吳幸雷,鄔亞男,周 慊,陳 敏,蔡昱旻

(廣東省生產(chǎn)力促進中心,廣東 廣州 510075)

0 引言

大科學裝置也稱為國家重大科技基礎設施,一般指通過較大規(guī)模投入和工程建設來完成,建成后通過長期穩(wěn)定運行和持續(xù)的科學技術(shù)活動,實現(xiàn)重要科學技術(shù)目標的大型設施[1]。國家大科學裝置是掌握國家戰(zhàn)略必爭領域的關鍵核心技術(shù)、搶占科技創(chuàng)新戰(zhàn)略制高點、破解經(jīng)濟社會發(fā)展科技難題、提升自主創(chuàng)新能力特別是原始創(chuàng)新能力的核心支撐。大科學裝置的出現(xiàn)是科學發(fā)展的一個重要特征,在推動自然科學研究和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面起到重要作用,是現(xiàn)代科學技術(shù)諸多領域取得突破的必要條件,是眾多高新技術(shù)的源泉和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的搖籃。廣東正在推進建設大灣區(qū)綜合性國家科學中心,研究廣東大科學裝置集群建設現(xiàn)狀具有重要意義,能為其他地區(qū)開展管理實踐提供借鑒參考。

1 文綜綜述

當前,學術(shù)界對大科學裝置的定義內(nèi)涵和功能定位的研究比較成熟,普遍認為大科學裝置是一種重大科研基礎設施,適用于探索未知世界和發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的科學研究系統(tǒng),是推動技術(shù)變革、突破科學前沿和解決重大科技問題的重要手段與工具。相關研究如下:

1.1 大科學裝置功能定位研究

按照不同用途將其分為3類[2-3]:①專用設施,為特定學科領域的重大科學技術(shù)目標而建設的研究裝置,例如北京正負電子對撞機、高海拔宇宙線觀測站等。這類專用設施研究目標和研究內(nèi)容比較明確,研究對象復雜,用戶群體穩(wěn)定集中,開展技術(shù)研究比較前沿。②公共實驗平臺,這類設施主要為多學科領域基礎研究和應用研究提供平臺支撐,例如中國(東莞)散裂中子源、上海光源裝置等,這類裝置能為多個科學領域提供試驗平臺與測試工具,為基礎科學研究提供關鍵技術(shù)支撐,例如中國遙感衛(wèi)星地面站、長短波授時系統(tǒng)等,這類設施能滿足用戶的基本科研需求,提供全方位科技創(chuàng)新服務。③公益基礎設施,旨在為經(jīng)濟社會發(fā)展服務,為國家和地區(qū)公益事業(yè)提供數(shù)據(jù)信息支持,主要特點是非營利性和公益性。

1.2 大科學裝置發(fā)展模式和運營評價研究

張晶晶等[4]提出涵蓋大科學裝置“投入—轉(zhuǎn)化—產(chǎn)出”全過程評價指標體系,并以同步輻射光源為例構(gòu)建光源的根定義及概念模型,對裝置的運營績效進行評價。華盾等[5]對俄羅斯大科學裝置模式進行研究,梳理其政策沿革、建設歷程和最新進展,總結(jié)出俄羅斯大科學裝置建設模式。李憲振等[6]對法國勞厄-郎之萬中子研究所和歐洲同步輻射光源兩個大科學裝置進行研究,從共同管理、理事會管理、裝置改造升級、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等方面,總結(jié)建設發(fā)展經(jīng)驗。

