开放科学(资源服务)标识码(OSID)：
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习近平总书记在中央财经工作会议上指出，我国科技创新能力不断取得新突破，但科技创新发展质量和实力与国际先进水平差距明显，核心技术仍受制于人，而摆脱这种局面的关键是加强基础前沿研究，基于重大科学发现、突破，塑造核心技术能力。目前我国基础研究工作主要集中在科研院所。我国在长期科技发展进程中，建立了国家重点实验室、试点国家实验室、国家技术中心和国家工程中心等，但这些科研机构对国家战略承载、军事科技实力跃升、产业引领的作用还不够突出。
随着国家创新驱动发展战略深入推进，国家层面对国家实验室建设寄予很高期望。从美德等国家建设实践看[1-3]，其均在特殊历史时期和科技发展机遇阶段，遴选出重大方向，超前部署国家实验室，助力战略目标实现。可以说，定位于顶尖水平的国家实验室很可能也应该是我国实现科技创新驱动发展及抢占全球科技、经济和国家安全制高点的重要载体。目前我国已开始重新思考国家实验室建设问题，上海、安徽和广东根据各自的区位条件、产业需求筹建省实验室，旨在抢占国家实验室建设先机。北京在科教资源、科技设施和平台、科技投入和科技人才方面优势突出，定位于发展成为全球科技创新中心，而国家实验室建设是北京在新一轮科技竞争中保持领先地位的关键。
国家实验室是一种世界通行的科研组织形式，兴起、发展于二战前后，主要围绕国家使命，从事基础性和战略性科研任务，通过多学科交叉融合，解决事关国家安全和经济社会发展全局的重大科技问题，是一种科研活动组织模式创新，是大科学时代发展的必然趋势[3-4]。
国家实验室在美国被称为联邦实验室，德国称其为研究中心或学会，俄罗斯命名为国家科学中心，但无论何种称呼，均居于国家创新体系的核心地位。从科技资源投入和科技成果产出看，美国国家实验室及其设施机构在研发体系中的经费位居全球第二，研发投入约占联邦政府财政预算总额的1/3，其中洛斯阿拉莫斯国家实验室诞生了影响二战局势的原子弹，劳伦斯伯克利国家实验室已产生了13位诺贝尔奖获得者和80多位美国科学院院士；德国马普学会近几年的年度财政预算达20多亿欧元，1914年至今产生了32位诺贝尔奖获得者，每年产出的高水平学术论文占到国内总量的1/3；英国的卡文迪许实验室是近代科学史上第一个社会化和专业化的科学实验室，产生了电子、中子、原子核的结构以及DNA双螺旋结构等足以影响人类科技发展进程的成果，自1874年创立至今，产生了28位诺贝尔奖获得者。这些各具特色的国家实验室制度构成了国立科研体系的重要内容，国家实验室已成为科技竞争的核心主体以及重大科技成果产出的重要载体。
我国试点国家实验室已在自然科学研究领域发挥重要作用。2003年11月，国家科技部批准筹建合肥微尺度物质科学等5个国家实验室；2006年12月扩大试点，启动青岛海洋科学与技术等10个国家实验室筹建工作，并持续至今；2017年11月，科技部将北京分子科学等6个试点国家实验室组建为国家研究中心。这些试点国家实验室的建立在发挥制度优势、整合创新资源、提升原始创新能力方面成效显著：近5年的国家自然科学一等奖全部出自试点国家实验室；获得了欧洲物理学会菲涅尔奖、德国洪堡奖等近50项国际著名奖项；在量子通信、高温超导和纳米材料、石墨烯等方面的成果可比肩前沿科学领域同类先进机构。
我国现有科研机构和大学在重大原创成果发现和突破方面缺少影响力。1984年以来，我国先后启动了“国家重点实验室计划”、“国防科技重点实验室计划”、“国家工程技术研究中心计划”，以及试点国家实验室建设计划，陆续建成了一批国家级科技研发机构，构成了我国国家创新体系的基本框架。截至2017年底，累计建设国家重点实验室503个，国家企业技术中心1 276家，国家工程实验室217个，国家工程研究中心131个[5]，国防科技重点实验室58家[6]。这些国家级科技研发机构在基础研究、应用基础研究、优秀科技人才聚集与培养、先进科研装备基地设施建设等方面发挥着重要作用，但仍然存在一些不足之处：①在聚焦重大前沿科学问题、引领科学发展方面的功能还有待加强，重大技术突破和科学发现等原创成果产出不多；②缺乏创新生态链条的总体布局与规划，技术领域重叠和重复建设问题普遍；③管理上条块分割，部门间协同合作及对资源的整合利用不足；④缺少稳定的启动经费和运行维护经费支持[7]；⑤评估偏重于形式[8]，缺少对自主创新价值的科学评价等。总体上看，国立科研机构重大原创能力尚未凸显，未能有效攻克战略性、瓶颈性的重大科学问题和技术难题。
