公共实验平台类大科学装置的产业化融合机制研究①
胡伟 吴利芳 蔡强
(浙江清华长三角研究院 浙江嘉兴 314006)
摘 要： 在我国科技强国的战略实施中，公共实验平台类的大科学装置应日益凸显其面向产业、面向应用的经济社会效益，为技术提升、产品改进、新工艺设备升级换代等产生直接带动作用。本文通过对现有国内公共实验平台类大科学装置的调研分析，提出这类大科学装置的产业化融合机制，为创新大科学装置的管理运行模式提出有益探索。
关键词： 大科学装置 产业化融合 管理运行模式
大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设用于基础研究和应用基础研究目的的大型科研装置或设施。大科学装置是创新体系建设中的重要基础，是现代科学研究取得突破的必要条件，是支撑多学科与交叉学科的发展、先进的大型公共技术平台；是国家创新体系中具有强大研发能力和国际竞争能力的大型科研基地。大科学装置集中体现出国家科学基础设施的水平和技术制造能力。截至目前，我国已经运行或在建的大科学装置超过50个，主要以国家重大战略和科技前沿研究为需求，在能源、生命、地球系统与环境、材料、粒子物理和核物理、空间和天文、工程技术等7个科学领域为重点方向部署大科学装置。世界各国目前运行的各种用途、各种形态的大科学装置很多。目前国内已经建成的大科学装置，按不同的应用目的可分为专用研究装置、公共实验平台、公益基础设施三大类。在2000年以前，大科学装置主要由国家投资建设运营，此后为了进一步增强我国整体科研能力，逐渐推动地方、高校和国家对部分大科学装置联合投资建设运营。如何针对不同领域、不同类型的大科学装置展开有针对性的、系统性的管理，是政府科技管理部门一直在关注的问题，也是大科学装置高水平高质量高效率运行关键。目前学界相关文献关于大科学装置的研究主要集中在集群效应、作用发挥、政策发挥以及国外大科学装置的经验启示等方面，对于我国现有各种类型的大科学装置的各自治理运营模式分析以及产业融合机制研究还较为鲜见。
本文主要针对公共实验平台类大科学装置为研究对象，阐述国内外大科学装置的建设与运行管理情况，分析我国公共实验平台类大科学装置的发展经验与存在的问题，并对如何加强大科学装置与产业的有效融合提出建议和对策。
1 我国现有公共实验平台类大科学装置情况
公共实验平台类大科学装置主要是指为多学科领域的基础研究、应用基础研究和应用研究服务的一类大型公共实验装置，这类装置具有较为明显的社会服务特征，因此普遍采用投入运营主体联合理事机构领导下的装置班子负责制。理事机构组成一般由投资单位（各级政府）和建设管理单位（政府及高校院所）共同组建。
据此，可以设计出工件烧伤度评价系统，如图20所示。只要输入工件原始图像，便可以获得烧伤等级。一方面，可以克服目测法带来的人为误差，同时不需要对工件进行破坏。不过，在获取原始图像时，环境光的影响较大，不同工件材料的烧伤图像特征也有所不同。需要相应的数据库支持。
1.1 上海同步光源
上海光源是一台高性能的中能第三代同步辐射光源，简称SSRF。它是我国迄今为止最大的大科学装置和大科学平台，在科学界和工业界有着广泛的应用价值，每天能容纳数百名来自全国或全世界不同学科、不同领域的科学家和工程师进行基础研究和技术开发。同时，上海光源也是我国第一台由国家和地方共同投资、中国科学院和上海市合作建设的大科学装置。上海光源包括一台150MeV电子直线加速器、一台全能量增强器、一台3.5GeV储存环、首批7条光束线站、配套的建筑安装与公用设施等，是我国目前服务用户最多的大科学装置。自2009年5月开放以来累计接待用户41404人次，发表研究成果约5000篇，其中CNS论文90篇，SCI-1区论文近1400篇。服务企业单位用户57家，主要涉及制药、化工和材料等，大幅提升了我国在蛋白质结构、材料结构与表征、催化、生物医学成像等方面的实验研究能力，促进了我国多个学科的快速发展，取得了丰硕的成果。该装置的一期建设由国家、上海市和中科院三方投资，总投资14.3亿人民币。上海市提供了容纳装置的300亩园区用地，科学院负责组建建设队伍并提供相应的人员费用。该装置基本不对外开放收费，主要以免费服务为主。运营团队依托中科院应用物理研究所，中科院每年提供1亿多元的运行经费。目前，上海光源线站二期16条线站工程正在建设中，仍采用国家专项拨款方式建设，另有7条线站由大用户单位投资建设。
