以“工具”突破引领原始创新
——访国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜
作者:陈晨 发表时间:2012-03-16 来源:中国科学报
资助总经费超过5.7亿元的“新一代超强超短激光综合实验装置”、“光电融合超分辨生物显微成像系统”等9个项目将于2012年正式启动。国家重大科研仪器设备研制专项在设立伊始就抛出了重磅大单。
而在国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜看来，这个专项的重要性并不仅仅在于其资助经费体量的巨大。
期待自主仪器开拓科学疆土
“现代科技的重大突破越来越依靠科研仪器的进步，特别是基于新原理的新型科研仪器的创新性发展。”陈宜瑜指出，“可以说，科学仪器的进展代表着科学前沿的方向，科学仪器的创新既是科技创新的组成部分，也是推动科技创新的重要支撑。”
陈宜瑜说：“实际上，真正有望做到世界领先水平的实验科学研究工作，必须依靠有自己特点的先进科研仪器，特别需要那些运用到许多新原理、新方法和新技术的自主研发仪器。”
但是，这样的仪器并没有现成产品可买，即使有类似的，也需要买回来再升级改造和进行系统集成。显然，如果不重视仪器研发，在实验手段这个环节上就轻易地输掉了关键一局。
当前，我国科学发展已进入到由量变到质变的关键时期，“科研仪器设备研制水平成为制约我国基础研究国际地位的重要环节。在国际较量面前，不能寄希望于用别人开发的仪器设备开拓新疆土”。陈宜瑜对此报以殷切希望。
重大仪器专项之“大”不在体量
正是由于科研仪器的重要性，科技部、基金委、中科院等部门此前都有专项经费对新型科研仪器进行资助。不过，面向科研的原创性仪器资助与需求相比仍有较大差距。
另外，原创性科研仪器研制是以前沿科学家为主体、与信息技术等交叉才能得以成功的高层次科研活动，需要较强的科学、技术、工程、管理等方面的经验积累，陈宜瑜认为，我国在这样一支高层次队伍建设上还有欠缺。
经费与技术上的两大瓶颈，导致了我国真正意义上的原创仪器仍属稀缺物品。
重大科研仪器设备研制专项应运而生。陈宜瑜指出：“要注意的是，不是所有在科学上有重大突破的科研仪器都由大规模经费资助而产生。大量的突破常常是资助规模不大，但原始创新思想突出，一些原理上貌似简单的原创性科研仪器开拓出大片研究领域的例子比比皆是。”
陈宜瑜强调，不能一味追求国家重大科研仪器设备研制专项项目在体量方面的“重大”，而是要强调其科学意义和科学目标的“重大”。
量身定制的全方位管理制度
2012年，重大仪器专项采取部门限额推荐立项建议和自由申请两种模式受理申请。其中，自由申请项目资助计划为2亿元，单项资助强度不超过1000万元/项；项目推荐部门为中国科学院、教育部和国防科工局。实施方案还特别要求严格控制经费额度在1亿元以上的项目申请。
陈宜瑜指出，原创性科研仪器研制具有强烈的探索性和高风险，要鼓励科学家以勇于探索的精神，推动科研仪器创新研制，同时，要有宽容失败的政策环境。
不过，容许失败并不意味着放松管理。基金委为该专项量身打造了一套严格的遴选和评审制度，除了要考查项目对推动科学发展的重要作用、研究者本身的积累及其团队状态，还要考查仪器设备研制与国家重大科研需求的关系，以及设计方案本身的创新性，如原理性创新、独到的设计思想等等。
并且，要对项目的实质性内容进行甄别，严格审查立项建议的核心内容，避免打包、拼盘和重复立项，避免穿衣戴帽型的包装项目，同时保证经费预算的合理性。
“我们不要求最后研制出的科研仪器成为一个型号、一个系列的产品，而是希望科学家以原创性的工具取得原创性的科学突破、用科学目标引导下的科研工具变革获得重要的科学突破。”陈宜瑜说。
作者:操秀英 高博 发表时间:2012-03-08 来源:科技日报
我国论文数量世界第一，被SCI数据库收录的论文数世界第二，但不得不承认的是，我国原创性成果还是太少。“没有自己创新出来的仪器设备，很难获得世界一流的突破性、变革性的成果。”全国人大常委、国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜说。
科研仪器是用来求索未知的工具。据不完全统计，20世纪以来，诺贝尔自然科学奖颁给与分析仪器发明发展直接相关的实验项目达27项之多，约有60%的诺奖获得者是用自己设计的工具发现了别人没发现的东西。而我国许多科学家在进口来的成型仪器中，只能看到那些被揭示过的现象。
仪器核心技术受制于人严重制约我国科技创新
天文望远镜的诞生开辟了天文学研究的新纪元，透射电镜和扫描电镜促进了生命科学和材料科学研究的快速发展，扫描隧道显微镜的发明推动了纳米科技的发展……陈宜瑜说，科学发展的历史表明，一种新的科研仪器或工具，往往成为开辟新研究领域的金钥匙。
中科院生物物理所所长徐涛对此深有体会。他曾工作过的德国马普生物物理化学研究所的欧文?内尔教授，因开拓细胞离子通道研究获得1991年诺贝尔生理学医学奖。“这项研究就始于仪器创新，他开发了一种可检测到非常微弱电流的仪器，从而开辟了新的研究领域。”
另一个例子同样说明研发仪器的必要性：人类基因组计划开始的时候，科学家估计需30年测序完成。而研发出96道毛细管电泳测序仪后，测序任务3年就完成了。
