综合性国家科学中心体系布局优化:框架体系与实践策略.pdf
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1、综合性国家科学中心体系布局优化:框架体系与实践策略 刘承良毛炜圣摘要:综合性国家科学中心的有序发展和优化布局,对于推进科技创新资源优化配置、战略科技力量结构优化调整、基础科学与关键技术集成攻关、加快建成世界科学中心具有重要战略意义。文章结合科学中心建设现状,构建以要素规模与流动格局为核心的空间重构思路,搭建点轴面空间构型的互嵌布局,提出综合性国家科学中心体系的布局优化方案。从科学中心功能定位、战略科技力量布局、重大科技基础设施、科技创新平台管理等方面,提出了综合性国家科学中心体系布局优化路径,为建立纵深布局、梯次联动的综合性国家科学中心体系,建成世界主要科学中心和创新高地提供理论参考。关键词:
2、综合性国家科学中心;体系布局;城市群;科技基础设施【中图分类号】G322doi:10.3969/j.issn.1674-7178.2023.03.001【基金项目】国家社会科学基金重大项目“综合性国家科学中心和区域性创新高地布局建设研究”(21ZDA011)研究成果。引言作为国家基础研究与应用研究水平的集中体现,综合性国家科学中心是国家战略科技力量的重要载体,是中国建设世界科技强国的重要支撑,以服务国家重大需求、服务国家重大战略、服务区域发展为导向,是推进战略科技任务的关键单元1-2。在全国层面识别科学中心建设基础,科学谋划国家科学中心体系布局、系统优化国家科学中心空间配置,是支撑国家创新驱动
3、发展战略实施的关键议题,对于加快科技创新资源优化配置、优化科技组织模式起着关键作用。从公开的政策文件上看,上海市人民政府2015年11月印发的 关于加快推进中国(上海)自由贸易试验区和上海张江国家自主创新示范粤港澳大湾区发展研究开放科学(资源服务)标识码(OSID)6城市观察 2023年第3期Urban Insight,No.3,2023区联动发展实施方案 中强调,“通过充分发挥自贸试验区和张江示范区叠加区域的核心优势,加快建成具有强大原始创新能力的综合性国家科学中心”,首次提出综合性国家科学中心概念,开启了综合性国家科学中心建设发展的初步探索。之后,国家相继出台了一系列关于综合性国家科学中心
4、的政策。20162023年,我国先后批复了上海张江(2016年)、安徽合肥(2017 年)、北京怀柔(2017 年)、粤港澳大湾区(2020年)和陕西西安(2023年)等5个综合性国家科学中心。从国家批复的政策文件可以看出,“基础研究”“原始创新”“重大关键核心技术突破”和“国家创新体系基础平台”是综合性国家科学中心的概念内核。以基础科学研究和关键核心技术研发为主导功能,以催生原始创新、突破重大科技瓶颈、参与全球前沿科技的研发与创新、增强国际科技竞争力为任务使命,以大科学装置集群、高层次科技人才和国家级创新平台等为支撑,以国家实验室、国家科研机构、高水平研究型大学和科技领军企业等国家战略科技力
5、量为依托,以特定科学(技)城为核心承载,是多学科交叉、多领域集成、多要素协同的国家创新体系集成平台3-4。综合性国家科学中心长期以来是科学学、地理学、管理学等学科领域研究的热点内容。在内涵认识与理论逻辑方面,包括国家科学中心的概念内涵、形成发展过程、内在逻辑、主要思想、理论框架及科学认知等,认为综合性国家科学中心是科研基础设施、协同创新平台、科研创新主体、中介服务机构和创新生态系统组成的有机整体5-6。在驱动机理与建设方略方面,使用文献调研法、案例分析法7-8,总结世界科学中心发展过程的经验举措和镜鉴9-10,识别科学中心在培育、运行、发展过程中关键影响因子11,讨论中国综合性国家科学中心组织
