研究型大学中建立实验室启示(上)

1、    研究型大学中建立实验室启示(上)    摘  要：美国一批顶尖一流大学的崛起与其代管的国家实验室息息相关。本研究建议：在研究型大学组建一批能够瞄准国家战略目标和世界科技前沿、致力于战略科技领域重大攻关和前沿基础研究、代表国家最高水平的国家实验室，通过组建国家实验室整合国家科技资源，将重大科技攻关和前沿基础研究项目投向国家实验室。关键词：美国研究性大学；国家实验室；启示“原始性创新孕育着科学技术质的变化和发展，是一个民族对人类文明进步做出贡献的重要体现，也是当今世界科技竞争的制高点”。随着我国创建世界一流大学国家战略目标的确立和“211工

2、程”、“985工程”的实施，一批名牌研究型大学学科门类齐全、学术大师汇聚、科研成果卓著等一流大学的特征开始凸现，它们在国家知识创新体系中的核心作用日趋明显。研究型大学中的国家重点实验室作为原始性创新基地，是聚集和培养科学家、开展高层次学术交流的重要场所，是国家知识创新体系的重要组成部分，在国家基础研究、技术开发和科技攻关中承担着重要使命。在我国研究型大学、尤其是名牌研究型大学中，以其学科综合优势和雄厚研究力量为依托，以现有的国家重点实验室和国家工程研究中心为基础，建立能够代表国家最高水平，能够实现国家重大科技攻关和前沿基础研究战略目标的国家实验室，不仅可以迅速提升国家参与世界科技创新竞争的能力

3、，而且可以加快推进我国创建世界一流大学的进程。本文通过剖析并借鉴美国研究型大学中建立国家实验室的成功经验，对在我国研究型大学中建立国家实验室及其实施提出建议。一、美国国家实验室与世界一流大学的崛起与发展美国一批顶尖一流大学的崛起与国家实验室的建立和发展相辅相成、息息相关，如mit与林肯实验室、加州大学伯克利分校与劳伦斯实验室、加州理工学院与喷气推进实验室等；一批对二战胜利起决定作用的重大军事技术，如原子弹、雷达等就诞生于设在这些大学的国家实验室。1995年美国联邦政府对国家实验室投入80亿美元专款中，有53亿美元(占66.3)投到了大学。大学通过代管的国家实验室竞争到了大批的国家重大研究项目，

4、从而实现他们为国家战略目标服务和提升学校学术水平的目标。从表1所列美国研究型大学中的部分国家实验室概况可见一斑。加州大学伯克利分校的劳伦斯实验室为提升学校整体学术水平做出了巨大贡献。二战期间其雇员就超过2000人，主要从事铀同位素的分离和纯化，实验室首次发现了人造元素镎和钚。由于实验室的卓越贡献和一流的研究水平，伯克利在战后成为美国乃至世界核物理学的圣地。劳伦斯实验室对学校整体研究水平的提高起到了带动作用，利用回旋加速器，发展了医学物理、理论物理、辐射检测技术等新兴科学技术领域，同时，促进了生命科学、高温化学、生物有机化学等相关学科的快速成长。伯克利分校的诺贝尔奖获得者主要集中于化学和物理学，

5、劳伦斯实验室功不可没。mit从一个以本科生教育为主的二流技术学院崛起成为一流的综合大学，得益于二战期间军方的巨额投入，尤其是国家实验室出色的科学研究。被称之为赢得了第二次世界大战的雷达就出自该校辐射实验室(即林肯实验室的前身)。辐射实验室在二战期间获得了巨额的研究经费，到1942年底，每个月的经费达100多万美元，最高峰时员工达3800人，是美国大学第一个大规模、跨学科、多功能的技术研究开发实验室。目前每年经费达3.4亿美元，80的经费来自国防部。在林肯实验室的带动下，mit的通讯、电子、计算机、神经生理学、生物物理学等学科水平与日俱增，成为世界一流学科。加州理工学院与该校的喷气推进实验室的大

