十字路口的高校科技产业.docx
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十字路口的高校科技产业
教育部科学技术委员会
专家建议
第1期（总第27期）
科技委秘书处编2004年1月2日
美国在研究型大学中设立
国家实验室的借鉴与启示
加快建设世界一流大学系列研究之八
赵文华黄缨刘念才上海交通大学高等教育研究所
【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。
这些设在大学里的国家实验室承担着为国家战略目标服务、开展前沿基础研究和进行高新技术转移等使命，为国家安全和经济发展做出了卓越贡献。
联邦政府职能部门为实验室提供主要的经费支持，对其实行目标任务合同制。
国家实验室有严格的质量控制体系和高效率的资源共享制度；高度重视实验室主任选聘；有规模庞大、结构合理、素质一流的研究队伍；人员高度开放、流动。
结合我国国家知识创新体系建设的现状，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，充分利用国家实验室的资源；新组建的国家实验室实行国家委托大学管理；对国家实验室采用国际通行的评估指标体系和评估程序。
一、美国国家实验室与世界一流大学的崛起
美国一批顶尖一流大学的崛起与其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。
一批对二战胜利起了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的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，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。
从附表1、附表2所列部分美国研究型大学中的国家实验室概况及其成就可见一斑。
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，首次发现了人造元素镎和钚。
由于实验室的卓越贡献，伯克利在战后成为美国乃至世界核物理学的圣地。
劳伦斯实验室不仅仅一枝独秀，而且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领域，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，月均经费达100多万美元，最高峰时员工近3900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，其中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，并充分认识到国家实验室由一流大学管理的重要性，继续给予高额持续的投入。
同时，代管实验室也给加州理工学院诸多好处，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。
二、美国国家实验室的目标与使命
美国国家实验室主要隶属于国防部、能源部、卫生部、农业部和航空航天局等联邦政府部门。
这些实验室主要从事国家安全（主要是核武器）、能源自给自足、疾病防治、食品生产以及科学和工程等领域的研究，以及承担国家大规模的科学计划项目。
它们是美国科学交叉和科技创新的平台，是全美第三大科技力量，在美国科技体系中起着举足轻重的作用。
1．为国家战略目标服务
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，目标是为提高国家的战略能力。
它们为美国在此期间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。
2．承担前沿基础研究
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，诞生了一大批诺贝尔奖获得者。
物理学的很多前沿研究诞生于国家实验室。
生命科学的快速发展也有国家实验室的巨大功劳，如劳伦斯伯克利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。
3．开展高新技术转移
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，主要从事投资和风险大、周期长、民间企业难以承担的研究开发项目。
二十世纪80年代，美国通过了一系列有关国家实验室的研究成果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。
三、美国国家实验室与联邦政府的关系
1．联邦政府职能部门对国家实验室实行目标任务合同制管理
