中国网/中国发展门户网讯 科学仪器是人类感知认识世界重要的手段和工具，可有效促进科技经济深度融合。新一轮科技革命和产业变革正加速演进，重大科学发现和技术突破越来越离不开重大科技基础设施（以下简称“重大设施”）与先进科学仪器的支撑。世界主要国家将科学仪器的发展提升到国家战略高度，建立了较为完善的国家级资助管理体系。美国不仅占据科学仪器领域的技术高地，且占据仪器制造和行业市场的主导地位。同时，为支撑科学前沿问题的研究，重大设施可创造更高能量、更大密度或更高强度的极限研究条件，建设运行过程中产生的突破性技术可衍生出高端科学仪器。

科学仪器的创新是指以应用需求为导向，通过研发形成新原理、新方法和新技术，利用工程技术手段形成新的仪器产品，并可将其投放到市场获取经济效益的过程。本文借鉴殷雪梅提出的产品创新价值链概念，结合科学仪器创新流程的特点，将科学仪器创新价值链划分为基础研究阶段、概念化阶段、产品化阶段、商业化阶段。近年来，欧盟为提升创新竞争力，加快突破性技术向突破式创新转化，提出一种贯通科学仪器创新价值链的项目资助模式——ATTRACT项目。该项目旨在联合欧洲重大设施运行管理机构、学术界、工业界，共同研发下一代探测和成像技术及相关产品，弥合基础研究与市场需求之间的差距。深入剖析ATTRACT项目的创新举措与管理资助特点，将有助于加速重大设施先进技术转化、优化科学仪器研发和资助模式，提高我国科学仪器自主创新能力和国际竞争力，为解决我国高端科学仪器研制面临的相关问题提供启发和思考。

基于科学仪器创新价值链的项目资助特点分析

将突破性技术转化为突破式创新直至转化为产品进入市场，通常需要跨越“死亡之谷”（图1），时间周期较长。例如，美国物理学家西奥多·梅曼于1960年研制出全球首个可运行的激光器原型，距爱因斯坦提出量子电磁辐射理论已过去43年。为识别和支持具有市场应用潜力的突破性技术和创新，欧盟理事会决定于2018年设立ATTRACT项目，加速推动重大设施研建过程中的先进探测和成像技术向科学仪器产品的转化。该项目具备鲜明的技术转化和市场导向的特点。随着该项目的成功实施，欧盟委员会建立了欧洲创新理事会（EIC），ATTRACT项目资助模式已被推广应用到其他EIC项目与技术领域中。

分阶段迭代资助，助力新技术跨越死亡之谷

作为资助工具，ATTRACT项目采用分阶段的资助方式。这与美国国防高级研究计划局（DARPA）资助颠覆性技术类似，不同的是，ATTRCT项目强调2个阶段间及不同领域技术间的迭代与融合，实现从识别、培育源于重大设施基础研究的突破性技术向突破式创新转化的连续循环（图2）。目前，ATTRACT项目已完成探测和成像技术领域2个阶段的项目资助（2018—2022年），于2023年将该资助模式扩展至地球观测领域。

源于重大设施基础研究从“0”到“1”的原创性突破

重大设施是前沿科学与先进技术的结合，不仅为科学研究提供了先进的实验平台，还是科学仪器创新和发展的重要源泉。为获得更高分辨率、更高灵敏度、更高精度的实验观测手段，重大设施的研建过程有效推动了先进材料、成像技术和探测技术等领域的发展，进而促进科学仪器的研制和创新。例如，同步辐射光源所使用的X射线探测技术，已成功用于多种分析仪器中，包括X射线衍射仪和电子显微镜等。此外，利用重大设施开展的科学研究进一步促进先进材料和高性能器件等的研发，还将催生一系列创新技术。这些新技术在提升现有科学仪器性能的同时，为研制新型仪器提供了可能。

ATTRACT计划正是基于此，由欧洲核子研究中心（CERN）提出倡议，目的是将源自重大设施基础研究的突破性技术发展成为满足未来社会需求的突破式创新，如先进传感器和探测器、高端显微镜等。参与该计划的欧洲重大设施运行管理机构除CERN外，还有欧洲同步辐射光源（ESRF）公司、欧洲X射线自由电子激光（EuXEFL）公司、劳厄-朗之万研究所（ILL）、欧洲分子生物学实验室（EMBL）、欧洲南方天文台（ESO）。

