中国科学院合肥物质科学研究院,合肥大科学中

2019-10-21 03:41 来源:未知
合肥大科学中心:光耀“科学城”

7月6日,中科大校长包信和,副校长朱长飞,国家同步辐射实验室主任陆亚林一行调研合肥研究院。

图片 1本版图片均由中科院合肥大科学中心提供

座谈会上,合肥研究院院长匡光力简要介绍了研究院的基本情况,包括历史沿革、科研实力、部分处于世界领先地位的学科方向等,并就研究生培养、学科建设、科技交流,以及合肥综合性国家科学科学中心的建设情况与包信和一行进行了热烈讨论。

■本报记者 陈欢欢 张楠

包信和表示,多年来,中国科大与合肥研究院开展了卓有成效的合作。未来,双方应在合肥综合性国家科学中心建设的机遇下,继续加强科教合作,为我国的科技创新发展贡献应有的力量。

合肥董铺岛,因岛上集中了中国科学院几家研究所而得名“科学岛”。不仅如此,这个不大的半岛还在全国科技创新领域占有一席之地——岛上拥有两个国家重大科技基础设施。2018年12月14日,第三个科学装置——聚变堆主机关键系统综合研究设施也正式开启园区建设。

此外,包信和一行还参观了全超导托卡马克核聚变实验装置、稳态强磁场实验装置。

看着眼前热火朝天的建设场景,中国科学院合肥物质科学研究院(以下简称合肥研究院)院长匡光力不禁感叹,4年前与合肥研究院党委书记王英俭、时任中国科学技术大学校长侯建国共同商议建设一座“国际一流综合性科学研究中心”的情景还历历在目。

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曾经,这是一副令人魂牵梦萦的场景:大科学装置吸引了全球成千上万名科学家汇聚于此,并激荡释放出源源不断的思想和智慧火花……由此,合肥或将成为媲美美国湾区、日本筑波的著名科学城。

座谈

2014年11月,随着中国科学院合肥大科学中心(以下简称合肥大科学中心)的诞生,众多科学人的梦想正在变为现实。

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梦想走进现实

参观EAST

“合肥这么多大科学装置,有条件建成一个世界级的大科学中心,你牵头去做一些前期调研吧。”中国科学技术大学国家同步辐射实验室主任陆亚林清楚地记得,2014年2月春节假期之后,时任校长侯建国找到他,描述了一个“科学城”的宏图,在他心中第一次种下了合肥大科学中心的种子。

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大科学装置是指通过较大规模投入和工程建设来完成,建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动,以实现重要科学技术目标的大型设施,是国家创新体系中最核心的基础力量。20世纪中叶以来,几乎所有关于物质结构研究的重大成果都和大科学装置有着关联。彼时,全国拥有二三十个大科学装置,分散在各单位,相互之间并未形成合力,且面临着人才队伍流失的窘境。

参观强磁场中心

而在全国的大科学装置中,要数落在中国科学院的最多。恰逢2014年8月,中科院启动实施“率先行动”计划,其中就包括整合院内外各类资源,依托已建成运行、在建和规划建设的一批国家重大科技基础设施,形成大科学装置群,建设高效率开放共享、高水平国际合作、高质量创新服务的大科学研究中心,集聚国内外科研院所、大学、企业,开展跨学科、跨领域、跨部门协同创新。

合肥有三个大科学装置。合肥研究院建设有全超导托卡马克核聚变实验装置、稳态强磁场实验装置,中国科大建设有同步辐射。难得的是,两家同属中国科学院,作为兄弟单位,一直有良好的合作,联合共建一个“国际一流综合性科学研究中心”的想法更是一拍即合。

“合肥研究院大装置多,运行维护的力量更集中,偏重满足国家战略需求,大学更侧重前沿探索、人才培养,双方合作是非常好的互补。”合肥研究院院长匡光力表示。

随即,陆亚林等人投入紧张的前期筹备工作。他牵头申请了一个软课题,走访了美国伯克利的先进光源ALS、英国纽卡斯尔科学城等世界著名科学中心。

这一调研不要紧,一个前所未有的公共大型科技创新平台的轮廓在众人心中逐渐清晰起来。

“我们发现,西方发达国家强大的科技竞争力很大程度上是通过高水平大型科研基地体现的,而这些大型基地都拥有先进的大科学装置甚至大科学装置群作为支撑,不仅有完整的科研能力,更形成巨大的人才汇聚能力。相比而言,我国还缺少能与西方发达国家匹敌的科研‘航母’。”陆亚林告诉《中国科学报》。

