大科学装置的建设运行、效应影响及经验启示:综述与评估

大科学装置具备重大科学意义、国家意义和社会意义,学界对大科学装置的关注与日俱增。基于科学引文索引数据库(WOS)和中国知网数据库(CNKI),对从社会科学角度研究重大科技基础设施的国内外文献进行搜集、筛选和编码,并展开系统分析和内容分析,对国内外重大科技基础设施研究进行系统全面梳理,把握整体研究脉络的同时,挖掘其研究特点。已有研究达成若干共识:大科学装置通过适应环境变化实现长期生存,对大科学装置的评估需要采用多维度、多手段的框架体系,大科学装置具有显著的科学效应和经济社会影响,但资源开放共享仍有不足。进一步对研究特征、演进逻辑和理论联系进行探讨发现,政府、高校与企业等主体间关系,对我国重大科技基础设施效率水平评估以及如何选择重大科技基础设施建设模式与运营模式从而提升效率具有重要作用,是未来研究的重中之重。其中,政府角色及边界是大科学装置研究中最核心的问题,管理模式与治理结构、产出评价和资源共享乃至各种影响效应在很大程度上均由其决定。

某大科学装置项目工艺冷却水系统设计

介绍了某在建大科学装置项目的工艺冷却水系统设计,包括服务对象、系统形式、系统组成、水温控制策略、流量控制策略等方面的内容。简述了热回收型水源热泵在工艺冷却水系统中的应用方案,并对工艺冷却水系统设计后续可开展的工作和研究提出了3个方向。

激光技术前沿笔谈:从阿秒到纳秒--跨越时间尺度的脉冲激光的产生、发展及在大科学装置中的应用

2023年10月27日第十九届北京激光技术前沿论坛在北京工业大学知新园学术报告厅隆重开幕,本次学术论坛由北京光学学会与中国光学光电子行业协会、中国光学学会激光加工专业委员会、固体激光技术重点实验室、北京工业大学科协、北京工业大学理学部联合主办,旨在把握激光技术发展前沿和热点、共享研究成果,促进我国激光光电子技术的科技创新与合作,为与会者搭建高水平交流平台。本刊从论坛选取了北京工业大学黄婷研究员、中国科学院空天信息创新研究院李捷研究员、中国电子科技集团公司第十一研究所眭晓林研究员的分享报告整理为笔谈,以飨读者。

以大科学装置触发形成新质生产力

由习近平总书记首次提出并系统阐述的新质生产力,是对马克思主义生产力理论的发展和创新,是当前和今后一个时期内推动我国高质量发展的内在要求和重要着力点。新质生产力是以科技创新为主导的生产力。新一轮全球科技竞争的制高点在大科学装置,世界各国将其视为构筑竞争新优势的必争之地。

大科学装置在高中物理教学中的应用现状研究

大科学装置不仅在科研领域具有至关重要的作用,同时也是教育教学的优质资源.从教材、试题、教师三方面统计分析我国大科学装置在高中物理教学中的应用现状发现,我国高中物理教材融合了较丰富的大科学装置资源,大科学装置已作为习题资源走进会考、高考、全国中学生物理竞赛中,然而高中物理教师虽赞成在教学中融入大科学装置,但对大科学装置的了解程度及融合能力还存在较大的提升空间.最后提出多渠道了解和获取我国大科学装置、多角度开发和设计我国大科学装置资源、多维度实施和评价大科学装置资源实践效果、多方式提升乡镇教师大科学装置教学能力等教学资源的开发建议.

组态视角下大科学装置产业溢出效应影响因素研究

大科学装置是提升国家原始创新能力、解决重大科技问题的重要平台,兼具显著的科学效益与经济效益。已有文献着重于探讨大科学装置的科学效益,而对大科学装置的产业溢出效应、溢出机制及影响因素缺乏系统分析。本文基于知识溢出理论与TOE框架,以160家典型企业为案例样本,运用模糊集定性比较分析法从组态视角开展分析。研究发现:(1)技术、组织和环境中的任一单一条件均无法构成大科学装置产业溢出效应的必要条件;(2)存在“组织-环境”双重驱动型和“环境”单向驱动型两种驱动模式;(3)从要素替代关系看,知识产权保护度和政府财政科技支出在提升产业溢出效应上发挥关键作用。本研究为强化大科学装置产业溢出效应提供有益启示。

主要国家大科学装置建设和运营管理经验研究

大科学装置作为国家科技竞争力的重要标志,是开展前沿科学研究、推进技术创新发展的支撑保障,美国、德国、俄罗斯和日本等世界主要创新国家都十分注重推进大科学装置的布局与建设。研究主要国家大科学装置建设发展情况,分析美国国家强磁场实验室、欧洲X线自由电子激光装置和日本质子加速器等典型大科学装置运营管理案例,深入研究和总结各国在大科学装置的建设投入、统筹管理、开放共享、成果转化应用等方面的经验做法,在此基础上提出中国推进大科学装置建设发展的对策建议。

