之江实验室的创新模式

之江实验室由浙江省人民政府、浙江大学、阿里巴巴集团共同举办,是浙江目前投入规模最大、投资最多的实验室。自2017年建设以来,之江实验室布局建设了多个大型科技基础设施和重大科研平台,以“大兵团”作战的科研组织模式,开展了多项技术攻关,涌现了一批国际领先的科研成果;以“引育评”的闭环机制,汇聚了千人规模的人才队伍;以“零负担”的管理目标,营造了活力迸发的创新环境,为浙江省创新驱动发展提供了强劲动力。本文所有分析资料均来自公开渠道和实地调研。感谢之江实验室对本案例研究提供的支持。

一、基本情况

1.建设背景

之江实验室是浙江省委、省政府深入实施创新驱动发展战略、探索新型举国体制浙江路径的重大科技创新平台[1]。实验室以“打造国家战略科技力量”“建成世界一流实验室”为使命目标,以重大科技任务攻关和科技基础设施建设为主线,形成以智能计算为核心,智能感知、人工智能、智能网络、智能系统互为支撑的科研主线方向,重点开展前沿基础研究、关键技术攻关和重大装备系统研发,打造“三中心一高地”,即国际一流的智能感知研究与实验中心、国际一流的人工智能创新中心、国际一流的智能科学与技术研究中心和全球领先的智能计算基础研究与创新高地。

2.发展历程

2017年8月,浙江省政府发布《浙江省人民政府关于成立之江实验室的通知》,要求省级有关部门和各市、县(市、区)政府积极支持之江实验室建设,做好政策配套、建设保障和创新资源集聚等工作。同年9月,之江实验室室正式挂牌成立。

2018年3月,由国内外院士、顶尖科学家等33名委员[2]组成的之江实验室第一届学术咨询委员会正式成立并召开第一次会议;5月,之江实验室召开第一届理事会第二次会议;12月,之江实验室园区一期工程奠基动工。

2020年7月,之江实验室成为首批浙江省实验室之一,牵头建设智能科学与技术浙江省实验室。

2020年12月,之江实验室入选首批浙江省级新型研发机构名单。

2023年3月,2项成果入选“2022年度中国科学十大进展”。

3.发展成效

高层次人才加速汇聚,截至2022年底,人才队伍总体规模已突破4000人,其中全职员工近2200人,学术带头人近260人,研究人员中博士以上学历占比超90%,一支“领域专精、层次高端、梯队有序”的人才队伍基本形成[3]。

高能级创新平台稳步推进,围绕智能计算主攻方向和智能科学与技术科研布局,之江实验室谋划建设了智能计算数字反应堆、新一代工业控制系统信息安全大型实验装置等一批基础设施,建成并投入使用了人工智能开源平台、微纳加工中心、声学实验室等一批科研支撑平台,为智能科学与技术领域的科学研究与实验验证提供高精尖的条件支撑。

高水平科研成果持续涌现,实验室以国家战略需求为导向,通过高原造峰集聚领域优势力量,谋划了一批重大科研项目,并涌现出一批高水平研究成果。在国家安全等关键领域实现技术突破,相关成果入选“中国十大科技进展新闻”及“中国科学十大进展”,初步形成智能计算体系优势。

二 决策管理与组织架构

之江实验室实行理事会领导下的主任负责制。

理事会是之江实验室的宏观管理和领导机构[9],负责决策发展战略规划、资金投向、重大项目、科研人员管理等重大问题。第一届理事会由浙江省省长担任理事长,分管科技的副省长、杭州市市长、浙江大学校长、阿里巴巴CEO担任副理事长。

学术咨询委员会在理事会管理下,负责向理事会提供有关创新研究方向、重点发展领域、重大研究任务和目标等学术问题的咨询意见和建议。首届学术咨询委员会由国内外相关领域院士、特技专家等33名委员组成,汇聚了国内外相关领域的顶尖科学家。

实验室主任为实验室法定代表人,在理事会领导和学术咨询委员会指导下,统筹实验室人、财、物等资源,具体组织科学研究、负责日常运行管理等。实验室主任经浙江省政府提名,副主任经各举办单位提名,由理事会聘任。

