HEPS是國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，由國(guó)家發(fā)展改革委批復(fù)立項(xiàng)，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所承擔(dān)建設(shè)。建成后，將成為世界上亮度最高的第四代同步輻射光源之一，將為國(guó)家的重大戰(zhàn)略需求和前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究提供技術(shù)支撐平臺(tái)。
國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施也稱大科學(xué)裝置，其能夠提供探索未知世界、發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律、實(shí)現(xiàn)科技變革的能力，是為高水平研究活動(dòng)提供長(zhǎng)期運(yùn)行服務(wù)、具有較大國(guó)際影響力的國(guó)家公共設(shè)施。大科學(xué)裝置設(shè)施建設(shè)集科學(xué)技術(shù)、工業(yè)制造、材料加工、人才隊(duì)伍優(yōu)勢(shì)于一體，代表了一個(gè)國(guó)家的綜合科技實(shí)力。
世界科技強(qiáng)國(guó)都將大科學(xué)裝置的發(fā)展作為提升國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措。邁入新發(fā)展階段，我國(guó)大科學(xué)裝置作為國(guó)家創(chuàng)新體系的重要組成部分，其建設(shè)發(fā)展面臨著新的形勢(shì)和要求。
“盡快建成布局完備、技術(shù)領(lǐng)先、運(yùn)行高效、創(chuàng)新有力、綜合效應(yīng)顯著的國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施體系，以全面支撐原始創(chuàng)新能力提升、戰(zhàn)略高技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、區(qū)域創(chuàng)新高地建設(shè)，實(shí)現(xiàn)躋身創(chuàng)新型國(guó)家前列和世界科技強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)。”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)王貽芳在接受《瞭望》新聞周刊專訪時(shí)表示。
部分大科學(xué)裝置綜合水平邁入全球“第一方陣”
《瞭望》：HEPS是什么類型的大科學(xué)裝置?儲(chǔ)存環(huán)隧道設(shè)備安裝工作正式啟動(dòng)意味著什么?
王貽芳：大科學(xué)裝置是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，但它不同于一般的基本建設(shè)項(xiàng)目，具有鮮明的科學(xué)和工程雙重屬性。其設(shè)計(jì)、研制及相關(guān)技術(shù)和工藝具有綜合性、復(fù)雜性、先進(jìn)性，有時(shí)具有唯一性，知識(shí)創(chuàng)新和科學(xué)成果產(chǎn)出豐碩，技術(shù)溢出、人才集聚效益顯著，因此往往成為國(guó)家創(chuàng)新高地的核心要素。同時(shí)，它也不同于一般的科研儀器中心或平臺(tái)，是需要自行設(shè)計(jì)研制專用的設(shè)備，體量大、投資大、能力強(qiáng)、技術(shù)復(fù)雜先進(jìn)、生命周期長(zhǎng)，具有明確的科學(xué)目標(biāo)，體現(xiàn)了國(guó)家意志，反映了國(guó)家需求，是“國(guó)之重器”“科技利器”，需要國(guó)家統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一布局、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)籌運(yùn)行與開放。
按照不同的用途，重大科技基礎(chǔ)設(shè)施一般分為以下三類：
第一類是專用設(shè)施，為特定學(xué)科領(lǐng)域的重大科學(xué)技術(shù)目標(biāo)而建設(shè)，如北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置、高海拔宇宙線觀測(cè)站、“中國(guó)天眼”等。專用設(shè)施有明確具體的科學(xué)目標(biāo)，追求國(guó)際基礎(chǔ)科學(xué)研究的最前沿，依托設(shè)施開展的研究?jī)?nèi)容、科學(xué)用戶群體也比較特定、集中。
第二類是公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為多學(xué)科領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究提供支撐性平臺(tái)，例如HEPS、上海光源、中國(guó)散裂中子源、強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置等。這類裝置為多個(gè)領(lǐng)域用戶提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和測(cè)試手段，追求滿足用戶需求，服務(wù)全面完整。
第三類是公益基礎(chǔ)設(shè)施，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)家安全和社會(huì)發(fā)展提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息服務(wù)，屬于非營(yíng)利性、社會(huì)公益性設(shè)施，如中國(guó)遙感衛(wèi)星地面站、長(zhǎng)短波授時(shí)系統(tǒng)等，追求滿足國(guó)家和公眾需求。
HEPS裝置主要由加速器、光束線及實(shí)驗(yàn)站構(gòu)成。HEPS儲(chǔ)存環(huán)為電子環(huán)形加速器，用于電子第三級(jí)加速，同時(shí)產(chǎn)生同步輻射光，是世界上第三大光源加速器、國(guó)內(nèi)第一大加速器，環(huán)內(nèi)面積約合20余個(gè)足球場(chǎng)。HEPS儲(chǔ)存環(huán)隧道設(shè)備安裝工作正式啟動(dòng)，是HEPS快速向前推進(jìn)的一個(gè)新起點(diǎn)，標(biāo)志著HEPS加速器更多更精密的設(shè)備開始安裝，HEPS進(jìn)入了更廣范圍和更深層次的攻堅(jiān)階段。
《瞭望》：我國(guó)大科學(xué)裝置建設(shè)情況如何?
