高校大科学设施推动高端装备制造业创新研究——以环境与载荷耦合全尺寸试验为例

大科学设施是推动前沿基础科学发展和技术创新的重要条件支撑,越来越多的高校承担了大科学设施的建设运行任务。重大工程材料服役安全研究评价设施通过研制开发能够实现真实服役工况的、复杂环境与载荷耦合的全尺寸试验装置,积极面向高端装备制造开展复杂工况下服役性能试验,对相关学科融合发展,以及国产高端装备制造的材料选型、新材料应用、设计优化和可靠性评价等方面发挥了不可替代的推动作用,在核心技术研发与产品验证等环节中加速国产化进程,是直接面向国民经济主战场的大科学设施。该文在总结环境与载荷耦合全尺寸试验技术创新的基础上,分析了大科学设施服务高端装备制造产业的实际案例。

如何依托大科学设施实现科技引领

大科学工程是探索未知世界、发现自然规律、实现技术变革的大型科学项目,是体现国家科技创新能力和综合国力的重要标志。作为一种战略性的科技资源,大科学设施在我国科技和经济社会发展中发挥了重要的作用。近年来,我国科研投入逐年增加,科技论文发表、专利申请数量已居世界第一,但与之相应的重大成果却不足,这与我国在“大科学”发展方面存在的一些问题有关。为了实现“建设世界科技强国”的愿景,我们需要把握好世界科技革命的突破方向,在重点领域规划和建设国际一流的大科学设施方面实现引领。本文针对当前的国家战略目标,分析了我国大科学设施发展与世界科技强国之间存在的差距,并就将面临的机遇展开讨论,对我国在未来一段时间内的大科学设施发展战略提出建议。

基于大科学设施的创新生态系统建设——“雨林模型”与演化交易成本视角

多种类型大科学设施在特定区域集聚,有助于实现基础科学研究、工程技术应用、工业企业制造等多领域前沿人才和创新资本要素集聚。具备多样性生物集聚、创新要素快速流动及互利共生等特征的“雨林模型”,常被用于描述极具活力的创新生态系统和解释创新生态系统运行机制。在“雨林模型”和演化交易成本视角下,分析基于大科学设施的创新生态系统历史演进和发展现状,发现创新中国大科学设施投资模式有利于构建大科学设施集群演化为“热带雨林”的组织基础和个体行动选择基础。

依托大科学设施群推进国际科技合作

从大科学设施建设到形成设施群,最终建成世界级的科学中心和一流实验室,需要以国际化和开放共享的姿态来探索科技前沿领域。大科学装置不只是科研基础设施,更是一个开放的平台,是参与国际前沿科技竞争的平台。大科学装置建设可以直接带动科技人才的汇集,不仅有利于吸引活跃在世界前沿领域的顶尖科学家加盟,同时有利于历练一批属于中国自己的顶级科学家$未来上海要继续积极开展基于大科学基础设施的科学计划,吸引更多国际化人才。

大科学设施提升四川创新竞争力重点领域研究

作为一种战略性科技资源,大科学设施是开展前沿科学研究的重要创新平台,是先进技术和高端人才的科学综合体,是建设国家科技创新中心、综合性国家科学中心的硬指标,在国家创新体系中有独特意义。文章就如何以大科学设施建设为抓手,结合四川创新基础,提出应在核科学、天文与空间科学、光子科学三个重点领域合理布局相应的设施,尤其是公共实验平台类的大科学设施。通过高水平规划建设大科学设施,推动相关前沿科学发展,带动区域产业创新,支撑建设具有区域竞争优势的科技创新发展高地,率先在内陆地区建成科技创新中心。

谈我国大型科学设施建设及其政策措施

本文简要解析了大型科学设施的内涵及其分类,介绍了2020年前发展我国大型科学设施的总体目标、方针和重点领域的初步设想。同时对相关政策和措施提出了若干重要建议。

依托大科学设施的生物安全国家实验室建设经验与启示

生物安全是国家安全的重要组成部分,美国等西方发达国家已依托生物安全四级实验室(P4)建设生物安全国家实验室。通过对国外重要生物安全国家实验室的战略定位、管理运行机制、核心技术研发、法律法规、人员队伍培训、国际合作等进行调研,分析国外生物安全国家实验室的总体特点,对比我国在生物安全领域部署建设国家实验室建设存在的问题,提出我国以P4实验室大科学设施为核心建设生物安全国家实验室的建议。

