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中国首批国家实验室两会曝光 四大实验室对标美国使命有变

刚刚结束的中国两会上,中国国务院总理李克强在《2021年政府工作报告》中三次提及“国家实验室”,赋予国家实验室“战略科技力量”的使命,并宣称已“成功组建首批国家实验室”。与此同时,对标美国国家实验室体系,中国三大国家实验室曝光网络,依托大科学装置,聚焦大科学,中国国家实验室图谋不小。

重构中国国家实验室

中国的科研体系师法苏联,是在政府主导下建立的,国务院各部委及各级地方政府,乃至解放军均设立了各自的实验室体系。比如,教育部在各高校批准设立的教育部重点实验室,国家卫生和计划生育委员会即原卫生部批准在医学院校、大学医学院以及医学研究院设立的重点实验室,解放军也在一些军事院校或国防相关院校设立国防科技重点实验室,地方政府也在其辖区设立了省部级重点实验室,直属国务院的中国科学院更是拥有庞大的实验室体系。

不过,所谓的国家实验室体系则是由中国国家科学技术主管机关科技部负责组建,科技部还负责统揽国务院各部位、各级地方政府、国有企业、高等院校、科研院所等的实验室体系。目前,中国国家实验室体系最高阶的为国家实验,其次为国家重点实验室、国家研究中心,再次为国家工程技术研究中心、国家科技基础条件平台、国家工程实验室、国家工程研究中心等等。目前,中国已经建立253个国家重点实验室、6个国家研究中心以及包括分中心在内的359个国家工程技术研究中心,覆盖30个省市自治区。

国家实验室作为中国科研体系中最顶级的存在,1980年代至1990年代分别建立了三个国家实验室:依托中国科学技术大学在安徽合肥建立的国家同步辐射实验室,依托中国科学院高能物理研究所建立的北京正负电子对撞机国家实验室,依托中国科学院近代物理研究所在甘肃兰州建立的兰州重离子加速器国家实验室。三大国家实验室分别对应中国第一台以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源、中国第一台高能粒子加速器北京正负电子对撞机(BEPC)、中国第一台大型重离子加速器系统兰州重离子加速器(HIRFL)等三大“大科学”装置。

2000年,中国科技部批准建立沈阳材料科学国家(联合)实验室;2003年又批准筹建北京凝聚态物理国家实验室、合肥微尺度物质科学国家实验室、武汉光电国家实验室、清华信息科学与技术国家实验室、北京分子科学国家实验室等五个国家实验室;2013年青岛海洋科学与技术国家实验室获批建立。至此,中国共建立了7个试点国家实验室。

然而,2017年中国科技部发文《关于批准组建北京分子科学等6个国家研究中心的通知》,将北京凝聚态物理国家实验室等6个试点国家实验室降格为“国家研究中心”,仅青岛海洋科学与技术国家实验室得以保留。中国科技部之所以重组国家实验室,一方面可能在于试点没有达到预期效果,但更大的可能性在于中国政府赋予国家实验室的使命有变。

此前的国家实验室,几乎都是依托单一高校或科研院所、针对单一领域的实验室,而李克强在《20201年政府工作报告》中提出的是“加快构建以国家实验室为引领的战略科技力量”,即赋予国家实验室具备引领作用的“战略科技力量”使命。从某种程度上来说,新版中国国家实验室就是对标美国国家实验室体系。

所谓的美国国家实验室体系,通俗地讲就是美国能源部所属的17家国家实验室,大多都是因二战时期美国研制原子弹的曼哈顿工程而组建,比如劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)与洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)至今仍是美国两大核武器研发机构,橡树岭国家实验室(ORNL)曾为曼哈顿工程生产铀、钚,如今这些国家实验室已经发展成大型多学科研究机构。二战以来涌现出了30多位诺贝尔奖获得者,加上曾受能源部国家实验室雇用或得到国家实验室在仪器设施、科研经费等方面支持的科学家,获得诺贝尔奖的总计超过110人次。

国家实验作为美国最顶层的科研机构,被视为美国国家科研体系的引领者和重要支柱,是美国科研发展均衡并保持强大实力的重要原因之一。聚焦“重要基础前沿研究、关系国家竞争力和国家安全的战略性高技术研究、未来技术先导性研究、产业通用技术和共性技术研究、重大与关键科技创新平台和基础设施、颠覆性技术等等”,并长期保持稳定,甚至极端到“非需长期稳定投入的领域不建”的程度,排除可由高校和工业界在短期内能够解决的问题,即需要长期稳定投入的战略性必争领域研究。比如,美国研究受控核聚变的“国家点火装置”就是由LLNL建造,ORNL的“泰坦”、“高峰”超级计算机也进入了世界超级计算机TOP500且多次排名第一。

