扫描美国国家实验室

李 昊 徐 源

美国的科研管理没有全国统一的政府部门，呈现出多元化的特点，突出体现在美国国家实验的建设和运行管理方面。广义的美国国家实验室是个外延非常宽泛的术语。美国联邦政府、学术界、工业界和民间对科学研究的支持和监管呈现复杂态势。因此对一个科研组织，既不能单纯从其名称判断其是否可纳入国家实验室范畴，也不能依靠简单标准来判断其是否达到国家实验室的水平，而只能依靠其基本特点来认定。

伴随国家战略创建和发展。美国国家实验室几乎都是在特定的历史时期，应国家战略需求而建立的，创建和发展往往伴随美国联邦政府各级机构的调整，其成果往往对国家的战略决策具有必要的支撑作用。能源部（DOE）国家实验室是二战期间以“曼哈顿计划”为代表的战时临时资源的固化，历经原子能委员会、能源研究开发署、DOE三个阶段的建设与发展，仍然是世界上最大的科研体系之一。纯军事领域的情况也是一样，大部分实验室成立于20世纪90年代。这一时期，正是冷战结束后，美国联邦政府大力缩减军费开支、掉头转向民用科研的大背景下，为了保留军事领域研究而改组建立国家实验室的时期。

保持相对稳定的动态平衡。美国的国家实验室中，绝大多数是在二战后至20世纪90年代创建的。而变化最多的联邦政府自主的研究与发展中心（FFRDC），在整个体系内也保持着一种相对稳定的动态平衡：占据核心地位、处于国防和国家安全相关重要领域的实验室一直处于FFRDC体系内。此外，在一个新的国家实验室创建之前，首先要经过非常详细的论证和讨论，以证明该实验室具有“长期的研究或开发需求，无法通过已有联邦政府内部或来自承包商资源有效地满足该需求”。国家实验室为联邦政府各局提供的是一种可持续不间断的能力，针对的是在相对较长时间内的研究或开发需求。

具有特殊且不可替代的地位和作用。美国国家实验室主要设置在战略必争领域。这些领域包括重要基础前沿研究，关系国家竞争力和国家安全的战略性高技术研究，诸如武器、能源、航天、国防、信息、科学政策及其他领域的基础研究和应用基础研究，以及未来技术先导性研究、产业通用技术和共性技术研究、重大与关键科技创新平台和基础设施、颠覆性技术，等等。这些领域具有长远性、风险大、技术难度高的特点，靠市场机制不能解决，必须由国家集中投资和组织，保证研究开发的连续性和稳定性。美国国家实验室非常强调制约与制衡，即在国家实验室体系的顶层设计中，鼓励合作与竞争的同时存在。美国国家实验室的目的和意义中，战略布局要高于解决具体问题。国家实验室能够填补美国联邦政府和军方、学术界、民营公司、军工企业、以及其他非政府和非营利组织留下的研究与开发的真空地带，并且独立于标准化的市场环境。

确保所有资源和能力能够随时“为国所用”。美国对于科研的管理一直处于相对松散的状态，没有成立独立的科技部实现对全国科研资源的统一配置，也无法直接干预各学科领域的发展趋势。但是，已有的历史事实和当前的种种迹象表明，美国国家实验室本质上是为整个联邦政府维持一个巨大的科技资源和科研能力的储备池。该储备池中汇集并稳定维持着支持国家战略、维护国家安全的各类战略资源，包括重大仪器设备、重要实验平台、尖端技术、顶级人才团队，等等。至于国家实验室究竟以何种模式呈现似乎并不重要。同时，美国国家实验室体系还拥有世界上覆盖面最广、效率最高的成果转移机制。虽然美国的国家实验室沿袭了其科研体系松散管理的状态，但是长期以来形成一套有效的运行管理模式，确保了国家实验室的所有科技资源和科研能力能够随时“为国所用”，科研成果转化为产品的周期很短、效率很高。

