一、重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施特點(diǎn)和意義

2020年初開始，國家各種政策中“新基建”成為一個熱點(diǎn)話題，直到4月20日，國家發(fā)改委給出了一個權(quán)威的定義和范圍，明確了創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施作為新基建三個重要領(lǐng)域之一，特別在創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施里面，重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施是其中能級最高、技術(shù)含量最大的一個設(shè)施。

上海投資咨詢公司相關(guān)課題組近期收集了全國26個省市自治區(qū)以及一些經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)出臺的涉及“新基建”相關(guān)內(nèi)容的政策、文件、行動方案以及項(xiàng)目清單等。其中，科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)的頻率一共有兩次。一次是在北京，在2020年6月中旬出臺的北京市新基建行動方案中，列出了六大領(lǐng)域，其中第四大領(lǐng)域提到了重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施。另一次是在上海，4月上海第一個出臺了新基建的行動方案，在四個新領(lǐng)域中出現(xiàn)了新設(shè)施。為什么出現(xiàn)的頻率這么低？是不重要嗎？回答當(dāng)然是否定的。從國家出臺的三大領(lǐng)域來看，國家發(fā)改委把創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施放在了“新基建”的三大領(lǐng)域之一，并不是應(yīng)對這短短幾個月的輿情，也不是考慮短暫的投資拉動這一兩年的GDP，它考慮更多的是面向十幾年乃至幾十年，我們國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展真正需要的是什么。是科學(xué)技術(shù)。但各個省市地區(qū)發(fā)展階段不一樣，國家對于其定位也不一樣，上海作為建設(shè)具有全球影響力的科創(chuàng)中心，必須承擔(dān)起建設(shè)國家創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施這樣一個重要且艱巨的建設(shè)任務(wù)。

什么是重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施？聽說過馬約拉納費(fèi)米子，或者啁啾嗎？我們總結(jié)了重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的四大特點(diǎn)。一是特別重。例如，我國合肥的托卡馬克裝置，是研究磁約束核質(zhì)變的，重達(dá)12500噸，前兩年剛剛創(chuàng)造了一個世界紀(jì)錄。當(dāng)全球都在研究核聚變的時候，只有合肥的這個裝置完成了一次在五千萬攝氏度的高溫下，持續(xù)101.2秒的穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行。二是特別大。例如，我國貴州的中國天眼，是全球最大的射電望遠(yuǎn)鏡，它的接收面有25萬平方米，相當(dāng)于30個足球場大。投入運(yùn)行至今三四年的時間，發(fā)現(xiàn)了114顆脈沖中子星。中國天眼更有趣的實(shí)驗(yàn)是將在2020年9月開始的探尋地外文明。小說《三體》中提到，我國紅岸基地曾經(jīng)漫無目的地向整個星際發(fā)射信號，希望別人來發(fā)現(xiàn)我們這樣一個文明。但是三體星球是主動去搜尋各星球發(fā)出的信號的。從今年9月開始，我們能主動去搜尋地外文明了，這也就意味著地球的科學(xué)智慧即將走向與三體星球一樣的高度。三是特別貴?？萍嫉某晒x不開巨大的資金支持。我國最大的科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施是張江正在建的硬X射線自由電子激光，100億元以上，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)稱不上貴。例如，歐盟有兩個相關(guān)設(shè)施，一個是大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC），整個周長是27公里，已經(jīng)建成，投資75億歐元。一個是近期歐洲核子中心理事會剛剛決策準(zhǔn)備啟動的未來超級質(zhì)子對撞機(jī)（FCC），100公里周長，210億歐元的預(yù)算，極有可能會超支。四是特別難。例如，美國的國家點(diǎn)火裝置（NIF），從20世紀(jì)末開始立項(xiàng)，建設(shè)到現(xiàn)在幾十年過去了，前后花了35億美元，但目前都尚未達(dá)到設(shè)計所需要的點(diǎn)火的亮度、頻度?？茖W(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，主要布局在歐盟，然后美國。值得一提的是，日本在筑波的高能加速器研究機(jī)構(gòu)。從1971年開始，現(xiàn)在已經(jīng)建有8個重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，為日本本世紀(jì)前19年獲得19個諾貝爾科學(xué)獎奠定了重要的基礎(chǔ)。

二、我國及上海重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施現(xiàn)狀與基礎(chǔ)

