论大科学装置集群的技术可供性
黄振羽1,2
(1. 大连海事大学 公共管理与人文艺术学院，辽宁大连 116026；2. 中山大学 大科学设施与创新政策研究中心，广州 510275)
摘 要 :大科学装置集群与产业技术发展之间的关系引起了越来越多研究人员的关注。通过引入技术可供性的理论视角，以及从技术的角度看待大科学装置，指出大科学装置集群是多个科学领域的巨量技术富集，能够为产业技术创新和“发明”提供充足的素材，同时，能够为产业技术体系的转型升级、乃至变革提供基础。这是大科学装置集群所具备的一个技术可供性。我国围绕大科学装置集群建设的粤港澳大湾区国际科技创新中心和数个综合性国家科学中心，是国内学界和实务界对大科学装置集群技术可供性的识别，并为其能够付诸实践提供了资源和规则支持，大科学装置集群因此而成为区域创新体系建设的核心支撑之一。
关键词 :大科学装置集群；技术可供性；产业技术；区域创新体系
引言
在中国，大科学装置又被称为“大科学工程”、“国家重大科技基础设施”或“重大科技基础设施”。《“十三五”国家科技创新规划》、《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》和《国家创新驱动发展战略纲要》中明确提出，要在大科学装置集中的地区建设综合性国家科学中心，以形成具有全国乃至全球影响力的科学技术重要发源地。北京、上海、合肥的三个综合性国家科学中心已经进入建设阶段。2017年7月4日，国家发改委公布《深化粤港澳合作 推进大湾区建设框架协议》，提出打造国际科技创新中心，要求“统筹利用全球科技创新资源……加快形成以创新为主要引领和支撑的经济体系和发展模式”。2018年1月31日，国务院发布《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，把粤港澳大湾区国际科技创新中心置于与综合性国家科学中心同等的地位。2019年2月18日，中共中央、国务院印发《粤港澳大湾区发展规划纲要》，提出“建设国际科技创新中心……支持重大科技基础设施在大湾区布局建设”。
综上所述，大科学装置集群建设已成为区域创新体系建设的一项重要举措。然而，从源头上来说，大科学装置主要用于基础研究，如按照《国家重大科技基础设施管理办法》（发改高技〔2014〕2545号）的界定：“国家重大科技基础设施指为提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力，由国家统筹布局，依托高水平创新主体，建设面向社会开放共享的大型复杂科学研究装置或系统，是长期为高水平研究活动提供服务、具有较大国际影响力的国家公共设施。”又如在欧洲核子研究中心，粒子物理学家主要利用大型强子对撞机研究基本粒子。作为基础研究条件供给的大科学装置，其集群为什么被认为能够支持区域创新体系建设？对此，本文将从技术可供性的角度对上述问题做出解答，尝试阐明大科学装置集群的区域创新体系。
1 技术可供性：一个跨学科视野的理论视角
自20世纪50年代以来，技术与社会的关系得到越来越多的关注，基于社会学与管理学等学科研究技术与社会关系的文献日益增多。经过了数十年的发展，有关技术与社会关系的研究逐渐被统称为“社会物质性理论（theory of sociomateriality）”，其目标在于为技术与社会建立理论关系，用于理解“技术-组织”、“技术-制度”等关系、现象和指导管理实践[1-4]。技术可供性（technology affordance）作为一个链接技术与社会组织或社会制度的理论视角和分析概念，正是社会物质性理论思潮的一个重要组成部分[1]。
“Affordance”是一个跨学科视野的概念，其最早由环境心理学家Gibson提出，被用于解释动物与他们生存环境之间的互动性[5]。Gibson举了一个例子来说明生物与环境之间在Affordance上的相对性[5]：当一个物体高于地面且到膝盖高的距离，那么这个物体提供了“坐”的Affordance；然而，对于不同身高的人们，如小孩则无法感知到“坐”的 Affordance，对这个小孩而言，这个物体所提供的可能是“爬”的 Affordance。2001年，Hutchby把 Affordance的概念引入了科学技术社会学，并认为Affordance是一个独立性和关系性并存的概念，因为技术既具有相对独立的特征，同时又能够在多元互动关系中产生新的意义[6]。随后，这一概念在信息技术、产品设计以及技术哲学等领域得到应用。例如，Hultin和 Mähring研究了可视化技术在组织内的应用过程，为人们建构新的互动意义和形塑新的注意力提供了Affordance[7]黃齡儀。 以Webcam在Skype上的应用为例，分析了这一技术在人与人互动中有关意义建构的视角机缘（affordance）[8]。罗玲玲和王磊对可供性（Affordance）的概念进行了辨析，分析了可供性行为的行动机会[9]。此外，在不同学科领域的研究中，Affordance还被翻译为示能性[10]、功能可见性[11]和赋能[12]，等等。