6、名交相辉映。在国际科技界，喷气推进实验室如雷贯耳，它在美国导弹和航天发展史上起到了空前的作用，尤其是1958年“探险者1号”进入轨道，确立了学校作为“太空开发计划之母”的地位。二战结束不久，美国军方认为导弹的作用仅次于核武器，并充分认识到国家试验室由一流大学管理的重要性。同时，加州理工学院也意识到代管实验室的好处，如可以共享先进的实验设备、一流的科学家和工程师，可以巩固和发展学校在航天领域的地位，并且还可以获得可观的管理费。1963年，学校从实验室获得的经费为220万美元，占学校当年总预算的11.8。如今，加州理工学院有教职员工2000人左右，却管理着5700人的巨型实验室。斯坦福大学的直线加

7、速器中心，具有先进的同步加速器、直线碰撞机、b工厂、伽马射线大范围空间望远镜等设备，为美国及国际上的物理研究者提供了良好的研究场所。实验室3名研究人员分别获得1976、1990和1995年的诺贝尔物理奖，1982年获沃尔夫奖，2名访问学者因使用实验室设备取得成果而获得1976和1995年诺贝尔奖。如今这些设在研究型大学中的国家实验室承担为国家战略目标服务、前沿基础研究、开展高新技术转移等三大目标与使命。由研究型大学代管的国家实验室大多成立于二战前后和冷战期间，目标是提高国家的战略能力，它们为美国抢占军备竞赛的有利地位立下了汗马功劳。例如，作为国家三大核武器实验室之一的洛斯阿拉莫斯实验室，其当时

8、的实验室主任奥本海默领导了著名的“曼哈顿计划”，使美国在1945年成功地研制出世界上第一颗原子弹；在前苏联1957年10月发射了世界上第一颗人造地球卫星之后的四个月，由喷气推进实验室制造和监控的美国第一颗人造地球卫星探险家1号也发射升空；林肯实验室的雷达研究和通讯技术研究，为美国建立赛奇防空系统和发展洲际弹道导弹做出了重要贡献，大大提高了美国的空中作战能力。如今，美国国家实验室的研究领域快速扩展，不断根据市场和国家需求衍生出新的研究领域，承担国家需要的经费巨大、研究周期长、多学科协同作战的重大研究项目。美国国家实验室承担了全美10左右的基础研究任务。不少国家实验室代表了世界基础研究的最高水平，

9、诞生了一大批诺贝尔奖获得者。物理学研究的很多前沿诞生于国家实验室。生命科学的快速发展有国家实验室的巨大功劳，如劳伦斯实验室的杰出工作促进了美国基因研究的发展。在著名的“盖尔文报告”给能源部提出的29条关于改进国家试验室的建议中，突出了能源部国家实验室要明确四大任务：在能源、国家安全、环境和相关的基础科学领域开展长期战略性研究。美国国家实验室被称为国家科学技术才智的聚集地，是美国在国际市场上拼搏的强大后盾。从事那些投资和风险大、周期长、民间企业难以承担的研究开发项目。20世纪80年代，美国通过了一系列有关国家实验室向工业部门转移的法律，把技术转移规定为国家实验室的一项专门任务。如阿贡实验室与芝加

10、哥大学创办了阿芝开发公司，该公司有权支配阿贡实验室和芝加哥大学的发明成果，向私人企业的技术商业化发放许可证。表1  美国设在研究型大学中的部分国家实验室概况实验室成立成立原因人数每年经费隶属部门所在大学目前研究方向直线加速器中心1962年高能物理研究1，314(00)1.5亿美元(00)能源部斯坦福大学高能物理、粒子物理软件工程研究所1984年提高国家软件工程能力323(01)0.5亿美元(01)国防部卡内基梅隆大学软件工程等离子体物理实验室1951年核聚变能科学研究484(02)0.75亿美元(02)能源部普林斯顿大学等离子体物理和聚变科学研究喷气推进实验室1944年导弹推进技术研

11、究5，175(01)13亿美元(01)美国航空航天局加州理工学院星际探索、地球科学、天体物理、通讯工程等劳伦斯伯克利实验室1931年回旋加速器研究2，941(02)4.7亿美元(02)能源部伯克利加州大学高级材料研究、生命科学研究、能源效率研究以及加速器的服务洛斯阿拉莫斯实验室1943年核武器研究10，800(02)22亿美元(02)能源部加州大学数学和计算机科学、生物学、地球科学阿贡国家实验室1946年核武器研究3，526(00)4.7亿美元(00)能源部芝加哥大学医学、生物学、物理学、反应堆分析、应用数学和在核能量中的工程研究与发展劳伦斯利弗莫实验室1952年核武器研究6，347(00)1

