如果科學(xué)研究有一個(gè)“理想國(guó)”，它應(yīng)該是什么樣子？

上海光源曾以“自破土到出光僅用了3年時(shí)間”的速度，創(chuàng)下了一個(gè)世界紀(jì)錄。2014年恰逢中科院研究所分類(lèi)改革的契機(jī)，他們以建設(shè)大科學(xué)中心為抓手，立足張江這個(gè)全球最密集的大科學(xué)裝置群，為我國(guó)重大研究設(shè)施向社會(huì)開(kāi)放探索完整的機(jī)制，樹(shù)立起一塊全國(guó)可復(fù)制、可推廣的樣板。2017年9月，張江實(shí)驗(yàn)室的掛牌，上海光源的整體劃轉(zhuǎn)，又逐漸拓展形成全新格局。

俯瞰張江科學(xué)城，一座座大科學(xué)裝置拔地而起。中科院在上海張江所努力打造的，恰恰是集聚全球創(chuàng)新資源的“強(qiáng)磁場(chǎng)”、創(chuàng)新成果的“原產(chǎn)地”，又是頂級(jí)科學(xué)家的“孵化器”、高水平科技人才的“培養(yǎng)皿”。

一個(gè)全球規(guī)模最大、種類(lèi)最齊全、功能最強(qiáng)的光子大科學(xué)裝置群正在逐步形成。在這座冉冉升起的創(chuàng)新“理想城”，探索建立科研“理想國(guó)”，意義非凡。

上海光源全景 胡蔚成攝

■特約撰稿 花梨舒

今年5月6日，我國(guó)大陸首臺(tái)第三代同步輻射光源——上海光源，迎來(lái)了向用戶(hù)開(kāi)放十周年的“生日”。

這個(gè)從農(nóng)田中破土而出的“鸚鵡螺”，是由中國(guó)科學(xué)院與上海市共建的首個(gè)大科學(xué)裝置。過(guò)去十年間，以上海光源為中心，院市合作、建設(shè)大科學(xué)裝置的“東風(fēng)”，正在浦東張江涌流：國(guó)家蛋白質(zhì)設(shè)施已投入使用；上海光源線(xiàn)站二期工程16條線(xiàn)站順利推進(jìn)；軟X射線(xiàn)自由電子激光裝置與活細(xì)胞成像裝置不斷優(yōu)化；硬X射線(xiàn)自由電子激光裝置土建工程已全面展開(kāi)；百拍瓦超強(qiáng)超短激光裝置也在加緊攻關(guān)……到2025年，這些裝置全面建成時(shí)，張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心將成為世界上大科學(xué)裝置最密集的地方。

如何將這些大科學(xué)裝置聯(lián)接成一個(gè)相互協(xié)同、緊密配合的“朋友圈”？一條可行之路是建立大科學(xué)研究中心，仿效德國(guó)的亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)，打破大科學(xué)裝置間的“圍墻”，使它們能并指成拳，為中國(guó)乃至世界科技創(chuàng)新，釋放出更強(qiáng)大的力量。

以中科院研究所分類(lèi)改革為契機(jī)，2014年11月，中科院院長(zhǎng)辦公會(huì)議批準(zhǔn)籌建中科院上海大科學(xué)中心——打造中國(guó)版“亥姆霍茲”，邁出了新征程的第一步。

崛起張江：科研重器構(gòu)筑科技創(chuàng)新地標(biāo)

2018年2月，張江實(shí)驗(yàn)室管理委員會(huì)第一次會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)。圖片來(lái)源：中科院上海分院官網(wǎng)

今年5月，美國(guó)加州大學(xué)圣克魯茲分校教授戴維德·貝朗格不遠(yuǎn)萬(wàn)里，慕名來(lái)到上海光源做實(shí)驗(yàn)，緣于同行對(duì)上海光源優(yōu)異性能的共同贊譽(yù)。

曾幾何時(shí)，中國(guó)科學(xué)家只能站在“世界同步輻射俱樂(lè)部”的門(mén)外，靠申請(qǐng)國(guó)外大科學(xué)裝置的機(jī)時(shí)艱難開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究。

1993年12月，丁大釗、方守賢、冼鼎昌3位中科院院士前瞻性地向國(guó)家提議：“在我國(guó)建設(shè)一臺(tái)第三代同步輻射光源”。1995年3月，中科院與上海市政府商定，將這臺(tái)大科學(xué)裝置落地張江。

在十幾年漫長(zhǎng)的立項(xiàng)、預(yù)研與建設(shè)過(guò)程中，中科院調(diào)集了大量精兵強(qiáng)將來(lái)到中科院上海應(yīng)用物理研究所，參與光源建設(shè)。2009年5月，上海光源建成。如今，經(jīng)過(guò)十年運(yùn)行，上海光源在國(guó)際同類(lèi)中能第三代光源中的產(chǎn)出成果數(shù)量與質(zhì)量均位居前列。從去年起，上海光源開(kāi)始接受全球科學(xué)家的申請(qǐng)，迄今已服務(wù)了16個(gè)國(guó)家的177名科研人員。

