我国大科学研究国际合作的现状分析与政策建议，本文主要内容关键词为：国际合作论文,国大论文,科学研究论文,现状分析论文,建议论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N12；N13 文献标识码：A 文章编号：1002－9753（2000）09－0063－05
一、大科学研究的基本特征
“大科学”（Big Science,Megascience,Large Scinece ）是国际科技界近年来提出的新概念，目前尚无统一的定义，但就其研究特点来看，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。根据大型装置和项目目标的特点，我们可以将大科学研究分为两类，即：第一类是需要巨额投资建造、运行和维护大型研究设施的“工程式”的大科学研究，又称“大科学工程”，其中包括预研、设计、建设、运行、维护等一系列研究开发活动。如国际空间站计划、欧洲核子研究中心的大型强子对撞机计划（LHC）、Cassini卫星探测计划、Gemini望远镜计划等，这些大型设备是许多学科领域开展创新研究不可缺少的技术和手段支撑，同时，大科学工程本身又是科学技术高度发展的综合体现，是各国科技实力的重要标志；第二类是需要跨学科合作的大规模、大尺度的前沿性科学研究项目，通常是围绕一个总体研究目标，由众多科学家有组织、有分工、有协作、相对分散开展研究，如人类基因图谱研究、全球变化研究等即属于这类“分布式”的大科学研究[1-2]。
从运行模式来看，大科学研究国际合作主要分为三个层次：科学家个人之间的合作、科研机构或大学之间的对等合作（一般有协议书）、政府间的合作（有国家级协议，如国际热核聚变实验研究ITER、欧洲核子研究中心的强子对撞机LHC等）。其中， 各国政府组织的大科学研究国际合作占主导地位。其合作方式主要有：人员互访、专题研讨会、代培研究生、学术进修、合作研究、技术转移、设备维护与运行等，其中，合作研究与专题研讨受到更多重视。
二、大科学国际合作研究计划及我国的参与情况
这里我们着重分析90年代以来国际上具有代表性的大科学国际合作研究计划（项目）的组织实施以及我国参与的情况。
1.全球变化研究计划（Global Change Research Program，GCRP）
全球变化研究计划始于1987年，是迄今规模最大、范围最广的国际合作研究计划之一，涉及地球科学、生物科学、环境科学、数学和物理学、天体科学和遥感技术、极地科学、社会科学、数据库与网络化技术应用等众多的学科领域。以地球系统科学理论为指导，强调跨学科、交叉学科和跨部门、多国参与研究，以及全球性环境问题的区域尺度和全球模式研究。从目前的发展来看，全球变化研究是一个庞大的计划体系，它由四个相对独立又相辅相成的分计划组成，即：世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈—生物圈计划（IGBP）、全球环境变化的人文因素计划（IHDP）和生物多样性计划（DIVERSITAS）[3]。
中国是全球变化国际研究计划的发起者之一，叶笃正教授对WCRP和IGBP计划作出了重要贡献。中国政府十分重视全球变化研究，中国科学家积极参与全球变化研究，不少学者在国际全球变化有关科学委员会中任职，对相应计划的制定提出了一些非常有益的学术思想和科学建议，如季风驱动生态系统、气候敏感带以及青藏高原上空作为东亚对流层—平原层物质输送通道的可能性和东亚全球变化研究中心的建立等。