种子基金实现从“1”到“10”的概念验证

ATTRACT项目第一阶段旨在识别突破性技术，吸收工业界初始投资风险。该阶段通过促进工业界、重大设施运行管理机构及其相关用户合作，识别有助于应对社会挑战所需要的突破性技术方案。与传统路径相比，该方法能有效缩短技术的迭代周期（图3）。具体而言，该阶段以种子基金资助高风险高商业价值的探测和成像技术概念验证，将其技术成熟度（TRL）从TRL 1—2提高至TRL 4。概念验证位于科学仪器创新价值链的前端，也是技术成果转化跨越“死亡之谷”的第一步。该阶段执行周期为12个月，这与科学仪器研制项目开发概念原型所需时长基本一致，研究方向包括传感器、数据采集与计算系统、软件开发与软件集成、前端/后端电子学4个方面。该阶段共资助170个项目（总提案数1 211个，通过率约14%），每个项目资助经费为10万欧元，经费由欧盟“地平线2020”（Horizon 2020）计划提供。

规模融资实现从“10”到“100”的产品研制

ATTRCT第二阶段项目采用规模融资方式，引入市场资本，持续资助经过第一阶段检验、最有技术转化潜力的突破性技术概念，以及为研制重大设施开发的、具有工业应用潜力的相关技术概念，进一步提高技术成熟度。该阶段可视为公共金融工具，利用财政资金资助降低转化风险，使得资本市场能够有力承接进而跨越突破性技术“死亡之谷”。该阶段研发与创新项目分为示范系统（demonstrator）和工业系统（industrial system）2种资助模式，提案均要求技术成熟度至少达到TRL 3，可交付成果为技术成熟度为TRL 6—7的完整原型系统，包括实际操作所需的关键功能（如数据处理、压缩、传输和存储），且需有明确的市场应用场景。前者要求能够证明在项目结束后技术成熟度可达到TRL 5—6，资助金额最高为50万欧元。后者要求能够证明在项目结束后技术成熟度达到TRL 7及以上，资助金额最高为200万欧元。该阶段资助了18个项目（总提案数68个，通过率约26.5%），资助总额约为2 500万欧元，研究方向涉及量子信息、环境监测、太赫兹成像/测距、高效光子探测系统等。

促进创新链与产业链深度融合的协同创新模式

ATTRACT项目以共同创新作为合作和竞争的平衡机制，将提供创新思想的各主体有机结合，构建协同创新生态。除重大设施运行管理机构及相关用户外，工业界（欧洲工业研究管理协会EIRMA）、商业创新管理专家（阿尔托大学、西班牙ESADE商学院）等多方利益相关者积极参与其中。该协同创新模式打破传统的采购——卖方模式（procurer-buyer model），即突破性技术由重大设施传递至企业、企业被动吸收。该模式提出从创新价值链最开始阶段，将创新价值产生者（重大设施及其用户群体）和创新价值捕获者（工业界）置于同一起点，通过强有力的合作实现“技术—产业”双赢（图4）。

同时，ATTRACT项目要求申请主体必须是联合体，即至少包括2个实体机构，且要求机构间必须开展实质性合作，不得为多个项目的捆绑，技术可实现商业化应用。项目申请者需向专家咨询委员会提供详细的分工协作方案，阐明联合体的性质、单位构成、协作方式与流程、成本、风险及利益分配等情况。

项目遴选与成果评价重视创新潜力和社会影响力

形式审查后，ATTRACT申请提案由独立研发委员会（IC）和项目咨询委员会（PAC）评估。前者主要负责评估项目技术价值，由来自学术界、工业界和私人投资者中探测和成像技术领域的顶尖专家组成；后者主要负责评估项目的商业价值，由欧洲公营机构、私营机构代表组成。

