一(yī)、重大(dà)科學基礎設施特點和意義

2020年初開(kāi)始，國家各種政策中(zhōng)“新基建”成爲一(yī)個熱點話(huà)題，直到4月20日，國家發改委給出了一(yī)個權威的定義和範圍，明确了創新基礎設施作爲新基建三個重要領域之一(yī)，特别在創新基礎設施裏面，重大(dà)科學基礎設施是其中(zhōng)能級最高、技術含量最大(dà)的一(yī)個設施。

上海投資(zī)咨詢公司相關課題組近期收集了全國26個省市自治區以及一(yī)些經濟開(kāi)發區出台的涉及“新基建”相關内容的政策、文件、行動方案以及項目清單等。其中(zhōng)，科學基礎設施出現的頻(pín)率一(yī)共有兩次。一(yī)次是在北(běi)京，在2020年6月中(zhōng)旬出台的北(běi)京市新基建行動方案中(zhōng)，列出了六大(dà)領域，其中(zhōng)第四大(dà)領域提到了重大(dà)科學基礎設施。另一(yī)次是在上海，4月上海第一(yī)個出台了新基建的行動方案，在四個新領域中(zhōng)出現了新設施。爲什麽出現的頻(pín)率這麽低？是不重要嗎(ma)？回答當然是否定的。從國家出台的三大(dà)領域來看，國家發改委把創新基礎設施放(fàng)在了“新基建”的三大(dà)領域之一(yī)，并不是應對這短短幾個月的輿情，也不是考慮短暫的投資(zī)拉動這一(yī)兩年的GDP，它考慮更多的是面向十幾年乃至幾十年，我(wǒ)們國家經濟社會發展真正需要的是什麽。是科學技術。但各個省市地區發展階段不一(yī)樣，國家對于其定位也不一(yī)樣，上海作爲建設具有全球影響力的科創中(zhōng)心，必須承擔起建設國家創新基礎設施這樣一(yī)個重要且艱巨的建設任務。

什麽是重大(dà)科學基礎設施？聽(tīng)說過馬約拉納費(fèi)米子，或者啁啾嗎(ma)？我(wǒ)們總結了重大(dà)科學基礎設施的四大(dà)特點。一(yī)是特别重。例如，我(wǒ)國合肥的托卡馬克裝置，是研究磁約束核質變的，重達12500噸，前兩年剛剛創造了一(yī)個世界紀錄。當全球都在研究核聚變的時候，隻有合肥的這個裝置完成了一(yī)次在五千萬攝氏度的高溫下(xià)，持續101.2秒的穩态長脈沖高約束等離(lí)子體(tǐ)運行。二是特别大(dà)。例如，我(wǒ)國貴州的中(zhōng)國天眼，是全球最大(dà)的射電(diàn)望遠鏡，它的接收面有25萬平方米，相當于30個足球場大(dà)。投入運行至今三四年的時間，發現了114顆脈沖中(zhōng)子星。中(zhōng)國天眼更有趣的實驗是将在2020年9月開(kāi)始的探尋地外(wài)文明。小(xiǎo)說《三體(tǐ)》中(zhōng)提到，我(wǒ)國紅岸基地曾經漫無目的地向整個星際發射信号，希望别人來發現我(wǒ)們這樣一(yī)個文明。但是三體(tǐ)星球是主動去(qù)搜尋各星球發出的信号的。從今年9月開(kāi)始，我(wǒ)們能主動去(qù)搜尋地外(wài)文明了，這也就意味着地球的科學智慧即将走向與三體(tǐ)星球一(yī)樣的高度。三是特别貴。科技的成果離(lí)不開(kāi)巨大(dà)的資(zī)金支持。我(wǒ)國最大(dà)的科學基礎設施是張江正在建的硬X射線自由電(diàn)子激光，100億元以上，但這遠遠稱不上貴。例如，歐盟有兩個相關設施，一(yī)個是大(dà)型強子對撞機（LHC），整個周長是27公裏，已經建成，投資(zī)75億歐元。一(yī)個是近期歐洲核子中(zhōng)心理事會剛剛決策準備啓動的未來超級質子對撞機（FCC），100公裏周長，210億歐元的預算，極有可能會超支。四是特别難。例如，美國的國家點火(huǒ)裝置（NIF），從20世紀末開(kāi)始立項，建設到現在幾十年過去(qù)了，前後花了35億美元，但目前都尚未達到設計所需要的點火(huǒ)的亮度、頻(pín)度。科學基礎設施，主要布局在歐盟，然後美國。值得一(yī)提的是，日本在築波的高能加速器研究機構。從1971年開(kāi)始，現在已經建有8個重大(dà)科學基礎設施，爲日本本世紀前19年獲得19個諾貝爾科學獎奠定了重要的基礎。