之江实验室目前已形成7个研究院、32个研究中心的科研组织架构[4],分别为基础理论研究院、人工智能研究院、智能感知研究院、智能网络研究院、智能计算研究院、智能装备研究院、交叉创新研究院,下辖三十二个研究中心,主攻不同的研究方向。

三 创新模式

1.“一体两核多点”构建开放协同格局

之江实验室是根据“一体双核多点”的架构组建的开放协同的混合所有制事业单位性质的新型研发机构。

“一体”是具有独立法人资格、实体化运行的事业单位——之江实验室。初期注册资金1亿元,由省政府、浙江大学、阿里巴巴集团按照5:2.5:2.5的比例出资。

“两核”是之江实验室依托的主要力量,浙江大学、阿里巴巴集团分别聚焦人工智能、网络信息领域,基于现有研究基础和优势,开展重大前沿基础研究和关键技术攻关。

“多点”是充分发挥综合性开放研究平台优势,逐步吸纳省内外、国内外在五大研究方向上具有领先优势的科研力量为之江实验室所用。

实验室目前已与200余个国内外高水平大学和科研机构开展多种形式的科研合作与联合研究,与一批上市公司、行业龙头企业开展合作研发[4]。

“大兵团”作战模式开展集智攻关

为适应融合创新的新范式,之江实验室摒弃小团队、分散化的科研方式,在重点研究方向和关键领域形成一批创新“大团队”,集中力量开展项目攻关。截至2022年10月,之江实验室规模超过百人的创新团队达到15个[5]。

天枢人工智能开源平台是之江实验室牵头打造的国产自研人工智能开源平台。启动之初,天枢邀请潘云鹤院士坐镇,迅速组建起100多人的本土团队[6],仅用不到两年时间就完成了总体框架构建和核心代码开发。目前,平台已面向学术界、产业界全面开源。

如此大规模且复杂的科研项目,该如何保障其顺利实施呢?

围绕“大兵团”作战,之江实验室探索实施了工程化的推进机制和矩阵化管理的人员调动机制。之江实验室设置有总工程师办公室,建立工程化项目统筹与推进机制,以系统思维建构和解构重大科研任务,确保项目工程化设计与实施。同时对人员实施矩阵化管理,鼓励研究中心跨中心组建科研团队,从而形成紧密配合的用人体系,实现人力资源的高效配置。

通过大兵团作战、工程化推进、矩阵化管理,实验室具备申报国家项目资格仅4年时间,累计获批国家重大项目80余项,累计自设重大攻关项目90余项[4]。

3.“引育评”闭环机制汇聚创新人才

“大兵团”作战离不开创新人才的支撑。之江实验室在人才建设工作中极力突破“五唯”限制,不拘一格以灵活机制引才,坚持科研实战育才,探索差异化考评方式评才,为创新人才提供了广阔发展空间和活力迸发的创新环境。

多元引才机制。之江实验室与国内顶尖高校院所建立了联合引才与人才互聘工作机制,探索新型“共享引才”;开设特聘专家、访问学者等专项通道,对关键领域鼓励团队整体导入、PI项目组阁引进,实施“专项引才”;以“软引导+硬指标+强激励”的组合棒激活内部人才关系网络,开展“全员引才”[7]。

实战育才理念。实验室大胆起用青年人员担当重任,通过重大项目历练快速提升科研能力。在实验室旗舰项目、重大科研任务中担纲重要角色、取得出色成果的,在个人发展上给予重点支持[7]。

分类考评模式。实验室对基础研究、应用研究、成果转化等不同类型人才采取分类考评和多元激励模式。探索设立绩效考评特区,对研究周期较长的前沿基础研究,采取年薪制和延长考核周期等措施[7]。

