科研简报
依托大学建设国家实验室 强化国家战略科技力量
作者:魏建国 发布时间:2020-06-23
摘要:

党的十九届四中全会强调“强化国家战略科技力量,健全国家实验室体系”。作为当今世界头号科技强国的美国,在依托研究型大学建设国家实验室方面积累了较为丰富的经验,值得借鉴。美国的国家实验室从战后至今仍然保持了强大的活力,在美国创新生态系统中占据独特的地位。经过长期的磨合与探索,在大学自由探索研究与国家实验室使命导向研究之间找到了共同发展的契合点。从美国几十年的发展可以看出,实行“政府所有——承包商运转”模式、依托研究型大学建设国家实验室的做法是一条较为成功的经验。我国建设国家实验室也没有必要另起炉灶,依托高水平大学现有资源来建设是比较现实的选项。对于新建国家实验室,也应充分发挥高水平大学的优势。从而实现大学基础研究和国家实验室战略导向研究之间的有效契合,实现高水平大学建设和国家实验室建设的合作共赢,最终在我国建成一个具有国际竞争力的研发体系。

  党的十九届四中全会审议通过的《中共中央关于坚持和完善中国特色社会主义制度 推进国家治理体系和治理能力现代化若干重大问题的决定》提出:“加快建设创新型国家,强化国家战略科技力量,健全国家实验室体系,构建社会主义市场经济条件下关键核心技术攻关新型**制。”国家实验室是国家战略科技力量的重要体现。作为当今世界头号科技强国的美国,在依托研究型大学建设国家实验室方面积累了较为丰富的经验,值得借鉴。

  一、美国的联邦政府研发体系

  美国的研发体系由四大部分组成:企业、联邦政府研发机构、大学和非营利组织。其中,联邦政府研发机构包括两类,一类是联邦政府的内部研发机构,例如隶属于商务部的国家标准与技术研究院(NIST)、隶属于卫生与公共服务部的国家卫生研究院(NIH)、隶属于能源部的国家能源技术实验室(NETL)等;还有一类是由联邦政府资助、由其他机构运转的研发机构(FFRDC),例如由加州大学运转的劳伦斯伯克利国家实验室、由麻省理工学院运转的林肯实验室等。一般将上述联邦研发机构称为联邦实验室,有时也称作国家实验室。国家实验室是美国国家战略科技力量的代表,它们集中开展国家使命导向的研发任务,满足国家特殊的、长期的研发需求,这些任务是已有的大学、企业等其他机构所无法完成的。“国家实验室系统是一个不可替代的国家资产,拥有几十年来发展起来的专门知识、设施和设备以及科学技术能力”。根据联邦实验室技术转让联盟(FLC)的统计,超过300个联邦实验室分布在美国全国各地。

  值得注意的是,美国的联邦研发机构也是一个非常庞大的体系。仅以能源部举办的17个国家实验室为例,相关的国家实验室共拥有57,600名全职当量雇员、2,300名博士后研究人员、33,000名科研设施使用者、10600名访问科学家。占地813000英亩,拥有4,740栋建筑。2015财年的运转经费为138亿美元,其中,能源部支持82%,其他联邦和非联邦机构支持18%。超过70亿美元用于人员薪酬和福利支出。而2011财年的运转经费达到146亿美元。[1]2008年以来,与能源部和其所属国家实验室有关的研究共产出了6个诺贝尔奖。

  根据美国《科学与工程指标2018》的统计,2015年,联邦政府研发机构开展的研发活动在研发总量、基础研究、应用研究、试验发展中所占的比例分别为:11.0%(7.2%、3.8%)、12.0%(7.1%、 4.9%)、17.0%(9.5、7.6%)、8.8%(6.5%、 2.3%)。[2]可以看出,国家实验室在国家研发活动、特别是基础研究和应用研究方面发挥着重要的作用。