中國有多少重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施？從改革開放之后開始成長，到“十三五”進(jìn)入高速發(fā)展階段，至今已建和再建的設(shè)施有55個。這些設(shè)施對我們的生活、社會主要有三大方面的作用和意義。一是探索未知世界，發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律，實(shí)現(xiàn)技術(shù)變革。2017年諾貝爾獎的得主巴里·巴里什（Barry C. Barish）曾經(jīng)說過，新世紀(jì)三大物理學(xué)界最重要的理論都離不開大設(shè)施。2013年發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，2015年發(fā)現(xiàn)中微子振蕩，2017年發(fā)現(xiàn)引力波。2017年3月引力波發(fā)現(xiàn)，主要是美國的LIGO裝置，但其實(shí)同時我們中國發(fā)射在太空中的“慧眼”衛(wèi)星也收集到了這個信號。二是提供極限的研究手段。當(dāng)下人類經(jīng)濟(jì)活動和科學(xué)已經(jīng)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(fā)現(xiàn)的引力波，是在1.3億光年之遠(yuǎn)的太空中發(fā)生的一次中子性碰撞。深海，世界上現(xiàn)有的科學(xué)探測設(shè)施已經(jīng)能下潛到海面以下七八千米。深地，我們在國內(nèi)錦屏建設(shè)的一個極限地下物理探測裝置，在地表以下的2400米。這些都是靠大設(shè)施來開展研究的。三是作為國家創(chuàng)新體系的重要組成。2019年新中國成立70周年，國家發(fā)改委總結(jié)了大設(shè)施的核心作用。我國的載人航天、探月工程、大飛機(jī)、高鐵等每一項(xiàng)重大技術(shù)突破，核心布局和技術(shù)，都離不開大設(shè)施。同時目前我國相關(guān)的高能物理、等離子體物理和結(jié)構(gòu)生物學(xué)等學(xué)科已經(jīng)走在世界前列，這些都是結(jié)合重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，日積月累產(chǎn)生的。習(xí)近平總書記也特別關(guān)注我國大設(shè)施的建設(shè)。在2016年9月給天眼寫的賀信中，就提出希望我們的大設(shè)施能夠“早出成果，多出成果，出好成果，出大成果”。另一個有代表性的例子是1988年我國第一次引入國際光纜，對國際發(fā)出的第一封電子郵件。

我國改革開放后的第一個重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，是北京的正負(fù)電子對撞機(jī)，是在李政道先生的幫助下來建設(shè)的。在建設(shè)和運(yùn)行過程中有很多技術(shù)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)問題，需要李政道先生與在美國的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行時時交流。傳統(tǒng)的電報和信件是完全無法滿足這個傳輸需求的。經(jīng)中央領(lǐng)導(dǎo)同意，我們建設(shè)了這樣一條海底光纜，北京高能所發(fā)出了第一封國際電子郵件。到今天我們每個人幾乎都在發(fā)電子郵件，這是大設(shè)施帶來的惠及。還有質(zhì)子重離子醫(yī)院，其中國產(chǎn)設(shè)備就是上海光源，應(yīng)用物理所通過上海光源的建設(shè)積累出來的技術(shù)，轉(zhuǎn)化為一個新型的腫瘤放療方法，能更小范圍減輕對健康組織的傷害，更精準(zhǔn)地打擊腫瘤組織。這個最先進(jìn)的診療方案也來自于大設(shè)施，跟每個人都息息相關(guān)。

目前，上海擁有14個重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)量上占全國比例的1/4（全國55個），投資規(guī)模上超過全國的40%。從布局來看，主要聚焦在張江科學(xué)城，以及北側(cè)的嘉定和南側(cè)的臨港。綜合來看，目前我們的設(shè)施還有很多不足：一是技術(shù)水平。我國的技術(shù)水平還處于增長階段，每一個設(shè)施都是國外有了幾年甚至十幾年，我們才建。二是領(lǐng)域布局，比較分散，未形成集群效應(yīng)，缺乏高水平成果（至今沒有發(fā)現(xiàn)一個得諾獎的成果）。三是對產(chǎn)業(yè)的支撐效益還不足。同時現(xiàn)有的管理機(jī)制對設(shè)施的高速發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展有一些束縛。

