多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺探究

陳 敏， 郭百濤， 劉 鈺

（南京工業(yè)大學(xué)國家特種分離膜工程技術(shù)研究中心，南京211800）

0 引 言

化工、化學(xué)、材料等多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的建立，是幾十年來化工、化學(xué)與材料等交叉學(xué)科進(jìn)行研究的必然產(chǎn)物［1］。自國際上化學(xué)和化工材料的結(jié)合研究機構(gòu)的出現(xiàn)，到我國化工材料的研究機構(gòu)的形成，都標(biāo)志著以化學(xué)為代表的交叉學(xué)科研究時代已經(jīng)降臨，而化工、化學(xué)、材料等多學(xué)科資源共

享實驗室大型儀器開放平臺的建立，是推進(jìn)化工科學(xué)和化學(xué)研究的關(guān)鍵動力。1987年在國家教委和國家計委批準(zhǔn)下化學(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室開始籌建，并于1991年正式開放運行?；瘜W(xué)工程聯(lián)合國家重點實驗室以國家重點大學(xué)對分離工程和反應(yīng)工程進(jìn)行研究和開發(fā)工作，如：清華大學(xué)、華東理工、浙江大學(xué)、天津大學(xué)［2］。1999年末江蘇教育廳批準(zhǔn)籌建以南京工業(yè)大學(xué)為依托的材料化學(xué)工程國家重點實驗室，該實驗室是“江蘇省化學(xué)工程與技術(shù)重點實驗室”，后在2002年10月進(jìn)行重組，改為“江蘇省材料化學(xué)工程重點實驗室”，在2004年11月被納入為江蘇省首批國家重點實驗室建設(shè)培育點，在2005年7月被評為省級共建材料化學(xué)工程教育部重點實驗室［3］。最后于2007年10月由我國科技部審批為“材料化學(xué)工程國家重點實驗室”。由此看出，多學(xué)科資源貢獻(xiàn)實驗室的建立需要以重點大學(xué)為依托，實驗室大型儀器的采用和管理以及平臺的開發(fā)和建設(shè)需要根據(jù)“211”“985”等高校的學(xué)科分布情況進(jìn)行酌情規(guī)劃。

1 構(gòu)建多學(xué)科實驗室大型儀器開放共享平臺

1.1 我國大型實驗儀器設(shè)備短缺現(xiàn)狀分析

據(jù)調(diào)查，截至2018年10月，我國現(xiàn)有實驗設(shè)備資產(chǎn)約79 000余臺，資產(chǎn)價值約932.55億元，其中大型實驗設(shè)備約占總設(shè)備的43%。我國在實驗室設(shè)備資產(chǎn)上的投入，大約是15個歐盟國家的總和，隨著國家“211”和“985”工程的實施，過去的10年里在各個學(xué)科的經(jīng)費投入，如圖1所示，大型儀器設(shè)備無論從數(shù)量還是總價值都呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢，對我國高校的學(xué)科發(fā)展，以及學(xué)科研究都起著重要的推進(jìn)力量，但是因為各地經(jīng)濟發(fā)展和教育投入?yún)⒉畈积R，導(dǎo)致實驗設(shè)備還是處于短缺狀態(tài)。

圖1 我國大型實驗儀器設(shè)備分析圖

根據(jù)圖1可知我國實驗室對大型儀器的需求量日益增加，實驗設(shè)備仍處于短缺狀態(tài)。各大研究所、院校、以及前瞻科技研究單位出現(xiàn)科研環(huán)境貧瘠，平臺儀器不足以支撐研究項目，在儀器購置的過程中手續(xù)繁瑣，且資金龐大。因此，需要根據(jù)各大研究所、高校、科研機構(gòu)的實驗室設(shè)備進(jìn)行資源整合，構(gòu)建多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺迫在眉睫。

