维度，必须采用综合评估体系，结合多种手段进行评估。
第三，大科学装置的根本目的是支持和满足高水平研究，因而具有显著的科学效应，能够有效促进科技突破、知识传播、科学合作。围绕大科学装置形成的合作网络具有中心—外围结构，促进大科学装置的开放共享、建立公开透明的使用规则，有助于加强内外沟通，提升装置使用效率。
第四，前沿基础研究重大突破对国际竞争格局的影响日益加深，大科学装置与国家利益、国家战略目标紧密关联。一方面，国际形势变化会影响国家战略，形塑大科学装置的功能用途与定位；另一方面，各国对科学的观念认识和体制制度具有独特性，进而造成各国大科学装置发展的路径差异。
5.2 研究特征
通过对科学引文索引数据库和中国知网数据库中社科领域重大科技基础设施研究文献进行分析发现，重大科技基础设施研究正受到来自经济学、管理学、政治学等越来越多社科领域学者的广泛关注，目前学界在大科学装置建设与运行现状、产生的效应与影响、经验与启示3个方面积累了丰硕的成果。
从研究对象与内容看，在宏观、中观、微观各个层次上，主要以国家、政府、科研组织和装置机构作为研究对象。国内研究以现状、问题、对策建议式的报告为主，一般由比较了解装置、有理工学科背景的专家介绍国内外发展情况，缺乏明确的研究问题和理论对话，虽然在研究主题类型和经验上不断扩张，但分散的经验描述难以促进知识的积累和研究深度的提高。
从研究方法与视角看，现有文献以案例研究和比较研究为主。相对而言，国外的研究方法更加明确且丰富，研究视角更加多样化，也更早关注重大科技基础设施的功能变迁、基于重大科技基础设施的科学团队合作等。国内研究大多缺乏明确的研究方法和资料来源，社会科学研究中常用的问卷、访谈、案例、参与式观察、统计回归等方法比较少见。
从发文数量与机构看，近年来大科学装置相关文献数量日趋增多，尤其是2017年后增长较快，来自经济学、管理学、政治学等社科领域的研究不断涌现。同时，研究机构之间仍处于相对封闭的状态，学术交流与合作不多，学术资源整合能力不强。
5.3 研究演进逻辑
为何大科学装置研究呈现出时期、国别差异和经验分散特征？主要可以归为以下原因：
（1）现实逻辑。研究对象所处发展阶段决定了研究者的注意力焦点和可用作分析的材料数量，国外大科学装置发展时期长，历经了不同历史阶段和任务转变，相对而言，国内大科学装置运行数量较少。因此，国内研究侧重于建设阶段，借鉴国外经验的研究多，结合中国特色国情制度开展分析讨论的研究少。我国大科学装置经过多年的大规模工程建设，逐步进入大规模投入的试运行阶段，一些研究问题随之浮现，如对大科学装置进行效益评估的迫切性日益凸显，近年来关于大科学装置评价体系的研究不断涌现。此外，参与大科学装置建设的主体正在发生变化，越来越多的高校、地方政府参与到大科学装置建设中，如有研究讨论大科学装置对高校能力发展、实现双一流发展目标的作用以及地方政府的行为动机与后果等。
（2）学科逻辑。大科学装置集科学、技术、工程等特质于一体，其建设运行各个阶段都涉及大量自然科学原理与工程技术知识。同时，大科学装置的建设运行效率与系统管理、财务档案、政策法规、科学评价等息息相关，大科学装置的建设运行是一个跨学科、跨领域、跨组织甚至跨区域的复杂巨系统，认识和解释这一系统需要利用多个学科的知识和分析方法。一方面，现实中最接近和熟悉大科学装置的是其建设者、管理者和使用者，这一群体主要由有理工科背景的学者组成；另一方面，随着科技创新尤其是前沿基础研究在国内发展和国际竞争中的重要性凸显，越来越多来自社会科学领域的研究者关注到大科学装置的作用，尝试对其展开分析并提出对策建议。然而，由于不同学科的研究基础和范式差异较大，加之缺少相互审视和交流对话，导致不同学科的研究结论无法融合互动，虽然围绕大科学装置各个主题产生了大量观察经验和研究共识，但是统一的理论分析框架尚未形成。
（3）历史逻辑。长期以来，我国科技发展落后于西方发达国家，主要表现在关键技术自给率低、顶尖科学人才匮乏、科技投入不足、体制机制不够完善等方面，学习和模仿发达国家经验做法很有必要。同时，举国体制下，我国取得“两弹一星”、载人航天、杂交水稻、陆相成油理论与应用、高性能计算机等一大批重大科技成就，形成了具有中国特色的科技发展路径与体制探索经验。大科学装置相关研究同时受到上述两方面历史因素影响，相当多的研究重点介绍国外典型做法、追踪国外最新进展，也有不少研究总结我国历史经验、分析本土做法与创新，但是很少有研究能够将两者统一起来，同时讨论国外大科学装置建设运行的内在机制与原理以及在国内的适用情况。
5.4 研究主题间理论关联
本文从建设与运行、效应与影响、经验与启示3个方面对大科学装置相关研究进行回顾梳理，罗列了大科学装置建设运行模式、大科学装置产出评价、大科学装置资源共享等若干研究主题。这些主题之间存在密切的内在关联，如大科学装置评价标准是从其内外部效应中基于价值进行选择，大科学装置的科学效应与其资源共享程度紧密相关，总结我国大科学装置发展经验是考察其管理运行模式、社会参与现状的重要背景条件等。为进一步深化大科学装置的研究价值与意义，需要转换层面，思考研究主题间的理论关联，根据各个主题引入若干社会科学领域相关理论，进而探讨大科学装置研究的本质问题。
第一，大科学装置的建设运行模式、风险管理、西方发展历史等主题与组织生态学讨论的内容相关。组织生态学观察组织种群和群落变化，通过构建生态学和演化模型揭示影响组织结构的动态因素，讨论组织设立、成长、死亡、种群演化等现象，提出组织种群密度、生态位、关系密度、组织规模等概念及作用机制，其核心是组织资源获取［40］。组织生态学视角下，生态位、关系密度等能够影响大科学装置的生命发展历程和组织结构变化。
第二，大科学装置的建设运行模式、风险管理、社会参与、经济社会影响以及我国大科学装置发展经验等主题与交易费用理论相关。交易费用是指在多人世界中建立竞争准则所需的代价，该理论主要关注不同制度（合约）确立、运作和维护的成本，交易费用高低将决定合约的选择，而大量合约选择构成组织的结构形式、政府与市场的边界等［41］。交易费用理论视角下，大科学装置的建设运行模式选择取决于交易费用的高低，而预期估计不足、治理碎片化导致项目失败的根本原因是交易费用过高，不同合约形式选择下，政府、企业和科研院所等主体的角色定位不同，交易费用最低的合约形式选择能够最大化发挥大科学装置的作用。