本文沿用“可供性”的翻译，认为其更符合Affordance的意蕴表达，即对于某种技术而言，可供性是这种技术能够为行动者提供的行动机会。正如高凤麟在讨论产品设计的Affordance时指出，对于同一个物体，不同的人会感知到不同的 Affordance，也就是不同的行动机会[13]。一个被较为普遍采用的、有关技术的Affordance定义也支持了这一观点，即Technology Affordance是“在行动者-环境关系系统中生成的属性，这种属性决定了技术与行动者能够做到什么”[7]。接下来，本文将从技术可供性的定义和意蕴出发，考察大科学装置的集群为什么能够支持区域创新体系建设。
2 作为技术的大科学装置
归根结底，大科学装置是一种研究设施的制造与应用技术。一方面，从现有的定义上看，虽然没有公认的性质界定，但对于大科学装置的基本认知是一致的。在国内，有文献提出，大科学装置是“需要较大规模投入（一般为几个亿到几十亿或上百亿不等）并经过较长时间（一般约为5年）的工程建设，建成后经过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，以实现重要科技目标的大型科技基础设施”[13]。《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2010-2030年）》提出，“重大科技基础设施是为探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革提供极限研究手段的大型复杂科学研究系统，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物质技术基础”。而在国际上，例如，Hallonsten把大科学装置看作是一种为科学家提供了前沿实验资源的设施[14]。Florio和Sirtori认为，大科学装置是一种高资本密度、长期运作的设施或网络、垄断式运营和生产基础知识及应用知识的设施[15]。OECD的全球科学论坛（“Global Science Forum”），把大科学装置看作是一种辅助基础科学研究的集中式大型研究基础设施[16]。
法国的格勒诺布尔也是大科学装置集群在产业体系创新、乃至变革方面技术可供性得到识别和实施的成功案例，如图1所示[23-25]。在漫长的岁月里，格勒诺布尔只是一个小城镇，从17世纪至20世纪初期，手套业、水电业和滑雪牵引机械业先后成为其主要产业[24]。然而，随着中子反应堆、同步辐射加速器、天文观测研究中心和强磁场等大科学装置先后集群于格勒诺布尔，众多世界知名的研究所、实验室及跨国公司的研发中心在此建成，如欧洲首个微技术和纳米技术研究中心和享誉世界的核能研究中心[25]。今天，格勒诺布尔目前已经形成了三大科技研究领域：信息及通信技术、生物技术、新能源技术。其中，信息及通信技术领域涵盖微技术和纳米技术、信息及电子技术，生物技术领域涵盖健康工程学、医疗图像学、神经学、肿瘤学及生物芯片，新能源技术领域涵盖太阳能光伏、燃料电池及智能电网。这些研究领域又改变了格勒诺布尔的整个产业体系，现在格勒诺布尔能生产工具钢、磁钢、多孔金属和其他特种合金，并为宇航和核能等尖端工业提供材料，电子和计算机工业也具有相当规模。基于格勒诺布尔在大科学装置集群上所取得的成功经验，目前，格勒诺布尔正在实施一项科技扩展计划（Grenoble Innovation for Advanced New Technologies－GIANT），这项计划主要有四方面参与力量，即欧洲大型设施（ESRF、中子源、EMBL）、研究机构、学术合作伙伴和地方政府，强调以大科学装置集群为核心，强化多元主体之间的科技合作[23,25]。
大科学装置集群由于能够实现不同科学领域的巨量技术富集，为产业体系创新提供了行动机会，这是大科学装置集群所具备的一个技术可供性。然而，从技术可供性的理论出发，大科学装置集群的这一行动机会，必须要被行动者感知到、并且能够为这一行动机会的实施提供结构性的资源和规则支持，才有可能使其转变为现实[7]。