1.2 構(gòu)建多學(xué)科資源共享大型儀器開放平臺的意義

我國省市級重點實驗室是我國各區(qū)域進(jìn)行科技創(chuàng)新的核心資源，是學(xué)科間進(jìn)行交叉研究的重要基地。多學(xué)科的交叉研究能夠打開綜合科學(xué)的研究路徑。根據(jù)多學(xué)科實驗室大型儀器的短缺現(xiàn)狀，對各大研究所、高校、科研機構(gòu)的實驗室設(shè)備進(jìn)行資源整合，構(gòu)建多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺，能夠節(jié)約實驗器材的重復(fù)投入成本，縮短研究項目的籌建時間，解決實驗室大型儀器資源短缺問題。并且，伴隨應(yīng)用項目的增加和應(yīng)用范圍的擴大，出現(xiàn)綜合學(xué)科研究，根據(jù)多學(xué)科的資源滲透和學(xué)術(shù)嫁接研究出更多能源和材料，甚至誕生新的學(xué)科。無論是材料分析，還是技術(shù)創(chuàng)新，都離不開大型實驗儀器的操作［5］。因此，為了提升我國科技創(chuàng)新能力，保證我國多學(xué)科共享實驗室大型儀器的利用效率，構(gòu)建多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺勢在必行。

2 多學(xué)科資源共享大型儀器共享平臺構(gòu)建

根據(jù)我國實驗室大型儀器的實際狀況出發(fā)，集我國“211”“985”大學(xué)的學(xué)科情況，對大型實驗儀器資源數(shù)量進(jìn)行整合，資源利用進(jìn)行規(guī)劃，對多學(xué)科交叉研究的常用大型儀器進(jìn)行重點突出，并且結(jié)合高校的學(xué)科建設(shè)，注重多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的整體布局和頂層設(shè)計［6］。通過計劃論證和規(guī)劃論證結(jié)合高校的多學(xué)科建設(shè)，打造世界水平的實驗資源共享平臺，滿足學(xué)科深度研究、交叉研究的整體需求和發(fā)展特點。依據(jù)大型實驗儀器的學(xué)科和類別，對不同學(xué)科，不同類別的大型實驗儀器進(jìn)行規(guī)劃。根據(jù)大型儀器的硬件設(shè)施類別分為5類開放平臺：機電綜合、化學(xué)工程、生命科學(xué)、電子信息、化學(xué)材料測試。根據(jù)我國政策和相應(yīng)機制進(jìn)行多學(xué)科資源的引導(dǎo)，以求布局合理、優(yōu)化配置、科學(xué)管理，虛擬平臺和實體平臺的線上與線下的交互。設(shè)計多學(xué)科、多層次的資源共享實驗室大型儀器開放平臺，促進(jìn)多學(xué)科大型實驗儀器的資源共享和學(xué)科共建。

2.1 建立多學(xué)科大型實驗儀器開放平臺

根據(jù)學(xué)科的分類特征，對學(xué)科實驗資源進(jìn)行整合，改變學(xué)科間實驗室儀器資源的封閉狀態(tài)，各自為政的情況，實施資源整合中心負(fù)責(zé)機制，平臺管理者由平臺構(gòu)建機構(gòu)直接任命，根據(jù)管理程序?qū)Υ笮蛯嶒瀮x器進(jìn)行統(tǒng)籌安排，合理調(diào)配和科學(xué)使用［7］。根據(jù)實驗室的等級進(jìn)行分層管理和開放服務(wù)。該平臺需要整合多個學(xué)科的實驗儀器需求，建設(shè)開放服務(wù)的運行機制，根據(jù)實驗室的需求配備專門的大型儀器技術(shù)人員，聯(lián)合實驗機構(gòu)籌資專項建設(shè)經(jīng)費，該經(jīng)費所購置的大型實驗儀器設(shè)備不屬于任何一門學(xué)科研究組，由平臺機構(gòu)垂直管理，各門學(xué)科研究組可以共享該大型實驗儀器設(shè)備。平臺整合化學(xué)、化工、材料、等多門學(xué)科需求，構(gòu)建多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺，平臺中的大型實驗儀器設(shè)備資源可以采用專項管理，共享使用的方法對各個學(xué)科實驗室進(jìn)行開放服務(wù)［8］。

