王貽芳

中華民族的偉大復(fù)興，離不開科技。而“兩個(gè)一百年”的宏偉目標(biāo)，呼喚我們的科學(xué)技術(shù)事業(yè)應(yīng)有一個(gè)重大跨越。2013年7月17日，中共中央總書記、國(guó)家主席、中央軍委主席習(xí)近平到中國(guó)科學(xué)院考察工作，并對(duì)中國(guó)科學(xué)院未來(lái)發(fā)展提出了“四個(gè)率先”的更高要求。中國(guó)科學(xué)院為此提出了“率先行動(dòng)”計(jì)劃，要建設(shè)世界一流的科研機(jī)構(gòu)，取得世界一流的科研成果。實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)和要求，離不開基礎(chǔ)能力建設(shè)。能力提高了，出成果是水到渠成的事。能力不強(qiáng)，即使偶爾能出一些重大成果，也不能持久，更不能使我們長(zhǎng)期處于領(lǐng)先地位。

1 大科學(xué)裝置建設(shè)是國(guó)家基礎(chǔ)能力建設(shè)的重要組成部分

基礎(chǔ)能力建設(shè)的一個(gè)重要方面是重大基礎(chǔ)科學(xué)設(shè)施，有時(shí)也稱大科學(xué)裝置。一般而言大科學(xué)裝置可以分為3類。（1）基礎(chǔ)科學(xué)專用裝置。比如我國(guó)的正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，聚變堆、專用空間科學(xué)衛(wèi)星、天文望遠(yuǎn)鏡等。這類裝置具有特定的科學(xué)目標(biāo)，是開展科學(xué)研究必不可少的手段。（2）應(yīng)用型公共平臺(tái)。比如同步輻射與自由電子激光裝置、散裂中子源等。這類裝置的技術(shù)大部分來(lái)源于基礎(chǔ)科學(xué)專用裝置，如用于高能物理中的加速器等，為凝聚態(tài)物理、材料、環(huán)境、地質(zhì)、生物等各方面的研究提供手段。（3）公益性服務(wù)設(shè)施。比如授時(shí)臺(tái)、衛(wèi)星地面站等，為社會(huì)上的各方面需求提供保障。

大科學(xué)裝置的一個(gè)關(guān)鍵特點(diǎn)就是其主要設(shè)備應(yīng)該是自行研制的。用買來(lái)的通用設(shè)備也可以堆砌成一個(gè)大的科學(xué)裝置，但不是我們這里要討論的范疇，也不是國(guó)家應(yīng)該大力推進(jìn)和發(fā)展的，以下討論對(duì)此忽略。

大科學(xué)裝置科學(xué)目標(biāo)明確，應(yīng)用范圍廣泛，投入規(guī)模大，技術(shù)先進(jìn)，可以產(chǎn)出重大成果，對(duì)學(xué)科發(fā)展具有重大的引領(lǐng)和帶動(dòng)作用，還有一些溢出效應(yīng)如重大技術(shù)的積累、突破和推廣應(yīng)用，國(guó)際合作與技術(shù)引進(jìn)，關(guān)鍵技術(shù)人才的培養(yǎng)，企業(yè)技術(shù)水平與研發(fā)能力的提高等，因此在國(guó)家創(chuàng)新體系的建設(shè)中占有突出的位置。最近國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)的北京和上海兩個(gè)科創(chuàng)中心，大科學(xué)裝置均是其中的核心。黨的十八屆五中全會(huì)十分適時(shí)地提出了未來(lái)一段時(shí)期我國(guó)科技事業(yè)的3項(xiàng)重大任務(wù)：“實(shí)施一批國(guó)家重大科技項(xiàng)目，在重大創(chuàng)新領(lǐng)域組建一批國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，積極提出并牽頭組織國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃和大科學(xué)工程?！边@表明了國(guó)家對(duì)這個(gè)問題的充分認(rèn)識(shí)，實(shí)際上也指出了未來(lái)發(fā)展的路徑。