  二、美国依托研究型大学建设国家实验室的做法

  由联邦政府资助、其他机构运转的研发机构是美国独具特色的研发组织形式,在美国的研发生态体系中扮演着非常独特的角色。这类国家实验室源自二战的战时需要,战后继续存在,并根据需要进行调整,同时还设立了新的国家实验室。1969年,此类国家实验室曾达到最多的74个。目前,13个联邦机构支持42个此类国家实验室。值得注意的是,在现有的42个此类国家实验室中,有14个是由大学(或大学联盟)作为承包商负责运转的。[3]比较著名的除了上文提到的加州大学运转的劳伦斯伯克利国家实验室、由麻省理工学院运转的林肯实验室外,还有芝加哥大学阿贡公司运转的阿贡国家实验室,由爱荷华州立大学运转的艾姆斯实验室,由斯坦福大学运转的SLAC国家加速器实验室,由卡耐基梅隆大学运转的软件工程研究所,由加州理工学院运转的喷气推进实验室。著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室、劳伦斯利弗莫尔国家实验室也曾由加州大学长期负责运转。这些国家实验室在原子弹、火箭、雷达等的研制方面都做出了极其重要的贡献。

  对于此类国家实验室,实行“政府所有——承包商运转”模式(GOCO)。[4] 该模式被认为是最为有效的,由联邦机构(例如能源部)规定国家实验室的任务和高级别的目标,同时允许基于竞争性选出的承包商来决定实现相关任务和目标的最佳方法。根据联邦政府的相关规定,大学作为竞标者和承包商与相关的联邦机构达成协议,运转相应的国家实验室。一般以五年为一个周期,在经过相关联邦机构的评估程序后可以延期。例如:芝加哥大学阿贡有限公司作为承包商的阿贡国家实验室的承包期间到2026年9月30日到期,而加州大学作为承包商的劳伦斯伯克利国家实验室的承包期限到2025年5月31日到期。国家实验室的经费主要由联邦政府提供,大多数设施也归联邦政府所有。

  国家实验室与大学的关系非常密切。国家实验室的活力非常依赖大学的基础研究,大学还为国家实验室培养未来的研究者,而大学的学生和教师可以通过使用国家实验室的科研设施开展科研活动。具体而言,国家实验室和大学之间通过多种方式建立了极其密切的关系:(1)多样化的人员交流与合作。共同聘任研究人员在国家实验室的人员构成中占有一定的比例。根据美国能源部2017年发布的第一个《能源部国家实验室状况年度报告》的统计,2015年,艾姆斯实验室有309名全职当量雇员,有73名是共同聘任的。阿贡国家实验室有3,298名全职当量雇员,有248名是共同聘任的。劳伦斯伯克利国家实验室有3,304名全职当量雇员,有245名是共同聘任的。SLAC国家加速器实验室有1,452名全职当量雇员,有55名是共同聘任的。而能源部所属国家实验室共同聘任的总数为1,285人。国家实验室还为大学的本科生和研究生提供实习和研究机会,为研究人员提供博士后和访问科学家研究职位,为教师和学生提供科研设施的使用机会。[5]例如:艾姆斯实验室有43名博士后研究人员、45名本科生、59名研究生、84名访问科学家。阿贡国家实验室有315名博士后研究人员、250名本科生、207名研究生、7,186名设施使用者、1,362名访问科学家。劳伦斯伯克利国家实验室有476名博士后研究人员、149名本科生、330名研究生、10,798名设施使用者、2,170名访问科学家。SLAC国家加速器实验室有119名博士后研究人员、167名研究生、2,737名设施使用者、47名访问科学家。此外,大学的研究人员会服务于国家实验室的董事会、咨询委员会和审查小组等机构,而国家实验室的研究人员也会服务于大学的论文答辩委员会、咨询委员会、审查委员会等机构。(2)国家实验室通过课题分包支持大学的研究人员开展特定领域的研究。国家实验室的课题分包不但给大学的教育和培训提供了额外的途径,也代表了对大学的大量资源流入。2015年,能源部国家实验室给大学分包课题超过5亿美元。此外,能源部通过学术研究补助金给大学的直接支持也超过9亿美元。(3)国家实验室和大学的研究人员合作开展研究项目。(4)国家实验室和大学联合设立战略研究中心、研究所,关注科学前沿的新领域。例如:洛斯阿拉莫斯国家实验室和加州大学圣地亚哥分校工学院通过联合设立工程研究所建立教育和研究伙伴关系,旨在促进使命导向的、开发新一代硬件和软件工具的多学科工程研究;吸引、培养和留住能够高效完成国家实验室国家安全使命的世界一流技术人员。此外,洛斯阿拉莫斯国家实验室还和加州大学圣芭芭拉分校联合设立了多尺度材料研究所,和加州大学戴维斯分校设立了材料设计研究所。橡树岭国家实验室和田纳西大学联合设立了橡树岭研究所。

