王硕旺　王金丽：美国国家实验室开展有组织科研的经验

现代科学研究和技术创新越来越表现出高度组织化的特征,有组织科研越来越成为世界各国开展科学研究和技术创新的重要形态。党的二十大报告明确提出:“完善科技创新体系。坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位。完善党中央对科技工作统一领导的体制,健全新型举国体制,强化国家战略科技力量,优化配置创新资源,优化国家科研机构、高水平研究型大学、科技领军企业定位和布局,形成国家实验室体系,统筹推进国际科技创新中心、区域科技创新中心建设,加强科技基础能力建设,强化科技战略咨询,提升国家创新体系整体效能。深化科技体制改革,深化科技评价改革,加大多元化科技投入,加强知识产权法治保障,形成支持全面创新的基础制度。”2021年12月修订的《中华人民共和国科学技术进步法》明确要求,“建立健全以国家实验室为引领、全国重点实验室为支撑的实验室体系”。2022年8月,教育部印发《关于加强高校有组织科研推动高水平自立自强的若干意见》,就推动高校充分发挥新型举国体制优势,加强有组织科研,全面加强创新体系建设,着力提升自主创新能力,更高质量、更大贡献服务国家战略需求做出部署。厘清有组织科研运行机制,既是当下国家实验室体系建设的客观需要,也是以国家战略需求为导向、加快实现高水平科技自立自强、集聚科技力量进行原创性引领性科技攻关,坚决打赢关键核心技术攻坚战的现实需求。本文选取美国斯坦福大学国家加速器实验室(SLAC)作为个案,系统剖析美国国家实验室推进有组织科研的内部运行与外部支持机制,以期为我国完善国家实验室体系建设和开展有组织科研提供借鉴。

(一)美国国家实验室体系的建立

从1910年到1984年,美国能源部在长达74年的时间里投入巨资建成17个国家实验室。这些实验室坚持错位发展,各自肩负不同的国家使命,实现了硬件建设和高水平科技资源的高效协同(见表1)。国家实验室坚持有组织科研理念,依托大科学装置,围绕国家安全、能源科学、航空航天、工程技术等领域的重大前沿科技问题开展多学科和跨学科综合性研究。第二次世界大战期间,美国联邦政府充分利用国家实验室平台持续加大财政投入力度,在雷达研制、原子弹研制、固体燃料火箭研制和无线电引信雷达研制等领域持续推进跨院校、跨学科的有组织科研,并取得前所未有的成功。“二战”结束后,美国联邦政府在继续巩固国防科学领域优势的基础上,逐渐加大对公共医学、航空航天科学、尖端工业科技等领域的投入力度,并通过立法手段明确了政府、大学和产业界的权力边界,形成“政府(能源部)—研究型大学—国家实验室—产业界”四方合作共赢的国家实验室运行机制。

美国国家实验室体系自建立以来,一直扮演着国家创新体系核心力量的角色,覆盖各大基础性和前沿性领域,主要担负七项重大任务:第一,从事联邦政府必须负责的国家安全、空间科技、能源开发、环境保护、疾病防治等领域的基础研究和应用研究;第二,承担需要使用大型科研设施且设备昂贵,同时又需要进行多学科综合研究的项目;第三,通过与大学的合作项目,为那些在大学受到一定局限而无法延伸的应用研究领域培养科学家和工程师;第四,从事周期长、投资大、规模大、高风险和高回报,民间企业无力承担或不愿意承担的基础性、前瞻性研发项目;第五,从事那些有助于促进工业部门、各企业间竞争的研发项目;第六,从事国家需要而研发成果又不能直接获得经济效益的研究,如农业、卫生、环境保护等;第七,从事完成政府职能所需要的研究工作。[1]