1.3 大科學裝置推動技術(shù)創(chuàng)新研究

裴曉紅[7]提出原始性創(chuàng)新是通過重大理論突破實現(xiàn)原創(chuàng)成果創(chuàng)新,這得益于重大科學發(fā)現(xiàn)獲取新的知識經(jīng)驗。也有學者基于技術(shù)創(chuàng)新價值生成視角,認為技術(shù)資源共享、共用、互補的同步效果融合,能促進發(fā)揮大科學裝置集群協(xié)同效應[8]。大科學裝置能解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的共性技術(shù)問題,通過知識信息共享形成知識協(xié)同,進而在交叉科學平臺上實現(xiàn)學科交叉作用。共享互補機制和原始創(chuàng)新機制使得大科學裝置在建設和運營過程中會對地方產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生帶動作用,甚至從裝置設施零部件采購階段就與供應商共同開發(fā)、聯(lián)合生產(chǎn),進而推動周邊裝備制造業(yè)集群化發(fā)展。在大科學裝置運行過程中,更是將科研成果成果轉(zhuǎn)化到產(chǎn)業(yè)發(fā)展中,把技術(shù)創(chuàng)新作為提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的有效手段,從而帶動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與升級發(fā)展[9]。

1.4 大科學裝置產(chǎn)業(yè)化研究

大科學裝置產(chǎn)業(yè)化集群發(fā)展本質(zhì)是大科學裝置的開放創(chuàng)新。Chesbrough[10]對開放創(chuàng)新進行研究,提出開放創(chuàng)新是創(chuàng)新主體利用外部創(chuàng)新資源和產(chǎn)業(yè)化資源的過程。大科學裝置產(chǎn)業(yè)化應用需要開放創(chuàng)新,將平臺資源對全社會開放共享。作為知識創(chuàng)造的重要工具,大科學裝置能為外部提供知識和技術(shù),提供將技術(shù)資源進行轉(zhuǎn)化的服務,這些轉(zhuǎn)化過程為開放創(chuàng)新。開放創(chuàng)新包括多個階段,大科學裝置開放創(chuàng)新體現(xiàn)為將實驗結(jié)果轉(zhuǎn)化為論文、專利、產(chǎn)品的過程。大科學裝置推動科技成果轉(zhuǎn)化研究方面,蔣健湘等[11]認為其是將具有實用價值的高?？萍汲晒M行實際運用并產(chǎn)生經(jīng)濟效益和社會效益的過程;王先慶等[12]則指出科技成果轉(zhuǎn)化以原始創(chuàng)新成果為出發(fā)點,經(jīng)過技術(shù)轉(zhuǎn)化和產(chǎn)品市場化,獲得經(jīng)濟社會效益。

2 廣東大科學裝置集群發(fā)展現(xiàn)狀

目前,對于廣東大科學裝置研究主要集中在支撐地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展、推動經(jīng)濟社會發(fā)展方面。例如,梁永福等[13]以廣東建設大科學中心為例,研究大科學裝置集群協(xié)同創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)帶動效應,并提出發(fā)揮協(xié)同創(chuàng)新效應、帶動全省產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的對策建議。有研究對美英管理大科學裝置運營經(jīng)驗進行總結(jié),提出廣東應建立多類型、多功能的大科學裝置運行體制,實施以散裂中子源為中心的實驗室創(chuàng)新平臺發(fā)展政策,制定促進產(chǎn)學研共同使用大科學裝置的政策等。但是,對于廣東大科學裝置產(chǎn)業(yè)化模式的研究還相對薄弱,對發(fā)展現(xiàn)狀和問題研究有待深化。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn),廣東已成為國內(nèi)擁有建成、在建或擬建大科學裝置最多的省份,這些大科學裝置在人才匯聚、技術(shù)突破、創(chuàng)新應用等方面發(fā)揮出重要引領帶動作用。

2.1 主要特征及成效

2.1.1 大科學裝置主要分布在珠江三角洲地區(qū)

已建成裝置主要集中在廣州、深圳、東莞、惠州等珠江三角洲地區(qū),其他地區(qū)尚未布局。主要原因是珠江三角洲地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達,在基礎研究、技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新環(huán)境方面優(yōu)勢明顯,具備承接大科學裝置的基本條件與要求。大科學裝置集聚在珠三角地區(qū),有利于進一步增進民生福祉和社會福利,提升全民科學文化素質(zhì),產(chǎn)生廣泛的社會影響力。