4.“零负担”优化管理激发创新动力

之江实验室以“一切为了科研,全力服务科研”为原则,形成了专业人才各司其职、科研人员“零负担”的项目管理运行机制,充分激发科研人员创新动力。

优化项目过程管理,在项目过程管理中,实验室实施“里程碑”关键节点管理机制,启用绿蓝黄红四色评价机制,建立覆盖全生命周期的审计机制,对不合格项目果断叫停。

创新科研经费管理,实验室采取科研经费预算额度授权制,部分项目经费实行“包干制”,并提供全过程的财务指导。

强化科研条件支撑,之江实验室谋划建设了三个大科学装置,十余个科研条件支撑平台,建成61.4万方[4]科研空间,有力保障了科研所需空间条件和基础设施。

围绕项目过程管理、科研经费保障、基础条件支撑,之江实验室项目平均研究周期相较传统管理模式缩短了50%以上[4],有效提升了项目推进效率。

四 启示经验

1.多元主体共建的新型组织架构

之江实验室由省政府、浙江大学、阿里巴巴集团三方共同出资打造。在这样的组织架构中,“政府主导”确保了之江实验室科研方向始终紧跟国家目标;“院校支撑”则可以充分依托高校院所在学科建设和基础研究方面的优势,推动实验室的科技创新始终走在科学前沿;“企业参与”能够实现科技创新与产业发展的深度融合,有利于成果转化落地。

2.契合融合创新的科研组织模式

新一轮科技和产业变革的方向不仅仅依赖于一两类学科或某种单一技术,而是多学科、多技术领域的高度交叉和深度融合。之江实验室的探索为如何适应这种趋势提供了经验借鉴:在科研项目组织中强调交叉融合、开放协同,突出跨部门、跨学科调动优势资源的“大兵团”作战方式,探索试行科研团队矩阵化的管理模式,按科研需求组织科研力量协同攻关,并注重通过PI项目“轮岗”等方式培养交叉领域研究的复合型人才,实现了科研项目的高效运行。

3.合力“共种果树”的成果转化理念

技术创新的缄默性、复杂性等特征,决定了技术很难像一般商品那样以单纯的市场交易来实现转移转化。之江实验室在建设过程中,逐渐从传统的成果产出转变为“共种果树”的过程,在项目的前期研究阶段,就引入社会资本共同开展研究。实验室研发的PET-CT智能医学影像系统在项目起步时就引入社会资本的专业化转化支持[8],从前期算法研究到硬件研制成功,再到投入临床应用,研究团队仅用了一年半时间。“共种果树”保障了研发的供需匹配,提高了成果转化效率。

参考文献:

  • [1]国家战略科技主力军!浙江十大省实验室大盘点研究创新_建设 (sohu.com)
  • [2]大咖云集,之江实验室首届学术咨询委员会成立 (baidu.com)
  • [3]之江实验室官方网站。
  • [4]调研获取。
  • [5]洪恒飞,江耘. “我们的目标是建成世界一流的实验室”[N]. 科技日报,2022-10-20(005).DOI:10.28502/n.cnki.nkjrb.2022.005906.
  • [6]陈苑.之江实验室:打造新型研发机构的“浙江范本”[J].今日科技,2022(06):6-7.
  • [7]孙韶阳,金铭,李婷婷.之江实验室探索人才“引育用”闭环机制[J].国际人才交流,2022(03):15-17.
  • [8]之江实验室这五年:一颗实验室的心 略大于整个宇宙-杭州新闻中心-杭州网 (hangzhou.com.cn)
  • [9]浙江省人民政府办公厅关于成立之江实验室第一届理事会的通知。

来源:新研星空2023-07-08
《新型研发机构的建设理论与管理模式研究》课题组
文|付欢(西安创新发展研究院)

附:之江实验室换帅:60岁阿里云创始人,中国工程院院士王坚任主任

7月18日,浙江省政府官网公布了一则职务任免通知,通知显示:王坚任之江实验室主任;免去朱世强的之江实验室主任职务。

之江实验室官网显示,该实验室成立于2017年9月,坐落于杭州城西科创大走廊核心地带,是由浙江省人民政府主导举办、浙江大学等院校支撑、企业参与的事业单位性质的新型研发机构,主攻智能感知、人工智能、智能计算、智能网络和智能系统五大科研方向,重点开展前沿基础研究、关键技术攻关和重大装备系统研发。截至2023年5月,该实验室人才队伍总体规模已突破4000人,其中全职员工达2200人,科研带头人260余位,研究序列人员中博士学历占比超90%。