(二)斯坦福大学国家加速器实验室(SLAC)的建立与发展

20世纪50年代初,美国时任总统艾森豪威尔提出“和平利用原子能”的号召。[2]美国原子能委员会(AEC)表示,它会以每年一台机器的速度,投资建设可达到数十亿电伏能量的粒子加速器。斯坦福大学的一批物理学家虽然对核武器的研发与制造非常反感,但对和平利用原子能表现出极大的兴趣。他们积极响应美国原子能委员会的号召,提出建立粒子加速器实验室的设想。但是考虑到需要巨额资金投入,以及涉及政府监管和资金使用等问题,仅依靠斯坦福大学的力量难以实现这一设想。因此,1957年,美国原子能委员会与斯坦福大学达成合作意向,由原子能委员会出资,斯坦福大学提供约426英亩的土地,合作建设斯坦福直线加速器中心(StanfordLinearAcceleratorCenter,简称SLAC)。原子能委员会与斯坦福大学达成共识,同意SLAC作为国家实验室,向全国物理学家开放,并由一个从全国的物理学家中选出来的委员会负责。①在斯坦福大学管理者的协调下,斯坦福大学的物理学家与原子能委员会达成协议,由斯坦福大学物理系负责实验室“试运行”阶段的设计和组装,而原子能委员会在后期使用该设施时可以要求校方在人力等方面予以配合。经过长达5年的筹备和建设,1962年,斯坦福直线加速器中心(SLAC)正式落成。[3]

近50年来,在美国能源部的支持下,SLAC已经由主要从事粒子物理研究的实验室逐步发展成为一个从事天体物理学、光子科学、粒子加速器、粒子物理学、材料科学、生命科学等多学科、跨学科研究的超大规模综合实验室。截至目前,SLAC已经产出4项诺贝尔奖成果,6名研究人员获得诺贝尔奖。SLAC运行着美国能源部3大科学设备,与斯坦福大学的多个研究机构乃至国内外实验室、高校、企业开展合作。有来自50多个国家的1500余名员工在此供职。②

组织理论起源于20世纪初,最初主要用于研究企业的组织形式和效率,代表理论有科学管理理论、行政管理理论、官僚制度理论等。后来,组织理论的研究范围扩展到非营利组织,形成适应性理论、新制度理论等流派。由于美国国家实验室组织结构的复杂性、组织实践的丰富性、多学科进入的宽口径和范式共识的缺乏,本文尝试从组织理论的多个角度来审视SLAC的组织结构、运行流程、激励机制等。特别是组织理论关于技术型组织和专业型组织的研究成果,为分析国家实验室这类专业性和科技依赖性很强的组织奠定了方法论基础。因此,对于国家实验室内部运行机制的分析,主要从以下三个角度进行。

(一)“矩阵-项目”交叉融合的组织机制

矩阵式组织管理和项目式组织管理都源于20世纪中叶的美国。当时,美国航空航天等高新技术产业蓬勃发展,这些产业具有高风险和强不确定性的特征,需要跨部门、跨领域的密集协作来完成复杂的项目任务,传统的功能式组织结构已难以满足这种需求。矩阵式组织管理的理念首次在军事和航空工业中得到应用,并取得巨大成功。矩阵式组织的关键是在传统的功能式组织结构的基础上,围绕特定任务成立跨职能部门的专门机构,以协调有关职能部门的活动,确保跨部门、跨学科联合攻关任务的有序推进。矩阵式组织结构的形式是固定的,但人员是流动的。项目任务确定后,需要什么学科的专家,什么学科的专家就进入项目组,任务完成后项目组成员重新回归自己所属的功能性组织。从而确保了研究队伍的稳定性、灵活性和协同性。项目式组织是一种以项目为主导的组织模式,其业务主要由一系列项目组成,每个项目都被视为一个独立的实体,具有特定的目标、任务和资源需求。在项目式组织中,灵活性和适应性是核心特点,因为每个项目都有独特的要求,组织需要不断调整和优化资源以确保项目的成功实施。[4]。

