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构筑世界一流科学城系列文章
第二篇：“装置+”科学城的产业化之道
发布日期：2023年1月5日
在本系列第一篇——《科学城发展破局与进阶之路》中，我们介绍了当前国内科学城的三种主要类型，其中“装置+”科学城因拥有大科学装置这一稀缺性科研基础设施而成为科学城最典型的类别，但同时，大科学装置投入及运行费用高、研究成果产出不确定的“白象难题”也成为全世界“装置+”科学城面对的共性挑战。
对于国内各地科学城的建设者来说，如何理解并用好大科学装置这一科学“利器”，赋能招商引资与产业集聚、为区域经济发展创造价值、进而实现“科学浓度与产业高度”的双丰收，已成为一项关键议题。
从全球范围来看，法国格勒诺布尔科学城、英国哈维尔科学城、欧洲核子中心、上海张江科学城等科学城成功兑现了大科学装置的产业化潜力。本篇将结合国内外标杆“装置+”科学城的先进实践，深入解析大科学装置的“产业化之道”。
一、客观审视与识别产业化属性较强的大科学装置
大科学装置种类繁多，不同大科学装置不仅在试验功能和研究领域方面各有不同，其潜在的产业赋能作用与潜在经济价值也有显著却别。因此，对于“装置+”科学城来说，对区内存量大科学装置的审视与理解是发挥其产业化价值的关键步骤。我国的大科学装置根据主要可以分为三类：
1) 公共实验平台类设施：可以实现多学科领域的基础研究、应用研究以及提供应用研究服务的科技基础设施，对产业的带动作用最大。例如，上海光源就是一种公共实验平台类设施，可实现多学科领域的基础研究与应用研究，旗下X射线类线站等科研子平台对于高温合金材料、血管造影、航天发动机材料等细分产业具有较强的技术赋能作用。
上海光源（公共实验平台类设施）
图片来源：上海同步辐射光源官网
2) 专用研究设施：用于实现国家特定科学领域技术目标的突破，因此仅对部分专精产业具有带动作用，代表性的专用研究设施有北京正负电子对撞机、多模态跨尺度生物医学成像设施等，其中后者仅对医疗影像设备、创新药研发等生命健康产业细分有赋能作用。
正负电子对撞机内景示意（专用研究设施）
图片来源：中国科学院高能物理研究所官网
3) 公益科技设施：为国家经济建设、国家安全和社会发展服务的公益科技设施，对产业的带动能力有限，但建造装置本身会对当地的教育、文化、经济、社会影响力等有连带效应，代表性的公益科技设施有中国遥感卫星地面站、中国西南野生生物种质资源库等。
对大科学装置产业化属性的准确把握是高效释放“白象”价值的首要先决条件，“装置+”科学城的管理运营者首先应基于专业洞见充分审视并梳理区域内所有的大科学装置，遴选出产业化赋能效用最高的公共实验平台类设施与专用研究设施，进而针对性研究其产业化路径。
二、发挥特定科学装置“磁吸作用”吸引集聚产业的领先企业
大科学装置的典型产业化路径之一是依托特定类别的大科学装置吸引特定产业龙头布局，以公共实验平台类设施——同步辐射光源为例，其对于能源、材料、生命健康等领域的全球龙头企业具有极强的磁吸力。
究其原因，此类行业龙头往往需要通过对前沿科技的持续探索抢占技术制高点，而这些高精尖的研发活动须依靠光源所提供的特殊试验条件，而企业一般无力独自承担光源装置搭建所需的场地、资金、技术等成本。因此，包括欧洲同步辐射光源ESRF、英国钻石光源、上海光源等在内的光源装置能吸引全球500强企业与行业领军企业（如罗氏、上海创新中心、强生制药研发中心等）就近布局新兴创新主体，此类企业对科学城的经济贡献价值与产业链带动作用也最为显著。该路径的典型案例包括住友电工布局日本SAGA光源周边、美迪西布局上海光源周边等。
住友电工与日本SAGA光源合作
三、聚焦新兴技术供给“精准匹配”引导企业集聚
大科学装置的典型产业化路径之二是由科学城管理者通过深度的产业规划，主动聚焦并引导装置的技术供给的产业方向，并通过与市场端企业实际技术需求的匹配明晰重点细分产业进行企业集聚。
