五年磨劍,鋒刃初試。1月20日正是它廣發(fā)“英雄帖”,面向國內(nèi)外用戶開放預(yù)約使用的日子。
綜合極端條件實驗裝置的東方,地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置也已建成運行,高能同步輻射光源、子午工程二期正在進(jìn)行設(shè)備安裝,多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施基建工程預(yù)計今年全面竣工。這5個大科學(xué)裝置所在的地方,有一個響亮的名字——懷柔科學(xué)城。
國際科技創(chuàng)新中心是中央賦予北京的“四個中心”城市戰(zhàn)略定位之一,也是北京“五子”聯(lián)動格局的關(guān)鍵一環(huán)。懷柔科學(xué)城肩負(fù)著在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域固本強(qiáng)基的重要使命,隨著綜合極端條件實驗裝置等大國重器建成運行,這個生機(jī)勃勃的城,正向著世界級原始創(chuàng)新策源地發(fā)起沖擊。
科技工作者越聚越多
科技登峰,人才先行。今朝廣發(fā)“英雄帖”,背后是中國科學(xué)院物理研究所的科研人員們踔厲拓荒。
2017年9月28日,由物理所等承擔(dān)的綜合極端條件實驗裝置正式啟動建設(shè),這是懷柔科學(xué)城第一個開工的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施。盡管按照進(jìn)度時間表,綜合極端條件實驗裝置要到2022年才能全面投用,但科研人員卻有些迫不及待,他們邊建設(shè)邊運維。2020年10月,中科院物理所懷柔園區(qū)正式啟用,5個實驗組、150余名科研人員“搶跑”進(jìn)入工作狀態(tài)。
搬到懷柔科學(xué)城奮戰(zhàn)至今,中科院物理所研究員石友國終于可以拍著胸脯說:“這是我們夢想中的實驗室!”在他的實驗室里,大小不一、形狀各異的爐具一字排開,爐內(nèi)溫度在控制面板上實時更新顯示:低則幾百攝氏度,高到一千多攝氏度。石友國戲稱,這是自己的“煉丹房”。爐里放的不是藥材,而是單晶。“單晶是不少材料課題組研究的基礎(chǔ)物質(zhì),將基礎(chǔ)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行配比并封存在試管中后,投入實驗爐具高溫?zé)捴?,少則7天,多則一月,就能制作出不同成分的單晶。”石友國說,以前的研發(fā)實驗場地空間有限,設(shè)備也不夠使,檢測樣本需要預(yù)約排隊,大量的樣本只有5%左右可以檢驗。如今,他的團(tuán)隊實驗室面積擴(kuò)充了4倍多,實驗爐足有100多臺,開展科研任務(wù)的效率得到了極大提升。
同屬物理所的趙懷周團(tuán)隊與石友國有著同樣感受。搬到懷柔科學(xué)城后,他們得以設(shè)計出國內(nèi)首臺熱擠壓碲化鉍材料的試驗樣機(jī)。“過去我們一直在研究這種被國外‘卡脖子’的新材料,但受限于以前的場地條件,一直沒制作出樣機(jī)。”趙懷周說,自從團(tuán)隊“解鎖”了制作這種材料的新技術(shù)后,多家熱電芯片制作企業(yè)拋來橄欖枝。
戰(zhàn)友們越聚越多。伴隨科學(xué)城的建設(shè)與發(fā)展,目前已有中科院高能物理所、國家空間科學(xué)中心等18家科研院所入駐懷柔,雁棲湖畔、青山綠水間開展工作的科研人員超過3000人。
未來,并肩作戰(zhàn)的還會有海外同行。
