大科学装置如何完善全生命周期管理

来源：中国科学报

■贺飞 刘小鹏

高海拔宇宙线观测站、高能同步辐射光源、硬X射线自由电子激光装置、多模态跨尺度生物医学成像设施……这些国家重大科技基础设施，也被称为“大科学装置”，是多个学科领域的“国之重器”。今年两会期间，如何充分发挥大科学装置对建制化基础研究的推动作用，成为相关领域代表委员热议的话题。

实际上，党的十八大以来，我国对大科学装置进行前瞻部署和系统布局，持续加大投入力度，目前已布局建设57个，根据“十四五”规划，拟新建20个左右。大科学装置建设和运行进入了快速发展期。

大科学装置全面支撑了能源科学、生命科学、地球系统与环境科学、材料科学、空间与天文学、粒子物理与核物理、工程科学技术等多个学科的基础研究、应用研究和技术研发，覆盖创新价值链各个环节，依托大科学装置逐步形成了一批在国际上有重要影响的国家科技创新中心和人才高地。大科学装置成为重大原始创新的策源地、解决国家重大战略科技问题的新引擎、国家创新高地的核心要素，代表了国家综合科技实力，是抢占全球科技制高点、构筑竞争新优势的战略必争之地。

然而，我国大科学装置在顶层设计与布局、政策与资源支持、体制与机制建设等方面有待进一步完善。例如，已初步建成的部分大科学装置在完成验收前，无法获得运行经费的支持；有的大科学装置建成后，必要的实验终端却迟迟配不齐；从事大科学装置建设的人员由于没有论文发表，在现有人才评审中难以得到认可；一些关键设备与工艺技术存在“卡脖子”问题。

因此，对于大科学装置来说，完善全生命周期管理是保障其高效运行的系统化思路。

从概念上讲，大科学装置的生命周期包括5个基本阶段：规划和论证、建设和安装、运行和维护、优化和升级、调整或退役。大科学装置投资体量大、技术复杂性高、建设周期长，科学-技术-工程复合且影响范围广泛，其相关技术和工艺具有综合性、复杂性、先进性甚至是唯一性的特点，需要自行研制核心设备。

在规划和论证阶段，要加强前瞻引领性布局，重视全生命周期资源供给。一是根据国民经济和国家安全的战略需要以及国际科技前沿的发展情况，制定重大科技基础设施战略规划或发展路线图；二是借鉴国际经验，在规划时就为重大科技基础设施预留优化升级空间；三是在加强整体布局的同时，重视个体特色与优势，研究和制定单个设施的长远发展规划。

在建设和安装阶段，要为管理和运行全面创造条件。一是明晰国家与地方的权责，形成以政府为中心，企业、高校、科研机构、国家实验室等多元主体协同参与的权责结构；二是将设施建设费用和运行费用作为投入需求一并考虑，充分考虑装置维护、更新和升级所需的资金，提高运行费用供给；三是发挥大科学装置“筑巢引凤”作用，重视设施建设期间的人才队伍建设，建立专门的人才激励机制。

在运行和维护阶段，要以专业化团队支撑设施的高效使用、开放运行。发达国家的设施管理多采用委托代理运行机制，即通过“管理权竞标”将设施在一定时期内的管理权委托给有资质的机构，整合相关力量，组建专门机构负责设施管理。例如，美国能源部出资建设的30多个重大科技基础设施分别由17个国家实验室管理，欧洲多采用非营利法人实体管理模式。此外，欧美发达国家在设施的管理运营中特别重视用户参与，通过重大科技基础设施合作联盟等模式，强化与学术界、产业界、金融界的联系，实现资源整合、配置优化与合作共享。

值得注意的是，要定期科学评估大科学装置的性能指标是否匹配世界科技前沿、国际同类装置发展趋势，及时对现有装置进行升级换代和调整，否则可能很快落后而不得不“退役”。美国费米国家加速器实验室是世界公认的粒子物理学和加速器科学高水平研究中心之一，直接脱胎于20世纪60年代建设的200 GeV加速器，发展至今逐步成为国际上独一无二的加速器复合体。该设施之所以未走向常规演化路径的“衰退”或“消亡”，关键在于通过以升级、重组已有组件和再建新组件为特征的系统性迁跃，有效延展了周期尺度。

当今世界面临一系列复杂的全球性挑战，应对这些挑战需要打破传统学科界限和部门壁垒。大科学装置要加强学科和部门间联系，促进跨学科、领域和部门的伙伴关系与合作，扩大研究人员的想象力和创新空间，从而激发创造性研究。

考虑到大科学装置的规模和复杂性，建造和运营成本可能高达数十亿元，因此需要继续开展国际合作与协调以分担成本，同时吸引全球优秀人才参与设计和运营。在注意平衡国家安全、经济利益和基础科学与基础研究目标的同时，应不断加大国际合作力度，努力营造开放、透明、互惠和公平的全球合作环境。

同时，一个训练有素、多样化、专业化的科学家和工程师团队，对于保持大科学装置的良好运行和卓越竞争力至关重要。大科学装置要想保持在最高标准运行，必须不断吸引和留住最优秀的科研和工程技术人员，同时加强人员专业技能培训。

随着我国综合国力的不断增强，未来将诞生更多大科学装置。相关部门要未雨绸缪，在其生命周期之初就加强制度建设、重视人才储备、保障资源配置、预留升级条件，做好全生命周期管理，为装置的高效运行和可持续发展奠定基础。

（作者单位分别为北京大学怀柔科学城校区筹建办公室、北京大学学科建设办公室）

《中国科学报》 (2023-03-15 第3版领域)