三、推動新設(shè)施能級提升

那么這一輪“新基建”我們應(yīng)該怎么做？我們給出的建議是，首先推動能級提升。以上海為例，承擔(dān)著國家戰(zhàn)略，以及考慮到城市環(huán)境承載能力和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，所以一定要聚焦具有比較優(yōu)勢的領(lǐng)域，來實(shí)現(xiàn)動力變革、質(zhì)量變革和效率變革，讓重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施成為上海未來經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的動力源泉。那么聚焦哪兩個領(lǐng)域進(jìn)行先行突破呢？第一是光子領(lǐng)域。之前基礎(chǔ)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(shè)，希望光子領(lǐng)域從一個設(shè)施走向一群設(shè)施，率先建造一個重大科學(xué)技術(shù)設(shè)施的集群，目標(biāo)是建設(shè)成為全球規(guī)模最大、種類最全、功能最強(qiáng)，大力提升我國在光子科學(xué)領(lǐng)域的話語權(quán)。第二是專業(yè)領(lǐng)域，生命科學(xué)領(lǐng)域。它跟我們社會發(fā)展、跟上海的基礎(chǔ)、跟每個人都密切相關(guān)。規(guī)劃是后續(xù)還有一批設(shè)施，構(gòu)建成為全球首個生命科學(xué)領(lǐng)域，從基礎(chǔ)領(lǐng)域的理論到應(yīng)用技術(shù)到產(chǎn)業(yè)技術(shù)，打造完整全流程的一個設(shè)施群，打通生命科學(xué)創(chuàng)新鏈的研究方法、體系和資源環(huán)境。這些我們正在謀劃的設(shè)施，其中系統(tǒng)生物學(xué)、藥物標(biāo)靶以及醫(yī)學(xué)影像集成中的兩米長的PETCT，都是由我國率先提出的，這次我們走在了國際前列。除了前兩個領(lǐng)域，我們眼光要放更遠(yuǎn)一些，面向2030年盡早開始謀劃布局有關(guān)能源、海洋和空天領(lǐng)域的設(shè)施區(qū)。首先，能源是制約我們發(fā)展的一個極大的瓶頸，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(yīng)用物理所在釷基熔鹽堆方面有一定的基礎(chǔ)；在傳統(tǒng)能源方面，臨港已開建高效低碳燃?xì)廨啓C(jī)，包括電氣集團(tuán)等都在這個方面有技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。當(dāng)然，未來可能還會有很多別的能源，比如說海洋也會給我們產(chǎn)生未來的能源，這些都是我們需要研究的。其次是海洋工程。海洋科學(xué)領(lǐng)域是全球的一個熱點(diǎn)，上海有極好的基礎(chǔ)，并已布局，同濟(jì)大學(xué)在建海底觀測網(wǎng)，交通大學(xué)也正在策劃深遠(yuǎn)海全天候駐留浮式研究設(shè)施。作為航運(yùn)中心和海洋工程裝備的主要生產(chǎn)基地，建議上海優(yōu)先把這些綜合優(yōu)勢放在一起，打造海洋領(lǐng)域的一個科研高地。最后是空間天文。建議探索建設(shè)長三角區(qū)域協(xié)同的大設(shè)施群。我國有紫金山天文臺，中國最好的天文系南京大學(xué)天文系，以及安徽的中電等，長三角這些空間天文的科研資源強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，在此基礎(chǔ)上，通過長三角一體化的行動來探索建設(shè)一個跨區(qū)域的設(shè)施群。經(jīng)過這些謀劃，希望未來能打造成一個建設(shè)布局合理、優(yōu)勢突出的大設(shè)施集群，總體技術(shù)水平世界先列，實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。