从项目遴选评价标准来看，除评价基本项目执行要素（如研究目标、实施步骤和经费预算等）外，2个阶段对项目的筛选侧重各有不同。第一阶段，旨在从不同角度识别、评价、分析探测与成像技术领域可能具有突破式创新潜力的新思想、新概念、新技术，遴选标准既强调项目技术水平又强调创新潜力，如拟开发技术能否增加相应的学科知识、促进新的产业应用等（表1）。第二阶段，项目提案要求用具体、可量化的术语描述项目将实现的影响力，包括科学技术影响和产业化影响。该阶段遴选标准尤为关注项目提案影响力的评价，包括技术示范案例与学术界和产业界是否相关、预期的产业应用能否填补重要市场空白、是否进行必要且有意义的宣传工作等6个方面（表2），评分权重占比50%。

从项目评价标准来看，判断ATTRACT项目成功与否不仅考察项目本身是否实现预定技术目标，更看重其能否创造经济社会价值，产生广泛影响力。具体来说，ATTRACT项目评价标准包括：是否提高欧洲重大设施投资回报率；是否加强工业界对重大设施科学研究和技术研发能力的利用；是否有效地降低技术开发风险，是否吸引更多风险投资者投资高风险、高回报技术；是否促进学术界、工业界研究团队之间的技术创新与知识流动；是否更好地利用大学、商学院中跨学科创新潜力。

高效灵活的组织管理运行机制

ATTRACT采取扁平化管理组织架构，包括管理协调层和实施执行层两部分（图5）。核心管理和决策单元是项目联合委员会（PCB）委员，其主要职责为确定独立研发委员会和项目咨询委员会成员、批准由前者提供的资助项目清单。专职管理单元为项目行政办公室（PAO），主要负责协调联络工作，成员主要是国际大科学计划/大科学工程管理专家。

多个相互关联的工作组（WP）保障ATTRACT项目组织实施，它们的侧重点不同。其中，工作组WP2和WP3分别负责联系工业界和学术界，以识别可能具有突破式创新潜力的技术思想。工作组WP5负责监测资助项目执行周期内的科学和技术进展，过程中及时通报出现问题的项目。工作组WP7负责评估项目执行情况，重点关注项目运行机制有效性，涉及项目征集过程、技术成果转化、所开发的技术预期影响等。根据评估结果进一步改进项目运行模式，使其成为可持续、探索高风险突破性项目概念的协同创新模型。

上述管理运行机制能确保所开发的探测、成像技术的可用性，支持重大设施的未来技术升级计划，与用户群体建立更紧密的合作关系；同时支持中小型企业的创新发展，使其可储备开发、制造、销售用于科学研究和技术发展的科学仪器。

我国科学仪器项目组织现状

科学仪器资助现状与成效

政府作为创新体系的规划者、引导者、培育者，发挥着战略规划、组织动员、资源保障、政策引导的重要作用，在促进科学仪器行业发展方面有着不可替代的作用。经过多年探索，我国构建了科学仪器原理创新、关键技术和核心部件研发、工程化和产业化的国家资助体系，在科学仪器设备研制的支持和管理方面取得明显成效。

自20世纪90年代以来，国务院及国家发展和改革委员会、科学技术部、国家自然科学基金委员会、财政部、中国科学院等有关部门先后出台多项政策法规推动科学仪器的发展，对科学仪器研制进行了全方位的资助（表3），包括科学仪器基础研究、研制与开发、成果转化及产业化、升级和改造。2011年，中央财政首次在科学仪器研发领域投入约13亿元，同时启动“国家重大科研仪器研制”和“国家重大科学仪器设备开发专项”。2021年，“十四五”国家重点研发计划设立“基础科研条件与重大科学仪器设备开发”重点专项，围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发。总体上，我国科学仪器研发投入呈现增长趋势，2022年中央财政资助经费约15亿元，非常重视高端科学仪器自主创新，以期为实现高水平科技自立自强提供支撑。

有必要加快制定我国科学仪器自主研制战略规划，集中优势力量加强关键科学仪器、基础软件等攻关，使科学仪器产业能够得到更快发展，尽快摆脱关键技术、高端仪器受制于人的局面。随着国家层面科学仪器资助专项的深入实施，部分重点领域高端科学仪器设备逐步实现国产替代，部分国产科学仪器已达到国际先进水平进入国际市场。

