科學(xué)儀器公共平臺管理架構(gòu)及準入退出機制淺析

張黎偉， 周勇義， 黃 凱， 劉克新

(北京大學(xué) 實驗室與設(shè)備管理部，北京 100871)

0 引 言

公共平臺建設(shè)是大型儀器開放共享體系建設(shè)的重要舉措之一。大型科學(xué)儀器公共平臺是以提供公共服務(wù)和開展高水平科學(xué)研究為目的、通過集中投資建設(shè)或有效的資源整合而形成的大型科學(xué)儀器群，配合以科學(xué)的建設(shè)發(fā)展規(guī)劃和完善的運行管理機制，最終成為支撐科技創(chuàng)新工作的重要載體。經(jīng)過多年建設(shè)，國內(nèi)高校尤其是“985工程”“211工程”高校和部分科研院所的大型儀器公共平臺已初具規(guī)模，部分高校已建成至少1個校級公共平臺，在為教學(xué)科研提供公共支撐和推動大型儀器開放共享、提高使用效益方面的作用也日益顯現(xiàn)[1-4]。

我校在公共平臺體系建設(shè)上取得了較好成果，且對公共平臺建設(shè)機制、校級平臺考評等方面進行嘗試和實踐[5-7]。本文重點介紹了北京大學(xué)公共平臺的三級管理體系、以及校級平臺的兩種準入模式和退出機制，以期與兄弟高校共同開展研究和探索。

1 校公共平臺管理體系概況

我校是最早推動大型儀器開放共享體系建設(shè)的高校之一，主要通過硬件、軟件和保障體系的構(gòu)建，推動大型儀器設(shè)備共享，從提高大型儀器設(shè)備使用效益，達到人才培養(yǎng)，科研支撐和社會服務(wù)的目的。作為大型儀器開放共享體系建設(shè)的重要舉措之一，我校公共平臺建設(shè)實行校級-院系級-開放機組三級管理體系(見圖1)。

圖1 校、院、系三級公共平臺管理體系

1.1 校級科學(xué)儀器公共平臺

校級公共平臺是國家和學(xué)校投入大規(guī)模資金建設(shè)的大型科學(xué)裝置、設(shè)施或儀器群，是學(xué)校為支撐創(chuàng)新型人才培養(yǎng)，關(guān)鍵領(lǐng)域科學(xué)研究和多學(xué)科發(fā)展而進行的重要部署，是面向全校多個學(xué)科提供最廣泛支撐的公共服務(wù)體系。

我校校級公共平臺的建設(shè)始于1964年電鏡實驗室，經(jīng)過半個多世紀的建設(shè)與發(fā)展，目前已建成7個校級公共平臺，是全校各相關(guān)學(xué)科的教學(xué)科研工作的重要載體，在交流合作與社會服務(wù)中發(fā)揮了重要作用(見表1)。

表1 7個校級公共平臺

1.2 院系級公共平臺

與校級平臺的多學(xué)科廣泛支撐的屬性不同，院系級公共平臺主要立足本學(xué)科的發(fā)展，由學(xué)院針對自身發(fā)展和科研需求，有選擇性的進行資源配置，具有專業(yè)性強的特點。院系平臺由院系自主建設(shè)和管理，主要為本學(xué)科或本院系提供公共支撐服務(wù)。目前我校的院系級公共平臺也已呈現(xiàn)遍地開花之勢，包括已建成的生命學(xué)院公共儀器中心、高通量測序平臺、環(huán)境工程計量認證實驗室等，以及正在建設(shè)中的工學(xué)院儀器公共平臺、地空學(xué)院儀器公共平臺等。

1.3 開放機組

開放機組是獨立于校級平臺和院系平臺以外，由相關(guān)實驗室建設(shè)和運行，為校內(nèi)外提供開放共享服務(wù)的基本單元，由單臺或若干臺儀器設(shè)備資源和相關(guān)儀器操作、管理人員構(gòu)成，可滿足用戶某特定方向的測試和研發(fā)需求。我校大型儀器設(shè)備實行“專管共用、開放共享”的管理體制，按照優(yōu)先滿足校內(nèi)教學(xué)科研需求、積極開展校外服務(wù)的原則實施開放共享工作。除涉密儀器設(shè)備外，我校單價在40萬元(含)以上的具有一定共性需求和共享價值且運行狀態(tài)良好的大型儀器設(shè)備，原則上均需開放共享。目前可提供對外測試服務(wù)的機組已達300余個，開放儀器設(shè)備上千臺，有效支持了全校相關(guān)學(xué)科和校外單位的教學(xué)科研工作。