12、3.7亿美元(01)能源部加州大学生命科学与健康保护、能源与环境、国家安全林肯实验室1951年雷达等2245(95)3.44亿美元(95)空军麻省理工学院国防、通讯、民航交通管理注：根据各大学实验室主页介绍资料整理，网址见参考文献。表中括号为年代。二、研究型大学中的国家实验室的外部关系研究型大学中的国家实验室的外部关系可以概括为“政府拥有，大学代管”。联邦政府职能部门对国家实验室实行目标任务合同制。如能源部委托加州大学管理的劳伦斯伯克利实验室、劳伦斯利弗莫实验室和洛斯阿拉莫斯实验室，是通过建立以成绩为基础的伙伴关系，来达到科学技术目标和管理运作效益的平衡的。从1992年开始，能源部及其下属的1

13、6个国家实验室实行了以结果为导向、以成绩为基础的管理(resultsoriented performancebased management，简称pbm)，通过提高管理和运作水平(经费投入、人力资源等)，旨在提高实验室科学与技术目标的能力。每年，能源部总部提出相应的项目目标和运作目标的战略方向，能源部地区运作办公室与实验室或代管大学讨论为达到能源部战略方向需取得的全年成绩标准和考核办法，并签定合同。在此基础上，由实验室通过自评和同行评议系统证明自己的成果，能源部则根据一系列复杂而严格的年度考核办法对实验室的成果进行考评。国家实验室都归由相应的政府部门管理，联邦政府提供主要的经费支持。虽然如今经

14、费的来源已不仅限于一个，如通过竞争承担科研项目、为公司企业进行合同研究和技术开发、以及向其他联邦机构提供技术支持等。经费来源的多样化使实验室运作更加灵活，同时也增加了争取经费的压力。但是，国家实验室的经费主要还是来自于美国国会根据联邦机构研究开发计划的财政拨款，国会具体规定了这些经费的用途和使用方法。经费预算中一般包含运行费、科研费，在运行费中设实验室主任基金，用于实验室根据能源部发展需要设立的科研项目。国家实验室与大学既紧密联系，又相对独立。设在研究型大学中的国家实验室有很多是由原大学的一些实验室演变而来的，如劳伦斯伯克利实验室、喷气推进实验室以及阿贡实验室等等。经过多年的发展，这些国家实验

15、室中仍有一部分员工兼有大学教师的身份。如伯克利实验室2000年有伯克利加州大学教师259名，占员工总数的7；等离子体实验室2001年也有3名普林斯顿大学的教师，占研究人员总数的2。利弗莫实验室与大学的联系由“大学关系计划”来监督。该计划通过下设的五个实验室研究组织(institute)，来促进大学对实验室独特设备的认识、促进实验室对科学教育的贡献、巩固实验室的项目以及实验室研究者与学术界的关系等。加州大学自1965年以来将首次开辟新校区(merced校区)，计划于2004年开学。利弗莫实验室的代表参与了该校区自然科学与数学系和工程、计算机科学与信息科学系的首位系主任的招聘工作。以加州大学对所属

16、国家实验室的管理为例。加州大学校董事会拥有实验室管理的最终决定权。董事会下设能源部实验室监督委员会(committee on oversight of the department of energy laboratories)，该委员会是校董事会中7个常设委员会之一。它的主要职责有：规划加州大学与能源部及三个国家实验室之间关系的相关事宜，并向董事会和其他委员会进行汇报；就实验室主任的人选问题向校长提供建议；就实验室管理的相关报告、实验室工作的科学技术质量、实验室工作人员的任命和留用、公众和实验室雇员的健康与安全、环境质量的维护、实验室与各校园及科学界之间的互动、实验室与公众之间的沟通等方面的问题进行研究；定期就以上监督职能的工作进展向董事会进行汇报。校董事会授权校长对实验室进行管理与监督。在得到校董事会和能源部的批准后，校长任命实验室主任。主管实验室的副校长是唯一的直接管理者，负责与合同有关的实验室管理活动，并向校长进行汇报。主管学术的常务副校长和主管财务与商业活动的副校长将给主管实验室的副校长以支持和合作。大学设