我國大科學(xué)裝置漸入佳境有望資源共享

　　年初，從蘭州傳來喜訊：中國科學(xué)院近代物理所與蘭州軍區(qū)總醫(yī)院和甘肅省腫瘤醫(yī)院合作，利用國家大科學(xué)裝置——蘭州重離子加速器提供的100MeV/u的碳離子束，對淺層腫瘤病人進(jìn)行了臨床治療試驗。

　　目前患者的腫瘤已完全消失或明顯縮小，而且均無明顯局部及全身不良反應(yīng)，也未發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移病灶。截至目前，治療病人總數(shù)已達(dá)82例。

　　同時，近代物理所輻射生物效應(yīng)研究組還對腫瘤發(fā)生的機(jī)理進(jìn)行了動物實驗研究，首次從多個生物學(xué)通路證實了雜合基因在腫瘤發(fā)生過程中的關(guān)鍵性作用，豐富了對腫瘤發(fā)生機(jī)理的認(rèn)識。

　　業(yè)界專家表示，癌癥已成為威脅人類生命的頭號殺手，但治愈率極低。近代物理所的臨床試驗，無疑為腫瘤的診治提供了新的方法和路徑，為腫瘤病人帶來生的希望。

　　近代物理所“重離子治癌臨床試驗”因此入選“影響蘭州十大事件”。“蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)建成投入運(yùn)行”和“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)落成”——兩個事關(guān)中科院的大科學(xué)裝置項目的消息還同時入選“2008年度中國基礎(chǔ)研究十大新聞”。

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院常務(wù)副院長白春禮告訴《瞭望》新聞周刊，很多重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明，包括技術(shù)的帶動，都有賴于一些大的科學(xué)裝置提供的基礎(chǔ)，大科學(xué)裝置的建設(shè)，無疑會極大地促進(jìn)我國原始創(chuàng)新能力的提升。

　　成為國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要部分

　　“大科學(xué)裝置是國家為解決重大科技前沿、國家戰(zhàn)略需求中的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和前瞻性科技問題、謀求重大突破而投資建設(shè)的大型研究設(shè)施，是國家基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。大科學(xué)裝置的建設(shè)和運(yùn)行本身也體現(xiàn)了科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新。”在2月17日舉行的“大科學(xué)裝置聯(lián)合基金簽約儀式”結(jié)束后，白春禮向本刊記者強(qiáng)調(diào)。

　　據(jù)了解，大科學(xué)裝置通過較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來完成，建成后通過長期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動，來實現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)。大型設(shè)施是為滿足現(xiàn)代科學(xué)研究所需的能量極高、密度極大、時間極短、強(qiáng)度極高等極限研究條件而產(chǎn)生的，它為人類提供了探索自然奧秘極限的能力，使科學(xué)研究有可能在微觀化、宏觀化、復(fù)雜化等方面不斷深入，從而取得重要發(fā)現(xiàn)。

　　白春禮告訴本刊記者，20世紀(jì)科學(xué)發(fā)展的一個重要特征是重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的出現(xiàn)。重大科技基礎(chǔ)設(shè)施是科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)條件，是國家科技水平和綜合實力的重要體現(xiàn)。發(fā)達(dá)國家高度重視重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和依托于它的科學(xué)研究，并給予大力支持，一些發(fā)展中國家也根據(jù)各自的國情提出自己的發(fā)展計劃，積極建設(shè)重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。

　　“隨著全球競爭的日趨激烈，加強(qiáng)創(chuàng)新能力建設(shè)成為世界各國提高國際競爭力的重要國策。我國確立了建設(shè)創(chuàng)新型國家的發(fā)展戰(zhàn)略，而大科學(xué)裝置在創(chuàng)新能力的提升中占據(jù)重要地位。”白春禮認(rèn)為，人類探索自然世界必須借助科學(xué)儀器，大科學(xué)裝置已成為現(xiàn)代科學(xué)研究諸多領(lǐng)域取得突破的必要條件，“隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識是從一開始看到身邊的各種物質(zhì)逐步深入到細(xì)胞、分子、原子和原子核深層次，這些原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)與運(yùn)動的信息只有借助大科學(xué)裝置才能獲得，而這些信息是眾多學(xué)科前沿研究的基礎(chǔ)。”

　　我國最早開始重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)是在新中國成立初期，在“兩彈一星”計劃帶動下進(jìn)行的。“文革”時期，雖然國內(nèi)科學(xué)研究受到極大損害，但重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)在中央的直接關(guān)懷下仍然在孕育著新的發(fā)展。改革開放以來，我國對重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的投入有了較大幅度增長，“七五”期間列入國家重點建設(shè)的科學(xué)項目僅5項，其中大科學(xué)工程2項，投資為3.4億元;而“九五”、“十五”期間的投資則增加到近40億元。