自1985—1998年，中国国家科技部、国家自然科学基金委员会、中科院、国家海洋局、国家气象局、国家地质矿产部等部门设立的各类全球变化研究重大项目共91项，总投资达3.2亿元。 在全球变化研究的19个核心计划中，中国参加了16个，占总数的84%。在核心计划的国际合作研究项目中，目前以我为主的仅有3项， 即北极—赤道—南极断面计划（PEP—Ⅱ）项目负责；季风驱动生态系统概念的提出及其机理研究，并建立全球变化东亚区域研究中心（TEACOM）；长期生态模拟项目研究。其余计划项目大多结合中国资源环境生态特点独立实施或参与国际合作。至于生物多样性计划，我国以独立研究为主，国际合作研究参与度较小。
2.地学领域 90年代以来，地学领域的大科学国际合作计划主要是由美国发起的海洋钻探计划和由德国牵头的大陆科学钻探计划。
由美国国家科学基金会主持的海洋钻探计划（ODP ）是一个已有十多年的国际合作计划，其目的是探索记录着地球结构和演变历史的海洋盆地。目前，该计划主要包括美国、加拿大、德国、法国、日本、英国和代表欧洲12个国家的欧洲科学基金会。这一伙伴关系的正式名称是地球深层采样联合海洋机构（JOIDES），年度预算为4500万美元，由正式会员和准会员承担，其中，美国承担60%， 其它正式成员每年承担300万美元，准会员每年承担50万美元，该计划活动主要在一艘钻探船上进行。我国已于1996年初正式向该计划的牵头单位美国国家科学基金会提出加入申请并承诺有关费用，1999年获准参加。
大陆科学钻探的研究主题覆盖了所有地学领域的广泛目标，是当代地球科学所及的最前沿，它不仅需要一系列重大工程技术的支撑，而且将带动地球科学相关学科和技术的重大发展，对于这样一个全球性的、投资巨大的、需要一系列高新技术支撑的大科学项目，国际合作是必由之路。90年代初，由德国牵头在国际地学界的支持下28个国家的250 位专家出席并制定了国际大陆科学钻探计划（ICDP），1996年2月26日， 中、德、美三国正式签署备忘录，成为首批成员国，正式启动ICDP。德国自然科学基金会、联合国教科文组织地学部、大洋科学钻探计划作为联系成员，墨西哥、希腊、俄罗斯、欧盟（除德、英、法外）、日本近期成为成员国[4]。
在我国，经国务院批准，由地矿部代表中国参与了ICDP，成为首批成员国，除鼓励我国科学家参与ICDP研究活动外，并提出“大别超高压变质带”这一世界独一无二的、规模最大的、地壳构造运动折返地表最深的超高压变质带的折返机制的钻探项目，现已列入ICDP这类主题世界上唯一的候选项目。 中德科学家已开始钻探选址的前期研究， 并于1998年在中国召开了大别深钻计划的国际讨论会。同时，大别深钻正在申请国内大科学工程立项，这一项目的实施必将使中国科学家在全球重大地球前沿问题上做出重要的贡献。
此外，重大的国际性地学研究计划还有：美国NSF 发起的全球地震网计划，合作伙伴是法国、日本、英国、墨西哥、加拿大、意大利，共同提供和分享地震数据，支持基于地理信息系统及其相关活动进行的数据和信息交流的国际网络系统，该计划由地震联合机构管理； 美国NSF资助的南极科学钻探计划（Cape Roberts计划），旨在揭示从南极冰叶形成时期到冰叶性质稳定时期南极环境的历史记录，该计划的合作伙伴是新西兰、意大利、英国、德国、澳大利亚。上述两项计划，中国至今未正式参与。