因此，虽然无意于提出一个公认的性质界定，但既然大科学装置本身体现了某种技术，本文认为应当回归到技术本身，从大科学装置更为一般性的技术特征上去做研究，为此，本文提出：大科学装置是在特定时代和区域下前沿基础科学知识工程化的技术产物，面向解决具有时代性的重大科学问题和国家战略需求。首先，作为知识的科学技术是一个不断发展的过程，而地区或国家间的竞争使得科学技术具有显著的区域性特点，因此，大科学装置往往是特定时代和区域的知识转化结果；其次，被转化为大科学装置的知识，必然要求是这个时代和区域最前沿的基础科学知识，并通过工程化的方式实现，以研究这些科学知识和理论中所要解释的物理现象，这是大科学装置的建造同时具备科学与工程双属性的原因之一，更重要的是，前沿基础科学知识的工程化，必然要求政府、科学家、工程师和工业界等多元主体的共同参与才能实现，政府提供了政治和资本支持，科学家和工程师提供了智力支持，而工业界则提供了技术、资本和工具等条件支持，这使得大科学装置在技术逻辑上必然包含了多元主体的共同合作；最后，大科学装置的目的是要解决具有时代性的重大科学问题和满足国家战略需求，其工程化的成本极大、风险极高，要求特定科学领域的有关技术高度富集于一体。
1.1 试材 OA、DTX1、DTX2 标准品购自加拿大海洋生物科学研究所(NRC)。色谱级甲醇(TEDIA公司)，色谱级乙腈(TEDIA公司)，色谱级甲酸、色谱级氨水(ROE公司)，色谱级甲酸铵(含量≥99.0%)，色谱级氢氧化钠(含量≥98.0%)，实验室用水为超纯水。文蛤购买于南京市某水产品市场。
当从技术的角度看待大科学装置，那么无论是大科学装置的运行还是建造，都能够与产业技术建立密切联系，而产业技术正是创新驱动发展的一个动力源泉。现有研究主要关注大科学装置在运行过程中的知识产出和技术转移[17-20]，而从大科学装置的技术界定可以看到，建造大科学装置需要产业界的参与，前沿基础知识在工程化的过程中，不仅仅是转化为大科学装置，同时也能够转化为产业界的技术知识。建设一台大科学装置，是特定科学领域的大量技术富集，而大科学装置集群，将意味着不同科学领域的巨量技术富集，这就有可能成为产业技术的转型升级、乃至产业技术体系变革的基础。
由于优先保障重点学科的资源建设策略，“高峰”“高原”学科的资源建设基础比较好，资源保障水平高，学科用户满意度高。如南京工业大学化学与材料科学作为本校“高峰”学科，该学科用户率先提出学科评估资源与评估服务的要求，明确指出希望图书馆提供当前国内外主流学科评价指标体系、相关资源与工具，并期待宏观与深入的学科评估服务跟进，为学科发展与决策提供数据支撑与策略参考等。
3 大科学装置集群：产业体系创新的技术可供性
另一方面，从大科学装置的诞生与发展史看，其呈现为一种知识转化的技术产物。大科学装置诞生于二战期间的美国“曼哈顿工程”。在“曼哈顿工程”的实施过程中，科学家、工程师和工业产业界等多个领域的人才，将相对论的质能方程及有关的物理学理论转化为原子弹。与这种理论转化相伴随的，是一系列核反应堆和加速器作为“曼哈顿工程”的支撑设施被建造，这些设施隶属于原子弹理论转化的一部分，是原子弹制造技术的一个集中体现。随着“曼哈顿工程”的结束，大科学装置并未随之关闭，而是成为了美国国家实验室体系的建立基础，同时也是高能物理时代的一种标志性实验研究技术。
从历史上看，美国是最先抓住大科学装置集群的技术可供性所提供的行动机会的国家。随着“二战”的结束和“冷战”时期的到来，发达国家，特别是美、苏两个超级大国，在科学技术领域的竞争日趋激烈，这种竞争推动了大科学装置的发展。美国、苏联等发达国家先后推出人造卫星、载人航天、阿波罗登月等计划，使大型空基地基接收、发射和观测、试验等大科学装置得到蓬勃发展。在这期间，美国建立了一批新的大型实验室，集聚了一大批新的大科学装置[21]。战争几乎消耗了美国当时全部的前沿基础科学知识储备，美国政府在这种情况下提出了全面支持基础科学研究的政策需求[22]。换言之，二战和冷战时期，以美国为代表的西方发达国家之所以能够产生诸多影响现代工业产业进程的科学技术，正是因为当时最前沿的基础科学知识几乎全部因战争与国家需求而被“工程化”为大型科技设施，而当这些工程化的技术知识流入工业产业界，不仅推动了传统产业的转型升级，更是衍生了生物、能源、计算机以及航空航天等领域的新兴产业，催生出一个“以知识为基础”的经济增长模式。