在当前发展阶段，我国经济发展需要国家实验室引领突破。2017年，我国GDP占全球经济比重15%左右，居世界第二位。研发经费投入总量为17 500亿元，研发投入强度为2.12%。其中，基础研究经费为920亿元，基础研究占研发经费比重为5.3%；科技进步贡献率为57.5%，与美国和日本的70%存在差距，不少领域大而不强，整体上还未实现创新驱动发展，而传统的要素驱动发展模式难以为继。新常态下，亟需依靠科技创新为经济发展注入新动力。
《国家中长期科学与技术发展规划纲要(2006-2020年)》指出：“根据国家重大战略需求，在新兴前沿交叉领域和具有我国特色和优势的领域，主要依托国家科研院所和研究型大学，建设若干队伍强、水平高、学科综合交叉的国家实验室。”十八届五中全会报告提到，“在重大创新领域组建一批国家实验室，积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程。”习近平总书记指出，要加快建设以国家实验室为引领的创新基础平台，并将国家实验室定位于体量更大、学科交叉融合、综合集成、聚集国内外一流人才的高地，打造成为抢占科技创新制高点的重要载体。习总书记在2016年的“科技三会”上提出：“要以国家实验室建设为抓手，强化国家战略科技力量，在明确国家目标和紧迫战略需求的重大领域，在有望引领未来发展的战略制高点，以重大科技任务攻关和国家大型科技基础设施为主线，依托最有优势的创新单元，整合全国创新资源，建立目标导向、绩效管理、协同攻关、开放共享的新型运行机制，建设突破型、引领型、平台型一体化的国家实验室。”
这一系列部署为建设国家实验室指明了方向，即“从重大科学创新入手，实现关键核心前沿技术突破”，这将为我国经济发展提供新的源动力。北京市建成全球科技创新中心的新定位，客观要求国家实验室建设应认真学习大国经验，对标国际一流。美德英等国已建成了一批高水平的国家实验室，产生了很多改变世界的创新成果。其中，美国联邦实验室因突出战略性和引领性，以及被广泛推广的管理模式而成效显著，最具代表性，非常有参考意义[9]。国内的上海、安徽和广东已开始探索国家实验室建设模式，这为北京建设国家实验室提供了有益参考。
美国联邦实验室的定位和目标通过法律形式固定下来。美国2005年发布的《联邦采购条例》规定：“联邦实验室应该满足政府特殊的长期性研发需求，当政府既有的其它研究机构或私营研究机构不能有效满足这些需求时，联邦实验室应倾向于公共利益，保持客观性和独立性，并向资助机构充分披露信息。”在此基础上，美国国会陆续通过了一系列补充条例，明确了联邦实验室的定位，即从事“长期性、战略性、公共性和敏感性”研究。目前，美国已建成720多个联邦实验室，包括1 500个独立研发设施机构[10]，提供了丰富的管理和运行经验。
(1)“政府所有-合同管理(GOCO)”为主的体制。美国联邦实验室大多采用GOCO模式，采用“国会-资助单位-承包商(管理实体)-国家实验室”四层决策治理体系。国会是国家实验室体系的最高决策机构，负责其设立与终止、预算审批、外部评估等；资助单位主要有能源部、国防部等联邦部门；承包商有大学、非盈利机构和产业组织。资助单位与承包商签订具有法律效力的“管理运行承包合同”，通常以5年为合约期限，通过这种长期资助方式规范和保证联邦实验室发展[11]。GOCO体制的优势在于：联邦政府综合运用监督、评估、奖励及合同自身涵盖的竞争机制，确保政府对联邦实验室的领导和宏观调控，使其始终围绕国家重大战略需求高效运行，并保持卓越竞争力，始终与高水平科研机构保持合作关系。
