重大科技基礎設施，是由國家統籌佈局、依託高水平創新主體建設的大型複雜科學研究裝置或系統。位於貴州山區的中國天眼，就是我國最廣為人知的重大科技基礎設施之一。其實，像這樣的重大科技基礎設施，我國在建和運行的有幾十個。不同於一般的實驗室或研究平台，它們體量大、投資大、能力強、技術複雜先進、具有明確的科學目標，是國之重器、科技利器，也是國家科技實力、經濟實力的重要標誌。這些設施推動了基礎研究和應用研究的科技進步，成為了解決重大戰略科技問題的主平台，破解了多個卡脖子的科技難題。
7月2日下午3點，颱風“暹芭”在廣東電白沿海登陸。與此同時，在幾千公里外的北京，中國科學院大氣物理研究所的科研人員們也在密切關注着颱風“暹芭”。
中國科學院大氣物理研究所研究員、地球系統數值模擬裝置分系統負責人 冉令坤：深色的螺旋雲帶掃過海南地區，然後直接是在廣東的西部登陸，進入廣西地區，螺旋雲帶會影響到廣西的北部。
科研人員們對台風的整體運動路徑作出了分析，這也是我們常見的氣象預測。不過，這裏的科研人員能做的可遠不止這些。他們還可以把颱風過境帶來的影響作很精準的預測。有多精準呢？以颱風帶來的降水為例，科研人員們將颱風途經的區域劃分成了許多個小正方形，每個正方形邊長只有400米。也就是説，每一個邊長為400米的正方形範圍內，降水量是多少都能精準預測，然後在圖上標註出來。
在台風途經的幾十萬平方公里內，能以400米這樣的精度來預測，聽起來很不可思議。這背後作支撐的是一台大型而複雜的科學研究裝置，叫作“地球系統數值模擬裝置”。這個“地球系統數值模擬裝置”目前在世界上只有為數不多的幾台，它能為研究災害性天氣、防災減災發揮重要作用。而它就屬於我們要介紹的“重大科技基礎設施”中的一種。
什麼是重大科技基礎設施？
重大科技基礎設施是一系列國家發展所必需的大型複雜的科學研究裝置或系統的統稱。其中，有些是複雜而高端的軟件系統，更多的是精密的大型研究裝置，它們都屬於重大科技基礎設施。而它們共同的作用是為探索未知世界、發現自然規律、引領技術變革提供重要的基礎支撐。
比如，被譽為“中國天眼”的500米口徑球面射電望遠鏡，它可以用來探索宇宙的起源和演化。“綜合極端條件實驗裝置”能夠提供一系列極端實驗條件，比如極低温、超高壓、強磁場、超快光場等，為我們開展物質科學研究創造條件。“全超導託卡馬克裝置”是通過核聚變反應，來探索未來理想的清潔能源之路。這些重大科技基礎設施都稱得上是國之重器。
國家發展改革委創新和高技術發展司創新能力處副處長 高賀：重大科技基礎設施興起於第二次世界大戰期間，（為了）支撐構建和保持科技競爭優勢，美國、德國、法國等科技強國開始建造重大科技基礎設施。從那時起，科學研究從小範圍協作向系統集成大規模研究轉變，我國作為設施建設新興力量，已經佈局77個大設施，其中32個已投入運行。
為什麼需要重大科技基礎設施？
首先，重大科技基礎設施可以讓前沿的科學理論轉化成現實的科技成果，解決事關國家安全和社會發展全局的重大問題。
國家發展改革委創新和高技術發展司創新能力處副處長 高賀：重大科技基礎設施開展高水平前沿研究和關鍵核心技術攻關，對解決卡脖子問題、研發共性技術、研製戰略性產品發揮了重要作用。大家耳熟能詳的C919大飛機、載人航天器、高速列車、重型運載火箭，這些戰略性產品成功研製的背後，我們的重大科技基礎設施都發揮了不可或缺的關鍵作用。
另外，重大科技基礎設施還可以幫助我們解決經濟社會發展中遇到的許多具體難題。比如在節目開頭提到的“地球系統數值模擬裝置”，除了能做天氣預測，還可以為我們處理節能減排這一重大全球問題提供數據支撐。
應對氣候變化、減少人類活動對地球環境的影響是世界各國當前所面臨的共同問題，也是最為複雜的多邊外交談判議題之一。一些發達國家因為有專門的地球系統數值模擬裝置，所以在此類外交談判中佔據主導地位。現在，我們也有了同類型的重大科技基礎設施，就能扭轉這個局面。
