刘文浩 郑军卫 赵纪东 王立伟 刘 学
(中国科学院兰州文献情报中心,兰州730000)
国际大科学计划和大科学工程是人类开拓知识前沿、探索未知世界和解决重大全球性问题的重要手段,是一个国家综合实力和科技创新竞争力的重要体现。牵头组织大科学计划作为建设创新型国家和世界科技强国的重要标志,对于我国增强科技创新实力、提升国际话语权具有积极深远意义。2018年3月14日,国务院发布《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》[1]提出宏伟目标:“通过牵头组织大科学计划,在世界科技前沿和驱动经济社会发展的关键领域,形成具有全球影响力的大科学计划布局,开展高水平科学研究,培养引进顶尖科技人才,增强凝聚国际共识和合作创新能力,提升我国科技创新和高端制造水平,推动科技创新合作再上新台阶,努力成为国际重大科技议题和规则的倡导者、推动者和制定者,提升在全球科技创新领域的核心竞争力和话语权”。
国际大科学计划作为世界科技创新领域重要的全球公共产品,是世界科技强国利用全球科技资源来提升本国创新能力的重要合作平台[2]。多年以来,美、德、法、俄及欧盟等国家(地区)和国际组织在诸多领域积极组织了数十个国际大科学计划和大科学工程,携手解决人类社会面临的共同挑战,提升了自身的国际地位和影响,推动了世界科技创新和进步。自改革开放以来,我国以发展中国家的身份有重点地选择性参与了国际大洋发现计划、人类基因组计划、国际热核聚变实验堆计划、国际地球观测组织和平方公里阵列射电望远镜等国际大科学计划和大科学工程。这些工作的参与有效地推动我国在相关领域基础理论研究、重大关键技术等方面逐步实现了由学习跟踪向并行发展的转变。与此同时,我国也相继启动建设了同步辐射光源、全超导托克马克核聚变实验装置、500米口径球面射电望远镜等数十个国家重大科技基础设施,积极探索以我为主的国际合作。这些都为我国牵头组织国际大科学计划和大科学工程积累了经验,奠定了基础。但是,整体来看,我国对大科学计划多停留在参与阶段[3],对大科学计划的遴选、设计和实施、管理等还存在经验不足的问题,因此,研究国际大科学计划的组织管理及实施机制将为我国面向2035年甚至更远的大科学计划战略提供必要的经验。
目前正在实施的国际大洋发现计划(International Ocean Discovery Program,IODP,2013—2023)及其前身综合大洋钻探计划(Integrated O-cean Drilling Program,IODP,2003—2013)、大洋钻探计 划 (Ocean Drilling Program,ODP,1985—2003)和深海钻探计划(Deep Sea Drilling Project,DSDP,1968—1983),是地球科学历史上规模最大、影响最深的国际合作研究计划,助攻了地球科学一次又一次重大突破[4],目前共有26个国家参与。该计划在组织管理体制机制方面积累了丰富经验,被誉为科学上的“未雨绸缪”[3],值得作为地学领域典型大科学计划案例深入挖掘。为此,本研究系统调研了大洋钻探计划不同阶段的主要管理机制特征,提炼了其演化和发展历史,以期为我国大科学计划管理提供参考支撑。
整体来看,大洋钻探计划包括了六个主要的发展阶段,其中1940—1961年期间两个阶段是项目性质的研究阶段,包括活塞取芯钻探发展期和MoHole项目时期。1966年以后正式开始了规模化的发展阶段,包括深海钻探工程、大洋钻探计划、综合大洋钻探计划、国际大洋发现计划四个阶段。各个阶段的主要发展历程见表1。
在大洋钻探计划的四个主要阶段中,DSDP由于是早期阶段,其起初仅由美国相关研究机构主导,在1975年以后才加入了德国、日本、英国、俄罗斯以及法国5个国家,并成立了最初的国际性科学决策机构深部地球采样联合海洋研究所(JOIDES),然后于1983年停止了 Glomar挑战者号的相关任务,开始了后期大洋钻探计划(ODP)时代。这一时期,大洋钻探的组织管理开始逐渐形成体系。且随后的综合大洋钻探计划(IODP)及其后的大洋发现计划(IODP)均延续了大洋钻探计划时代的管理体制,虽然略有修改,但是其整个管理结构设置并未发生大的变化。因此,本研究选择对该组织框架进行分析。