  总之,尽管源自战时的依托大学的国家实验室体制在和平时期面临多种挑战,然而国家实验室通过变革适应环境的变化,从战后至今仍然保持了强大的活力,在美国创新生态系统中占据独特的地位,是体现美国国家战略科技力量的重要科研组织形式。大学在国家实验室运转中仍然扮演着极其重要的角色。目前,有14个国家实验室是大学(或大学联盟)作为承包商直接运转的。有些国家实验室尽管由原来的大学作为承包商直接运转变更为公司或非营利组织作为承包商进行运转,但是,在相关的公司或非营利组织设立中,大学是其中重要的成员。例如:著名的洛斯阿拉莫斯国家实验室之前由加州大学运转,2006年变更为洛斯阿拉莫斯国家安全公司运转,2018年则由Triad国家安全公司运转,加州大学都是这两个公司的股东。劳伦斯利弗莫尔国家实验室最初也由加州大学负责运转,现由劳伦斯利弗莫尔国家安全公司负责运转,加州大学也是该公司的股东。此外,著名的橡树岭国家实验室早期由洛克希德马丁能源研究公司运转,从2000年开始,由田纳西大学和巴特尔荣誉研究所通过各占一半股权联合设立的公司(UT-Battelle, LLC)进行运转。可以看出,虽然大学自由探索研究与国家实验室使命导向研究之间存在内在的张力,但是,经过长期的磨合与探索,国家实验室和大学之间还是找到了共同发展的契合点。依托大学、由大学直接或间接参与国家实验室的运转仍然不失为一个提升国家战略科技力量的成功做法。

  三、我国应依托高水平大学建设国家实验室

  为了抢占未来科技制高点,强化国家战略科技力量,应该重视国家实验室的建设。从美国几十年的发展可以看出,实行“政府所有——承包商运转”模式、依托研究型大学建设国家实验室的做法是一条较为成功的经验。国家试验室的建设有多种模式,依托高水平大学建设可以作为一种选择。我国建设国家实验室也没有必要另起炉灶,依托高水平大学现有资源来建设是比较现实的选项。对于新建国家实验室,也应充分发挥高水平大学的优势。从而实现大学基础研究和国家实验室战略导向研究之间的有效契合,实现高水平大学建设和国家实验室建设的合作共赢,最终在我国建成一个具有国际竞争力的研发体系。

  由高水平大学根据相关政府部门的委托来运转国家实验室,在具体操作上:在人员方面,国家实验室的高层次研究人员可以和大学的院系共同聘任,这也是保证国家实验室能够吸引高层次人才的重要方式。国家实验室往往配置大型科研设施,这些大型科研设施的运转需要大量的工程师,可以通过灵活的市场机制来聘任工程师。国家实验室可以为大学的本科生、研究生提供实习和研究机会,可以设置大量的博士后、访问学者研究职位来开展研究。国家实验室的大型科研设施也可以供大学及其他相关科研机构的研究人员使用。在经费方面,应该借鉴美国能源部国家实验室的经费主要由联邦政府提供的做法,由中央政府为国家实验室提供稳定的经费支持。国家实验室大型科研设施的日常运转离不开大量经费的支持,稳定支持甚为关键。

  [1] 值得注意的是,中国科学院的正式职工为7.1万余人,2019年初部门预算总额为8,782,701.31万元。

  [2] 括号中为两类研发机构各自所占的比例。

  [3] 此外,由工业公司运转6个,由非营利组织运转22个。

  [4] 还有一类为联邦政府内部的研发机构,由政府直接负责运转,为“政府所有——政府运转”模式(GOGO)。

  [5] 能源部国家实验室的科研设施使用者中超过60%的人员来自大学。