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大科学装置整合科技资源 促进重大科技成果产出

2019-06-17 15:03 来源:大洋网

中国散裂中子源园区。广报全媒体记者卢政 摄

大科学装置将落户光明科学城。广报全媒体记者王纳 摄

登堂入“室” 湾区大科学装置

大洋网讯 作为“国之重器”,大科学装置的重要性不言而喻。在整合科技力量与资源,开展协同创新,产生科技人才集聚效应,促进重大科技成果产出等方面,大科学装置都具有非凡的意义。  

目前,国家已经在上海、合肥、北京建设了一批大科学装置,三地也因此获批综合性国家科学中心。今年初,中科院、广东省宣布将共同争取建设珠三角综合性国家科学中心,进一步打造粤港澳大湾区国际科技创新中心。  

《粤港澳大湾区发展规划纲要》提出,把粤港澳大湾区打造成“具有全球影响力的国际科技创新中心”,“建成全球科技创新高地和新兴产业重要策源地”。科技创新驱动发展战略背后,更需要“国之重器”的支撑。  

如今,从广州到深圳,从东莞到江门、惠州,大湾区内众多大科学装置相继落子,有的已经建成投入使用,大科学装置正加速集群,成为大湾区发展的发动机,提供着源源不断的澎湃动力。

位于广州大学城中山大学内的超算中心“天河二号”。广报全媒体记者杨耀烨 摄

广州:

助大科学装置互联互通

6月5日,国家超级计算广州中心发布消息,中山大学光电材料与技术国家重点实验室、物理学院王雪华教授团队,借助国际合作,以“天河二号”强大的计算能力为支撑,发展和掌握了三大核心微纳制备技术,在国际上率先制备出综合性能俱佳的“三高”量子纠缠光子对源。

国家超级计算广州中心是国家在“十二五”期间部署的重大科技创新平台,是面向学术前沿、面向国家重大战略需求、面向区域经济社会发展的需要,开展重大科学研究、服务国家和区域经济社会发展的重要支撑平台。

国家超级计算广州中心业务主机——“天河二号”超级计算机系统是国家“十二五”863计划重大项目的标志性成果。“天河二号”一期系统峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次、能效比每瓦特秒19亿次双精度浮点运算。“天河二号”峰值计算速度、持续计算速度以及综合技术水平处于国际领先地位,是我国超级计算技术发展取得的重大进展。

超算中心坐落在广州大学城中山大学东校区,总建筑面积42332平方米(地上5层,约32332平方米),其中机房及附属用房面积约17500平方米,包括主机房、存储机房、高低压配电房、冷却设备用房及附属用房等功能用房。

今年年初,国家超算广州中心主任卢宇彤介绍,超算广州中心是国际上服务用户最广、利用率最高的超算中心之一;该中心服务用户已达3300多家,2018年服务用户数量增长超过25%,平均利用率达72%。

该中心还在粤港澳大湾区设立了7个分中心,通过分中心的建设,“天河二号”的算力已实现大湾区城市全覆盖。而更重要的是,超算广州中心可以帮助广东的大科学装置实现互联互通、资源共享。

“未来我中心将一如既往地支持各领域专家的研究,同时‘天河二号’将围绕世界重大科技需求,持续开展更多高性能计算应用服务,并继续加强面向领域的应用软件平台建设,不断为用户创造更方便易用的超算软件环境,为更多国内外用户的科研工作提供更多更优质的服务!”国家超算广州中心主任卢宇彤表示。

深圳:大科学装置加速集群

《粤港澳大湾区发展规划纲要》将香港、澳门、广州、深圳四大中心城市定位为粤港澳大湾区区域发展的核心引擎,并提出建设国际科技创新中心。这必须依托大科学基础设施群,集聚全球高端创新资源,营造大科学生态。

