法国重大科技基础设施体系概况和建设模式及其启示

陈晓怡，李 宏，2，3，茹志涛

（1.中国科学院科技战略咨询研究院，北京 100190；2.粤港澳大湾区战略研究院，广东广州 510070；3.中国科学院大学，北京 100049；4.中国科学院国际合作局，北京 100864）

1 研究背景

重大科技基础设施（以下简称“设施”）是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全重大科技问题的利器。中国重大科技基础设施自1984 年北京正负电子对撞机工程起开始建设，自“十一五”进入规划，已建成及在建50 余个设施，“十四五”规划建设22 个设施。北京怀柔、上海张江、安徽合肥和粤港澳大湾区4 个国家科技创新中心正在重大科技基础设施集群的基础上加快建设。中国在建设世界科技强国过程中，重大科技基础设施的发展要求已从数量向质量转变，从建设向现代化管理转变，从建成向加强产出转变。

法国作为欧洲传统科技强国，尽管受经济影响科技实力有所下降，但重大科技基础设施数量领先、布局全面、建设管理经验丰富，自2008 年发布首个研究基础设施路线图（以下简称“路线图”）后，先后3 次更新，对全国设施进行分类统计，在设施的规划布局、管理机制、建设模式等方面具有显著特点。国内学者从不同角度分析了法国重大科技基础设施建设和管理的情况，如粤港澳大湾区战略研究院［1］、李泽霞等［2］对法国在内的主要国家重大科技基础设施布局特点进行了简要总结；吴海军［3］、董琳［4］介绍了法国研究基础设施路线图等管理情况；李宪振等［5］、李宜展等［6］分析了法国境内若干国际重大科技基础设施的建设案例；茹志涛等［7］总结了依托设施集群的法国格勒诺布尔科技创新中心建设经验，但以往研究尚缺乏从全面和长期视角来分析法国重大科技基础设施建设的演变规律。因此，本研究将从长时间尺度出发，以发展的眼光分析法国重大科技基础设施的布局特点与发展趋势，检视其管理机制的优势与存在问题，分析设施集群对科创中心建设的意义，为新时期国家重大科技基础设施优化布局与管理提供参考。

2 法国重大科技基础设施建设布局

法国研究基础设施根据建设与资助来源分为国际组织（OI）、大型研究基础设施（TGIR）、研究基础设施（IR）和拟建研究基础设施4 类。其中，OI 根据政府间协议或政府间与资助机构间的双重协议建立；TGIR 指由中央财政预算和教研部预算支持建设的、具有战略意义的国家级大型研究基础设施或欧洲/国际大型研究基础设施的合作伙伴；IR 则由科研机构根据自身需求申请建设。根据法国《2018国家研究基础设施路线图》可知，法国共有研究基础设施99 个（OI 5 个、TGIR 22 个、IR 68 个和拟建研究基础设施 4 个），其中重大科技基础设施27 个［8］根据中法两国设施规模的对应情况，本研究把法国研究基础设施中的OI 与TGIR 界定为法国重大科技基础设施。

2.1 领域布局

法国布局的研究基础设施分属十大学科领域，包括地球系统与环境科学、生物与健康、材料科学与工程、核物理与高能物理、天文与天体物理学、人文社会科学、科学技术文献、能源、数字基础设施、数字科学与数学，而重大科技基础设施则主要分布在8 个领域（见图1），其中材料科学与工程、核物理与高能物理、天文与天体物理学、地球系统与环境科学布局最多，占比达80%，以国际合作的同步辐射光源、中子源、大型加速器和望远镜阵列为主。究其原因，二战后出于战略竞争和国内重建需要，法国大力投入核能、物理、空间等研究，并积极布局国内设施及参与建设国际设施，并在这些领域上形成了传统优势，而科学家团体也在推动政府决策中积累了大量经验，使得以物理为主的大型设施在布局上占据主体地位。而在相对较为新兴的生物与健康领域，法国新建了数量众多的小型设施，约占所有研究基础设施的23%，但在大型设施上缺乏布局［9］。