(2)依托大科学装置开展前沿综合交叉研究。围绕前沿科技问题，科研团队依托大科学装置开展交叉性、综合性研究。阿贡国家实验室原主任彼得·里特伍德教授介绍，美国联邦实验室均配备有大科学装置，如粒子加速器、超级计算机、先进光源等。由于大科学装置建造、运营和维护成本很高，这些费用均由政府提供。中科院院士柴之芳认为，综合性强是美国联邦实验室与我国国家重点实验室的重要差别之一。美国能源部对实验室的要求是：“注重科学领域的交叉点，而不是各学科内部。联邦实验室的价值在于能从事高校或民间研究机构难以开展的交叉学科综合性研究。”如布鲁克海文国家实验室，它有先进加速器、同步辐射、分子影像和核成像、计算科学等4个研究方向，下设8个科学中心。这种综合交叉综合研究模式也是北京建设国家实验室的一个重要方向。
(3)持续稳定的高额经费支持。美国17家国家实验室2015年财政总运行经费达138亿美元，其中116亿美元(84%)来自能源部和核安全局，每个联邦实验室每年可获得数亿至10多亿美元财政经费。联邦采购协议规定，联邦实验室接收的资金中至少70%必须来自联邦政府，接受来自非联邦部门的资助须经过主资助单位同意，以保证国家实验室的战略方向。目前，美国联邦实验室90%以上的经费来自联邦部门。首先由资助单位派驻监管国家实验室的驻地办公室征集制定各个实验室的总预算，然后由资助单位提交美国国会审议。国会审议通过后，资助单位和运营单位通过“雾化预算”方式将预算资金分配到每个“资金桶”。每个预算周期(3年)结束后，国会委托审计署对实验室的绩效进行外部评估，根据评估结果确定下一个预算周期绩效拨款额度，利用绩效评估和绩效拨款保持对国家实验室的正向激励作用。
(4)科学的人员管理办法。第一，灵活的合同制人员管理办法。美国联邦实验室在世界范围内选拔和聘用人才。主任级别的选用一般是学术水平高、社会影响力大的知名学者或诺贝尔奖获得者。研究人员通常因项目需要组建或解散，可以兼职，流动性较高。一般研究人员的聘任形式有任期年限制和项目合同制，前者存在任职年限序列，竞争性较强，一旦获评终身任职后，即可按照公务员人事制度管理。第二，科技人员评估、考核与晋升机制多采用同行评议，评议专家组由其它实验室、政府机构、大学及工业界的知名专业人士组成。这种评议制度鼓励竞争，有利于激发人员的创造性、营造公平竞争的环境，进而筛选出合格的领军人才。第三，利用绩效奖励最大限度地调动青年科研人才的积极性。
(5)资源开放共享。美国联邦政府以法律法规形式，推动国家实验室科技资源开放共享[12]。为提高设备使用效率，国内外科学家只需履行简单的开放程序，就可使用国家实验室的先进仪器设备。截至2017年，已有115位诺贝尔奖获得者在能源部的国家实验室工作过或开展过合作研究，一些主要国家实验室全年实验量的大部分来自实验室以外的科学家和研究机构。另外，国家实验室的成立初衷是为了研制大型科学实验装备，而开放共享才能更好地发挥设备的功能，如洛斯阿拉莫斯国家实验室。这是因为，开放共享能集聚大批访问学者和“设备用户”，促进其思维碰撞，进而提升国家实验室的学术水平和国际声誉。
(6)注重与大学协同融合。大学与实验室融合的机制催生和促进了大批跨学科创新研究。联邦政府将部分国家实验室交给大学管理，推动国家实验室与大学科研、教育优势互补，实现合作常态化，具体有两种主要实现模式：第一种模式为，加州大学San Diego分校与其管理的洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)合建的工程研究所。该研究所位于LANL附近的科研园区内，人员是两单位航空和材料领域的科学家，从事结构安全监控等方向的科学研究和人才培养；另一种模式为合作开展跨学科创新性研究和教学项目。例如，Lawrence Berkeley国家实验室与加州大学伯克利分校共建高能电池电化学研究队伍，该团队负责执行及监管美国可充电池和燃料电池研究，以及能源部交通技术用电池项目。
(7)注重国家实验室技术转移功能。推进技术转移是联邦科研机构法定的功能和义务，美国《史蒂文森-怀德勒技术创新法》明文规定，国家实验室要更好地发挥作为国家及地区增长引擎的功能，满足所在地区行业与公司的中近期技术需求，包括技术转让、与私营部门合作等。美国联邦实验室成功实现技术成果转化，离不开法律、政策、资金投入和激励等各方面配套制度的保障，20多部技术转移激励法规有效提升了科技成果转化效率。