我国在大科学装置的布局、建设方面进行了巨大的物力、人力投入，设备先进性已经初步达到世界先进水平，但从治理模式、管理体系、运营理念来看，还不够完善，尤其是在产业融合推进作用方面距离国际同类大装置还有差距。目前我国大科学装置运行存在的问题主要体现在以下几个方面。
1.2 合肥同步辐射装置
合肥同步辐射装置（国家同步辐射实验室）坐落在安徽合肥中国科学技术大学西校园，是原国家计委批准建设的我国第一个国家级实验室。实验室建有我国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源。其主体设备是一台能量为800MeV、平均流强为300mA的电子储存环，用一台能量800MeV的电子直线加速器作注入器。国家同步辐射实验室为我国材料科学、凝聚态物理学、化学、能源环境科学等领域研究提供了一个优良的实验平台。2010-2014年，为了向用户提供更好的实验条件，在中国科学院和中国科学技术大学的共同支持下，合肥光源进行重大升级改造。合肥光源目前拥有10条光束线及实验站，包括5条插入元件线站，分别为燃烧、软X射线成像、催化与表面科学、角分辨光电子能谱和原子与分子物理光束线和实验站；以及5条弯铁线站，分别为红外谱学和显微成像、质谱、计量、光电子能谱、软X射线磁性圆二色光束线和实验站。这也是我国最早的一个依托高校的大科学装置。
目前大部分大装置主要面向基础性研究，所开展的研究工作距离应用、成果转化还存在一定的距离，企业用户较少、研发与产业化关联度不紧密等问题普遍存在。同时，大多数大科学装置的评价体系缺乏与产业相关指标的考评，与大科学装置的公共开放服务特点、助力产业技术创新特点不能完全相适应。
1.3 国家蛋白质科学研究设施
其中，Yij表示标准化后的各层指标；Xij为第i层第j列,j表示第j个指标，i表示第i个地区，Ranki表示各层汇总，Tatalrank表示地区综合排名指标。
国家蛋白质科学研究设施分别在北京、上海两地进行建设，其中，位于北京的装置是目前全球生命科学领域首个综合性的大科学装置，也是首个由国家发改委、教育部、北京市和军队通过“军民融合、央地联合、科教融合”建设的国家重大科技基础设施，主要依托军事科学院军事医学研究院、清华大学、北京大学、中科院生物物理研究所等联合共建，总投资超过12亿元。该基地突破军地、科教、央地等界限，首次整合了我国在蛋白质组学和结构生物学领域的顶尖学术力量，汇聚了生物质谱、生物成像、生物大数据与超级计算、核磁共振、冷冻电镜等尖端技术平台，为深度解析蛋白质组及蛋白质复合体的结构和功能，揭示生理、病理、药理、毒理等相关分子机制，提供了高通量分析、高时空分辨、高复杂度覆盖、大数据解析、智能化知识发现等一站式综合技术支撑体系。位于上海的装置则是依托中科院上海生命科学研究院建设，总投资7.56亿元。主要围绕蛋白质科研前沿领域和我国生物医药、现代农业等产业发展需求，建设高通量、高精度、规模化的蛋白质制取与纯化、结构分析和功能研究等的大型科学装置。这两个大科学装置都是我国首个多地多单位共建的大科学装置。
2 我国大科学装置运行管理存在的问题
为了验证本文提出算法的有效性，采用夜间监控视频作为检验素材，仿真实验在MATLAB 2018a 软件，Windows 10（x64）平台下进行，初始的粒子数目设定N=90。为了验证本文所提出方法的有效性和优势，将实验结果与经典粒子滤波算法的结果进行了对比分析，仿真实验结果如图2 所示。从图中可以看出，基于模糊粒子滤波的识别结果较经典的粒子滤波算法更为准确，在夜间监控视频中，能够更好地将被识别目标和背景区分开来，鲁棒性更好。
2.1 运行经费不足
大科学装置的建设、运行投入巨大，虽然前期国家、地方对设施的建设已经落实经费，但每年的运行费都有中科院在支持，而且支持的运行经费不包括人员经费和研究经费，同时，大装置的开放共享主要以国家战略、前沿研究为主，属于无偿共享服务。由于运行经费来源主要依靠国家财政，运行经费相对不足的矛盾比较突出。不足的人员费用主要依靠依托单位开展科学研究进行补贴。联合科研项目补贴运行经费的情况比较普遍。
