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尋找測量(liàng)控制技術(shù)與儀器儀(yí)表(biǎo)創新突破口(kǒu)
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衆(zhōng)所周知(zhī)，儀器(qì)儀(yí)表是工(gōng)業生産的“倍增(zēng)器”，科(kē)學研究的(de)“先行官”，軍(jun1)事上(shàng)的“戰鬥力”，以及(jí)現代社(shè)會活動(dòng)的“物(wù)化法官”。“蛟(jiāo)龍”深潛，“神十”探空，人類以儀器(qì)儀表爲(wèi)工具，通(tōng)過測(cè)量(liàng)認識世(shì)界。當代(dài)社會發展，産業(yè)升(shēng)級、減(jiǎn)災防災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測、醫療(liáo)保健、能(néng)源供給、國防(fáng)安(ān)全等(děng)無不(bú)對測(cè)量控(kòng)制技術和(hé)儀器(qì)儀表提出(chū)更多需(xū)求(qiú)、更高要求。
但(dàn)是，我國(guó)的測量控制技術與(yǔ)儀(yí)器儀表(biǎo)的研(yán)究、制造卻與(yǔ)國(guó)際先(xiān)進水(shuǐ)平存在明顯差(chà)距。據(jù)中國(guó)儀器(qì)儀表(biǎo)行業(yè)協會(huì)統計(jì)，截止5月底(dǐ)，2013年上半(bàn)年(nián)我國儀器(qì)儀表行業(yè)進口1533005.28萬美元，同(tóng)比增長3.68％。同期，出口887588.11萬美元(yuán)，同比增(zēng)長(zhǎng)3.98％。但(dàn)是(shì)，單純(chún)依靠進口(kǒu)設備、進口(kǒu)技術(shù)，不能提高(gāo)我國(guó)儀器(qì)儀表水(shuǐ)平。如何(hé)将進口的設備(bèi)技術轉(zhuǎn)化(huà)爲自己的(de)，如何(hé)推進(jìn)測量科技自主(zhǔ)創新進(jìn)入世界(jiè)前沿水平，成爲(wèi)行業所關注的(de)焦點(diǎn)。
測(cè)量控制(zhì)技術與(yǔ)儀器儀(yí)表之(zhī)“重”
先(xiān)進的(de)測量(liàng)科技(jì)和精密儀器是科學(xué)發現(xiàn)的工(gōng)具、技術創新(xīn)的種子，許多(duō)劃時(shí)代的(de)科技成(chéng)果(guǒ)、獲得(dé)諾貝爾科(kē)技獎的項(xiàng)目皆由此産生。如質(zhì)譜儀(yí)的發明使我們(men)能(néng)按(àn)原子(zǐ)、分子的質(zhì)量(liàng)差異進行分離，檢(jiǎn)測物(wù)質組成(chéng)；計算機(jī)x射線(xiàn)斷(duàn)層(céng)掃描(miáo)（ct）、核(hé)磁共(gòng)振(zhèn)成像(xiàng)（mri）等技術使(shǐ)我們(men)可以更早(zǎo)發現(xiàn)疾病；圖像(xiàng)傳感器（ccd）已(yǐ)是手機、數(shù)碼相機(jī)中的關(guān)鍵元器件，這(zhè)些(xiē)儀器和方法的(de)發明者(zhě)也(yě)都獲(huò)得了諾貝爾獎(jiǎng)。據不完全(quán)統計(jì)，一個(gè)多世紀以來，諾(nuò)貝爾自然(rán)科學獎項(xiàng)中，有68.4％的物理學獎、74.6％的(de)化(huà)學獎和90％的生(shēng)物醫學獎是(shì)借(jiè)助各種(zhǒng)先進儀(yí)器完成(chéng)的。
此外(wài)，測量控(kòng)制與儀(yí)器儀表科技水(shuǐ)平還反映(yìng)國家實力。美國商務部國(guó)家(jiā)标準與(yǔ)技術(shù)研究所上(shàng)世紀90年代中期(qī)發布的數據表明，美(měi)國儀(yí)器儀表産值約占國民總産值的4％，但(dàn)它拉(lā)動的相關(guān)産值卻高(gāo)達(dá)66％。2007年(nián)美國商(shāng)務部國(guó)家标準(zhǔn)技術研(yán)究所(suǒ)的(de)戰(zhàn)略報(bào)告指出，21世紀制(zhì)造業(yè)和人們(men)生活質量提(tí)高的(de)關鍵(jiàn)是測量技(jì)術，此領域對維(wéi)系(xì)國(guó)家競争力(lì)也不可或缺。日(rì)本爲奪回(huí)在測(cè)量分析儀器上(shàng)的優(yōu)勢(shì)，文部省(shěng)啓動了(le)尖端測(cè)量事(shì)業，投(tóu)資達(dá)上百億日元。