国家实验室为联邦政府职能部门拥有，委托大学管理。
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。
从1992年开始，能源部及其下属的16个国家实验室实行了以结果为导向、以成绩为基础的管理（results-orientedperformance-basedmanagement，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。
2．联邦政府提供主要的经费支持
国家实验室都归口有相应的政府部门管理，虽然如今经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和科研费，在运行费中设实验室主任基金，用于实验室根据部门发展需要设立的科研项目。
从附表3和附表4两个实验室可知，经费来源于不同的科研领域，其中主要来自于所属职能部门。
根据合同，实验室可以接受来自主管部门之外的其他资助，因此，现在非主管部门的项目经费也占了一定的比重。
四、美国国家实验室与大学的关系
1．政府拥有，大学代管，实验室相对独立
国家实验室与大学既紧密联系，又相对独立。
大学不仅仅是合同承包人，而且是公共事业的托管人，因此大学也积极参与国家实验室的管理。
并且，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，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。
至今，这些国家实验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（如institute），来促进大学对实验室独特设备的认识，扩大实验室对科学教育的贡献、从事实验室的项目研究，以及加强实验室研究者与学术界的关系等。
加州大学自1965年以来首次开辟新校区（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。
2．加州大学对国家实验室的管理
加州大学国家实验室管理结构详见附图1和附图2。
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（CommitteeonOversightoftheDepartmentofEnergyLaboratories）。
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汇报；就实验室主任的人选问题向校长提供建议；研究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；定期就以上工作的监督情况向董事会进行汇报。
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。
国家实验室咨询委员会负责提供咨询服务。
加州大学还设立国家实验室咨询委员会（UCPresident’sCouncilOnTheNationalLaboratories），其成员由校长任命。
他们都是各方面的专家，具有在科研机构、政府部门、私人企业、军队等不同背景的工作经验，其中三分之一为加州大学教师。
负责就实验室管理和运作的各个方面向校长和校董事会以及实验室主任提供咨询服务。
此外，设立实验室管理办公室（LaboratoryAdministrationOffice），提供涉及合同的全方位的功能监管。
五、美国国家实验室内部的管理特征
1．简明的组织结构
国家实验室实行主任负责制，职责明确。
实验室下设学科（部）（Division）或小组。
各学部或小组负责人对主任负责。
见附图3、附图4。
从框架图中我们可以看到，从管理和学科交叉的角度把实验室整合为几大模块，在模块内建立研究小组（或团队），形成资源共享和区域内人员的合理流动，便于迅速组织力量承接大项目并完成前沿探索工作，建立起相关学科交叉的边缘学科研究平台。
2．严格的质量控制体系
实验室实行同行评议制度。
国家实验室主要采用同行评议来进行资源的分配和使用。
同行评议有两种，一种是立项评议，即通过优势评估，从一批研究申请中择优立项；另一种是跟踪评议，即对实施中或新近完成的项目进行评估。
优势评估运用于研究开发建议书、具体项目和计划、长期研究计划和战略、主要研究设备的设计和购买等。
同行评议制度有力、有效地促进了竞争，激发了实验室的创造性。
联邦职能部门负责对所管辖的实验室进行评估。
如能源部设实验室评估委员会，负责对实验室进行高水平的研究工作、与能源部发展规划的相关性、投入与产出比等方面的评估。
实验室建立质量保障机构。
劳伦斯伯克利实验室为确保实验室运行的可靠性、安全有效性和科学性，由资源行政服务的评价保障办公室（OfficeofAssessmentandAssurance）实施运行与保障计划（OperatingandAssurancePlan）。