据悉,之江实验室的首任主任为浙江大学党委副书记朱世强,王坚曾任第一届理事会理事。在2017年之江实验室的挂牌仪式上,朱世强曾表示:“之江实验室是浙江目前投入规模最大、投资最多的实验室。从历史的眼光来看其建立意义和价值绝不亚于再造一所高水平的大学。”

中国工程院官网信息显示,王坚是云计算技术专家,主要从事云计算技术与产业化研究。1962年10月出生于浙江省杭州市,1990年毕业于杭州大学,获博士学位,2019年当选中国工程院院士。

附:用一束光触摸世界

在之江实验室触觉感知团队实验室,《瞭望》新闻周刊记者见证了一束光的力量:一只机械手将钥匙插入锁口,向右旋转90度,轻轻向后带出柜门,打开保险柜,一套动作行云流水。机械手的“感觉”,主要依靠“光学皮肤”。这束光的背后,是微纳光纤为核心元件研制的高灵敏度的触觉传感器。

感而致知,而后致智。触觉是人认识并理解世界的重要手段。对人工智能而言,谁能研制出能够捕捉极为微弱的压力、超越人体触觉感知极限的高性能触觉传感器,就有望在智能机器人等前沿研究领域拔得头筹。

在新型研发机构之江实验室,以国家战略需求为导向,科研人员以大兵团式的科研攻关,在世界科研竞争前沿与顶尖实验室同台竞技。在触觉感知领域,以微纳光纤为人工神经,研制高灵敏度的触觉传感器,让团队初尝领先滋味。

大兵团式科研攻关

“机械手在开锁时,能够感觉到钥匙所受到的阻力,因此能够自主采用合适的力度来完成任务。”之江实验室类人感知研究中心副研究员肖建亮说。

触觉感知是“五感”感知的重要一环,对实现由“感”到“知”的跨越至关重要。人们很早就意识到触觉的重要。《易传》有“寒暑相推而岁成也”,并在冷热感知之上建立起朴素的时间观。

感知然后执行,具备了这两种能力,机器人就能更好地实现类人、仿生智能。大数据是人工智能的基础,传感技术是获取数据的关键,也是我国的技术瓶颈所在。

当前科研范式之下,“攻克‘卡脖子’技术需要大兵团式的科研攻关。”之江实验室主任朱世强说,“单打独斗”和“包打天下”全谱系创新的科研模式已不适应多学科交叉、投入强度大、目标宏大的大科学时代。

在“高原造峰”的原则下,之江实验室从国内外集聚了一支顶尖科研团队,在重大任务策划委员会的指导下,挖掘布局了一批具有原创性引领性战略性的科研项目。成立5年来,之江实验室聚集近4000名研究人员,高密度承担国家战略科技任务。

智能感知是之江实验室确立的主要研究方向之一。寻找机械手的“感觉”成为触觉感知团队的共同目标。

从生物学上看,人类的触觉来源于皮肤,皮肤中的各种触觉感受器对不同的外界刺激产生响应,各种刺激信号经过神经的传递,在大脑中进行融合,实现触觉感知。

目前,电子皮肤、仿生皮肤、数据手套等触觉传感相关领域的研究在蓬勃发展,基于电学原理的电子皮肤触觉传感器研究取得了很大成功,但电子皮肤在使用过程中面临电磁干扰、响应时间、使用寿命和大面积集成等诸多挑战。

针对这些痛点,之江实验室触觉感知团队另辟蹊径,以微纳光纤为人工神经,打造高性能触觉传感器。微纳光纤是一种直径在微纳尺度的光纤,粗细相当于头发的几十分之一,是一种直径接近或小于传输光波长的介质。2003年,浙江大学童利民教授在《自然》杂志发表论文,首次介绍了微纳光纤的制备方法和光学传输特性之后,微纳光纤成为光学领域的研究前沿之一,被誉为“下一代光纤”。