除美国外，英国、日本和德国也建立有相对完善的国家实验室体系[13-17]，其主要经验有：从国家层面推动国家实验室组建，制定法律法规或条款规范其运行、保证发展方向；为国家实验室和科学中心提供充足、稳定的运行经费，并建立有限、有序的经费竞争机制，引导研究合作与竞争；对于领域和项目选择，由科学家团体自主决策；采取科教融合的发展策略，促进研究领域广泛交叉、大科学装置开放共享；强化和重视技术转移机构和技术转移能力建设。
试点国家实验室在自然科学研究领域处于国内领先地位，但与达成初始目标仍有很大差距：一是定位和目标尚不明确，多数试点国家实验室未能发挥对国民经济和科技创新的牵引带动作用；二是经费资助额度小且不稳定。科技部重大专项办公室主任徐建国表示，目前试点国家实验室获得的经费中，来自中央财政渠道竞争性项目的占到80%以上[18]，而美国和德国国家实验室运行经费至少70%都是由联邦政府稳定提供的，且年度经费达几十亿美元。虽然我国在2008年设立了“国家重点实验室专项经费”，但采用的是临时性补贴措施，没有解决试点国家实验室经费稳定支持问题，科研人员人均稳定支持强度明显低于国家重点实验室[19]；三是运行办法不明确，一些试点国家实验室负责人表示，目前国家实验室在责任划分、人才支持和运行办法等方面缺少国家层面的规范性文件指导，交叉学科设置、科技与教学互动、企业参与技术创新等政策支持和管理办法不明确，导致国家实验室建设一直在摸索中前进。
2017年6月，国家批复上海张江、安徽合肥和北京怀柔三大综合性国家科学中心建设项目，这是提升国家在科技领域竞争能力的重要平台，而主要载体是国家实验室和大科学装置群。
(1)张江实验室。位于张江科学城核心区内，由上海市政府与中科院共建成立，中科院院长和上海市市长共同担任管委会主任，统一领导、监管和指导张江实验室运行和国家实验室申请筹建等工作。张江实验室由中科院上海高等研究院承建，研究院院长王曦院士同时担任张江实验室主任，确立光子科学基础设施群建设、生命科学和信息技术，以及二者交叉形成的类脑智能三大攻关方向。中科院将上海光源等在沪大科学装置划转至张江实验室统一管理，上海市科委先期给予经费支持，上海市政府以市级重大专项为载体，通过试点实验室平台化、负责人外聘制度落实以及多单位协同等科研组织方式，实现交叉融合和开放协同[20]。目前，以张江实验室为核心的全球规模最大、种类最全、功能最强的光子大科学设施集群初步形成，吸纳了一批国内外优秀科技管理人才，并力争成为首批国家实验室[21]。
(2)合肥量子信息国家实验室是安徽省政府与中科院牵头，中国科学技术大学具体承办的“一号工程”，规划用地53.75hm2，一期总投资约70亿元。其中，安徽省政府和上海市政府各提供10亿元启动资金，国家计划5年投资1 000亿元。实验室以量子信息与量子科技创新研究院为承载主体，是合肥综合性国家科学中心的核心构成，建成后将以国家信息安全和计算能力等重大需求为导向，主攻量子信息主导的前沿科学问题和关键技术瓶颈，培育形成量子通信、量子计算和量子精密测量等战略性新兴产业。合肥科学中心与中科院牵头成立合肥科学中心理事会，由省政府委派人员担任科学中心办公室主任；中科院设立合肥专项办，成立由国内外33位专家组成的专家咨询委员会；合肥拥有同步辐射、全超导托卡马克和稳态强磁场3个大科学装置，是除北京以外，国内大科学装置最密集的地区。实验室成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”、贯通了世界首条量子保密通信“京沪干线”、研制出世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机；吸引了一大批院士等高端人才加入实验室，并首次承办国际量子密码领域最具影响力的学术盛会“第八届国际量子密码会议”。
