周勇義， 凌 輝， 張黎偉

(北京大學(xué)實驗室與設(shè)備管理部，北京100871)

0 引言

科研平臺是優(yōu)質(zhì)大型科學(xué)儀器及科研條件設(shè)施經(jīng)梯次配置和整合優(yōu)化而形成的科技基礎(chǔ)條件，是進(jìn)行高水平科學(xué)研究的重要支撐?？蒲衅脚_的建設(shè)有別于單純的、滿足個別學(xué)科發(fā)展或課題組需要的儀器購置，帶有明顯的公共服務(wù)特征，其建設(shè)目的是支撐和帶動一批相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，是實現(xiàn)原始理論創(chuàng)新、重大技術(shù)突破的物質(zhì)條件之一［1-2］。美國勞倫斯伯克利國家實驗室(Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL)擁有聲名遠(yuǎn)播的先進(jìn)光源、國家電子顯微中心、國家能源研究科學(xué)計算中心、能源科學(xué)網(wǎng)絡(luò)四大科研公共平臺，為該實驗室的高能物理、地球科學(xué)、化學(xué)科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、生命科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)、建筑科學(xué)等多個學(xué)科與課題組提供高性能、高精度、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠的“五高”服務(wù)，使得實驗室所取得的成果享譽(yù)全球［3］。LBNL的科研平臺建設(shè)，堪稱世界各國科研平臺建設(shè)的典范，因此，研究探討美國的優(yōu)秀實驗室特別是LBNL科研平臺的管理體制和運(yùn)行機(jī)制，借鑒吸收其先進(jìn)經(jīng)驗［4］，有助于我國科研機(jī)構(gòu)的科研平臺的合理規(guī)劃、建設(shè)及健康快速發(fā)展，是快速提高平臺建設(shè)管理水平的有效途徑。

1 勞倫斯伯克利實驗室的卓越成就

在科學(xué)與工程研究方面，LBNL代表著“卓越”。實驗室涌現(xiàn)出11位諾貝爾獎獲得者(見表1)，57位美國科學(xué)院院士，13位獲得代表美國科學(xué)研究最高獎項——國家科學(xué)獎的頂級科學(xué)家［3］，使得勞倫斯伯克利實驗室世界聞名。

表1 實驗室諾貝爾獎獲得者及其貢獻(xiàn)

LBNL隸屬于美國能源部，其前身是物理學(xué)家奧蘭多·勞倫斯(Ernest Orlando Lawrence)1931年創(chuàng)建的輻射實驗室。實驗室的前任主任是現(xiàn)任美國能源部部長的朱棣文先生，現(xiàn)任主任是保羅·阿里維薩托斯(A．Paul Alivisatos)。現(xiàn)有包括科學(xué)家、工程師以及研究生在內(nèi)的4 200多位工作人員，18個研究所和研究中心，涵蓋了物理、化學(xué)、天文學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)等多個學(xué)科及交叉學(xué)科，特別是在建筑節(jié)能方面開展著卓有成效的研究，近年來在新能源技術(shù)，特別是地?zé)崮茉?、礦物燃料、太陽能及核聚變的發(fā)展方面取得了大量成果［3］，是全世界該領(lǐng)域首屈一指的研究機(jī)構(gòu)。2005年1月至2011年1月的6年間，LBNL在頂級刊物上發(fā)表了一系列具有國際影響力的論文(見表2)，無愧于世界各國實驗室的引領(lǐng)者。而在LBNL摘取輝煌成就的道路上，四大科研平臺發(fā)揮了舉足輕重的作用。

表2 近6年LBNL的論文發(fā)表情況

2 勞倫斯伯克利實驗室的科研平臺建設(shè)

奧蘭多·勞倫斯確信，通過由具有不同專業(yè)背景個人組成的團(tuán)隊的共同工作，可以開展出色的科學(xué)研究。他于1935年成功研制世界上第一臺回旋加速器，為以后LBNL的先進(jìn)光源科研平臺的構(gòu)建奠定了強(qiáng)大的基礎(chǔ)，使以前不可能進(jìn)行的研究成為可能。他的團(tuán)隊協(xié)力概念和科研平臺實踐，是勞倫斯伯克利實驗室的遺產(chǎn)，已經(jīng)在基礎(chǔ)知識和應(yīng)用技術(shù)方面產(chǎn)生豐碩成果，并將影響長遠(yuǎn)。值得一提的是，2000年LBNL的國家資助經(jīng)費(fèi)突破4億美元，2011年達(dá)到8．53億美元，國家資助經(jīng)費(fèi)額度穩(wěn)步上升(圖1)，而每年一半以上的經(jīng)費(fèi)都用于科研平臺的維護(hù)與發(fā)展［3］。頂尖的科學(xué)家、一流的儀器裝備和穩(wěn)健的經(jīng)費(fèi)支持，保證了LBNL的科研平臺建設(shè)的世界領(lǐng)先水平。