為什麼重大科技基礎設施被列入新基建？
上到浩渺宇宙，下到微觀粒子，隨着人類探索未知世界的腳步不斷向前，我們需要更先進的重大科技基礎設施來突破認知極限，進行科技創新。可要建設這樣複雜的國之重器並不容易，它需要強大的綜合國力作支撐。
國家發展改革委創新和高技術發展司創新能力處副處長 高賀：重大科技基礎設施與一般科研裝置不同，具有科學和工程的雙重屬性，可以説是技術複雜、投資巨大、運行成本高、建設週期長，需要攻克一系列關鍵技術，破解一大批建設難題。在設施佈局中，我們根據發展階段需要，優先選擇科研和工程技術力量相對完備、產業發展急迫、國家戰略急需的領域，集中優勢力量和各方資源，集中加快建設。
在目前我國已建成的重大科技基礎設施中，廣東東莞的中國“散裂中子源”是單項投資規模最大的。從立項到建成，經過了14年。為了保障它的建設和運行，南方電網配建了可靠性高的專用變電站，地方政府還專門修建了一條能將散裂中子源和高速公路連接在一起的路。雖然投入巨大，但這是國家着眼於整個大灣區高質量發展的長遠佈局。
重大科技基礎設施會帶來什麼？
“中國散裂中子源”是重大科技基礎設施中的一種，科研人員們正在用它其中的一台設備——大氣中子輻照譜儀，給一家企業的芯片做體檢。通過這個體檢，可以檢驗空氣中的大氣中子對芯片的影響。雖然我們感覺不到大氣中子的存在，但它卻會影響電子設備的工作。
這台大氣中子輻照譜儀能提供比自然環境高千萬倍的大氣中子強度，使得檢測非常高效。隨着我國高新技術產業的發展，這種大氣中子輻照測試越來越重要。大到飛機的發動機、高鐵的控制器件，小到手機芯片和顯示屏，都會用得到。
中國科學院高能物理研究所東莞研究部副主任 梁天驕：隨着電子設備的集成度越來越高，總的故障率那就相比以前提高了，非常多的產品都要評估大氣中子輻照方面的這些效應，知道器件的故障率，在系統設計中採取一些手段來降低整個系統故障率。
雖然這個“大氣中子輻照譜儀”剛通過驗收，但已經吸引了不少高科技企業將產品送來測試，這也給這些企業的發展帶來了強勁動力。而這只是我國已建成的32個重大科技基礎設施的縮影，重大科技基礎設施的建設，會為我國更多高新技術的突破和應用提供強大動力。
國家發展改革委創新和高技術發展司創新能力處副處長 高賀：近年來，我國重大科技基礎設施對經濟社會發展的引領帶動效應日益顯著，一方面帶動了精密製造、大型超導、超高真空等高技術發展；另一方面，企業利用重大科技基礎設施開發出大量新技術、新產品，比如上海光源突破了高性能碳纖維製備技術，企業依託這項技術研製出的產品綜合性能全球領先。
除了帶動科技生產力的發展，建設重大科技基礎設施對培養和匯聚人才也有着重要意義。以“地球系統數值模擬裝置”為例，要建設這樣一個重大科技基礎設施，就要整合生物、氣象、地理、計算機等多領域的人才協同創新。作為“十二五”國家重大科技基礎設施，國家在各方面對它給予了大力支持，因此也吸引了國內外許多優秀科研人才加入進來。
重大科技基礎設施成了培養和吸納優秀科技人才的蓄水池。從以前的人才缺乏到如今廣納人才，從技術的跟跑到並跑，從學習到創新，中國走出了重大科技基礎設施自主創新的發展之路。
工欲善其事，必先利其器。隨着科學研究的發展不斷向廣度拓展、向深度進軍，大量創新突破都需要依賴科學儀器來拓展人的感知能力，科學家們必須藉助精度更高、功能更強的設施設備來進行研究，很多關鍵瓶頸問題更是必須依靠大科學裝置才能解決。可以説，重大科技基礎設施直接關係到我們建設科技強國的核心競爭力。“十四五”期間，我國還將建設多個國家重大科技基礎設施，重大科技基礎設施在數量和質量上都將有新的躍升，正在加速實現從跟跑、並跑向領跑的轉變，為原始創新和關鍵技術攻關提供更強力的支撐。
製片人丨劉雪松 李作詩
編輯丨馬頤盟
攝像丨朱邦錄
策劃丨崔辛雨 餘仁山
責編丨劉小萍 馬汝濤
剪輯丨佟永傑 苗佳亮