搞科研也太烧了,一个设施就几十亿和疫情期间花真实吗这样的话题,一直都是很多人想知道的,接下来小编带你了解一下。
今年3月,全国人大代表、中科院高能物理研究所所长王一方在接受采访时透露,圆形正负电子对撞机受到高能物理界关注,取得新进展。王一方表示,“CEPC的技术设计报告我们已经基本完成,今年将进行评审。”
CEPC就是备受关注的中国大型对撞机,耗资400亿元。如果该项目获批,将成为我国基础研究领域最大的投资项目。
在科幻小说《三体》中,为了锁定人类基础研究,三体人向地派遣了两个智子。它们潜伏在大型对撞机等高能粒子加速器中,导致混乱或错误结果。三体人认为,如果不探索物质深层结构,科技就很难取得重大突破。
如今,科学前沿的革命性突破越来越依赖于重大科技基础设施,即大科学装置。大型科学设备可以创造更高的能量、更大的密度或更高强度的极端研究条件。中国科学院院士、中国科学院原院长白春礼曾形容,“如果说未来技术是一个充满无限可能性的魔盒,那么大型科学装置就是打开它的钥匙。”
今年2月,中共中央政治局召开加强基础研究第三次集体学习。中共中央总书记提到,“世界已进入大科学时代,基础研究越来越有组织”。“需要科学规划、布局。具有前瞻性、战略性、支撑应用的重大科技基础设施。”
左图2021年4月28日,安徽省合肥市,全超导托卡马克核聚变实验装置升级改造。图/视觉中国右上2023年4月12日,实验成功后的全超导托卡马克核聚变实验装置控制大厅。图片/新华社右下中国的“人造太阳”EAST装置。图/中新
尖端大型科学装备“不能落后”
快速射电爆发是一种来自银河系外的神秘射电天文现象,可以在千分之一秒内释放出一整年的太阳能量,但其物理起源仍然未知。2019年,中国科学院国家天文台李谷研究员团队在处理“中国天眼”射电望远镜观测数据时,发现探测到了一次持续活跃的射电暴,并将其命名为“中国天眼”射电暴。它是FRB20190520B。
随后,合作团队通过组织多台设备的协同观测,进一步揭示了这次快速射电暴周围的复杂环境特征。2022年6月,研究成果发表在《自然》杂志上。世界上第一个发现FBR的美国天体物理学家邓肯洛里默评论说,根据这一发现,可以推测快速射电暴的类型有很多种,并预测“未来几年,人类将能够揭开快速射电暴的神秘面纱。”今年3月,该成果入选科技部“2022年中国科学十大进展”。
FAST首席科学家李谷告诉《中国新闻周刊》,FAST产生成果的速度超出了他的预期。FAST看起来像一个面积相当于30个场的“大锅”。位于贵州省平塘县。于2016年建成,2020年通过验收后正式启用。快射电暴领域是一个“年轻”的研究领域。李瀚曾介绍,在FAST成立之前,中国在《自然》和《科学》杂志上发表的射电天文论文数量为0。到2022年,利用FAST,中国科学家将在《自然》和《科学》等杂志上发表快射电暴相关论文。这两种期刊,占当年总数。60%。毫无疑,大型科学装置为前沿基础研究提供了重要支撑。
1962年,美国耶鲁大学科学史教授普莱斯提出“小科学,大科学”的著名论断。他认为二战之前的科学都是小科学。以美国“曼哈顿计划”实施为标志,世界进入大科学时代。科学研究变得越来越复杂,需要更极端的实验环境和更大的团队。因此,科学进步开始依赖昂贵、复杂的实验装置或各国政府支持的计划,如阿波罗计划、哈勃望远镜、大型强子对撞机等。之后,美国、苏联、欧洲、日本等开始将大型科学装置视为科技发展的核心竞争力。中国科学院近代物理研究所研究员杨建成曾测算,20世纪70年代以后,大约40%的诺贝尔物理学是利用大型科学装置颁发的。
大型科学设备大致可分为两类。一是专用大型科学装备,专门用于粒子物理、核物理、聚变物理、天文学等领域,在好奇心驱动下开展前沿探索性研究,实现“从0到1”重大突破。国内此类装置有北京正负电子对撞机、FAST等,这些大型科学装置的建设者往往也是用户。另一种是型大科学装置,主要面向需求和应用。也可用于纯基础研究,服务于多个学科。例如,上海同步辐射光源装置为生物医药、能源、材料等领域提供了研发。
2022年9月,国家发改委高技术司副司长张志华介绍,目前我国已布局建设77项国家重大科技基础设施,其中32项已投入运营。