首先，“装置+”科学城的管理者需要全盘统筹区内各个大科学装置共同形成的技术供给能力集合，并归集到相应的产业门类。大科学装置最重要的价值之一就在于其对尖端技术的攻坚能力，即技术供给能力，一旦某种前沿技术领域得以突破，就会以点带面地带动相关产业的研发创新产出实现爆发式的增长。同时，不同装置潜在的技术供给方向各有侧重、对相关产业的价值不同，而各装置之间通过联动与协同应用可以对特定产业产生额外的赋能作用，因此科学城装置群的技术供给能力梳理分析极为关键。
其次，在厘清大装置技术供给的基础上，“装置+”科学城的管理者还需要结合当地的产业基础环境，对产业发展方向作出研判和引导。一方面，需充分考量与本地产业的匹配性。大科学装置一般由地方政府主导投资建设，在承担前沿技术攻坚的同时也强调对地域经济的拉动效应，因此本地产业基础的适配能够实现科学与产业双向促进的积极作用。以光明科学城为例，依托深圳同步辐射光源为例，重点聚焦集成电路、生物医药、先进材料、先进制造等本地主导产业，旨在形成与比亚迪、深圳比克、沃特新材料等本地龙头企业的良性互动。另一方面，也需协同考虑产业发展前瞻性。从国内外“装置+”科学城产业化的成功经验来看，并不是单纯地“就装置谈产业”、任由产业主体自然集聚，科学城管理方对未来技术发展前景与产业市场空间的研判同样关键，选择适当的赛道能够让产业发展取得事半功倍的效果。因此，国内科学城的建设者们同样需要结合国家重点研发计划、区域产业发展规划等上位战略制定本地产业定位组合。
最后，在明晰技术供给的产业细分方向后，“装置+”科学城的管理者还充分调研验证企业主体对技术供给的实际需求，保证产业招商的落地性。以锂电池产业为例，当前在固态锂电池技术及关键材料研发、锂电池失效诊断及精细化分析、高端隔膜国产化等领域具有较强的核心技术突破需求，而同步辐射光源拥有的材料基因组研究平台可运用数据挖掘等方法实现材料的元素的排列组合、挖掘高性能材料，加速固态电解质研发，国内锂电池龙头企业均对于利用大科学装置产生的新兴技术供给抱以积极展望合作的意愿。
四、挖掘装置衍生领域“伴生机遇”丰富产业生态
大科学装置之于产业发展的价值本身不仅在于其作为顶级实验设施对于新材料、新能源、生命健康等领域企业科技研发活动的支撑和企业主体磁吸，其在建设、运营、管理阶段同样存在多元化的产业衍生效能，科学城管理者若能精准把握到这些潜在机遇点，并针对性构建“衍生型产业”发展所需的环境条件，将会极大地丰富“装置+”科学城的产业生态。
例如，在大科学装置的建设期需要大量高端科学仪器的产业配套，仅同步辐射光源就需要数万台定制研发的仪器设备，其中光谱仪器（X射线光谱仪等）、物理性能测试仪器（磁学性能测试仪等）、衍射仪器（X射线衍射仪等）是光源建设期需求最为集中的几类仪器。在此阶段，政府如能与负责大装置承建的中科院旗下院所形成良好衔接，体系化梳理大装置建设期对仪器的研发与采购需求，并通过官方信息平台或“揭榜挂帅”等创新形式向市场发布，可高效衔接“创新链”与“产业链”资源，有望借机导入一批高端科学仪器研发生产企业在科学城范围内落地布局。
又如，大科学装置在运营阶段将会产生海量的实验数据，这些门槛较高、体量庞大的数据要素若能有序开放给专业的大数据科技企业进行数据清洗与挖掘处理，将有望产生极大的潜在价值。国外在大装置数据开放方面已有部分领先实践，欧洲核子中心CERN于2021年年底通过了新的大型强子对撞机（LHC）科学实验开放数据政策，在该政策中大型强子对撞机产生的相关数据被分为成果发表数据、教育推广数据、重构数据和原始数据等4级，其中前3级数据将通过CERN的开放数据门户发布，该政策针对的是日益增长的开放科学运动，其目的是使科学研究更具可重复性、可访问性和协作性。
五、大科学装置产业化的体制机制与环境配套保障
