张江实验室定位是主要依托以上海光源为代表的光子科学科技基础设施集群，面向生命健康科学、集成电路信息技术、类脑智能等领域，打造成为跨学科、综合性、多功能的国家实验室。实验室以重大科技任务攻关和大型科技基础设施建设为主线，聚集国内外高端科技资源，开展战略性、前瞻性、基础性、系统性、集成性科技创新，实现基础科学原始创新能力有新突破和关键核心技术重大发展。
张江实验室既打造以光子科学领域为主的世界级基础大科学设施群，又凝练生命科学、信息技术两大攻关研究方向，还形成两者的交叉方向——类脑智能，张江实验室“1+2+1”的布局已经明晰。
围绕国家对建设上海张江综合性国家科学中心的要求，积极打造高度集聚的重大科技基础设施集群，努力提升我国综合性大科学装置的研制和应用水平。通过大科学设施的集聚，构建世界领先的光子科学中心，在光子科学领域形成美国—欧洲—中国三足鼎立的格局，掌握新时期科学创新的主动权。
张江实验室位于张江科学城核心区域内，以中科院上海高等研究院作为承建法人主体，上海光源一期、国家蛋白质设施（上海）和在建的上海光源二期、超强超短激光实验装置、软X射线自由电子激光试验装置及用户装置等国家重大科技基础设施及相关人员、设施、资产、项目、经费等全部划转至中科院上海高等研究院统一管理。
上海光源二期线站、软X射线自由电子激光试验装置和用户装置正在建设。 胡蔚成 摄（来源解放日报）
发展目标：
到2020年，张江国家实验室初步建成，基本形成科学高效的国家实验室管理体制和运行机制，在主要研究领域聚集一批全球一流人才团队，在重要研究领域取得一批突破性成果，为具有全球影响力科技创新中心的基本框架形成提供重要支撑。
到2030年，张江国家实验室努力跻身世界一流实验室行列，集聚、造就一批国际顶尖人才，涌现一批标志性原创成果，解决一批国家急需的战略核心技术问题，为新中国成立100周年之际建成科技强国和上海建成全球影响力科技创新中心提供强有力支撑。
上海光源科学中心
上海光源科学中心面向国家重大需求和前沿科学问题，统筹上海光源的运行开放、后续工程建设、技术研发、In-house研究等四位一体的工作，致力于在大科学装置的建设、运行和科学应用方面成为有全球影响力和世界一流水平的研究中心。
上海光源科学中心负责上海光源首批线站、蛋白质设施五线六站、梦之线的运行开放工作，每年为近万人次用户提供实验机时，装置总体性能位居国际前列水平，在生命科学、凝聚态物理、材料科学、化学、能源与环境科学等多个学科前沿基础研究和高新技术研发领域取得了重要成果。中心致力于大科学装置重大关键技术的创新和研发，不断发展先进实验方法；依托大科学装置，在中高能核物理、固液微观界面动力学、纳米生物学等前沿科学领域开展深入研究；承担了多项国家重大基础设施项目的建设任务，如上海光源线站工程（上海光源二期）、X射线自由电子激光试验装置、上海软X射线自由电子激光用户装置、硬X射线自由电子激光装置（加速器总体）等。
上海光源科学中心现有员工500余人，中科院院士1人，正高级科技人员89人，博士学位工作人员229人。
上海脑科学与类脑研究中心
上海脑中心作为国家科学中心的重要单元，张江实验室的重要组成部分，瞄准国际科学前沿和国家战略急需，凝练重点突破方向，集聚和组织以上海为核心的长三角乃至南方地区的国内外脑科学与类脑研究力量协同创新，推进基础理论发展，打造引领未来的变革性技术，建立支撑脑与类脑智能研究持续发展的关键、共性、核心技术体系，促进成果转化应用，成为全球认同的脑科学与类脑研究世界重镇，成为上海建设具有全球影响力的科技创新中心重要标志之一。
上海脑中心实行理事会领导下的主任负责制，中心执行主任主持中心日常工作。上海脑中心作为新型研究机构，在岗位设置、人员聘用、预算方式、经费使用、业绩考核、薪酬分配等方面实行与之相应的管理制度
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