李昊/客座研究员 知远战略与防务研究所

【知远导读】“美国国家实验室”一直是个略显“神秘”的术语，没有统一的定义，但又确实存在、代表了美国科研实力的最高水平，并在科研领域发挥重要作用。由于美国没有全国统一的科技管理专职部门，决定了美国国家实验室也没有全国统一的政府部门负责其整体规划、组织和管理。即使咨询美国国家实验室管理相关的人士，也往往无法获得明确全面的回答。本文尝试在美国国家实验室联盟针对国家实验室命名归纳总结研究的基础上，从资源归属、监督管理和运行模式方面，对几类典型的美国国家实验室作简要介绍和分析。

由于“名不副实”的情况广泛存在，人们通常无法通过名称来判定一个实验室是否属于美国的国家实验室。此外，美国的国家实验室体系也不应仅限于美国能源部国家实验室范畴，而应充分考虑美国的整个科研体系，特别是国防科研体系，以及美国联邦政府下属关键的部、局、署等政府机构所组织建立并监管运行的国家级科研平台和研究实体，应有“形神兼具”的特点。所谓“形”，即由美国联邦政府的法律法规所认可并实现规范管理；所谓“神”，应具有顶级的科研能力，能够代表该领域最高的研究水平并引领相关领域的发展。由于美国多元文化的特点，“神”要重于“形”。综合分析美国国家实验室相关科研机构的特殊性，可归纳出如下美国国家实验室的基本特点。

伴随国家战略创建和发展

美国国家实验室几乎都是在特定的历史时期，应国家战略需求而建立的，其创建和发展往往伴随美国联邦政府各级机构的调整。能源部国家实验室是二战期间以“曼哈顿计划”为代表的战时临时资源的固化，历经原子能委员会（AEC:Atomic Energy Commission），能源研究开发署（ERDA:Energy Research and Development Administration），DOE三个阶段的建设与发展，仍然是世界上最大的科研体系之一。NASA及其下属的研究中心和实验室是冷战期间美国与前苏联争夺航天霸权而成立的，并在民用航天的大背景下，逐步整合美国的军事航天资源。早期的FFRDC中很多也是脱胎于它们在二战期间所扮演的角色，并随着美国国家战略的调整而随动，具体体现为其数量的起伏变化，以及20世纪末的分流和转化为UARC。

纯军事领域的情况也是一样。除了美国海军研究实验室（NRL:United States Naval Research Laboratory）成立于二战以前，其他实验室均成立于20世纪90年代。这一时期，正是冷战结束后，美国联邦政府大力缩减军费开支、掉头转向民用科研的大背景下，为了保留军事领域研究而通过改组建立国家实验室的时期。这也是美国国防部高级研究计划局（DARPA:Defense Advanced Research Projects Agency）最后一次更名的时期。

由此可见，美国的国家实验室都是伴随国家战略创建和发展起来的。这些实验室体现国家意志，围绕国家使命，主要从事基础性和战略性科研任务，其成果往往对国家的战略决策具有必要的支撑作用。

保持相对稳定的动态平衡

美国的国家实验室中，创建最早的NRL是1923年在托马斯·爱迪生的支持下成立的，其中绝大多数实验室是二战后至20世纪90年代创建的。即使变化最多的FFRDC，在整个体系内也保持着一种相对稳定的动态平衡：占据核心地位、处于国防和国家安全相关重要领域的实验室一直处于FFRDC体系内。同时，为了实现对FFRDC的有机补充，国防部还将部分FFRDC改组为UARC，由高校负责运行管理。稳定的法律法规和规章制度，也是保障国家实验室相对稳定的必要前提。如，作为FFRDC运行管理依据的《联邦规章典》有关章节，规定UARC经费资助的《美国法典》有关章节，NASA及其下属研究中心和实验室成立所依据的《国家航空航天法案》，以及促进技术创新与技术转移的《拜杜法案》《史蒂文森-威德勒技术创新法》《小企业创新开发方案》和《联邦技术转让法案》等，都有着悠久的历史。