科研资源集中化程度最高。美国国家实验室是科研资源集中化程度最高的科研体系。对于某些类型的国家实验室，体系化的试验场所和规模化的仪器设施本身就属于国有，由联邦政府出资建设和研发，每年有可观的经费用于维护和改造。而对于FFRDC和UARC，在实验室与作为发起人的联邦政府局之间通过签订合同和协议等形式，能够非常容易地访问和使用国家级的科研资源和信息资源。实验室获取科研经费投入量是科研资源集中化的重要标志，美国联邦政府财年计划中，获得研发经费最多的研究机构几乎都是国家实验室。同时，国家实验室还以从高校招募顶尖人才到实验室组建研究团队的形式，吸引了大量人才集中解决重大科学问题。通过集中优势科研资源，发挥规模效应，能够在很大程度上避免重复建设和资源浪费，特别是在科研投入紧缩或发生重大调整的历史时期，庞大的科研实体承受各方面压力和冲击的能力更强，也更有利于保持该实验室所属领域的持续稳定发展。

取得重大成就，处于领域主导地位。美国国家实验室所取得的成就是举世瞩目的。学术成就方面，以能源部国家实验室为例，二战以来涌现出了30多位诺贝尔奖获得者，还产生了数百项国家级重要奖项。每个国家实验室年度经费都在千万美元量级以上，年人均经费约为10～40万美元。根据权威机构的评估研究，能源部国家实验室的物理学和工程学排名第一，材料科学排名第三，计算机科学、空间科学和化学排名第四，数学排名第五；NASA下属的研究中心和国家实验室的空间科学排名第一，地球科学排名第三，工程学排名第五，物理学排名第八，计算机科学排名第九；NIH下属的国家实验室在诸多生物和医学领域的排名都是第一。建立在重大成就基础上的领域主导地位，使得国家实验室在美国的国家科研体系中发挥了稳定的支柱作用，从而确保了国家科研始终保持着正确的发展方向。

美国国家实验室有非常高效的成果转移机制

在突出主业的前提下实现多学科交叉融合。多学科交叉融合是美国国家实验室的重要特点之一。大部分国家实验室本身就是多项目/多计划实验室，因此实验室覆盖一系列宽泛的学科领域。少部分国家实验室是单项目/单计划实验室，其创立之初围绕单一目标或设备设施而建，但自20世纪90年代以来，随着信息化的发展，即使是单项目/单计划实验室也在不断拓展自身的研究领域，向综合性研发平台的方向发展。以能源部国家实验室为例，除了在先进计算、基础能源科学、生物环境、核聚变能、高能物理及核物理的主业上保持良好的发展态势，还积极拓展在生物学及生物过程工程、气候变化科学及大气科学、赛博与信息科学、决策科学与分析、地球系统科学与工程、机械设计与工程、核工程、核与射电化学、电力系统与电机工程等领域的研究。DoD直属国家实验室为了形成支撑军队高科技实力水平，将军事领域的多学科交叉融合发挥到极致。

运行管理模式和方式灵活多样。美国国家实验室在内部的运行管理方面采取了灵活多样的模式和方式。实验室究竟如何管理，往往不取决于实验室的类型和所属领域，更多的是考虑如何有利于实验室的发展和发挥作用。国家实验室普遍实行院所长负责制，GOGO类国家实验室的院所长由联邦政府各局或其下属管理机构直接任命，GOCO类国家实验室的院所长由实验室理事会任命或遴选。为了不干预科研工作，国家实验室内部实行运行管理与科研工作分开的模式。对于GOGO类型的国家实验室，往往设置运行管理和财务管理的独立部门；对于GOCO类型的国家实验室，几乎都有配套的承包商负责实验室运行管理的所有具体工作。自1996年起，DOE开始通过竞争程序遴选其GOCO实验室的合同管理承包商。DOE与承包商以签订M&O合同的形式授权承包商实施国家实验室的运行管理，M&O合同到期后由DOE对国家实验室进行评估，以决定M&O合同的续签与变更。