綜合極端條件實驗裝置集極低溫、超高壓、強(qiáng)磁場和超快光場等極端條件為一體,一共有18個實驗站。今年1月20日,首批通過性能工藝測試的5個實驗站啟動普通課題申請,通過中國科學(xué)院重大科技基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺面向全球用戶開放預(yù)約。“申請者既有來自國內(nèi)各大高校及科研院所的,也有不少來自國外的科研團(tuán)隊。”綜合極端條件實驗裝置運營管理負(fù)責(zé)人、中科院物理所懷柔研究部辦公室主任楊翠介紹,“目前首輪課題申請和評審工作已初步完成,即將正式迎接用戶來訪。第一輪開放已收到57份普通課題申請,包括36家國內(nèi)外科研院所、高等院校和高新企業(yè)的一線科研團(tuán)隊。”
致力“從0到1”的突破
一位位科研人員,猶如一顆顆火種,聚到懷柔科學(xué)城,合為燎原之焱,他們要照亮的是科學(xué)“無人區(qū)”、實現(xiàn)更多“從0到1”的突破。大科學(xué)裝置,正是他們探幽索隱的利器。
走進(jìn)綜合極端條件實驗裝置的實驗大廳,兩層樓高的寬敞空間里,一組組設(shè)備分布在不同區(qū)域,組成一個個實驗站,如成人胳膊粗的管道連接著各項儀器。“這些都是輸送液氦的管道,眼前這棟樓是量子計算中心,主要研究在極低溫和強(qiáng)磁場兩種極端條件下的物質(zhì)反應(yīng),液氦正是用來制冷的。”工作人員介紹,在物理學(xué)領(lǐng)域,有一個絕對零度的概念,即-273.15℃。通俗來講,代表冷到不可能再冷了的最低溫度,而在量子計算中心,能做到僅比絕對零度高0.001℃。“這是世界領(lǐng)先水平。”工作人員說,“在這種極低溫條件下,能觀察到物質(zhì)豐富的表現(xiàn)形式,比如量子態(tài),進(jìn)而實現(xiàn)量子計算。”
新物態(tài)的探索和調(diào)控一直是物理學(xué)研究的主要內(nèi)容,是物理研究賴以造福人類社會的主要途徑,因而具有重要的戰(zhàn)略意義。比如調(diào)控水的狀態(tài)把水變成水蒸氣,人類發(fā)明了蒸汽機(jī),掀起了第一次工業(yè)革命;調(diào)控電磁場的狀態(tài),人類開啟了第二次工業(yè)革命,進(jìn)入電氣時代;調(diào)控電子能帶的狀態(tài),導(dǎo)致了第三次工業(yè)革命——信息化。從物理學(xué)的角度,我們希望通過繼續(xù)調(diào)控物質(zhì)的狀態(tài)、物質(zhì)里電子的狀態(tài),對第四次工業(yè)革命作出貢獻(xiàn)。
綜合極端條件實驗裝置幫助人們從新的角度觀察世界,另一個大科學(xué)裝置則是把地球直接搬進(jìn)了實驗室。一路向東,懷柔科學(xué)城東擴(kuò)至密云后,一座名為“寰”的地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置落戶密云,目前已進(jìn)入運行狀態(tài)。地球模擬實驗室的展廳里,直徑3米的地球“風(fēng)起云涌”,再現(xiàn)不同時期大氣、海洋、植被狀況。拾級而上,5層樓高的超級計算機(jī)“硅立方”正為其提供算力支持。
“由大氣所自主研發(fā)的地球系統(tǒng)模式,集成耦合了包含大氣、海洋、陸面、植被生態(tài)、大氣化學(xué)、海洋生化、陸地生化在內(nèi)的7個分系統(tǒng),能夠模擬大氣圈、水圈、冰凍圈、巖石圈、生物圈,打造出一個相對完整的數(shù)字版‘孿生地球’。”中國科學(xué)院大氣物理研究所副研究員張賀介紹,“寰”的問世,打破了美國、日本等發(fā)達(dá)國家在全球氣候變化學(xué)術(shù)領(lǐng)域的主導(dǎo)權(quán),我們在全球氣候變化特別是全球變暖減緩、控制措施等方面有了更強(qiáng)的話語權(quán)。