科学仪器资助项目存在的不足

在国家层面科学仪器专项实施过程中，国家自然科学基金委员会和科学技术部根据科学仪器发展现状，聚焦国家战略需求和长远发展，适时调整国家重大科研仪器研制项目申报指南，集中力量攻坚关键技术与高端科学仪器。整体来看，我国科学仪器资助模式已基本打通从“0”到“1”基础研究阶段和从“1”到“10”概念化阶段，但对从“10”到“100”产品化阶段的资助力度较低，很多科学仪器相关技术与原型样机仍停留在实验室阶段，未能跨越产业化的“死亡之谷”，成为真正意义上的仪器产品。具体而言，目前存在的一些问题包括以下4个方面。

高风险原创性项目受资助比例较低。研制高端科学仪器要建立在新原理、新方法和新技术的基础之上，是一个从基础研究出发不断“试错”的过程，研发周期长、风险性高。前期基础研究不足是阻碍我国高端科学仪器发展的重要因素。高端科学仪器国产化需要更多的“容错”“试错”机会。近年来，我国也对高风险项目的资助方式和评议机制进行了探索。例如，国家自然科学基金委员会通过设立小额探索项目、主任基金、原创探索项目及专家推荐创新性强的非共识项目，已初步建立了原创性基础研究项目的非常规资助机制，鼓励科研人员挑战高风险性基础研究，但仍未改变资助数量和资助金额较低的整体局面，科学仪器研发相关项目占比则更低。据统计，国家自然科学基金委员会原创探索计划项目2020—2022年资助329项，项目直接经费为7.07亿元，占总资助项数比例约为0.23%，占总经费比例约为0.77%。2021—2022年资助151项自由类国家重大科研仪器研制项目，占总经费比例约为1.94%。总体而言，国家资助以竞争性项目为主，采用同行评审机制，部分申请者为获得项目经费所提交的项目研究方案原创性存在不足。保守稳健的资助倾向造成高风险性科学仪器研发项目资助相对薄弱。

项目成果应用缺少后续资助，商业化市场化效果有待提升。科学仪器创新成果满足具体的科学研究需求，能否进一步推广应用是影响其生命力的重要因素。科学仪器从基础性研究、技术研发、产品研制到产业化所需资金投入比约为1∶10∶100∶1 000。同时，高端科学仪器的性能改进需在实际应用中通过高频迭代来实现。目前，已受资助的科学仪器项目产生一批具有应用推广价值的产品原型，但因缺少应用研究与推广的持续资助，工程化开发和成果转化进程缓慢。同时，国家在重大设施研制方面投入了大量经费，成功研制出一批高质量、高性能的专用实验仪器，但其离市场化、产业化仍有较长的距离。目前，国内此类设备原型市场化机制欠佳，尚未充分挖掘释放重大设施关键技术的产业和市场潜力。

产学研用合作效能未被充分释放，创新生态系统需完善。依托科学仪器从创新链到产业链的持续资助，我国在逐步构建高校、企业和科研院所等创新主体多方参与的科学仪器创新生态系统。自2016年起，“国家重大科学仪器设备开发专项”在项目申报指南中就明确提出“所设项目均由有条件的企业牵头申报”，进一步明确了企业的创新主体地位，并鼓励与科研院所和高校开展合作。但通常一个项目由4—5个子课题组合作承担，课题组织模式相对松散，深度合作有待加强。目前已出现共建新型研发机构如企业联合实验室等探索模式。鉴于高端科研仪器研发的高风险性，产业界和社会的投入比例相对较低，私营企业等对创新价值链前端环节参与度有待提高，尚未实现政府统筹和市场化资源配置的有机结合。

项目监理制度尚不完备，未形成统一标准。目前，国家级科学仪器研制项目具有参与主体多、资助体量大等特点，项目监督管理正在成为资助机构规范化治理的重要手段。国家自然科学基金委部门推荐类国家重大科研仪器研制项目与科学技术部重大科学仪器设备开发专项已实施监理制度，由项目组织部门成立项目监理组对项目实施过程进行监督。国家自然科学基金委自由类国家重大科研仪器研制项目暂未实施监理制度，由项目依托单位跟踪和推动项目实施，监督力度不足。整体来看，科学仪器研制项目的监理标准不统一，没有形成规范化的制度约束和授权，存在监督检查不到位的情况。