美国国家实验室涌现出很多诺贝尔奖获得者

普遍采用“小核心、大外围”的发展模式。美国国家实验室虽然已经集中了大量的优势科研资源，但是在科学研究和工程任务所需资源在深度和广度日益提升的趋势下仍然力有不逮。因此，几乎所有国家实验室普遍采用了“小核心、大外围”的发展模式，以实现在集中优势资源突破重大科学和工程问题的同时，保障了其内部的均衡发展。一方面，国家实验室的核心方向不变，代表实验室特色的基础设施、基础方向、核心团队保持稳定的发展态势。另一方面，国家实验室以牵头开展合作项目研究，资助通用技术研发，联合培养人才等多种形式，维持着规模庞大的支撑资源。核心与外围之间通过国家实验室的模式和制度实现完美组合。与国防和国家安全、国家战略等相关的研究，牢牢掌控在联邦政府内部，作为支撑的基础研究和应用基础研究则分别由高校和企业来完成。

“小核心、大外围”的发展模式充分发挥了国家实验室承上启下的衔接作用，既有利于国家战略的贯彻实施和长期保持，也充分压缩了维持的代价和成本，提高了灵活性。

采取有效的上层监督管理模式。在美国行政系统中，总统具有最高决策权，直接辅助总统进行科技战略决策和相关预算编制的行政部门包括白宫科技政策办公室、国家科学技术委员会、总统科技顾问委员会及白宫管理和预算办公室。在这一层次，联邦政府主要通过顶层监管的形式实现对国家实验室的管理，国家实验室的主要负责人要定期或针对关键问题在听证会上回答来自联邦政府的质询。以书面形式记录的质询和答辩内容，在整理后编入联邦政府科研法规体系，作为国家实验室实际运营的法律依据。联邦政府与国家实验室相关的各部门包括DOE、DoD、NASA等，这些部门定期会同或委托国家科学、工程和医学院等对国家实验室开展评估工作。通过联邦政府每一财年在经费上的宏观调控，以及定期的听证会和实验室评估，实现了联邦政府对国家实验室的有效监督管理。

伴随国家大型科技计划而生。美国联邦政府是较早组织大型科技计划以带动科技整体发展的国家，而国家实验室体系的形成和完善，与美国联邦政府所组织的大型科技计划是密不可分的。曼哈顿计划的顺利实施造就了DOE国家实验室体系；而阿波罗计划和航天飞机计划则促成了NASA及其下属研究中心和实验室的诞生。此外，星球大战计划、人类基因组计划、信息高速公路计划、国家纳米计划等，其中都有国家实验室的参与。通过这些大型科研计划的实施，为美国在核能、航天、医学、信息科学、材料科学等领域的基础研究、应用基础研究、关键技术突破、科研试验条件建设、人才团队建设、产业发展等方面奠定良好的基础，从而聚集了大量科技人才，拥有了空前的智力优势，进而迅速转化为技术优势，从而奠定了美国作为世界科技中心的地位。

对科研中的冲突持宽容的态度。几乎在所有美国国家实验室的运行管理要求中，都强调“国家实验室必须允许科研兴趣中的组织冲突”，也就是说，不能以政治或商业行为干预国家实验室的研究工作。这是国家实验室在国家科研体系中所处的地位和所承担的职能所决定的。国家实验室所承担的科研任务的周期最长、难度最大、失败风险最高，这是普通高校或民营企业所难以承受的，唯有国家实验室才能胜任。一方面，在经费投入上确保了研究的持续性和稳定性，非竞争类项目占据国家实验室经费来源的大头；另一方面，国家实验室工作的目的不是利益的最大化，负责运营国家实验室的都是高校或非营利组织。

阿波罗计划和航天飞机计划促成了NASA及其下属研究中心和实验室的诞生

结语

美国作为科技和军事大国，其科技实力从二战期间甚至更早时候就开始布局，在历经冷战至今的70余年的发展历程中，一直保持着前沿地位与健康、有序的发展态势，这与其在以国家实验室为实体的国家科研规划有着密切的关系，可以说，美国国家实验室的总体布局和战略发展，在一定程度上左右着美国全国乃至全世界的科技发展趋势。因此，通过对美国国家实验室特点的深入分析和进一步挖掘，将对我国科研体系、特别是国防科研体系的设计与构建，具有非常重要的参考价值。