6、机构与管理机制、战略定位与重点领域、资源配置策略12-15。在科学中心评价指标与识别方面,目前国家科学中心布局建设评价分为两类。一是官方印发、用于国家科学中心的建设方案,主要为国家发展改革委、科技部等部委印发的各地建设综合性国家科学中心批复方案16,包含综合性国家科学中心的任务、要求、功能等;二是各学科研究者所建立的指标体系,聚焦于科技创新中心评价的科技创新水平、创新资源、创新环境、创新功能等17-18。但遗憾的是,现有研究仅仅依靠案例和定性的“碎片化”研究,难以完整解释国家自上而下谋划推进综合性国家科学中心空间演化现象,更无法提供总体体系布局优化方案。同时,既有研究忽视了国家战略科技力量、重
7、大科技基础设施等战略科技资源与国家科学中心的互动响应,缺乏对三者相互形塑关系的探讨。综合性国家科学中心体系布局优化成果和方案相对薄弱,亟须依靠地理学科技创新体系布局研究,探索综合性国家科学中心体系布局优化分析框架。认知空间特征、把握空间规律是布局优化的基础,科技创新主体优化配置是地理学经典命题。综合性国家科学中心体系布局深刻影响国家创新体系整体效能,是从空间上支撑科技强国建设的关键。本文在构建综合性国家科学中心体系布局优化框架体系的基础上,构建城市尺度下的中国综合性国家科学中心发展要素空间数据库,总结综合性国家科学中心建设发展的现状特征,为准确评判比选科学中心创造了前提条件。基于布局问题识别,
8、提出科学合理的综合性国家科学中心体系布局优化的方案和路径,扩展创新地理学、科技发展规划的研究视野,为国家建设成为世界主要科学中心和创新高地、各地区建设综合性国家科学中心的战略目标、战略重点及建设路径提供理论与实践7参考。一、综合性国家科学中心体系布局优化的框架体系综合性国家科学中心以国家战略科技力量与重大科技基础设施集群深度融合为依托,组织开展高水平交叉前沿性研究,增强源头创新能力,产出重大原创科学成果和颠覆性产业技术,是由科研创新主体、重大科技基础设施、协同创新平台及创新生态系统共同组成的有机巨系统。本文围绕国家重大区域发展战略,聚焦打造具有全球影响力的科技创新中心这一重大战略目标,借助综合
9、性国家科学中心布局,打造一批影响知识流动、解构科技分工、重塑区域关系的创新枢纽,加快形成梯次联动与纵深布局。依据综合性国家科学中心的理论内涵及相对应的目标体系内容,结合5个综合性国家科学中心建设实践,本文尝试构建综合性国家科学中心体系布局优化的框架体系(图1)。(一)体系布局优化原则1.服务国家原则一方面,基于“国家所有国家运营国家负责”模式打造综合性国家科学中心19,以强有力方式合理调配资源,创造更多积极条件促进跨区域科研机构协同联动,合理调动地方参与建设科学中心的积极性,遵循“全国一盘棋”原则,促进中央与地方协同布局与建设运行综合性国家科学中心,建立布局合理的综合性国家科学中心体系19-2
10、0。另一方面,面向基础前沿科学领域、关键核心技术领域以及产业经济重大应用需求优化综合性国家科学中心布局,综合性国家科学中心布局优化迫切需要自上而下绘制“卡脖子”技术相关基础研究及应用基础研究科学问题清单,打通“行业需求”“区域需求”“产业需求”与“国家需求”转化路径。2.区域均衡原则地理学视角下,区域均衡包含区域发展能力与机会的空间均衡。其不仅仅指利用空间政策对创新要素进行重新分配,在京津冀、长三角、粤港澳等优势资源区域以外创建国家科学中心,更多的是以空间要素作为调控的工具之一21,构建基于地方科学平台的创新链与产业链,辐射带动区域的经济发展。优化综合性国家科学中心布局空间结构,从根本上来说就