王貽芳：黨的十八大以來(lái)，我國(guó)對(duì)大科學(xué)裝置進(jìn)行了前瞻部署和系統(tǒng)布局，投入力度持續(xù)加大。“十二五”期間，我國(guó)啟動(dòng)建設(shè)了高海拔宇宙線觀測(cè)站等15項(xiàng)設(shè)施;“十三五”期間，在基礎(chǔ)科學(xué)、能源、地球系統(tǒng)與環(huán)境、空間和天文以及部分多學(xué)科交叉領(lǐng)域，啟動(dòng)建設(shè)了高能同步輻射光源、硬X射線自由電子激光裝置等9項(xiàng)設(shè)施。這兩個(gè)五年規(guī)劃，累計(jì)項(xiàng)目數(shù)接近此前建設(shè)總數(shù)。根據(jù)規(guī)劃，“十四五”期間，擬新建20個(gè)左右大科學(xué)裝置，我國(guó)大科學(xué)裝置建設(shè)迎來(lái)了實(shí)現(xiàn)歷史性跨越的快速發(fā)展期。目前，我國(guó)在建和運(yùn)行的大科學(xué)裝置總量達(dá)57個(gè)，部分設(shè)施綜合水平邁入全球“第一方陣”。
為解決關(guān)鍵瓶頸問題作出突出貢獻(xiàn)
《瞭望》：我國(guó)大科學(xué)裝置已經(jīng)取得了哪些運(yùn)行成效?
王貽芳：幾十年來(lái)，大科學(xué)裝置為解決關(guān)鍵瓶頸問題作出了突出貢獻(xiàn)，其技術(shù)溢出也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，并依托設(shè)施逐步形成了一批在國(guó)際上有重要影響的國(guó)家科技創(chuàng)新中心和人才高地。主要成效可以概括為五個(gè)方面：
第一，原創(chuàng)性引領(lǐng)性科技成果的策源地。大科學(xué)裝置為開展基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究提供了重要平臺(tái)，推動(dòng)我國(guó)粒子物理、凝聚態(tài)物理、天文、空間科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域部分前沿方向的科研水平迅速進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。2011年以來(lái)，依托大科學(xué)裝置產(chǎn)生的成果有22項(xiàng)入選國(guó)家科技“三大獎(jiǎng)”，其中9項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)、3項(xiàng)國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)、10項(xiàng)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。一些成果更是在國(guó)際上產(chǎn)生了重大影響力。例如，大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了一種新的中微子振蕩，并精確測(cè)量到其振蕩幾率。該結(jié)果是對(duì)自然界最基本物理參數(shù)的測(cè)量，對(duì)未來(lái)中微子物理的發(fā)展方向起著決定性作用。
第二，解決國(guó)家重大戰(zhàn)略科技問題的主平臺(tái)。大科學(xué)裝置推動(dòng)解決了一批關(guān)鍵核心技術(shù)、引領(lǐng)帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。例如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片一直是制約我國(guó)航空領(lǐng)域發(fā)展的“卡脖子”問題，過去一直缺乏合適的檢測(cè)手段。通過中國(guó)散裂中子源，科研人員首次獲得了多種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫合金葉片、單晶葉片、3D打印葉片在不同工藝、不同服役狀況下的內(nèi)部應(yīng)力數(shù)據(jù)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)深層高精度應(yīng)力測(cè)試與評(píng)價(jià)的空白，支撐解決國(guó)產(chǎn)葉片的材料設(shè)計(jì)、制備和加工工藝難題。