大科学装置“沿途”成果转化机制研究

针对实践探索中存在的制度机制有待健全、目标导向机制有待优化、人才培育机制有待加强、交流合作机制有待完善等重点问题,借鉴前期做法及经验,提出建立专门制度提升政策体系协同性、设立资助机制提升研发支持长期性、完善转化机制助力“沿途”成果产业化、优化合作机制提高载体平台实用性、健全人才机制突出基础研究导向性等具体对策。

中国光子大科学装置的发展

光子大科学装置主要分为同步辐射光源和自由电子激光装置两大类,可以产生光子能量范围从红外到硬X射线的高通量、高亮度、光子能量连续可调的光,在过去半个多世纪里已经发展成为服务于物理学、化学、材料科学、生命科学、能源、环境科学等众多学科的综合性科研中心。光子大科学装置在我国经过了40多年的发展,已经建立起较完整的体系,达到世界先进水平。文章通过对已有的和建设中的装置的描述分别介绍同步辐射光源和自由电子激光在国内的发展历程和现状,并对未来发展趋势进行展望。

大科学装置的背景研究与展示——以托卡马克CT-6为例

托卡马克装置是一种实现可控核聚变的大型科学实验装置,被认为是最有潜力和希望获取新能源的方式之一。本文对中国科学技术馆展出的中国首台托卡马克实验装置CT-6进行介绍,从其历史背景、技术参数、构造原理和研发过程等方面,逐一揭示其中的细节以及不为大众知悉的研发故事,总结分析CT-6取得成功的原因,结合CT-6展示挖掘大科学装置在博物馆科普展览方面的重要作用,为研究中国可控核聚变早期发展历程和相关大科学装置展示提供参考。

面向产业创新的大科学装置开展科技传播模式研究与实践——以MSAF大科学装置为例

国家重大科技基础设施“重大工程材料服役安全研究评价设施”于2022年11月通过国家验收并正式全面投入运行,大幅提升了我国在重大工程材料服役性能试验与评价方面的能力与水平,对我国制造业从大变强具有重大的战略和现实双重意义。充分发挥该设施对我国产业创新发展的支撑推动作用,就必须与产业界和公众形成双向驱动,这需要对该设施的科学意义与工程创新进行广泛而有效的科技传播。文章对MSAF大科学装置试运行以来开展科技传播的实践和效果进行分析研究,对如何分层次、分人群把大科学装置的科学意义、试验方法和创新逻辑最大程度进行传播扩散给出了建议。

创新装置让“科学探究”走向“探究实践”——以“运动的小车”撞击实验装置为例

基于《义务教育科学课程标准(2022年版)》核心素养内涵中提出的“探究实践”,以四年级上册“运动的小车”教学实践为例,创新实验装置,引导学生经历自主探究以及项目化实践的过程。借助创设的真实情境,让学习真实发生,在解决问题中引导科学思维的迭代,在任务导向中促进探究能力的提升,关注学生的主动参与、动手动脑和积极体验,以实现高阶能力的发展,助力学生核心素养的形成。

广东以大科学装置引才聚才的举措与经验启示

0引言2021年9月,习近平总书记在中央人才工作会议上强调,要“加快建设世界重要人才中心和创新高地”,“发起国际大科学计划,为人才提供国际一流的创新平台”;2023年4月,习近平总书记在广东考察时指出,要“推进粤港澳大湾区人才高地建设,形成高端科创人才聚集效应”。在全球科技竞争日益激烈的背景下,大科学装置作为推动科技创新的重要平台,对于吸引和聚集高层次人才具有重要作用。广东省作为科技创新的前沿阵地,近年来不断深入贯彻落实习近平总书记重要讲话、重要指示批示精神,着力部署建设大科学装置,充分发挥其重大平台载体作用,补齐广东原始创新能力不足的短板,吸引集聚了一大批创新科研团队和高层次人才,为培育新质生产力、助推粤港澳大湾区人才高地建设和高水平科技自立自强提供了有力支撑。

让科技创新与园区发展“环环相扣”——杭州高新区(滨江)启动建设环大科学装置创新生态圈

一台形如核磁共振仪的心磁图像设备,通过创造接近零磁场的特殊环境,捕捉心脏微弱磁信号,几分钟即可出具结果作为诊断依据这是落户于杭州高新区(滨江)的极弱磁大科学装置衍生的首项技术成果。目前,技术成果正在国内13家医院开展临床前验证,形成了2万多份心磁数据。