美国国家实验室将矩阵式组织和项目式组织进行交叉融合,以“矩阵-项目”式混合交叉组织模式推进有组织科研,取得良好成效。以SLAC为例,为有效处理各种科学任务和项目,SLAC构建了跨学科的研究团队,这些团队由不同学科领域的科学家组成,形成跨学科项目矩阵。实验室的研究以项目为单位进行,每个项目都有特定的目标和任务。科学家可能会同时参与多个项目,这样的组织结构使得研究能够更好地响应不同的科学问题和挑战,法务部、科技部、运营部、项目与设施部等职能部门同时为学科团队和项目团队提供服务。SLAC设有快速响应团队,可以根据能源部确定的科研战略任务,迅速召集研究团队并整合资源以适应新项目需求。同时,实验室定期对项目推进情况进行评估,并根据评估结果灵活调整项目组织结构,确保项目和部门之间在研究愿景和资源配置上的协调一致。实验室还鼓励员工参与跨部门的培训与人才交流,以促进跨部门的信息沟通和不同学科知识的跨领域传递。SLAC还建立了跨部门项目团队,通过召开项目整合会议、开展跨部门人才交流与培训等方式,实现了职能部门与项目之间的有效协调。这种跨部门协同促进了信息共享、资源整合、人才交流,提升了实验室的整体响应能力和问题解决能力。

(二)“目标导向-分权协调”的资源优化配置机制

在组织理论中,组织被视为一个目标导向的实体。美国能源部全盘掌控一流的科研资源,宏观调控17个国家实验室科研任务的战略导向,对事关国家安全、能源可持续发展的重大项目做出整体性安排部署,以确保国家实验室在战略性科技研发领域的持续领先。通过竞争性项目申报、评审和管理,全程优化资源配置,以确保将有限的资源投入最有价值、最有竞争力和最具战略意义的项目中,有效提升国家实验室体系的整体效能。

项目申报阶段:能源部先确定战略任务和产出目标,只有那些有望推动科学研究、技术创新或解决实际问题的项目才会被列入项目招标范围。在此基础上,能源部依据《联邦采购条例》《能源部采购条例》等相关法律向17家国家实验室发出招标公告。各实验室根据自身的基础设施、研究平台、学科和研究团队进行自我评估,并做出是否参与项目投标的决定,确保参与竞标的项目与实验室的战略使命和研究基础保持一致。

项目评审阶段:项目评审过程坚持“目标导向-分权协调”的原则。能源部组织多学科领域的专家对参与竞标的实验室研究规划进行专业评审,通过评审可以了解项目完成的可行性、创新性以及对国家实验室整体战略目标的贡献度。评审过程确保了项目设计的质量和科学价值,同时确保了资源投入的针对性。评审过程公平开放、竞争有序,这有助于国家实验室体系在科学界树立良好的声誉,并吸引更多高水平的科研人才和合作伙伴。[5]

项目管理阶段:SLAC的科研支柱项目分别为加速器、X射线科学、激光和探测器,在这些领域的研究项目竞标过程中,SLAC保持持续领先的优势。相关科研项目获批之后,能源部与斯坦福大学签订合同,通过合同对实验室进行监管。SLAC建立了科学的管理流程,确保项目实施过程高效有序。同时,资源的合理配置、团队的协同工作以及目标的实现都受到管理流程的引领和支持,管理过程的优化有助于提高实验室的整体效率和创新能力。[6]

(三)“机动灵活-引育并举”的人才招募与激励机制

人才是科技发展的第一资源,美国国家实验室通过“机动灵活-引育并举”的人才政策招募和培养了大批优秀的科学家。以SLAC为例,作为SLAC的承包商,斯坦福大学负责实验室的建设、管理和运营工作。斯坦福大学为SLAC提供土地和员工,同时为实验室培养一代又一代高素质的科学家。SLAC为斯坦福大学提供全球领先的实验设施、研究平台和源源不断的科研项目,这大大提升了斯坦福大学在人才招募方面的吸引力。来自世界各地的一流科学家或研究人员加入斯坦福大学,为实验室开展跨学科研究奠定了人才基础。

