美国能源部国家实验室是美国科学技术创新的核心，对保持美国科技领先起着关键作用。本文梳理总结了美国能源部国家实验室的发展历史、定位和现状，以劳伦斯伯克利国家实验室为例对美国国家实验室的管理体制和运行机制进行了分析。
作为世界头号科技强国，美国在20世纪40年代便建立了国家实验室制度，时至今日已形成一个规模庞大、管理体制完善、运行机制成熟的科学技术创新体系。美国的国家实验室制度充足表现了美国的国家战略和国家意志，成为美国科学技术创新体系的核心。
美国国家实验室一般是指所属美国能源部（DOE）的17个实验室，表1列出了这17个国家实验室概况。根据2020年美国能源部国家实验室年度报告，能源部所属的国家实验室2019年度预算175亿美元，全职人员（FTEs）6.5万人，双聘人员1400多人，博士后5000多人，与大学联合培养本科生和研究生1万多人，访问学者1万多人，大科学装置用户4.2万家。美国国家实验室的相关工作有一百多项成果获得了诺贝尔奖。
1942年6月，美国启动陆军计划，也称曼哈顿计划。为实现这一目标，美国当局认识到，必须举全国之力，汇集全国乃至其他多个国家的科学技术人才，建立从理论到技术再到工程实现的全链条系统工程研究体系。为此，美国成立了系列机构，加州大学放射性实验室负责元素性质研究、芝加哥大学冶金实验室负责链式反应研究、洛斯阿拉莫斯实验室负责的设计和组装、克林顿实验室负责反应堆研究、埃姆斯项目负责铀分离、汉福特工厂负责钚的生产。
曼哈顿计划是当时人类有史以来最大的科学技术研发项目，吸引了全世界最优秀的科研机构、科学家和工程技术人员参加。仅用三年时间，曼哈顿计划就取得巨大成功。二战结束后，美国成立了原子能委员会，负责控制和监管美国所有核武器以及核能利用相关工作。1947年1月，曼哈顿计划的全部财产和权力移交给原子能委员会。曼哈顿计划7个研发基地成为现在美国国家实验室的基础，如表2所示。1947年1月，成立了布鲁克海文国家实验室，这是第一个以国家实验室名义命名的研究机构。此后美国又依照国家需求陆续成立了一批国家实验室。
20世纪70年代，美国能源部成立，整合了原子能委员会的全部功能，原来所属原子能委员会的国家实验室也都划归能源部管理。美国能源部国家实验室体系是世界上同类系统中顶级规模、综合性最强的研究系统，其科研实力的雄厚程度及研究的广度和深度，世界上少有机构能与之相比。
在美国的科学技术创新体系中，国家实验室居于核心地位。大学偏重进行前沿科学发现，主要是个人或者小团队的研究；企业主要是做快速响应市场需求、技术集成类的创新研发；国家实验室主要负责周期长、多学科交叉、“基础—技术—工程实现”全链条贯通式的研究，这些是大学和企业不愿意进行也没办法完成的系统性工作，例如，核风险管理等。详见图1。
美国17个国家实验室中有16个采用“国有民营”（Government Owned-Contractor Operated，GOCO）的模式来管理，即美国能源部拥有资产，委托运营方负责管理运营实验室。美国能源部提出实验室的发展目标和研发要求，也就是需要做什么（What）；实验室运营方负责管理运行并实现能源部提出的要求和目标（How）。
该模式的依据是《联邦政府采购法》，根据该法案，“国有民营”管理模式的实验室一定要满足如下要求：一是满足政府特殊的长期研发需求；二是客观独立地为公众利益工作，并向管理部门充分披露；三是作为一个自治组织或母公司的可识别运营单位运营（类似独立法人）；四是熟悉管理部门需求，保持长期的合作伙伴关系，吸引高质量的人才；五是在专业领域保持良好的口碑，并提供快速反应能力。
采用“国有民营”管理模式的实验室由美国能源部和运营方签署实验室运营合同。运营方一般为高校或非营利机构，实验室人员（包括实验室主任）由实验室运营方聘用和管理。“国有民营”模式允许竞争性选择运营方，允许运营方投入实验室研发资金，是完成美国能源部指定使命目标的有效方法。如果实验室管理富有成效，并且有优秀的下一步工作规划，运营方能够获得管理合同延期的奖励。当美国能源部认为实验室管理不善或需要调整策略时，能够重新选择实验室的运营方，同时确保研究人员的科研工作不受实验室管理层变化的影响。