第三，大科学装置的产出评价、资源共享、科学效应及经济社会影响等主题与创新生态系统讨论的内容相关。创新生态系统以创新活动作为观察和分析对象，将创新过程理解为物种、种群乃至群落对环境变迁、扰动形成的应答过程（李万等，2014），其核心特征是共生演化，关键是创新要素快速自由流动。创新生态系统概念的提出与20世纪90年代美国硅谷持续创新发展的实践紧密相关，并且在美国、欧盟官方发布的报告中被提出并受到重视（曾国屏等，2013）。因此，基于创新生态系统视角，大科学装置与其他创新主体间要素自由流动和资源共享是其发挥作用、促进区域创新发展最重要的条件。
第四，大科学装置的科学效应、西方大科学装置发展历史等主题与社会网络理论相关。社会网络理论关注个人或组织与外界的社会关系和联结，认为不同形式的资源通过联结在网络主体间流动，而处于网络中心关系稠密地带和不同网络联结关键位置的个人、组织更加容易获取资源，因而更具竞争优势。社会网络视角下，大科学装置所处网络位置对其生存发展十分关键，在用户网络中更加靠近大科学装置的科研组织和个人也更容易获取资源。
第五，大科学装置的建设运行模式、我国大科学装置发展经验等主题与控制权理论相关。控制权理论关注政府治理模式及诱发的政府行为，该理论将政府内部控制权分为目标设定权、检查验收权和激励分配权，这种分配形成高度关联型、发包制、松散关联型和联邦制4种国家治理模式，对应不同上下级政府关系行为［42］。在该理论思路下，大科学装置的建设运营控制权如何在中央政府、地方政府、科研院所与高校间分配，将形成不同治理模式和主体间关系，进而影响装置的作用效果。
第六，我国大科学装置发展经验等主题与中国特色的财政联邦主义假说和晋升锦标赛研究的内容相关。这两种理论关注横向的地方政府行为，认为我国地方政府间的竞争来自于地方留存财政收入和官员晋升的激励［43］。基于这些理论观点，大科学装置研究主要讨论创新驱动背景下地方政府热衷于投资建设大科学装置的行为动机和逻辑。
如图1所示，通过研究主题关联到相关理论，可以发现资源是众多理论关注的核心，而大科学装置研究讨论的本质问题是：大科学装置如何从环境中持续获取资源？如何使大科学装置资源利用最大化？考虑到现实中大科学装置的建设运行情况，显然政府角色及边界是当前大科学装置研究最核心的问题，管理模式与治理结构、产出评价乃至各种影响效应在很大程度上均由其决定。
5.5 未来研究展望
随着全球政治经济环境变化，存在时间久远的大型实验室和重大科技基础设施都发生了功能转型，从服务于国家部门和粒子物理等基础学科转变为面向更加广阔的用户市场：大学、研究院、企业、市民等。重大科技基础设施的功能定位也从传统科学功能逐渐向经济、社会功能转变，学者们不再只关注重大科技基础设施的科学性，而是开始研究重大科技基础设施对于产业发展、经济转型的作用。然而，从已有研究看，仍有许多亟待解决的理论与现实问题影响重大科技基础设施经济、社会功能的有效发挥。
第一，如何选择重大科技基础设施建设与运营模式？目前我国重大科技基础设施建设模式主要学习美国，依托大学或科研院所进行建设和管理。有学者认为高校牵头建设重大科技基础设施对于本校学科发展、人才培养具有巨大作用，并列举发达国家依托高校建设重大科技基础设施的例子，指出高校十分有必要大力开展重大科技基础设施的立项工作［44］。然而，陈馨旖和黄振羽（2019）从最大化利用科研资源的角度反对我国借鉴美国模式，认为大学和实验室的制度治理结构存在冲突，使得资源得不到最有效利用，并提出应当赋予国家实验室独立法人地位或建立专属管理公司，保障大学和实验室形成治理边界，互不干涉。究竟何种模式更利于我国重大科技基础设施建设，还需要学者们不断深入研究，把握我国特定情境，完善重大科技基础设施建设的制度安排和程序设计，从而推动重大科技基础设施建设实践发展。当前，我国许多大科学装置尚未建设完成，已经建设完成的大科学装置也基本延续了事业单位的运营模式，因此在运营模式方面的研究几乎为空白，仍有待更多探索与经验总结。
第二，如何评估我国重大科技基础设施的效率水平？目前我国对重大科技基础设施绩效的衡量主要从可保障机时、超额申请率和论文产出3个方面展开，其特点是简单明了、易于比较，因此被机构和学者广泛用于绩效评价。对此，Hallonsten等［4］旗帜鲜明地提出反对，指出以论文发表数量作为性能评估指标得出的结果不可靠。因为即使同样是同步辐射光源设备，从设计到运行都有不同定位和功能，机构和人员规模也天差地别。同时，以论文产出作为指标，也不利于科技成果的有效转化。根据目前大科学装置呈现出的发展特点，如何选择绩效评价指标从而科学评估重大科技基础设施的效率水平，有待进一步研究。
第三，随着越来越多的高校、地方政府、企业参与到大科学装置的投资建设与运营中，各主体间的关系边界亟待研究。尤其是从微观角度，分析各主体的作用与分工，从而提升整体效率的问题，既是目前指导各地方投资大科学装置实践的需要，也是上升到理论层面必须进行的本质研究。
总而言之，已有关于大科学装置的研究多以科学家为主体，较少讨论装置运行阶段的政府作用和企业活动，鲜有关于大科学装置推动产业发展的研究，尤其缺少机制、制度设计方面的探讨，这些都是当前研究存在的问题。因此，未来研究应该重点关注这些问题，对具有中国特色的重大科技基础设施建设与运营模式进行深入研究，探讨重大科技基础设施在我国科技、经济发展中的功能定位和作用机理，从而更好地利用重大科技基础设施，为我国科技创新、产业转型和经济发展作出贡献。
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（责任编辑：陈 井）
The Construction and Operation， Effects and Implications of Large-Scale Research Infrastructures：Review and Evaluation