从显微镜到望远镜:我国大型科学设施巡礼(三)

这是接上期的我国大型科学设施综述连载。在前两期介绍了"基本"粒子和原子核层次的大科学装置之后,本期介绍原子和分子层次的大型科学设施,内容涉及同步辐射装置、自由电子激光装置、中国先进研究堆和散裂中子源。

美国能源部科学设施计划

美国能源部2003年11月10日宣布了面向未来20年的<未来科学设施计划>,提出今后20年间将要建设的28个大型科学设施建设项目。并根据其重要性和可行性将这些项目进行了排序,从中可以看出美国对于未来 20年科学挑战的思考和战略布局。

科学城大科学设施空间布局研究——以张江科学城为例

大科学设施是提升国家科技水平、影响国计民生的重要战略因素。近年来,我国许多城市陆续开展科学城规划编制工作,大科学设施已成为科学城内重要的空间设施要素,规划编制需要对其布局偏好形成科学认知,并通过空间策略提升布局效用及空间品质,以强化科学城功能,提升城市科技创新能级。在深入梳理国内外大科学设施的基础上,结合我国科学战略及科学城的特点和建设要求,总结其选址特征及空间布局规律。结合目前张江科学城内大科学设施布局的问题,通过构建大科学设施空间策略框架,从空间需求、临近需求、空间品质和区位偏好四个方面,对现状及新增设施提出优化引导及建议。

AI for Science:智能化科学设施变革基础研究

近年来,人工智能(AI)在前沿科技领域取得了诸如AlphaFold2、核聚变智能控制、新冠药物设计等诸多令人瞩目成果,表明AI for Science正在成为一种新的研究范式。实现智能时代的基础科学源头创新及其下游重大技术创新,需破解2个方面的核心问题:(1)如何利用新一代AI(特别是生成式AI及大模型)的通用性和创造性推动新范式的形成;(2)如何利用AI实现对传统科学设施的赋能与改造。文章提出一种智能化科学设施的建设构想,兼顾“高度智能化的科学新设施”和“AI赋能已有科学大设施”2个层面的需求,构筑AI for Science的科学设施体系,形成科学领域大模型、生成式模拟与反演、自主智能无人实验及大规模可信科研协作等创新功能,加速重大科学发现、变革性物质合成,以及重大工程技术应用。

依托大科学设施提升钢铁高端产品开发能力的思考

当前中国钢铁行业主要面临去产能、调结构的压力,把产品向产业应用端下游延伸,将极大提升产品附加值。钢铁高端新产品的开发应用,需要解决技术研发和产品验证等诸多难题,目前中国多数钢铁企业尚不具备面向终端应用场景的产品服役性能评价能力。重点分析了钢铁企业在新产品开发过程中如何通过产品的终端应用导向来提升附加值,指出解决新产品开发的关键核心问题是产品在新材料、新工艺、新功能、新结构等方面的应用中应以终端用户需求为导向,对标国际同类型产品,重点开展国产化开发,根据产品实际工况制订针对性的试验研究和数据积累策略;通过对新产品服役性能和寿命的精准评价,有效加速高端新产品的研发优化迭代,为其能够快速应用以及参与国际市场竞争提供权威的“上岗证”。结合北京科技大学牵头建设的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(MSAF)”在服务支撑国产高铁、风电装备、船舶制造等关键核心部件测试评价的具体案例,剖析了制约钢铁行业高质量发展特别是产业延伸向高附加值领域扩展的瓶颈问题及应对策略路径,为促进钢铁产业高质量创新发展提供了新的理论和实施建议。

新农科背景下设施农业科学与工程专业的实践教学体系研究

随着产业的发展,对于人才的要求也在不断提高。实践教学在应用型人才培养的过程中起着至关重要的作用,是培养学生动手和创新能力的重要途径,尤其是对于应用性较强的设施农业科学与工程专业。通过对该专业实践教学中的一些问题进行分析,然后从课程教材建设、教学基地、教学团队、教学方式、教学评价等几个方面对实践教学体系优化进行探讨,希望可以提高学生的实践动手能力,提高人才培养质量,增强毕业生就业竞争力,适应新农科发展需要。