(3)2017年2月，广东省首批4家省实验室获准建设，广州、深圳、佛山和东莞各1家。2018年11月，第二批3家省实验室获准建设，布局在粤东和粤西。广东省实验室以“领域+省实验室”命名，重点攻关全国和全省重大科学问题、产业转型和新兴关键技术难题，运行模式为省政府规划设计，地方政府主导建设、运营和管理，依托高校、企业等优势单位协同共建或地市政府牵头组建，3年进行考核评估，5年为一个建设周期。地级以上市政府是广东省实验室的运营与管理主体，主要为其提供政策、资金、土地和建设机制保障；经费以地方财政为主，依据项目建设成效和评估结果给予后补助，并逐步引入“科技金融模式”，引导民间资本进入省实验室。体制上，省实验室为独立法人实体，不定行政级别，实行省实验室理事会领导下的实验室主任负责制，设立建设专家咨询委员会和学术委员会，注重与优势研究单位协同合作以及产业技术输送[22]。
上海、合肥和广东均启动了突出地方需求和特点的建设方案。从设立初衷看，张江和合肥是国家批复的综合科学中心，其中合肥的量子信息科学国家实验建设方案已上报国务院。广东是改革开放先行地，经济体量大，产业需求明确，始终围绕建设国家科技产业创新中心的要求，通过建设省实验室培育国家实验室。从投入看，合肥投入最大，广东主要依靠参建地市投入，自身投入力度稍小。从研究方向看，上海和合肥均是围绕优势学科和科学装置设施，选定能源、材料、物质、生命、环境等领域作为实验室主攻方向，更关注前沿学科和学科交叉领域。广东省主要围绕国家及省内前沿科学和关键技术问题、产业转型和战略性新兴产业发展趋势确定实验室发展方向，其中东莞依托大装置建设省实验室。从地区基础看，三地充分发挥和依托中科院的优势建立省实验室，但又各具地方特色，张江、合肥的大学和科研院所较广东更具优势，广东的企业和研究院相比张江、合肥更胜一筹。
从公开资料看，上海张江、合肥和广东充分融合本地优势资源选择研究领域和发展方向，国家实验室建设比北京先行一步。从国家战略角度考量，作为一个大国，既要注重与国际并跑或跟跑的领域，也要有前瞻性和战略性的发展方向，集中最优势的资源，选择最优良的环境，给予高额度稳定经费支持，围绕我国科技、经济、军事等关键技术领域建设国家实验室。北京在科技投入、基础、资源、环境等方面优势显著，理应在国家实验室建设中大有作为。
建设国家实验室并不是另起炉灶，而是通过现有优势科技资源的优化整合，实现科技人才、经费、数据和平台高效配置和产出[23]。北京市建设国家实验室在以下基础和条件方面优势凸显。
(1)试点国家实验室筹建早、基础好。如试点国家实验室参建单位高能所如今也参与到怀柔科学城的高能同步辐射光源的建设中。
(2)国家重点实验室布局基本反映出基础研究力量的地域分布情况，而北京发展成为全球科技创新中心的战略定位，突显其科研优势。《 2016年国家重点实验室年度报告》显示，截至2016年底，全国运行的国家重点实验室共计254家，京沪苏数量稳居第一梯队，北京占到79家，接近1/3，上海32家，江苏20家，见表1。其中，北京大学拥有14家，清华大学拥有11家，居高校重点实验室排行榜前两位。
表1 国家重点实验室地域分布(2014年数据)
所属地区数量(个)所属地区数量(个)所属地区数量(个)北京79天津6上海32重庆5河北1山西2辽宁8吉林10黑龙江4江苏20浙江9安徽1福建4山东3河南1湖北18湖南5广东11广西1四川9云南2贵州2陕西13甘肃7新疆1
资料来源：中华人民共和国科学技术部
(3)中科院是我国重大科技基础设施建设和运行的主要力量，已筹建重大科技基础设施共20多项。在中科院支持下，怀柔科学城已开工综合极端条件实验装置和地球系统数值模拟装置两大科学装置，以及清洁能源材料测试诊断与研发等五大交叉研究平台建设。大科学装置和交叉研究平台是国家实验室的重要支撑，为北京奠定了显著的科研条件优势。
北京市利用丰富的教育科技资源培育了一大批人才，至少有50%的两院院士集中分布在北京的院所和高校，每年开展科研课题3万多项，产出科技成果1万多项，获得的国家级奖项约占全国的30%。