表1 大洋钻探计划的发展历程Tab.1 The development of international ocean drilling series programs
在DSDP后期成立的JOIDES通过一个科学咨询结构(SAS)来建立科学目标,该科学咨询结构关联了100多名常设委员会和专门科学家、工程师,其中近100人组成了短期规划小组。JOIDES SAS管理体制于1996年进行了重组改建,目标是在未来更好地实施1996年“长远计划”(Long-Range Plan),即“通过大洋钻探来了解动态的地球”。
JOIDES SAS由执行委员会(EXCOM)和科学委员会领导的科学咨询委员会(SCICOM)组成。其中SCICOM和 JOIDES科学咨询小组(Science Advisory Panels)负责实现1996年“长远计划”目标所必需的长期科学规划活动。截至2003年ODP的科学咨询结构见图1。
1)预算委员会(BCOM,即 EXCOM特设小组委员会)
BCOM负责审查ODP计划及其预算,进而评估如何更好地处理EXCOM和SCICOM确定的优先事项,并将审查报告提交EXCOM和 SCICOM。同时,BCOM还代表 EXCOM处理其委托的预算事项。
2)运营委员会(OPCOM)
作为SCICOM成立的一个小组级别委员会,OPCOM负责处理运营问题,例如船舶的调度、技术开发和科学测量。具体职责包括根据SCICOM的提案排名向SCICOM提供钻井计划;向SCICOM的高排名计划提供短期后勤和技术实施建议;向ODP“长远计划”需求提供长期技术和后勤服务。
图1 大洋钻探计划的科学咨询机制[10]Fig.1 Scientific consultation mechanism of Ocean Drilling Program[10]
3)两个科学指导评估小组(SSEPs)
地球环境动力学评估小组(ESSEP)和地球内部动力学评估小组(ISSEP)分别从不同侧重点向SCICOM提供高优先级钻井的相关评估,并且为长期计划的发展提供建议。
4)两个服务单元:现场调查小组(SSP)和污染防治与安全小组(PPSP)
SSP负责结合现场调查数据库,对拟议钻井和钻井数据库的调查数据进行评估;PPSP负责向OPCOM提供独立的建议,评估拟议钻探行动在一般和具体地质情况下的潜在安全和污染危害。
5)科学测量小组(SciMP)
SciMP负责提供关于处理ODP样品和数据的信息和建议,以及用于所有船上和井下测量、实验的方法和技术。
6)技术与工程发展委员会(TEDCOM)
TEDCOM负责提供长期的技术咨询。在监测钻探工具和技术发展的基础上,向SCICOM和OPCOM提供钻探所需的钻孔工具和技术建议。
7)特设详细规划组(DPGs)
DPG是一个短期存在的临时组织,只负责召开1~2次规划会议,探讨需要深入研究的规划细节。其授权、行为准则、职权范围和运作时间由SCICOM以书面形式规定。
8)方案规划组(PPGs)
PPG负责制定解决ODP新问题的举措和技术战略计划;在缺乏提案的领域促进提出高度优先的的科学目标;促进ODP和其他国际地球科学计划之间的沟通和协作。
9)工作组(WGs)
WGs主要负责从SAS小组会议上讨论的研讨会或主题中获取想法,并为指定主题制定可能的模型/策略和建议,是一种短期小组,由 SCICOM以书面形式规定其任务、指南、职权范围和操作期限,往往会议结束后就解散。
10)预热研讨会
预热研讨会召开于钻探前,负责为科学界成员评估目前关于特定主题或者研究领域的知识状况,并讨论科学海洋钻探如何提高该领域的知识。会后,组织者须编写研讨会程序和建议的书面报告,作为后来提交给JOIDES科学咨询结构审议的具体钻探计划的基础。ODP并鼓励公布报告的简要摘要,以便扩大ODP的影响力。
2.2.1 大洋钻探计划(ODP)阶段
