
二、科学仪器设备资源
资源是生产资料或生活资料的天然来源,是在一定时间和技术条件下,能够产生经济价值,提高人类当前和未来福利的自然环境因素的总称。高校科学仪器设备资源主要分为本体资源以及相关资源,相关资源有人力资源、财力资源、信息资源等。
(一)本体资源
科学仪器、设备、重大科学基础设施、大科学装置,都是为了满足科学研究活动而具有实物形态的科技创新资源,是科学技术发展到一定阶段的必然产物,其目的是服务于科学研究与科学前沿探索。并且能作为知识生产的重要工具,起到催化科技创新、集聚优秀科学人才的作用(表1-1)。
表1-1 科学仪器设备概念汇总表

(续表)

资料来源:皮晓青,唐守渊,冯驰,等。科技资源开放与共享策略研究[M]。重庆:西南师范大学出版社,2008。
1. 科学仪器
一般来说,仪器是科研上用于实验、计量、观测、检验、绘图等用途的器具和装置。对应英文“instrument”与“instrumentation”,根据朗文词典释义,“instrument”是比较小的单个工具,而“instrumentation”是由若干小的仪器工具组成的一套仪器装置、大科学装置或设施。Nature网站对于技术与仪器(Techniques and instrumentation)的定义是研制用于应用物理、材料科学、纳米技术的设计、合成、生产、成像或分析的方法与工具,其定义带有明显的跨学科特征。
实验装备、仪器佐剂、仪器配件均为科学仪器设备功能正常运转的消耗品。实验装备主要是指辅助仪器设备的一些装置,主要有实验用的移液装置、提取装置、离心装置、试管、烧杯、蒸发皿、酒精灯、漏斗、干燥管等,其中需求较多的是实验用离心机。仪器佐剂主要是指用于满足科学仪器正常功能的实验用实验材料,比如核磁共振仪需要使用的液氮、液氦、造影剂等。仪器配件是指在大型科学仪器购买和使用过程中增添或组装的辅助配套且无法单独使用的仪器设备。
精密仪器设备是用以产生、测量精密量的设备和装置,对精密量的观察、监视、测定、验证、记录、传输、变换、显示、分析处理与控制。包括测量仪器、分析仪器、成像仪器、诊疗仪器和其他各类实验仪器。高水平的精密测量技术和精密仪器制造能力是科学研究和整体工业领先程度的重要指标。
2. 设备
设备是为满足某项工作需求的器物或机械装置。设备常具有可移动性,一般具有重复生产且可批量生产的特点。设备一般分为通用设备和专用设备。2022年教育部发布修订后的《高等学校财务制度》中,取消了关于专用设备单价大于1 500元的规定,只保留了单价大于1 000元的设备规定。
一般仪器设备,从工业生产的视角来看,是指经过加工制造,由多种部件按照各自用途组成独特结构,具有测量、科研、服务、信息储存、传递、生产加工、动力、运输、容量及能量转换等功能的机器、容器、成套装置等。仪器常与设备连用,其共同点在于都是具有特定实物形态和特定功能的装置和器具。
大型科学仪器设备是指原值在规定限额以上,直接用于研究、观测、试验、检验、检测、计算等各类科研活动和教学活动的重要的仪器和设备(含配套附件和软件),不包括与基建配套的各种动力设备、机械设备、辅助设备,也不包括专用于生产的仪器设备、办公设备以及一般运输工具(科学考察用交通运输工具除外)。
3. 重大科研基础设施
设施是指某一个组织为保持运行或满足某种工作需要建立起来的机构、系统、组织、建筑等复合体。在英文中设施常与基础组合形成词语“infrastructure”,意为底层结构。
根据教育部《高等学校国家重大科技基础设施建设管理办法(暂行)》(教技函〔2019〕76号)文件,高校重大科技基础设施,是指为提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力,引领和支撑“双一流”建设和人才培养,高校牵头建设,经费投入大,工程建设难度高,并提供开放共享服务的大型复杂科学研究装置或系统。《国家重大科研基础设施和大型科研仪器开放共享管理办法》(国科发基〔2017〕289号)则是针对国家重大科研基础设施和大型科研仪器(以下简称科研设施与仪器),主要包括政府预算资金投入建设和购置的用于科学研究和技术开发活动的各类重大科研基础设施和单台(套)价值在50万元及以上的科学仪器设备。重大科研基础设施是指为探索未知世界、发现自然规律、引领技术变革提供基础支撑的大型复杂科学技术研究装置、系统或科学设施,一般由国家统筹布局,政府财政资金进行较大规模的投入,同时通过较长时间工程建设完成,建成后需长期稳定运行和持续开展科学技术活动,以实现重要科学技术或公益服务目标,具有战略性、基础性和前瞻性。从统筹单位层面来看,既包括发改委批建的重大科技基础设施,也包括相关地方和部门建设的其他重大科研基础设施。目前,重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台已经纳入了各类重大科研基础设施82项,其中33项已建成。科技基础设施是一个复杂的系统工程,包括仪器设备、实验基地、科技文献等不同形态的科技资源。
重大科研基础设施是国家战略科技力量的重要组成部分,对解决重大科技问题、开展核心技术攻关、开展产业创新发展具有关键支撑作用。具备五个方面的特点:一是具有明确的科学目标和国家使命;二是科学技术基础深厚,设施技术难度大、系统复杂性高,必须经过长期研究,突破大量难关;三是兼具工程和科研双重属性,是一项复杂工程;四是科研寿命较长,往往需要通过长期稳定运行、不断改造提升和持续科研活动才能更好地实现其科学价值;五是开放共享程度高,设施的公共属性和资源稀缺性决定了开放共享是其本质要求。
4. 大科学装置
大科学装置兴起于粒子物理、核物理研究,是一批投资大、复杂精密的仪器,代表了科学仪器的最高水平。目前普遍采用的大科学分界线是美国科学家普莱斯在1962年6月发表题为“小科学大科学”的著名演讲。科学技术按时间划分,第二次世界大战前的科学属于小科学,从第二次世界大战时期起进入了大科学时代。
大科学装置是为实现重要科学技术目标,通过较大财政投入和工程建设、长期持续稳定运行科学技术活动的大型设施,是集中在固定场所的大体积科学仪器。建设大科学装置称为大科学工程。随着科学和信息技术网络的不断发展,越来越多的科学仪器装置无法固定在同一个地方,国际上把科学仪器装置的扩展称为“重大科技基础设施”;同时大科学装置也是重大科技基础设施,因此,实际上是一种大型、复杂的科学研究系统。由于大科学装置提供大型的科学平台来开展科学研究,面对的是前沿科学的基础问题和国家高科技发展面临的一些瓶颈问题,其突出特点是涉及的科学家和工程师队伍规模大、投资大、建设周期长、做研究工作的运行周期长。
总结起来,国家重大科技基础设施、国家重大科研基础设施和大型科研仪器的定义重在“科技”“科研”不同,为统筹科技、科研范畴内的仪器与设施,本书采用总称科学范畴,将科学仪器设备与重要基础设施作为研究对象,主要从政策和词频统计两个视角来考虑。
根据我国科学仪器设备配置政策(表1-2)及国务院、国家科技基础条件平台中心、科技部、教育部对科学仪器设备的定义,结合美国国家科学院于1965年提出的先进仪器与设施概念,以及高校管理仪器设备工作(一般高校将教学科研仪器设备统称为仪器设备)的实际需要,利用信息处理的科学原理,统计了关于科学、仪器、设施、设备等与配置相关的词频(表1-3),对关键词进行量化研究。研究发现,文献1~3最高词频的词语是“研究”,文献4和文献5最高词频的词语分别是“仪器”“设备”。将高频词之间建立相互关系,一方面说明仪器与设备对于科学研究的重要意义;另一方面通过从一组术语到另一组术语的映射,确定了科学仪器与成本、配置、创新的逻辑联系,这对加强仪器配置过程中使用词语词频的精确理解,具有重要的科学价值。
表1-2 我国科学仪器设备配置政策文件