2.1.2 大科學裝置集聚一批高層次創(chuàng)新人才團隊

廣東依托大科學裝置建設,聚集一批基礎和應用基礎研究領域的創(chuàng)新人才,形成結(jié)構(gòu)多元化、創(chuàng)新能力互補的隊伍,形成高水平創(chuàng)新人才高地,進一步增強科研實力。如依托大亞灣中微子實驗,吸引全球多個國家和地區(qū)研究機構(gòu)及大學科研人員參與項目研究,在國內(nèi)開創(chuàng)了國家、地區(qū)與企業(yè)共同支持,國際聯(lián)合的基礎科學研究的先河。例如,東莞依托中國散裂中子源,吸引松山湖材料實驗室、東莞材料基因研究院等高水平高校院所落戶,并聚集多名頂尖人才常駐東莞開展創(chuàng)新活動,培養(yǎng)出中子應用、譜儀設計等方面的頂尖人才落戶東莞開展科技創(chuàng)新活動。

2.1.3 基于大科學裝置的重大科研成果成效逐步顯現(xiàn)

從已建成的大科學裝置來看,廣東已有部分大科學裝置取得重要標志性科研成果。例如,深圳大亞灣中微子實驗于2012年3月成功發(fā)現(xiàn)一種新的中微子振蕩,并測量出其振蕩幾率,該成果入選美國《科學》雜志2012年度全球十大科學突破、2012年度國際國內(nèi)十大科技新聞等。例如開發(fā)新型汽車電池是一個艱難的過程,散裂中子源技術(shù)利用中子束穿透物體時的衰減情況,顯示某些物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的技術(shù),推動新型汽車電池研發(fā)。

2.1.4 公共實驗平臺型大科學裝置具有多領域交叉特征

平臺型大科學裝置存在著學科交叉“干涉效應”,涵蓋物理學、化學、能源、材料、生命科學、地球系統(tǒng)與環(huán)境、粒子物理與核物理、工程技術(shù)等重點領域,多維度、多尺度、多參量下的多學科交叉研究成為主流,其學科分類一致性、關聯(lián)的密切程度,以及地理位置的臨近程度在世界范圍內(nèi)尚不多見,初步形成廣東地方特色鮮明、多學科交叉融合、技術(shù)引領性強的大科學裝置集群,將為多學科交叉前沿研究和高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供強有力支撐,成為廣東建設科創(chuàng)中心的核心單元。

2.2 存在的問題

廣東大科學裝置發(fā)展處于初級階段,地方政府對大科學裝置產(chǎn)業(yè)化的管理和經(jīng)驗尚不成熟,政策扶持可持續(xù)性不強,這成為改進的主要方向。主要問題表現(xiàn)為:①大科學裝置建設統(tǒng)籌協(xié)調(diào)力度不夠,目前廣東各地大科學裝置建設基本各自為政,導致資源相對分散、碎片化趨勢突出,迫切需要成立高規(guī)格的領導小組,加大統(tǒng)籌協(xié)調(diào)力度,促進共建共享。②大科學裝置建設推進力度不夠。目前,除深圳大亞灣中微子試驗站已建成并取得實驗成果、中國(東莞)散裂中子源已建成投入開放運行以外,其他大科學裝置基本都處于在建甚至籌建階段,部分裝置在選址、供地、可行性論證、七通一平、環(huán)評等方面進度較慢。③大科學裝置的頂層設計和系統(tǒng)規(guī)劃不完善。大科學裝置要發(fā)揮支撐和引領作用,必須有完善的基礎設施配套,但是目前大科學裝置周邊的科研力量、研發(fā)機構(gòu)、服務平臺以及產(chǎn)業(yè)園建設都缺乏超前布局和謀劃,基礎條件和環(huán)境支持等保障不充分。