11、是要坚持“区域均衡”的原则,促进科学中心之间的分工协同,避免科学中心建设过程中科技资源“极化”布局产生新的发展机会不平等。在布局优化中适度考虑我国区域发展不平衡不充分的问题,保持东部重点地区持续投入的基础上,考虑国家安全格局形成极端形势下的科技自立的战略纵深,适当向内陆和中西部地区倾斜。3.适度集聚原则一方面,宏观维度上适度集聚在少数城市(群),坚持“少而精”原则,重点推进对具备优势资源的核心都市圈进行“极化”布局。综合性国家科学中心投资巨大、运行成本高、建设周期长,杜绝撒胡椒面式的“国家级科学中心”布局,避免地方重复申报、重复投资、重复建设。另一方面,微观维度上适度集聚科技基础设施,以科学城
12、为综合性国家科学中心的核心承载区。综合性国家科学中心要求在一定空间范围内集聚更多科研主体,不低于3个重大科技基础设施是建设综合性科学中心的必备条件。科学中心建设运行所需的科研设施构成复杂、体系庞大,需要相对充足的土地资源,要求外部运行环境扰动小22。因此,在科学中心布局过程中,需要在与城市中心区保持一定距离的区域,建设具有基本城市功能和形态,促进原始创新策源的空间载体,形成相互协作的产学研创新生态系统。综合性国家科学中心体系布局优化:框架体系与实践策略粤港澳大湾区发展研究8城市观察 2023年第3期Urban Insight,No.3,2023图1综合性国家科学中心体系布局优化框架体系4.梯次
13、联动原则一方面,综合性国家科学中心的布局优化应遵循逐级分区的思路,对综合性国家科学中心的空间格局进行从全球级、国家级到区域级的不同能级划分,便于国家针对不同层级的科学中心提出不同侧重点和详略程度的决策建议,推动不同等级的科学中心之间形成协同发展格局。另一方面,促进战略科技力量、基础科技力量、区域科技力量、产业科技力量在协同合作中充分发挥自身优势,打造空间分布合理、功能体系完整的科技基础设施集群与国家科技创新体系,在提升整体效能中推动国家科技创新动态循环发展。5.协同发展原则一方面,微观尺度上,综合性国家科学中心作为一个区域创新生态系统,具有内部协同与区域协同效应。系统内的政府、高校、科研机构、
14、企业和创新服务机构,在相互配合、整合优势资源、实现科技创新的过程中,产生基于地理邻近性的区域效应,发育形成节点、轴带格局。另一方面,宏观尺度上,综合性国家科学中心之间在人才、科研、技术和产业等方面的交流互动,发育成了以人才流动网络、科研合作网络、技术转移网络、科技贸易网络和投资网络等为载体的全球地方创新网络,塑造基于不同领域和不同功能的集群网络格局23。(二)体系布局优化目标1.潜在科学中心培育更趋完善,基本形成内生循环的战略格局到2035年,综合性国家科学中心建设步入成熟阶段,实现政府扶持型、市场导向型和自我成长型“三轮驱动”。伴随着建设路径的成熟和完善,战略科技力量建设有新突破,越来越多的
15、区域建设科学城,自发优化集聚科学资源。部分区域由于国家创新战略规划直接获批建设,而一些区域由于自身发展具备科技资源配置条件而获得国家认可,潜在综合性国家科学中心的培育遴选更趋完善,科学中心的建设发展不断更新迭代,逐步形成竞争循环机制。2.科学中心等级结构更趋合理,基本形成9梯次联动的组织格局到2035年,全国综合性国家科学中心数量由2023年的5个增加到8个以上。其中,代表国家竞争世界科学中心的全球级综合性国家科学中心在3个以上,国家级综合性国家科学中心在5个以上,鼓励地方培育区域级综合性国家科学中心。综合性国家科学中心等级结构更加完善,全球级科学中心辐射带动作用更加突出,形成合理的金字塔型综