在人才引进方面,经过反复博弈,斯坦福大学与SLAC达成高水平科学家双聘机制,SLAC的科学家拥有与斯坦福大学教师同等的地位,他们可以在斯坦福大学相关院系授课,同时可以指导斯坦福大学的研究生。在人才队伍建设方面,SLAC通过建立跨学科研究团队、设立项目基金、提供差异性绩效奖励等方式激励科研人员在跨学科领域合作开展研究。SLAC通常会为研究人员提供长期稳定的工作平台和清晰的职业规划。实验室充裕的研究资金和持续推进的研究项目,吸引科研人员与实验室建立长期稳定的科研合作关系。这就确保了实验室研究团队的长期稳定,从而有效提升了项目团队合作的默契度和工作效率。这是SLAC能够在同行业科技研发竞争中持续保持领先地位的重要保障。在人才培养方面,SLAC建立了完备的导师制度和学术培训机制,斯坦福大学的研究生通常能够获得实验室科研项目团队、实验室导师和斯坦福大学导师的共同指导和联合培养。刚刚进入SLAC的青年研究人员拥有与世界一流科学家团队联合开展世界前沿领域科技研发的宝贵机会,同时能够得到多学科领域科学家导师的指导。这种培养机制有助于将研究生和青年研究人员培养成为新一代科学家,使他们迅速成长为具有独立研究能力、创新能力和团队合作意识的高素质科研精英。

委托代理理论强调随着生产力的发展,市场分工更加精细化,权利的所有者由于能力有限等原因难以充分行使自己的权利,从而他们会聘请更加专业化的代理人代替他们行使权利,在此情况下,出现所有权和经营权的分离。由于所有者和经营者的利益诉求可能存在不一致,所有权和经营权的分离会增加企业的内部成本。因此,所有者和经营者需要设计一系列契约,以便尽可能降低代理成本,使委托人和代理人的利益趋于一致。

(一)以管理与运营合同为契约的运营机制

美国能源部下属的17个国家实验室,除国家能源技术实验室采用“政府所有、政府运营”(简称COCO模式)的运营机制外,其余16个实验室均采用“政府所有、承包商运营”(简称COGO模式)的委托代理机制。能源部与承包商之间签订的管理与运营合同是权力控制的关键工具,政府通过合同约定承包商的权责和绩效指标,对承包商的行为进行制约。能源部将SLAC承包给斯坦福大学校方管理,两者签订管理与运营合同。管理与运营合同是能源部和斯坦福大学校方合作的基准契约和权责划分的基本依据。这种模式的优势在于能源部通过竞争机制选择国家实验室承包商,实现国家实验室的高效运营。如果能源部对承包商工作效率不满意,GOCO模式还允许重新启动竞标程序,能源部有权改变承包商,或者在承包商不变的情况下,重新任命实验室核心领导成员,以确保项目能够实现既定的战略目标。[7]

管理与运营合同主要包括以下内容。第一,合同的法律依据:管理与运营合同需要遵守有关联邦采购的法规,如《联邦采购条例》《能源部采购条例》等,确保采购程序的公开、公平。同时,管理与运营合同还需遵守能源部的内部文件,如各类制度规定、技术标准等,以确保实验室在安全、健康、环境等方面符合能源部的监管要求。第二,合同对承包商的管理要求:承包商必须与能源部保持战略一致,确保实验室的战略定位符合国家需求;实验室的基础设施和研究团队必须保持全球持续领先水平;实验室必须具备完善的人才引育战略,能够吸引、保留和培育才华横溢的科技精英人才;实验室必须建立跨学科项目组合,并能够持续获取所需资源;实验室必须建立完善的风险控制体系,降低研发风险;实验室必须保持对学界的开放性,通过合作提升活力;实验室必须与当地社区建立良好关系,获取社区的支持。第三,合同对项目的管理要求:承包商必须提供充足的人员、设备、资金等资源,按合同约定的期限和质量要求完成能源部指定的科研项目。同时,要将成果转移给产业,并支持面向社区的科普教育,确保项目投入产出效益的最大化。第四,绩效评估和合同续签:管理与运营合同规定了实验室的绩效评估机制和评估指标,包括科研成果、技术创新、领域影响等方面的要求,并确定了合同的续签条件和程序。