随后,双方迅速组织了一个方案研究小组,以尽快形成向中科院党组报告的材料。那段时间,参与筹建的这些人各处调研、沟通细节,最频繁的时候,一礼拜往北京跑了3个来回。反复的调研、沟通和讨论,不到一年时间里,他们对大科学中心的规划方案修改了上百回,目标直指国际一流综合科学研究中心。

如今回头看来,他们的努力是值得的,这些资料和成果在合肥申请综合性国家科学中心时发挥了重要作用。

紧张的筹备工作一直持续到向中科院党组汇报之前。合肥研究院党委书记王英俭记得,他和侯建国直到汇报会开始前,还凑在一起修改PPT。最终,侯建国到北京向中科院党组汇报了合肥大科学中心的建设方案。汇报结束后,中科院院长白春礼等几位院领导又就筹建方案讨论了许久。

最终,2014年11月,中科院合肥大科学中心正式成立。中心依托合肥研究院管理,中国科大校长为主任,合肥研究院院长为常务副主任,拥有同步辐射光源、全超导托卡马克和稳态强磁场三大科学装置。

“这样的设置体现了以科学为牵引、为科学家服务的宗旨,希望结合两个单位的优势,创新体制机制,促进科学技术的新突破。”合肥大科学中心筹备组成员、中国科大副校长朱长飞认为。

“合肥大科学中心是中国科大和合肥研究院共同努力的结果,但我们还有更深远的计划,就是在此基础上,建设国家级的综合科学中心,最终要建国际一流的科学中心。”王英俭对《中国科学报》表示。

筑巢引凤

科幻电影《流浪地球》中,聚变能成为地球流浪的永久动力。在合肥,就有这么一个承载着未来能源希望的“人造小太阳”——EAST。

核聚变是一种核反应形式,能够释放原子核内部的巨大能量。受控核聚变一旦成功,可向人类提供清洁又取之不尽的能源。位于合肥的EAST是世界上第一个非圆截面全超导托卡马克,也是世界上首个突破百秒量级高约束稳态运行的托卡马克核聚变实验装置,目标直指未来聚变能商用。2018年11月,“人造小太阳”EAST实现1亿度等离子体运行,为未来的聚变堆实验运行奠定了重要基础。

据介绍,为了更好建设EAST,该团队的人才队伍以青年人为主,通过项目发挥资深专家的传帮带作用,给青年人压担子、加任务,充分发挥青年人的创新优势。

稳态强磁场实验装置自2010年试运行至今屡创纪录,2017年建成全球第二个40特斯拉稳态磁场,3台水冷磁体技术指标创世界纪录。稳态强磁场的超强吸引力,也让张欣等“哈佛八剑客”回国效力。

中科院强磁场科学中心研究员张欣告诉《中国科学报》,利用强磁场可以观测到许多在弱磁场下难以产生或者是无法观测到的现象,“有的实验只有强磁场能做,别的地方都做不了。所以在硬件条件上,这一点非常独特,比绝大部分美国实验室条件更好”。

“合肥大科学中心有国内独有的大科学装置,可以提供很好的科研平台,这是我最看重的。”通过中科院“百人计划”加入合肥大科学中心的郝宁研究员表示,合肥的基础科研实力较强、科研氛围较好,尤其是升级为国家综合性科学中心之后,政策力度明显加大。

继2016年完成重大升级改造,合肥光源于2018年7月正式投入恒流运行模式,标志着一个全新的HLS-II基本建成。其运行达到国际同行装置的优秀水平,10条光束线站全面向用户开放,用户成果连续三年实现成倍增长。

在机制体制改革和装置不断升级的带动下,2018年,合肥光源在历史上首次实现关键技术人才倒流——4名关键技术人才引进或回流。其中,引进了两名技术“百人”,还吸引了一位已成为国际知名技术专家的毕业生回国加盟。另外还引进了30余名技术人才。

