日本光子大科學裝置建設管理模式研究——以同步輻射光源SPring-8為例

大科學裝置是實踐極限探測、突破科學前沿的重要工具，對我國加快從科技大國向科技強國邁進具有重大戰略意義。該文聚焦全球光子大科學裝置建設運營的典范——日本大型同步輻射光源SPring-8，從建設管理理念、組織架構、資助模式、人才培育、協同創新、開放合作等方面，探討了其建設管理模式與實踐經驗，并為我國規劃發展大科學裝置提出建議：應注重強化科研管理系統性、拓展人才培養多樣性、提升產業創新支撐性、深化合作共享開放性，以期為充分發揮大科學裝置使用價值，強化國家戰略科技力量提供科學參考。

進入大科學時代，科學問題復雜性和研究規模持續升級，學科交叉日益深化，推動大科學裝置成為探索自然規律、突破關鍵技術的關鍵平臺。大科學裝置立足國家重大戰略需求，是跨學科、跨領域、跨層次的復雜系統，需集成大量科技資源并依托多單位協作，對產出世界領先的科學成果、突破引領性關鍵技術、培養全面發展的人才具有重要意義。

美國、德國、英國等科技強國自第二次世界大戰后始終重視科研基礎設施建設，如美國的激光干涉引力波天文臺（LIGO）、勞倫斯伯克利國家實驗室的直線加速器和歐洲大型強子對撞機（LHC）等大科學裝置，催生了諸多諾貝爾獎級成果。我國大科學裝置建設緊跟國家科學技術創新發展不斷提速，從單一設施向集成復雜的綜合設施發展，從一地集中建設向多地分散布局發展。以北京、上海、合肥、粵港澳大灣區四地綜合性國家科學中心為代表，我國已布局建設81個國家重大科技基礎設施，在建和運行的大科學裝置超過60個，覆蓋量子、生命科學、合成生物、深空深地、能源科技等前沿領域，成為搶占未來科技競爭制高點的國之重器。

大科學裝置建設兼具科研和工程雙重屬性，其籌建過程本身就是復雜的科學技術活動，需要跨部門、跨領域的多單位協作和多資源整合。在建成運行階段，更考驗大科學裝置科研組織能力和設施管理水平，其中涉及項目組織、人才培養、成果轉化、設備升級和科普教育等諸多方面。

針對我國科研設施建設管理中存在的體制機制不靈活、產業支撐效應不明顯、考核評價體系單一等問題，如何通過政策制度調整和資源合理配置，最大限度地發揮其效益，是推動科技創新高質量發展亟待解決的重要課題。近年來，學界已從運行管理機制、科研組織模式、研究成果積累、產業化關鍵要素、經濟社會效益評價等方面，對國內外大科學裝置的建設發展情況進行了系統梳理，但現有研究多集中于對大科學裝置或其所在機構的整體性介紹，系統性和深入度仍有不足，對國際先進大科學裝置建設發展及能力提升全過程的細致剖析較為少見。

我國正處于多個大科學裝置同步籌建發展的重要階段。為促進我國大科學裝置建設運行從跟跑向并跑、領跑跨越，催生更多重大原創成果和戰略性產業技術，亟需系統借鑒國際一流大科學裝置的建設管理經驗，并結合我國國情探索創新管理路徑。本文以日本大型同步輻射光源SPring-8為例，基于多維度協同優化視角，從建設管理理念、組織架構、資助模式、人才培育、協同創新、開放合作等角度解構其建設管理模式，為我國同類光源大設施的高水平建設和運行提供參考。

1 SPring-8建設發展概況

SPring-8（Super Photon ring-8 Gev）與我國“上海光源”同屬第三代同步輻射光源，目前正推進第四代升級。SPring-8面向全球開放，用戶遍布科學界和工業界，自1997年開放服務至今，每年運轉時間超5000小時，常駐員工約440人，截至2024年底累計為近3萬個研究項目、近30萬名研究人員提供支撐，產出高水平論文超過1.8萬篇，獲得180余項國際和日本國內科學大獎，其中包含沃爾夫獎、愛明諾夫獎等國際科學獎，是國際大科學裝置中實現產學研用協同創新的典范。