启示

基于对ATTRACT项目组织模式分析，提出4点思考以供探讨，以期有助于优化我国现行的科学仪器项目资助管理模式，推动我国科学仪器全创新价值链发展。

促进重大设施技术创新的成果转化。重大设施作为原创性、引领性科技成果的策源地，其技术应当转化为促进经济和产业发展的动力。目前，我国重大设施技术成果转化已取得一定成效，如依托兰州重离子研究装置，中国科学院近代物理研究所成功研发高压变压器型（DG）电子加速器，其整体结构紧凑、电能转化效率高，在辐照加工领域实现产业化应用；研发出首台医用重离子加速器——碳离子治疗系统并实现临床应用，使我国高端医疗器械装备国产化迈出了新的步伐。然而，多数技术还缺乏有效的市场化路径，有待进一步推广。从机制层面引导和加强我国科学仪器研发机构和企业与重大设施建设运行机构的紧密合作，设置面向重大设施创新技术商业应用孵化基金，为突破性技术向突破式创新的转化提供支持，助力新兴产业培育和传统产业升级。

国家层面加强对原创突破性技术研发的支持。原创突破性技术具有市场不确定性，在其形成可销售的产品之前需要大量“沉没成本”的投入，对于具有极大市场不确定性技术开发的沉没成本应当由国家承担或国家和企业共担。可考虑在现有基础上，进一步加大由国家投入种子基金对科学仪器相关新概念、新原理、新方法、新技术等原创性研究的支持力度。由于科学仪器具有明显的技术、工程和市场属性，项目评审在重视仪器研制的原创性和科学价值的同时，还应特别关注其商业价值。可考虑建立由科学家、仪器制造商和风险投资机构等构成的跨领域、跨学科的评估团队，以有效识别具有高风险但可能带来重大突破的科学仪器相关技术。着力塑造包容失败、激励创新的科研生态环境，增强科研人员挑战未知领域的信心，区别对待因项目本身的高风险性而导致的不确定性与因学术不端行为导致的研究失败，确保对科研人员的公正评价。

分阶段迭代资助，降低创新技术转化风险。科学仪器从价值创造到价值获取周期较长，涉及原理、方法、技术、市场、政策各方面。目前，我国科学仪器研制项目覆盖创新价值链不同环节，但都要求在短时期内结项（通常不超过5年），定位针对性不强，目标差异化不明显，未能有效衔接。可考虑采用分阶段迭代资助方式，积极吸纳创新价值链上可提供创新思想的参与者，充分利用各创新主体优势，加强从“0”到“1”原创性突破、“1”到“10”科技成果转化、“10”到“100”科技成果产业化的有效衔接。同时，在成果产业化关键阶段努力吸引有实力的企业、风险投资机构的资金，深化产商研用合作机制，形成完善的创新体系和良好的创新生态环境。

优化项目监理机制，提升科研投资效益。有效的项目监理和监督机制对于优化资源配置，及时识别和应对项目实施过程中的潜在问题和挑战至关重要，有助于确保项目能够按照既定计划推进并达成预期目标。因此，可考虑聘请第三方专业监理机构进行全过程监督指导，建立完善的咨询评估架构，对项目进展进行持续监控并定期检查项目的关键里程碑，确保项目从立项、实施到结题对所有利益相关者公开透明。同时，可考虑邀请重大设施管理专家和技术专家对仪器研制单位的项目管理体系给予指导，进一步提高项目管理效率和效果。此外，需重视科学仪器研制项目的后评估工作以跟踪项目的长期影响和绩效，根据后评估结果不断完善和调整项目管理流程，以确保科研投资的效益最大化。

（作者：董璐、李宜展、李泽霞，中国科学院文献情报中心 中国科学院大学经济与管理学院；陈娟，中国科学院科技基础能力局重大设施处；王郅媛、孙月琴，北京科技创新促进中心。《中国科学院院刊》供稿）