今年3月29日,深圳鹏城实验室(深圳网络空间科学与技术广东省实验室)宣布,实验室与国家超级计算深圳中心开展合作,初步建成“云脑”“靶场”“云网”三个大科学装置。

其中,“云脑”的作用是面向全国提供分布式人工智能基础设施,未来的计算能力预计可以达到1E ops,存储容量预计达到200PB;“云网”具有160Tbps物理交换能力,还有40PB存储能力的网络数据仓库。

深圳更大的期盼则是在光明科学城和西丽湖国际科教城。光明科学城拟规划建设5个大科学装置,到2020年,将形成科学城建设基本框架体系;到2025年,将形成世界级科学城的核心功能;到2035年,将基本建成高度国际化的综合性国家科学中心核心承载区。西丽湖国际科教城也是深圳创建综合性国家科学中心的重要支撑,是深圳市推动粤港澳大湾区建设的重大战略平台之一。

在深圳的光明科学城,深圳先进院作为发起单位之一,正牵头建设深圳“合成生物研究重大科技基础设施”(简称“合成生物大设施”)。这个项目设备总投资近十亿元,是合成生物领域全球首个启动筹建的大型基础设施。未来“大设施”将发展成为具有国际水准和引领作用的生命科学研发平台,有机融合BT与IT、科技与产业、科研与教育。

如果说合成生物学研究是像组装机器一样组配生物,那么合成生物设施便是将这个组配过程由劳动密集型的人工作业,转变为大规模自动化的机器生产。合成生物设施为合成生物学在学术研究和转化应用上提供了工程化平台。

同样,深圳先进院联合深港优势脑科学团队建设的脑设施已经破土动工。脑设施与深港脑院将联合粤港澳大湾区神经科学优势研究力量,在脑认知基础、脑疾病的早期诊断和干预、类人智能技术、脑科学研究新技术等几个前沿领域形成创新合力,发展成为国际脑科学和脑技术领域创新合作的载体、面向脑疾病临床新技术创新开发的基地和新药研发的产业孵化平台,以期为粤港澳大湾区脑科学研究提供大规模、全方位、高水平、高质量且与国际一流团队接轨的创新平台。

东莞:莞深携手下好“先手棋”

作为“世界工厂”的东莞,正从“东莞制造”向“东莞智造”转型,打造“先进制造业中心”。这其中,中国散裂中子源是东莞的骄傲。自2018年9月正式对用户开放,开始首轮运行以来,中国散裂中子源已取得超预期的成绩。

5月19日上午,位于东莞市大朗镇的中国散裂中子源园区开展了第二次公众科学日活动。散裂中子源地下隧道及相关工作区域面向社会开放,6000多名大朋友、小朋友都展示出了超高的热情,与这座被誉为“国之重器”的大科学装置近距离接触。

散裂中子源是研究中子特性、探测物质微观结构和运动的科研装置,可带动材料科学技术、化学化工、物理、能源环境、生命科学等学科发展。该项目建设内容包括一台8千万电子伏特的负氢离子直线加速器、一台16亿电子伏特的快循环同步加速器、一个靶站,以及一期三台供科学实验用的中子散射谱仪。该装置是探测物质微观结构的重要工具,被誉为“超级显微镜”。

散列中子源的巨大作用正在发挥,6月8日,散裂中子源开始接受新一轮用户课题申请。与此同时,以散裂中子源为依托,东莞在松山湖片区规划建设的中子科学城顶层规划已基本成形,南方光源测试平台项目建设有序推进,预计2019年年内动工建设;松山湖材料实验室一期392亩设计方案已基本确定。

中子科学城的远景目标是以建设国家级大科学装置集群为基本依托,以构建重点实验室、共性技术中心、产品创新中心等研究实体和吸引各类高端科技创新人才为核心,打造成为世界级重大科技基础设施集群核心、国家级科技创新策源地,成为广深港澳科技创新走廊的联合创新、开放创新、集成创新中心。

值得一提的是,东莞的中子科学城和深圳的光明科学城有望“联手”。今年3月,东莞市交通局宣布,长度约12公里的中子科学城至光明科学城中山大学深圳校区通道工程正在开展前期工作,有望今年开工。