Zhou Yan1，2， Du Penghui2
（1.Center for Chinese Public Administration Research， Sun Yat-sen University; 2.School of Government， Sun Yat-sen University， Guangzhou 510275， China）
英文摘要Abstract：Large-scale research infrastructures （LSRIs） is of great scientific， national， and social significance. With the changes in the international situation， the function orientation of LSRIs is also undergoing transition and differentiation， shifting from a single scientific goal to serving multiple disciplines （including materials science， life science， information science） and the promotion of economic growth. How to better achieve scientific goals and maximize efficiency for LSRIs with high capital investment and long construction cycles has become a topic of concern in the academic field. The overall research presents the following three characteristics： firstly， the majority of domestic research on the current situation， problems， and suggested strategies lack clear research questions and theories; secondly， from the perspective of research methods， most existing research focuses on case studies and comparative studies， and commonly used methods in social science research， such as questionnaires， interviews， case studies and participatory observation， and statistical regressions are rare. Thirdly， from the perspective of the number of publications and institutions， academic interaction and cooperation between research institutions are relatively scarce. Yet there has not been a systematic literature review synthesizing and comparing relevant domestic and international research to answer what research themes and viewpoints have been formed at present， what the characteristics and evolutionary logic of current research are， what the essential issues of research and the controversies and research gaps are.
A series of Chinese and English keywords are selected from the Scientific Citation Index Database and the China National Knowledge Infrastructure Database for literature search. After two rounds of screening， this study collects 211 pieces of important literature， including 51 English works and 160 Chinese works. By encoding and recording the journal sources， keywords， and conclusions of the literature， etc.， a database for systematic analysis of the literature is formed. It is found that since the 1990s， research quantity on LSRIs has shown an increasing trend， but most research is scattered empirical studies without standardized research methods and theoretical applications.
