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我国正处于建设创新型国家的关键时期。深化科技体制改革要求，前瞻谋划和系统部署重大科技基础设施建设，进一步提高发展水平，对于增强我国原始创新能力、实现重点领域跨越、保障科技长远发展、实现从科技大国迈向科技强国的目标具有重要意义。
国家重大科技基础设施是指通过较大规模投入和工程建设来完成，建成后通过长期的稳定运行和持续的科学技术活动，实现重要科学技术目标的大型设施。国家重大科技基础设施是科学研究的重要工具，近年来成为科研投入关注的重点。在分类上，按照“十四五”规划中对国家重大科技基础设施的分类标准，其可以分为：建设空间环境地基监测网等战略导向型、建设高能同步辐射光源等应用支撑型、建设硬X射线自由电子激光装置等前瞻引领型、地震科学实验场等民生改善型四种类型。按照不同的科学用途，国家重大科技基础设施分为专用研究设施（为特定学科领域的重大科学技术目标而建设的研究装置）、公共实验平台（为多学科领域的基础和应用研究提供支撑性平台）和公益基础设施（为国家经济建设、安全和社会发展提供基础数据和信息服务）三类（王贻芳和白云翔，2020）。
在政策上，《国家重大科技基础设施建设中长期规划（2012—2030年）》提出“到2030年，基本建成布局完整、技术先进、运行高效、支撑有力的重大科技基础设施体系”，首次在国家战略层面制定了关于国家重大科技基础设施建设发展的中长期战略。“十三五”时期制定了《国家重大科技基础设施建设“十三五”规划》，构建了关于科研设施的健全功能体系，规划覆盖了工程技术、能源、生命、地球系统与环境、材料、粒子物理和核物理、空间和天文七个科学领域。“十四五”时期对基础设施的规划重点覆盖了国家和企业两方面：国家层面，提出要强化应用研究带动，鼓励自由探索，制定实施《基础研究十年行动方案（2021—2030）》，重点布局一批基础学科研究中心；企业层面，明确了对企业投入基础研究实行税收优惠的政策方向，并对企业基础研究投入占比提出了明确要求，要把基础研究经费投入占研发经费投入比重提高到8%以上。
图3-9显示，截至2020年，重点实验室及相关设施的公共财政支出已达165.61亿元，且多年来基本呈现逐年上升的趋势。2021年《“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2021年度项目申报指南》围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持39个项目，拟安排国拨经费概算5.39亿元，科学仪器方向各项目自筹经费与国拨经费比例不低于1.1。
图3-9 重点实验室及相关设施的公共财政支出
数据来源：中华人民共和国财政部。
国家重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台中对国家重大科研基础设施和大型科研仪器（以下简称科研设施与科研仪器）的定义为政府预算资金投入建设和购置的用于科学研究和技术开发活动的各类重大科研基础设施和单台套价值在50万元及以上的科学仪器。本章对中国31个省、自治区、直辖市的科研基础设施情况进行了统计，见表3-3。其中拥有科研设施排名前五的省份为北京、山东、广东、上海和辽宁，拥有科研仪器数量排名前十的省份为北京、江苏、上海、广东、山东、浙江、湖北、辽宁、湖南和吉林，科研仪器数量在2500台以上。
表3-3 科研仪器和科研设施数量的描述性统计（截至2020年）
续表
数据来源：国家重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台。
把中国区域划分为四个板块来测算科研设施和仪器在区域上的布局差距
（见图3-10），可以看到科研仪器和科研设施在东部地区的分布均远领先于东北、西部和中部地区，两者布局在东部地区占比超过50%，而其余三个地区的布局数量差距不大。换句话说，重大科研基础设施和大型科研仪器在区域分布上展现出“东部领跑，东西分布不平衡”的布局现状。
图3-10 分区域科研仪器（左）和科研设施（右）数量（截至2020年）
数据来源：国家重大科研基础设施和大型科研仪器国家网络管理平台。