美国国家实验室中唯一采用“国有国营”（Government Owned-Government Operated，GOGO）模式的实验室是美国能源技术国家实验室（NETL）。“国有国营”模式实验室的运营由美国能源部负责，实验室成员都是联邦雇员或合同雇员。
下面主要以劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）为例，介绍美国国家实验室的内部管理制度。详见图2。
LBNL由物理学家欧内斯—劳伦斯于1931年创立，劳伦斯由于发明回旋加速器，于1939年获得诺贝尔物理学奖。该实验室位于加州大学伯克利分校校园之内。实验室现有全职职工3663人，双聘教授245人，博士后513人，研究生和本科生500人，短期交流访学者超过1600人，大科学装置用户1.4万人。2021年经费预算10亿美元/年（80%以上来自美国能源部）。LBNL科学家获得14个诺贝尔奖，80位LBNL的科学家是美国国家科学院（NAS）的院士，15位科学家获得了科研领域国家最高终身成就奖——国家科学勋章。
LBNL独立于加州大学的伯克利分校校园，单独管理，但两者密切关联：超过200名LBNL的研究人员兼任伯克利大学教授，500多名加州大学的学生在LBNL参与研究。
LBNL主任由美国加州大学董事会任命，并向加州大学校长报告工作。实验室副主任和各部门主任由实验室负责招聘。实验室科研人员岗位如下：学生助研、研究助理（Research Associate，分三级）、博士后、科学工程人员（Project Scientist，分三级）、工程师（Engineer）、科学家（Scientist，分三级）。实验人员合同有长期聘用和短期聘用（一年一签）两种。
LBNL每年对职工进行考核，主要是根据科研成果和发表情况并参考经费、社会贡献与影响力，并无固定计算公式。LBNL根据考核结果对聘用人员薪金做调整。美国国家实验室的评价考核指标与国家实验室的运营机构性质相关，如果运营机构是大学（如LBNL、阿贡国家实验室），对科学家的考核比较注重学术因素。除此之外，美国国家实验室还有项目经理（Program Manager）职称，项目经理一般不从事具体科研工作，对他们的考核更注重项目管理、寻找新的项目经费和合作伙伴以及具体项目执行情况。
LBNL一般会对考核成绩优秀（总人数的10%）的人薪金上调4%，良好的薪金上调2%~3%，考核不合格的警告或解聘。LBNL经费使用办法按照美国能源部规定执行，绝大多数的管理费用来源于项目经费。美国国家实验室工作人员的收入仅与所在岗位级别有关，一般而言每个级别都有一定的薪资范畴，同一级别，上班时间越长、经验越多的员工，工资水平要略高；高级别员工平均薪资水平要高于低级别员工。此外，工资水平也和该实验室所在地区平均薪资水平和岗位市场之间的竞争程度相关。例如，LBNL毗邻美国硅谷，该地区计算机工程师收入普遍很高，LBNL在制定计算机、电子等工程领域的科研和工程师岗位时，会参考该地区同等履历工程师薪资，确保实验室的岗位薪资在市场上有竞争力。
美国能源部国家实验室项目按照来源大致上可以分为能源部项目、非能源部项目、实验室内部立项、赠款项目四大类别。其中，内部立项和赠款项目的管理费要略低于其他能源部项目和非能源部项目。
能源部项目。国家实验室绝大部分经费来自美国能源部项目。大多数来源于于美国能源部各个办公室的项目，这些项目可分为年度定向项目和竞争类项目。年度定向项目一般只针对国家实验室开放，按美国能源部每个办公室和项目经理负责领域规划项目研究方向和参与单位。竞争类项目指能源部公开向社会征集的项目，鼓励国家实验室与高校、企业等机构合作，也鼓励它们之间相互竞争。一般项目的获批除了项目建议书提到的指标先进性及其创新性以外，美国能源部还会考虑：一是平衡各个国家实验室经费的发放量，在公平的基础上兼顾效率；二是该实验室是否有承担此类项目的能力或经验；三是应用类项目要考虑该实验室能否为企业或者社会带来最大的效益；四是实验类项目要考虑该实验室是不是具备实验环境和大科学装置等。项目没有具体的考核指标，美国能源部在颁布项目招标文件时一般对每个项目有一定的目标设定，如软件算法开发项目，一般会期待项目完成时有开源软件的产生等。