2022年11月,中国科学院院士、中科院高能物理研究所研究员陈和生曾表示,国内大科学设施与上能够支撑的大科学设施还有一定差距。前沿基础科学研究,尤其是与水平相比的高水平自力更生、自力更生。李瀚还提到,在天文领域,我们需要更多像“中国天眼”这样的大型科学设备,这样“我们才能进入世界一流的俱乐部,与大师们同场竞技”。
不过,多位受访学者向《中国新闻周刊》指出,“十四五”和2035年远景目标提出的20多个大型科学装置中,除了高空宇宙线观测站等几个项目外,除了专用的大型科学装置外,大部分都是面向应用和需求的型装置。
大型科学装置的投资往往耗资数亿甚至数十亿元人民币。国家发展改革委由科技部等部门牵头,每五年调整发布重大科技基础设施规划。郑小年,原中国科学院条件保障财务局局长,负责中国科学院大型科学设施的管理工作。他告诉《中国新闻周刊》,选择建设大型科学设施时,核心评价因素是能否产生重大科学产出,但也要考虑中国目前的国力能否承担。此外,还必须考虑到不同类型的设备,“但无论哪种类型的设施,都必须是‘有用的’,能够解决国家实际题或解决重大科学题。”
深圳市综合粒子设施研究院院长、深圳工业光源总经理孙东柏担任国家重大科技基础设施建设中长期规划总体专家组副组长。他认为,目前中国确实需要加大对型大科学装置的投入。这并不是否认专用大科学装置对于前沿基础研究的重要性,而是面对复杂的形势,需要利用化的大科学装置来解决经济社会发展的实际题,比如芯片等领域的“卡脖子”题。
中国科学院科技战略咨询研究所研究员、中国科学院创新发展研究中心主任穆荣平曾参与起草重大科技专项“十二五”规划国家科技基础设施。他告诉《中国新闻周刊》,“十四五”期间,更多数量的应用型大型科学装置是中国当前国情决定的,需要解决实际需要。
仅仅看科学价值和技术先进性并不足以证明对大型科学设备的高投资是合理的。中科院范晓晓等人系统研究了德国、澳大利亚等国大型科学装置规划方案。相关论文提到,德国目前有80多个设施正在运营、在建和规划中,许多项目处于世界领先水平。德国政府制定科技基础设施路线图时,最重要的环节就是科学维度评估。将组织专家组,根据科学意义、应用性、可行性、与德国科研状况的关系等四个指标进行两次评估。
评审时,每个项目均由该领域的三位评审专家组成。他们会在可行性方面考虑项目对创新领域或现有领域发展的重要科学意义,在申请过程中可以服务多少用户,如何共享,可以产出多少论文等,将考虑责任机构的技术、人员和资质水平。此外,项目的开发成本、对社会经济的短期和长期影响、是否解决国家重要需求以及下一代研究人员的培养等也是综合考虑的因素。
型大科学装置服务更多用户,技术溢出效应更强。上海光源是国内规模最大、用户数量最多的科学装置。2010年以来,中国科学院院士高福团队利用上海光源线站分析揭示了禽流感、埃博拉等流行病的感染机制。此外,罗氏、辉瑞等知名药企也根据上海光源的实验数据进行新药研发。新型冠状病爆发后,科研人员依靠同步辐射光源分析蛋白酶的结构,为抗病药物的研发提供必要的基础数据。相比之下,专用大型科学设备往往探索高而远的“无用”研究,产生大成果存在很强的不确定性。
不过,中科院高能物理研究所研究员张新民告诉《中国新闻周刊》,虽然当前重点是应用型、化的大科学装置,但面向前沿探索的大科学装置“决不能被抛在后面。”从长远来看,我国型大科学装置未来想要更好地发展,特种大科学装置需要在基础研究领域取得重大突破,才能从技术跟随走向领先。
被誉为“中国天眼”的500米口径面射电望远镜。本版/新华社
“中国天眼”获得的银河系氢原子气体分布高清图像。本版/新华社
业界的共识是,专用的大型科学装置要想出大成果、好成果,在性能指标上必须是独一无二或世界领先的。以FAST为例,李涵告诉《中国新闻周刊》,专用大型科学装备一投入使用就系统地产生大成果,这在世界上很少见。FAST投入使用三年后,现已进入系统。“出好成绩、出大成绩”的发展阶段。“FAST大型科学装置的设计出发点非常重要,设计者南仁东提出这个方案时,就是基于建造世界上最大的单口口径射电望远镜。”李固解释道。
李涵认为,装备只是一种研究手段。为了得出好的结果,一线研究人员还必须思考如何提出创新的科学题。同时,他们也需要依靠一些运气。李戈坦言,FAST建成后,恰逢快射电暴学术领域的活跃发展时期。同期,世界上最灵敏的射电望远镜之一美国阿雷西博望远镜的倒塌,使FAST失去了一个强有力的对手,进一步推动“中国天眼”站上了世界舞台。世界天文领域。
“有光的地方就有精神”?
