美國長期保持全球科技領先地位，一個重要支撐因素在于其大量投入研發基礎設施（RDI），為各類科研活動提供知識底座，產生了廣泛的外溢效應。近期，美國白宮科技政策辦公室（OSTP）發布了國家科學技術委員會（NSTC）報告《美國聯邦研發基礎設施——美國全球領導力及國家安全的基礎》（以下簡稱“報告”），對美國RDI作出全面評估，指出了設施老化、功能不足問題及其連鎖反應，并提出多項應對舉措，對我國具有一定借鑒意義。

01 RDI持續高投入支撐美國科技全球領先

RDI是指用于開展研發或促進創新的設施和系統。按照性質分類，主要包括實驗和觀測基礎設施、知識基礎設施、網絡基礎設施，三者共同構成了支撐研發的綜合資源。早期RDI主要集中于“大科學”，即建設大型實驗平臺和設施，如粒子加速器、地面望遠鏡、研究反應堆等。隨著各學科不斷融合、研究數據量和復雜度呈指數級增長，當前科學界越來越依賴RDI互聯互通形成新的科研成果。特別是在互聯網和儀器控制軟件的支持下，研究人員可以更加快速便捷地遠程訪問和使用RDI。例如，在新冠肺炎全球大流行期間，在一些具有高速寬帶和遠程支持功能的RDI支持下，生物科學家同相關領域科研人員合作，持續跟蹤病毒演化，并針對性開展藥物開發。

美國對RDI投入具有較長歷史。第二次世界大戰后，就對聯邦實驗室、專業設施和設備進行了大量投資，建立起許多世界級研發基礎設施。20世紀60年代，又實施了一批研究計劃，投資建設相關設施，促進了研發事業發展。報告認為，通過RDI持續高投入，美國科學技術發生變革性進步，創造出大量新產業、新主體、新商業模式，成為推動經濟社會發展的關鍵動力源。

1.1 支持前沿科技進步

RDI作為前沿科技研發的重要資源，有力促進了人工智能、量子信息、先進通信、先進制造等領域發展。例如，美國半導體微電子學、光子學和全球定位系統、磁共振成像等技術，都離不開量子信息領域RDI投資。2018年美國啟動“國家量子計劃”，加快對科學實驗和觀測基礎設施進行投資，通過多學科研究為下一代計算、信息處理和相關技術發展奠定了基礎。

1.2 增強國防發展和科技復原力

火箭、高超音速、彈性空間系統和核威懾能力等美國先進軍事能力平臺，以及半導體發展所需的關鍵礦物供應鏈，背后都有RDI支持。美國將基礎設施、科學儀器、數據信息、人力資源等匯聚起來，形成高速安全的研究網絡基礎設施，用于維護國家安全。國土安全部協調各部門制訂計劃，關注關鍵制造業、國防工業基地、能源、農業、醫療保健、信息技術等16個領域的RDI。

1.3 推進生物醫學發展

近年來，美國衛生和生物醫學領域不斷整合專用儀器和輔助技術，形成綜合研發平臺，高性能計算和人工智能等領域的進步為生物醫學發展提供了更多可能性。例如，第一個在美國開始3期臨床試驗的新冠候選疫苗mRNA-1273，就是由產業界和美國國家過敏與傳染病研究所疫苗研究中心共同開發的。聯邦機構還公開科學文獻、基礎基因組和生物數據，并資助從事科學收藏的機構，為科研人員提供保存標本的儲存庫。

1.4 探索地球和外太空

國際空間站、激光干涉引力波天文臺、大型強子對撞機和長基線中微子設施等眾多大型RDI奠定了美國在探索地球和外太空領域的全球領先地位。美國政府每年都會投資數十億美元，用于購買新型科學儀器、衛星陣列、先進傳感器，支持民用地球觀測及數據研究。一項名為極地坐標系統（ArcticDEM）的大型公私合作計劃，將高分辨率成像、先進計算結合起來，繪制出了目前最詳細的北極公開地圖，進一步鞏固了美國在地球兩極原地研究上的領先地位。2021年底，詹姆斯-韋伯太空望遠鏡發射升空，為找尋系外行星、探索宇宙起源提供新證據。

02 報告指出美RDI存在問題并提出對策建議

2.1 存在問題

RDI為20世紀美國科技發展提供了有力支撐，使其在科學發現、人才培養和創新方面成為全球領先者。然而，巔峰過后，許多美國科學家和工程師發現，他們還在使用著20世紀50年代的研發基礎設施，來解決21世紀的科學探索問題。

一是研發基礎設施老化和功能不足。

當前美國RDI面臨的最大問題就是老化和功能不足，不僅無法支持現代化研究，甚至已經不符合當前的健康和安全規定。有的設施無法得到充足、清潔、穩定的電力，難以滿足先進儀器和高性能計算機的需求。有的實驗室缺少現代信息技術維護，防數據丟失、防網絡攻擊能力不足。有的供水和污水處理系統、蒸汽和冷凍水分配系統及電力網絡等基礎設施已經達到報廢年限。