3 廣東大科學裝置集群建設的主要模式

廣東大科學裝置產(chǎn)業(yè)化途徑多樣、參與主體眾多、科技含量高、涉及產(chǎn)業(yè)鏈長,依托大科學裝置進行產(chǎn)業(yè)化過程比傳統(tǒng)的科技成果轉(zhuǎn)化過程更加復雜。推動產(chǎn)業(yè)化的主體有政府相關部門、科研機構(gòu)、企業(yè)、金融機構(gòu)等多方主體,這些主體能補齊大科學裝置與產(chǎn)業(yè)發(fā)展之間的鴻溝,促進產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,幫助形成從基礎研究到原始創(chuàng)新再到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的完整鏈條。

3.1 校企合作模式

大學和企業(yè)利用大科學裝置開展合作,是大科學裝置作為研究工具的重要體現(xiàn)。在這一模式下,由于企業(yè)缺乏相應水平的研發(fā)能力,需借助大學科研優(yōu)勢對自身產(chǎn)品進行技術(shù)升級。大學、企業(yè)在合作平臺交流引導下,雙方簽訂合作協(xié)議[14]。大學科研人員在大科學裝置實驗過程中獲取技術(shù)成果,交由企業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。如中國(東莞)散裂中子源與高校建立合作關系,由高校負責人才引進,設立中子散射培訓班,企業(yè)聘請專業(yè)人才開展中子散射研究工作,具備一線實驗經(jīng)驗的技術(shù)人才成為高校參與產(chǎn)業(yè)化的主要方式之一。

3.2 企業(yè)自主模式

大科學裝置建設過程中積極引入企業(yè)資本,建成后企業(yè)成為使用方。在企業(yè)自主轉(zhuǎn)化過程中,形成以政府資金為主、創(chuàng)始者和天使投資為輔的模式,企業(yè)依靠自身強大的研發(fā)實力和資金保障,直接向大科學裝置申請技術(shù)研發(fā),自主完成技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化應用。在大科學裝置產(chǎn)業(yè)化進程中設立產(chǎn)業(yè)基金、天使基金、創(chuàng)投基金等,地方政府委托國有企業(yè)投入啟動資金,引入社會資本參與資金運營發(fā)展,進而解決前期階段的融資難題。

3.3 產(chǎn)業(yè)平臺模式

創(chuàng)新平臺是技術(shù)成果推廣的重要橋梁,能有效整合企業(yè)、高校、科研院所的創(chuàng)新資源,推進成果產(chǎn)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)平臺類大科學裝置是原始創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化平臺,能為高?？蒲袡C構(gòu)和企業(yè)提供中試實驗條件,為國內(nèi)外客戶提供實驗儀器工具。同時,大科學裝置吸引相關領域的研究人員聚集于此,提供合作交流機會。例如,東莞成功引進松山湖材料實驗室、東莞材料基因研究院等,為散裂中子源和部分企業(yè)之間提供一個對接平臺、產(chǎn)業(yè)化研發(fā)平臺和成果展示平臺。

3.4 聯(lián)合開發(fā)模式

為解決創(chuàng)新成果到技術(shù)應用的“最后一公里”問題,大科學裝置運營主體通過聯(lián)合建設實驗室和研發(fā)中心,加速基礎研究成果產(chǎn)業(yè)化。同時,引進企業(yè)資源共同參與譜儀建設,建成后構(gòu)建聯(lián)合實驗室、新型研發(fā)機構(gòu)、研發(fā)中心等產(chǎn)業(yè)化載體,推進技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化。例如,東莞理工學院與中國科學院高能物理研究所聯(lián)合建設聯(lián)合實驗室,主要研究領域涉及中子探測與快電子技術(shù)、源機電技術(shù)、先進材料等。聯(lián)合實驗室能有效整合雙方創(chuàng)新資源優(yōu)勢,為中國(東莞)散裂中子源建設提供技術(shù)研發(fā)配套和支持,進而推動高校和企業(yè)技術(shù)進步。同時,聯(lián)合實驗室引進有國外大科學裝置工作經(jīng)驗的科學家,提供良好的工作平臺。通過這種模式,能形成以科學家為主體,以專門的創(chuàng)新平臺為支撐,推動共性技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