2.2 構(gòu)建具有側(cè)重學(xué)科的大型實驗儀器共享平臺

這種平臺中所擁有的大型實驗儀器設(shè)備通常較為精密，通常是為了完成重大科研項目所購置的，不能以單純追求開放服務(wù)為目的，一般情況下不對外開放使用。平臺應(yīng)當(dāng)將該類大型實驗儀器單獨實行目標(biāo)管理，為完成國家在重大課題以及重要項目提供重要的實驗依據(jù)。依托南京工業(yè)大學(xué)組建，2011年由國家科技部正式批準(zhǔn)建立的國家特種分離膜工程技術(shù)研究中心，大部分實驗儀器設(shè)備是面向膜及相關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)化精密儀器，其自行設(shè)計開發(fā)的膜材料宏觀性能測試裝置，引領(lǐng)國家甚至國際的科學(xué)研究方向。國家特種分離膜工程技術(shù)研究中心也是科技部批準(zhǔn)的“面向膜產(chǎn)業(yè)集群的科技服務(wù)業(yè)試點”的依托單位，檢測服務(wù)是科技服務(wù)業(yè)的重要領(lǐng)域之一。構(gòu)建具有膜領(lǐng)域側(cè)重學(xué)科的大型實驗儀器共享平臺，根據(jù)平臺資源與相關(guān)領(lǐng)域科研院所和膜企業(yè)協(xié)同攻關(guān)，實現(xiàn)多層次，多學(xué)科的開放共享服務(wù)，具有重要意義。

3 多學(xué)科資源共享大型儀器平臺管理體系構(gòu)建

多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器平臺管理體系的構(gòu)建目的是為加強制度建設(shè)和頂層設(shè)計，根據(jù)資源的開放共享對運行機制和管理體制進(jìn)行深度挖掘，結(jié)合政策創(chuàng)建資源共享、科學(xué)規(guī)范、運行有序的平臺管理體系。為了保證我國大型實驗儀器設(shè)備的共享服務(wù)能夠順利開展［9-10］。

3.1 開拓共享思維

為了完成大型實驗儀器設(shè)備的合理規(guī)劃，保障大型實驗儀器的共享服務(wù)，提升投資效益，組建大型實驗儀器設(shè)備規(guī)劃小組，以及各學(xué)科領(lǐng)域中著名教授組成的專家研究組，從而發(fā)揮平臺在實驗研究領(lǐng)域的專業(yè)指導(dǎo)作用。構(gòu)建完善的管理機制是管理好大型實驗儀器的基礎(chǔ)保障，只有在平臺運行環(huán)節(jié)上做到有跡可循才能夠?qū)⒋笮蛯嶒炘O(shè)備共享平臺最大效益發(fā)揮出來。為了能夠使大型實驗儀器的管理和使用達(dá)到規(guī)范化，需要從制度出發(fā)，支撐和約束大型實驗設(shè)備的管理和運行。據(jù)此應(yīng)當(dāng)建立“多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器管理規(guī)范”“多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器經(jīng)費管理規(guī)范”“多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器測試基金管理規(guī)范”“多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器操作培訓(xùn)規(guī)范”等規(guī)章制度。由平臺管理機構(gòu)統(tǒng)一頒發(fā)管理文件。凡采用財政性資金購置的大型實驗儀器應(yīng)當(dāng)統(tǒng)一納入多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺管理，并依照平臺管理規(guī)范統(tǒng)一為高校研究、科研機構(gòu)、企業(yè)研發(fā)層提供專項測試開放服務(wù)。

3.2 開發(fā)大型實驗儀器開放服務(wù)管理系統(tǒng)

大多數(shù)實驗室的研究方向依賴于其構(gòu)建過程中所依托的大學(xué)學(xué)科。目前，多數(shù)高校在相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的研究上物質(zhì)資源比較分散，實驗室資源難以統(tǒng)一管理，需要憑借管理信息處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對共享平臺進(jìn)行建設(shè)，建立統(tǒng)一的多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器信息服務(wù)平臺［11-12］。該平臺的共享服務(wù)需要以虛擬中心模式來運行。為了開拓多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放服務(wù)的受益面，提升平臺對外的服務(wù)能力，需要平臺關(guān)聯(lián)企業(yè)和高校以及研究所共同開發(fā)“多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺管理系統(tǒng)”，根據(jù)數(shù)字化信息技術(shù)，做到線上和線下交互設(shè)計［13］。根據(jù)各領(lǐng)域?qū)嶒炇业默F(xiàn)有條件信息，采用以太網(wǎng)為媒介將實驗器材的信息和實驗數(shù)據(jù)上傳至平臺，保障平臺大型實驗器材的資源共享，以及多領(lǐng)域?qū)嶒灁?shù)據(jù)的挖掘。平臺采用客戶端和服務(wù)器方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，采用Web瀏覽頁面對平臺進(jìn)行訪問和后臺管理。利用TCP／IP協(xié)議完成數(shù)據(jù)終端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)采集和傳輸工作。系統(tǒng)設(shè)計了大型實驗儀器的信息展示頁面，涵蓋績效考核、統(tǒng)計報表、網(wǎng)上預(yù)約、數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場監(jiān)控、收費管理等功能區(qū)模塊，通過模塊對平臺中所有的大型實驗儀器進(jìn)行服務(wù)的管理監(jiān)督，從而提升大型實驗儀器管理效率。系統(tǒng)模塊見圖2。