2023年的一項調查顯示，美國能源部17個國家實驗室的設施平均年齡為46年，已接近40~50年的設計壽命，近40%的設施被評為不達標或不足以完成任務。另一項針對美國國家標準與技術研究院（NIST）的調查顯示，73%的設施已有60~70年的歷史，超過60%的設施被歸類為“狀況不佳至危急”。2024年，美國國家航空航天局（NASA）報告指出，其75%的設施已超過設計使用壽命。同期美國國防部發布的報告也顯示，自2018年以來，國防部沒有資金支持的基礎設施需求大幅增長，這使得軍隊面臨失去技術優勢的風險。美國農業部農業研究局的庫存中約有3000個設施，平均使用年限超過48年。

二是研發基礎設施維護資金不足。

RDI老化和功能不足反映出美國在舊設施維護、新設施開發、過時設施退出上資金投入不足，特別是在高通脹背景下，這一問題更加突出。報告指出，研發設施整體維護費用從2019年的47億美元，增至2024年的77億美元。截至2022年，NASA延期維修資金缺口已達30億美元。美國農業部農業研究局報告也指出，維修資金總缺口達16億美元。近年來，美國國會撥款一直跟不上RDI維護資金的需求，導致政府機構累積了數額巨大的維護費用缺口，政府官員面臨著執行科學任務和維護設施的抉擇。2022年國會授權的《芯片與科學法》，并未像此前幾十年一樣，將聯邦RDI的建設和維護列為優先事項。

三是連帶影響美國科研創新工作。

RDI功能不達標也產生了連鎖反應，通過研發鏈條波及其他研發主體。一些設施問題不斷，造成研究工時損失、樣品丟失和設備損壞，增加了科研項目成本，并連帶影響科研任務完成能力。例如，由于地下公用設施配電系統及暖通空調系統發生故障，NIST位于美國馬里蘭州蓋瑟斯堡的一處設施于2022年夏天連續14天停運，影響了該園區1700個實驗室，無法為聯邦機構、私營部門和大學提供測量數據和標準，嚴重延誤相關研究項目進展。2024年，美國國家科學基金會宣布，暫時擱置在智利和南極建造多個小型和大型望遠鏡的“宇宙微波背景第四階段實驗”，主要就是因為老化的基礎設施導致項目無法繼續實施。

四是造成美國頂尖科學人才流失。

美國政府有關部門報告顯示，研發基礎設施老化和研發項目取消是造成美國科技人才流失的重要因素。因設施支撐不足，博士、教授等各類研究人員的研究產出明顯不夠，項目難以保質保量完成，使得其職業發展機會受限，被迫到其他國家尋找工作機會。對一些美國聯邦實驗室的外部評估發現，由于人員流失，現有科研人員的工作壓力已經達到極限。美國國家海洋和大氣管理局下屬大西洋海洋學和氣象學實驗室審查報告指出，該機構負責監測颶風實時活動的實驗室，位于一棟1973年啟用的老舊大樓內，實驗室的物質基礎設施已不足以支持前沿科學活動和吸引世界一流的科學人才。美國外交官前幾年的一份報告稱，在多家磁約束聚變設施關閉后，部分聚變能研究技術人員前往了中國。當前一些新興國家能夠提供更先進的設施，提供更開放的通道，這對包括美國在內的全球研究人員都具有很大吸引力。

五是削弱美國科技影響力。

美國科技領先地位維持至今，離不開大型粒子加速器、風洞、X射線和中子源、大型室外試驗場等研發基礎設施的持續投入。然而，其他國家不斷加大RDI投入，動搖了美國的領導地位。報告指出，在全球關鍵新興技術競爭中，中國正在超越美國。在44項關鍵新興技術中，中國在37項技術上處于領先地位，西方國家有可能在全球研發和技術創新競爭中敗下陣來。過去10年，美國在高性能計算和計算機科學領域的領先地位被逐漸趕上，2015年美國在全球高性能計算機Top500榜單中總量第一。但是僅僅7年后，中國在Top500榜單上的超級計算機數量就已超過美國，一個重要原因就是中國在相關研發基礎設施上大量投入和不斷積累。

2.2 對策建議

面對RDI的老化、維護不佳及造成的連帶不利影響，美國聯邦各部門及科技界均高度重視，認為應立即采取各項措施，阻止情況惡化，確保RDI有能力為研究人員提供支撐，使美國在科技創新方面保持全球領先地位。報告建議聯邦各部門和機構應在現有預算和法律授權范圍內采取5項措施。