16、合性国家科学中心等级规模结构。3.科学中心空间结构更趋优化,基本形成点轴面的空间格局到2035年,中国综合性国家科学中心的空间组织格局将形成由极点组织格局、轴带组织格局、集群组织格局组成的3个空间组织形态,东部、中部和西部各地区均衡发展格局逐步形成,这些格局形成由点、线、面、网共同组成的中国综合性国家科学中心的空间组织总格局。其中:极点组织格局由北京、上海、广州、深圳等城市为核心,其他城市多点支撑组成“3+5+N”的空间组织格局;轴带组织格局形成由沿海轴带、沿江轴带、京港澳轴带、西昆轴带4条国家科学中心主轴带组成的宏观组织格局;集群组织格局形成由北方枢纽集群、东部枢纽集群、南方枢纽集群和西部枢
17、纽集群组成的四大科学中心综合区划格局。这些不同空间尺度的空间组织格局通过优化组合,形成中国综合性国家科学中心的点轴面空间构型。二、综合性国家科学中心发展要素的现状特征(一)综合性国家科学中心要素规模符合位序规模法则为了保持政策稳定性、连续性和指标体系有效性,依据国家发展改革委对各地提交建设综合性国家科学中心建议提案的复文,根据复文提及的批复政策、建设要求、布局原则等,本研究结合5个综合性国家科学中心建设实践,选择以战略科技力量为主体要素,以重大科技基础设施为环境要素,客观结合多数专家意见,分别赋予0.3、0.7的权重系数,按照线性加权综合方法求得每个城市的科学中心要素规模。本文尝试将战略科技力
18、量与重大科技基础设施作为一个整体体系,以其要素规模来判别城市规模等级。借鉴齐夫改进后的位序规模法则对科学中心要素规模分布情况进行分析24。位序规模分布的拟合曲线的拟合优度R2大于0.98,拟合效果较好,表明科学中心要素规模分布基本符合位序规模法则(图2)。位序规模分布的双对数拟合斜率表明,科学中心要素规模分布差异较大,位序靠前的高等级城市科学中心占垄断地位,位序靠后的低等级城市科学中心布局基础条件发育不突出,具有显著的极化特征。位序规模法则的一般原理认为,城市位于拟合曲线之下代表实际值小于理论值,仍有较大发展空间25。但是通过查找位图2 综合性国家科学中心要素位序规模分布的双对数拟合综合性国家
19、科学中心体系布局优化:框架体系与实践策略粤港澳大湾区发展研究10城市观察 2023年第3期Urban Insight,No.3,2023序靠前的城市与拟合曲线上的相应值并将对数还原后发现,数量与现实情况差距悬殊。结合实际情况来看,北京、上海、南京、武汉、西安、广州、深圳等创新型城市科技创新资源极化特征显著,在短期内通过大规模建设国家实验室、高校、科研院所、科技领军企业、大科学装置来实现大规模扩张而达到理论值不符合实际。只能在科学中心体系要素规模布局的相对合理范围内,进行合理精准有序的协调,坚持“全国一盘棋”“少而精”“特而强”的原则,以保障各层级不同发展定位下的科学中心发展需求。(二)战略科技
20、力量呈现东多西少的非均衡分布格局我国战略科技力量的空间分布差异较大,不同空间尺度单元均呈现明显的空间不均衡性,具有尺度不变性。突出表现为,东部地区和沿海省份布局数量明显高于内陆省份,直辖市和省会城市占据总量的绝大多数,各类战略科技力量高度集中于东部沿海的发达城市。1.大区尺度。2/3左右的战略科技力量集中分布在东部地区,全国战略科技力量数量占比自东向西呈现地带性递减规律,具有“西少东多、东聚西散”的差异特征(图3)。在全国东部、中部、西部和东北四大经济板块上,战略科技力量的61.6%集中分布于东部地区,而中部地区、西部地区和东北地区的比重分别仅为 17.56%、14.01%和 6.76%。由于