此外，在一个新的国家实验室创建之前，首先要经过非常详细的论证和讨论，以证明该实验室具有“长期的研究或开发需求，无法通过已有联邦政府内部或来自承包商资源有效地满足该需求”。换句话说，任何国家实验室，都不针对短期的、任务导向的需求；这些需求更适合通过商业合同或采办等途径来解决。国家实验室为联邦政府各局提供的是一种可持续不间断的能力，针对的是在相对较长时间内的研究或开发需求，典型的如在五年计划中定义的目标。

正是由于持续稳定的发展和长期的积淀，使得每个国家实验室在保持全世界该领域最高水平和成就的同时，维持了一支稳定的研究与开发专家群体和运行管理的工作人员队伍，并且每个国家实验室都形成自身特有的风格和实验室文化。

具有特殊且不可替代的地位和作用

美国国家实验室主要设置在战略必争领域。这些领域包括重要基础前沿研究，关系国家竞争力和国家安全的战略性高技术研究，诸如武器、能源、航天、国防、信息、科学政策及其他领域的基础研究和应用基础研究，以及未来技术先导性研究，产业通用技术和共性技术研究，重大与关键科技创新平台和基础设施，颠覆性技术，等等。这些领域具有长远性、风险大、技术难度高的特点，靠市场机制不能解决，必须由国家集中投资和组织，保证研究开发的连续性和稳定性。

美国国家实验室也是将官、军、产、学、研和公共资源发挥到极致的典范。美国除了“三权分立”之外，在政治中充斥着“铁三角”之说。如，在国家机器的顶层，由国会议员、联邦政府和倡导群体（Interest Groups）构成铁三角；在国防领域，则是由军方、学术界和工业界构成铁三角。在处处形成稳固的铁三角的同时，美国国家实验室也强调制约与制衡，即在国家实验室体系的顶层设计中，鼓励合作与竞争的同时存在。在DOE国家实验室中，通常会针对相似的任务建立两个实验室。例如，劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL:Lawrence Livermore National Laboratory）与洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL:Los Alamos National Laboratory）之间构成竞争关系，这样做的初衷是想通过对经费的竞争形成一种提升工作质量的文化氛围。彼此间没有重叠任务的实验室可以开展合作，例如，LLNL可能与劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL:Lawrence Berkeley National Laboratory）合作，但LBNL经常与布鲁克海文国家实验室（BNL:Brookhaven National Laboratory）构成竞争关系。

所以说，美国国家实验室的目的和意义中，战略“布局”要高于解决具体问题。国家实验室能够填补美国联邦政府和军方、学术界、民营公司和军工企业、以及其他非政府和非营利组织留下的研究与开发的真空地带，并且独立于标准化的市场环境。从而从本质上确保了来自政治、军事、教育、商业方面的影响不会妨碍国家实验室的根本目标。

确保所有资源和能力能够随时“为国所用”

美国对于科研的管理一直处于相对松散的状态，没有成立独立的科技部实现对全国科研资源的统一配置，也无法直接干预各学科领域的发展趋势。但是，已有的历史事实和当前的种种迹象表明，美国国家实验室本质上是为整个联邦政府维持一个巨大的科技资源和科研能力的储备池。该储备池中汇集并稳定维持着支持国家战略、维护国家安全的各类战略资源，包括重大仪器设备、重要实验平台、尖端技术、顶级人才团队，等等。至于国家实验室究竟以何种模式呈现，是GOGO、GOCO还是COCO？国家实验室所属何种类别，是联邦政府局直辖实验室，还是FFRDC或UARC？似乎并不重要，就好像国家实验室体系放在那里，美国联邦政府从运行管理模式中抽取一种最合适的赋予每一个实验室一般。

同时，美国国家实验室体系还拥有世界上覆盖面最广、效率最高的成果转移机制。在顶层，有《联邦采购规则》（FAR:Federal Acquisition Regulation）等法律法规作为依据和参考；在中间层，以国家实验室联盟（FLC:Federal Laboratory Consortium）等形式形成技术转移（T2: Technology Transfer）平台体系，通过一系列行之有效途径实现国家实验室成果的转化；在底层，通过国家实验室与私营企业、高校等各种灵活的合作和技术转移，实现对科研成果的快速产品化。