2 校級公共平臺準入模式

校級平臺的成立主要由以下兩種準入建設(shè)模式：

2.1 自上而下，學(xué)校統(tǒng)籌，集中建設(shè)

在校級平臺建設(shè)中，為了避免校級平臺發(fā)展成為某一個學(xué)科或?qū)W院的獨享的專屬平臺，失去其對全校所有相關(guān)學(xué)科的公共支撐作用，從建設(shè)之初，就明確其校級平臺的定位。由學(xué)校根據(jù)全校相關(guān)學(xué)科的發(fā)展需要進行頂層設(shè)計，調(diào)動和整合相關(guān)政策和經(jīng)費資源，從公共的角度和學(xué)校層面投入平臺建設(shè)經(jīng)費，從而凸顯和保持平臺的公共屬性。與此同時，在設(shè)備選型和配置上，應(yīng)充分考慮各學(xué)科要求，兼顧平臺主體設(shè)備的公用性與先進性，通過對需求開展深入和廣泛調(diào)研，并組織科學(xué)論證，實現(xiàn)資源配置的科學(xué)統(tǒng)籌規(guī)劃。

以高性能計算校級公共平臺的建設(shè)過程為例，高性能計算是計算機科學(xué)的一個重要分支，主要是指從體系結(jié)構(gòu)、并行算法和軟件開發(fā)等方面研究開發(fā)高性能計算機的學(xué)科[8]。隨著計算機軟硬件技術(shù)飛速發(fā)展，不斷提高的計算能力為科技工作者提供大規(guī)模數(shù)據(jù)處理分析和復(fù)雜理論模型研究的有效支持，成為發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、認識科學(xué)規(guī)律、進行工程設(shè)計不可替代的方法和手段[9-11]。

數(shù)學(xué)學(xué)院、物理學(xué)院、化學(xué)學(xué)院、生命學(xué)院等多個學(xué)院對高性能計算均有迫切需求，據(jù)不完全統(tǒng)計，校內(nèi)相關(guān)學(xué)科的計算需求總量約為1 000 TB。但是由于多年來，我校尚未建成一個校級的高性能計算平臺為全校提供公共服務(wù)，各學(xué)院或課題組為了解決學(xué)科建設(shè)需要和科研項目中的計算需求，分散建設(shè)了幾十個中小規(guī)模的計算集群，由院系或?qū)嶒炇要毩⑦\行管理和使用?？鄢粘＞S護成本不計，這些零散建設(shè)的計算集群僅硬件設(shè)備的購置經(jīng)費已高達近6 000萬元。此種方式存在諸多弊端：①經(jīng)費投入多，統(tǒng)籌規(guī)劃不足。分散建設(shè)的集群處于單打獨斗狀態(tài)，經(jīng)費總投入不少，但并未形成集約優(yōu)勢，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，資金使用效益較低，僅可用于完成較小體量的計算任務(wù)，對于大規(guī)模數(shù)據(jù)計算力不從心。②運行維護能力低。大部分課題組缺乏專業(yè)的實驗技術(shù)人員進行設(shè)備運行維護，管理人員通常由學(xué)生或者兼職老師擔(dān)任，缺乏專業(yè)技能，維護經(jīng)驗不足。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時，修復(fù)期相對較長，不利于科研工作的正常開展。③運行維護成本高。受實驗室空間限制，高性能計算設(shè)備購置后，通常需要將普通辦公場所或?qū)嶒炇疫M行二次改造，電力改造和裝修成本較高，機房建設(shè)和設(shè)備電力消耗較大，運行成本高。④投入產(chǎn)出比相對較低。由于缺乏專業(yè)人員進行運維和調(diào)試，許多軟件移植和編碼工作無法開展，設(shè)備深度開發(fā)和資源調(diào)度受限，難以充分發(fā)揮其應(yīng)有的效益。⑤不具備可持續(xù)發(fā)展?jié)摿ΑＴO(shè)備的購置經(jīng)費通常來源于某科研項目，設(shè)備購置后也通常用于服務(wù)本科研項目的開展。在項目結(jié)題后，若無新的課題和計算任務(wù)，設(shè)備通常處于暫閑置的狀態(tài)，一定程度上形成了資源浪費。并且缺乏新的課題經(jīng)費用于設(shè)備的升級和更新，不具備可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?/p>