ODP共有22个国际合作伙伴,既包括单独国家,也有一些是由多个成员国组合而成的。中国于1998年正式加入,俄罗斯仅在1991—1993年间参与。
ODP年度项目计划由JOI和 NSF的计划官员提前一年协商制定,通过后以书面形式通知相关人员。其内容包括:程序化目标;计划活动;定期船舶运营,人员配置和组织计划;预算;JOIDES定义的科学目标;主要规划和审查活动。其中的经费审批归入美国联邦财政年度工作。
ODP采用垂直简单的管理机制(图2),其中各单元拥有独立的主体业务,相互之间实行以任务为驱动的联动机制。ODP的总体科学规划由JOIDES提供。NSF的ODP办公室负责监督计划的实施,并且管理来自国际合作伙伴的资金。
图2 大洋钻探计划(ODP)的行政管理机制[11]Fig.2 Administrative mechanism of Ocean Drilling Program[11]
1)ODP委员会
NSF下设ODP办公室,并设立了 ODP委员会来代表所有合作伙伴,负责为成员国提供一个交换意见的论坛,并审议关于ODP总体支持的财务、管理等各种事项。
2)项目经理:联合海洋学机构(JOI)
1976年,JOIDES的美国成员机构联合组建了非营利组织海洋联合研究机构(JOI),以帮助美国在海洋科学钻探方面的发展、促进科学海洋钻探和一般的海洋学研究,负责管理深海钻探项目(DSDP)的国际阶段并且从1983年成为 NSF的主要承包商。JOI与德克萨斯农工大学研究基金会(TAMRF)签订合同,担任科学运营商(Science Operator),并与拉蒙特多尔蒂地球观测站(LDEO)的钻井研究小组(BRG)合作担任电缆服务(Wireline Services)运营商,提供日志记录等有线服务,以及数据库服务。JOI通过与JOIDES办公室的分包合同,为JOIDES的活动提供支持。
3)科学运营商 (SO)
TAMRF与 JOI签订合同,成为科学运营商(SO),负责钻探队的运营,具体包括JOIDES的决议,巡航人员、物流、工程开发和运营、船上实验室、核心样本和数据的策划和分配等相关的活动;出版科学城成果,协助 ODP攻关。在船上实验室,科学运营商还负责联合实验室的维护,给科学技术团队提供技术和后勤支持;在岸上,在巡航前后进行科学活动和钻井活动管理,策划岩心钻探、分发样品、编辑出版科学成果,并对这些活动提供行政和后勤支持。
4)电缆服务运营商(WS)
作为电缆服务运营商,拉蒙特多尔蒂地球观测站(LDED)的钻井研究小组(BRG)负责提供最先进的测井能力;根据JOIDES科学家的需求定制专业日志;采集、处理和向JOIDES科学家提供原位测井测量服务。此外,BRG还提供数据分析和分发服务,以帮助JOIDES科学家使用这些日志来解决特定的问题,建立了钻井调查数据库(SSDB),该数据库位于拉蒙特多尔蒂地球观测站,负责提供支持拟议钻井计划的区域地球物理现场勘测数据。SSDB协议从两方面协助规划和定制ODP计划,第一,为ODP每个提案编制一系列可用数据,供 JOIDES各咨询小组审查;第二,为所有船员提供进行定期钻探巡航所需的地球物理数据。
5)JOIDES办公室
该办公室在 JOIDES科学委员会(SCICOM)主席的指导下,负责协调JOIDES科学咨询结构(SAS)的所有咨询委员会和小组;按照JOIDES执行委员会(EXCOM)的政策决定,整理对小组子结构的建议;制作《JOIDES杂志》,让科学界了解钻井方案的规划,总结方案活动。
2.2.2 国际大洋发现计划(IODP)阶段
2003年以后实施的综合大洋钻探计划(IODP)和国际大洋发现计划(IODP)在组织管理方式上结合项目实际情况进行了创新,调整了部分职能机构的相关工作,并提出符合实际的科学调查原则。如图3所示,新一时期的 IODP依赖于由三个平台提供商资助的设施。
图3 IODP的提案流程及资助机制[12]Fig.3 The proposals flow and funding mechanism of IODP[12]