　　“十一五”期間，國家相繼啟動散裂中子源、強(qiáng)磁場裝置、大型天文望遠(yuǎn)鏡、海洋科學(xué)綜合考察船、航空遙感系統(tǒng)、結(jié)冰風(fēng)洞、蛋白質(zhì)科學(xué)研究設(shè)施、子午工程、地下資源與地震預(yù)測極低頻電磁探測網(wǎng)、農(nóng)業(yè)生物安全研究設(shè)施等12項重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，投資將達(dá)到70億元。

　　規(guī)模最大的科學(xué)裝置即將建成

　　據(jù)《瞭望》新聞周刊了解，迄今我國已建成運(yùn)行和正在建設(shè)的重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共46項，投入資金達(dá)120多億元，覆蓋了時間標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)航、遙感、粒子物理與核物理、天文、地質(zhì)、海洋、生態(tài)、生物資源、能源、國家安全等多個領(lǐng)域。

　　中國科學(xué)院是承擔(dān)我國大科學(xué)裝置建設(shè)和運(yùn)行的主要力量，目前該院已有8個重大科學(xué)裝置在運(yùn)行之中。

　　始建于1984年的北京正負(fù)電子對撞機(jī)(BEPC)大科學(xué)裝置，在高能物理研究領(lǐng)域為中國物理學(xué)家的研究探索立下了“汗馬功勞”，使我國躋身于世界八大高能物理研究中心之一，奠定了中國在國際高能物理界的地位。

　　同步輻射光在2003年SARS疫情出現(xiàn)時大顯身手，成功測定了SARS病毒主蛋白酶的結(jié)構(gòu)，為研制抵御SARS病毒的藥物提供了重要參考。在腫瘤診斷方面，利用同步輻射光的高分辨特點，可以發(fā)現(xiàn)很小的腫瘤，實現(xiàn)腫瘤的早期診斷以提高腫瘤的治愈率。同步輻射X射線衍射方法已成為當(dāng)前測定生物大分子結(jié)構(gòu)的最有力手段，是研究生命現(xiàn)象與生物過程的利器。

　　2004年底，我國開工建設(shè)了迄今為止投資規(guī)模最大的大科學(xué)裝置——上海光源，這也是目前我國最大的科學(xué)裝置，將在2009年上半年建成運(yùn)行。

　　這個大科學(xué)平臺可以容納60多條光束線，相當(dāng)于建了60多個不同學(xué)科的重點實驗室，可以同時向上百個實驗站提供從紅外光到硬X射線的各種同步輻射光;每天能容納數(shù)百名來自世界各地、不同學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)家和工程師進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā);可用于從事生命科學(xué)、材料、環(huán)境、信息科學(xué)、凝聚態(tài)物理、原子分子物理、團(tuán)簇物理、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、藥學(xué)、地質(zhì)學(xué)等多學(xué)科的前沿基礎(chǔ)研究，以及微電子、醫(yī)藥、石油化工、生物工程、醫(yī)療診斷和微加工等高技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用的實驗研究。

　　據(jù)中科院上海應(yīng)用物理研究所所長徐洪杰介紹，上海光源發(fā)出的同步輻射光波長相當(dāng)于人頭發(fā)絲直徑的萬分之一。如果用于癌癥觀測，可以大大提高它的診斷水平。比如說乳腺癌，人類目前的觀測能力最小大概能觀測到5個毫米，而上海光源將有可能觀測到1～2個毫米的早期癌癥細(xì)胞。

　　在超大規(guī)模集成電路中硅晶片中的痕量雜質(zhì)探測分析、飛機(jī)發(fā)動機(jī)和航天器的疲勞測試、紙漿無氯漂白工藝改進(jìn)、化妝品效果分析、新口味凝膠食品的開發(fā)等產(chǎn)業(yè)研發(fā)與檢測方面，上海光源也將大顯身手。

　　近年來，我國在衛(wèi)星發(fā)射、載人航天領(lǐng)域捷報頻傳，為這些重大任務(wù)提供授時保證的是另一項國家重大科學(xué)工程——國家授時中心裝置。

　　2007年3月通過國家驗收的全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置(EAST)，是我國自主設(shè)計、建造的國際上第一個全超導(dǎo)裝置。它的成功運(yùn)行，使我國在核聚變能研究中處于國際前沿，為我國參與國際熱核聚變試驗堆計劃打下了堅實基礎(chǔ)。