“说到底,人是最重要的资源。”说起人才队伍,王英俭下意识地敲了敲桌子。

成立以来,合肥大科学中心很“忙”,几乎每年都有建设任务。

2016年1月,合肥光源完成重大升级改造;2017年稳态强磁场实验装置通过国家验收;2018年底,“聚变堆主机关键系统综合研究设施”启动建设;第四代合肥先进光源也已启动预研。

随着建设工程的不断增加,装置缺人的问题开始严重起来,仅靠“招兵买马”似乎也难以解决问题了。

朱长飞回忆,人才流失是各大科学装置都面临的难题。大科学装置在建设时集中了一批工程技术人才,他们经过大项目磨砺,技术能力高、了解装置性能,但是工程建完之后却难以安置:一方面,工作量大大减少;另一方面,科研单位没有针对这类人才的评价体系。

但在合肥大科学中心的框架之下,这一问题得到妥善解决——工程技术队伍实现共享共用,一项工程的阶段性任务完成了再去另一项工程,保证了队伍的稳定性和专业性。

同时,自2018年起,合肥大科学中心创新评价体系,尝试将工程技术人员的工艺图纸、设计方案、解决方案等,按照质量体系归档,再请同行专家进行行评,作为对工程技术人员的评价标准。

在装置运行部部长、合肥研究院研究员邱宁看来,有不少大科学装置的工程技术人员可以被视为掌握特殊技能的“大国工匠”。

1+1+1>3

在一系列的机制体制改革举措下,合肥大科学中心“1+1+1>3”的效能愈发凸显。

2017年是合肥大科学中心正式运行的第一年。这一年,三大装置共接待来自超过150个单位的1500多名科研用户,其中七成来自中科院院外单位。当年依托装置完成的课题超过630个,共发表SCI论文682篇,其中一区论文超过200篇,授权发明专利45项。

经过几年的磨合,装置联用优势逐渐显现。例如,通过联用稳态强磁场及同步辐射光源,吴文彬、陈峰等首次制备出基于全氧化物外延体系的人工反铁磁体。《科学》杂志审稿人称“该研究在样品质量和表征上堪称绝技,开辟了研究其他氧化物多层膜的新方向”。熊伟、黄光明等人,继上世纪六七十年代后,再度发现新的脑内谷氨酸生物合成通路,首次阐述日光照射引起与神经系统相关行为变化的深层机制……

为积极推动三大装置的运维资源整合与技术共享,合肥大科学中心成立了若干运维技术专业组,探讨解决各装置的共性技术问题。“去年11月,我们刚开的一次低温专业组研讨及方案评议会效果挺好,今后还会以专业组研讨或专业组间、专业组与用户间研讨等形式加强交流,努力把跨装置业务研讨常态化。”邱宁说。

装置离不开用户。据合肥大科学中心综合管理部部长、中国科大生命学院教授田长麟介绍,合肥大科学中心自2015年起,通过经费机制改革上的探索,建立了一项高端用户培育基金,凡满足“三高”——高端科学问题、高端产出、高端技术的用户,高端用户费用直接划拨到各平台,由各平台更有针对性地使用。目前邀请和资助到的用户包括诺贝尔化学奖获得者、美国国家科学院院士等,产出SCI论文500余篇。同时,合肥大科学中心还有专项政策鼓励用户在不同装置间实现联用。

在王英俭心中,还期待着更深度的装置联用、学科交叉。“‘大交叉’不是一朝一夕能够实现的,但未来很有希望。”他说。

合肥大科学中心的诞生在促进中国科大和合肥研究院的科教融合、协同创新方面更上一个台阶。例如,双方共建了中国科大核科学技术学院、环境科学与光电技术学院,自2014年起,合肥研究院学生全部纳入中国科大学籍。

双方启动了联合培育基金,要求由中国科大和合肥研究院组成的团队联合申请。目前,联合基金已组织了5次项目申报,资助了82个培育项目,发表SCI论文829篇,申请专利132项,获批专利24项。“双方科研力量各有所长,以前的技术力量协同不起来,现在则可以互通有无。”陆亚林说。