第三，推動(dòng)戰(zhàn)略性高技術(shù)發(fā)展的新引擎。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)溢出效應(yīng)大幅提升，催生一批新技術(shù)、新產(chǎn)品，成為促進(jìn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)力，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展提供了科技支撐。比如中科院近代物理所依托蘭州重離子研究裝置，于2021年實(shí)現(xiàn)我國(guó)首臺(tái)醫(yī)用重離子加速器——碳離子治療系統(tǒng)的成功應(yīng)用，使人類向攻克癌癥又邁進(jìn)了一步。這標(biāo)志著我國(guó)成為全球第四個(gè)擁有自主研發(fā)重離子治療系統(tǒng)和臨床應(yīng)用能力的國(guó)家，實(shí)現(xiàn)我國(guó)在大型醫(yī)療設(shè)備研制方面的歷史性突破。
第四，打造國(guó)家創(chuàng)新高地的強(qiáng)內(nèi)核。近年來(lái)，有關(guān)部門將大科學(xué)裝置作為國(guó)家創(chuàng)新高地建設(shè)的核心內(nèi)容，加快推動(dòng)北京、上海、粵港澳大灣區(qū)國(guó)際科技創(chuàng)新中心建設(shè)，特別是建設(shè)上海張江、安徽合肥、北京懷柔和粵港澳綜合性國(guó)家科學(xué)中心。這一戰(zhàn)略舉措不僅加快了大科學(xué)裝置的建設(shè)，也顯著提升了這些創(chuàng)新高地的科技實(shí)力和創(chuàng)新能力。
第五，引才聚才和推動(dòng)高水平創(chuàng)新合作的新高地。大科學(xué)裝置在建設(shè)和運(yùn)行過程中，集聚和培養(yǎng)了一大批懂科學(xué)、懂技術(shù)、懂工程、懂管理的領(lǐng)軍人才，建成后還吸引了國(guó)內(nèi)外人才開展科學(xué)研究和科技合作。以落戶東莞的中國(guó)散裂中子源為例，中科院高能物理所在當(dāng)?shù)丶酆团囵B(yǎng)了一支400多人的高水平工程和科研團(tuán)隊(duì)及大批青年學(xué)生。
《瞭望》：對(duì)標(biāo)高水平科技自立自強(qiáng)的目標(biāo)要求，大科學(xué)裝置建設(shè)還有哪些短板待補(bǔ)?
王貽芳：我國(guó)的大科學(xué)裝置建設(shè)起步相對(duì)較晚，技術(shù)儲(chǔ)備和人才隊(duì)伍尚有不足，整體水平與實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的目標(biāo)要求尚有差距。
一是世界領(lǐng)先，甚至獨(dú)創(chuàng)獨(dú)有的大科學(xué)裝置還不夠多。我國(guó)大科學(xué)裝置大多以跟蹤模仿和追趕西方發(fā)達(dá)國(guó)家為主，關(guān)鍵技術(shù)的源頭主要來(lái)源于國(guó)外，性能指標(biāo)與世界先進(jìn)水平還有差距。我們需要加強(qiáng)戰(zhàn)略研究，選擇建造一批國(guó)際領(lǐng)先的大科學(xué)裝置。
二是依托大科學(xué)裝置的建制化研究有待加強(qiáng)。大科學(xué)裝置開放共享吸引了大批用戶開展科研工作，但我們也發(fā)現(xiàn)在公共實(shí)驗(yàn)平臺(tái)類的設(shè)施上，科研用戶圍繞國(guó)家緊迫的戰(zhàn)略需求、開展定向性科學(xué)問題牽引的建制化研究不多，制約了產(chǎn)出重大原創(chuàng)成果、解決關(guān)鍵核心技術(shù)問題的能力。
三是依托大科學(xué)裝置的國(guó)際合作程度不夠。一方面，我國(guó)主持的本土項(xiàng)目國(guó)際合作比重較低;另一方面，我國(guó)也較少實(shí)質(zhì)性地、有顯示度地參加別國(guó)的項(xiàng)目。當(dāng)前，國(guó)際科技合作面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，大科學(xué)裝置在開展科學(xué)家合作、進(jìn)行深度交流上具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，可以發(fā)揮更大作用。
加速發(fā)展大科學(xué)裝置
《瞭望》：新形勢(shì)對(duì)大科學(xué)裝置建設(shè)提出了什么樣的新要求?