四、探索新設(shè)施機(jī)制創(chuàng)新

“新基建”的“新”還體現(xiàn)在機(jī)制上的“新”，主要涉及四大方面。第一是新思路。以往的大設(shè)施建設(shè)基本上是科學(xué)家們看看美國歐洲有些什么，我們所里、我們大學(xué)想做些什么，然后就提出了一個報到國家，讓國家來選。地方政府其實(shí)很難起到一些主導(dǎo)作用。現(xiàn)在要改變這樣一種發(fā)展思路。建議引入國際高端的戰(zhàn)略科學(xué)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(xué)家自由探索精神來研究的，所以這個可以自下而上。但是我們地方政府可以建立項(xiàng)目庫，擇優(yōu)向國家推薦。第三類面向經(jīng)濟(jì)建設(shè)主戰(zhàn)場的，我們要走出大學(xué)院所等象牙塔，要引入企業(yè)家、經(jīng)濟(jì)學(xué)家共同來研究謀劃，多方協(xié)同去研究。上海未來的10年20年，我們經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場需要的是什么樣的基礎(chǔ)？什么樣的設(shè)施？這是新思路。第二是新機(jī)制。經(jīng)過梳理我國現(xiàn)有的政策文件，基本上現(xiàn)有制度主要集中在設(shè)施的建設(shè)和運(yùn)營、前期預(yù)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(jié)合相關(guān)項(xiàng)目評估，上咨公司向國家發(fā)改委提出過要加強(qiáng)對設(shè)施的一個預(yù)研工作。國家發(fā)改委近期對“十四五”國家重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中提出，準(zhǔn)備在“十四五”開始布局5個重大設(shè)施的預(yù)研工作。這走出了一小步，希望上海未來能走出一大步。比如探索專業(yè)化的運(yùn)營管理機(jī)制。之前所有的設(shè)施都是誰提出，誰來建，誰來管。這會造成什么？很多單位是第一次建，要從頭開始摸索，專業(yè)化水平不夠。又如相關(guān)設(shè)施依托在某科研院所、某大學(xué)里的，其使用終究是先考慮自己機(jī)構(gòu)內(nèi)部的需求，會導(dǎo)致開放性不足的問題產(chǎn)生。來看看美國GOCO（Government Owner）模式,即政府擁有，但商業(yè)化管理。我國已有多年的管理經(jīng)驗(yàn)，在未來幾年也未嘗不可開展試點(diǎn)組建一個專業(yè)化管理的機(jī)構(gòu)，走在國家前列。第三個新模式主要是多元化投融資模式。5G和云，都是企業(yè)投資，但畢竟是基礎(chǔ)科學(xué)研究，國家還在主導(dǎo)。建議在某些設(shè)施里，比如面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場的領(lǐng)域，引入社會化資本參與。引入的模式也有很多種，比如英國的鉆石光源是一個借鑒，它的近半數(shù)資金來自于一個生物基金會，另外一半是國家投的。上海作為金融中心的建設(shè)，同樣可以嘗試設(shè)立一個科研的基金會，助力我們的科學(xué)探索逐步走向全球的前沿。最后一個“新”，是希望我們的設(shè)施能在未來產(chǎn)生真正的溢出效應(yīng)，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究技術(shù)供給。這其中會涉及一系列的政策，比如說設(shè)施向企業(yè)開放，企業(yè)跟科學(xué)家共同申報課題，企業(yè)深度參與設(shè)施的設(shè)計工作，使設(shè)施在設(shè)計之初就滿足企業(yè)的需求，等等。這一系列的舉措，將會為這些設(shè)施更好地發(fā)揮效益、帶動經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，做出它應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

上咨公司團(tuán)隊(duì)從2010年接觸重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施以來，經(jīng)過十年時間的工作積累和潛心研究，足跡走到北面大連的深紫外光源，南面貴州的天眼基座，西部蘭州和西安的授時中心。我們更接觸了一大批科學(xué)家，其中有八九十歲的兩彈一星元勛，有幾十年在裝置第一線的資深院士，更有放棄美國國籍、回國開展研究工作的中青年科學(xué)家。他們每一個人都告訴我們，科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施和科學(xué)研究不同于以往的基礎(chǔ)設(shè)施，它從來沒有一蹴而就，只有長期的厚積薄發(fā)。當(dāng)我們眺望海洋，我們知道蛟龍?zhí)?、科學(xué)號，正在太平洋海底探尋地球生命的起源，告訴我們?nèi)祟悘哪睦飦?。?dāng)我們仰望星空，我們知道悟空號、慧眼號，正在太空遨游，尋找人類可以移居的星球，告訴我們將到哪里去。今天的我們需要常常檢視內(nèi)心，時刻抱有敬畏的態(tài)度，在國家社會發(fā)展到這樣一個關(guān)鍵的時刻，不忘初心，砥礪前行，貢獻(xiàn)我們的智慧和力量。

（根據(jù)錄音整理，未經(jīng)本人審閱）