(二)以绩效评估为工具的监管机制

能源部通过绩效评估对实验室运行状况和项目实施状况进行严格的监管。绩效评估主要由“绩效评估测量计划”(PEMP)和“绩效评估报告”(PER)组成。绩效评估测量计划确定绩效评估的核心目标和指标体系,而绩效评估报告则通过全面的绩效评估报告,向能源部呈现实验室的运行状态和项目运行的基本状况。绩效评估的基本流程如下。

(1)制定评估目标与绩效指标:绩效评估测量计划的第一步是制定明确的评估目标和绩效指标。这需要国家实验室与承包商共同商定,以确保评估目标和绩效指标符合双方的期望。评估目标通常涵盖实验室的运营、科研产出、成本效益等方面。

(2)建立评估体系:绩效评估测量计划的第二步是建立一个详细的评估指标体系,包括定量指标和定性指标,以全面评估承包商的实验室运营绩效。评估指标体系的内容框架通常包括研究项目的进展情况、设备维护状况、人员培训的组织与实施以及实验室安全记录等方面。

(3)制定评估方案:绩效评估测量计划的第三步是基于评估目标和评估体系,制定绩效评估的具体实施方案。包括评估的周期和频率(通常为每年一次)、评估使用的方法和工具,以及执行评估方案的专家团队和相关工作人员等。

(4)执行评估方案:绩效评估测量计划完成后就进入绩效评估实施阶段,评估专家团队通过实地检查、文件审核、访谈等多种方法,定期对承包商工作绩效进行评估,确保评估的科学性和全面性。

(5)收集与分析数据:评估专家团队收集关于承包商绩效的基础数据,并进行分析,检验实验室与承包商之间的各项合同义务是否得到履行,以及是否达到预期效果。

(6)撰写报告:根据评估结果,编制绩效评估报告。该报告包括对承包商工作绩效的全面评价,强调取得的成就,同时指明存在的问题和改进建议。

(7)反馈评估意见:将评估报告反馈给承包商,与承包商共同讨论改进的方向。这个过程强调了合作关系中互动和持续改进的理念。

(8)调整目标计划:根据实际评估的结果,调整未来的工作目标和评估测量计划。

这是一个循环反复的过程,以确保评估体系与实验室需求和承包商的实际表现保持一致。

(三)技术转移与资源拓展机制

美国能源部负责向国会报告国家实验室体系的技术转移计划,而作为SLAC的承包商,斯坦福大学必须每年向能源部提交下一年度的技术转移计划,包括SLAC有商业前景的创新成果,以及利用这些创新成果提高美国工业竞争力的计划。同时,美国能源部使用一套灵活的机制来促进技术转移,使国家实验室能够应对各种挑战[8]。

美国能源部技术转移办公室(OTT)通过促进国家实验室和私营部门之间的合作研究、战略合作、设施利用与技术转移项目等,促进实验室的技术转移和专利转化。技术转移办公室的使命是通过审查当前的项目、分析潜在的市场需求和需要额外关注的领域,提出增强能源部投资影响力的新项目和新机制,以及拓展研发投资增进美国经济、能源和安全利益的商业渠道。

斯坦福大学和其他承包商通过合作研发协议(CRADA),允许联邦政府、SLAC和非联邦合作伙伴之间开展合作研发,以实现实验室资源利用效率的最大化,在有保障的环境中共享专业技术和知识,并通过正当程序获取工作中产生的知识产权,目的是推动国家实验室研究成果的商业化。同时,战略合作伙伴项目(SPP)允许国家实验室以100%成本补偿的方式为其他联邦机构和非联邦实体工作。