還有更多的科研裝置即將運行起來:高能同步輻射光源、子午工程二期正在進(jìn)行設(shè)備安裝,多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學(xué)成像設(shè)施基建工程預(yù)計今年全面竣工。作為北京綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)的集中承載地,懷柔科學(xué)城如今邁入了建設(shè)與運行并重的階段,開展關(guān)鍵核心技術(shù)、顛覆性技術(shù)攻關(guān)。
聚四海之氣 借八方之力
不僅是5個大科學(xué)裝置,懷柔科學(xué)城已經(jīng)陸續(xù)布局建設(shè)了近40個世界先進(jìn)水平的科學(xué)設(shè)施平臺項目,成為全國設(shè)施平臺集聚程度最高、創(chuàng)新資源最豐富的區(qū)域之一。這些資源都不是封閉的,它們正敞開懷抱,迎接五洲才俊。
不拒眾流,方為江海。習(xí)近平總書記曾說過,自主創(chuàng)新是開放環(huán)境下的創(chuàng)新,絕不能關(guān)起門來搞,而是要聚四海之氣、借八方之力。國際合作中更多人使用一項科學(xué)設(shè)施會讓其成本效益最大化,也有助于在交流合作中擦出更多的思想火花,推動科學(xué),特別是基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展。
懷柔科學(xué)城在規(guī)劃之初就已經(jīng)把“國際開放共享”寫進(jìn)任務(wù)清單。以全球化視野謀劃和推進(jìn)創(chuàng)新,打造高水平開放創(chuàng)新合作機(jī)制,拓展國際合作新路徑,加速融入全球創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò),打造國際科技開放合作的重要樞紐,是“十四五”時期懷柔科學(xué)城的發(fā)展目標(biāo)之一。
加快形成國家戰(zhàn)略科技力量,是北京一直以來的探索。未來,北京將吸引國際科技組織在懷柔布局建設(shè),支持設(shè)立實驗室、企業(yè)技術(shù)研究院、研發(fā)中心等各類研發(fā)機(jī)構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新平臺;鼓勵國內(nèi)外一流科研機(jī)構(gòu)、研究型大學(xué)、創(chuàng)新型企業(yè)、國際科技組織,共同設(shè)立國際新型研發(fā)機(jī)構(gòu);鼓勵支持科學(xué)設(shè)施平臺面向國內(nèi)外高校、科研院所、企事業(yè)單位充分開放共享,圍繞物質(zhì)科學(xué)、空間科學(xué)、生命科學(xué)等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,發(fā)起國際聯(lián)合研究項目,集聚國際知名科學(xué)家和團(tuán)隊資源,打造具有國際影響力和國際資源吸附力的創(chuàng)新綜合體。
科學(xué)+城待賢才
若想廣納賢才,不僅要有過硬的硬件,還需營造貼心的軟件。
每天,伴著京東第一縷朝霞,多場低溫科技有限公司合伙人邢健與團(tuán)隊成員開始技術(shù)攻關(guān)。這是一家很年輕的公司,創(chuàng)辦時間不長,主要成員均是中科院物理所畢業(yè)的博士,目前團(tuán)隊20余人,其中8名全職博士平均年齡不到30歲。但公司的實力卻不“嫩”,瞄準(zhǔn)高附加值、高技術(shù)難度的科研儀器關(guān)鍵部件,產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)都處于領(lǐng)先水平。為了沖擊更大的市場,這個年輕的團(tuán)隊作出了一個頗有遠(yuǎn)見的決定,到科學(xué)最前沿的地方去。
