大科学装置集群(大科学装置共享)

大科学装置集群(大科学装置共享)

解释“科学仪器群”的概念,要从“大、巨型或大科学”说起。1962年,美国学者普莱斯在布鲁克海文实验室做了四次讲座,并把它们编成了一本书《小科学与大科学》。他认为,在现代社会,当一个科学家即将结束自己的学者生涯,回头看时,会发现在他之前产生的科学成果只占他自身知识的10% ~ 20%。这一事实充分说明了科学活动的时代性和新颖性。现代科学如此宏伟,可以与埃及的金字塔和中世纪欧洲的大教堂相媲美。更何况国家花在科学上的人力财力,很快就让科学成为国民经济发展的决定性力量。新的、辉煌的、极其强大的现代科学,它的规模性是如此惊人,以至于用“大科学”一词来形容它。科学是新颖而庞大的,这与过去小规模、小成本、分散的小科学研究形成了鲜明的对比。

在伽利略和列文虎克的时代,只需要一架望远镜或显微镜就可以进行研究并取得成果。然而二战后,我们迎来了大科学时代。“伟大”体现在(1)其“艺术、科学和技术”的三用意义,(2)大型实验设施对许多学科的支持,(3)许多科学家的协作攻关,(4)对尚未解决的历史问题或受到时代挑战的重大问题的研究,(5)具有领先性和具有未来效益的特殊而复杂的科学研究活动及其积累的成果。美国研制原子弹的曼哈顿计划是“大科学”出现的标志,美国载人登月计划阿波罗计划也是“大科学”的典型。

科学仪器(CMSL)是完成上述过程所需的综合性、复杂性和极端性实验设施的组合,是技术发明、产品创新、新的技术增长点和产业整合对应的升级的原始动力源。它是衡量一个国家或地区创新能力最可见的硬性观察指标。

目前世界上有哪些科学仪器群?普莱斯发表演讲的布鲁克海文实验室就是其中之一。它成立于1948年。实验室拥有三台反应堆、同步加速器等大型仪器设备,培养了7位诺贝尔奖获得者。此外,美国还有劳伦斯·伯克利国家实验室(成立于1931年,建立了第一批电子直线加速器,发现了一系列超重元素,开辟了放射性同位素和重离子科学等研究方向,培养了9位诺贝尔奖获得者),加州大学洛斯阿拉莫斯国家实验室(以研制世界上第一颗原子弹而闻名)。其研究工作主要分为武器研究和相关科技领域的实验理论研究)和橡树岭国家实验室(前期主要从事核能、物理和生命科学研究)。现在主要从事中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全等领域。其他国家,英国,法国,德国,日本,瑞士,欧盟各有一个,俄罗斯也有一个。研究方向主要包括新材料、新能源、高能物理、生命科学等。

在中国,科学仪器集群主要集中在北京、上海和合肥,这三个城市已经批准了三个综合性国家科学中心。北京是基础科学,除了关注物质、空、地球、生命、环境、信息、智能等领域。上海是生命科学、新材料、新能源、环境、材料等科学领域。合肥主要依托中国科学院和中国科学技术大学,在高能物理和量子技术方面具有优势,聚焦能源、信息、生命、环境四大领域。此次将批准深圳建设脑分析与脑模拟设施、合成生物学研究设施、大型医学影像设施、物质基因组科学仪器平台、空间引力波探测地面模拟装置和空间环境与物质相互作用研究设施。

就科学仪器集群的意义而言,它关系到一个国家能否在未来3-7年的技术大爆炸中抓住最佳发展机遇。现在流行的5G只是第一步。从1G到4G,解决的是交流的问题,5G解决的是社交行为的问题。很多人的行为会被智能感知单元和智能场所(建筑、道路、广场等)取代。)以数字技术为支撑,从而改变经济业态、人们行为和社会面貌。

所有大国的科学仪器小组都在工作。谁能把握住“元技术”创新,取得理论突破,谁就有可能把握住21世纪的战略性产业和产品。届时可能会出现“先进产业催生世界城市,世界城市托起世纪强国”的现象,大国命运将由此确立。

◎来源|长江日报(有删减)

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