1.1 建設背景：日本“科技長征”重要里程碑

20世紀80年代，歐洲開始預研第三代同步輻射光源。此時，日美貿易摩擦逐步升級為高科技摩擦，美國開始限制日本半導體等高技術產業發展，在此背景下，日本政府開始系統布局基礎研究。1988年日本原子能研究所（Japan Atomic Energy Research Institute，JAERI）和理化學研究所（The Institute of Physical and Chemical Research，RIKEN）組建同步輻射設施研發合作團隊。1991年日本科學技術廳（現并入文部科學省）采納RIKEN科學家建議，著手研究建設SPring-8，并于1997年建成投運，是二戰后日本首個超大型科學設施，其與美國阿貢國家實驗室的先進光子源（Advanced Photon Source, APS）、法國格勒諾布爾的歐洲同步輻射光源（European Synchrotron Radiation Facility, ESRF）同為世界三大高能同步輻射光源，且能級位列第一。幾經重大改革與升級，SPring-8 20余年來為日本科學前沿探索與產業技術賦能提供了強有力的支撐，推動基礎研究從跟隨走向超越，為國家科技自立自強奠定堅實基礎。

1.2 項目落地：精心選址，完善配套

日本多地為SPring-8落戶展開激烈競爭，最終關西地區的兵庫縣憑借三大優勢從競爭中勝出：在地質方面，該縣的花崗巖地層為超精密設施提供了穩定地基；在產業方面，兵庫縣位于日本傳統制造業核心區域的中心，便于精密零部件的定制化研發與成果轉化；在產學研合作方面，日本放射光學會、關西經濟聯合會在預研之初即積極參與推動X射線科學在學術界和產業上的科普工作，促進大學、企業及產業聯盟生成共建線站需求，為兵庫縣的建設方案設計了豐富的運用場景。此外，兵庫縣還打破慣例，以現物出資的形式將1.41×105 m2設施用地所有權轉給建設方RIKEN，并根據設計要求精準協調土地規劃，與RIKEN等多方合作，圍繞SPring-8建設了9.5×106 m2的播磨科學園（Harima Science Garden City）。這一集居住、科研、社交、商業、娛樂、景觀等多場景為一體的開放創新空間，已成為硬科技與軟環境融合發展的科學城標桿。

1.3 設施建設：政府牽頭，共建共享

針對SPring-8等大科學裝置建設周期長、投入成本高、研究用途廣、可提供定制化服務的特點，日本政府舍棄了“國有國營”的傳統模式，以“集全國力量，為全民服務”的建設理念，形成了權責關系明確、兼顧各方利益訴求、發揮各方資源優勢、面向多元化效益的新建設模式。

在權責劃分方面，SPring-8包括控制主體和定制化建設線站兩部分：主體部分所有權歸屬RIKEN，線站所有權遵循“誰建設誰所有”原則，實行多元化所有權。在資源調動整合方面，政府統籌國家戰略科技力量參與設施建設：日本科技廳直接出資委托RIKEN建設大小兩個儲能環和部分專用線站，委托JAERI建設直線加速器和增強器，動員東京大學等高校及兵庫縣政府建設專用線站。同時，通過關西經濟聯合會引導科技領軍企業參與：關西經濟聯合會出資62億日元組建公益法人日本同步輻射研究所（又稱“高輝度光科學研究中心”，Japan Synchrotron Radiation Research Institute，JASRI）；建設共享線站，并動員產業界組建“產業專用線站建設利用共同體”和豐田汽車承建專用線站。目前SPring-8投入使用的線站數量達56個，其中包括共用的公共線站26個、合作線站10個和RIKEN專用線站20個，此外，RIKEN仍有1個線站在計劃或建設中（圖1）。在資金保障方面，日本科技廳與亞洲開發銀行協商為線站建設的責任方提供低息貸款，并實施研發經費加計扣除等優惠政策。在國際合作方面，日本科技廳向國際開放線站建設，我國臺灣地區在同步輻射研究中心擁有2條專有線站（BL12XU和BL12B2）。

圖1 SPring-8線站建設分布圖

2 SPring-8管理經驗

大科學裝置是突破科學前沿、解決經濟社會發展和國家安全重大問題的物質技術基礎。設施建成后要實現長期穩定運行、達成科研目標，需匹配符合設施使用要求、適應設施應用場景的管理模式。服役超25年的SPring-8沿襲了建設初期分工明確、多元參與的專業化管理思路，通過內外協同持續強化平臺功能，提升使用效能。