江门:超大“玻璃球”测量中微子

江门中微子实验装置位于江门开平市,2014年底开始建设,目前,地面装配大厅等建筑基本完成,位于地下的实验大厅主体工程正在加快建设,预计2021年投入运行。这是江门的“宝贝”、中国的“宝贝”。

江门中微子实验装置于2012年由中科院高能所发起,项目总投资22亿元,分为地面建筑与地下实验大厅两大部分,包括位于地下700米的地下洞室、大型水池、一个装满2万吨液体闪烁体和光电倍增管的中微子探测器以及少量配套设施。

2万吨的液体闪烁体作为靶物质,将被灌装进直径35.4米、厚12厘米的空心有机玻璃球,这是人类造过的最大的有机玻璃球。而这个超大的玻璃球,将浸泡在一个灌有3万吨纯净水的池里,被钢架拴牢。

这是继大亚湾反应堆中微子实验装置之后由中国主持的第二个大型中微子实验装置,是前所未有最复杂的高能物理实验装置。与当前最好的国际同类装置相比,它的规模大20倍,精度提高近一倍。江门中微子实验装置的目标是设计、研制并运行一个国际领先的中微子实验站,以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数,并进行其他多项科学前沿研究。

这项研究是一个庞大的长期工程,吸引了来自17个国家和地区、77个高校与科研院所的600多位科研人员。经过5年的筹建,江门中微子实验装置即将完成基建工作,探测器安装和整合的关键阶段正在进行。

江门中微子实验装置项目发言人、2016年基础科学突破奖得主、中科院高能所所长王贻芳院士表示,实验装置运行后,将能够回答一系列重大科学问题。如中微子的质量顺序,超新星爆发机制等,不仅能对理解微观的粒子物理规律做出重大贡献,也将对宇宙学、天体物理乃至地球物理做出重大贡献。

而江门也将依托国家重大科学装置深度融入广深港澳科技创新走廊,谋划打造中科院中国(江门)国际科学小镇。

惠州:大科学装置是治癌利器

惠州的世界级名片,是中科院加速器驱动嬗变系统和中科院强流离子加速器装置这两大科学装置。惠州市政协委员、中国工程院院士夏佳文介绍,去年底,落户惠州的两大国家科学装置之一已经正式动工,预计建设工期要7年。建成后,将有上千名一流科学家来到惠州做研究,同时也会吸引更多的国内外一流科技人才来惠参观和学习。

中科院加速器驱动嬗变系统将建设全球首个实现高功率耦合运行的兆瓦级加速器驱动嬗变研究装置,其中全超导加速器驱动系统热功率10兆瓦,包含束流功率约2.5兆瓦,次临界反应堆芯/包层热功率约7.5兆瓦。

中科院强流离子加速器装置,是一台具有国际领先水平的强流离子加速器装置,具备产生极端远离稳定线核素的能力,可提供国际上峰值流强最高的低能重离子束流、最高能量达4.25吉电子伏每核子的脉冲重离子束流和国际上测量精度最高的原子核质量测量谱仪。

这两大科学装置总投资规模超过33亿元,项目建成后,将成为所在领域国际最先进技术水平的重大科学装置。中国科学院近代物理研究所所长徐瑚珊表示,“重离子加速器是用人工方法产生高速离子束流的装置,是探索基本相互作用、物质结构和宇宙演化的重要工具,也是研发关乎经济社会发展和国家安全的先进核技术的平台。”

大科学装置听起来很“高大上”,实际上与民众的工作生活息息相关。运用质子或重离子射线治疗肿瘤,是当今国际公认的最尖端的放射治疗技术,以杀癌效果好、毒副作用小而被誉为“治癌利器”;中科院强流离子加速器装置便可应用于医疗行业,在医疗康养方面提供重要技术支持。

中科院强流离子加速器装置项目经理、中科院近代物理研究所原所长肖国青指出,依托大科学装置设备的技术人才资源,惠州可以探索建立重离子治癌专用装置等世界领先的相关治疗装置。