　　蘭州重離子加速器建成于1988年，取得了以合成超重新核素為代表的重大成果，使我國躋身于國際重離子物理研究先進(jìn)行列。2008年7月通過國家驗收的冷卻儲存環(huán)(CSR)是我國自行設(shè)計建造的第一個規(guī)模最大、能量最高、可實現(xiàn)全離子加速的重離子同步加速器冷卻儲存環(huán)系統(tǒng)。利用蘭州重離子加速器提供的離子，可以開展航天元器件和線路的空間輻射效應(yīng)及選用風(fēng)險評估測試實驗，獲得的數(shù)據(jù)對指導(dǎo)航天電子元器件和系統(tǒng)抗輻射加固具有重要意義。

　　經(jīng)過10多年的重離子治癌前期研究，依托重離子加速器建成的淺層(深度小于2.5厘米)治癌裝置，利用中能碳離子束試驗治療了7批82例淺層腫瘤患者(從2006年11月底到2008年9月)，療效非常顯著。目前，利用HIRFL-CSR提供的高能重離子束進(jìn)行深部治癌的裝置即將建成投入使用。

　　此外，遙感飛機(jī)已安全運(yùn)行20年，累計飛行近6000小時，獲得的大量數(shù)據(jù)成為南水北調(diào)、西氣東輸?shù)戎卮蠊こ探ㄔO(shè)、土地利用動態(tài)監(jiān)測、森林資源調(diào)查等有關(guān)工作的重要依據(jù)……

　　白春禮說，我國已建成的大科學(xué)裝置運(yùn)行情況總體良好，中科院也為國家培養(yǎng)和造就了一支頗具實力的工程技術(shù)、科研和管理隊伍，“他們是我國大科學(xué)裝置進(jìn)一步發(fā)展的寶貴資源”。

　　打破條塊分割有望資源共享

　　“開放共享是大科學(xué)裝置的一個顯著特點。但一直以來，由于缺少專項支持經(jīng)費(fèi)，大科學(xué)裝置很難實現(xiàn)開放共享。”白春禮告訴本刊記者，大科學(xué)裝置建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)費(fèi)已經(jīng)落實，但依托大科學(xué)裝置的科研經(jīng)費(fèi)沒有明確的渠道，沒有專項資金，以前總是由科研人員自行申請，不僅手續(xù)繁雜且需要很長時間。另外缺乏用戶的參與機(jī)制、開放共享服務(wù)設(shè)施不足、開放共享的評價、監(jiān)督和反饋機(jī)制不完善等也影響了開放共享的程度。

　　他透露道，由國家自然科學(xué)基金委與中科院共同設(shè)立的“大科學(xué)裝置科學(xué)研究聯(lián)合基金”，將打破條塊分割，避免資源分散和重復(fù)建設(shè)，提高大科學(xué)裝置的利用效率。

　　國家自然科學(xué)基金委主任、中科院院士陳宜瑜告訴本刊記者，設(shè)立聯(lián)合基金的目的是通過國家自然科學(xué)基金評審、資助和管理系統(tǒng)，發(fā)揮國家自然科學(xué)基金的導(dǎo)向和協(xié)調(diào)作用，吸引和調(diào)動全國高等院校、科研機(jī)構(gòu)的力量，充分利用科學(xué)院承建的國家大科學(xué)裝置的功能和作用，開展多學(xué)科前沿領(lǐng)域、綜合交叉領(lǐng)域研究，開拓新的研究方向;發(fā)揮這些大科學(xué)裝置的綜合平臺效能，提升我國基礎(chǔ)科學(xué)自主創(chuàng)新能力和我國在前沿科學(xué)領(lǐng)域、多學(xué)科交叉研究領(lǐng)域的源頭創(chuàng)新能力，培養(yǎng)大科學(xué)裝置科學(xué)研究人才。

　　迄今為止，國家自然科學(xué)基金委員會共設(shè)立了13項聯(lián)合基金(含2項涉外聯(lián)合基金)和若干項聯(lián)合資助項目，其中部分聯(lián)合基金和聯(lián)合資助項目已經(jīng)連續(xù)簽署了2～3期合作協(xié)議。1999～2008年，共資助這類項目1265項，總經(jīng)費(fèi)達(dá)6.8億元。

　　陳宜瑜透露，大科學(xué)裝置科學(xué)研究聯(lián)合基金首批投入經(jīng)費(fèi)4000萬元,由國家自然科學(xué)基金委員會與中國科學(xué)院各出資1/2,執(zhí)行期為2009～2011年。按照突出大科學(xué)裝置共用性、弱化專用性、促進(jìn)開放性、提升創(chuàng)新性的思路，聯(lián)合基金將主要依托北京正負(fù)電子對撞機(jī)(北京譜儀和北京同步輻射裝置)、蘭州重離子加速器與冷卻儲存環(huán)裝置、上海光源裝置、合肥同步輻射裝置實施。基金委將在今年3月初單獨(dú)發(fā)布指南，受理全國高校和科研院所的申請。