圖1 LBNL的國家資助經(jīng)費(fèi)

2．1 先進(jìn)光源(ALS)

LBNL現(xiàn)有的先進(jìn)光源(Advanced Light Source，ALS)是世界上紫外線和軟X射線束流最亮的光源，也是在其能區(qū)內(nèi)世界上第一臺第三代同步輻射光源［5］。該裝置作為美國的國家用戶裝置，作為LBNL的科研平臺之一，為世界上各大學(xué)、工業(yè)部門和政府實驗室的研究人員提供科研服務(wù)。ALS于1993年3月建成，同年10月投入運(yùn)行，造價為9 950萬美元，由美國能源部基礎(chǔ)能源局提供全部經(jīng)費(fèi)支持。ALS的工作人員約210人，年訪問研究人員和學(xué)生1 200多人［5］。2010財政年度運(yùn)行經(jīng)費(fèi)4 900萬美元，運(yùn)行時間5 842．6 h。

ALS由直線加速器、增強(qiáng)器、儲存環(huán)、束流引出、光束線、實驗站組成，在X射線區(qū)產(chǎn)生的電磁譜光比太陽亮十億倍［5］。這個非同尋常的工具為相關(guān)領(lǐng)域開展最先進(jìn)的研究提供了前所未有的機(jī)會?？茖W(xué)家們利用它來研究物質(zhì)的特性;分析樣品，獲得微量元素;探明原子和分子的結(jié)構(gòu);研究生物標(biāo)本;了解化學(xué)反應(yīng);制造精微機(jī)器。正在進(jìn)行的研究課題和技術(shù)包括:探測物質(zhì)的電子結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體、磁性材料、三維生物成像、蛋白質(zhì)晶體學(xué)、臭氧光化學(xué)、X射線顯微術(shù)、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、原子和分子物理及光學(xué)測試［5］。

2．2 國家電子顯微中心(NCEM)

國家電子顯微中心(National Center for Electron Microscopy，NCEM)是美國能源部的一個研究設(shè)施，為科研人員提供用于電子束微表征材料的主要資源［5］。該中心作為LBNL的科研平臺之一，成立于1983年，當(dāng)時擁有世界先進(jìn)的100萬W原子分辨顯微鏡和150萬W高壓電子顯微鏡，全部建設(shè)經(jīng)費(fèi)來自于能源部。近年來，新添了具有國際先進(jìn)技術(shù)水準(zhǔn)的1×10－10顯微鏡、CM200 FEG萬能儀、自旋極化低能電子顯微術(shù)、3010現(xiàn)場顯微鏡等顯微儀器設(shè)備，并且匹配了相應(yīng)的圖像分析系統(tǒng)、文件信息塊系統(tǒng)與樣品預(yù)處理系統(tǒng)，特別是在透射電子誤差校正顯微鏡(TEAM)的研制領(lǐng)域，處于全球領(lǐng)先地位［5］。

今天，電子顯微中心的用戶可利用不同的儀器，借助豐富的圖像分析軟件，獲得準(zhǔn)確詳實的分析數(shù)據(jù)，幫助解釋各種復(fù)雜的科學(xué)問題。電子顯微中心自建立以來，不僅為實驗室的物理、化學(xué)、地球科學(xué)、生命科學(xué)、能源科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、納米科學(xué)、材料科學(xué)等多個學(xué)科的科學(xué)家和課題組提供高水平服務(wù)，還在為支持?jǐn)?shù)千名國內(nèi)外的訪問科學(xué)家所開展的重要研究中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。

2．3 國家能源研究科學(xué)計算中心(NERSC)

