大科学“顶天立地”，中国基础科研如何扛鼎

大音希声，大象无形。天地之间，大科学是重要支柱。

在世界已经进入大科学时代的背景下，加强基础研究，夯实科技自立自强根基的重要性日益凸显。习近平总书记在中共中央政治局第三次集体学习时强调，基础研究组织化程度越来越高，制度保障和政策引导对基础研究产出的影响越来越大；要协同构建中国特色国家实验室体系，布局建设基础学科研究中心，超前部署新型科研信息化基础平台，形成强大的基础研究骨干网络。

讲话引发了国内科学界的热烈反响。多位中国科学院院士接受第一财经记者采访时，就大科学时代我国如何进行基础科研的突破建言献策。他们一致认为，组织开展面向重大科学问题的协同攻关是目前中国科学研究的当务之急，我国应尽快完善国家实验室等科研体系的建设。

科学研究建制化意义重大

大科学一般指的是规模巨大，拥有高级技术装备，并对社会政治、经济、文化等产生重大影响作用的科学。

中国科学院院士、半导体物理和器件专家褚君浩向第一财经记者详细解读了大科学时代背景下，中国强调科学研究组织化和建制化的意义。他认为，技术的研发应该以应用需求为导向引领，增加科研工作上下游协同的重要性愈发凸显，科学规律的发现、科学技术的发明和科学研究在实际生活中的应用三者不能割裂。

褚君浩称，学科之间的交叉融合诞生了“大科学”，在18、19世纪，一个实验室就可以做科研了。但科学发展到今天，深度、广度和难度都有了数量级的提升，很多科学问题需要跨学科的研究才能解决，对基础科研提出了更高的要求。

以材料技术为例，褚君浩对第一财经记者表示：“材料科学涉及材料设计、材料制备技术、材料工艺和设备、材料的表征以及测量；而材料的开发目的是为了实现某一领域的应用，这就是我们所说的‘料要成器’，器件是装在一个更大的系统上的，器件要好用才有价值。”

他认为，未来科学研究有三大发展趋势：首先是面向高端化应用的科研，要把科学研究做到极致，把科研的产品和系统性能做到优良，能够满足高端应用的需求，这样才能占领市场；第二是由重大需求驱动的科研，例如空天科技、生命科学、国家安全、人工智能、量子计算、自动化设备、仪器工业、集成电路等领域，目前大部分的供应链都依赖进口，这些领域都是我国有重大需求的领域，需要大力加强自主研发水平，克服低水平的重复；第三是基础研究向应用场景的拓展，在找到重大应用场景后，用体制化的思维，“集中精力办大事”，形成体系合力，做出有重大技术突破的成果。

褚君浩特别提到，中国高校在大科学的协同方面还有很大的发展空间。“高校要加强重点实验室的建设，加强平台建设以及校企之间的合作。”他对第一财经记者表示，“现在我们已经看到了好的迹象，比如一些企业与高校建立了联合实验室，解决信息不对称的问题，高校也加强了自身科研成果的转化以及教师的考评机制，但还有很大的上升空间。”

我国大科学装置建设进入快速发展期

“大科学时代”离不开先进的科学装置。作为国家重大科技基础设施的重要组成部分，近十几年来，我国对大科学装置进行了前瞻部署和系统性的布局：从高海拔宇宙线观测站到高能同步辐射光源、硬X射线自由电子激光装置等，覆盖基础科学、能源、地球系统与环境、空间和天文等多学科交叉领域。

根据规划，“十四五”期间新建大科学装置就多达20个，大科学装置建设迎来快速发展期。目前，我国在建和运行的大科学装置总量达57个，部分设施综合水平迈入全球“第一方阵”。

2月1日，高能同步辐射光源（HEPS）储存环隧道设备安装工作正式启动，标志着HEPS加速器设备安装进入更广范围和更深层次的攻坚阶段。建成后，HEPS将成为世界上亮度最高的第四代同步辐射光源之一，将为国家的重大战略需求和前沿基础科学研究提供技术支撑平台。

HEPS装置主要由加速器、光束线及实验站构成。HEPS储存环为电子环形加速器，用于电子第三级加速，同时产生同步辐射光，是世界上第三大光源加速器、国内第一大加速器，环内面积约合20余个足球场。

中国科学院院士、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳日前接受媒体采访时强调，大科学装置具有鲜明的科学和工程双重属性，要强化依托大科学装置的建制化科学研究工作。

通过大科学装置的建设，一方面能够加强开放共享，为高水平科研活动提供更好支撑；另一方面，也能找准国家发展中遇到的重大瓶颈科学问题，设计一些利用建制化组织优势，多设施、多用户协同创新的新机制。

大科学装置推动解决了一批关键核心技术、引领带动了相关产业发展。例如航空发动机叶片一直是制约我国航空领域发展的难题，过去一直缺乏合适的检测手段。通过中国散裂中子源，科研人员首次获得了多种型号发动机的高温合金叶片、单晶叶片、3D打印叶片在不同工艺、不同服役状况下的内部应力数据，填补了国内深层高精度应力测试与评价的空白，支撑解决国产叶片的材料设计、制备和加工工艺难题。

不过，我国的大科学装置建设起步相对较晚，技术储备和人才队伍尚有不足，整体水平与实现高水平科技自立自强的目标要求尚有差距，依托大科学装置的建制化研究有待加强，国际合作程度有待提升。

协同构建国家实验室体系

我国科研体系正处于调整期，协同构建中国特色的国家实验室体系已成为重塑国家战略科技力量、满足国家战略需求的重大任务之一。

中国科学院院士、复旦大学附属中山医院心内科主任葛均波教授近期在全国重点实验室专家咨询评议会的报告中指出：“应建立针对心脏病的应用基础研究类实验室，满足国家技术战略需求，将对抗人类头号杀手的医疗技术牢牢掌握在自己手中。”

他向第一财经记者指出，作为“国家重点实验室”应该从战略上谋划研究方向，避免从前“只低头拉车，不抬头看路”的状况，把人作为一个整体考虑，走出“头痛医头、脚痛医脚”的模式。

葛均波介绍称，他所规划的心脏病重点实验室将融合多学科交叉基础研究，从解决心脏疾病的关键基础科学机制入手，研究任务包括心律失常干预靶标的发掘、探究介入器械的材料及力学特性与心血管高配合度机制等，涵盖临床医学、转化医学、生物力学和材料学、人工智能等多个领域的全链条研究范式。

他认为，基于心脏疾病的基础研究，将有助于科学问题的解决。“建设心脏病重点实验室将以转化出新药物、新技术、新器械和新策略为最终目的。”葛均波说道。

心脏病全国重点实验室还将联合多方尝试创新的运行管理机制，建立多方共同使用的科创中心，提供资源共享机制和交叉平台，以及全周期、全链条的临床应用研究和转化制度保障等。

中国科学院院士、生殖遗传专家黄荷凤对第一财经记者表示：“目前全球大概71%的死亡是由慢病导致的，如心血管疾病、糖尿病等，是当前人类健康面临的重要挑战。而从生命早期开始进行全生命周期的慢病防控是我们团队的研究重点，我们团队通过10余年大规模发育源性疾病子代队列研究，结合动物模型，深入研究配子/胚胎发育过程中的遗传调控机制，有助于在生命起源阶段就实现如心血管疾病等慢病的源头控制。”

她认为，医学科学领域的“大科学”，应该建立起从理论到模式再到应用的全方位突破，对全致病链条进行系统研究，精准医学和整合医学相结合，完善学科的研究范式。