二、我(wǒ)國及上海重大(dà)科學基礎設施現狀與基礎

中(zhōng)國有多少重大(dà)科學基礎設施？從改革開(kāi)放(fàng)之後開(kāi)始成長，到“十三五”進入高速發展階段，至今已建和再建的設施有55個。這些設施對我(wǒ)們的生(shēng)活、社會主要有三大(dà)方面的作用和意義。一(yī)是探索未知(zhī)世界，發現自然規律，實現技術變革。2017年諾貝爾獎的得主巴裏·巴裏什（Barry C. Barish）曾經說過，新世紀三大(dà)物(wù)理學界最重要的理論都離(lí)不開(kāi)大(dà)設施。2013年發現希格斯玻色子，2015年發現中(zhōng)微子振蕩，2017年發現引力波。2017年3月引力波發現，主要是美國的LIGO裝置，但其實同時我(wǒ)們中(zhōng)國發射在太空中(zhōng)的“慧眼”衛星也收集到了這個信号。二是提供極限的研究手段。當下(xià)人類經濟活動和科學已經走入了深空、深海、深地。深空，就是前文所提及的引力波。2017年發現的引力波，是在1.3億光年之遠的太空中(zhōng)發生(shēng)的一(yī)次中(zhōng)子性碰撞。深海，世界上現有的科學探測設施已經能下(xià)潛到海面以下(xià)七八千米。深地，我(wǒ)們在國内錦屏建設的一(yī)個極限地下(xià)物(wù)理探測裝置，在地表以下(xià)的2400米。這些都是靠大(dà)設施來開(kāi)展研究的。三是作爲國家創新體(tǐ)系的重要組成。2019年新中(zhōng)國成立70周年，國家發改委總結了大(dà)設施的核心作用。我(wǒ)國的載人航天、探月工(gōng)程、大(dà)飛機、高鐵等每一(yī)項重大(dà)技術突破，核心布局和技術，都離(lí)不開(kāi)大(dà)設施。同時目前我(wǒ)國相關的高能物(wù)理、等離(lí)子體(tǐ)物(wù)理和結構生(shēng)物(wù)學等學科已經走在世界前列，這些都是結合重大(dà)科學基礎設施，日積月累産生(shēng)的。習近平總書(shū)記也特别關注我(wǒ)國大(dà)設施的建設。在2016年9月給天眼寫的賀信中(zhōng)，就提出希望我(wǒ)們的大(dà)設施能夠“早出成果，多出成果，出好成果，出大(dà)成果”。另一(yī)個有代表性的例子是1988年我(wǒ)國第一(yī)次引入國際光纜，對國際發出的第一(yī)封電(diàn)子郵件。

我(wǒ)國改革開(kāi)放(fàng)後的第一(yī)個重大(dà)科學基礎設施，是北(běi)京的正負電(diàn)子對撞機，是在李政道先生(shēng)的幫助下(xià)來建設的。在建設和運行過程中(zhōng)有很多技術數據、實驗問題，需要李政道先生(shēng)與在美國的團隊進行時時交流。傳統的電(diàn)報和信件是完全無法滿足這個傳輸需求的。經中(zhōng)央領導同意，我(wǒ)們建設了這樣一(yī)條海底光纜，北(běi)京高能所發出了第一(yī)封國際電(diàn)子郵件。到今天我(wǒ)們每個人幾乎都在發電(diàn)子郵件，這是大(dà)設施帶來的惠及。還有質子重離(lí)子醫院，其中(zhōng)國産設備就是上海光源，應用物(wù)理所通過上海光源的建設積累出來的技術，轉化爲一(yī)個新型的腫瘤放(fàng)療方法，能更小(xiǎo)範圍減輕對健康組織的傷害，更精準地打擊腫瘤組織。這個最先進的診療方案也來自于大(dà)設施，跟每個人都息息相關。

目前，上海擁有14個重大(dà)科學基礎設施，數量上占全國比例的1/4（全國55個），投資(zī)規模上超過全國的40%。從布局來看，主要聚焦在張江科學城，以及北(běi)側的嘉定和南(nán)側的臨港。綜合來看，目前我(wǒ)們的設施還有很多不足：一(yī)是技術水平。我(wǒ)國的技術水平還處于增長階段，每一(yī)個設施都是國外(wài)有了幾年甚至十幾年，我(wǒ)們才建。二是領域布局，比較分(fēn)散，未形成集群效應，缺乏高水平成果（至今沒有發現一(yī)個得諾獎的成果）。三是對産業的支撐效益還不足。同時現有的管理機制對設施的高速發展、高質量發展有一(yī)些束縛。