3.生命科学领域 目前，在生命科学领域重要的国际合作研究计划主要有：（1）极端环境下的生命计划。由美国NSF发起并资助，以探索在地球极端环境下的生命过程，包括从深海到极地冰层。合作伙伴是德国和法国。（2）人类前沿科学计划。 涉及脑研究和分子生物学的多个学科，每年耗资4500万美元，主要合作成员是日本、美国和法国。 （3）人与生物圈计划。是由联合国教科文组织发起的一项生态学综合性的国际合作研究计划，旨在对生物圈及其不同区域的结构和功能进行系统研究，并预测人类活动引起的生物圈及其资源的变化，以及这种变化对人类本身的影响。目前，该计划已吸引了世界范围1 万多名科学家参与研究，中国科学家也积极组织和参加了若干研究项目。（4 ）植物基因研究计划。是植物生物学国际性研究计划，由美国NSF总协调， 吸引了世界各国2000多名科学家参加。（5）大规模生态研究网站。 主要围绕生态研究建立全球网络、开展合作研究以及分享数据资源。现在，生态网站已建成的有12个国家，在建的有14个国家。中国参加了全球生态网络并建立了站点，为开展高水平的生态学国际合作研究提供了良好的条件。
4.高能物理与核物理 由于高能物理一般不涉及短期的商业回报和研究成果更具国际性，是全球科学合作的最佳选择领域之一，再加之其建设投资和运行费用巨大，往往任何一国难以全面部署，因此，在高能物理领域加强各国间的合作或共同建设国际性的大型粒子加速器设施是未来的发展趋势。
目前，国际上最大的高能物理合作项目是欧洲原子核研究委员会于1994年决定在欧洲核子研究中心（CERN ）建立的大型强子对撞机（LHC），总投资约23亿美元。除欧洲原子核研究委员会19个成员国之外，日本和美国已决定参加。该设施费用的1/3来自欧洲原子核研究委员会， 1/3由其成员国额外提供，另外1/3可望从日本和美国获得。设备的主要部分是建造超导磁体和研究制冷技术。全部工程的第一阶段将于2004年结束，第二阶段将于2008年完成。整个机器的能量可达14×1012ev。大型强子对撞机的建成将使欧洲核子研究中心在今后20年内保持其在粒子物理设备方面的世界领先地位。1998年，中国已决定由中科院、基金会、科技部三家出资1600万元，在LHC上建立两个探测器， 供中国科学家参加CERN的合作研究。
在CERN大型强子对撞机建造之后，将有可能上马下一代直线加速器（NLC）。目前参加该设备早期概念设计的人员来自20多个国家， 但核心工作人员来自美国、日本和俄国。 一些科学家认为， 该加速器应像CERN那样以国际组织的形式成立和运行，但最终的东道主和成员组织尚未确定。
5.核聚变 国际热核实验反应堆计划（ITER）是目前全球核聚变方面最大的国际合作项目。该项目是由美国、 俄罗斯、 欧盟以及日本于1992年共同决定实施的，它包括二个阶段，第一阶段为热核聚变堆的科学研究和工程设计阶段，目标是对具有能够首次达到自动维持热核聚变反应能力的托卡马克样机进行研究，确定第一台样机的主要特性、技术选择等。1992年开始实施，计划于1998年完成，经费投入为12亿美元；第二阶段为实验堆的工程建设阶段，预计投资100亿美元， 建设期为10年，然后是为期20年的试运行期。目前，ITER项目合作各方正在酝酿定址问题，主建国须承担47.5%—70.0%的建设费用。现在，只有意大利代表欧盟表示愿意承建。日本政府尚未正式提出承担，但日本有关方面对此呼声颇高，预计日本最有可能成为ITER的东道国。
6.空间科学与空间天文学 美国是一个空间科学大国，保持在空间科学技术上的领导地位是美国空间科学和技术发展的基本方针。国际合作是美国空间科学活动的重要组成部分。多年来，美国在空间科学领域的国际合作主要以双边合作为主，极少有多边合作，与其合作最为密切的国家和组织是加拿大、欧洲空间局和日本，其次是法国、德国、意大利和俄罗斯。目前，在美国组织的11项大型空间科学计划中，有6 项的总投资超过10亿美元，它们是：国际空间站、地球观测系统、先进X 射线空间物理设施、Cassini卫星探测计划、 哈勃太空望远镜和加里略木星使命计划。所有11项计划均包含相当程度的国际合作内容。