根据定义,科学仪器设备包括:(1)单件或成套科学仪器设备;(2)构成大科学装置、科学仪器设备研制、科学仪器设备升级改造项目的不可缺少的组成部分的部件、材料;(3)使用大科学装置及科学仪器设备过程中更换的部件、材料;(4)用于科研工作的软件(不含政府集中采购目录中的软件)等。其中,检验检测类科学仪器最为常见,由于各国对于科学仪器概念的界定与统计标准不同,检验检测类科学仪器通常是指实验室分析仪器,主要包括:色谱、生命科学仪器、质谱、实验室自动化、原子光谱、分子光谱、表面分析、材料物性、通用仪器、实验室设备10类。
表1-3 科学仪器设备配置词频

资料来源:文献1 :Advanced Research Instrumentation and Facilities(2006)(先进仪器与设施(2006))。
文献2: The Importance of Chemical Research to the U.S. Economy(2022)(化学研究对美国经济的重要性(2022))。
文献3:Midsize Facilities:The Infrastructure for Materidls Research (2006)(中型研究设施:材料研究的基础设施(2006))。
文献4:刘长宏,岳庆荣,李刚,等。高等实验室仪器设备最优化配置的实践研究[ J ]。实验技术与管理,2016 ,33(4):232—238。
文献5:黄凯。高校实验室仪器设备最优化配置的实践研究[ J ]。现代科学仪器,2018(5 ):122—125。
(二)与科学仪器与基础设施关系密切的相关资源
相关资源主要包括财力资源(x)、人力资源(y)、创新环境资源(z),将在第二章具体论述。