(1)高校方面。北京拥有“双一流”高校8所，数量全国最多。截至2016年底，北京拥有59所高校，其中重点高校23所，占全国1/4。北京高校拥有500个博士培养点，博士培养规模占全国1/3。从各省高校科技资源看，2016年北京地方所属的44所高校科技经费最高达223.35亿元；教学科研人员也最多，达74 292人；人均科研经费最高，达30.06万元，三项指标均居全国首位，如图1所示。其中，清华大学和北京大学占到北京所有高校科研经费总和的25%。此外，地方高校产出的国内论文数和国际论文数也居全国第一[24]。
图1 2016年各地区高校科技经费及研究与发展经费支出(单位：千元)
数据来源：《2016年高等学校科技投入资料汇编》
(2)中国科学院。作为全球最大的科研机构，中国科学院集聚最强的科研队伍、最全学科门类，承担国家最急切的战略任务，下设104家研究所(中心)，6万多名科研及管理人员，5万多名研究生(在读博士生占全国的10%)。中国科学院大学拥有340余位两院院士、4个试点国家实验室、30个国家重大科技基础设施和大科学装置、84个国家重点实验室、41个国家工程研究中心(实验室)。截至2017年，SCI论文发表量居全国第一，达13 961篇；2014年累计授权发明专利5 386件。国家科技三大奖方面，获得国家最高科技奖的院士有20人；获得国家自然科学奖491项，约占全国授奖总数50%；获得国家技术发明奖222项，约占全国授奖总数40%[25]。北京市政府通过与中科院在怀柔布局科教产业园，建立了长期合作发展的基础。
(3)北京地区人才资源丰富。北京地区人才总量约651万人。人才对北京经济增长的贡献率达51.8%，居全国前列。北京人才和科技竞争力指标最高，百万人口中专业技术人员约占10万人，主要分布在经济领域、电子及通信、计算机应用、生物工程等高新技术产业领域。2015年，北京“每万人平均研究与试验发展人员全时当量”113.21人，居全国第一。
(4)原始创新能力不断增强。至2017年5月底，北京市拥有国家级科技创新基地超过300家，占全国1/3。近5年来，在京单位主持完成并获国家级科学技术奖励的成果近400项，约占全国获奖总数的31%。在全国“领跑”世界的技术成果中，55.7%产生于北京。
《中国区域创新能力评价报告》(2007-2017)显示，北京市近十年的区域创新能力在全国稳居前列(见表2)，“知识创造能力”等多项创新指标排名领先，说明北京基础研究能力始终在全国保持领先地位。国家实验室更关注基础研究能力和前瞻性研究能力，北京在这方面优势明显。
表2 2007-2017年北京市区域创新能力综合排名
排名200720082009201020112012201320142015201620171广东上海江苏江苏江苏江苏江苏江苏江苏江苏广东2上海广东北京广东广东广东广东广东广东广东江苏3北京北京广东北京北京北京北京北京北京北京北京4江苏江苏上海上海上海上海上海上海上海上海上海5浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江浙江6山东山东山东山东山东山东山东山东山东山东山东7天津天津天津天津天津天津天津天津天津天津天津8辽宁辽宁四川湖北辽宁重庆重庆重庆重庆重庆重庆9四川湖北辽宁四川安徽安徽安徽安徽安徽安徽湖北10湖北四川湖北重庆重庆湖南福建湖北福建陕西安徽
资料来源：柳卸林，2007-2017年中国区域创新能力评价报告
雄厚的科技教育资源增强了北京市的知识创造能力。从近11年的区域报告数据看，北京市“知识创造能力”指标稳定在全国第一，基础研究方面的主要指标如论文发表和专利授权数等，同样领跑全国。
2017年，北京市研发投入强度达5.7%，科研产出在英国《自然》杂志刊登的“2017自然指数-科研城市”全球500个城市中，排名首位。强劲的研发活力为科技型中小企业和高精尖产业发展提供了有力支撑，使北京成为仅次于硅谷、独角兽企业密集的区域。其中，企业专利创新20强的企业集中分布在软件、IT、航空航天领域，技术合同成交额的73.4%(总额1 997.2亿)流向其它省区，占全年成交额的51%，覆盖全国350多个城市。北京市作为全国科技成果交易中心和国际技术转移枢纽的地位不断巩固，创新驱动发展格局初步形成。这些独具优势的创新要素，使未来京津冀协同发展离不开北京的辐射带动。
北京市拥有雄厚的科技创新资源，有责任也有能力在打造全球原始创新策源地、建设国家实验室的过程中有所作为。由此，提出以下建议：