在西欧，空间合作研究主要由欧洲空间局（ESA）组织和协调， 目前，欧洲空间局开展的大型研究计划有：空间红外观测卫星、克拉斯特观测计划、 X 射线多镜望远镜观测计划、 Integral 空间观测计划、 Envisat地球观测计划。
目前，在空间领域开展的最大的国际合作项目是国际空间站计划，由美国、俄罗斯、日本、欧空局以及加拿大联合实施，总投资450 亿美元。目前合作各方已对该计划做了详细的严格分工，各参加方基本上都是独立地完成各自承担的任务。
由于西方发达国家出于对空间领域高科技的保护与封锁以及国家安全、政治外交战略等方面的考虑，在组织空间科学国际合作计划时特别谨慎，一般仅限于少数的空间科学先进的发达国家之间。中国至今在空间科学领域尚未参加重大的国际合作研究计划。
7.地面天文学 随着愈来愈多的宇宙奥秘被大型设备和接受器所揭示，天文学发展正处于黄金时代。由于天文望远镜发展日趋复杂化、大型化，投资规模也越来越庞大，加之望远镜需要安置在具有观测优势的特定地理位置上，导致围绕天文望远镜建造和运行的双边和多边国际合作成为地面天文学发展的显著趋势。
目前，美国正在与英国、加拿大、智利、巴西以及阿根廷联合设计和建造两台8米Gemini望远镜（IGP），这是目前全球在地面天文学方面最大的国际合作项目之一，总投资1.76亿美元，主要合作伙伴是美国、英国、加拿大、智利、巴西、阿根廷。两台望远镜分别安装在南北半球（一个在智利，另一个在夏威夷），北半球望远镜于1998年投入使用，南半球望远镜预计2000年建成，整个系统可提供高质量全天空清晰图象，为天文学家在地面研究星球的起源、结构以及银河系的形成提供更加精确的观测数据。
成立于1962年的欧洲南方天文台（ESO ）是欧洲天文学合作的重要国际性机构，其成员国包括比利时、丹麦、德国、法国、意大利、荷兰、瑞典和瑞士，另外，葡萄牙作为观察员也参加了该国际机构。1987年，ESO 决定到本世纪末在智利建成当今世界上性能最优良的大型望远镜（VLT），总预算4.75亿马克，第一台设备预计于1998年投入观测， 另外四台望远镜计划于2002年安装完毕。
另据美国科学基金会提供的资料，现在正在开展的天文学领域的大型国际合作活动有：（1）地球摆动观测网：由美国科学基金会牵头， 成员国是西班牙、澳大利亚、印度和智利。（2）Cerro Tololo 美洲天文观测站：美国和智利合建，每年运行费650万美元。（3）南极天文物理研究中心：由美国科学基金会牵头，澳大利亚和法国参与合作并承担部分费用。（4）激光干扰引力波观测网：主要合作成员是美国、 法国、意大利、英国、德国、澳大利亚和日本，中国、印度、阿根廷有一些间接的合作。至今，我国尚未在国外建造望远镜或参与国际合作共建大型望远镜[5]。
90年代以来，各国政府和国际性组织在各科学领域组织实施的具有代表性的大科学国际合作研究计划大约有51项，我国作为合作成员参加的约有21项，占总数的41.2%，主要集中在全球变化、生态、环境、生物和地学领域，并且大多以发达国家为主。在核聚变、空间科学与空间天文学、地面天文学领域的大科学国际合作计划中，我国的参与存在空白。在高能物理与核物理领域，以参加CERN的LHC 计划合作建造两个探测器为标志，表明我国在参与高能物理领域重大国际合作研究计划方面有了一个良好的开端。
三、我国大科学研究开展国际合作的现状与未来需求
尽管“大科学”研究是近年来国际科学界正式提出的概念，但我国大科学研究的国际合作起步较早。1979年，中科院与美国能源部签署了高能物理合作谅解备忘录，中美高能物理的合作即拉开序幕，一直进展良好，北京正负电子对撞机的预研、论证、建设、运行以及γ－轻子质量的精确测量等，就是中美两国科学家共同合作的杰作。