这个计划通过目标的导向和系统管理的方法确保工作项目有效安全地完成。
3．高效率的资源共享制度
有不少实验室最初是为了研制大型的实验设备而建立，在得到国家的巨额投资后，又陆续制造了新的先进设备。
这些实验室对外实行开放。
只要经过一定的程序和手续，国内外不同学科的科学家都可以来利用这些仪器进行科学实验。
这样做避免了实验室设备的重复建设，提高了资金的利用率，并且极大地提高了实验室的国际声誉。
劳伦斯伯克利实验室早期建立的184英寸回旋加速器，不仅产生了5个诺贝尔物理奖和4个诺贝尔化学奖，而且还有3位科学家因在这里利用回旋加速器工作所产生的新发现而获得了诺贝尔物理奖。
在1993年劳伦斯伯克利实验室又建成了能发射世界上最“软”的X-射线和紫外光的“高级光源”（AdvancedLightSource，简称ALS）。
美国国内乃至世界各地的物理学家、生物学家、化学家和材料学家都在这里利用它进行着各自最尖端的研究。
美国的半导体工业的发展也得益于此，利用这里的ALS制造出的仅相当于人头发直径1/800的芯片，使得微处理器的能力提高了100倍，而存贮量提高了1000倍。
六、美国国家实验室的队伍建设
1．高度重视实验室主任选聘
通过分析5个实验室（劳伦斯伯克利实验室、劳伦斯利弗莫实验室、洛斯阿拉莫斯实验室、阿贡实验室、斯坦福直线加速器中心）历任和现任实验室主任（共计20位）的情况，可以看出以下特点：
（1）都具有一流大学的博士学位；
（2）任期普遍较长，任期在5年以上的有16人，其中，任期在20年以上的有4人，10－20年的有5人，5－10年的有7人；（3）学术水平高、社会影响大，这些实验室主任一般有很高学术荣誉，其中有“原子弹之父”，有3位诺贝尔奖获得者。
他们大多有着多年的游学经历，取得了该领域令人瞩目的成就，在学术界有相当的影响，并有多年的该领域不同单位的领导工作经历。
近年来，从大型企业的研究所中物色国家实验室主任的做法日趋普遍。
2．规模庞大、结构合理、素质一流的研究队伍
研究人员的国际化背景和丰富的实践经验。
斯坦福大学直线加速器中心SSRL实验室的研究人员分别来自美国、欧洲、亚洲的不同著名大学，学术经历十分丰富，在相应的学术领域有相当的造诣。
软件工程研究所的员工在加入研究所之前95%都有在工业界、大学和政府的工作经历，平均工作年限达到了22年。
科学合理的实验室人员结构。
从附表5和附表6中可以看出，美国国家实验室并不追求整个实验室的高学历。
在辅助人员和低级管理人员中以学士学位及以下的人员为主，而研究人员则一般都具有博士文凭。
研究人员与辅助人员比例相当或辅助人员在总数上略占多数，他们各尽所能、各司其责，协同完成任务。
人员的高度开放、流动。
通过开放式的管理，来自世界各地的学者们数量多、比例高，他们聚集在一起进行研究和探讨，各种不同的观点在一起碰撞出火花，产生出灵感，催生了更多的发明与创造。
如斯坦福的直线加速器中心自1967年正式运转至今，共有3位科学家以在物质基本结构方面的卓越成就而获得诺贝尔物理奖，同时，在直线加速器中心作访问学者的两位科学家因借助该实验室的先进设备进行研究的成果获得了诺贝尔奖。
七、在我国研究型大学建设高水平国家实验室的建议
我国从1984年开始组织实施国家重点实验室计划，目的是使国家重点实验室成为从事基础性研究、培养和稳定科技人才的基地。
同时，推动国家重点实验室的高水平研究与国民经济长期发展的需要相结合，面向国民经济主战场，努力参与国际竞争。
但是我国目前的大部分国家重点实验室学科单一，体量较小，结构也不尽合理；研究队伍力量不足，难以承担大型的科研项目和科研任务，没有真正建立起学科交叉、学术交流大平台，在国际学术舞台上没有形成主流的影响；经费投入不足，实验室设备更新不够及时，大型科研设备利用率不高；“开放、流动、联合、竞争”的机制没有完全建立，面向社会，特别是面向同行业、本专业同行开放不够，严重影响了原始创新能力的提高。
针对我国科技发展的需要和目前国家重点实验室建设中存在的问题，借鉴美国在研究型大学中设立国家实验室的成功经验，我们提出以下建议：
1．在研究型大学组建一批国家实验室
以若干所名牌研究型大学的现有国家重点实验室、国家工程研究中心为基础，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。
同时，有选择地逐步将一批国立高水平科研机构并入研究型大学，依托大学相关学科和研究力量，组建国家实验室。
2．通过组建国家实验室整合国家科技资源
研究型大学中的国家实验室属于国家，致力于为国家战略目标服务。
国家各部门（如工业、农林、国防、卫生、科技等）都要整合科研经费，将重大科技攻关和前沿基础研究项目投向国家实验室，使国家实验室的资源得以充分利用，争取获得最高水平、最大效益、最快速度的科技创新成果。