國家能源研究科學(xué)計算中心(National Energy Research Scientific Computing Center，NERSC)是美國能源部科學(xué)局基于大規(guī)模高性能計算機(jī)集群建設(shè)的主要科學(xué)計算平臺。作為專為科學(xué)研究提供計算資源和專門技術(shù)全球最大的科研設(shè)施之一，NERSC是世界上通過計算加速科學(xué)發(fā)現(xiàn)的領(lǐng)導(dǎo)者［5］。2 000多名的計算科學(xué)家使用NERSC開展多個學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)研究，包括氣候模擬、新材料研究、早期宇宙模擬、高能物理實驗數(shù)據(jù)分析、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究等。NERSC被稱為世界上運(yùn)行最佳的科學(xué)計算平臺之一［5］，系統(tǒng)可靠、安全，并為最現(xiàn)代化的科學(xué)發(fā)展環(huán)境提供了不同用戶需要的工具。NERSC同時提供智力支持，允許計算科學(xué)家進(jìn)一步施展才能——在計算科學(xué)、性能調(diào)試、顯示幫助、培訓(xùn)、用戶化支持和其他服務(wù)方面提供咨詢。

2．4 能源科學(xué)網(wǎng)絡(luò)(ESnet)

能源科學(xué)網(wǎng)絡(luò)(Energy Science net，ESnet)是一個為數(shù)千名能源部科學(xué)家和全世界的合作者服務(wù)的高速網(wǎng)絡(luò)平臺，其建設(shè)與維護(hù)經(jīng)費(fèi)主要由能源部科學(xué)局提供［5］。ESnet率先提供高帶寬可靠連接，使國家實驗室、大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)的研究人員彼此進(jìn)行聯(lián)系，充分利用資源，發(fā)揮合作能力，致力于一些世界上最重要的科學(xué)挑戰(zhàn)。

Esnet由LBNL負(fù)責(zé)能源科學(xué)網(wǎng)絡(luò)的工作人員進(jìn)行管理和運(yùn)行，可實現(xiàn)高速的、與能源部主要場址的直接連接和與100多個其他網(wǎng)絡(luò)的快速互連［5］，它提供的服務(wù)可使科學(xué)家們不受時間和地理位置的限制有效地利用能源部獨(dú)特的研究設(shè)施和計算資源。

3 勞倫斯伯克利實驗室科研平臺的建設(shè)經(jīng)驗

3．1 科研平臺是人才、項目與儀器設(shè)備的有機(jī)結(jié)合體

高水平人才、高精尖儀器設(shè)備與大型科研項目緊密結(jié)合是勞倫斯伯克利實驗室保持旺盛的原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新能力的重要因素。LBNL的科研平臺擁有包括高能粒子加速器、高精度電子顯微鏡、大規(guī)模高性能計算機(jī)集群在內(nèi)的國際一流的科研設(shè)備和裝置，這為承擔(dān)大型科研項目奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。另一方面，反映國家戰(zhàn)略需求的大型跨學(xué)科研究項目，向科研平臺提出更高要求和挑戰(zhàn)，需要高水平研究團(tuán)隊、大型儀器設(shè)備的綜合配套，以解決現(xiàn)實世界中的復(fù)雜科學(xué)問題［6］。這迫使科研平臺不斷吸收優(yōu)秀科學(xué)家和工程師的參與。所以，科研平臺是儀器設(shè)備、研究項目與人才隊伍的有機(jī)結(jié)合體，是人力、物力、財力的統(tǒng)一體。憑借高水平優(yōu)秀人才匯聚、先進(jìn)儀器設(shè)施配套、大型項目資助，LBNL的科研平臺建設(shè)才能如此成功，實驗室科研成就才能如此引人注目。

3．2 科研平臺的運(yùn)行發(fā)展有賴于政府的大力扶持

科研平臺經(jīng)費(fèi)主要包括建設(shè)經(jīng)費(fèi)和科研經(jīng)費(fèi)。建設(shè)經(jīng)費(fèi)主要用于基建、裝修及購置儀器設(shè)備與更新改造，科研經(jīng)費(fèi)主要用于科學(xué)研究。以LBNL為代表的美國實驗室，其科研平臺建設(shè)經(jīng)費(fèi)幾乎全部來自美國國會基于能源部研究開發(fā)計劃的財政撥款(近100%)。科研經(jīng)費(fèi)方面，國家實驗室主任根據(jù)其任務(wù)制定年度計劃和預(yù)算，提交能源部和聯(lián)邦預(yù)算管理局，由能源部送國會審議，通過后由總統(tǒng)簽署成為年度授權(quán)法，研究經(jīng)費(fèi)絕大部分來自政府財政預(yù)算撥款［7］。