2 國(guó)內(nèi)外大科學(xué)裝置建設(shè)的現(xiàn)狀

從國(guó)際上來(lái)看，發(fā)達(dá)國(guó)家在“二戰(zhàn)”以后均投入巨資，建設(shè)各類大科學(xué)裝置，像大家熟知的哈勃望遠(yuǎn)鏡、歐洲核子中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)、美國(guó)的引力波實(shí)驗(yàn)裝置（LIGO）、日本的超級(jí)神岡中微子探測(cè)器等。這些高達(dá)幾十億美元的投資，帶來(lái)了科學(xué)上的豐碩回報(bào)，包括近年來(lái)大家獲悉的希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)、引力波的發(fā)現(xiàn)等。同時(shí)這些裝置也引領(lǐng)了技術(shù)的發(fā)展，一個(gè)最著名的例子是歐洲核子中心為解決科學(xué)家之間的數(shù)據(jù)共享問題而發(fā)明的萬(wàn)維網(wǎng)，發(fā)明者蒂姆·伯納斯·李最近剛剛獲得圖靈獎(jiǎng)。國(guó)際上對(duì)大科學(xué)裝置的投入產(chǎn)出比有一些研究，比如用于高能物理研究的大型加速器類裝置，一般公認(rèn)在大約1∶3左右，即投入1元，產(chǎn)出3元。

在國(guó)內(nèi)，自20世紀(jì)80年代末的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)開始，我們建成了一系列大科學(xué)裝置，獲得了一些具有重大國(guó)際影響的科學(xué)成果。這些裝置的建設(shè)，使我們?cè)诳茖W(xué)與技術(shù)上大大縮小了與國(guó)外的差距，從完全學(xué)習(xí)，到能夠自主研制，并在某些方面能并駕齊驅(qū)，甚至一定程度的領(lǐng)先。圍繞這些裝置，也建成了一些科學(xué)與技術(shù)中心，發(fā)揮了輻射、示范、引領(lǐng)及推動(dòng)作用，并且成為極為重要的人才培養(yǎng)基地。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，整體上我國(guó)的大科學(xué)裝置還處于追趕階段，技術(shù)上原創(chuàng)不多，規(guī)模上只有發(fā)達(dá)國(guó)家的十分之一，重大科學(xué)成果還不是太多。

3 我國(guó)大科學(xué)裝置建設(shè)路向何方 ?

由于大科學(xué)裝置經(jīng)費(fèi)規(guī)模大，技術(shù)復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外均有一些不太成功的先例，可以說是高風(fēng)險(xiǎn)、高收益。這就使得一些大科學(xué)裝置常常成為大家關(guān)注的焦點(diǎn)，圍繞其立項(xiàng)、設(shè)計(jì)、建設(shè)也有一些異議。特別是如果我們想要趕上世界先進(jìn)水平，達(dá)到甚至超過發(fā)達(dá)國(guó)家目前的投資水平和技術(shù)水平的時(shí)候，這種議論尤其激烈。特別是大科學(xué)裝置從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)直到使用常常需要二三十年，因此為了實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”目標(biāo)，我們必須從現(xiàn)在開始研討：我國(guó)未來(lái)大科學(xué)裝置的目標(biāo)是什么？是否為國(guó)際領(lǐng)先？如何建設(shè)國(guó)際領(lǐng)先的大科學(xué)裝置？過去都有哪些成功經(jīng)驗(yàn)、問題與教訓(xùn)？應(yīng)該規(guī)劃建設(shè)哪些大科學(xué)裝置？能有哪些重大成果和技術(shù)突破？能否達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先的目標(biāo)？建成后在科學(xué)界的地位是什么？為更好地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)我國(guó)的大科學(xué)裝置，避免過去的一些問題，更好地實(shí)現(xiàn)“兩個(gè)一百年”的宏偉目標(biāo)，下面提一些粗淺建議，希望能拋磚引玉，吸引更多的有識(shí)之士參加討論。