综上，我国现有的公共实验平台类大科学装置，由于定位的纯公益性、资金投入过度依赖国家财政资金保障、开放共享并未形成充足的利益反哺机制等因素，导致很多真正有价值、具有潜在技术市场的成果没有及时向市场转化，或自主转化成功率偏低，尚不能满足我国提高科技创新转化效率、科技助推产业转型升级的需求，也没有形成对于产业的强大支持能力和辐射带动力。这一类国之重器，建立有效的产业融合机制，发挥科技引领产业发展的核心带动作用，从增强内生动力和外生动力两方面共同促进公共实验平台这一类大科学装置与产业发展更紧密结合，对于真正实现科技强国和发挥科技在振兴实体经济发展中的主引擎作用具有重大意义。
2.2 开放共享不够
美、英、德等很多国家已经有一些大科学装置联合建设运营的前例，而且国内目前中科院高能物理所的基础科学专用装置，如高海拔宇宙线观测站（LHAASO）、江门中微子实验（JUNO）及未来的空间宇宙线探测装置（HERD）、环形正负电子对撞机（CEPC）等，已经要求有约10%～30%的国际投入，国家蛋白质科学研究设施也已经实行了多主体的多元投入模式，建议我国的公共实验平台类大科学装置在创建初期就可以更多引入高校、科研院所、高新技术企业、科技投融资机构、科技公益基金等共同对大科学装置进行建设投入，并对于其资金投入按市场化机制折算为装置建成后的期权或合规合法收益。政府通过发挥引导职能，制订切实有效并合法合规的责权利机制，以“众筹”方式吸引社会资源共同参与大科学装置的建设，并以“优先预约使用权”、“装置使用机时”、“创新券”等方式对参与投入方给予利益回报和反馈，激励更多有装置使用需求、潜在技术合作需求或助力科技发展的社会公益力量，共同参与到大科学装置的建设投入中。同时，政府部门也可以将国际投入作为一个基本条件，来评估和实施基础科学专用的大科学装置。通过以上各类多元化的社会资源投入，建立政府与社会主体“利益共享、风险共担、全程合作”的共同体关系，形成科研基础设施与公共服务体系的有效结合，有利于减轻政府财政负担，降低社会主体投资风险，发挥合力促进科技成果产业化发展。
2.3 产业融合不够紧密
种母猪是猪场生产重中之重，其繁殖力直接影响猪场生产效益，饲养种母猪主要为了繁殖高质量的仔猪。所以，要想提高猪场生产效益，必须加强种母猪饲养管理，提高种母猪质量，保证种母猪健康。根据母猪生理阶段的不同，每个时期的饲养管理也不尽相同。
东北方言中ABAB式形容词包括：忽悠忽悠、乌央乌央等。此类多为AB的重叠，而AB多为“词根+词缀”构成的复合词。上述例词中的AB大多可以单独成词，只有“乌央乌央”中的AB“乌央”无法单独使用。如：
3 产业融合机制建议
3.1 引导社会资源助力大科学装置建设投入
缺乏用户参与机制，在立项、建设、运行和考评各阶段用户的地位和作用体现不够，开放共享服务设施不足，大装置的工作人员主要以完成考评指标为主，额外服务并不能提供额外的奖励收益，工作人员缺乏主动开放共享积极性，装置运行饱和度和效率仍有待提高。
3.2 创新运营管理机制，促进大科学装置与产业资源的互利共赢
对于公共实验平台类的大科学装置来说，一是可以参考国外大科学装置的管理运行模式，引入第三方委托运营管理的模式实现“责权利”的分割运营。例如，美国能源部就是通过国家实验室来管理大型研究设施的，其中大装置型的国家实验室，包括布鲁克海文国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、费米国家实验室等著名实验室，主要都是通过管理与运行合同，来委托大学、企业或非营利性机构运行管理，即政府所有、合同运行的管理模式。我国大科学装置的处置权近年来也从国家逐渐转移到了各科研单位，完全可以探索一种新的管理运营模式，将公共实验平台类大科学装置的所有权、运营权、收益权、处置权进行市场化分割，明确各自责权利，实现管理运营市场化、分工专业细化。二是可以通过“财政+市场”人员供养模式，提高与产业化融合以及服务产业、服务用户的效率。