虽然美国的国家实验室沿袭了其科研体系松散管理的状态，但是长期以来形成一套有效的运行管理模式，确保了国家实验室的所有科技资源和科研能力能够随时“为国所用”，科研成果转化为产品的周期很短、效率很高。

科研资源集中化程度最高

美国国家实验室是科研资源集中化程度最高的科研体系。对于GOGO和GOCO类型的国家实验室，体系化的试验场所和规模化的仪器设施本身就属于国有，由联邦政府出资建设和研发，每年有可观的经费用于维护和改造。而对于FFRDC和UARC，在实验室与作为发起人的联邦政府局之间通过签订合同和协议等形式，能够非常容易地访问和使用国家级的科研资源和信息资源。实验室获取科研经费投入量是科研资源集中化的重要标志，美国联邦政府财年计划中，获得研发经费最多的研究机构几乎都是国家实验室。同时，国家实验室还以从高校招募顶尖人才到实验室组建研究团队的形式，吸引了大量人才集中解决重大科学问题。

此外，美国联邦政府还通过对科研资源整合的形式强化国家实验室的能力和水平。国防部下属陆海空三军直属的国家实验室，都经历了较大幅度的调整和重组，才形成当前具有可观规模的三个实验室。其他国家实验室中很多也经历了重组、更名等历程。

通过集中优势科研资源，发挥规模效应，能够在很大程度上避免重复建设和资源浪费，特别是在科研投入紧缩或发生重大调整的历史时期，庞大的科研实体承受各方面压力和冲击的能力更强，也更有利于保持该实验室所属领域的持续稳定发展。

取得重大成就，处于领域主导地位

美国国家实验室所取得的成就是举世瞩目的。学术成就方面，以能源部国家实验室为例，二战以来涌现出了30多位诺贝尔奖获得者，加上曾经受能源部国家实验室雇用或得到国家实验室在仪器设施、科研经费等方面支持的科学家，获得诺贝尔奖的总计超过110人次。还产生了数百项国家级重要奖项。每个国家实验室年度经费都在千万美元量级以上，年人均经费约为10~40万美元。

在中国科学院管理与创新评估中心对全球顶级国立科研机构的学术影响力排名中，能源部国家实验室的物理学和工程学排名第一，材料科学排名第三，计算机科学、空间科学和化学排名第四，数学排名第五；NASA下属的研究中心和国家实验室的空间科学排名第一，地球科学排名第三，工程学排名第五，物理学排名第八，计算机科学排名第九；NIH下属的国家实验室在生物和生物化学、临床医学、免疫学、微生物、分子生物和遗传学、神经科学与行为学、药理学与毒理学、神经病与心理学和社会科学的排名都是第一。

建立在重大成就基础上的领域主导地位，使得国家实验室在美国的国家科研体系中发挥了稳定的支柱作用，从而确保了国家科研始终保持着正确的发展方向。

在突出主业的前提下实现多学科交叉融合

多学科交叉融合是美国国家实验室的重要特点之一。大部分国家实验室本身就是多项目/多计划实验室，因此实验室覆盖一系列宽泛的学科领域。少部分国家实验室是单项目/单计划实验室，其创立之初围绕单一目标或设备设施而建，但自20世纪90年代以来，随着信息化的发展，即使是单项目/单计划实验室也在不断拓展自身的研究领域，向综合性研发平台的方向发展。以能源部国家实验室为例，除了在先进计算、基础能源科学、生物环境、核聚变能、高能物理及核物理的主业上保持良好的发展态势，还积极拓展在生物学及生物过程工程、气候变化科学及大气科学、赛博与信息科学、决策科学与分析、地球系统科学与工程、机械设计与工程、核工程、核与射电化学、电力系统与电机工程等领域的研究。而隶属于DoD的GOGO国家实验室为了形成支撑军队高科技实力水平，将军事领域的多学科交叉融合发挥到极致。陆军部的陆军研究实验室（ARL:Army Research Laboratory）整合了计算机与信息科学，人的研究与工程，传感器与电子设备，生存能力/致命性分析，交通工具技术，武器和材料研究六大方向；海军部的海军研究实验室（NRL:Naval Research Laboratory）的主业研究方向为：等离子物理学、空间物理学、材料科学和战术电子战，同时还将研究拓展到先进的无线电、光学和红外传感器，自主系统，计算机科学和人工智能，定向能技术，电子器件的电镀-光学技术，电子战，增强的可维修性、可靠性和生存性技术，以及海军作战相关领域。空军部的空军研究实验室（AFRL:Air Force Research Laboratory）本身就是对14个各具特色的实验室的进一步整合，研究领域覆盖了飞行器、定向能武器、人的绩效、信息化、材料和制造、军需品、推进技术、传感器和航天技术。