我國高校和科研院所重點(diǎn)實驗室科研平臺的建設(shè)經(jīng)費(fèi)主要來自四個方面:國家撥款、部門撥款、自籌及其他。科研經(jīng)費(fèi)主要來源于項目經(jīng)費(fèi)、國家運(yùn)行補(bǔ)助費(fèi)、部門運(yùn)行補(bǔ)助費(fèi)和其他4個部分，其中項目經(jīng)費(fèi)約占科研經(jīng)費(fèi)87%［7］。以上比較可以發(fā)現(xiàn)，目前我國科研平臺的科研經(jīng)費(fèi)大部分來自項目經(jīng)費(fèi)，而美國則幾乎全部來自政府財政撥款。我國科研平臺的運(yùn)行費(fèi)用要用項目經(jīng)費(fèi)來補(bǔ)貼，在項目經(jīng)費(fèi)不足的情況下，會導(dǎo)致科研平臺削弱對中長期基礎(chǔ)研究的關(guān)注，從而使研究方向以跟隨國外領(lǐng)先的研究成果為主，而缺乏原始性創(chuàng)新。

3．3 科研平臺真正實現(xiàn)科技資源高效利用、開放共享

LBNL通過科研平臺建設(shè)，集約科技資源，構(gòu)建了數(shù)量適中、布局合理、學(xué)科兼顧的國際一流科研平臺，并通過加強(qiáng)共享水平，提高了資源利用效率，進(jìn)而帶動了實驗室科技創(chuàng)新整體實力的提升。

LBNL的四大科研平臺，服務(wù)于全社會所有從事科技創(chuàng)新活動的人員。一方面為國內(nèi)外科學(xué)家、杰出人才提供相應(yīng)的科研條件和手段，使他們能夠進(jìn)行科技創(chuàng)新活動;另一方面，科研平臺開放共享，打破科研條件和設(shè)備等部門和個人壟斷，為所有愿意從事科研活動的人員提供必要的條件和場所，提供人才脫穎而出的沃土，為全社會的科技創(chuàng)新活動提供普遍的公共服務(wù);另外，科研平臺開放共享為實驗室?guī)泶罅坎煌I(lǐng)域的科研人員，這些科研人員不僅學(xué)習(xí)和使用設(shè)備，完成科研項目，同時也帶來豐富的科學(xué)創(chuàng)意和學(xué)術(shù)思想，為不同學(xué)術(shù)背景人員思想的碰撞提供了機(jī)會，從而也為科研注入了巨大的活力［8］。LBNL通過一系列規(guī)章制度，向世界開放科研平臺的大型先進(jìn)儀器設(shè)備，客觀上也提升了LBNL的學(xué)術(shù)水平和國際聲譽(yù)，對推動世界范圍的科技進(jìn)步也發(fā)揮了一定的作用。

3．4 同行評議決定項目立項與職稱晉升

LBNL科研平臺采用同行評議制度進(jìn)行項目立項評審，擇優(yōu)立項。此外，科研平臺在評估實施中或新近完成的研發(fā)項目時也普遍使用同行評議的方法。另外，同行評議還廣泛地運(yùn)用在科研平臺研究人員的職稱與職務(wù)晉升，特別是決定科研平臺高級人員的晉升與去留方面［9］。同行評議的專家組一般由來自其他實驗室、政府機(jī)構(gòu)、大學(xué)及工業(yè)界的知名專業(yè)人士組成，評議的標(biāo)準(zhǔn)按有關(guān)章程規(guī)定執(zhí)行。這種評議制度有力、有效地鼓勵競爭，樹立高標(biāo)準(zhǔn)，提高項目績效;培養(yǎng)創(chuàng)造性和促進(jìn)公平，有利于篩選合格的領(lǐng)軍人才，組成極強(qiáng)凝聚力的研究團(tuán)隊，并將資源用于最重要和最有前景的課題上。

3．5 科研平臺有法可依并嚴(yán)格執(zhí)法

與LBNL科研平臺直接相關(guān)的法律主要有機(jī)構(gòu)法、授權(quán)法和各項專項法［10］。其中機(jī)構(gòu)法具體規(guī)定科研平臺的職能、組織、人數(shù)、主任的職責(zé)等;1年一度的授權(quán)法則決定了科研平臺的經(jīng)費(fèi)、項目計劃等;技術(shù)轉(zhuǎn)移法使各個科研平臺在提供技術(shù)轉(zhuǎn)移時，可采用靈活的協(xié)議方式:包括合作研究與開發(fā)、人員交流、發(fā)放許可證、設(shè)備使用、協(xié)作等。這些法規(guī)的制定與實施，保證了科研平臺的有效運(yùn)行與管理，推動了科研平臺對外交流與合作。