由NSF牵头,澳大利亚-新西兰联盟(ANZIC)、印韩国、中国、巴西、欧洲海洋研究钻井协会(ECORD)联合资助的 JOIDES决心号是 IODP最活跃的考察船,可以提供传统钻探业务,并无需立管;由日本的教育、文化、体育、科学和技术部(MEXT)牵 头,ANZIC、ECORD 联 合 提 供 的Chikyu号装备了可选的海洋立管,以提供工程钻井液的回流循环;由CEORD提供Mission-Specific号则由ESO从研究或者商业的船只或者平台上承包,被用来在特定环境进行考察。这些国家或联盟的资助是固定的,此外还有一些资助来自于一些IODP成员、行业成员以及其他国家,这种形式大多是基于项目性质的,周期较短。IODP的平台由科学运营商根据合同或与平台提供商签订的协议进行管理,科学执行IODP的考察活动,并管理从港口到海洋的所有船只及作业。
1)IDOP设施委员会
设施委员会(Facility Boards)由 IODP平台提供方建立,每年召开一次会议,通过制定有效利用钻井设施的相关决策,包括更新科考日程,来实现IODP的科考目标。设施委员会分别通过科学评估委员会(SEP)和环境保护与安全委员会(EPSP)来对来自科学社区拟议的考察活动进行科学性、地点、环境保护和安全性评估。
(1)科学评估委员会(SEP)
SEP是JOIDES决议设施委员会(JRFB)的咨询机构,由来自成员国的领域专家组成,专家组规模由科学需求决定,其组成在参与国与平台提供商之间的谅解备忘录中有详细规定;主要负责审查使用IODP平台的建议(JRFB最终决策),同时也作为ECORD设施平台和Chikyu IODP平台的钻探提案咨询机构,依据IODP项目提交准则和保密政策中描述的提案审核流程对科学钻探计划进行审查;其服务由其项目成员办公室(PMO)负责协调,工作则由项目主席(会员提名,JRFB批准)统筹管理;每年1月和7月召开会议,讨论截止时间为4月和10月的IODP提案。
(2)环境保护和安全委员会(EPSP)
EPSP作为 JRFB的另一个咨询机构,也由IODP成员国的相关领域专家组成;主要负责从安全和环境保护的角度对拟议和计划的IODP项目进行实地考察;并为 ECORD设施委员会和Chikyu IODP委员会提供咨询服务;其工作由委员会主席组织,并与平台科学操作员和设施委员会主席紧密合作;其年度会议日程由平台的调度需求决定,一般在9月确定。EPSP审查项目提案时,会由IODP科学支持办公室发送通知,并要求提案组在会前两个月提前提交一份安全评估报告。EPSP的评估通常需要对钻井计划进行修改(如重新安置地点),并要求通过提案附录提交新的钻探点信息。
2)科学支持办公室(SSO)
SSO隶属于加州大学圣地亚哥分校的斯普斯海洋研究所。按照该机构与NSF签署的合作协议,SSO需要重点完成以下四项任务:第一,为JOIDES决策咨询委员会即科学评估小组(SEP)提供后勤支持;第二,监督提案的提交和审核过程;第三,管理现场调查数据库;第四,为IDOP提供一个门户网站。
3)计划成员办公室(POMs)
各国的计划成员办公室(PMOs)负责管理和资助成员国或联盟中工作的研究人员参与IODP活动;提名科学家参加IODP研究活动或在IODP董事会和小组中任职;扩大自己国家利益并提升本国参与IODP研究的机会。
4)策展顾问委员会(CAB)
IODP的策展顾问委员会(Curatorial Advisory Board)是一个常设机构,由科学界的5名成员组成。这些成员由IODP设施委员会提名,任职期在4年以上,代表不同的学科方向。CAB的2个主要角色:(1)作为上诉委员会,在样品申请者与感兴趣的存储库、考察队样品分配委员会出现冲突或者意见分歧时,拥有样品分发的最终决定权;(2)根据 IODP策展人的要求,负责审查和批准对永久档案进行抽样调查的请求,以及为宣传和教育提供核心材料的请求。