实验室内部立项。指实验室用其管理费资金池，针对未来急需开展研究的领域设定研究方向，供实验室内部研究人员申请。由于竞争非常激烈并且研究领域都较超前，实验室内部立项项目一般都被认为是未来杰出科学家的遴选通道，也被认为是国家实验室为未来向能源部申请项目做的知识储备。
赠款项目。赠款项目一般没有项目建议书，也没有具体产出设定。赠款项目给予实验室项目负责人（PI）最大的自由决策权，可供负责人探索新的领域或开展社会热点、影响力大的研究。
美国能源部对国家实验室项目拨款遵循稳定支持和鼓励竞争并重的模式。对基础学科研究，由于很难获得地方和社会层面资助，美国能源部的经费一般占基础研究经费的绝大部分，尤其是对大科学装置的运行，美国能源部会有长期稳定的经费支持。对应用科学研究，来自美国能源部的项目一般只占国家实验室的一部分，别的部分项目来自地方政府、企业、捐款等。
国家实验室所有科研项目都要进入项目管理系统，项目管理系统由实验室自己建立。一般都是购买外部的商用管理系统软件和数据库，然后植入实验室项目管理系统，该系统与实验室相关岗位的负责人员邮箱相关联，通过邮件通知完成审批。一些重要文档的操作，如项目负责人签字等，需人工手签。新冠肺炎疫情以来，部分需要人工签字的环节能够最终靠在线签字服务软件完成，实现完全无纸化办公。
在准备项目建议书的同时，项目负责人还要准备项目预算清单等材料，后由实验室各院系预算专员计算各项目的预算表。项目负责人还要签署利益冲突（Conflict of Interest）证明书，证明其跟项目甲方没有利益冲突，并且要完成实验伦理审核，明晰知识产权归属等方面问题。实验室伦理审核需要填写单独的表格，要求项目负责人写明他跟项目资助方甲方的关系，包括甲方公司性质、项目负责的人是不是担任甲方公司董事或者兼职，是否从甲方获得一定数额的馈赠、劳务费或差旅费等。理论上任何项目负责人跟甲方非项目合同的经济往来都需要在审批时候进行自愿披露。伦理审核还要关注实验项目是否将“人”作为实验对象。任何有人参与的实验，包括第三方行为人参与实验、调研等，都有必要进行伦理审核，确保实验对人体和个人隐私信息没有影响。此外还要进行安全审核，包括是否有第三方分包商或者学生参与、要不要使用设备、是否涉及危险的实验材料（如核相关的实验）。安全审核最后由部门安全审核负责人批准，确保项目的开展符合美国能源部对国家实验安全运作的要求。对来自于非能源部的项目，实验室和能源部派驻办公室会进行审核。对于境外合作项目的审核，要确保能源部和国家实验室的一些研究成果不会被外泄。境外合作项目会进行出口管理等流程，美国国务院将各国安全等级规划区分为“支持级”“敏感级”“非敏感级”三个级别，一般对非敏感级国家非涉密领域的合作都是鼓励的；敏感级国家先进科研领域的境外合作项目，如量子计算、人工智能、遥感、芯片、智能电网等领域的项目数据会受到限制，需要实验室和美国能源部审批。
美国能源部项目产生的知识产权一般来说都会依据能源部政策来管理，能源部对软件知识产权一般都会采用开源管理，也就是所有软件的源代码数据等都要求上传到公共空间，供公众下载。非能源部项目知识产权归实验室运营方所有，鼓励外部企业通过跟实验室合作，进行知识产权转移和产业化。国家实验室设立专门的知识产权管理办公室，受理科研人员的研究成果产生的知识产权。科研人员产生的知识产权作为科研人员绩效考核的一部分。如果产生知识产权转移，科研人能从公司可以提供给国家实验室的知识产权转移费用中获得特殊的比例资金，作为其对该知识产权贡献的奖励。
LBNL、阿贡等几个国家实验室均由大学管理，这类实验室虽然不能授予博士、硕士学位，但实验室和高校一起开设研究生助研（GSRA）职位，从高校招聘助研，完成国家实验室科研任务的同时，也符合高校硕士、博士培养的要求。实验室为学生助研提供奖学金，也可为学生提供在该学期或学年的学费。
美国国家实验室鼓励国际交流，鼓励世界各国的科研人员申请使用其大科学装置。国家实验室同时承担美国能源部、美国国务院、美国国际资助局、美国贸易发展署等机构的国际合作科研课题。同时，实验室还接收来自各个国家的访问学者，访问学者不受实验室考核，可以比较自由地完成自己的科研课题，以及参与实验室的科研课题。