4 結(jié)語

當(dāng)代科技創(chuàng)新和發(fā)展的突出特點(diǎn)是科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展越來越依賴于現(xiàn)代化的科研裝備和實驗手段，依賴于戰(zhàn)略資源的儲備、科技條件的共享，依賴于通過網(wǎng)絡(luò)手段的信息交流和協(xié)同合作。勞倫斯伯克利實驗室科研平臺通過整合存量科技資源，并適時擴(kuò)充增量，建立和完善以共享為核心的管理制度，穩(wěn)定和培養(yǎng)技術(shù)支撐人員隊伍，為科研活動提供完備、優(yōu)質(zhì)的物質(zhì)和信息基礎(chǔ)條件支撐，為科技發(fā)展構(gòu)建便利、充分的資源和信息共享服務(wù)平臺。實驗室的四大科研平臺，將高水平人才、先進(jìn)儀器設(shè)備、先進(jìn)的管理體制和運(yùn)行機(jī)制結(jié)合在一起，催生了高水平的研究成果，也鑄就了實驗室的卓越地位和世界聲譽(yù)。

他山之石，可以攻玉。通過分析LBNL科研平臺的建設(shè)成就和經(jīng)驗，可以獲得以下幾點(diǎn)啟示:

(1)科技資源開放共享?？蒲衅脚_建設(shè)，能夠集約科技資源，并促進(jìn)科學(xué)裝置和儀器設(shè)備向全社會開放，有利于實現(xiàn)大型儀器設(shè)備等科技資源的共享，避免重復(fù)建設(shè)，提高經(jīng)費(fèi)使用效益［11］;有利于匯聚高水平的學(xué)科隊伍，推動多學(xué)科交叉、多種學(xué)術(shù)思想交流以及多方面力量合作［12］，形成科研的集團(tuán)軍;有利于為科學(xué)研究提供“五高”服務(wù)，為全社會的科技原始創(chuàng)新與集成創(chuàng)新提供重要支撐［13］。

(2)實施優(yōu)化組合。在科技競爭日趨激烈、社會一體化高度發(fā)展的今天，是否實現(xiàn)創(chuàng)新人才之間［14-15］、人才與研究項目和科研儀器設(shè)施之間的優(yōu)化組合，已經(jīng)成為科研平臺建設(shè)成敗的關(guān)鍵之一。

(3)平臺需政府財政支持?？蒲衅脚_最為明顯的特征即為前沿基礎(chǔ)研究提供有力的公益性質(zhì)的支撐，依靠科研人員項目經(jīng)費(fèi)、儀器測試收費(fèi)作為解決平臺運(yùn)行經(jīng)費(fèi)問題的做法，勢必會使大量處于起步階段的基礎(chǔ)性和要求大量重復(fù)性實驗的科研工作無法進(jìn)行，導(dǎo)致平臺失去應(yīng)有的功能。因此，政府財政應(yīng)該為平臺的建設(shè)與運(yùn)行提供持續(xù)的支持和經(jīng)費(fèi)的穩(wěn)定增長，為平臺長期、可持續(xù)的建設(shè)與發(fā)展提供保障。

(4)實行科學(xué)考核。應(yīng)在科研平臺的評估與考核中建立并堅持同行評議制度，對于高級別、高水平的實驗室和科研平臺，應(yīng)有國際知名專家參與評議。評估的內(nèi)容可包括兩個方面:①對于研究項目和人員的評估;②針對平臺建設(shè)的評估［16］。評估的結(jié)果作為平臺申請下一階段經(jīng)費(fèi)的依據(jù)。對于評價較差的平臺，削減年度經(jīng)費(fèi)，或給予關(guān)閉或合并。

(5)規(guī)范管理。為建立“開放、有序、競爭、聯(lián)合”的運(yùn)行機(jī)制，保證我國科研平臺的高效運(yùn)轉(zhuǎn)與健康發(fā)展，相關(guān)機(jī)構(gòu)要擬定或完善平臺的法律制度、規(guī)定章程，并配套制定相應(yīng)的實施細(xì)則，真正做到有法可依，執(zhí)法必嚴(yán)，違章必究。

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