目前，我国正在开展或运行的大科学研究和大科学工程都有广泛的国际合作。在高能物理领域，北京正负电子对撞机与各发达国家特别是美国的高能物理学家有实质性的合作，合肥HT－7 托卡马克装置是与前苏联合作的产物， 核工业西南物理研究院与俄罗斯科学院合作进行了ECHR实验的ECE测量， 中科院近代物理所与日本理化所关于建造大型分离回旋加速器开展了长期的合作；在天文学领域，我国利用太阳磁场望远镜与美国有关天文台联合观测太阳，已获得大量科学数据，我有关单位现正在与德国科学家探讨合作建造太空太阳望远镜的可能性，我国学者还与国际射电天文学会合作，争取在中国建造国际大射电天文望远镜（LT）；在地球与环境科学领域， 我国遥感卫星地面站接收美国Land4等外国资源卫星数据，中国生态系统研究网络已成为国际生态研究网络的组成部分，另外，我国还积极参加了国际全球变化研究，中国数字化地震台网与美国合作多年，中国大陆科学钻探几哈，正与德国合作进行钻探选址和人员培训工作；在生命科学领域，我国的水稻基因图谱研究与英、美等国科学家建立了合作关系，人类基因组研究也与国际科学界有着广泛的合作，我国是国际《生物多样性公约》的缔约国之一，我国生物多样性研究有广泛的国际合作。
根据国家的有关科技发展计划，我国今后10年拟开展和正在进行的部分大科学研究项目包括7项“分布式”大科学研究项目和21 项“工程式”大科学研究项目，主要分布于高能物理、能源与材料科学、天文学、地球与环境科学、生命科学等领域[6]。（参见表1）
表1 我国拟开展和正在进行的部分大科学研究（工程）项目
项目名称工作进展
物理、能源、材料
1.合肥同步辐射加速器二期工程 扩建,已批
2.上海第三代同步辐射光
预研
3.北京正负电子对撞机 进行中
4.γ-C工厂的预制研究 预研
5.受控热核聚变装置-超导托卡马克HT-7U扩建,待定
6.兰州重离子加速冷却储存环
扩建,待定
7.中国环流器HL-2A扩建,待定
8.北京放射性核束装置 扩建,待定
9.在宇宙中寻找新的重质量粒子 合作,待定
天文学
10.大天区面积多目标光纤光谱望远镜(Lanost)新建,已批
11.2.16米天文光学望远镜及天文观测运行中
12.太阳磁场望远镜运行中
13.多通道太阳望远镜 运行中
14.空间太阳望远镜合建,待定
15.LT计划(大射电天文望远镜) 合建,待定
地球与环境科学
16.中国地壳运动观测网络 新项,已批
17.东半球空间环境地面综合监测子午链 扩建,待定
18.中国生态系统研究和监测网络工程扩建,待定
19.全球变化研究 进行中
20.遥感卫星地面站及应用研究 进行中
21.新型海洋物理科学考察船新项,待定
22.中国大陆科学钻探 新项,待定
23.对地观测信息系统工程 新项,待定
24.东亚大陆环境科学站探 新项,待定
生命科学
25.水稻基因图谱研究 进行中
26.生物多样性研究进行中
27.人类基因图谱研究 进行中
28.生命科学和医学中的重大装置新项,待定
按照项目执行阶段划分，今后10年我国大科学研究项目拟开展国际合作的具体需求情况如下：
——大科学工程预研和论证阶段的国际合作。上海第三代同步辐射光源、γ－C工厂的预研等需要借鉴国外的经验和技术；LAMOST、 兰州重离子加速器冷却储存环、东半球空间环境地面检测子午链、北京放射性核束装置、在宇宙中寻找新的中质量粒子、中国大陆科学钻探、HT－7U、HT－2A等的立项需要听取国外专家的意见。