三、推動新設施能級提升

那麽這一(yī)輪“新基建”我(wǒ)們應該怎麽做？我(wǒ)們給出的建議是，首先推動能級提升。以上海爲例，承擔着國家戰略，以及考慮到城市環境承載能力和産業基礎，所以一(yī)定要聚焦具有比較優勢的領域，來實現動力變革、質量變革和效率變革，讓重大(dà)科學基礎設施成爲上海未來經濟産業的動力源泉。那麽聚焦哪兩個領域進行先行突破呢？第一(yī)是光子領域。之前基礎較好，從2009年光源投入使用，建議在“十四五”末，通過15年的建設，希望光子領域從一(yī)個設施走向一(yī)群設施，率先建造一(yī)個重大(dà)科學技術設施的集群，目标是建設成爲全球規模最大(dà)、種類最全、功能最強，大(dà)力提升我(wǒ)國在光子科學領域的話(huà)語權。第二是專業領域，生(shēng)命科學領域。它跟我(wǒ)們社會發展、跟上海的基礎、跟每個人都密切相關。規劃是後續還有一(yī)批設施，構建成爲全球首個生(shēng)命科學領域，從基礎領域的理論到應用技術到産業技術，打造完整全流程的一(yī)個設施群，打通生(shēng)命科學創新鏈的研究方法、體(tǐ)系和資(zī)源環境。這些我(wǒ)們正在謀劃的設施，其中(zhōng)系統生(shēng)物(wù)學、藥物(wù)标靶以及醫學影像集成中(zhōng)的兩米長的PETCT，都是由我(wǒ)國率先提出的，這次我(wǒ)們走在了國際前列。除了前兩個領域，我(wǒ)們眼光要放(fàng)更遠一(yī)些，面向2030年盡早開(kāi)始謀劃布局有關能源、海洋和空天領域的設施區。首先，能源是制約我(wǒ)們發展的一(yī)個極大(dà)的瓶頸，近期可見的人類能源的解決方案可能是可控核聚變。上海應用物(wù)理所在钍基熔鹽堆方面有一(yī)定的基礎；在傳統能源方面，臨港已開(kāi)建高效低碳燃氣輪機，包括電(diàn)氣集團等都在這個方面有技術基礎和産業基礎。當然，未來可能還會有很多别的能源，比如說海洋也會給我(wǒ)們産生(shēng)未來的能源，這些都是我(wǒ)們需要研究的。其次是海洋工(gōng)程。海洋科學領域是全球的一(yī)個熱點，上海有極好的基礎，并已布局，同濟大(dà)學在建海底觀測網，交通大(dà)學也正在策劃深遠海全天候駐留浮式研究設施。作爲航運中(zhōng)心和海洋工(gōng)程裝備的主要生(shēng)産基地，建議上海優先把這些綜合優勢放(fàng)在一(yī)起，打造海洋領域的一(yī)個科研高地。最後是空間天文。建議探索建設長三角區域協同的大(dà)設施群。我(wǒ)國有紫金山天文台，中(zhōng)國最好的天文系南(nán)京大(dà)學天文系，以及安徽的中(zhōng)電(diàn)等，長三角這些空間天文的科研資(zī)源強強聯手，在此基礎上，通過長三角一(yī)體(tǐ)化的行動來探索建設一(yī)個跨區域的設施群。經過這些謀劃，希望未來能打造成一(yī)個建設布局合理、優勢突出的大(dà)設施集群，總體(tǐ)技術水平世界先列，實現從跟跑到領跑的跨越。