近年来,美国能源部积极探索新途径,简化合作机制并增强技术转移工作的影响力。例如,2017年开始试点的商业化技术转让协议(ACT)框架下,由实验室的承包商直接与合作伙伴进行谈判并签署合同,允许双方建立更加灵活的知识产权和技术转移机制。商业化技术转让协议为解决合作研发协议和战略合作伙伴项目合同条款中阻碍非联邦实体获得国家实验室效能的问题提供了一种额外的协议保障,并具备独特的灵活性。

2015～2019年,美国国家实验室通过上述技术转移机制与大约2650家企业、学术机构和非营利组织建立了合作伙伴关系。签署的合作研发协议数量呈稳步上升态势,年均合作研发协议资金超过6000万美元。年均签署战略合作伙伴项目2200余项,每年来自战略合作伙伴项目的非联邦资金超过2亿美元。商业化技术转移协议数量逐渐递增,2019年,商业化技术转移协议资金超过4600万美元(具体统计数据详见表2)。合作研发、技术转移和商业化技术转让一方面大大缓解了联邦政府对国家实验室的财政投入压力,另一方面极大地加速了国家实验室科研成果的商业化进程,从而使国家实验室成为国家科技进步、高端技术研发和产业转型升级的巨大助推器。

随着知识经济时代的到来和经济全球化的加速,科技创新能力成为国家综合国力和核心竞争力的关键,只有不断提升自主创新能力,才能为经济社会高质量发展持续提供新动能。当前,我国正处在第四次工业革命的起点,国家实验室必须在建设科技强国,以科技创新带动产业结构转型升级,进而实现经济社会高质量发展方面发挥重要的作用。总体来看,当前我国国家实验室建设还存在整体投入不足、管理缺乏灵活性、与产业对接不够紧密、高科技人才引育机制不够健全、有组织科研能力不强等诸多问题。

美国在国家实验室建设和推动有组织科研方面的做法可为我国提供如下启示。第一,国家实验室建设要强化政府责任。政府应优先选择、建设、规划、部署一批肩负国家使命的实验室,建成基础设施先进、人才引育机制完善、具备持续创新能力的国家实验室体系,通过科技研发和技术创新完成事关国家安全和经济社会高质量发展的基础性、战略性课题。同时,要建立科学的国家实验室运行机制,将实验室运营权下放到科研院所、研究型大学或高新技术产业,确保科学家团队在有组织科研中享有充分的话语权。第二,国家实验室体系建设要做好顶层设计。国家实验室之间,以及实验室与研究型大学和高新技术产业之间要加强合作,建立“国家实验室—研究型大学—高新技术产业”多主体协同、基础研究与应用研究相互促进的生态系统,要努力寻找国家实验室、研究型大学、高新技术产业在科技创新和基础研发领域的最大公约数,避免低水平重复建设。第三,国家实验室和研究型大学要积极转变科研观念,从单一学科研究向跨学科研究转变、从原始创新向协同创新转变、从学术理论创新向技术创新转变,瞄准世界科技前沿,推进科技创新与产业发展深度融合,以科技创新带动产业转型升级,以科技创新推动经济高质量发展。第四,要加强对国家实验室的绩效管理。建立科学的绩效评估机制,定期对国家实验室运行效率进行评估,通过评估查找问题并及时改进,持续提升实验室运行效能。第五,促进科研合作。实验室与实验室之间、实验室与研究型大学之间、研究型大学与研究型大学之间、同一大学内不同学科之间要打破各自为战、只讲竞争、不谈合作的狭隘思维,充分发挥举国体制优势,加强政府在大科学项目中的资源调配权,鼓励不同学科、不同高校、不同实验室的专家团队开展跨领域、跨学科协同攻关。