其次，模具加工技术水平的高低代表着国家制造业水平的高低，模具制造已成为高新产业的重要组成部分，它决定了一个国家旧产品的质量和新产品的前景，继承和发展我国模具业已经受到政府相关人员的高度重视。模具工业如果弱化将严重影响工业新产品的开发。
图1 格勒诺布尔的大科学装置集群与产业转型
资料来源：笔者根据文献[23]～[25]绘制
中国的大科学事业起始于“两弹一星”工程，但直到改革开放前后，才真正开始建设大科学装置，“北京正负电子对撞机”是中国第一台高能加速器。早在北京正负电子对撞机的建设时期，就已经有学者关注其在磁铁制造、加速管制作和自由电子激光等高技术发展方面的促进作用[26]。这表明，中国对于大科学装置在产业技术发展方面的技术可供性，早已经做出了识别。然而，这个时期的关注点主要集中于单体大科学装置而非装置集群，这使得该时期的大科学装置与产业联系未能获得体系性的结构化支持。近年来，随着我国建设的大科学装置不断增多，大科学装置已经呈现出显著的集群趋势，有关大科学装置集群的研究越来越多。例如，陈套和冯峰分析了大科学装置集群建设的内涵和优势[27]。梁永福等探讨大科学装置的集群化发展趋势和产业带动作用机理[28]。
施工技术使用不当，会引发安全事故。针对工程技术风险，桥梁工程施工单位要重视工程技术管理工作。在施工前，对施工方案进行全面研究，科学地规划施工的具体方案，研究哪一种施工技术具符合桥梁工程的施工要求，最具有科学性。重视工程施工期间的物资管理工作，定期对施工所用机械设备进行检查。在施工之前，要确定所用的物力、人力是否按照之前的计划进行安排，施工现场的环境是否达到施工标准。另外，要重视施工期间的材料质量管理工作。对施工所用物质的质量进行严格检查，特别重视各类材料，像半成品材料与成品材料的质量监测。
布莱恩·阿瑟指出，新技术并非无中生有地被“发明”，而是由其他的技术构成的，产生于其他技术的组合，而技术的递归性结构表明，每种技术都是建立在某个现象，以及从该现象发掘出来的某种或几种效应之上[29]。技术可供性作为某种技术能够为行动者提供的行动机会，是一个客观存在而非任意建构。大科学装置集群由多个科学领域的巨量技术富集，一方面，从递归性看，这些技术建立在科学界所要解释的前沿问题及相关自然现象上，这些问题的解决和现象的发掘，使得相应技术成为前沿科学知识的集中体现；另一方面，从技术的组合看，由集群所带来的巨量技术富集，实际上为新技术、乃至新技术体系的“发明”提供了一个亟待开发的技术库。这两方面的特点，使得大科学装置集群具备了产业体系创新的技术可供性，在实践层面上，综合性国家科学中心和粤港澳大湾区国际科技创新中心规划的提出，表明这种技术可供性已经上升到国家顶层规划，得到了全面的制度化，从而得到了资源和规则上的结构性支持。国务院于2018年印发的4号文件《关于全面加强基础科学研究的若干意见》提出，推进大科学装置建设，将聚焦于能源、生命、地球系统与环境、材料、粒子物理和核物理、空间和天文以及工程技术等重点科学领域。这不仅指明了大科学装置集群化建设的布局和规划方向，同时也指明了围绕大科学装置集群布局战略性新兴产业集群的路径。
4 结语
本文尝试回答这样一个问题，即：作为研究条件供给的科技基础设施，为什么能够成为区域创新体系的支撑？通过引入技术可供性的理论视角，以及从技术的角度看待大科学装置，本文认为，大科学装置集群是多个科学领域的巨量技术富集，并由此构成了一个庞大的技术库，这种技术库不仅为产业技术创新和“发明”提供了充足的素材，同时，其立足的前沿科学问题和自然现象，能够为产业技术体系的转型升级、乃至变革提供基础。区域创新体系建设的一个关键是产业体系创新，而大科学装置集群在推进产业体系创新方面的技术可供性是一个客观事实，历史经验表明，美国和法国等一些西方发达国家通过抓住这一技术可供性提供的行动机会，成功地实现了经济增长模式转型和产业体系变革。中国通过围绕大科学装置集群建设综合性国家科学中心和粤港澳大湾区国际科技创新中心，正是中国学界和实务界识别出了大科学装置集群在产业技术发展方面的技术可供性，并为之构建了制度体系，为技术可供性的付诸实践提供了资源和规则支持，从而使得大科学装置集群能够成为区域创新体系建设的核心支撑之一。
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Technology Affordance of Cluster of Big Science Infrastructures