一是重視制定實施戰略規劃。

美國十分重視RDI規劃工作，要求聯邦機構必須基于研發需求確定RDI優先次序并制定短期和長期戰略，對設施進行充分的資本結構調整，加大運營和維護投資，合理處置多余的設施。建立一支專業的RDI評估隊伍，主要負責維護設施和定期更新需求分析；依據《2016年美國聯邦不動產改革法》，對不動產采取包括規劃、建設、運維、升級、重新利用或關閉在內的全生命周期管理。

二是加強戰略規劃共享和協調。

建立機構間工作組，定期召開會議，對各聯邦機構制定的規劃進行討論，協調RDI投資重點、分享優秀案例及拓展國內外設施合作的機會。例如，OSTP通過NSTC促進聯邦研發基礎設施投資協調工作，幫助優化現有RDI資源及延長其使用壽命。國家科技委員會的網絡與信息技術研發計劃（NITRD）小組委員會，協調23個聯邦機構關于先進網絡與信息技術能力的RDI投資建設工作。

三是廣泛征集RDI建設需求建議。

政府官員邀請社會各界共同找出RDI現實與需求之間的差距，并評估對美國各類科研任務的潛在影響。利用各類社會調查研究、組織召開研討會，共同確定長期RDI需求。例如，聯邦研究機構經常召集國內外研究人員，探討電子和X射線源、計算機、分布式測量網絡、測序中心和其他關鍵領域RDI需求。通過查找差距，還可指導聯邦機構、學界、產業界針對性地開展國際合作，加強共享、分擔成本、促成產出更多科研成果。評估關閉RDI設施帶來的影響，并權衡美國或其盟國不再擁有這些能力的后果。

四是因地制宜開展國際合作。

根據全球大中型研發基礎設施發展情況、產出研究成果和人才流動趨勢等信息，評估美國RDI在全球科技領域的地位。評估不僅將為美國國家科技戰略級全球競爭力評估報告等提供基礎數據，還可以為開展新合作、加強現有伙伴關系提供指導。例如，能源部的科學委員會和國務院的國際RDI調查，定期評估美國在各個領域的競爭地位。同時，應用現有國際合作機制，減少實物捐助、材料交換、合同和知識產權條款及技術引進方面的負擔，降低與發展尖端科學能力相關的行政障礙。

五是提升跨學科、跨部門融合能力。

美國政府注重提高RDI支持跨學科和跨部門的融合能力，強調RDI戰略除滿足其核心學科任務外，應密切同其他學科和部門聯系，在單一機構的任務范圍之外加強多任務利用，提升綜合利用率。美國協調推進學科融合的實例包括國家納米技術倡議。該倡議制定了相關學科和20個機構納米技術活動的共同目標、優先事項和戰略框架，建立了推進基礎研究、激勵設施建設及促進勞動力教育和培訓的協調機制。同時，強調平衡RDI開放性和安全性的關系，關注其對國家安全、國際競爭力、公眾健康等帶來的潛在影響，尤其關注知識產權和特定類型的數據安全，要求在研究安全框架內運行。

03 啟示

以人工智能為引領的新一輪科技革命和產業變革正在加快推進，亟須以研發基礎設施為底座，提供源源不斷的動力。黨的十八大以來，在《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃（2012—2030年）》引領下，我國研發基礎設施建設步入快速發展階段，目前已經布局建設57個國家重大科技基礎設施，部分設施綜合水平邁入全球第一方陣。但部分研究分析認為，我國研發基礎設施在一定程度上存在“重建設、輕運維”“重單項、輕融合”等問題，這與美國遇到的問題較為相似。我國宜堅持去粗取精、去偽存真，準確把握研發基礎設施建設和運營規律特點，聚焦辦好自己的事、解好自己的題，有側重地借鑒國外經驗，避免重蹈覆轍，推動研發基礎設施管理上臺階、提質量，為科技強國建設提供有力支撐。

一是重視規劃協調，秉持全生命周期管理理念。

建立統籌規劃和協調機制，基于研發需求確定RDI優先支持次序并制定短期和長期戰略，避免重復建設、浪費資源的現象，定期開展全面或專項評估。完善科學的管理和運營模式，強化規劃、建設、運維、升級、再利用和退出的全生命周期管理，充分考慮長期運維、升級等所需資金配備。

二是著力提升研發基礎設施開放共享水平。

與國外先進研發基礎設施相比，我國部分研發基礎設施的國際化程度有待提高。應加強國際交流合作，提升國際共享水平，不斷提高我國科研基礎設施的國際化水平。同時堅持總體國家安全觀，注意平衡RDI的開放性與安全性，特別是數據安全、知識產權保護等。

三是強化人才培養與引進。

加大對科研基礎設施相關領域的人才培養力度，培養一批具備國際視野、掌握先進技術手段的高素質人才。依托大型研發基礎設施人才虹吸效應，積極引進國內外優秀人才，為科研基礎設施建設提供智力支持。

本文來源于《中國科技人才》2024年第4期。孫雪萍，中華人民共和國科學技術部四級調研員。文章觀點不代表主辦機構立場。

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