图1 法国重大科技基础设施的领域分布

2.2 发展趋势

2.2.1 学科领域范围不断扩大，能源转型、数据管理、生物健康成为关注焦点

对法国发布的4 次研究基础设施路线图 进行对比，可看出法国研究基础设施涉及的学科领域范围不断扩大（见图2），从2008 年的7 个［10］领域扩展为2012 年的8 个［11］、2016 年的9 个［12］和2018年的10 个［8］。因法国从2012 年路线图首次定义4 类研究基础设施，基于可比性，本研究主要分析2012 年后法国研究基础设施的学科领域变化。

图2 法国研究基础设施学科领域布局演变

2016 年法国发布的路线图把2012 年的农业、生态与环境科学，地球系统与宇宙科学两个领域整合成地球系统与环境科学、天文与天体物理学，并新增了能源领域。法国认为全球气候变化对能源转型提出更高需求，在2015 年颁布了《绿色增长能源转型法》，在2016 年路线图中新布局了全钨偏滤器超导托卡马克装置、欧洲二氧化碳捕捉和存储实验室（法国）项目、海洋可再生能源的流体力学测试网络项目等。

2018 年法国路线图增设数字基础设施领域，把原本归在数字科学与数学领域中的法国国家大型计算中心，法国国家技术、教育与研究远程通信网络，法国国家核物理和粒子物理计算中心，法国网格计算研究所等设施单列，目的是响应欧洲“地平线2020 计划”提出的数据管理计划，在尊重欧洲数据主权的基础上，安全互联数字基础设施，有效管理其产生的海量数据［13］。在2015 年发布的第2 份国家科研战略《法国-欧洲2020》中，法国就把管理海量数据作为未来应重点聚焦的五大问题之一［14］。此外，2018 年路线图把生物与健康领域作为布局重点，新增设施最多，包括工业生物技术创新与合成生物学加速平台（法国）、生物活性分子发现平台、新兴或人畜共患动物传染病国家研究设施、数据收集分析设施项目等，响应了法国国家科研战略中提出的系统生物学与个性化医疗两大重点挑战。

2.2.2 设施跨领域特征明显

经统计，法国研究基础设施中共有12 个设施同时属于2～3 个学科领域（见表1），一定程度上说明设施的应用范围越来越广泛。这些设施大多属于欧洲设施的法国部分，其学科交叉主要体现在以下方面：地球系统与环境科学和生物与健康以及能源的跨领域应用；天文与天体物理学和核物理与高能物理的跨领域应用；人文社会科学和材料科学与工程以及科学技术文献的跨领域应用。

表1 法国跨领域研究基础设施情况

2.2.3 设施类型从单体式向分布式、虚拟式扩展

从重大科技基础设施的类型来看，设施因投入巨大、建设周期长和决策审慎而保持相对稳定，自2008 年以来，法国的TGIR 只在2012 年增加了人文社会科学数字集成平台。设施也从原先的固定在一个地点的单体式设施向分布式设施和虚拟式设施扩展，以平台网络的分布式设施和数字基础设施为主的虚拟式设施大大丰富了法国设施的版图。法国2018年路线图中分布式设施和虚拟设施占比已达74%［8］。

3 法国重大科技基础设施管理机制

重大科技基础设施是法国建设科技强国、实现国家战略目标的重要途径。法国拥有相对集中的科技管理体制，法国国立科研机构是国家意志在科技领域的代表，因此法国重大科技基础设施主要通过国立科研机构牵头建设、中央财政预算支持，国家层面设立管理体系总体负责，以国有国管（GOGO）模式为主。

3.1 投资建设

3.1.1 投资建设单位

法国的研究基础设施主要由法国国立科研机构，尤其是其中最大的两家国立科研机构——法国国家科学研究中心（CNRS）、法国原子能与可替代能源委员会（CEA），根据国家战略规划目标来申请建设并进行管理。需先由国立科研机构向主管科研的教研部提出申请，经教研部批准后方可建设。根据法国对设施的全成本核算数据（见表2）可知，国家投入在法国设施资助来源中占主体，国立科研机构的投入占一半以上，仅CNRS 和CEA 两家机构就占据38%；而来自大学、地方政府和私营部门的经费则相对要少得多［9］。