因此，鑒于上述分散建設(shè)的諸多弊端，從統(tǒng)籌規(guī)劃、提高資金使用效益、充分整合我校高性能計算資源的角度出發(fā)，為了滿足我校相關(guān)學(xué)科在大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和計算方面日益突出的需求，學(xué)校于2015年正式啟動高性能計算校級公共平臺的論證與建設(shè)工作。

鑒于高性能計算設(shè)備更新速度較快(18個月)，生命周期較短(5年左右)，本著高效、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保原則，校高性能平臺建設(shè)比照當(dāng)前世界公認的在建設(shè)與管理均處于領(lǐng)先地位的勞倫斯伯克利美國能源部國家實驗室計算平臺方式，采用滾動式發(fā)展的建設(shè)模式，即在平臺建設(shè)的5年中采取分步投入方式，按照300 TB(第1年),200 TB(第3年)的退役(第5年),每2年退役1個主計算平臺(第6年起)的建設(shè)規(guī)模持續(xù)投入，從而確保設(shè)備的先進性和計算服務(wù)能力的長期可持續(xù)性。首期項目建設(shè)中設(shè)備經(jīng)費投入為1 600萬元。

為了充分體現(xiàn)高性能計算校級公共平臺的公共性，規(guī)范平臺的使用和管理，確保平臺資源的合理分配，科學(xué)、高效利用計算資源，平臺擬定了“高性能計算校級公共平臺資源分配和使用規(guī)范”和“高性能計算校級公共平臺收費管理辦法”等管理規(guī)定，對收費標準、計費方式、排隊規(guī)則、資源分配方式、優(yōu)惠和獎勵措施等進行約定。此外，為了確保校級平臺高性能設(shè)備計算效能充分發(fā)揮，引導(dǎo)科研需求向校級平臺聚集，避免院系分散采購和重復(fù)配置，以2015年平臺論證啟動為時間節(jié)點，原則上不允許院系自行購置200萬元以上的計算集群。與此同時，為了鼓勵將非校撥經(jīng)費用于參與高性能平臺建設(shè)的課題組，平臺建立了合理的鼓勵政策和補償機制，從機時和資源使用優(yōu)先級上給予一定的優(yōu)惠政策。

經(jīng)過2年建設(shè)，2017年9月，高性能計算校級公共平臺建成并向全校師生提供試運行和開放共享服務(wù)。平臺采用常溫直接水冷技術(shù)解決CPU和內(nèi)存散熱問題，是國內(nèi)首套采用該技術(shù)的高性能集群，系統(tǒng)性能良好，節(jié)能效果顯著，LINPACK效率達到92.6%，PUE值達到1.1，居于國內(nèi)領(lǐng)先水平。試運行的3個月中，系統(tǒng)運行平穩(wěn)，任務(wù)飽滿，性能優(yōu)良，節(jié)點平均利用率高達95.87%，用戶數(shù)量達354人(其中教師132人，學(xué)生222人)，分布于我校18個院系，支撐科研項目100項，支持發(fā)表了高水平研究論文4篇，成績喜人，用戶反映良好。

2.2 自下而上，立足學(xué)科，輻射全校

近年來，院系級平臺建設(shè)亦日益成熟，其資源體量不斷擴大，設(shè)備種類豐富，測試服務(wù)能力增強。并且隨著學(xué)科交叉融合的不斷深入，院系級平臺所支撐和服務(wù)的學(xué)科也逐漸增多，已成為校級平臺的補充和后備。此外，由于校級平臺由學(xué)校投資建設(shè)，并有持續(xù)性的經(jīng)費支持和政策傾斜，因此，為了爭取學(xué)校的支持，部分院系級平臺有意愿申請成為校級公共平臺。為了把好“入口”，避免校級資源被濫用，建立嚴格、有效和完備的準入和退出機制，將有助于引導(dǎo)平臺規(guī)范健康發(fā)展，確保學(xué)校公共資金的合理分配和投入。學(xué)校進行了有益的嘗試，針對各項準入指標制定了相應(yīng)的定量和定性考核標準，并對準入程序進行了嚴格約定。