此外，由于美国国家实验室很多还承担着支持联邦政府科学决策咨询使命和科研资助管理职能，因此也要求国家实验室对研究领域所涉及的方位不能太窄，以避免在事关国家层面的重大战略决策方面由于信息和知识过于片面而导致的决策失误。

运行管理模式和方式灵活多样

美国国家实验室在内部的运行管理方面采取了灵活多样的模式和方式。实验室究竟如何管理，往往不取决于实验室的类型和所属领域，更多的是考虑如何有利于实验室的发展和发挥作用。国家实验室普遍实行院所长负责制，GOGO类国家实验室的院所长由联邦政府各局或其下属管理机构直接任命，GOCO类国家实验室的院所长由实验室理事会任命或遴选。

为了不干预科研工作，国家实验室内部实行运行管理与科研工作分开的模式。对于GOGO类型的国家实验室，往往设置运行管理和财务管理的独立部门；对于GOCO类型的国家实验室，几乎都有配套的承包商负责实验室运行管理的所有具体工作。以DOE国家实验室为代表，自1996年起能源部开始通过竞争程序遴选其16个GOCO国家实验室的合同管理承包商。DOE与承包商以签订M&O合同的形式授权承包商实施国家实验室的运行管理，M&O合同有效期为5年，到期后由DOE对国家实验室进行评估，以决定M&O合同的续签与变更。到目前为止，这些DOE国家实验室中至少有14个经历过合同管理承包商的遴选程序。例如，自成立以来LANL一直委托加州大学负责运营管理，但因DOE对其管理绩效不满，于2006年6月，通过竞争遴选由新成立的洛斯阿拉莫斯国家安全有限责任公司（LANSLLC: Los Alamos National Security, LLC）作为LANL新的合同管理承包商负责其运行管理。同样地，2006年10月，通过竞争遴选，由阿贡有限责任公司取代芝加哥大学成为阿贡国家实验室（ANL:Argonne National Laboratory）新的合同管理承包商负责其运行管理。

普遍采用“小核心、大外围”的发展模式

美国国家实验室虽然已经集中了大量的优势科研资源，但是在科学研究和工程任务所需资源在深度和广度日益提升的趋势下仍然力有不逮。因此，几乎所有国家实验室普遍采用了“小核心、大外围”的发展模式，以实现在集中优势资源突破重大科学和工程问题的同时，保障内部的均衡发展。一方面，国家实验室的核心方向不变，代表实验室特色的基础设施、基础方向、核心团队保持稳定的发展态势。另一方面，国家实验室以牵头开展合作项目研究，资助通用技术研发，联合培养人才等多种形式，维持着规模庞大的支撑资源。核心与外围之间通过国家实验室的模式和制度实现完美组合。与国防和国家安全、国家战略等相关的研究，牢牢掌控在联邦政府内部，作为支撑的基础研究和应用基础研究则分别由高校和企业来完成。高校以教育和科研为核心任务，许多高校的研究人员本身就是国家实验室工作人员。企业则一直是美国技术创新的主体，是研发活动的最大投入者和执行者。大约3/4的研发工作在企业中完成，3/4的科研人员分布在企业。

事实上，我们国家现在实施的“军民融合”“寓军于民”等战略，在美国科技发展史，特别是国家实验室发展史上是有很多先例可循的。能源部国家实验室的实验场地、平台设施等，原本就是军队武器的试验场和靶场，二战后由于经济上无法承担巨大的运营费用，才转化为能源部国家实验室。NASA在成立之初也是为了军事航天服务的，后来为了发展的需要才转移到纯民用航天领域。而以兰德公司作为第一个研究中心的FFRDC，则一直是以民间科研力量服务军事的目的而存在的。