表2 法国研究基础设施资助来源

3.1.2 国家预算投入

法国的重大科技基础设施主要由中央财政预算拨款。法国科技预算中有专门针对大型研究基础设施的预算科目（见图3），这部分预算由教研部根据申请设施建设机构的意见编制，并由政府部长会议和议会讨论通过后落实，并通过教研部下拨给国立科研机构，以CNRS 与CEA 为主。2019 年法国大型研究基础设施的年度预算为2.56 亿欧元，占法国年度科技预算的2.96%［15］，这部分预算及其在科技预算中的占比自2006 年法国形成现有预算体系后就保持相对稳定。

图3 法国2019 年度科技预算科目及大型研究基础设施预算分配机构

3.2 管理运行

3.2.1 国家管理体系

法国重大科技基础设施的管理体系由政府主管部门、总体管理机构和直接管理机构组成。其中，法国教研部是主管部门，大型研究基础设施指导委员会（CD-TGIR）为总体管理机构，大型研究基础设施高级理事会（HC-TGIR）为咨询机构，CNRS、CEA 等国立科研机构是设施的直接管理者（见图4）。

图4 法国大型研究基础设施管理体系

政府主管部门。（1）法国教研部负责法国研究基础设施的总体管理，其研究创新总司（DGRI）的大型研究基础设施部（SPFCO-B4）和战略、研究与创新处（SSRI）负责设施的归口管理和政策实施，财务司（DAF）负责预算管理。其中，SPFCO-B4 负责执行所有研究基础设施的管理政策并向司长提供建议，是在研究创新总司、财务司和CNRS、CEA等大型研究基础设施负责人之间上传下达的部门；SSRI 由60 人组成，负责制定和实施国家研究创新战略，其5 个学科工作组设有对口负责研究基础设施的联系人［9］，会同法国五大科学联盟对设施进行分类指导，并参与欧洲研究基础设施战略论坛相应工作组。（2）法国外交部负责在国际研究基础设施上开展多边或双边谈判。

总体管理机构。（1）CD-TGIR 就参与国际或欧洲项目、设施更新或废止、长期投资政策、设施名单和多年度规划、设施成本和开发模式、设施国家政策执行情况等提出高水平决策建议。CD-TGIR受教研部研究创新总司直接领导，成员由CNRS 主席、CEA 主席、法国五大科学联盟主席和法国外交部代表组成，HC-TGIR 主席参与指导委员会的工作，除CNRS、CEA 以外的设施直接管理机构负责人受邀参与相关工作。秘书处由SPFCO-B4 承担，每年至少召开2 次会议。（2）HC-TGIR 就法国所有设施（不限于大型研究基础设施）向指导委员会与教研部提供咨询建议，包括设施战略、科技与财务上的可行性问题等。成员由15 位高水平科技界代表组成，任期6 年，主席和副主席由DGRI 司长任命，秘书处由SPFCO-B4 承担。自成立以来，已向政府提交11 份咨询报告［9］。

设施直接管理机构。（1）CNRS、CEA 等法国国立科研机构是大型研究基础设施的直接管理机构。除国际组织外，CNRS 主管了80 余个研究基础设施，包括22 个TGIR 中的19 个；CEA 主管了30 余个研究基础设施，和CNRS 共同管理约10 个TGIR［8］。CNRS 通过内部的大型研究基础设施委员会和财务部门管理设施，前者负责制定CNRS 所有设施的多年度规划；CEA 主要由基础研究处和财务处负责管理设施。2 家机构之间成立了3 个专题协调委员会（CCT）作为协同机制，2009 年成立核物理和高能物理CCT、大型研究基础设施CCT；2018 年由于数字化的发展增设了数字CCT，保障2 个主管机构的协同与互补。CCT 会在CD-TGIR 开会之前就设施的经费需求、设备需求、法国申请欧盟研究基础设施的候选项目等开展讨论。CCT 成员为CNRS 的物理所所长、化学所所长、大型研究基础设施委员会主席、CEA 的基础研究处处长和2 家单位的财务处处长。（2）五大科学联盟。法国所有研究创新主体组成了生命与健康、能源、信息科技、环境、人文社会科学5 个科学联盟。联盟一方面参与国际大型研究基础设施路线图的制定与实施，参与CD-TGIR 相关工作；另一方面就科研平台的开放共享提出建议。联盟的作用在于从全局考虑科学界对各领域研究基础设施的需要，一定程度上制衡CNRS、CEA 的绝对主导［8］。