(1)实验室架构方面，建立实体的、直接对最高领导部门负责的实验室机构。目前，国内在建国家实验室或隶属于所辖省市，或依托某一单位代管，在建设架构探索上未突破传统模式。国家实验室是一个大科学交叉研究机构和组织模式，不应带有行政级别。我国国家重点实验室依托单位管理，实行党委领导的主任负责制，在重大问题决策上，主任需主动征求党委意见、接受党委监督，绝大多数试点国家实验室也采用类似的管理制度[26-27]。但是，充分认识和全面把握科学发展规律、预判科学研究趋势的是科学家，科学家不对实验室负责，势必影响科技资源投入和产出方向。北京建设国家实验室可采用直接对最高领导部门负责的实体单位架构，以增强实验室的战略地位和科学家的科研自主权。具体而言，国家实验室直接对北京市政府负责，北京市政府直接领导、决定实验室的设立与终止、预算审批、批复、审计和绩效评估、后续支持等关键事项，并委托高校、研究所、企业、基金会等第三方机构管理运营。同时，完善理事会、咨询委员会、理事会代表会议和管理办公室等机构设置，全面听取资助方、科学家的意见，确保科学家团体在国家实验室建设和运行中的自主决策权。
(2)战略定位上，有所为、有所不为。国家实验室建设的战略定位要有大局意识、核心意识、战略意识。具体而言，首先要立足国家对北京“一个中心、四个定位”的建设要求。根据习近平总书记的指示，北京市一切工作服从并服务于这个要求。加强对国家实验室建设的集中领导，建立最高级别的决策体系；其次，在国家实验室研究领域和战略方向选择上，坚持问题导向、目标导向和需求导向，瞄准“从0到1 ”的硬创新，聚焦于环境、生命、地球、物质和空间等关系人类命运、国防安全、国计民生的“掐脖子”和公共领域，努力实现引领和突破，真正摆脱核心领域受制于人的局面。结合技术发展前沿态势的研判，组织战略科学家和军事科学家等共同商讨领域选择，围绕领域战略性和自身基础条件，确定主攻领域和方向。
(3)国家实验室筹建主体方面，由北京市政府牵头，联合在京科研院所和高校共建。北京市可联合各领域科学家、各行业企业家，研讨北京建设全球科技创新中心和建设国家实验室的关系，在明确国家实验室战略定位、领域选择的基础上，联合在京的优势科研院所和高校共建。如中科院最早就是一个国家实验室性质的机构，在自然科学领域具有国内一流的科研基础和研究能力，既不隶属于某个部委也不代表某个行业，不具备任何功利性。中科院在试点国家实验室建设中积累了丰富的经验，如何发挥中科院的优势资源和功能，对于建设好北京国家实验室至关重要[28]。但依靠单一机构建立国家实验室很难避免体制弊端。北京应在现有优势科教基础上，充分挖掘、激发在京高校和科研院所更大的动能和潜力。
(4)空间规划方面，应围绕“三城一区”做配套设计。目前，前沿基础科学领域取得重大突破越来越依赖于大型科学装置。据不完全统计，1950年以前，基于大型科学装置产生的诺贝尔物理学奖仅有一项；1970年以后该数据上升到授奖总量的40%；1990年以后，该比例高达48%[29]。劳伦斯伯克利国家实验室的发展战略在不同时期有所调整，但其研发和应用活动始终以大科学装置为基础，确保其在领域内的世界领导地位；德国亥姆霍兹联合会也是基于数个核能大科学装置和研究中心运营的；合肥、上海和广东充分利用本地大科学装置实现突破发展。怀柔区启动的大科学装置和交叉研究平台建设项目均是以领域内优势学科单位为依托，表明北京市已具备国家实验室建设的前提条件。相较于北京市区，郊区怀柔的用地空间、用地成本和空气质量更适合科研活动研展，并且有利于提高闲置土地使用率。近年来，中国科学院和在京高校陆续在怀柔设立分支机构，相关配套逐步完善，这为国家实验室运转和科研人才生活提供了一个宜居宜研的环境。