3．新组建的国家实验室实行国家委托大学管理
研究型大学中的国家实验室实行国家委托大学管理的体制，实行理事会领导下的实验室主任负责制。
国家授权所在研究型大学的校长代表国家组建理事会进行决策，组建专家委员会，向海内外公开招聘实验室主任和学科带头人，并为理事会提供有关咨询建议；国家给予实验室高强度的财政拨款，同时鼓励其他各部委办和地区以目标任务合同形式的项目与实验室开展合作，多渠道筹集科研经费，真正实行“开放、流动、联合、竞争”的机制。
4．对国家实验室采用国际通行的评估指标体系和程序
国家实验室评估工作由国家科教领导小组组织，教育部、科技部、中国科学院、中国工程院、国家自然科学基金委员会参与，吸收国际著名专家学者参加，引用国际学术界惯用的评估指标体系和程序，逐步建立国际同行评议制度。
通过评估，推动国家实验室不断取得国际先进水平的研究成果，努力建成若干世界一流的实验室。
附录：
附表1：
部分设在美国研究型大学中的国家实验室概况
实验室
名称
成立
时间
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
国家软件工程研究
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
导弹推进技术研究
5,175
（01）
13亿
美元（01）
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、生命科学、能源效率以及加速器的研究
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）
13.7亿
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
（1995）
3.44亿美元（1995）
国防部
麻省理
工学院
国防、通讯、民航交通管理
注：
括号内为年代。
所有表格的数据来源于相关实验室网站整理统计。
附表2：
美国部分国家实验室的成就
实验室
所在
大学
实验室主要成就
人员获奖情况
直线
加速器
中心
斯坦福大学
建造作了先进的同步加速器、直线碰撞机、B-工厂、伽马射线大范围空间望远镜等设备；美国及国际上的物理研究者提供了良好的研究场所。
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名访问学者获得1976和1995年诺贝尔奖。
等离子体物理
实验室
普林斯顿大学
在利用托卡马克装置进行磁限制实验的研究中处于领先地位，世界上第一次利用氘氚混合物产生了一千万瓦特的熔解能。
喷气推进实验室
加州理工学院
1958年发射了美国第一颗人造卫星——探险家一号；在之后的四十年里利用自动宇宙飞船探索了太阳系里除冥王星以外的所有行星，并在这方面处于世界领先水平；七十年代以来发射了海洋资源探测卫星、云层监测卫星等多颗卫星，并设计制造了多种与卫星相关的仪器及设备；在远距离太空飞行与通讯数字成像处理、成像系统、人工智能系统、仪器制造技术以及微电子等方面保持世界领先。
劳伦斯
伯克利
实验室
伯克利加州
大学
世界上加速器和监测器的改进和设计的中心基地；首次把降低蛋白质的浓度、隔离蛋白质的方法应用到心脏病的治疗中；提出恐龙死因以及发明了化学激光器，从而揭开了光合作用的秘密；参加过因特网的建设；在生命科学、天体物理、材料科学等领域都取得突破性的进展。
共有9名科学家分别获得诺贝尔物理或化学奖。
阿贡联邦实验室
芝加哥大学
发现了周期表中99、100、102号人造元素，制造了世界第一种惰性气体，在核辐射职业病及癌症起源研究、有机化合物和蛋白质研究、超导和清洁燃料电池研制、危险废物处理以及大气净化和污染物控制、反应堆基础研究中处于世界领先地位。
设计并制造了零坡度加速器和世界上第一台重核子的超导加速器。
1963年诺贝尔物理奖
附表3：
劳伦斯利弗莫实验室2001年经费来源
项目
StockpileStewardship
国家点
火设备
防止核扩散及技术
防卫与安全
环境保护
能源与环境
应用和基础研究
生物科学
能源技术
国防部
总计
金额（百万美元）
553
339
161
87
53
49
32
38
17
43
1372
比例（%）
40.31
24.71
11.73
6.34
3.86
3.57
2.33
2.77
1.24
3.13
100
附表4：
劳伦斯伯克利实验室2000年经费来源
项目
科学
能源效率与能源再利用
环境管理
防止核扩散和国家安全
点火能源
其他能源
部项目
非能源
部项目
总计
金额（百万美元）
243
24.9
12.1
30.6
4.7
24.3
75.7
415.3
比例
（%）
58.51
6.00
2.91
7.37
1.13
5.85
18.23
100
附表5：
部分国家实验室管理人员与研究人
升级会员 