3.5 科學城產(chǎn)業(yè)化模式

圍繞大科學裝置建立區(qū)域科學城,引進高校、科研機構(gòu)、企業(yè)、金融機構(gòu)等創(chuàng)新主體到科學城開展研發(fā)活動,形成“基礎研究-技術(shù)創(chuàng)新-成果轉(zhuǎn)化-科技金融”的創(chuàng)新鏈。例如,為加快中國(東莞)散裂中子源相關成果的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,東莞圍繞CSNS項目,規(guī)劃建設近100km2的松山湖科學城,該科學城于2020年7月同深圳光明科學城一起被國家發(fā)改委批復為“粵港澳大灣區(qū)綜合性國家科學中心(先行啟動區(qū))”。目前,東莞圍繞散裂中子源周邊規(guī)劃了原始創(chuàng)新-大科學裝置區(qū)、科研機構(gòu)聚集區(qū)、產(chǎn)業(yè)孵化區(qū)等多個區(qū)域,如表1所示。

表1 廣東大科學裝置集群建設的主要模式、基本特征及典型案例

大科學裝置集群是一種新型創(chuàng)新組織形式。廣東把培育集群效應明顯、學科交叉融合的大科學裝置作為提高科技創(chuàng)新管理能力的重要手段,采用校企合作模式、企業(yè)自主模式、產(chǎn)業(yè)平臺模式、聯(lián)合開發(fā)模式和科學城產(chǎn)業(yè)化模式來推動成果產(chǎn)業(yè)化。這個過程可以總結(jié)為原始技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)共享公用和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化3個部分。首先依托大科學裝置平臺帶來相關技術(shù)的突破與創(chuàng)新,并把這些技術(shù)成果轉(zhuǎn)化到相關產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程中,從而使得相關產(chǎn)業(yè)得到升級發(fā)展,形成產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新效應,如圖1所示。

圖1 廣東大科學裝置產(chǎn)業(yè)化模式與路徑

4 結(jié)論與建議

4.1 研究結(jié)論

第一,廣東大科學裝置主要分布在珠江三角洲地區(qū),廣東大科學裝置集聚一批高層次創(chuàng)新人才團隊,基于大科學裝置的重大科研成果成效逐步顯現(xiàn),公共實驗平臺型大科學裝置具有多領域交叉特征等。

第二,廣東大科學裝置產(chǎn)業(yè)化模式分為校企合作模式、企業(yè)自主模式、產(chǎn)業(yè)平臺模式、聯(lián)合開發(fā)模式和科學城產(chǎn)業(yè)化模式,產(chǎn)業(yè)化路徑分為原始技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)共享公用和技術(shù)產(chǎn)業(yè)化3個環(huán)節(jié)。

第三,廣東大科學裝置集群產(chǎn)業(yè)化是個動態(tài)系統(tǒng)過程,由客戶使用大科學裝置工具載體進行基礎和應用基礎研究形成一系列新技術(shù),并將技術(shù)與市場需求相結(jié)合,推動產(chǎn)業(yè)應用與發(fā)展,形成區(qū)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈條。

