大数跨境

大科学装置建设,是实现高水平科技自立自强根基

大科学装置建设,是实现高水平科技自立自强根基 中科富海
2023-05-08
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韩杰才

复合材料和光学材料专家,中国科学院院士,哈尔滨工业大学校长。长期从事超高温复合材料、红外光学晶体与薄膜材料研究。1966年3月出生于四川巴中市。1985年毕业于哈尔滨科学技术大学,1988年和1992年于哈尔滨工业大学获硕士和博士学位。2015年当选为中国科学院院士。


我们说现在是世界百年未有之大变局,这个变局的核心是“新的科技革命和产业变革”。从世界的格局来看,世界科学中心的转移,缔造了科技强国、军事强国。从第一次意大利到第二次的英国,到第三次的法国、德国、美国。科学中心的转移产生了世界强国,世界强国的核心是需要科技强国。

从我们国家的维度来看,我国已经进入必须依靠科技创新的发展新阶段。早期人均GDP1000-3000美元的量级,是以要素和土地资源驱动发展。到人均GDP5000美元是以资本为驱动的,过去二十年资本驱动是非常重要的,深圳也在这方面抓住了机会。现在是创新驱动的时期,人均GDP超过1万美元以上,必须要依靠科技创新,因为要素和资本带来的发展已经不可能产生新的增量,所以必须要更加注重社会的价值,打造基础科学这样的知识密集型产业。我们国家也到了必须依靠创新驱动发展的阶段。

中等收入国家进入发达国家,基本上是很少的,过去几十年也就是部分国家跨越了中等收入陷阱。从这个角度来讲,一种经济结构带来的增长动力即将耗尽之前,必须有新的调整,要调结构,转变增长方式。这是我国经济社会发展很重要的一个阶段,必须要依靠科技创新。

创新,特别是原始创新,原创性、颠覆性创新,必须依靠基础研究。基础研究是实现高水平科技自立自强的必然要求,也是实现科技强国的必由之路。同样大科学时代离不开先进的科学装置,现在没有综合性的大科学装置,很多科学基础的研究很难突破。在基础性的科学性研究中,大科学装置发挥着策源地的作用,也是基础研究工作必须依赖的一种条件支撑。

大科学装置为我们在哪些方面发挥了作用?比如探索未知世界、发展发现规律、实现技术变革,也是需要大科学装置。通过大科学装置为我们提供大型的复杂系统的研究条件,是突破科学前沿,解决经济社会发展和国家安全重大科学问题的大规模基础设施,必须要有这样的装置。

大科学装置的意义,从科学价值来看,是原创性抢占科技竞争制高点的成果,也是发挥了策源地作用。在产出应用方面,它是技术创新、产业发展和国力提升的强大动力;在国际合作方面,由于大科学装置是高投入高技术含量的装置,也是国际上这方面的科学家所期盼的装置,也是全世界同行业专家期盼的装置,所以又有国际合作很好的作用。

从大科学装置的影响来看,我们要想建设像光明科学城这样的科研创新基地、科学创新中心,必须要构筑大科学装置平台,发挥大科学装置平台的优势。在深圳光明要建设10个左右的大科学装置,依靠这个平台的支撑作用,可以汇聚一大批世界一流的科学家到这个装置上进行科学研究。只有科学家聚集在一起才可以聚焦解决大科学问题。现在解决大科学问题,必须是以团队作战,单打独斗已经不行了,科学研究的范式已经从单一作战到集团式作战的阶段。

从世界来看,1970年以来利用大科学装置获得诺贝尔奖的比例越来越高,1970年到1990年是40%,1991年到2010年是48%,2010年以后高达57%,所以证明了大科学装置已经成为推动现代科技发展的重器。

刚才谈到为什么建设大科学装置,建设的重要作用和意义。下面看一下现在国家大科学装置是什么情况。实际上,在2005年之前我国的大科学装置还是单点建设的,只有到了“十一五”才成规模化建设,有顶层设计的推进建设。

目前来看,我国已经建成、在建的大科学装置有将近60个。从学科分布来看,早期的大科学装置是围绕发现和寻找规律,技术变革方面相对来说比较少的。只有后来成规模化建设的时候,把工程领域和一些行业经济社会发展的重大问题解决列入了大科学装置的规划。所以我们看,大科学装置往往集中在天文、量子、物理、地球环境科学等方面。

大科学装置承建的单位主要为科研院所,从“十一五”开始高等院校才开始参与建设。从地域分布来说,北京是最多的,合肥和上海是第二名。利用大科学装置,合肥是一个比较典型的城市,正因为合肥建立了一系列的大科学装置集群,所以合肥现在科技创新能力特别强,2022年平均每天诞生5家国家高新技术企业,跃居全球科研城市第16位,全球科技集群排第55位,如今它以黑马之姿迈进万亿俱乐部。

如何以大科学装置推动创新发展?要谈大科学装置在深圳和大湾区的定位,还是使命驱动,还是要深化深圳的特色,从国家层面加强粤港澳大湾区大科学装置的统筹协同,充分发挥大科学装置的集群效应,打造多学科交叉的研究平台。第一是发现,第二是规律,第三是技术变革,能不能根据深圳的特点把大科学装置更多聚集到以实现技术变革解决经济社会发展重大科技问题方面,这是我们的一些思考。

通过大科学装置加强区域集群的合作,催生综合性国家科学中心建设,构筑创新人才聚集高地,推进新技术溢出效应,推动地区经济高质量发展,这就是光明新区要建设的。

大科学装置要发挥集群效应,还要加强研究手段合作,一个区域建设大科学装置不可能全覆盖,要依靠多区域共同协作推动装置发挥效能。比如推进多学科交叉,要促进多维度、多尺度创新研究,引领前沿科学领域快速发展,催生原创性的科研成果。

同时要加强应用领域的合作。发展力、持续力是大科学装置未来要解决的根本问题。没有市场、没有应用的引领,大科学装置的生存力就不足。生存力、发展力、持续力是一体化的,要实现不同产业领域的无缝式合作,形成完整能力体系,特别是大湾区的产业要合作,来促进产业壁垒技术的突破和全产业链的高效整合。大科学装置作为众多新型技术的孵化源头和高新技术产业的摇篮,这样我们建设光明科学城,建设大科学装置集群就能更好地发挥效能。

哈尔滨工业大学这次在深圳启动建设的装置也是跟我们在哈尔滨已经投入试运行的“空间环境地面模拟装置”形成互动。我们围绕着材料、元器件、生命、等离子体等物质,来研究空间特殊环境,为元器件的长寿命和人在空间的长期驻留提供科技支撑。同样,在深圳的装置,特别是针对电子信息产业的发展、深圳海洋、核能,要研究材料和基建在这些特殊环境下的作用,推动元器件高性能化、高质量化。

所以我的演讲中心思想就是,大科学装置的建设是实现高水平科技自立自强的根基。


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