约20多名美国能源部雇员进驻LBNL，行使联邦政府对LBNL的监督工作。由于LBNL受美国能源部科学办公室管理，所以派驻LBNL的管理人员都来自于该部门。
派驻办公室主要有三大职能部门：一是项目管理部，负责能源部和美国其他政府机构的科研项目对接管理，以及大科学装置的运行管理等；二是一般事务管理部，负责监管国家实验室的财务、公共事务、合同审批（如非能源部项目审批）等；三是运行管理部，运行办公室负责监管实验室安全运作、安保、基建、环境等。
一般情况下，非能源部项目在获得实验室审批同意后，还需要经过派驻办公室审批，确保非能源部项目的执行跟能源部本身的科研方向一致，不可能影响或对美国能源部现在的科研项目带来冲突。派驻办公室还会审批国家实验室每年的财报、安全运行报告等重要报告，从而评估实验室运行是否跟美国能源部合同约定的目标一致。派驻办公室正常情况下不会考核具体科研项目的执行质量，而是总体考核各实验室部门的项目执行进展、资金使用、人员编制到位情况等。美国国家实验室特别注重安全运作，如果实验室发生安全运行事故，会大大影响实验室在美国能源部的考核。美国国家实验室的安全保密原则遵循美国能源部对各个实验室的安全等级规划区分，一般国家实验室会划分为：涉密实验室（如军工类国家实验室）、敏感型国家实验室（有部分研究涉及核心技术）、非敏感型国家实验室（如LBNL由于从事的多为基础非涉密研究，属非敏感型机构）。根据安全类型划分，会对实验室数据外网接入、邮件外发规定、员工进门安保检查、电子设备携带、接收访问学者、外访人员报备和是否允许拍照等都有具体规定。
一般涉密实验室和敏感型实验室会设置一些敏感信息岗位，这些岗位只有具备美国公民资格，并持有美国国务院安全许可的员工才能从事。如果岗位不涉及敏感信息，则外籍员工也可以从事。
人员招聘和对外合作遵循前文提及的三种类型的国家安全级别。如果拟招聘的外籍员工持有“支持国家”护照，则该员工招聘流程会很复杂漫长，需要美国能源部等多个政府部门审批。接收访问学者，或外访开会人员也需要遵循这三个安全级别的审批。实验室的电子设备也被要求进行安全管理，国际差旅携带电子设备尤其是前往敏感国家或支持的国家，需要向实验室提前上报携带电子设备编号备案。
美国各国家实验室严格管理员工从事在外兼职、挂靠等活动，所有在外的兼职、挂靠或者有偿收入均需要自行披露，并提前经过实验室审批通过，确保跟实验室主营业务没有利益冲突。如不主动上报，被发现会面临被辞退风险。在国外尤其是敏感类国家或支持国家兼职甚至会导致司法调查。
美国国家实验室经过长期发展，形成了相对来说比较稳定和有特点的运行管理模式，对我国国家实验室建设具备极其重大的启示和参考意义。
国家实验室布局要统筹考虑领域之间、任务之间、地区之间的协调互补和相互配合，使科研机构之间发挥各自独特优势，形成一个有机整体，共同完成国家总体目标。美国国家实验室在设立之初就最大限度地考虑了各实验室的定位和分工，避免重复建设，使每个实验室都具有独特功能。这种布局客观上促进了实验室之间的密切合作，提高了研发效率。无论是“曼哈顿计划”还是核能工业的成功实施，都是多个实验室精细分工、密切协作的结果。
国家实验室之间除了密切合作之外，也要形成一定的竞争机制，防止出现技术垄断。同时，当一方遇到困难时，竞争方往往能够给大家提供最有效的帮助。美国在实验室布局方面在风险较大的方向刻意设置了具有竞争性的实验室。例如，在核反应堆方向成立阿贡实验室后又成立了橡树岭国家实验室；在核武器总体设计方面，成立洛斯阿拉莫斯国家实验室后，又成立劳伦斯利弗莫尔国家实验室从事核武器方面的工作。
美国国家实验室从成立之初就把培养人才作为实验室的重要使命之一，采取与高校联合培养的方式储备和培养人才。美国很多国家实验室源于大学，原本就有培育人才的传统。例如，LBNL和劳伦斯利弗莫尔国家实验室都源于加州大学的放射性实验室。目前实验室有200多人既是实验室研究员，又是加州大学教授。
美国国家实验室取得诸多重大成果的一个重要原因是很重视发挥大科学装置的平台作用，加强国际合作，引领基础前沿创新。美国国家实验室（除了涉及保密性质研究外）很多大科学装置都对世界其他几个国家进行开放，这种开放的管理形式大幅度提升了大科学装置的使用场景和使用频率。同时也帮助美国吸引全世界最优秀的人才到美国，引领世界前沿创新。