4.2 建議

第一,成立產(chǎn)業(yè)化部門,提供成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化服務。結(jié)合大科學裝置運營現(xiàn)狀及特點,成立專門的產(chǎn)業(yè)化部門進行宣傳與引導。該部門可定期面向企業(yè)、高校開辦科普講座和技術(shù)培訓,并公布最新科研成果及企業(yè)需求信息,加強高校、企業(yè)對大科學裝置應用及相關技術(shù)的了解。該部門要為技術(shù)成果所有者提供技術(shù)轉(zhuǎn)移和成果對接服務,引導需求企業(yè)與成果所有者對接,促進技術(shù)成果轉(zhuǎn)移,也要建立完善成果等級、篩選、發(fā)布、推廣和定價等轉(zhuǎn)移運作流程規(guī)范。為初創(chuàng)、中小企業(yè)提供必要的孵化服務,包含一系列融資、法律和會計等產(chǎn)業(yè)化配套咨詢服務,定期組織由科學家、企業(yè)研發(fā)人員、技術(shù)轉(zhuǎn)讓專家和風險投資機構(gòu)組成交流平臺,為關聯(lián)企業(yè)盡快上市提供保障。

第二,引導企業(yè)共建產(chǎn)業(yè)化譜儀及相關實驗室,為集群化發(fā)展提供強有力的硬件支撐。企業(yè)是大科學裝置成果的最終使用方,應積極引導關聯(lián)企業(yè)參與譜儀、實驗室、科研機構(gòu)等建設。提高大科學裝置管理能力,增加高校和企業(yè)對共建譜儀及相關實驗室的使用時間,提高高校、企業(yè)共建投資意愿。減免企業(yè)、高校部分共建譜儀或?qū)嶒炇揖S護、管理費用,鼓勵企業(yè)、高校吸引社會資本投資。

第三,加大高端科研人才引進和培養(yǎng)力度,打造專業(yè)化科研人才隊伍。當前,國際科技競爭日益激烈,促使大量華人科學家和留學人員回國發(fā)展,建議通過制定、設立大科學裝置中長期基礎研究項目與資助計劃,面向國內(nèi)外招標,吸引世界一流科學家、全球頂尖科研機構(gòu)和實驗室入駐,圍繞大科學裝置精準引進一批國際頂尖科研人才團隊,進一步壯大基礎研究人才隊伍。采用“工程建設、項目培養(yǎng)、傳幫帶、國際合作”等形式,加強對大科學裝置相關領域青年科研人才的培養(yǎng),提升其科研水平,著力培養(yǎng)一批基礎研究領域的“生力軍”。

第四,不斷拓展對外科技合作,穩(wěn)步提升廣東大科學裝置建設與研究水平。要有計劃有重點地發(fā)展大科學裝置所涉及的關鍵領域和重點方向,積極參加國際大科學項目,加強與發(fā)達國家在基礎研究領域的合作,重點學習借鑒其在大科學裝置工程建設、技術(shù)研發(fā)、應用研究、人才培養(yǎng)、成果推廣和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展等方面的成功經(jīng)驗,提升廣東大科學裝置建設及應用研究水平;同時以引領國際水平的大科學裝置吸引國際科研人才共享設施,實施更高水平的對外開放,集聚國際創(chuàng)新要素。大力引進國外機構(gòu)和科研團隊參與在建和籌建的大科學裝置項目,集聚全球頂尖科研創(chuàng)新資源,產(chǎn)出一批具有國際影響力的重大引領性標志成果。

第五,加大對產(chǎn)業(yè)合作的政策扶持,激發(fā)各方合作積極性。地方政府應加強頂層設計,探索設立“大科學裝置-高校院所-企業(yè)”合作專項基金,將創(chuàng)新鏈的各大重要主體相連接,以少量且必要的研發(fā)資金投入,鼓勵大科學裝置產(chǎn)出的科研成果向高校院所轉(zhuǎn)移,由高校院所將成果進一步推向?qū)嶋H應用并轉(zhuǎn)讓給企業(yè),再由企業(yè)將成果進行產(chǎn)業(yè)化,以企業(yè)產(chǎn)值和稅收等形式反哺社會,從而形成完整的良性循環(huán)創(chuàng)新鏈,進而推動科技創(chuàng)新,助力粵港澳大灣區(qū)綜合性國家科學中心建設。