2.1 研企聯合管理，確立責權分工合法性

SPring-8由RIKEN和JASRI共同管理。RIKEN是日本國家戰略力量（其職能類似中國科學院），JASRI是日本新型研發機構的代表，因此可以說SPring-8的運營管理是日本兩大科研體系深度合作的典范。

1990年12月關西經濟聯合會與企業集資設立JASRI。1994年日本頒布實施《促進特定同步輻射設施的公共使用法》（2006年修訂為《促進特定先進大型科研設施的公共使用法》），JASRI被依法指定為“促進同步輻射研究和使用的機構”，2007年成為設施唯一注冊機構。該機構實質上是關西經濟聯合會通過深度參與SPring-8建設運營，為企業爭取科技資源的產物。

在任務分工上：RIKEN負責新一代設施及新型表征技術原理的研發，主攻前沿科學技術探索；JASRI則負責提升表征技術分辨率的技術研發，核心職能是為學術用戶與產業用戶提供高質量技術服務。在運營維護上，RIKEN負責爭取日本政府財政撥款，JASRI則承擔設施穩定運行、用戶服務及宣傳推廣等任務，具體包括：高性能加速器系統的維護管理和性能改進、高精度同步輻射測量的實驗系統開發、科技成果發布、用戶評審、青年科研人才培養及科學普及等。這種由國家戰略科技力量與新型研發機構共同參與的二元管理模式，能夠兼顧國家科技發展戰略與企業市場化研發需求，既保障了大型科研基礎設施的公平高效利用，又促進了科學前沿研究與產業基礎研究的共同進步。

2.2 組織架構清晰，促進設施運行專業化

JASRI采用理事會制度，理事長由關西經濟聯合會指派，RIKEN科學家與日本科技廳官員出任常務理事。機構設立科學技術評議委員會，每年召開會議對SPring-8的研究進展及未來規劃開展咨詢評議，提供科學和技術建議。

JASRI內設研究部門和行政部門（圖2）。研究部門主要按研究領域和工作任務劃分，其中同步輻射研究中心整合了光譜、衍射和散射、散射和成像、結構生物學、產業應用與合作、基礎設施開發、精密光譜等7個事業部，依托SPring-8公共光束線開展學術研究、蛋白質研究和產業應用，保障用戶應用全球性能最高的同步輻射設施。行政部門主要從事研究的輔助支持工作：綜合管理辦公室負責董事會的組織協調、機構經費審核使用、員工評估和人事管理；規劃發展辦公室研究制定機構發展的中長期規劃和項目計劃；用戶管理辦公室主要為用戶使用Spring-8提供支持，具體包括運營維護用戶系統和網站，公布設施使用信息，開展公共線站與合作共建線站的提案征集、選擇、應用和評估，管理研究成果、知識產權和圖書館，以及組織科普活動（如推出年度研究報告等）；安全管理辦公室負責設施的輻射安全管理及其他安全維護工作。

圖2 JASRI的組織架構

注：XFEL為X-ray free electron laser，X射線自由電子激光器。

2.3 多元資助結合，保障科研發展可持續

日本政府以固定組織和項目資助相結合的方式，為SPring-8的科研任務及設施研發升級提供資金支持。在設施運營支持方面，日本文部科學省依據《促進特定同步輻射設施的公共使用法》，每年向RIKEN撥付固定運營費（其中有專款轉撥給SPring-8），同時直接向JASRI劃撥SPring-8的運營經費。在研發經費支持方面，RIKEN、日本學術振興會（JSPS）和日本科學技術振興機構（JST）分別為JASRI提供業務委托費和競爭性科研經費，后者還可向國家申請科研經費進行設施本身的研究開發。企業及產業協會還通過合作共建線站（占總線站數的23%）、設立委托項目等形式支持SPring-8開展科研活動。此外，JASRI還基于市場化的收益策略，針對不同創新主體多樣化需求提供分類服務，如設置了成果公開型與成果專有型兩類項目，形成定制化的服務體系和收費標準。這一模式有效提升了SPring8承接產業界委托項目的能力，其產業項目占比達20%，遠高于其他同步輻射光源。