2.2.1 準入因素

申請成為校級公共平臺的院系級平臺須在資源體量、公共性、運行機制、管理團隊等方面同時滿足各項要求。

(1) 資源體量。平臺所擁有的各類資源是其開展各項工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是體現(xiàn)平臺工作量和支撐能力的重要指標。平臺應(yīng)同時滿足以下條件：①平臺儀器設(shè)備選型應(yīng)經(jīng)過科學(xué)論證，高中低檔次搭配科學(xué)合理，維護到位，運轉(zhuǎn)正常，能夠滿足學(xué)校多個相關(guān)學(xué)科的需求。②儀器設(shè)備總量不應(yīng)少于2 000萬元，其中必須配置至少1臺(套)單價400萬元以上的大型設(shè)備或設(shè)施。③實驗室面積原則上不應(yīng)少于500 m2，專職管理人員不應(yīng)少于6人。

(2) 公共性。平臺的建設(shè)有別于單純的、滿足個別學(xué)科發(fā)展或課題組需要的儀器購置，帶有明顯的公共服務(wù)特征，其建設(shè)目的是支撐和帶動一批相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。在公共性方面，平臺應(yīng)同時滿足以下條件：①平臺所提供服務(wù)的用戶不應(yīng)僅局限于平臺所掛靠院系，而應(yīng)擴展至全校所有的相關(guān)學(xué)科。提供服務(wù)的學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)不少于5個一級學(xué)科或10個二級學(xué)科(其中二級學(xué)科不應(yīng)屬于相同院系，應(yīng)至少涵蓋3個院系)。②平臺核心儀器設(shè)備的年平均開放共享機時應(yīng)不少于2 000 h/年，且校內(nèi)服務(wù)機時比例應(yīng)不少于總機時的80%，校內(nèi)服務(wù)中非本院系的服務(wù)機時占比應(yīng)不少于25%。③在平臺提供服務(wù)的課題組中，年服務(wù)總機時達到100 h或總測試樣品數(shù)300個以上的應(yīng)不少于30個。④平臺中處于正常工作狀態(tài)的大型儀器設(shè)備，原則上均需納入開放測試基金系統(tǒng)。

(3) 運行機制。高效管理，機制先行。在運行機制方面，平臺應(yīng)根據(jù)資源及服務(wù)特點，建立健全各項操作管理制度、操作規(guī)范及工作流程，完善內(nèi)部管理與績效考核機制、共享監(jiān)管機制和人才評價機制，形成科學(xué)的組織管理模式和有效的運行機制。

此外，為了平臺資源的開放和透明，提高平臺運行效率，平臺必須建設(shè)信息化管理平臺，全面展示平臺總概況、儀器設(shè)備資源、開放信息、收費標準、機時預(yù)約及預(yù)約情況、管理人員、服務(wù)指南、通知公告等。

(4) 管理團隊。以專業(yè)研究人才、技術(shù)人才、管理人才為主要構(gòu)成部分的專業(yè)化人才隊伍支撐體系是儀器設(shè)備和科研設(shè)施發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素，也是平臺能夠正常運行的重要保障[12-15]。平臺應(yīng)成立專家委員會或?qū)W術(shù)領(lǐng)導(dǎo)團隊，并實行專家委員會監(jiān)督下的主任負責(zé)制，并搭建技術(shù)支撐團隊，保證隊伍結(jié)構(gòu)梯次合理，符合平臺的工作需要和未來的發(fā)展。①學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)團隊應(yīng)盡量覆蓋平臺所提供服務(wù)的學(xué)科領(lǐng)域，并熟悉本領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)術(shù)和技術(shù)的發(fā)展動向，在本學(xué)科科研領(lǐng)域內(nèi)具備一定的影響力，在平臺科研方向、資源配置、人員引進等方面提供指導(dǎo)和引領(lǐng)作用。②技術(shù)支撐團隊應(yīng)立足于平臺的專業(yè)特色和對相關(guān)學(xué)科的支撐，具有系統(tǒng)、堅實的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識和專業(yè)技術(shù)能力，熟悉本專業(yè)國內(nèi)外的實驗技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，具備豐富的實驗操作經(jīng)驗，并具備維修設(shè)備、排除常見故障的能力，具備解決關(guān)鍵性實驗技術(shù)問題和提供深度研發(fā)實驗服務(wù)的能力。③管理團隊應(yīng)立足服務(wù)，做好對外溝通聯(lián)絡(luò)和內(nèi)部組織協(xié)調(diào)，及時維護信息平臺相關(guān)信息，保證平臺的高效運轉(zhuǎn)。