“正因此，加速科学仪器创新与发展已成为世界各国科技投入的重点之一。”陈宜瑜说。
遗憾的是，此前很长一段时间内，我国对仪器创新的重要性认识不足，投入的力量也不够。数据显示，我国每年上万亿元的科研固定资产投资中，有60%用于进口设备，部分领域的高端仪器100%依赖进口。
全国两会前夕，科技部发布的《科研条件发展“十二五”专项规划》指出，高端科学仪器设备大量依赖进口、关键核心技术和设备受制于人，已成为制约我国自主创新能力提升的关键因素之一。
支持科研仪器创新的布局在国家层面展开
近两年，随着我国科研走向高端，人们逐渐意识到科研仪器、尤其是科研目标导向下的仪器创新之于占领科技制高点的重要性。一个支持科研仪器创新的布局在国家层面展开。
2011年，为贯彻落实《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020年）》，推动我国重大科研仪器设备自主研制工作，中央财政拨专款设立国家重大科研仪器设备研制和开发专项。其中，国家自然科学基金委负责管理重大科研仪器设备研制专项，着力支持原创性重大科研仪器设备研制工作；科技部管理重大科学仪器开发设备专项，主要资助重大科学仪器设备的开发。
“重大科研仪器设备研制专项突出科学目标引导，鼓励和培育具有原创性学术思想的探索性科研仪器设备研制，为科学研究提供新颖手段和工具，带动学科发展，开拓研究领域，提升我国科学研究原始创新能力。”陈宜瑜说。
徐涛主持的“光电融合超分辨生物显微成像系统”是重大科研仪器设备研制专项首批获批的9个项目之一。该成像系统是一个可记录细胞内蛋白质位置和结构信息的高级“摄像机”。“我们希望最终能形成一个精细描述细胞内部构造的三维‘地图’。”
其他几个获资助的项目，涉及超强超短激光、拓扑量子计算等多个领域。“中科院大连化学物理所承担的‘基于可调极紫外相干光源的综合实验研究装置’一旦建成，能实现大气环境的全空间实时监测，获得的数据就是我们独家的。”陈宜瑜说，“而且我们强调的‘重大’，重点不是指规模和金额，而是科学意义。我们也不要求一定形成批量生产，允许失败。”
“我们现在做这个项目，可谓是‘天时、地利、人和’”。对于项目本身，由于尚未完成，徐涛不愿多说，但他肯定了重大科研仪器设备研制专项对于其工作的巨大推动作用。“加快了我们所电子显微镜和光学显微镜两大方向的融合，让我们全力以赴地抓紧做这件事情。”他坦言，“即使没有专项支持我们可能也会做这件事，但进度不会这么快，而稍微慢一点，就可能在激烈的国际竞争中被别人超越。”
他说，他们的目标是针对生物样本发展纳米尺度分辨的融合成像系统。“这一技术手段可极大推进新兴的细胞结构生物学的发展，国际上都在争夺发展先机。”他还透露，尽管项目并没有产业化要求，他们也一直很低调。但是，一些国外的顶尖厂商听说他们的研究内容，已经提出了合作的意向。
记者注意到，按照《科研条件发展“十二五”专项规划》的目标，到2015年，我国科研条件自主研发能力将显著增强。攻克一批科学仪器新原理新方法，突破一批核心技术和关键部件，研发形成20种以上具有原创性的科学仪器设备，200种以上具有自主知识产权和产业核心竞争力的重大科学仪器设备；科研用试剂、实验动物资源、国家计量标准研发能力进一步提升，创新方法的研究与推广应用进一步深化。
营造利于仪器创新的氛围 培养一支队伍
有了经费和项目，仪器创新仍是一个漫长历程。包括徐涛在内的许多科研人员认为，要营造有利于仪器创新的氛围，应首先完善科技评价体系，而这也是此前制约我国科研仪器发展的一个重要原因。
“目前我们的评价体系过于单一，偏重发表文章的数量和质量。既然买现成仪器做实验，也能很快发文章，何必花那么多力气来搞仪器？”徐涛说。
相比之下，“英国剑桥MRC分子生物学实验室（LMB）则将发展新手段新方法列为科研人员的考核指标之一。他们不仅看重你在科学上是否有重大突破，更看重你是否发展了新技术新方法，这些新技术新方法有没有推动所在领域的进步”。徐涛说，LMB是DNA双螺旋模型的诞生地，也是诞生了12个诺奖得主的国际著名研究机构。
与评价体系直接相关的，是如何建立一支稳定的仪器研发制造技术人才队伍及相应的配套服务。
徐涛至今仍对马普研究所一层的仪器加工中心记忆犹新。“中心有精密机械、精密光学、微电子等各个加工车间。如果有个新想法，画出一个简单的示意图，那里的师傅一两天就能做好。”
同样的活儿，国内可能得两三周才能完成。“因为加工量小，外面的企业往往不愿接仪器的单个零部件加工，好不容易求到人了，也会拖很长时间。我们耗不起啊。”徐涛说。正因为这样的无奈，2009年，中科院生物物理所生命科学仪器加工技术中心成立，中心下设的精密加工中心也于去年挂牌成立。曾从事过科研及仪器加工的孟涛，成为该中心的负责人。
像孟涛这样的人才可是香饽饽。“熟练掌握仪器操作和开发的人，很快就会被大仪器生产厂家挖走。前不久我刚挽留了一个。”徐涛说，所里正采取措施稳定这支队伍，比如对他们实行单独考核。但更多时候，只能给他们画个“等到成功那一天”的饼，因为给不了大公司的优厚待遇，只能以事业留人。
“仪器创新涉及到多学科的交叉，科研人员不懂机械，搞机械的人不懂科研，我们也希望这个项目能培养一批仪器加工人才。”这也是陈宜瑜重点考虑的问题。