形似巨大的鸚鵡螺，電子能量高達(dá)3.5G電子伏特的同步輻射光，從432米儲(chǔ)存環(huán)中被一條條光束線(xiàn)站引出。上海光源已經(jīng)成為支撐國(guó)內(nèi)諸多學(xué)科領(lǐng)域前沿“領(lǐng)跑”和高技術(shù)發(fā)展不可或缺的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——

穩(wěn)定運(yùn)行十年，用戶(hù)從第一批20人增長(zhǎng)到累計(jì)24684人，每年向用戶(hù)穩(wěn)定供光5500小時(shí)，實(shí)驗(yàn)支持用戶(hù)發(fā)表論文逾5000篇，其中高水平論文（SCI一區(qū)）1500余篇，包括在《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》上發(fā)表96篇。

上海光源直接助力我國(guó)結(jié)構(gòu)生物學(xué)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展。2009年以前，國(guó)內(nèi)同步輻射裝置解析出的蛋白質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)僅有99個(gè)，而依靠上海光源，現(xiàn)在已多達(dá)3775個(gè)。其中，埃博拉病毒、禽流感病毒等重要蛋白質(zhì)的解析，為全球公共衛(wèi)生事件的解決作出了重要貢獻(xiàn)。

借助上海光源，我國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了外爾費(fèi)米子、三重簡(jiǎn)并費(fèi)米子。這是世界物理學(xué)界90年來(lái)的首次發(fā)現(xiàn)，對(duì)研發(fā)室溫低能耗電子器件有重要價(jià)值，還可用于量子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)制造。

在新能源、新材料、環(huán)境保護(hù)、文物保護(hù)等領(lǐng)域，上海光源頻頻助力用戶(hù)取得突破。中科院院士包信和利用上海光源開(kāi)展納米催化研究，成為上海光源首個(gè)登上《科學(xué)》的成果。

就在上海光源向用戶(hù)開(kāi)放之際，蛋白質(zhì)設(shè)施開(kāi)始興建，并于2015年7月通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收。作為全球生命科學(xué)領(lǐng)域首個(gè)以各種大型科學(xué)儀器和先進(jìn)技術(shù)集成為核心的綜合性大科學(xué)裝置，截至2018年底，蛋白質(zhì)設(shè)施累計(jì)提供用戶(hù)機(jī)時(shí)46.7萬(wàn)小時(shí)；實(shí)驗(yàn)研究支撐發(fā)表SCI論文714篇，包括在《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》上發(fā)表39篇。

以提升原始創(chuàng)新能力和支撐重大科技突破為目標(biāo)，近年來(lái)，中科院在滬持續(xù)布局建設(shè)一批大科學(xué)裝置，一個(gè)全球規(guī)模最大、種類(lèi)最齊全、功能最強(qiáng)的光子大科學(xué)裝置群正在逐步形成，將有力提升我國(guó)在相關(guān)研究領(lǐng)域的國(guó)際話(huà)語(yǔ)權(quán)。

與此同時(shí)，中科院與上海市政府聯(lián)合，積極布局世界一流科學(xué)城、世界一流實(shí)驗(yàn)室，打造高水平創(chuàng)新基地。預(yù)計(jì)到2025年，這些重大設(shè)施與創(chuàng)新機(jī)構(gòu)建成運(yùn)行后，將吸引全球越來(lái)越多的科學(xué)家來(lái)滬開(kāi)展前沿科學(xué)研究，一座“科研重鎮(zhèn)”的雛形已經(jīng)顯露出來(lái)。

“科研重鎮(zhèn)”也將是人才高地。大科學(xué)裝置為各類(lèi)科技人員成長(zhǎng)提供了廣闊舞臺(tái)，成為頂級(jí)科學(xué)家的“孵化器”和高水平科技人才的“培養(yǎng)皿”。

今年，上海光源有兩位優(yōu)秀用戶(hù)剛剛當(dāng)選美國(guó)科學(xué)院外籍院士。“十年間，上海光源聚集了一批優(yōu)秀科學(xué)家及團(tuán)隊(duì)。”中科院上海大科學(xué)中心主任、中科院上海應(yīng)用物理研究所原所長(zhǎng)、中科院上海高等研究院副院長(zhǎng)趙振堂說(shuō)，在上海光源的用戶(hù)中，有兩院院士53人，“百人計(jì)劃”“杰青”“人才”科學(xué)家領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)400多個(gè)。