“小核心、大外围”的发展模式充分发挥了国家实验室承上启下的衔接作用，既有利于国家战略的贯彻实施和长期保持，也充分压缩了维持的代价和成本，提高了灵活性。

采取有效的上层监督管理模式

美国联邦政府及其下属各局对国家实验室采取了有效的上层监督管理模式。根据三权分立的原则，对国家实验室的监督管理功能分散在行政、立法和司法各系统。

在美国行政系统中，总统具有最高决策权，直接辅助总统进行科技战略决策和相关预算编制的行政部门包括白宫科技政策办公室（OSTP:Office of Science and Technology Policy）、国家科学技术委员会（HSTC:National Science and Technology Council）、总统科技顾问委员会（PCAST:President’s Council of Advisors on Science and Technology）及白宫管理和预算办公室（OMB: Office of Management and Budget）。在这一层次，联邦政府主要通过顶层监管的形式实现对国家实验室的管理，国家实验室的主要负责人要定期或针对关键问题在听证会上回答来自联邦政府的质询。以书面形式记录的质询和答辩内容，在整理后编入联邦政府科研法规体系，作为国家实验室实际运营的法律依据。联邦政府与国家实验室相关的各部门包括DOE、DoD、NASA等，这些部门定期会同或委托国家科学、工程和医学院（NASEM:National Academies of Sciences Engineering, and Medicine）等对国家实验室开展评估工作。

通过联邦政府每一财年在经费上的宏观调控，以及定期的听证会和实验室评估，实现了联邦政府对国家实验室的有效监督管理。

伴随国家大型科技计划而生

美国联邦政府是较早组织大型科技计划以带动科技整体发展的国家，而国家实验室体系的形成和完善，与美国联邦政府所组织的大型科技计划是密不可分的。曼哈顿计划的顺利实施造就了DOE国家实验室体系；而阿波罗计划和航天飞机计划则促成了NASA及其下属研究中心和实验室的诞生。此外，星球大战计划、人类基因组计划、信息高速公路计划、国家纳米计划（NNI:National Nanotechnology Initiative）等，其中都有国家实验室的参与。

通过这些大型科研计划的实施，为美国在核能、航天、医学、信息科学、材料科学等领域的基础研究、应用基础研究、关键技术突破、科研试验条件建设、人才团队建设、产业发展等方面奠定良好的基础，同时也催生了国家实验室，从而聚集了大量科技人才，拥有了空前的智力优势，进而迅速转化为技术优势，从而奠定了美国作为世界科技中心的地位。

对科研中的冲突持宽容的态度

几乎在所有美国国家实验室的运行管理要求中，都强调“国家实验室必须允许科研兴趣中的组织冲突”，也就是说，不能以政治或商业行为干预国家实验室的研究工作。这是国家实验室在国家科研体系中所处的地位和所承担的职能所决定的。国家实验室所承担的科研任务的周期最长、难度最大、失败风险最高，这是普通高校或民营企业所难以承受的，唯有国家实验室才能胜任。一方面，在经费投入上确保了研究的持续性和稳定性，非竞争类项目占据国家实验室经费来源的大头；另一方面，国家实验室工作的目的不是利益的最大化，负责运营国家实验室的都是高校或非营利组织。

在美国国家实验室“名不副实”基本结论的基础上，本文对美国国家实验室的基本特点进行了全面的分析。美国作为科技和军事大国，其科技实力从二战期间甚至更早时候就开始布局，在历经冷战至今的70余年的发展历程中，一直保持着前沿地位与健康、有序的发展态势，这与其在以国家实验室为实体的国家科研顶层规划方面的特点有着密切的关系，可以说，美国国家实验室的总体布局和战略发展，在一定程度上左右着美国全国乃至全世界的科技发展趋势。因此，通过对美国国家实验室特点的深入分析和进一步挖掘，将对我国科研体系、特别是国防科研体系的设计与构建，具有非常重要的参考价值。

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