设施农业科学与工程专业计算机辅助设计课程教学改革探索

计算机辅助设计是设施农业科学与工程专业的一门选修课程。为满足培养现代设施农业所需的多学科交叉融合的复合应用型人才的要求,本文分析计算机辅助设计课程在教学连续性、教学内容、教学教材和教学方式等方面的现状,结合培养设施农业设计施工管理人员的需求,通过衔接理论与实践教学、建立温室工程图案例库、增加学科前沿的辅助设计软件和改革创新教学方法4个方面,对设施农业科学与工程专业的计算机辅助设计课程教学进行改革与探索。旨在提升人才培养质量,为相关专业教学提供参考。

大型科学仪器设施开放共享的实践研究

本文采用内容分析法分别从国家评价考核结果分析、省级行政区现实问题总结、推动大型科学仪器设施开放共享对策建议三个维度来反映大型科学仪器设施开放共享实践的推进程度和效率效果,总结经验,以期推动地方政府修订办法、完善细则,管理单位转变思路、提升效能,进而提升大型科学仪器设施开放共享实际效果。

融通校企二元育人模式的探索——以金陵科技学院设施农业科学与工程专业为例

为了提高设施农业科学与工程专业人才培养质量,以金陵科技学院设施农业科学与工程专业为例,探讨校企双方在需求导向引领下的教育链、产业链、人才链、创新链精准对接,并在此基础上共同构建“四链”互融的校企合作育人平台教学模式,推进专业共建、人才共育、资源共享、技术共研、校企共赢的“五共”产教融合办学理念,引领“四链”的校企长效合作育人新机制,提升新时代校企合作办学水平,实现适应市场需求的人才培养目标。

设施农业科学与工程“一专多能”应用型人才培养的创新与实践

面对国家实施乡村振兴战略和新农科建设,地方高校承担着依托区域农业优势培养高素质创新应用型人才的重要任务。潍坊学院设施农业科学与工程专业围绕传统农业快速转型升级中人才培养存在的问题,提出了“一专多能”协同育人新理念,打造了德才兼备师资队伍,构建了多维融通的课程体系,搭建了学研产用实践平台,形成了“一专多能”复合型人才培养模式,为设施农业发展培养了一大批一专多能复合实用型人才,也为相关地方高校涉农专业人才培养提供了借鉴。

容量电价机制下煤电机组运行面临的挑战与对策——基于MSAF大科学设施的应用分析

当前,我国新能源等战略性新兴产业正迅猛发展,新能源发电不稳定的问题日益凸显。国家发改委、国家能源局正式发布《关于建立煤电容量电价机制的通知》(以下简称《通知》),明确自2024年1月1日起,我国建立煤电容量电价机制。该机制的实施将有力推动煤电转变经营发展模式,促进我国新能源加快发展和能源体系绿色低碳转型。煤电作为我国最重要、成本较低的支撑调节电源,推动煤电加快向提供容量支撑保障和电量并重转型,对促进新能源进一步加快发展具有重要意义。随着电网对煤电机组的可靠性要求越来越高,煤电机组参与深调,频繁启动及大幅负荷变动,机组需承受大幅度的温度和应力变化,关键零部件疲劳损伤风险明显加剧。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”针对我国能源、交通及基础设施建设发展中关键材料和部件服役评价难题,建成多套具有国际领先水平的多环境因素耦合工况模拟大型科学试验装置,打破传统小试样单一环境的研究范式,为我国煤电机组应对新挑战提供了科学系统的解决方案。分析了煤电机组当前面临的技术瓶颈,结合该大科学设施服务能源装备案例,给出了新变化下发挥大科学设施作用,提升复杂工况下煤电机组可靠性的对策建议。

依托重大科技基础设施的研究生交叉学科创新人才培养研究与实践

当今世界已进入大科学时代,高校在大科学设施建设运行中承担的任务和发挥的作用与日俱增。如何在建设和运行大科学设施的过程中更好地发挥高校多学科优势,在完成建设任务及承担科技任务的同时,进一步提升研究生交叉学科创新实践能力培养效果,是摆在研究生教育面前一个重大而持久的课题。作为首个教育部高校承建的大科学设施,北京科技大学牵头承担“重大工程材料服役安全研究评价设施”(简称MSAF)的建设运行与研究生培养实践,探索并实践高校承建大科学设施过程中对提升研究生培养创新实践与工程能力的实现路径,对高校在承建大科学设施并开展社会服务过程中如何进一步提升育人效果给出了相应的意见建议。