大科学装置科研合作网络结构特征研究

大科学装置对于提升国家科技创新力具有重要作用、科学意义重大。大科学装置是一个复杂的巨型系统,其研制过程逐步形成了由科研院所、高校、企业等组成的科研合作网络。中国大科学装置已有了长足的发展,产生了大量的科研成果及科研论文,数据量已满足网络分析要求。首先,以CNKI数据库中大科学装置的科研论文数据为样本,获得大科学装置科研合作论文数据;其次,通过数据预处理,基于网络科学理论和UCINET、Gephi等建模工具,以组织机构为网络节点、以两两合作关系为连边,构建起大科学装置科研合作网络;第三,选取度中心性、中介中心性、接近中心性等指标揭示各组织结构在合作网络中的中心位置;选取网络直径、网络密度、平均路径长度和聚类系数,以及核心—边缘模型与结构洞测度等指标,解释大科学装置科研合作网络中组织间的合作特征及网络的整体属性。研究发现,由于新的组织加入,大科学装置科研合作网络密度被稀释,大科学装置科研合作网络整体较为稀疏,兼备小世界性与无标度特征;网络内存在联系紧密的领导性质小团体组织,形成了合作紧密的小团体,少数核心组织结构在网络中占有极高的地位;网络呈现了典型的核心—半边缘—边缘结构分区:核心区组织机构较少,半边缘区多于或基本相同于边缘区,高等院校作为科研活动的重要组织,在科研合作网络中的中心性排序普遍较低,也未处于网络结构洞位置;牵头单位担任网络的主导者与桥接者,具有绝对的网络控制权,对研制过程具有引领作用,当前网络内资源流通性较差。因此,为推动网络的深度融合发展,作为大科学装置研制的发起者与主导者,牵头单位应多方位、多角度地促进网络交流,各科研组织应发挥桥接与服务作用,建立合作平台,增强网络连接强度,开展常态化合作以提升合作频次。同时,打破原有小团体的交流闭塞,发挥高校与民营企业的创新与融合作用,增强网络信息沟通与知识交换能力,提升高校及企业节点度,以发挥第三方机构创新能力强的优势,打破网络分层结构,以提升大科学装置的创新能力和研制效率。

上海粒子加速器大科学装置概述

先进粒子加速器包括射频直线加速器和环形同步加速器等,不仅极大地加速了人类从核物理迈向基本粒子物理的进程,而且同时派生出了同步辐射光源、自由电子激光、质子/重离子治疗仪等一批涉及生命科学、材料科学、能源科学、物理学、化学和医学等重大前沿学科研究和应用的大科学装置。上海已经成为我国并且正在成为国际上先进加速器科学中心之一,本文概述性地介绍上海先后建成的第三代同步辐射光源、软X射线自由电子激光装置、先进质子治疗装置、以及正在建设的硬X射线自由电子激光,并对上海未来粒子加速器学科和大科学装置的发展方向做出总结和展望。

共建“光源”大科学装置,打造长三角区域创新共同体

同步辐射是一种强度大、亮度高、频谱连续、方向性及偏振性好、有脉冲时间结构和洁净真空环境的优异的新型光源,可应用于物理、化学、材料科学、生命科学、信息科学、力学、地学、医学、药学、农学、环境保护、计量科学、光刻和超微细加工等众多基础研究和应用研究领域。同步辐射光源是指产生同步辐射的物理装置,它是一种利用相对论性电子(或正电子)在磁场中偏转时产生同步辐射的高性能新型强光源。我国已批复的综合性国家科学中心都已建设或规划建设“光源”大科学装置。

软土地区科学装置微振动控制研究

鉴于科学装置对振动要求十分苛刻,且不同装置的控制标准也各有不同,需要进行针对性的振动控制设计。简要介绍了适用于科学装置的振动数据处理方法。根据软土地区环境振动的特点,分析了不同振源对科学装置的影响。采用现场实测和计算分析相结合的微振动控制设计方法,结合上海软土地基科学装置的工程经验,探讨了不同因素对控制标准确定的影响,分析了振动测试对微振动控制设计的重要性。将现场实测与计算分析相结合的方法应用于软土地区工程中,并将分析数据与实测数据进行了比较。结果表明,现场实测与计算分析相结合的微振动控制设计方法可以真实反映振动衰减规律,评估振动水平。

加快建设区域科学仪器共享平台 更好服务于科技创新工作

议案摘要:大科学装置在全球范围内发挥着“科技航母”的关键作用,直接促进大批原始创新成果及核心关键技术的产生,这是毋庸置疑的。对于地方来说,还有其他正面效应,一是对全球高端基础研究人才的“磁吸效应”;二是通过源头创新为地区的产业升级与集聚提供支撑。

大科学装置科普效果的影响路径探究——基于模糊集的定性比较分析

大科学装置的公共性决定了其不应仅局限于科学和工程领域的研究,而应是全社会共享设施的发展成果,因此对于大科学装置的科学原理和科学内涵进行普及教育就显得尤为重要。研究意在探究大科学装置科普效果的影响因素作用机制,以期产生普适性结果。以北京、上海和合肥三地的13项大科学装置项目为案例样本,基于整体论视角和组态思维,运用模糊集定性比较分析方法,选取地理位置、科普人力资源、科技成果科普化的实现形式、多主体合作和科普宣传5个条件变量,探讨影响大科学装置科普效果的多重并发因素和复杂因果关系链。结果显示:①条件与条件之间是以相互关联的方式发生作用的,单一要素对大科学装置的科普效果并不构成必要条件;②地理位置和科技成果科普化的实现形式是大科学工程科普宣传良好的核心要素;③大科学装置科普效果良好与欠佳的实现路径都为2条,且具有非对称性。根据各要素在每条路径中扮演的关键作用,提出改善大科学装置科普效果的建议。