3.2.2 设施运行模式

法国重大科技基础设施基本属于政府所有、政府运行的国有国管模式，受国家部委直接领导的国立科研机构代表政府管理设施。但这并不代表管理模式的单一，法国两大国立科研机构根据设施的性质不同，采取相对多元的管理模式。法国重大科技基础设施的性质分为法人与非法人单位，其中，多国共建设施基本都是法人单位，而单独建设的设施也是以法人单位为主，在性质上有民事公司、经济利益团体和社会利益团体之分，非法人单位则包括联合研究单元和联合研究支撑单元。（1）民事公司。法国太阳同步辐射光源（SOLEIL）是典型的民事公司，由CNRS 和CEA 分别持股72%和28%［16］，公司决策由董事会投票决定，而董事会成员由CNRS和CEA 各派3 位代表组成，均为机构内负责大型研究基础设施的主任或相关研究所所长。与此同时，提供部分资金的地方政府作为公司的合作伙伴角色存在。该公司聘用了350 多名工作人员［16］。（2）经济利益团体。法国国家重离子加速器（GANIL）由CNRS 和CEA 共同管理，GANIL 的主任与副主任由2 个机构分别派人担任，每5 年轮换一次。（3）联合研究单元。法国中子束反应堆（Orphée）所在的法国莱昂·布里渊（LLB）实验室是CEA 和CNRS 共建的联合实验室［17］，不具备法人资格，由CEA 和CNRS 双方共同提供资金、派驻人员，共同商议实验室运行事宜［8］。

3.3 特点总结

法国重大科技基础设施从投资建设到管理运行都充分体现国立科研机构的主导作用。与美国较典型的国家所有、委托管理（GOCO）模式不同，法国重大科技基础设施基本都由国立科研机构发起、投资建设和管理运行，其优势在于：（1）立场统一，便于从全局眼光布局设施，减少重复建设，并通过对设施路线图的定期更新更好地把握设施的建设、运行和调整情况；（2）政策与支持延续，政府对设施的投入稳定持续，不因利益集团间的博弈而出现动荡；（3）管理形式仍具有多元性，根据设施的特性以公司法人、社团法人、非法人研究单元等形式进行管理，提高了设施的运行效率。然而，法国对设施的管理也有不足之处，主要在于CEA 和CNRS两家核心国立科研机构的权力过大，一定程度上忽略了其他机构的意见；另一方面，多头管理和缺乏系统评估不利于提升设施产出。

4 建设模式——依托重大科技基础设施集群建设科创园区与科创中心

法国重大科技基础设施的建设模式是集群化、园区化发展，不同于新建园区从零开始规划，而是在长期发展过程中由管理设施的国立科研机构牵头，结合科学发展目标、国家战略需求和区域产业发展需要，逐渐形成科创园区，与全球重大科技基础设施的集群化发展趋势不谋而合。法国重大科技基础设施集中分布在巴黎和格勒诺布尔（以下简称“格勒”）等城市。巴黎作为法国绝对的中心，集聚了全国科技创新和高等教育资源，多数设施集聚于此不足为奇，而格勒作为法国东南边陲小镇，在二战后尤其是20 世纪60 年代以来逐步依托重大科技基础设施集群建设成为国际知名的科技创新中心，成为法国第二大科技创新城市和“欧洲硅谷”，其发展路径值得关注。

4.1 格勒重大科技基础设施集群

法国格勒在西北部两条河流交汇处拥有一个占地0.25 km2的科学半岛［18］，岛上落户了CEA、CNRS 等重要国立科研机构的分支机构，建有劳厄-朗之万研究所高通量中子源（ILL）、欧洲同步辐射光源（ESRF）、欧洲分子生物学实验室格勒分站（EMBL）3 个重大科技基础设施/国际组织，围绕设施和高校院所形成了结构生物学联合体（PSB）和若干科技创新园区，历时40 多年发展形成了聚焦信息通信、生物和新能源领域的重大科技基础设施集群。