2.2.2 準入程序

申請單位根據(jù)上述準入考核因素提交申請報告和支撐資料，申請報告需由申請單位聯(lián)合另外2個二級單位共同簽字蓋章，從而體現(xiàn)多學(xué)科支撐的必要性。

作為校級平臺建設(shè)的主管部門，實驗室與設(shè)備管理部對申報材料進行嚴格審查，并組織專家組進行聯(lián)合審議。若審議通過，則試運行至少1年。試運行期間申請單位應(yīng)參照校級平臺模式進行管理。

試運行結(jié)束后，實驗室與設(shè)備管理部再次組織專家組對平臺在試運行期間的建設(shè)成效和公共服務(wù)支撐情況進行審議，并將審議情況報學(xué)校審批，由學(xué)校確定是否設(shè)立為正式的校級公共平臺。

3 校級公共平臺退出機制

作為學(xué)校重點投資建設(shè)領(lǐng)域，從啟動建設(shè)到日常運行，學(xué)校給予了校級平臺大量的經(jīng)費支持和政策傾斜。然而，校級平臺不應(yīng)為“終身制”。為了與學(xué)校投入相匹配，應(yīng)嚴格規(guī)定退出標準，對于無法達到要求的校級平臺，應(yīng)及時退出，避免其長期占用學(xué)校公共資源。

退出機制是促進校級平臺保持內(nèi)生動力的有效約束機制之一，是保障平臺可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。作為平臺主管部門應(yīng)加強日常動態(tài)監(jiān)管，對平臺進行嚴格約束和規(guī)范管理，及時清理達不到要求的平臺，確保校級平臺始終具備較高的教學(xué)科研支撐能力，保障平臺的可持續(xù)發(fā)展。

學(xué)校對校級平臺退出機制面進行了約束和規(guī)范，凡存在下列情況之一的校級平臺，經(jīng)專家組審定，由設(shè)備部作為校級平臺主管單位對其進行提醒，并要求進行限期整改。若整改效果不明顯或整改后仍達不到要求的，將上報學(xué)校審核后取消其校級公共平臺資格。① 不滿足上述準入要求的;② 無正當(dāng)理由拒絕為校內(nèi)其他單位用戶提供開放共享服務(wù);③ 用戶投訴較集中，管理問題較嚴重;④ 弄虛作假，虛報開放共享服務(wù)情況;⑤ 違反財務(wù)管理規(guī)定;⑥ 無正當(dāng)理由拒絕參加年度校級平臺績效考評;⑦ 在績效考評工作中連續(xù)兩年考核不合格。

校級平臺也可自愿申請退出。平臺及所掛靠院系提交退出申請，經(jīng)設(shè)備部審核后報學(xué)校審批。

4 結(jié) 語

校級公共平臺、院系級公共平臺和開放機組的三層級管理架構(gòu)是大型儀器開放共享體系建設(shè)的重要布局。對于平臺建設(shè)主管部門而言，最重要的是要調(diào)動和整合相關(guān)的政策和經(jīng)費資源，強調(diào)頂層設(shè)計，把好校級平臺建設(shè)的“入口”和“出口”，確保學(xué)校投資效益的充分發(fā)揮。并且，在強化校級公共平臺的支撐能力以外，也需要加強與院系的溝通和協(xié)調(diào)，充分認識到院系級公共平臺和開放機組對于大型儀器開放共享體系建設(shè)和服務(wù)學(xué)科發(fā)展的重要作用，與院系共同探討和籌劃院系級平臺的建設(shè)發(fā)展，使得校級平臺、院系平臺和開放機組形成更為有益的互補，從而合力推動平臺建設(shè)的深入發(fā)展。