建設(shè)大型科學(xué)裝置，首要一條是項(xiàng)目的規(guī)劃與選擇。首先應(yīng)承認(rèn)與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，無(wú)論是在技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)、人才、科學(xué)研究的整體水平上，還是在投入和風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)上。在此基礎(chǔ)上要尋找突破口：從哪里突破？是要一步追求國(guó)際領(lǐng)先還是先穩(wěn)妥地建設(shè)國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)？什么樣的投資規(guī)模是合適的？純基礎(chǔ)科學(xué)的項(xiàng)目值得嗎？我們?cè)敢獬惺芏啻蟮娘L(fēng)險(xiǎn)？怎樣尋找投資規(guī)模合適（不太大）、技術(shù)上可行又有重大科學(xué)意義的項(xiàng)目？這樣的項(xiàng)目存在嗎（是否早被別人干完了）？應(yīng)該說肯定沒有人能給出標(biāo)準(zhǔn)答案，每個(gè)領(lǐng)域、每個(gè)項(xiàng)目的基礎(chǔ)、條件、環(huán)境都不一樣，回答這些問題的側(cè)重點(diǎn)就不會(huì)一樣。因?yàn)槲覀兪呛髞?lái)者，有優(yōu)勢(shì)也有劣勢(shì)。優(yōu)勢(shì)是前面有榜樣，技術(shù)、失誤可以借鑒，裝置本身的建設(shè)可以比較容易成功；劣勢(shì)是科學(xué)上不容易找到一個(gè)空白點(diǎn)去領(lǐng)先，很容易沒有重大成果，只是技術(shù)、裝置上的少許改進(jìn)與提高。事實(shí)上我們已經(jīng)看到這樣的現(xiàn)象在國(guó)內(nèi)存在。如果是平臺(tái)或公益型項(xiàng)目，還問題不大，如果是純基礎(chǔ)研究型的項(xiàng)目就會(huì)引起大家議論。其實(shí)這類問題在立項(xiàng)之初，如果把投資、技術(shù)、科學(xué)的關(guān)系理清楚，并經(jīng)過充分討論的話，就不會(huì)引起歧義。問題是由于各種原因和利益糾葛，這往往會(huì)很難。世界各國(guó)其實(shí)都有類似的問題。解決的辦法是國(guó)際合作，不同國(guó)家的人一般沒有具體的利益糾葛。目前世界各國(guó)純基礎(chǔ)研究的大科學(xué)裝置，比如天文、高能物理等方面都要求有國(guó)際投入。世界各國(guó)科學(xué)家的全力投入、不同國(guó)家的評(píng)審程序、國(guó)際性的視野和評(píng)估使項(xiàng)目的重要性、可行性及成功的可能性大大提高，所有參與項(xiàng)目的人也會(huì)在國(guó)際平臺(tái)上得到鍛煉、檢驗(yàn)和提高。建議有關(guān)部門將國(guó)際投入作為一個(gè)基本條件，來(lái)評(píng)估和實(shí)施基礎(chǔ)科學(xué)專用的大科學(xué)裝置，至少要使評(píng)審國(guó)際化。目前我們中科院高能物理所的基礎(chǔ)科學(xué)專用裝置，如高海拔宇宙線觀測(cè)站（LHAASO）、江門中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）及未來(lái)的空間宇宙線探測(cè)裝置（HERD）、環(huán)形正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)（CEPC）等都要求有約10%～30%的國(guó)際投入——不吸引人的項(xiàng)目是很難有國(guó)際投入的。

總體來(lái)說，目前我國(guó)大科學(xué)項(xiàng)目在規(guī)模上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有10倍以上的差距，在有些研究領(lǐng)域還是空白，未來(lái)我們應(yīng)該很好地規(guī)劃并實(shí)施以下措施。（1）填補(bǔ)空白。主要是通過參加國(guó)外項(xiàng)目的方式，迅速達(dá)到國(guó)際前沿。（2）尋找空擋，開展有國(guó)外參與的國(guó)內(nèi)項(xiàng)目，爭(zhēng)取“點(diǎn)”的領(lǐng)先。（3）發(fā)起國(guó)際大科學(xué)工程，再接再厲，逐步實(shí)現(xiàn)全面領(lǐng)先。作為一個(gè)科技強(qiáng)國(guó)，我們一定要在某些領(lǐng)域，能跟別人正面競(jìng)爭(zhēng)，而不是總是尋找空擋。

為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，建議：（1）加強(qiáng)對(duì)參與國(guó)外項(xiàng)目的支持；（2）加強(qiáng)國(guó)內(nèi)項(xiàng)目的國(guó)際化；（3）培育能全面領(lǐng)先國(guó)際的領(lǐng)域和項(xiàng)目。

在大科學(xué)工程項(xiàng)目的建設(shè)上，自北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院的科學(xué)家、工程師和管理人員積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和一整套管理體系，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和可操作性。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我們的體系更加實(shí)事求是，官僚主義更少，有更好的效率，更低的人員、設(shè)備和管理成本。我們不應(yīng)妄自菲薄，老覺得自己不如別人。雖然技術(shù)積累較少，有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員不足，但我們有世界上最年輕、最有活力的一支隊(duì)伍，在有關(guān)項(xiàng)目的鍛煉下，很快就會(huì)超過國(guó)際上的同齡人。當(dāng)然我們還存在很多不足，還需要繼續(xù)引進(jìn)人才，填補(bǔ)空白，培育國(guó)內(nèi)企業(yè)，發(fā)展和積累關(guān)鍵技術(shù)。相信只要我們有足夠的投入，有正確的項(xiàng)目，我們一定能走到世界最前列。