如果说厘清产业细分方向是“装置+”科学城攻克“白象难题”的战略性宏伟蓝图，那么大科学装置产业化过程中的全方位落地保障则是实现战略蓝图所必备的战术性“护航编队”。纵观全球领先的“装置+”科学城，均通过灵活、专业的体制机制设计与配套环境构建将大科学装置的产业化价值潜力最大化释放。
1）探索多元化使用机制创新：
大科学装置赋能产业化发展的最基础一环是疏通“使用”堵点。作为实施产业化的主力军，企业主体对大科学装置实验条件的使用需求最多，而当前国内多数大装置面向企业提供的机时普遍存在时间短、门槛高等问题，例如上海光源的产业应用机时仅占1%，因此，保障企业按需、及时、充分利用大装置至关重要。
对此，国内外主要有三类较好的解决方法：机时管理、线站管理、机构合作。机时管理是通过对大装置企业用机时的科学规划，降低产业化目的研究工作利用装置的难度，日本散射中子源J-PARC设置企业专用线站是其中的典型案例。线站管理是由特定第三方公共组织建设运营线站、并通过向外界开放、“承包”等模式创新，向企业提供机时，日本的FSBL Consortium的软物质产业联盟、RIKEN（理研）、ESRF的CRG等均属此类。机构合作是指依托科研院所，以委托形式协助企业使用大装置，例如东莞散裂中子源成立东莞材料基因高等理工研究院，通过自有线站承接外界企业需求。
日本散射中子源J-PARC企业线站
图片来源：JAEA/KEK J-PARC Center
欧洲光源ESRF的CRG（合作研究小组）线站使用机制
2）构建技术供给转化常态化通道
对于具有强大技术供给能力的大科学装置而言，前端“创新链”与后端“产业链”的衔接显得尤为重要，大装置运营管理方应积极搭建前沿技术成果与市场化主体间的衔接桥梁，从国内外标杆实践来看，根据大装置的类型可分为以下两种模式：
设立大科学装置产业化促进部门：该模式主要针对技术供给丰富、前沿产出领域不确定的公共实验设施（如同步辐射光源、），主要由政府牵头建立，协调大科学装置、大学、科研机构、企业等各方资源，多方对接科研成果及产业化需求，调动产业化积极性，营造良好的科技创新氛围。
国内外产业化应用程度较高的大科学装置基本都设有产业化促进部门
政府主导下的技术供给本地孵化：该模式主要针对研究细分领域聚焦、产业化方向明确的专用研究设施，由政府牵头、将技术商化所需的市场主体、应用场景和资本要素集中到本地进行加速孵化，典型案例如兰州市政府出资建立重离子产业化平台企业，引入战略资本在本地成立医院主体扩大重离子产业化应用，实现重离子加速器治癌的商业化运作。
3）打造“研产两栖”专用配套环境
科研辅助软硬件配套体系：完善的科研实验设施和科学辅助人才配套是保障大科学装置有效高效利用、提升科研产出效能的关键环节，例如辅助实验室（ESRF欧洲光源为用户提供原子力显微镜平台、计算建模、电化学实验室、样品制备实验室等设施，用户可在光束线使用申请中一并申请）、特定领域（例如格勒诺布尔ILL高通量中子源设有“材料科学支持实验室”，为用户提供实验前方案制定与样品制备、实验中微观结构表征与数据分析、实验后疲劳分析等全流程服务）、研究记录人员、仪器调试人员、数据分析人员等。
每年，来自世界各地的数千名科学家来到 ESRF进行科学实验，ESRF为这些用户提供辅助实验室设施，以支持用户进行实验以及新仪器的开发和测试。若需要使用这些辅助实验室设施，可以在光束线使用申请中一并申请。
特定产业的个性化配套条件：除了对大科学装置本身实验条件的需求，不同产业领域的主体还需要该产业个性化的配套服务与环境，例如对创新药企业而言，样本检测、临床外包、注册申报辅助、动物实验中心等研发全流程各环节的关键配套支持是其实现创新成果产业化的必备条件；又如对太阳能电池、锂电池、氢燃料电池企业而言，权威的电池检测机构、加氢站等是重要的产业配套。
註:
1. https://www.harwellcampus.com/healthtec-cluster/
3. iiiCERN: KNOWLEDGE TRANSFER 2011
4.《依托大科学装置的产业化模式及其对策研究——以散裂中子源为例》