近三四年,一些地方政府主动找到中科院院士、中科院高能物理研究所所长王一方,希望建设大型科学设施例如局部高能量位置的光源。“有些地方认为光源是个好东西,但没有建设和运营团队,认为就像盖房子一样。”王一方说道。最终他拒绝了这些要求。
光是认识物质和生命最基本的工具。同步辐射光源、自由电子激光器、散裂中子源等作为先进光源,是科学家了解微观世界、探索物质结构的“高清相机”,是科学探索的有力支撑。研究。以同步辐射光源为例,研究人员利用相关技术在高温、高压、腐蚀环境等各种环境下检测样品的表面和内部结构细节,比传统的X射线更加准确和高效光。
2021年,大连海事大学公共管理与人文艺术学院副教授黄振宇等人在《地方政府为何青睐大科学装置?”文章提到,2018年以来,佛山、东莞、深圳、成都、西安、大连等地都规划建设大型科学设施,其中同步辐射光源最受欢迎。当地政府还创造了一个概念——具有浓厚的时代背景,“有光的地方就有精神。”“光”是带有光源的大型科学装置,“精神”是指政绩。
上图在中国科学技术大学国家同步辐射实验室拍摄的合肥同步辐射光源设备。图片/视觉中国中图上海同步辐射源。图/中新网下图2022年8月,北京怀柔科学城建设中的高能同步辐射光源项目。图/中新
《中国新闻周刊》梳理公开信息发现,一些地方已经开始此类大型科学装置的前期建设。2021年6月,重庆开工建设首个大型科学装置,包括同步辐射光源和超瞬态电子显微镜群。2022年7月,《湖北日报》报道称,大型科学装备配套工程武汉光源工程将于8月开工建设。项目一期计划建设15GeV低能区第四代同步辐射光源。
为什么地方政府热衷于安装光源?黄振宇等分析,当前,中国经济质量提升的重要突破口在于创新,引发了地方政府之间的创新大赛。大科学装置是面向基础研究、具有较强公共属性、较强外部性的创新型公共生产工具。技术领先,能够满足当地政府的偏好。
目前运行的多个光源项目已经证明,这种式大型科学装备有利于集聚当地产业和人才,助力城市转型升级。例如,2018年,总投资23亿元的我国首个散裂中子源在东莞建成。因为这个项目,中科院高能物理研究所成立了东莞研究部,并招募了近300名研究人员落户当地。合肥同步辐射装置每年可吸引全数十个国家和地区的科研人员来这里从事物理、化学、材料科学、生命科学等领域的基础和应用研究。
地方政府热衷建设光源的另一个核心题是,大型科学装置是否需要国家统一规划,还是地方政府可以独立建设?
全国统一部署是上通行的大型科学装置规划方法。以美国为例,大型科学设施的主要管理部门是美国能源部和国家科学基金会。DOE主要进行20年的长期规划,并根据项目优先级分配资源。NSF每年都会对评估项目进行审查,并根据某些学科的重大进展调整目标。根据相关管理文件,NSF对于重大新基础研究项目非常谨慎,要求预研期最短为10年。
国内,“十一五”期间,国家发改委提出建设12项重大科技基础设施
本文主要为大家解了一些关于搞科研也太烧了,一个设施就几十亿和疫情期间花真实吗的这类相关话题,希望能得到各位的喜欢。
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