三大国家实验室曝光

国家实验室重组后,新版国家实验室至今中国官方仍未公布,不过中国国务院总理李克强在《2021年政府工作报告》中谈及2020年政府工作时披露,已经“成功组建首批国家实验室”。而据网络披露,首批国家实验室约有三到四家,包括位于广东深圳的鹏城实验室、安徽合肥的合肥实验室、上海浦东的张江实验室以及北京怀柔的怀柔实验室,其中前三家实验室较为确定。

鹏城实验室2017年12月由广东省批准设立,深圳市政府主导,依托哈尔滨工业大学(深圳),与北京大学深圳研究生院、清华大学深圳国际研究生院、深圳大学、南方科技大学、香港中文大学(深圳)、中国科学院深圳先进技术研究院、深圳国家超算中心以及华为、中兴、腾讯、中国电子信息产业集团、中国移动、中国联通、中国航天科技集团等高校、科研院所、高科技企业联合建立。由深圳市长陈如桂出任理事长,中国工程院院士高文出任实验室主任,引进了31位院士、160余位国际会士与国家杰青等高端人才。

目前,鹏城实验室聚焦通信、网络、智能三个方向,这不仅是未来新经济发展方向,也是深圳的优势产业。在信息通信领域,由深圳成长起来的华为与中兴属于引领市场的世界级企业,哈尔滨工业大学、深圳先进技术研究院、腾讯等在人工智能领域也有一席之地,产学研结合1+1>2,助推深圳产业转型。而包括深圳在内的粤港澳大湾区又是中国官方规划的四大经济区之一,鹏城实验室将由深圳辐射整个粤港澳大湾区乃至整个中国。而据高文披露,鹏城实验室利用华为鲲鹏处理器与AI训练集群Atlas 900研制的第二代“鹏城云脑”,专用于人工智能AI训练,其峰值算力高达每秒1,000P即100亿亿次,存储性能至今高居IO 500第一,并免费向全国开放。

位于上海浦东的张江实验室,则是上海以中科院上海高等研究院为主体整合相关资源组建。中科院为支持张江实验室发展,将上海光源、国家蛋白质设施(上海)等国家重大科技基础设施全部划转至中科院上海高等研究院。上海市长应勇、中科院院长白春礼共同出任张江实验室管委会主任,规格之高前所未有。“张江实验室初期将通过建设大科学装置、攻关重点方向、融合交叉创新相结合进行研究布局,开展光子科学大科学设施群及相关基础研究、生命科学和信息技术两大重点方向攻关研究、生命科学与信息技术交叉方向——类脑智能研究。”

合肥实验室位于安徽省合肥市,依托中国科学技术大学,由中科院与安徽省共建,聚焦量子通信、量子计算、量子精密测量、量子器件与材料等前沿领域的科学研究,推动量子技术与物质科学、能源科学和生命科学的交叉融合。中国科学技术大学本就是中国量子技术研究领军机构,以中科大常务副校长、中科院院士潘建伟为首的研究团队在量子通信领域所取得的成就世界瞩目。

北京怀柔实验室位于北京北部郊区的怀柔科学城,科学城由中科院与北京市政府共建,依托中国科学院大学建设。关于怀柔实验室的公开资料并不多,也有消息称获批的是北京昌平实验室,昌平实验室系围绕入驻昌平未来科技城的科研院所组建。在北京市的相关规划中,除了组建昌平国家实验、怀柔国家实验室外,还要依托中关村科学城组建中关村国家实验,以北京强大的科研资源组建三个国家实验室很寻常。

除了上述国家实验室外,浙江杭州围绕人工智能算法、智能机器人、智能芯片、网络健康大数据、网络大空间搜索研究等组建了之江实验室,四川成都正在围绕空天科技、生命科学、先进核能、电子信息等领域筹建天府实验室,均以冲击国家实验室为目标。此外,科教资源占据优势的江苏南京、湖北武汉、陕西西安等也具备组建国家实验室的实力。

未来中国规划的四大经济区中,鹏城实验室对应粤港澳大湾区;张江实验室、合肥实验室对应长三角经济区,之江实验室也位于这一地区;昌平实验室或怀柔实验室对应京津冀经济区,筹建中的中关村实验室也位于北京;筹建中的天府实验室对应成渝经济区。新型国家实验室的组建与布局,将极大地促进的中国经济的发展转型与区域协调发展。当然,如何防止新版国家实验室沦为又一次科研圈地运动、换汤不换药,需要相关机构费心。

图:美国能源部17家国家实验室之一的桑迪亚国家实验室(SNL)中可测试核武器的“大科学”装置“Z机器”。

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