圖2 多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺系統(tǒng)架構(gòu)

3.3 設(shè)置大型實驗儀器共享服務(wù)基金

大型實驗儀器共享服務(wù)基金的創(chuàng)立對推進(jìn)大型實驗儀器的共享服務(wù)提供一定的資金支持，通過科研院所、高校、研發(fā)企業(yè)管理層提供經(jīng)費補貼，用以支付平臺儀器的操作和管理人員的部分費用，不僅有益于大型實驗儀器的使用效率，而且能夠提升平臺工作人員的積極性［14］。平臺本身也會在籌建之初預(yù)留一部分的籌建資金，并且在購置國產(chǎn)大型實驗設(shè)備退稅方面以及設(shè)備測試和服務(wù)方面收取少量費用，將這些部分的資金用來補充設(shè)備的維修維護(hù)費用。剩余部分可以用來幫助優(yōu)秀研發(fā)項目解決資金不足的問題。

3.4 建立一支高技術(shù)實驗技術(shù)隊伍

多學(xué)科資源共享實驗室中的大型實驗儀器的開放運行，需要擁有高技術(shù)水平的專家指導(dǎo)大型儀器的操作。平臺需要建設(shè)技術(shù)隊伍，為高校教學(xué)、企業(yè)研發(fā)、科研院所研究時提供設(shè)備使用培訓(xùn)［15］及測試結(jié)果分析。針對大型實驗設(shè)備的種類和學(xué)科，應(yīng)招對應(yīng)的研究層次和學(xué)歷，以及相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)職稱的人才來分配大型設(shè)備的培訓(xùn)崗位。與此同時需要對在崗儀器操作培訓(xùn)崗位的人員進(jìn)行定期的技能考核，建立完善的晉升制度，開展大型實驗設(shè)備技術(shù)普及課程，強化崗位意識，提高培訓(xùn)人員的技術(shù)水平。

3.5 大型試驗儀器開放服務(wù)所得合理分配

被列入多學(xué)科資源共享實驗室中的大型實驗儀器，需要建立合理、透明的測試、服務(wù)收費制度，通過多學(xué)科資源共享實驗室中的大型實驗儀器在服務(wù)過程中所獲得的收入應(yīng)當(dāng)為平臺所有，平臺應(yīng)建立統(tǒng)一的專項費用賬戶，由平臺財務(wù)機構(gòu)統(tǒng)一核算，集中管理。其收入分配方法見表1。

表1 多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺收入分配

4 結(jié) 論

多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的構(gòu)建，是國家鼓勵科學(xué)研究、人才培養(yǎng)、社會服務(wù)以及技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)手段，同時也是衡量我國多學(xué)科聯(lián)合創(chuàng)新能力的一項重要指標(biāo)。多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器的開放服務(wù)系統(tǒng)，是一項復(fù)雜的體系，這不僅是科學(xué)研究的必經(jīng)之路，同時也是我國科技發(fā)展的重要基礎(chǔ)。因此多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺建設(shè)，需要加強頂層設(shè)計，根據(jù)社會發(fā)展需求與時俱進(jìn)，實時調(diào)整、完善平臺管理機制和平臺服務(wù)模式，努力發(fā)揮多學(xué)科資源共享實驗室大型儀器開放平臺的最大效益，提升我國科技發(fā)展的融合創(chuàng)新能力。