破除圍墻：大科學(xué)裝置建起全球朋友圈

俯瞰張江科學(xué)城，當(dāng)一座座大科學(xué)裝置拔地而起，科學(xué)家不禁思考起這樣一個(gè)問(wèn)題：由于建設(shè)主體單位不同，這些大科學(xué)裝置是否會(huì)變成一個(gè)個(gè)科研創(chuàng)新的“孤島”？即便每個(gè)設(shè)施都“力拔山兮”，若難以形成合力，則勢(shì)必?zé)o法發(fā)揮出最強(qiáng)大的潛能。

趙振堂說(shuō)，破除大科學(xué)裝置之間的“圍墻”，使所有大裝置攜手并進(jìn)、各展所長(zhǎng)，是籌建上海大科學(xué)中心的“初心”，也是其承擔(dān)的使命。

2014年，中科院?jiǎn)��?dòng)研究所分類(lèi)改革。建立大科學(xué)中心，成為負(fù)責(zé)運(yùn)行上海光源的上海應(yīng)用物理所給中科院提出的一個(gè)建議。當(dāng)年12月，中科院黨組做出決定：在上海建立大科學(xué)中心，探索大科學(xué)裝置集群的新型運(yùn)作機(jī)制。

“我們做了大量的前期準(zhǔn)備工作，但體制機(jī)制上的‘破墻’并非易事。”趙振堂說(shuō)，最初設(shè)想是建立光子科學(xué)中心，但張江實(shí)驗(yàn)室的掛牌以及上海光源的整體劃轉(zhuǎn)，逐漸拓展形成全新格局。

上海光源實(shí)驗(yàn)大廳 胡蔚成攝

國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施

科研人員在工作。國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施供圖

作為中科院與上海市開(kāi)展的新一輪院市合作項(xiàng)目，張江實(shí)驗(yàn)室致力于將中科院的學(xué)科基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)和人才團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)，與上海突出的改革優(yōu)勢(shì)、創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)和國(guó)際化優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，使上海成為國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成長(zhǎng)的“沃土”和“家園”。

2017年5月，中科院黨組作出決定，將中科院在上海的大科學(xué)裝置全部劃歸中科院上海高等研究院，以支持張江實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

當(dāng)年9月，張江實(shí)驗(yàn)室掛牌。上海大科學(xué)中心成為其下屬的一個(gè)機(jī)構(gòu)，掛靠上海高等研究院，為大科學(xué)裝置打造“朋友圈”的“破墻”之路正式起步。

“這只是我們探索大科學(xué)裝置聯(lián)合機(jī)制的第一步。”趙振堂表示，打造一個(gè)世界級(jí)的共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，必須有一流的運(yùn)行設(shè)施、高效開(kāi)放的共享機(jī)制以及先進(jìn)的技術(shù)支撐和管理服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“裝置—方法—研究”緊密結(jié)合，有利于提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，產(chǎn)出重大和重要成果。

“因此，建設(shè)和穩(wěn)定一支高水平的運(yùn)維隊(duì)伍十分重要，面對(duì)張江企業(yè)‘四面楚歌’挖人的現(xiàn)狀，我們還需要在凝聚隊(duì)伍上做更多探索。”趙振堂說(shuō)，有了出色的人才，有了高水平的運(yùn)維隊(duì)伍，才能不斷改進(jìn)用戶(hù)實(shí)驗(yàn)的技術(shù)支撐條件（包括專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室、樣品保存和準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和處理等），并提高管理服務(wù)水平（包括課題申請(qǐng)、審批、執(zhí)行與實(shí)驗(yàn)服務(wù)等）。在此基礎(chǔ)上，大科學(xué)裝置群才能面向世界科技前沿、面向國(guó)家重大需求、面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)，全方位開(kāi)放合作，聚焦重點(diǎn)，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)和區(qū)域輻射，不斷產(chǎn)出重大成果。

現(xiàn)在，上海大科學(xué)中心擁有一支600多人的精干研究團(tuán)隊(duì)。這支團(tuán)隊(duì)通過(guò)同步輻射光源、蛋白質(zhì)設(shè)施、自由電子激光裝置和光束線(xiàn)站的建設(shè)及運(yùn)行，已成為我國(guó)大科學(xué)設(shè)施設(shè)計(jì)建設(shè)、新技術(shù)研發(fā)、設(shè)施運(yùn)維和前沿交叉研究的國(guó)際科技勁旅。

上海光源曾以“自破土到出光僅用了3年時(shí)間”的速度，創(chuàng)下了一個(gè)世界紀(jì)錄。趙振堂表示，他們將利用好研究所分類(lèi)改革的契機(jī)，以建設(shè)大科學(xué)中心為抓手，立足張江這個(gè)全球最密集的大科學(xué)裝置群，為我國(guó)重大研究設(shè)施向社會(huì)開(kāi)放探索完整的機(jī)制，樹(shù)立起一塊全國(guó)可復(fù)制、可推廣的樣板。