根据美国国家科学基金会(NSF)与德州农工大学的合作协议,从2014年10月1日开始,为期5年,NSF最高出资2亿5000万美元,国际合作伙伴(包括欧洲19国、中国、巴西、韩国、印度、澳大利亚和新西兰)出资8750万美元,共同资助IODP的主力钻探船JOIDES决心号每年执行4个科学航次[13]。每航次2个月,每年预算经费6450万美元,其中,美国 NSF资助 5000万美元(77.5%),欧洲 700万美元(10.9%),中国 300万美元(4.7%),澳、新共 150万美元(2.3%),印度、韩国、巴西各 100万美元(各 1.6%)[14]。经费的管理和项目资助按照提供资金的各国之间的谅解备忘录规定执行。
从1985年开始,ODP绩效评估委员会(PEC)每3~5年进行一次整体评估,并且将评估结果整理成PEC评估报告用于宣传。该委员会由JOID、NSF和地质、地球物理、海洋钻井和测井技术专家组成。
大洋钻探计划在各个实施阶段产出的大批重要科研成果都要经过评估委员会(PEC)的考核。这些成果实现了计划项目组内部、参与国之间,甚至完全开放的共享,从而使得整个项目对于科学理解地球历史、气候变化、板块构造、自然资源、自然灾害、生命演化以及深海下部特殊的生态环境体系等研究做出了重大贡献。
随着海洋钻探任务的开展,ODP致力于向公众传达大科学海洋钻探的价值和意义。主要方式有新闻、照片、小册子、杰出专家讲座、影片、课堂课程、光盘、海报等等。DSDP阶段的出版物只有初始报告、累积指数、技术说明、最终技术报告等。ODP实施期间还加上了:科学成果报告、科学招股说明书、《JOIDES杂志》等,以及引用数据库(AGI网站)、参考书目、字典、编辑指南等资源。之后,IDOP阶段还由德州农工大学新增出版了一些标准的报告/出版物、技术说明,并建立了可搜索的科学海洋钻探书面数据库。
ODP(1985—2003)执行期间,样品主要分布在4个核心存储库中,包括不莱梅岩心储存库(BCR)、东海岸存储库、墨西哥湾沿岸存储库(GCR)、西海岸存储库(其中,东海岸和西海岸存储库于2008年9月关闭)。在考察暂停期后,这些样品将被用于进行科学研究。策展顾问委员会(Curatorial Advisory Board,CAB)负责对样品的分配做出最终决策。
IDOP(2003—2013)阶段的岩心存储在平台供应商资助的3个岩心存储库(BCR、GCR以及KCC(高知岩心中心))中进行统一管理。使用者通过样品和数据请求数据库(SaDR:http://web.iodp.tamu.edu/sdrm/)进行申请。同样,由策展顾问委员会(CAB)最终决定样品分配。此外,IODP还提供这3个存储库中一些海底微生物样品材料。
综合大洋钻探计划(IDOP)及其后期的国际大洋发现计划(IODP)提供包括 DSDP、ODP和IODP在内所有钻孔的位置信息及其基于Google earth的信息链接(图4),可以对每个钻孔的相关出版物和位置信息进行查询。该套数据信息每年更新两次。
科学地球钻探信息系统(Scientific Earth Drilling Information System,SEDIS):于 IDOP(2003—2013)期间逐步建立并不断完善,之后进入了 IODP(2013—2023)阶段,由欧洲经委会资助,并得到MARUM的支持。SEDIS允许在元数据和数据集合之间进行搜索。其内容包括:1)所有IODP和传统程序数据系统(例如 JANUS、LIMS、SSDB等)暂停后的数据和元数据;2)IODP/ODP/DSDP的出版物和出版物元数据以及科学海洋钻探有关的公开文献;3)巡航后数据采集项目的后期数据和元数据,以及考察结束后自愿提交的数据。
现场调查数据库(Site Survey Data Bank,SSDB):由科学支持办公室(SSO)办公室维护,是一个用于支持IODP提案、考察和相关活动的数字站点调查数据库。其中许多文件在数据权益方保密期过后是免费提供的,但是要求专利权的维护。数据库还包括为支持IODP、ODP和DSDP的建议书和考察而提交的模拟站点调查数据,以及一些ODP时期的旧提案和站点调查数据。
图4 IODP计划数据共享索引分布(2018-02-08版)[15]Fig.4 Data sharing index distribution of IODP[15]
1)中国有必要尽快倡导实施大科学计划