之江实验室类人感知研究中心触觉感知团队长期跟踪这一研究领域的前沿变化,负责人张磊教授介绍,微纳光纤外围的强倏逝场对于外界刺激非常敏感,在制备新型触觉传感器时具有突出优势。

这让蹊径不孤。

鼓励自由探索,但不能信马由缰

蹊径不孤的背后,之江实验室这所政府、高校、企业三方共建,混合所有制事业单位性质的新型研发机构,让科研人员充分体会到了新型科研组织模式的优势。

“鼓励自由探索,但不能‘信马由缰’。在之江实验室,我体会到什么是‘有组织’地做科研。”肖建亮说。

实验室根据项目需要进行人员组合,以触觉感知团队为例,这个团队平均年龄30岁左右,有20名科研人员,其中全职的13人,其余为双聘人员。光电、材料、力学、计算机、电子、生物医学工程等不同学科背景的成员,为同一个目标聚集在一起。

为了不同背景能够组合在一起,之江实验室打破传统科研模式中不利于交叉创新的环节,制定160余项新制度。比如,鼓励多学科交叉会聚与多技术融合创新,在职称评审、职级晋升等制度中,不强调论文指标,更看重科研人员的实际贡献。又如,针对提倡团队合作,在考核制度上做了相应的创新性设计,在重大项目考核中,对骨干成员与团队负责人,几乎是一样的权重,激发团队成员密切合作。“我们的成果能够直接用到机器人中心的项目上进行验证,智能计算团队的支持则帮助我们迅速解决了算法问题。”肖建亮说。

目前,触觉感知团队已研发出一系列极限条件下触觉感知与微观尺度下精密制动的系统和器件。

“微纳光纤传感器能够感受到极为微弱的变化。比如一粒花粉的落下、一段悠扬的音乐,或者是人体无法分辨的0.01摄氏度的温度变化,都会造成封装在柔性薄膜中微纳光纤输出光谱的显著改变。”张磊说。

实验室里,机器手掠过装满了咖啡的一次性杯子的上方,就能“识别”冷热。杯子柔软易变形,机器人借助微纳光纤的力传感控制抓力,杯子能被稳稳抓起,咖啡则不会溢出。

“触觉让我们敏锐感知外界压力、温度等环境因素的微小变动,得以安全、高效地应对环境变化。”张磊说。

在一些领域,微纳光纤传感器已能超越人类极限,比如够感受到一束光的照射。1619年,著名天文学家开普勒提出了假设:彗星尾部所指的方向总是背离太阳,或许是因为受到了太阳光的“吹拂力”。之后,科学家从理论和实践中,证实了这一点,并测出光压的大小。

这意味着传感器能够测试10的负12次方牛顿的力。对人类的感受而言,这样的力实在是微乎其微。对人工智能而言,拥有超越人类极限的能力,则意味着能够胜任更多更复杂的任务。

大胆布局新赛道科研项目

“在之江实验室能够快速组织团队,可以自主设立课题,但在这里做事也很难,因为必须要拿出看得见、摸得着的干货来。”张磊说。

一批大胆布局新赛道的科研项目正在按计划推进,触觉感知团队也在实现更多科学畅想:

比如,基于微纳光纤的感知原理,触觉传感器可以贴在皮肤上监测生理指标,还能与手套集成,感知手部关节的运动,实现对机械手的远程精准操控;

在智能医疗领域,微纳光纤触觉传感器提供轻量、便捷、无感的指标测量服务,优化脉搏、呼吸率和体温等生理指标的测量体验;

在家政服务领域,拥有这款类人皮肤的机器人,以敏锐的触觉感知为基础,为老人和小孩提供更安全的呵护。

分子层面的触觉研究已经取得突破,但是类人触觉感知与高保真触觉再现技术仍然面临很多难题与挑战。

“我们希望构建自然人、数字人与机器人的触觉信息通道。”张磊说,他们将向科学的山巅发起新一轮冲刺。

转载自之江实验室 2022-12-13,来源 | 《瞭望》新闻周刊 记者朱涵

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