对区域科研仪器和科研设备数量进行空间自相关分析。首先，以省、自治区、直辖市的空间相邻关系构建广义相邻概念的二进制空间权重矩阵，相邻标注为1，不相邻标注为0。根据空间权重矩阵计算全局莫兰系数，用于描述所有的空间单元在整个区域上与周边地区的平均关联程度。科研仪器的莫兰系数为0.361，科研设施的莫兰系数为0.652，且莫兰检验的 P 值全部通过1%的显著性检验，说明地区间重大科研设备的分布具备较强的空间相关性。图3-11展示了根据全局莫兰指数绘制的莫兰散点图，四个象限分别用来识别一个地区与邻近地区之间的关系：第一象限（HH），表示本身是高值，周围的其他地区也是高值；第二象限（LH），表示本身是低值，但它周边的地区都是高值；第三象限（LL），表示本身是低值，周边地区也都是低值；第四象限（HL），表示本身是高值，但被低值所包围。第一、三象限表示正的空间自相关性，说明相似值集聚；第二、四象限表示负的空间自相关性。由散点的分布可以看出大部分地区分布在第一、三象限，表明地区科研仪器和科研设备的存量分布存在较明显的空间集聚效应。
图3-11 莫兰散点图
重大科研基础设施会带动区域创新产业和经济的发展，区域重大科技基础设施投入使用会促进技术成果产量的迅速增加和技术发明成果在设备地的应用转化，进一步带来新兴产业发展，优秀研究人员聚集，以及地方的经济、社会、科技、文化事业等的综合实力提升。对区域科研仪器和科研设备存量与区域GDP的相关系数进行分析后，可以发现在1%的显著性水平下，科研仪器和GDP的相关系数为0.538，科研设施和GDP的相关系数为0.874。重大科研基础设施存量与经济发展之间存在显著的正相关关系，在一定程度上可以说明当前重大科研基础设施分布不均匀的现象会推动区域间的经济发展差距扩大，拉大东部和西部在数字化浪潮中的转型差距。
对于重大科研基础设施使用效率的衡量标准已有学者进行了定性和定量方面的讨论。在定量指标方面，主要分为单一指标和复合指标的构建，其中单一指标可以从科研设施工作时间、闲置率、重复购置率、共享和产出比率等方面进行衡量。杨巍等（2019）考虑了样本学校仪器设备的总体年平均有效工作机时、闲置率和高校大型设备维护与维修模式，认为全国部分学校的仪器设备存在闲置现象和资源利用率较低的问题。丁云龙和刘洋（2007）使用科研仪器设备重复购置情况判断其使用效率，以MODIS卫星接收系统的设备购置情况为例，认为全国存在较严重的设备重复购置、利用不充分情况。此外，在产出端，科研基础设施的使用效率还包括共享和投产效率，王剑等（2016）认为共享效率可以从宏观层面的仪器资源分布情况、投入和产出效率进行比较分析，也可以从企业或者科研院所的研发资源配置和优化方面进行分析。
随着研究的深入，近年来关于重点科研仪器使用效率复合指标的研究也逐步展开。其中，根据投入产出指标评价同类部门绩效相对有效性的数据包络分析应用较为广泛，戴计强等（2019）选用生均仪器设备值和仪器设备率的投入指标，结合设备利用率、科研成果等设备产出指标对仪器设备的管理绩效进行了投入产出评价。王健等（2012）利用层次分析法，对制度及安全管理、机时利用、人才培养、科研成果、开放服务收入、功能利用和开发及维修维护等一级指标赋权进行综合指标体系的构建。此外，常用的复合指标构建赋权方法还包括因子分析法、主成分分析法、数据包络分析、熵权法等客观赋权方法和专家评分法等主观赋权方法及两者结合的组合赋权方法。
首先，塑造规范的区域间科研仪器共享环境。现阶段科研仪器闲置率高的重要原因之一是共享不充分，从而产生了科研设施饱和区域对科研仪器的使用率不充分不重视，而科研设施缺乏的区域又存在难以开展高端精密仪器相关研究，加剧了科研设施利用不平衡的现状。所以，一方面，在开放共享的良好政策环境的基础上，统筹安排相关研究项目和科研力量布局，加强共享管理与服务团队建设，提升科研设施的使用效率；另一方面，构建以信息化、网络化为支撑的远程共享与虚拟共享体系，提高区域间科研仪器远程共享技术和科技自主研究能力，有效克服科研仪器共享的时空障碍。
其次，提升区域重大科研基础设施和当地产业、劳动力、生产要素等资源禀赋的匹配度，有效扶持中部、西部高新产业园区的科研设施布局。目前，科研设施的使用大部分归于各地的高校和研究所，合理化配置设备布局和区域内高校优势学科、产业优势方向，有效促进科研设施在产、学方面的有效流通，成为提升科研设施使用效率的关键。此外，针对目前科研仪器和设备分布不均匀现象，可以通过重点扶持中部、西部创新产业园区等方式缓解。