The paper reviews the construction and operation status， the scientific effects and socio-economic impacts， and the historical experience and inspiration of LSRIs. The study finds that scholars have reached a consensus on the following aspects： First， in order to survive in the long term， LSRIs must learn to adapt to changes in their environment， for example by shifting institutional structures and goals， generating new forms of organization and governance， etc. This gradual process is achieved through the interaction of elites with relevant interests. Second， there are multiple dimensions to the evaluation of LSRIs， and a comprehensive evaluation system that includes multiple evaluation methods must be adopted. Furthermore， LSRIs have significant scientific effects that can effectively promote technological breakthroughs， knowledge dissemination， and scientific cooperation. Promoting the open sharing of LSRIs and establishing open and transparent usage rules can strengthen internal and external communication and improve the efficiency of device use. Finally， LSRIs are closely related to national interests and strategic objectives. On the one hand， changes in the international situation affect national strategies and shape the role of LSRIs; on the other hand， each country has its own unique understanding of science concepts and institutional systems， resulting in differences in the development paths of LSRIs in each country.
With regards to future research，there are three questions worthy of further effort. What is the relationship among the government， universities and enterprises？ How should the efficiency level of LSRIs be evaluated？ What are the criteria for choosing the construction mode and operation mode of LSRIs？ The innovation of this study lies in that it puts forward the triple logic of reality， discipline， and history that has led to relevant research being present characteristics of period and country variation and empirical dispersion; and by introducing several relevant theories in the field of social sciences， a theoretical correlation between research topics is constructed， and it is pointed out that the role and boundaries of the government are the core issues in the research of LSRIs， and they have major impacts on management models and governance structures， output evaluation， resource sharing， and even various impact effects of LSRIs.
Key Words：Large-scale Research Infrastructures; Literature Review;LSRIs Operation and Management;LSRIs Scientific Effect;LSRIs Economic and Social Impact