通过对大洋钻探计划的分析可以发现,大型科学计划对于集中各方财力、物力及智力资源,深度挖掘领域内科技问题、探究领域内科学难题具有重要的意义。同时,倡导组建大型的国际性大科学计划还有利于国家在专业领域内国际影响力提升,同时也有助于提高国家在领域研究中的话语权。
当今我国正处于创新引领发展的新阶段,如何“选好、做好、用好”大科学计划来提升我国科技领域的综合实力值得深思。同时,也有必要借鉴参考国外大科学计划的实施过程及管理机制,为更快实现利用大科学计划撬动专业领域科技创新提供强劲动力。此外,应加快推进《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》文件相关部署,严把顶层设计,战略先行,重点围绕空间天文、地球系统、环境与气候变化前沿交叉领域进行重点培育,加强与国家重大研究布局的统筹协调,按照试点先行、分步推进原则,充分论证,成熟一个,启动一个。
2)以任务驱动,协调计划管理体制,争取执行主导权
分析大洋钻探计划不同阶段的实施过程特征可以发现,各阶段均是以具体的钻探任务为主要驱动特征。基于实际设施基础和综合性研究发展计划制定的考察任务驱动各个管理环节的联动,所有管理层级和科学咨询、后勤保障、平台建设支撑均以实际的科学问题为依据,没有出现冗余的管理单元,避免了过多的行政层级,整个管理体制呈现出“清晰、简单、明确、针对”的综合特征。这种管理体制机制为大洋钻探计划的有效实施提供了有力保障。此外,大洋钻探计划作为综合了二十多个国家的超大科学计划综合体,利用垂直分布的管理方法,实现了各国子一级管理单元的充分协调和对话,保障了各个国家的任务分配和对接的协调性,从而实现了力量集中、资源集中、目标集中的协调管理氛围。
在未来大科学计划制定及执行中,建议争取发挥我国在大科学计划核心专家确定、研究问题提出、技术路线选择、科技资源配置、设施选址等问题上的主导作用,争取把新组建的政府间国际组织总部设在中国。
3)建立多元化经费投入机制,合理划分研究权益
大洋钻探计划以美国提供经费为主导,充分联合了全球主要经济体的经费支撑,实现了以经费为抓手,全球参与联动的科学研究机制。值得注意的是,美国一直是计划的主要投资者,这也就确定了其在整个计划过程实施以及成果分配上的权益。
建议在中国实施的大科学计划中,应更加注重经费问题带来的研究权益合理分配问题,通过完善财政投入机制,充分利用现有资源和资金渠道,更好发挥财政资金的引导作用,吸引地方、企业、外国及国际组织的投入,根据实际需求,测算和编制项目经费概算,鼓励社会资本参与,建立多元化投入机制。
4)细化成果共享管理机制,扩大计划最终影响力
大科学计划必然会产生大量的研究成果,如何对这些成果进行科学的管理和共享分配是大科学计划是否成功的重要标志。大洋钻探计划通过备忘录确定了各个参与国在整个科学计划中的成果享有权,明确了各个成果所有者对考察成果的私人享有权限时间范围,并通过专业网站、数据集、期刊、文档等多种形式实现了可发布资源的全面共享,提升了计划的国际影响力。
建议中国在大科学计划实施的后期成果管理中,应该细化成果的管理和共享管理机制,明确成果权属,利用多形式、多类别的推广方式对可公开数据进行发布,整体提升由中国牵头的科学计划对解决世界性重大科学难题的贡献。
5)注重人才队伍建设,完善监督评估机制
大洋钻探计划的不同阶段中,都成立了具有针对性的专家委员会。来自计划参与方的代表有机会参与多形式的专家委员会,实现了建言献策和自身国家研究权益的争取。在项目执行过程中,一大批世界一流科学家和技术人才围绕最前沿科学问题开展合作研究是大洋钻探计划能够取得显著成果的关键。此外,大洋钻探计划还分别设置相关监督委员会,对项目的立项、执行及后续研究给予了严格的评估审核,确保了项目能按照立项审批计划严格执行。
建议中国牵头组织的大科学计划能够重视多层次专业人才队伍建设,构建可持续发展的人才梯队,此外在计划实施中真正实现“博众家之长,专业—专人—专攻”的良好研究体制。建立健全的监督评估与动态调整机制,对科学计划的执行情况与成效进行跟踪检查,并将监督评估结果与相关建议及时上报计划管理机构。