大科學裝置，用得咋樣

　　被稱作“天眼”的世界最大單口徑射電望遠鏡——500米口徑球面射電天文望遠鏡（FAST）建設項目，已進入收尾階段，我國將再添一項大科學裝置。有人用“國之重器”來形容這些應現代科學發展需求而生的大裝置，以凸顯其重大意義。事實上，與它們緊密相連的，往往是人類基因組計劃、國際熱核實驗反應堆計劃等耳熟能詳的國際大科學計劃。

　　當前，我國正不斷興建大科學裝置，積極參與國際大科學計劃。在“十三五”規劃中，更是提出“積極提出并牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程”的目標。我國目前有哪些已運行和在建的大科學裝置？參與國際合作，我們如何扮演更重要角色？本版今起關注科技大項目。

　　——編 者

　　作為重大科技基礎設施，大科學裝置在提高我國自主創新能力方面占據重要地位。早在上個世紀80年代，北京正負電子對撞機的建成就對我國高能物理的發展起到至關重要的作用。

　　近些年，散裂中子源、強磁場裝置、同步輻射光源、大型天文望遠鏡……一項項大科學裝置先后被列入相關規劃，其中一部分，已經建成并投入使用。有人用“國之重器”來形容它們，如何才能發揮出這些耗費巨資建設的大裝備的最大能量？

　　既有專用研究設施，也有公共實驗和公益科技設施

　　在國家蛋白質科學研究（上海）設施運行之前，中國科學家想要完成蛋白質結構的解析，得特意跑到日本、美國。2015年7月，這個研究設施通過國家的驗收，能夠滿足80%以上研究用戶的需要。

　　這只是中科院目前運行和在建的23個重大科技基礎設施的其中之一。作為承擔我國重大科技基礎設施建設和運行的主要力量，中科院負責的項目涉及時間標準發布、遙感、粒子物理與核物理、天文、同步輻射、地質、海洋、能源和國家安全等眾多領域，其中有的是為特定學科領域的重大科學技術目標建設的專用研究設施，如北京正負電子對撞機等；有的則是為多學科領域的基礎研究、應用基礎研究和應用研究服務的，具有強大支持能力的公共實驗設施，如合肥同步輻射裝置等；還有的是為國家經濟建設、國家安全和社會發展提供基礎數據的公益科技設施，如中國遙感衛星地面站、長短波授時系統等。

　　國家自然基金委員會相關負責人指出，事實表明，重大的科學突破離不開科研儀器的進步，科研儀器為科學研究提供新穎手段和有力工具，對于開拓研究領域、催生源頭創新、推動前沿突破起著至關重要的作用。

　　LIGO（激光干涉引力波觀測站）發現引力波，讓不少科學家更加感嘆大科學裝置的重要性。有科學家指出，目前，世界各國都認識到大科學裝置在國家創新能力建設中的重要地位，許多國家，特別是發達國家在已經建設眾多大科學裝置的基礎上，又在制定新的大科學裝置發展規劃。

　　2013年，國務院批準印發了《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（2012—2030年）》。《規劃》對能源、生命、地球系統與環境、材料、粒子物理和核物理、空間和天文、工程技術等7個科學領域進行了系統部署，明確了未來20年這7個科學領域重大科技設施發展的主要方向。《規劃》是我國歷史上第一部系統部署國家重大科技基礎設施中長期建設和發展的指導性文件。我國重大科技基礎設施經歷了從無到有、從小到大、從學習跟蹤到自主創新的過程。近些年我國先后興建了上海光源、海洋科考船和地殼運動觀測網等一大批設施，設施數量、建造規模和覆蓋領域逐步擴大。

　　建設本身就是科研攻關，能考驗和提高一個國家的工業制造能力

　　隨著我國國力的不斷增強，科研經費不再如從前般捉襟見肘。在廣東東莞，中國散裂中子源（CSNS）的大部分關鍵設備已進入調試階段，這一項目的預計總投資達20多億元。但建設大科學裝置，并不只是錢的事。