四、探索新設施機制創新

“新基建”的“新”還體(tǐ)現在機制上的“新”，主要涉及四大(dà)方面。第一(yī)是新思路。以往的大(dà)設施建設基本上是科學家們看看美國歐洲有些什麽，我(wǒ)們所裏、我(wǒ)們大(dà)學想做些什麽，然後就提出了一(yī)個報到國家，讓國家來選。地方政府其實很難起到一(yī)些主導作用。現在要改變這樣一(yī)種發展思路。建議引入國際高端的戰略科學家來共同決策咨詢。第二，對于科技前沿的，這個是要依靠科學家自由探索精神來研究的，所以這個可以自下(xià)而上。但是我(wǒ)們地方政府可以建立項目庫，擇優向國家推薦。第三類面向經濟建設主戰場的，我(wǒ)們要走出大(dà)學院所等象牙塔，要引入企業家、經濟學家共同來研究謀劃，多方協同去(qù)研究。上海未來的10年20年，我(wǒ)們經濟主戰場需要的是什麽樣的基礎？什麽樣的設施？這是新思路。第二是新機制。經過梳理我(wǒ)國現有的政策文件，基本上現有制度主要集中(zhōng)在設施的建設和運營、前期預研以及更新改造還是退役，缺乏兩端的政策文件。2011年左右，結合相關項目評估，上咨公司向國家發改委提出過要加強對設施的一(yī)個預研工(gōng)作。國家發改委近期對“十四五”國家重大(dà)科學基礎設施規劃中(zhōng)提出，準備在“十四五”開(kāi)始布局5個重大(dà)設施的預研工(gōng)作。這走出了一(yī)小(xiǎo)步，希望上海未來能走出一(yī)大(dà)步。比如探索專業化的運營管理機制。之前所有的設施都是誰提出，誰來建，誰來管。這會造成什麽？很多單位是第一(yī)次建，要從頭開(kāi)始摸索，專業化水平不夠。又(yòu)如相關設施依托在某科研院所、某大(dà)學裏的，其使用終究是先考慮自己機構内部的需求，會導緻開(kāi)放(fàng)性不足的問題産生(shēng)。來看看美國GOCO（Government Owner）模式,即政府擁有，但商(shāng)業化管理。我(wǒ)國已有多年的管理經驗，在未來幾年也未嘗不可開(kāi)展試點組建一(yī)個專業化管理的機構，走在國家前列。第三個新模式主要是多元化投融資(zī)模式。5G和雲，都是企業投資(zī)，但畢竟是基礎科學研究，國家還在主導。建議在某些設施裏，比如面向經濟主戰場的領域，引入社會化資(zī)本參與。引入的模式也有很多種，比如英國的鑽石光源是一(yī)個借鑒，它的近半數資(zī)金來自于一(yī)個生(shēng)物(wù)基金會，另外(wài)一(yī)半是國家投的。上海作爲金融中(zhōng)心的建設，同樣可以嘗試設立一(yī)個科研的基金會，助力我(wǒ)們的科學探索逐步走向全球的前沿。最後一(yī)個“新”，是希望我(wǒ)們的設施能在未來産生(shēng)真正的溢出效應，成爲産業發展的研究技術供給。這其中(zhōng)會涉及一(yī)系列的政策，比如說設施向企業開(kāi)放(fàng)，企業跟科學家共同申報課題，企業深度參與設施的設計工(gōng)作，使設施在設計之初就滿足企業的需求，等等。這一(yī)系列的舉措，将會爲這些設施更好地發揮效益、帶動經濟社會的發展，做出它應有的貢獻。

上咨公司團隊從2010年接觸重大(dà)科學基礎設施以來，經過十年時間的工(gōng)作積累和潛心研究，足迹走到北(běi)面大(dà)連的深紫外(wài)光源，南(nán)面貴州的天眼基座，西部蘭州和西安的授時中(zhōng)心。我(wǒ)們更接觸了一(yī)大(dà)批科學家，其中(zhōng)有八九十歲的兩彈一(yī)星元勳，有幾十年在裝置第一(yī)線的資(zī)深院士，更有放(fàng)棄美國國籍、回國開(kāi)展研究工(gōng)作的中(zhōng)青年科學家。他們每一(yī)個人都告訴我(wǒ)們，科學基礎設施和科學研究不同于以往的基礎設施，它從來沒有一(yī)蹴而就，隻有長期的厚積薄發。當我(wǒ)們眺望海洋，我(wǒ)們知(zhī)道蛟龍号、科學号，正在太平洋海底探尋地球生(shēng)命的起源，告訴我(wǒ)們人類從哪裏來。當我(wǒ)們仰望星空，我(wǒ)們知(zhī)道悟空号、慧眼号，正在太空遨遊，尋找人類可以移居的星球，告訴我(wǒ)們将到哪裏去(qù)。今天的我(wǒ)們需要常常檢視内心，時刻抱有敬畏的态度，在國家社會發展到這樣一(yī)個關鍵的時刻，不忘初心，砥砺前行，貢獻我(wǒ)們的智慧和力量。

（根據錄音整理，未經本人審閱）