21、省份较少,东北地区各类战略科技力量的总量都不高,但从单个省份的保有量来看,东北地区依然具有较强的科研基础和科研实力。2.省域尺度。从省级行政单元尺度来看,战略科技力量主要分布在少数东部沿海省份,各类国家实验室平台数量高度集中于东部地区的沿海省份,而广大内陆省份分布较少,呈现典型的等级核心边缘结构。北京成为绝对核心,扮演国家实验室体系的极核和枢纽,拥有大量的高等院校、科研院所和科技研发企业,布局了全国1/4左右的战略科技力量(总量为267个,占全国比重25.5%)。上海、江苏、山东和广东成为战略科技力量次核心,战略科技力量各自占全国比重介于5%8%。湖北、陕西、湖南、四川等中西部省份及东北地区居
22、于次边缘,战略科技力量介于2350个。其中,湖北、陕西分别拥有49个和39个,位居内陆省份前两位。甘肃、云南等西南和西北地区省份处于战略科技力量边缘格局,数量不超过20个。中部的江西、山西总量不足10个,中部“塌陷”格局显著。3.城市尺度。从城市分布来看,战略科技力量主要分布在省会城市和少数科研实力较强的创新型城市,呈现出明显的城市群块状分布和强省会点状分布模式。排名前20位的城市布局的战略科技力量数量占全国总量的74.67%,符合“帕累托法则”,决定了我国战略科技力量体系布局的主要特点。战略科技力量高度集中于五大城市群:京津冀城市群、长三角城市群、粤港澳大湾区城市群、成渝城市群、辽中南城市群
23、等,基本涵盖了北京、天津、上海、南京、合肥、广州、武汉、成都、沈阳、长春等创新型城市。同时,战略科技力量布局表现出强省会点状分布特征。我国各省域城市体系首位度普遍较高,全省科技创新资源高度集中于省会城市,省域内部城际差距巨大,存在明显的空间极化现象。如按省会城市拥有战略科技力量数量占全省比重来看,前 10 位分别为拉萨(100%)、武汉(97.96%)、长春(94.74%)、昆明(93.75%)、贵阳(91.67%)、哈尔滨(88.24%)、长沙(83.87%)和西宁(83.33%)、西安(82.98%)、杭州(80%)。(三)重大科技基础设施呈现菱形结构集聚分布格局重大科技基础设施的空间分布
24、较为集聚,11主要分布在省会城市和少数科研实力较强的创新型城市,呈现出明显的城市群块状分布和强省会点状分布模式。其中,北京、长三角和粤港澳大湾区是重大科技基础设施集聚地,在空间上形成以北京、长三角、粤港澳大湾区、成都和中部武汉、合肥为四顶点和中心的菱形结构空间格局(图4)。我国重大科技基础设施主要分布在东部地区,共有77处,总量占比为69.37%,远远超过其他大区的重大科技基础设施数量规模。而东北地区、中部地区和西部地区分别仅有 3处、9处和 22 处,总量占比为 2.70%、8.11%和 19.82%。重大科技基础设施布局东、中、西部的差异主要与自然地理和社会经济因素密切相关。主要归因为:一
25、是其经济发展阶段、科技创新动力、战略科技力量、公共基础设施等综合因素影响。我国大区之间存在明显的科技与经济差距,重大科技基础设施扎堆在东部地区,其他地区的重大科技基础设施布局水平存在明显不足。北京、上海、粤港澳大湾区、合肥的科技发展水平和知识生产能力水平高,对重大科技基础设施需求较强,因而主导了全国重大科技基础设施图3中国国家战略科技力量空间格局图片来源:基于自然资源部标准地图服务网站审图号为 GS(2020)4632 号的标准地图制作,底图边界无修改。数据来源:国家实验室体系主要包括国家研究中心、国家重点实验室(含企业国家重点实验室和省部共建国家重点实验室)等国家级实验室平台,数据来源为科技
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