（1）劳厄-朗之万研究所。ILL 建于1967 年，由法、德、英和其他11 个欧洲国家共同出资与管理。ILL 的高通量中子源为全世界科学家提供服务，60%用于基础研究、40%用于应对生物学、绿色化学、材料科学、核物理和粒子物理等现代社会挑战［19］。ILL 的建成吸引了世界各地杰出的科研人员到格勒，促进了当地国际化教育的发展，也在后续吸引了EMBL 和ESRF 与其比邻而建。

（2）欧洲分子生物学实验室格勒分站。欧洲分子生物学实验室共有6 个分站，格勒分站成立于1975 年，使用ILL 的中子束来开展结构生物学研究。其主要研究活动为：开发利用X 射线和中子束的晶体结构测定方法和仪器；研究病毒和蛋白质的结构、组成和宿主-细胞之间的相互作用；开发专用于蛋白质自动表达和结晶的仪器和技术。

（3）欧洲同步辐射光源。ESRF 于1988 年开始建设，是由欧洲12 个国家投资共建的世界上首座第3 代同步辐射光源，44 条光束线用于开展物理学和生命科学领域的结构生物学、X 射线成像、聚合物结构、材料结构、电子结构和磁学、动力学和极端条件等研究。每年约有9 000 名科学家进行前沿研究［20］，同时有很多制药、化妆品、微电子等大企业在此做实验。由于运行稳定，ESRF 成为世界上性能最好、用户最多、发表论文最多的辐射光源［21］。

4.2 依托集群的格勒科创中心发展历程

法国依托重大科技基础设施集群建设格勒科创中心，先后经历了初步发展期、国际化发展期和转型发展期［7］（见图5）。

图5 法国格勒科创中心发展历程

4.2.1 初步发展期：国立科研机构入驻

二战后期，诺贝尔物理学奖获得者路易·尼尔基于格勒在电子电气、冶金、能源等方面的科技与产业基础，借助法国政府在巴黎以外打造优势城市的“去中心化”领土整治历史机遇，说服法国政府在格勒打造核能与集成电路研发基地，以满足国家在核能和信息科技革命的战略需求。在其大力推动下，CNRS 和CEA 先后在格勒布局了金属物理与静电实验室（1946 年）、超低温研究中心（1962 年）和格勒核研究中心（1956 年）等分支机构，CEA 接管科学半岛并建设了3 座研究用核反应堆。国立科研机构的落户和国家重大科技基础设施的建设使格勒初步形成了“核能+电子研究”的布局。

4.2.2 国际化发展期：国际重大科技基础设施落户

20 世纪60 年代，借助法德两国政府和解的机遇，路易·尼尔和德国物理学家呼吁建设了ILL，在高通量中子源的吸引下以及政府和科学家团体的努力下，国际重大科技基础设施EMBL 和ESRF 先后于1975年和1988 年落户格勒。光源和中子源能够为生物学研究提供强有力的实验支持，90 年代CNRS、CEA和格勒诺布尔第一大学共同创建了法国结构生物学研究所（IBS），致力于蛋白质结构、特征和功能的研究。随后，ILL、EMBL、ESRF 和IBS 成立结构生物学联合体，开展与人类疾病相关的分子研究。由此，科学半岛逐渐形成了学科领域聚焦、互为优势补充的国际重大科技基础设施集群。法意半导体前身特种集成电路研究与制造公司（1972 年）、施耐德电气（1992 年）等著名企业也在格勒诞生。

4.2.3 转型发展期：科技创新园区发展

进入21 世纪后，法国为提振经济与应对未来挑战，优先研究领域转变为新能源、健康和纳米技术，并实施竞争力集群计划与未来投资计划大力推进产学研主体的协同创新。格勒依托重大科技基础设施和产学研主体的通力合作，在科学半岛上成立了多个创新园区，打造从基础研究、教育培训、成果转化到产品研发的完整创新价值链，成为欧洲领先的科创中心。2005 年，CEA 电子与信息技术实验室（CEA-LETI）、格勒国立理工学院和地方政府共同出资成立微纳米技术创新园（MINATEC）；2009 年，三大国际重大科技基础设施ESRF、ILL、EMBL 和CEA、CNRS 以及当地3 所著名大学等8 个机构共同成立格勒先进新技术创新园（GIANT）；2010 年，ESRF、ILL、EMBL 及其伙伴机构成立重大科技基础设施共享园区欧洲光子与中子科技园（EPN）（见图6）。