——大科学工程的设计和建造阶段的国际合作。大面积多目标光纤光谱望远镜（Lamost）需借鉴国外天文台的光纤定位技术；大面积镜的研磨也要依靠国际合作；超导托卡马克HT－7U拟引进美国的超导线圈；HL－2A需引进德国的ASDEX装置； 中国大陆科学钻探需要与德国等合作；上海第三代同步辐射光源、γ－C 工厂的设计与建造也需要广泛的国际合作。同时，我国也可以帮助别国建造大科学工程或提供关键部件。
——大科学工程的运行和研究阶段的国际合作。重离子核物理研究、合肥同步辐射应用研究、北京正负电子对撞机、上海同步辐射应用、HT－7U托卡马克核聚变研究、在宇宙中寻找新的重质量粒子、遥感卫星地面站、大天区面积多目标光纤光谱望远镜（Lamost）、中国大陆科学钻探、东亚大陆环境科学钻探、太阳磁场与多通道太阳望远镜、宽频带大动态数据化地震网等都需要加强国际合作研究。
——联合建设大科学工程。太阳空间望远镜拟与德国合建；LT大型射电天文望远镜，拟与国际大射电望远镜专家组（LTEG）合作，争取将国际LT建在中国；在宇宙中寻找新的重质量粒子，拟与欧洲原子核研究委员会合作。
其他大科学研究项目，有些本身就是国际大科学合作计划项目，如全球变化研究；有些需要广泛的国际合作，如水稻基因图谱研究、中国生态系统网络、生物多样性研究等。
四、加强我国大科学研究国际合作的政策建议
1.我国大科学研究国际合作的基本政策 加强政府间的大科学研究国际合作，以我国为主开展的大科学研究研究项目应积极开展国际合作，有选择地与外国政府签定单项或一揽子大科学研究合作协议；积极地、有选择地参加参与国际性双边或多边大科学研究计划项目；积极支持由我国科学家创意的、有望得到国际科学界支持的国际性大科学研究项目（工程）。鼓励多途径、多渠道的大科学研究国际合作。注意保护和发挥科学家个人在大科学研究国际合作中的积极作用。逐步增加对大科学研究国际合作的投入。在大科学研究国际合作中要注意保护我方知识产权。发挥我国驻外使、领馆科技外交官的桥梁作用。注意发挥海外留学人员和海外华人学者的促进作用。
2.我国大科学研究国际合作的国别政策 加强与国际地区性科技组织的合作；加强与联合国教科文组织、国际科学联合会及其各有关专业科学组织、欧洲联盟、国际性大科学研究计划协调组织等的合作与交流。加强与大科学研究实力较强的发达国家合作，重点加强与德、美、法、英、加、日等国的合作。加强与俄罗斯的合作。探索与东盟、拉美有关国家的合作。
3.主要措施
——强化政府行为，加大政府在大科学研究国际合作中的宏观协调力度。建议成立“中国大科学研究国际合作协调办公室”，以加强对大科学研究国际合作的宏观指导和管理；协调国内各部门包括部委系统、中科院系统和高校系统在大科学研究国际合作中的立场和行动；建立日常通报制度或以正式刊物的形式交流信息；协调财政、海关、保密等相关部门并制定相应的政策措施；对全国大科学研究国际合作的总体形势、部门实力作出评估；授权有关部门签定政府协议，疏通官方合作渠道。
——设立大科学研究国际合作基金。建议国家自然科学基金会设立大科学研究国际合作专项基金，为科学家个人参与大科学研究的国际合作提供相对稳定的资金来源。同时，建议设立大科学研究国际合作专项经费，以支持政府间的以及科研机构间的大科学研究国际合作。
——实行对大科学研究项目国际合作的跟踪管理与评估。重大科学工程立项论证时，要求提供完整的国际比较研究报告和国际合作方案。在大科学研究项目执行过程中，应每年向项目主管部门提交一份国际合作总结报告和下年度国际合作计划。建立大科学研究国际合作数据库，定期组织对在研的和已完成的大科学研究项目的国际合作进行评估。
——遴选优先支持的大科学研究国际合作项目。重点支持国家科技领导小组已批准立项的重大科学工程的国际合作以及政府间大科学研究合作协议项目和我国科学家主持和参与的国际性大科学研究计划项目。