国家财政只提供基础工资，更多的人员经费需要通过用户开放服务、促成产学研合作、获得科技创新券折算绩效奖金、产业化收益转化为合作权、期权制、股权制等更灵活的方式获取，实现大科学装置的市场化机制引入与活力提升。三是赋予公共实验平台类大科学装置技术转移平台的功能。强调大装置提供应用研究服务以及为产学研对接提供服务的角色定位，由政府委托大装置以政策奖补的方式对产学研资源互通的相关行为进行激励。例如，用户成果、数据只要到大科学装置进行公开共享，或只要与企业联合研发项目的研究主体，都可以免去一部分机时预约等待时间，或折算成奖励积分，在大装置内部优先获取权利权益。以此鼓励企业、大学、科研机构与产业有效结合，促进科技信息资源开放共享以及提高技术创新效率，避免重复投入和重复研发。四是可以借鉴国外相关经验，鼓励装置科学家自己办企业，或与产业界现有企业合作带动产业化，以实现大科学装置技术溢出效应与产业化的有效融合。
3.3 成立联合基金，为大科学装置的产业融合提供资金支撑
公共实验平台类大科学装置可与社会资本共建联合基金，针对种子期、成长期、成熟期的不同类型的科技成果转化项目进行市场化的投资，一是有利于分散投资风险，丰富产业化投入的主体；二是有利于提高项目筛选精准度和产学研资源整合效率，为科技与实业发展协同共促提供多元化的资金保障；三是有利于引导社会过剩资金、溢出资金支持国家重点领域技术进步和实体经济发展。
大科学装置产业联合基金，既可以作为公益支持经费（类似国家自然科学基金委员会-中国科学院大科学装置科学研究联合基金），对重点领域企业依托大装置开展的产业化研发进行专项扶持；又可以作为种子基金，对于在大科学装置开展科研工作的研发人员携带技术创办企业给予投融资支持，培育更多有竞争力的科技型小微企业；此外还可以作为风投基金，对于大科学装置共享促成的产业化项目进行风险投资，助推科技产业发展。其中后两类基金通过与投入各方以及受益主体约定责权利分配以及收益回报，可以实现反哺和部分自我造血，促进大科学装置良性可持续运行。
3.4 改革大科学装置的评价体系
首先，在现有财政部、科技部、地方政府以及运营主体单位评价体系基础上，丰富对大科学装置的评价主体以及评价指标体系，引入开放性外部评价机制，侧重评价对产业化经济社会效益的推动成效。其次，在对大科学装置的运行评价中，引入国际化的评审机制，在技术、经验、人才、科研水平、投入产出和风险意识等方面逐步接轨国际同类设施，提升评审的前沿性、公正性、科学性、开放性和国际化。最后，建立分层分类细化评价机制。对于不同类型的大科学装置，不以一把尺子丈量所有，而针对专用研究装置、公共实验平台、公益基础设施等不同类别的大科学装置的不同特性、定位、受众，建立有针对性和切实可行的评价机制。对于公共实验平台，侧重评价其为多学科领域的基础研究、应用基础研究和应用研究服务的效率和成效，以及对于中长期产业融合发展、推动企业技术转型升级、企业高层次人才培养、产生经济社会效益等方面起到的积极推动作用。此外，建立短期、中期、长期跟踪评价相结合的评价体系，兼顾大科学装置短期效益与持续健康发展。
4 结语
总体来说，公共实验平台类大科学装置基于为多学科领域的基础研究、应用基础研究和应用研究服务的定位，要形成对于产业的强大支持能力和辐射带动力，就要建立有效的产业融合机制，包括引入社会各界资源广泛参与大科学装置的建设投入，在管理运行机制中探索市场化相结合的有效模式，建立大科学装置产业联合基金，以及建立面向产业、面向应用的大装置评价体系等。以此来推动公共实验平台类大科学装置真正发挥提高企业技术水平与研发能力的独特优势，激发科技引领产业发展的核心带动作用，实现“国之重器”的大科学装置在科技强国和振兴实业中的主引擎作用。
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中图分类号： G311
文献标识码： A
文章编号： 1674-098X(2019)04(c)-0199-04
DOI： 10.16660/j.cnki.1674-098X.2019.12.199
①课题来源：本项目由嘉兴市面上一般项目《关于嘉兴建立科学大装置的可行性研究》（项目编号：2018AY23006）资助。
标签：大科学装置论文; 产业化融合论文; 管理运行模式论文; 浙江清华长三角研究院论文;