此外,2011年和2013年,中国科大和合肥研究院以双聘制互聘60多位研究员、教授,实现互评互认。成立合肥大科学中心之后,根据年度考核结果对他们提供增量绩效奖励,成效显著。

例如,中国科技大学微尺度国家实验室与中国科学院强磁场科学中心双聘研究员陆轻铀研制成功的组合显微系统为国际首创。该系统集扫描隧道显微镜—磁力显微镜—原子力显微镜(STM-MFM-AFM)三者为一体,能同时获得3种不同的信号,在稳态强磁场实验装置中大显身手。

瞄准国际一流

2016年12月,合肥大科学中心通过中科院验收,正式运行。相隔仅一个多月,2017年初,国家发展改革委和科技部复函同意安徽省建设合肥综合性国家科学中心,“科技航母”即将起航。

当时,合肥成为全国仅有的3家综合性国家科学中心之一,让不少人颇为意外。

陆亚林则认为这是“情理之中”的事情。除了省市领导的全力支持,合肥大科学中心打下的基础功不可没,合肥已先行一步搭建起各部门科技合作的基础框架和模式。后来,在合肥综合性国家科学中心建设初期,许多核心文件都来自中科院合肥大科学中心的基础文件。

同时,合肥大科学中心确定的“三步走”发展战略:2014—2015年,筹备建设期;2015—2020年,建设运行期,建成综合性国家科学中心;2020—2030年,完善发展期,建成国际一流综合性科学研究中心,也与国家层面建设世界科技强国的战略布局不谋而合。

合肥大科学中心主任、中国科大校长包信和表示,根据国家对上海、合肥、北京等3个综合性国家科学中心的分工,合肥主要聚焦关乎国计民生的4个领域:信息、能源、环境、健康。这与合肥大科学中心支撑发展的科研领域一脉相承。

包信和认为,大科学中心的建设就是着眼于未来的。“这些大装置十年、二十年乃至三十年,一定能够直接转化为经济贡献吗?这个现在还很难估计,但能肯定的是,它对科学研究的贡献将会是很直接、很巨大的。”

未来,依托大科学装置,合肥大科学中心将瞄准国家“十三五”规划,在核聚变与等离子科学、量子功能材料、物质科学与生命科学交叉三大主攻方向组织前沿交叉创新团队,产出重大科研成果;建立相对独立的管理体制机制,探索将中心建成中科院科研体制机制改革和政策创新的实验区;积极参与综合性国家科学中心建设。

2018年9月,中国科学院党组副书记、副院长侯建国在合肥调研时强调,合肥综合性国家科学中心建设作为一项国家战略,大科学装置群建设是非常重要的组成部分。“大科学装置群的建成,对中科院而言是极其宝贵的资源。希望大科学装置群的领导者和研究人员积极创新,敢于突破,形成值得借鉴的改革经验并推广全院。”

目前,合肥大科学中心正作为核心单元积极全面参与到综合性国家科学中心建设中,在安徽省的创新格局中占据了重要地位。

面向未来,合肥大科学中心的集群优势日趋显著。

据悉,刚刚开工建设的第四大科学装置“聚变堆主机关键系统综合研究设施”能够落地安徽,也与合肥大科学中心的“金字招牌”不无关系,它将成为国际磁约束聚变领域参数最高、功能最完备的综合性研究平台。

为了支持合肥综合性国家科学中心大科学装置的发展,安徽省划出一块约10平方公里的合肥综合性国家科学中心大科学装置集中区,地处蜀山之畔,距离科学岛仅1公里,周围是生态公园和水源保护地。

“我们的目标是建成世界最美科学园区。”畅想未来,王英俭面露微笑。

聚变堆主机关键系统综合研究设施建成之后,世界低能区最领先的第四代同步辐射光源——合肥先进光源也将开工建设。在陆亚林心中,合肥先进光源的作用远不止如此。“合肥先进光源将建有60条线,每条线有1~3个工作站,每年可供近2万名科学家做实验。想象一下这么多‘大脑袋’的人齐聚合肥,将会为这座城市带来怎样的未来。”

《中国科学报》 (2019-05-10 第4版 综合)

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