從北京市區(qū)搬來懷柔科學(xué)城,邢健和團(tuán)隊成員看中的,不僅有最前沿的科學(xué)需求和市場機(jī)會,還有為科研人員量身打造的生活空間。
秉持“科學(xué)+城”的規(guī)劃理念,懷柔科學(xué)城正在為此而匠心精雕。緊鄰大科學(xué)裝置集中地區(qū),一座老舊廠房搖身一變成為精致時尚的“科學(xué)家公寓”。從外表看,公寓保留了廠房原本的鋼框架,工業(yè)風(fēng)十足,步入室內(nèi),寬敞明亮,舒適溫暖,房間布局特意為科學(xué)家增加了儲存空間、書架,增加長虹玻璃隔斷將原有空間進(jìn)行分割,既能滿足會客需求又能保護(hù)隱私。休閑區(qū)域也增添了不少科技元素,還借用建筑內(nèi)部空間營造生態(tài)小環(huán)境,打造綠意盎然的會客區(qū)。邢健團(tuán)隊的不少成員就居住在此。
不僅如此,在保障科研生活方面,懷柔區(qū)正在研究建立科研人員通勤中轉(zhuǎn)無縫銜接體驗,區(qū)外實現(xiàn)軌道交通、自駕車、中科院班車高效換乘聯(lián)動;區(qū)內(nèi)建設(shè)定制公交、現(xiàn)有公交、共享單車多元接駁保障體系。員工食堂、西餐廳、咖啡廳、便利店、商超、健身房、圖書室、電影院、快遞網(wǎng)點、銀行等基礎(chǔ)設(shè)施一應(yīng)俱全,為科學(xué)城內(nèi)的科研團(tuán)隊提供了全方位服務(wù)。
安居方能樂業(yè)。懷柔已籌措8000余套各類住房服務(wù)科研人員,實現(xiàn)公租房、共有產(chǎn)權(quán)房、商品房等不同形式的分層分級供給;青苗國際學(xué)校、一零一中學(xué)、北京十一學(xué)校、中關(guān)村一小等優(yōu)質(zhì)教育資源將陸續(xù)引入,加快北京大學(xué)懷密醫(yī)學(xué)中心建設(shè)及婦幼保健院遷建,滿足老人就醫(yī)、子女入學(xué)、配偶就業(yè)等家庭生活所需……
為服務(wù)外籍人才辦理業(yè)務(wù),今年1月懷柔區(qū)啟用外國人出入境服務(wù)廳,實現(xiàn)外籍人才工作許可、工作類居留許可“一窗受理、同時取證”。迎接全世界的科學(xué)家和各領(lǐng)域人才,懷柔科學(xué)城未來將引進(jìn)更多國際化機(jī)構(gòu),包括建立國際學(xué)校和中外合作辦學(xué)、建設(shè)國際人才社區(qū)、增加國際醫(yī)療服務(wù)能力等。
美麗的雁棲湖畔,一座邁向世界先進(jìn)水平的綜合性科學(xué)中心正敞開懷抱迎接八方賓客,共同推動全球科學(xué)技術(shù)發(fā)展。
他山之石
全球共探科學(xué)秘境
20世紀(jì)中葉以來,科學(xué)技術(shù)發(fā)展的突破,都離不開大科學(xué)裝置。世界各國紛紛投身建立大科學(xué)裝置的浪潮,以國際化和開放共享的姿態(tài)探索科技前沿領(lǐng)域。
全球頂尖科研團(tuán)隊攜手攻關(guān),已成為一種國際慣例,開放共享也成為大科學(xué)裝置的一個顯著特點。作為長時間運行大科學(xué)裝置的世界科技強(qiáng)國之一,德國亥姆霍茲聯(lián)合會的大科學(xué)裝置在2015—2017年分別有70.6%、72.6%、71%的機(jī)時為外部科學(xué)家所用。美國勞倫斯伯克利實驗室所擁有的5個大科學(xué)裝置,同樣向社會開放。
眼下,中國正在逐步推進(jìn)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會開放,“共享共贏”“國家公共設(shè)施”成為大科學(xué)裝置的本質(zhì)屬性和題中之義。如“天眼”、上海光源、“東方超環(huán)”等眾多大科學(xué)裝置已向國際團(tuán)隊敞開懷抱。(記者 王可心)
信息來源:北京日報