　　在中科院院士、高能物理研究所所長王貽芳看來，大科學裝置的建設過程不同于簡單的房屋建造，建設本身就是一個科研的過程。

　　王貽芳認為，對于大科學裝置，項目的選擇尤其重要，甚至決定最終成敗。“首先要在科學上有意義，其次還要在技術上能夠實現。”

　　“但技術的邊界并不好把握”，王貽芳說，標準低了，缺少突破性。采用的技術激進一些，就存在失敗的可能。“因此，大科學裝置在立項前，必須經過非常專業的論證和判斷，最終的成敗也與項目負責人的經驗和能力有很大關系。”

　　中科院院士、LAMOST（大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，又稱郭守敬天文望遠鏡）項目首席科學家崔向群認為，大科學裝置的核心在于創新。LAMOST的建設在基于國際先進技術的基礎上，又在主動光學、光纖定位等方面有所突破，大口徑與大視場兼備，因此獨一無二。

　　大科學裝置的建設還考驗著一個國家的工業制造能力。

　　崔向群表示，LAMOST的建設過程，就得益于我國國力的增強和工業基礎的提升。國內的一些特殊材料生產企業、造船廠、軸承生產企業、玻璃生產企業等都在其中做出了貢獻。

　　大科學裝置，往往瞄準國際最先進水平、對制造工藝也有著極嚴苛的要求，對企業是一個十分難得的提高技術水平的契機。

　　王貽芳介紹，北京正負電子對撞機曾進行過一次大的改造，聯系了當年參與建造的廠家，不少參與項目的職工現在已經成長為企業領導。他們都談到，當年對撞機的建造對于企業自身生產工藝帶來很大提升。

　　正在建設的X射線自由電子激光試驗裝置備受矚目，中科院上海應用物理研究所所長趙振堂認為，大科學裝置的建設過程中，不但鍛煉了科研隊伍、研發出很多關鍵設備，還培育起了很多能夠生產這些設備的高技術企業。

　　據介紹，自由電子激光設備招標時，很多分布于長三角的企業都來投標，關鍵設備絕大多數實現了國產。其中，波蕩器、直線加速器等主要設備還實現了對外出口。

　　產出大量前沿科技成果，是參與國際合作與競爭的利器

　　對于大科學裝置，建好僅僅是開始，用好才是關鍵。

　　大科學裝置陸續投入使用，首先滿足了國內日益增長的科研需求。

　　自上世紀90年代以來，中科院高能物理研究所借助北京正負電子對撞機，獲得了多項重大成果，居于國際領先水平，成為世界高能物理研究中心之一。同時還“一機兩用”，成為我國眾多學科的同步輻射大型公共實驗平臺。

　　在河北興隆，天文學家已經可以在這里使用世界上口徑最大的大視場光學望遠鏡LAMOST巡天，獲取在世界上遙遙領先的光譜數據；在云南昆明，生物學家可以在被譽為中國“植物諾亞方舟”的西南野生生物種質資源庫，建立保存生物種質資源的科學研究體系，從而為我國經濟社會發展提供生物資源戰略儲備。

　　上海光源投入使用6年多來，已有近400家單位、1萬多人成為用戶，取得了眾多有價值、有影響力的科研成果。從地域分布上看，上海光源的用戶幾乎覆蓋我國所有省市區，還有10多個國家的科研人員以合作形式來到這里，開展研究工作。

　　崔向群認為，建設完成后，大科學裝置本身還需一定的完善過程，數據也需要一定時間進行沉淀，要多些耐心。此外，大科學裝置在建設的同時要注重相應人才的培養，面對同樣的數據，不同科學家做出的成果會有高低之分，只有優秀的科學家才能發揮出大科學裝置的最大能量。

　　在不少科學家看來，大科學裝置更是一個開放的平臺，可以讓我們在國際合作與競爭中更具話語權，是參與國際前沿科技競爭的利器。

　　崔向群說，從2011年9月到2015年6月，經過3年巡天，LAMOST共觀測了2669個天區，已對外釋放了約570萬條光譜數據，其中成功獲取高質量恒星光譜462萬個，比世界上所有已知光譜巡天項目獲取的數據總數還要多。這些別國沒有的數據，讓我們占據了學術的高地，可以通過國際合作來彌補我們在光譜處理等技術上的短板。