統(tǒng)籌協(xié)同：打造科研“理想國(guó)”

如果科學(xué)研究有一個(gè)“理想國(guó)”，它應(yīng)該會(huì)是這個(gè)樣子：一名科學(xué)家提出一個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題，來(lái)自不同領(lǐng)域的科學(xué)家?guī)退麑��?wèn)題分解，并設(shè)計(jì)出一系列實(shí)驗(yàn)，然后利用這里擁有的一流大科學(xué)裝置，以最優(yōu)、最快的途徑探尋科學(xué)真知。

中科院在上海張江努力打造的，恰恰是這樣一個(gè)集聚全球創(chuàng)新資源的“強(qiáng)磁場(chǎng)”、創(chuàng)新成果的“原產(chǎn)地”。在這座冉冉升起的創(chuàng)新“理想城”，探索建立科研“理想國(guó)”，意義非凡。

對(duì)大科學(xué)裝置進(jìn)行統(tǒng)籌管理，保持其性能的優(yōu)越，最終目的還是為了服務(wù)用戶(hù)。趙振堂認(rèn)為，效仿德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)，打造中國(guó)版“亥姆霍茲”，是上海大科學(xué)中心的未來(lái)發(fā)展目標(biāo)。

成立于2001年的德國(guó)亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)擁有18個(gè)國(guó)家科研中心，其最大特點(diǎn)在于打破了以往各法人科研中心各行其是的運(yùn)行框架，也突破了政府部門(mén)主導(dǎo)科技經(jīng)費(fèi)管理的模式。它以重大科學(xué)問(wèn)題為導(dǎo)向，在聯(lián)合會(huì)內(nèi)部實(shí)施科研人員主導(dǎo)的五年科技任務(wù)規(guī)劃，并根據(jù)計(jì)劃內(nèi)容的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力配置國(guó)家撥付的科研經(jīng)費(fèi)。

“對(duì)于大科學(xué)裝置集群的聯(lián)合運(yùn)行，亥姆霍茲聯(lián)合會(huì)是一個(gè)很好的參考。”趙振堂透露，近兩年來(lái)，上海大科學(xué)中心已建立了經(jīng)費(fèi)管理、崗位聘任、項(xiàng)目實(shí)施等統(tǒng)籌管理制度，為即將形成的大科學(xué)裝置聯(lián)盟夯實(shí)了基礎(chǔ)。

首先，一家科研機(jī)構(gòu)如果希望進(jìn)入大科學(xué)中心，必須擁有“入會(huì)資格”。趙振堂說(shuō)，擁有“入會(huì)資格”意味著“擁有大科學(xué)裝置”。比如，目前已經(jīng)加入上海大科學(xué)中心的4家科研單位，都有已經(jīng)建成或正在建造的大科學(xué)裝置。除了上海光源和蛋白質(zhì)設(shè)施，還有中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所、上海科技大學(xué)。前者在上海光源出資建造了兩條光束線(xiàn)站，后者則是硬X射線(xiàn)自由電子激光裝置的項(xiàng)目法人單位。

其次，在上海大科學(xué)中心內(nèi)部，將最終建立起一套提供“一門(mén)式”實(shí)驗(yàn)解決方案的流程。何建華說(shuō)，“以后科學(xué)家?guī)е�科學(xué)問(wèn)題來(lái)，由中心召集各路專(zhuān)家，一起對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分解，再合理安排使用各種大裝置上的機(jī)時(shí)，使科學(xué)問(wèn)題能得到最高效的解決。”

中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所研究員周佳海是上海光源和蛋白質(zhì)設(shè)施的“雙料”用戶(hù)。他的學(xué)生幾乎每個(gè)月都跑去張江做實(shí)驗(yàn)。“如果去一次就能完成所有實(shí)驗(yàn)，那將使科研效率大大提升。”周佳海希望大科學(xué)中心早日推出“實(shí)驗(yàn)套餐”的定制服務(wù)。

最終，上海大科學(xué)中心將面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，依托國(guó)際一流的大科學(xué)裝置集群，形成以大裝置群為核心、以交叉研究平臺(tái)為橋梁、集聚高水平科學(xué)與技術(shù)團(tuán)隊(duì)的研究基地，對(duì)接上海張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心的建設(shè)和管理模式，發(fā)展成為綜合型國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。

趙振堂透露，面向國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和重大前沿科學(xué)問(wèn)題，上海大科學(xué)中心已經(jīng)在光子科學(xué)、生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)等領(lǐng)域部署了一系列高端用戶(hù)項(xiàng)目，未來(lái)將與全球科學(xué)家開(kāi)展更為廣泛深入的合作。