中科院深圳先进院合成生物学研究所所长、深圳市合成生物创新研究院院长刘陈立:

大科学装置是强劲动力

刘陈立

大科学装置对粤港澳大湾区科技发展无疑是有重要的意义。

首先,大科学装置有排他性,有很多科学实验是普通的实验室做不了的,只有大科学装置才能做,所以它给我们带来的是一种原创性的科学突破,对基础科学研究会起到推动作用。

其次,大科学装置会形成一个人才集聚效应。很多科研人员想要用到这个设施,他就会聚集到这个设施附近来。

第三,大科学装置会带动产业的发展。大科学装置有两种类型,一种是回答基础科学问题的,一种是直接回答产业问题的。无论哪一种,最终都会间接或者直接地带动产业的发展。

第四,大科学装置能够促进国际合作。有很多科研计划,都是依托大科学装置提出来的,需要不同的科研团队来共同完成,因此就会产生更多的国际合作。

第五,大科学装置能促进多学科的交叉,进而实现科技的突破。如今有很多科技突破都是因为大科学计划或者大科学装置的建造而实现的。

深圳先进院作为发起单位之一,正牵头建设“合成生物研究重大科技基础设施”,这将是合成生物领域全球首个启动筹建的大型基础设施,预计5年后就能投入使用。大设施建成后至少会催生两个全新的产业链。一条是生物实验的自动化仪器设备产业链,大设施将使生物实验方式产生革命性的变化,原来人力密集型的生物实验室将变成全自动化的生物实验室,用流水线上的机械臂来进行各种高通量的生物实验。这为我国自动化仪器设备产业在国际上弯道超车提供了机会。另一条是合成生物的产业链,将会有大量的合成生物企业在大设施周边聚集,这将是一个庞大的产业链,是下一代的生物技术。

合成生物大设施建成后,将为我们打造生物医药高地提供强劲的源动力。

香港大学太空研究实验室执行主任,美国天文学会Bruno Rossi Prize奖项获得者苏萌:

大科学装置意义非凡

苏萌

《粤港澳大湾区发展规划纲要》明确提出要加快推进大湾区重大科技基础设施、交叉研究平台和前沿学科建设,着力提升基础研究水平。粤港澳大湾区目前已经完成并规划多个国家级大科学装置项目,去年位于东莞的中国散裂中子源已经正式投入运行,江门中微子试验站、惠州强流重离子加速器装置和加速器驱动嬗变研究装置等大科学装置也都在加速建设,还包括筹建中的南方光源(同步辐射光源)、冷泉生态系统观测与模拟装置等。一批大科学装置正在大湾区布局,会形成一个相对集中的核心承载区。

国家建设粤港澳大湾区是千载难逢并且大有作为的重大历史机遇,大湾区迫切需要布局大科学装置和国家实验室。加速构建世界一流的大科学装置集群,将为国际科技创新中心提供重要的基础科学装置与平台支撑,吸引大量各学科研究型人才,推动涉及能源、磁性、合金、高分子、纳米、生物材料等多个研究领域的发展。

积极在粤港澳大湾区规划建设大科学装置集聚区、配合高水平研究机构、科学园的建设、通过港澳协同发展科技合作基地的联动,将有效支撑“综合性国家科学中心”建设,推动粤港澳大湾区科技合作的不断深入,促进科技创新和改革发展,为粤港澳大湾区国际科技创新中心提供核心支撑。

以散裂中子源项目为例,英国的牛津郡、日本的筑波科学城都是因为散裂中子源落户,迅速吸引了大批世界顶尖科研人才和大量的国际投资,带动物质科学、微电子、新材料、计算机产业、生物科技产业等成为该地区的主导产业和发展主要驱动力,一举成为欧洲重要的科技创新中心、日本最大的科学中心、知识中心和人才聚集地。

守着散裂中子源这么近的大科学装置,这正是港澳科技工作者重要的发展机遇。

统筹:汪万里

文/广报全媒体记者严建广、王纳、汪万里

[ 编辑: 佘湘娥 ]
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