2.4 人才分類培育，保持研發水平先進性

“科學+產業”復合型人才是將產業需求凝練成科學問題的關鍵。SPring-8依托設施領先的表征分析手段，借助學術用戶的教育體系，培養既懂產業需求、又掌握前沿表征技術的青年人才，進而拓展高質量用戶群體。JASRI與RIKEN實施獨立評價體系。JASRI自主招聘和評定科研人員，確保設施工程人員的考核評價突破單一學術導向。JASRI持續在設立內部研究項目，以促進科研人員開展基于SPring-8本身的科學研究，保證核心技術持續迭代升級，具體包括：挖掘青年研究人員獨特想法的挑戰性研究GIGNO項目（2007—2015年）、支持中青年研究人員開展原創研究的TAKUMI項目（2012—2015年）和探索新戰略研究領域的問題驅動型研究SOLUTUS項目（2013—2015年）。2016年，JASRI整合GIGNO項目和TAKUMI項目設立“JASRI理事長基金研究項目”（JASRI president's fund research program），旨在強化研究項目質量與成果影響力。

2.5 多方協同合作，追求使用效能最大化

SPring-8廣泛開展跨學科的科學研究和產業技術合作研發，JASRI每半年審查約1000份研究提案，通過率約70%，實驗內容幾乎涵蓋物理、化學及生物學的所有研究領域（圖3）。

為提升SPring-8的產業利用效能，日本領軍民企聯合成立“SPring-8企業利用推進協會”，截至2025年4月已吸納51家公司和2家組織，組建7個專業技術領域（含金屬材料、先進電池等）研究會，聚集3400余名企業科研人員共同開發SPring-8產業利用技術與場景。

為提高SPring-8的科研探索能力，以國/公立科研機構和高校科研人員為主體成立了“SPring-8學術用戶共同體”（SPRUC），下設37個專項技術研究會，會員超13000人。JASRI工作人員根據科學技術評議委員會建議，與“SPring-8企業利用推進協議會”“SPring-8學術用戶共同體”保持密切聯系、組織開展合作，并與RIKEN聯合開展研究項目，共同提升光束線性能與光源設施利用效能。相關改進項目成果及JASRI研究成果將收錄在機構的研究成果匯編中并定期發布。

圖3 SPring-8研究提案的申報與通過情況

2.6 配套設施齊全，推動科研合作國際化

每年有近5000名研究人員使用SPring-8，這與JASRI卓越的管理能力和SPring-8完備的配套設施供給密不可分（圖4）。JASRI一方面憑借其尖端的實驗技術，支持SPring-8持續高效運行，保彰科研實驗順利開展；另一方面考慮到大科學裝置所處地遠離都市，通過人性化的指導措施和用戶服務設施吸引全球研究人員。例如，園區內建有4棟面向外來科研人員的宿舍、食堂、同步輻射專業圖書館和學術交流場所，形成一站式的科研生活支持體系，營造國際化科研合作氛圍，促進了SPring-8的高效使用和共享。

圖4 SPring-8歷年用戶使用情況

注：超過5年未使用過SPring-8的用戶，再次申請時將被JASRI定義為新用戶。

3 對我國大科學裝置建設的啟示

大科學裝置是國家戰略創新資源，其建設發展是長期系統工程。SPring-8自1997年建成以來，憑借卓越的研究能力和完善的管理措施，為日本探索科學前沿、實現原始創新突破、建設科技強國提供了重要支撐。近年來，我國持續推進大科學裝置的布局建設，但在科研管理系統性、人才培養多樣性、產業創新支撐性及合作共享開放性等方面，與日本等先發優勢國家相比仍存在差距。

為更好發揮大科學裝置在踐行國家使命、突破科技前沿、實現產業創新、牽引國際合作等方面的支撐作用和輻射帶動作用，可借鑒SPring-8的發展思路和管理理念，依托設施引導創新資源協同發展，充分發揮大科學裝置的使用價值，增強國家創新資源的核心競爭力。

3.1 系統謀劃，提升運營管理水平

（1）優化管理體制機制。應打破條線分割、權屬交叉的現狀，強化設施發展規劃的前瞻性和系統性。充分考慮設施建設發展和管理運營全生命周期的特點，聯合建設方、管理方和使用方，分階段制定目標明確、可落地執行的行動計劃及配套管理措施，持續挖掘拓展設施的使用價值。

（2）完善資金保障體系。應建立健全資助渠道，解決大科學裝置技術預研和人才培養的經費保障問題，積極爭取國家及地方重點研發項目和自然科學基金等基礎研究項目的資助，以及關于設施運營和預研發展的長期專項支持。構建中央財政托底保障、服務收入有效補充的多渠道運行經費來源，鼓勵科技領軍企業等產業用戶出資參與重大科技基礎設施建設與運營。

