科技创新引领大科学装置的发展，大科学装置为重大科学突破提供关键的研究平台
物质微观结构研究在不断向物质更深的层次和更小的尺度发展，要求越来越大的加速器产生能量越来越高的粒子。20 世纪 30 年代环形加速器诞生时周长是米级，20 世纪 50 年代周长发展到几十米，20 世纪 70 年代后期周长发展到 2 000 米，到 20 世纪 80 年代后期，周长接近 30 千米。这个发展驱动了诸多高技术领域的飞速发展，包括精密机械、磁铁、高频微波、自动控制、快电子学、计算机和网络、超导技术等。
加速器能量的不断提高，为物质微观结构的研究逐步深入至更小尺度的过程提供了关键的工具，不断获得重大突破和科技创新。作为从 20 世纪 60 年代开始的物理学的第 3 次跨越，粒子物理学领域一共获得了 18 项诺贝尔物理学奖。物理学家在大型加速器上实验研究物质微观结构，发现新的粒子，建立粒子物理的“标准模型”。根据标准模型预言的新粒子的质量，欧洲核子研究中心建设了周长 27 千米的大型正负电子对撞机（LEP），发现了精确预言的两种非常重要的粒子。这段历史是科技创新引领大科学装置发展、大科学装置为科学重大突破提供关键研究平台的黄金范例。大科学装置的建设和发展推动上述相关领域高技术的跨越式发展，并在国民经济和国家安全的诸多领域得到了广泛应用。
大型环形电子加速器中接近光速的电子会发出极强的 X 光（被称为同步辐射），它是环形电子加速器提高能量的主要制约因素。然而，科学家发现这种 X 光是诸多领域研究物质分子结构的极佳手段，因此专门建设了同步辐射加速器，为生命科学、材料科学技术、凝聚态物理、化学化工等领域的前沿研究提供先进的大型交叉研究平台。这种革命性的研究手段给许多学科的研究带来了跨越式的发展。例如，近 20 年来，国际上用同步辐射研究蛋白质大分子结构的研究成果大约平均每 3 年就获得 1 次诺贝尔奖。
类似的大型科学研究平台还有散裂中子源和自由电子激光，这都是从大型加速器衍生出来的多学科交叉研究平台。散裂中子源提供非常短的强中子脉冲。中子不带电荷，有磁矩，穿透能力强，为诸多学科的前沿研究提供最先进的平台，与同步辐射光源相互补充。散裂中子源能为解决国家发展战略中的许多瓶颈问题提供关键的研究手段，如：测量材料残余应力和金属疲劳，化学反应中催化剂的原位表征，可燃冰性质研究，以及汽车锂电池的原位充放电研究等。
据统计，物理学和化学等领域的诺贝尔奖约有一半都与大科学装置有关，主要原因有 2 点：①创新科学思想在大科学装置得到了实验验证；②大科学装置提供了最先进的研究手段，使得新的科学突破、新的发明和技术得以产生，如发现新粒子和新的物理现象。
网页的发明是大科学装置对科技创新贡献的又一个典型例子。1988 年瑞士欧洲核子研究中心（CERN）为了解决横跨约 20 个时区的粒子物理实验大型国际合作组的学术讨论和交流，发明了万维网（WWW）。考虑到网页极为广泛的应用前景，CERN 决定不为 WWW 申请专利，无偿地贡献给全人类。网页迅速得到极为广泛的应用，对人类的社会、政治、经济、文化等都产生了极为深刻的影响。
我国大科学装置的建设和发展同样是由我国科学研究前沿需求和国家科技创新战略引领和驱动的。30多年来，我国的大科学装置快速发展，有力支撑了我国基础科学研究和高新技术研发。专用的大科学装置使我国的粒子物理、核物理、天文观测、受控核聚变等领域的实验研究进入了国际先进行列。这些大科学装置上的研究产出了大批重大创新成果。例如：我国北京正负电子对撞机的实验成果获得了 1 项国家自然科学奖一等奖和 4 项国家自然科学奖二等奖；大亚湾反应堆中微子实验获得国家自然科学奖一等奖。同步辐射光源和散裂中子源等多学科交叉研究大型研究平台更得到快速发展。基于同步辐射装置的科学研究获得了大批国家科技奖项。例如，上海光源的实验用户仅在 2108 年就获得了 3 项国家自然科学奖二等奖、1 项国家科技发明奖二等奖和 1 项国家科技进步奖二等奖。
总体上，我国重大科技基础设施的发展水平与处于前列的发达国家仍然存在较大差距，距离满足实施创新驱动发展战略的需求还有较大距离，今后相当长的一段时期从规模和水平上看仍然需要大力发展。如何最大限度地提高发展效益，如何在激烈的国际竞争中从落后走向领先，是值得特别关注的问题。