图6 法国格勒GIANT 园区布局

转型后的格勒中，仅GIANT 园区内就有40 多家企业、1 万名科研人员和1 万名学生，年接待国际访问人数9 000 人，年产出论文7 000 篇、申请专利700 件，年经济效益达41 亿欧元［18］。

4.3 经验总结

法国依托重大科技基础设施建成格勒科创中心得益于以下几方面：（1）战略科学家乘势而为。路易·尼尔及一批优秀科学家把握国家发展重大机遇，推动政府在格勒布局科研机构和重大科技基础设施。（2）国立科研机构持续贯彻国家意志并发挥主导作用。CEA 作为科学半岛的土地所有者和大型设施的管理者，在国家战略的指导下，在格勒积极建设和引进设施，规划科技创新园区、转型研究方向。（3）重大科技基础设施聚焦重点方向形成优势互补。格勒并不盲目引进与建设大型设施，而是围绕光源和中子源两大设施聚焦物理学和生命科学研究，同时合理促进学科交叉与融合，促成结构生物学这一新兴学科分化。（4）园区生态建设开放创新。大型设施及其衍生研究联盟共享EPN 园区，科学家在集中的空间大量开展合作与研讨交流，形成了类似俱乐部的开放创新氛围。GIANT 园区利用孵化器和商学院等力量向入驻企业提供技术转移、项目咨询等服务，打通创新链条。

5 结论与启示

5.1 研究结论

（1）在新一轮科技革命和产业变革下，法国重大科技基础设施涉及的学科范围持续扩大、跨领域特征日趋明显，以应对全球共同挑战为目的的能源转型、数据管理和生物健康研究成为关注焦点。（2）受历史原因影响，大型设施依然以核物理、天体物理、材料等传统领域为主且数量相对稳定；出于用户需要和数据互连的发展，设施类型越来越多地向多点分布、虚拟的网络平台式软设施发展。（3）以核心国立科研机构为设施主要管理机构、并根据设施不同性质采用多元管理模式的做法行之有效，但也存在权力过大缺乏制衡等问题。（4）重大科技基础设施的集群效应在长时间周期、稳定政策环境、开放创新生态的作用下不断凸显，在科创中心的建设中发挥基础性的作用。

5.2 启示

（1）国家统筹布局、总体规划。面向未来挑战、面向科技自立自强最紧迫战略需求重点规划重大科技基础设施，在国家层面对领域、地域进行整体布局。制定设施发展路线图，统计掌握全国设施拟建与建设情况，鼓励地方联合共建，试点区域内邻近城市联合共建，防止低水平重复建设和无序竞争。

（2）提高设施使用效能，促进可持续发展。全生命周期规划设施的利用，重视对设施的可持续管理，根据国家战略目标与全球重大挑战的演变支持战略领域设施的升级改造，提前做好设施退役再利用方案。改善重建设、轻应用的问题，提升现有设施的运行效能和使用水平，提高设施服务科研人员与企业的质量，扩大设施的科学产出及经济社会溢出效益。

（3）拓展管理模式，提高管理灵活性。重大科技基础设施在以科研机构与高校为法人依托单位进行管理时能很好地体现国家意志，但在经费使用、人员评价等方面受到较多限制，可针对设施的不同性质探索更为多元的管理模式，包括但不限于企业化管理、委托合同管理、院地合作管理等，通过体制机制创新焕发设施活力。

（4）对内协同创新，对外开放创新。加强大局意识宣传，推进设施联盟建设，鼓励科研机构、高校与产业界围绕设施集群与联盟精诚合作，摒弃本位意识，真正实现协同创新。加大设施的对外开放程度，提高国际专家比例与国际研讨频次，吸引海外顶尖科学家与一线工程技术人才，在大国博弈、国与国竞争激烈的当下以重大科技基础设施为国际合作的纽带持续对外开放创新，赢得国际声誉。