(5)经费来源方面，由北京市最高领导部门定向批准80～90%的稳定经费，引导项目竞争。美国通过立法保证联邦实验室经费来源的稳定性。安徽、广东和上海对国家实验室建设的投入力度也很大，虽然经费来源渠道不同，但目标都是激励科研人员全身心地投入到科学研究中。科学研究具有探索性和不确定性，要求被授予更大的自主权开展独立研究，始终坚持服务于建设北京成为全球科技创新中心的战略目标。目前财政资金管理办法刚性较强，因此国家实验室的经费应直接由其最高领导部门(如北京市政府)定向批准，通过财政审计的资金可用于支付行政人员的相关开支，避免重复试点国家实验室靠争取国家竞争性经费搞研究的老路。不同研究领域的国家实验室经费来源应有区别，如关系到国家重大战略目标、使命和产业共性技术的领域，应主要或全部由国家资助。其中，全额资助应加强定期绩效考核；对于专注应用基础研究领域的实验室，实施竞争性项目经费分配及社会资本多元投入方式，甚至可以突出企业的主导作用，确保研究项目与市场紧密联系。
(6)建立优势学科群，重视跨界融合，促进设施共享和交叉研究。创新是国家实验室最关键的基因之一，需要高度结构化知识体系支撑。建立学科群有助于学科融合，而学科融合又能孕育新的学科群，进而促进创新。科教融合能将高效、优质、丰富的科学研究资源转化为人才培养优势，中科院的绝大多数学科，特别是优势自然科学学科集中在北京，如北京大学的分子医学、数学科学，清华的信息技术、建筑学科、北航的航空科学、空间与环境科学，北师大的数学系、心理系等，都可为国家实验室建设提供学科基础。科研设施共享需要制定一套行之有效的管理办法，通过增强设施使用效用，挖掘研究潜力，促成交叉研究和融合创新。另外，北京市政府可考虑授予北京市属高校更多的自主权，使其主动参与到国家实验室建设中。
(7)运行机制方面，尊重科学、尊重知识、尊重人才、尊重市场。打破现有的科技体制约束，探索符合科学发现和技术创新规律的体制机制，释放科研院所和大学的创新活力。具体而言，聘请领域内顶尖科学家担任实验室主任，用做科学的方式管理科学，而非用管干部的方式管理科学家；可结合领域专长，差异化地采用GOCO模式，承担国家实验室建设的高校或科研院所与管理部门签订具有法律效力的管理运行承包合同，合同涵盖管理、问责、竞争与合作四大要素，侧重科研成果战略性和适用性考核，采用绩效预算管理方法进行激励；注重从科学到技术到创新的衔接。在保证部分领域前瞻性研究的基础上，建立需求导向和应用导向，引导科学技术与产业、生态、环境等领域融合，进而实现技术成果应用和商业化；避免唯论文、唯专利、唯职称、唯奖励的选拔和考核标准。科学发现和技术突破需以知识积累和重点攻关为前提，因此科学技术研究不能急功近利，也不能只用论文和获奖数量评价科研工作，而应注重开展标准化、产业化的评价和测度，针对学科特点差异化地制定评价周期和方案。
(8)重视技术转移、成果落地，加强对产业的培育、支撑和引领。国家实验室建设目的不应是产生大量沉睡的成果，其对国家或地区的贡献体现在通过与产业部门尤其是领先企业和领先用户联系与合作，实现研究成果商业化，具体有两种方式，一种是知识产权许可，另一种是与企业开展项目联合攻关。美国的技术转移服务体系设有法律、政策、资金投入和激励机制等配套保障制度。北京市国家实验室建设也应注重研究成果商业化体系和机制配套，加强实验室与北京市政府的联系，并根据研究领域，重视对实验室评价体系中技术转移和成果落地绩效的考核。同时，以国家实验室促进地区产业发展，不仅要关注大企业，也要注重与创新型中小企业开展合作。
综上所述，无论是贸易战也好，科技战也罢，科技实力提升终究是一项任重道远的任务，北京市应充分把握国家实验室建设机遇，塑造竞争优势。具体而言，一是成立专门的实验室，集中突破前沿和关键技术领域，产出一个或一批抢夺话语权的硬科技，如芯片、地空、物理、地球科学技术等；二是在优势领域重点建设国家实验室，如整合北京生命科学院、人工智能领域的科研院所，优先确立相关领域的国家实验室研究方向；三是设计面向国家实验室的重大政策措施。美国、英国针对国家实验室的建设和运行，设计了覆盖全链条的政策体系和规章条例，以激发科研人员的积极性；四是通过设立服务实验室合作建设(包括但不限于院地合作、校地合作、地地合作)的地方性法规，为国家实验室建设创造条件，在创新主体、科研攻关、成果转化和高技术产业发展方面实现突破。此外，应加大人才引进和企业培育力度，做好服务和支撑工作。
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