王貽芳：實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)需要加速發(fā)展大科學(xué)裝置，為原始創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供更強(qiáng)力支撐。
首先，強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化管理，避免一哄而上，重復(fù)布局。發(fā)揮集中力量辦大事的制度優(yōu)勢(shì)，做好發(fā)展戰(zhàn)略選擇和優(yōu)勢(shì)學(xué)科布局。
合理的投入是實(shí)現(xiàn)發(fā)展目標(biāo)的最基本保障。實(shí)現(xiàn)追趕超越，作為支撐的基礎(chǔ)設(shè)施就必須比對(duì)手更強(qiáng)，對(duì)設(shè)施發(fā)展的投入應(yīng)該有較大幅度的增長(zhǎng)，前瞻布局大科學(xué)裝置的預(yù)先研究。當(dāng)前國(guó)家有關(guān)部門已將少數(shù)預(yù)研項(xiàng)目列入“十四五”設(shè)施建設(shè)規(guī)劃，需要在有關(guān)部門支持預(yù)研項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)部門聯(lián)動(dòng)，完善不同類型預(yù)研的投入機(jī)制，在可能發(fā)生革命性突破的方向，加強(qiáng)原理性探索、概念性設(shè)計(jì)或關(guān)鍵部件研制等預(yù)研工作;大科學(xué)裝置的設(shè)計(jì)和建造具有鮮明的工程和科研雙重性，應(yīng)考慮項(xiàng)目、人才的一體化資源配置方式，培養(yǎng)所需的科學(xué)、技術(shù)、工程、管理復(fù)合型領(lǐng)軍人才，重視設(shè)施建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)人才隊(duì)伍，加大穩(wěn)定支持力度。
再者，強(qiáng)化依托大科學(xué)裝置的建制化科學(xué)研究工作。一方面，加強(qiáng)開放共享，做好裝置升級(jí)和實(shí)驗(yàn)新方法、實(shí)驗(yàn)新技術(shù)的創(chuàng)新，提高裝置本身的運(yùn)行服務(wù)能力，為高水平科研活動(dòng)提供更好支撐;另一方面，找準(zhǔn)國(guó)家發(fā)展中遇到的重大瓶頸科學(xué)問題，設(shè)計(jì)一些利用建制化組織優(yōu)勢(shì)，多設(shè)施、多用戶協(xié)同創(chuàng)新的新機(jī)制。
例如在中科院支持下，我們與中科院金屬所、中國(guó)鋼研科技集團(tuán)、中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所、中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院等優(yōu)勢(shì)團(tuán)隊(duì)，圍繞航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和復(fù)合材料、高端軸承、高鐵輪軸等“卡脖子”技術(shù)，開展有組織、體系化的科學(xué)研究。技術(shù)人員和科研專家組成一體化團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，利用散裂中子源、北京同步輻射裝置、穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置等多個(gè)設(shè)施，共同制定實(shí)驗(yàn)方案，開發(fā)更精準(zhǔn)的測(cè)試方法，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ι?jí)與科學(xué)問題研究的深入融合。
第三，加強(qiáng)高水平國(guó)際合作，發(fā)起國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。大科學(xué)裝置一直是國(guó)際科技合作的重點(diǎn)領(lǐng)域，例如江門中微子實(shí)驗(yàn)獲得國(guó)際實(shí)物貢獻(xiàn)約3000萬(wàn)歐元，占比15%左右，共有境外16個(gè)國(guó)家和地區(qū)300多位科學(xué)家參加。
我們要堅(jiān)定開放合作，圍繞大科學(xué)裝置的建設(shè)和運(yùn)行，努力拓展合作范圍、方式和渠道。在項(xiàng)目遴選、評(píng)估、建設(shè)上有更多的國(guó)際參與和貢獻(xiàn)，同時(shí)積極參加國(guó)際項(xiàng)目，爭(zhēng)取國(guó)際支持。也希望國(guó)家選取有重大影響的“硬科技”項(xiàng)目，盡快發(fā)起實(shí)施若干國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃和大科學(xué)工程，推動(dòng)大科學(xué)裝置發(fā)展。