Huang Zhenyu1,2
(1. School of public administration and humanities , Dalian Maritime University , Dalian, Liaoning 116026,China ;2.Big Science Infrastructure and Innovation Policy Research Center , Sun Yat-Sen University ,Guangzhou 510275,China )
Abstract: The relationship between clusters of big scientific infrastructures (CBSIs) and the development of industrial technology has attracted increasing attention. Following the introduction of the theoretical perspective of technology affordance, and the technological perspective of large scientific infrastructure, it has become apparent that the CBSIs are a vast database of various technologies in diverse scientific fields and can provide sufficient technological information for industrial technological innovation. More significantly, this database can provide a basis for upgrading, and even transforming, the industrial technological system. Thus, industrial technology development and innovation can become a technological affordance of the CBSIs. By building comprehensive national science centers and international science and technology innovation centers in Guangdong, Hong Kong, and Macao, around the CBSIs, the Chinese government has identified such technology affordance and has built beneficial support systems to bring this technology affordance into force. Therefore, the CBSIs have become a core provision for the construction of future regional innovation systems.
Key Words: cluster of big science infrastructure; technology affordance; industrial technology; regional innovation system
中图分类号 :G311
文献标识码: A
文章编号: 1674-4969(2019)03-0265-07
DOI: 10.3724/SP.J.1224.2019.00265
收稿日期 :2019-06-09;
修回日期: 2019-06-15
基金项目 :国家自然科学基金青年基金项目“大科学装置的运营模式选择研究”(71804203)；中国博士后科学基金面上项目“大科学装置的治理研究”(2018M631036)
作者简介 :黄振羽（1986-），男，博士，副教授，研究方向为：科技管理、政府治理与技术治理。E-mail：hzyhit@163.com
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