今年1月20日以來，京北雁棲湖畔，這處曾經(jīng)名不見經(jīng)傳的京郊田園，忽然陸續(xù)收到海內(nèi)外36家科研院所、高等院校和高新企業(yè)拋來的57份預(yù)約申請。這些申請青睞的是藏身于此的綜合極端條件實驗裝置。
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***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)城肩負著在基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域固本強基的重要使命，隨著綜合極端條件實驗裝置等大國重器建成運行，這個生機勃勃的城，正向著世界級原始創(chuàng)新策源地發(fā)起沖擊。
高能同步輻射光源建設(shè)圖。張文超攝
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)進行配比并封存在試管中后，投入實驗爐具高溫煉制，少則7天，多則一月，就能***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，他的團隊實驗室面積擴充了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。“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***出樣機。”趙懷周說，自從團隊“解鎖”了***這種材料的新技術(shù)后，多家熱電芯片***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***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隊。”綜合極端條件實驗裝置運營管理負責人、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***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)的一線科研團隊。”
高能同步輻射光源效果圖。
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，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。
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了實驗室。一路向東，懷柔科學(xué)城東擴至密云后，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“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。***總書記曾說過，自主創(chuàng)新是***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***共享”寫進任務(wù)清單。以全球化視野謀劃和推進創(chuàng)新，打造高水平***創(chuàng)新合作機制，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***合作的重要樞紐，是“十四五”時期懷柔科學(xué)城的發(fā)展目標之一。
科研人員聚集懷柔科學(xué)城，在“夢想的實驗室”中大展拳腳。
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)機構(gòu)和技術(shù)創(chuàng)新平臺；鼓勵國內(nèi)外一流科研機構(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***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，這個年輕的團隊作出了一個頗有遠見的決定，到科學(xué)最前沿的地方去。
科研人員在實驗室里開展攻關(guān)。
從北京市區(qū)搬來懷柔科學(xué)城，邢健和團隊成員看中的，不僅有最前沿的科學(xué)需求和市場機會，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行分割，既能滿足會客需求又能保護隱私。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)城未來將引進更多國際化機構(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***共享的姿態(tài)探索科技前沿領(lǐng)域。
全球頂尖科研團隊攜手攻關(guān)，已成為一種國際慣例，***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***。
眼下，中國正在逐步推進國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會***，“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)裝置已向國際團隊敞開懷抱。