（3）創新科研管理機制。應健全科研管理的容錯機制，根據設施屬性和用途建立靈活的監管機制。遵循基礎研究長期性和研究成果不確定性等特征，賦予大科學裝置依托單位及其科研人員機構管理權限和學術研究自主權，為科學家創造潛心研究、探索未知的良好環境。

3.2 分類施策，健全人才培養體系

應推動大科學裝置內部設立不同類型的研究資助項目和人才成長計劃，為處于不同學術成長階段的科研人員搭建成長階梯。

一方面，支持開展基于興趣和目標導向的高風險高價值基礎研究，加強跨機構的學科互動與科研合作，與高校及科研院所聯合設立學科建設和人才培養計劃，發揮屬性，就其覆蓋的廣泛研究領域，為高校、科研院所人才培養提供實踐機會，加速復合型人才培養。

另一方面，重點布局大科學裝置的技術預研工作，培養設施升級和功能開發的專業技術人才，完善激勵機制，建立專業工程技術人才職業發展通道。

此外，還應加強與國際大科學裝置的合作與交流，系統學習其管理經驗，提升管理運營團隊的專業素質。

3.3 面向產業，提升創新服務能級

應強化大科學裝置的產業創新屬性，支持行業領軍企業聯合設施企業用戶共同組建規范化的產業用戶聯盟，充分發揮科技領軍企業在產業鏈中的“鏈主”作用，推動大科學裝置向“科研-產業”雙輪驅動轉型，成為科技創新與產業創新融合發展的最佳承載地；建立健全梯度式、多樣化技術服務體系，提供標準化測試、數據處理等基礎服務的同時，通過定期發布技術能力清單，引導企業提出定制化研發需求，強化目標導向的有組織的科研；同步建設技術經紀人隊伍，將“技術許可收入”和“聯合研發合同數”納入考核體系，促使科研團隊主動對接產業需求；依托產業用戶聯盟搭建活動平臺，圍繞企業的技術需求定期開展主題交流活動，組織產業用戶參與新技術分享會，引導學術用戶打破學科壁壘，促進知識共享與流通，使同類用戶互助交流、不同類用戶互補合作。

3.4 開放合作，擴大輻射影響范圍

應依托大科學裝置加強國際合作，聯合國際頂尖科學家和科研團隊開展前瞻性基礎研究，鞏固國際項目合作，提升設施的國際影響力，從而吸引高水平科學家來華發展。

統籌配置大科學裝置共享資源，完善科研配套設施，建設覆蓋區域大科學裝置集群的信息采集網絡，實現服務信息的實時采集，形成大科學裝置“智能檢索-線上預約-服務評價”的全流程共享服務機制，鼓勵更多產業用戶通過大科學裝置開展技術升級和產品研發。

發揮大科學裝置的科普功能，鼓勵相關科研機構加大開放力度，運用貼近公眾的宣傳方式，定期舉辦開放日、團體參觀及科學講座等活動，幫助社會各界更深入地了解科學研究過程，認識基礎研究的科學價值及應用價值，從而感知大科學裝置的重要意義，共同營造崇尚科學、鼓勵創新的社會氛圍。

4 結語

目前我國大科學裝置總體規模和水平已躋身國際前列，以同步輻射光源、高功率脈沖激光、自由電子激光為核心的光子科學設施群已基本成型，發展主線正由“大興土木”轉向“深耕運營”。這一轉變要求我們對國際經驗的研究時間節點前移，從關注成熟運營轉向關注運營起步階段，從靜態的制度框架、治理結構轉向動態的能力爬坡與效能躍升過程。下一階段，充分調動并激發已建成大科學裝置的創新效能，將成為衡量我國大科學投入成效的核心標尺。只有精準鎖定并深度解析國外同類裝置在轉入運營期所采取的關鍵政策、技術路線與管理舉措，才能為我國大科學裝置的能力釋放與效能提升提供可復制的路徑。

文章來源：原文為《實驗技術與管理》網絡首發論文，網絡首發時間：2025-09-28。作者簡介：高繼卿，上海市科學學研究所戰略規劃研究室助理研究員。胡曙虹，上海市科學學研究所戰略規劃研究室副研究員。周少丹（通訊作者），上海市科學學研究所戰略規劃研究室科研人員，曾任日本科學技術振興機構（JST）研究員。文章觀點不代表主辦機構立場。

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