事(shì)實上，現(xiàn)代(dài)化大生産，如發電、煉(liàn)油、化工、冶金、飛(fēi)機和(hé)汽車制造等，離開了隻占(zhàn)企業固(gù)定(dìng)資産(chǎn)大約(yuē)10％的各(gè)種測(cè)量與(yǔ)控制儀器(qì)儀表裝(zhuāng)置就不(bú)能正常安(ān)全生(shēng)産，更難(nán)以創造(zào)巨額的産(chǎn)值和利潤(rùn)。專家們形(xíng)象地把儀器(qì)儀(yí)表比(bǐ)喻爲國民(mín)經濟中(zhōng)的“卡脖子”産業。
現代，随着經濟發展與(yǔ)自然(rán)環(huán)境所需(xū)的平衡，測(cè)量控制技術與(yǔ)儀器(qì)儀表承擔着越(yuè)來越重要的角(jiǎo)色。比如工業排(pái)放是如何對氣(qì)候變化(huà)、環(huán)境乃至人(rén)群健康狀(zhuàng)态産生影響的(de)？二惡(è)英濃度低(dī)，測量方法(fǎ)複雜(zá)并隻能離線進(jìn)行，環(huán)境科學的(de)發展迫(pò)切(qiē)需要(yào)發明(míng)痕量物質(zhì)監測的新測量方法(fǎ)和儀(yí)器監測二惡(è)英。而痕量物質對人們健康影響的機(jī)理、評(píng)估與監測(cè)方法等更是亟(jí)待突(tū)破(pò)的科學(xué)問題。
測量控制(zhì)技術(shù)與儀(yí)器儀(yí)表之“困”
中國科(kē)協2007年3月發布了他們組織(zhī)的調(diào)查結果(guǒ)：中(zhōng)國儀器儀表中的主體分析儀(yí)器，社會上(shàng)正(zhèng)在應用的有90餘種分析(xī)儀(yí)器，中國能夠(gòu)生産的(de)産品爲20餘種，不(bú)到(dào)總量的1/3。其中(zhōng)，生命科學專(zhuān)用儀器約有80餘種，中國商(shāng)品化的(de)生命(mìng)科(kē)學專用儀(yí)器産(chǎn)品隻(zhī)有6種，目前(qián)在研的約10多種，離市場(chǎng)需(xū)求相(xiàng)差很遠。這是數量上的差距。
在(zài)技術上，現有國内中(zhōng)低檔産品(pǐn)大(dà)部(bù)分可(kě)與替(tì)代進(jìn)口産品，大(dà)拿高檔産品的可靠(kào)性指标，即(jí)平均無(wú)故障運(yùn)行時間與(yǔ)國外(wài)産品相比(bǐ)，約相(xiàng)差l一2個數量級(jí)。在測量(liàng)精(jīng)度上，現有(yǒu)國(guó)内(nèi)産品與外(wài)國産(chǎn)品一(yī)般相差1個(gè)數量(liàng)級。因爲中國對(duì)儀器的(de)基(jī)礎技(jì)術和(hé)制造(zào)工藝(yì)的研究(jiū)不夠，一(yī)些影響可靠性(xìng)的關鍵(jiàn)技術，如(rú)精密加工技術(shù)、密封技術，焊接(jiē)技術等(děng)至今還(hái)沒有(yǒu)得(dé)到很好(hǎo)的解(jiě)決，導(dǎo)緻産(chǎn)品，特别是高檔(dàng)産品的性能不(bú)夠穩(wěn)定(dìng)和可靠(kào)。
在功能上，目前(qián)，外國産(chǎn)智能化程度相(xiàng)當高，通(tōng)過對(duì)原始信息(xī)的數(shù)字處(chù)理，更(gèng)好地排除了外部幹(gàn)擾對(duì)信息影響，提(tí)高(gāo)了産(chǎn)品的(de)耐環境性(xìng)和測量(liàng)真實性(xìng)。而國内(nèi)現有産品智能化(huà)程度(dù)還較低。另外，産(chǎn)品的網絡化在國外已經進入(rù)實用階(jiē)段，而我國基(jī)本上(shàng)處在起步(bù)階段，從而(ér)使産品的性能(néng)、功能(néng)落後。
有關(guān)專家(jiā)介(jiè)紹(shào)，當今(jīn)國外(wài)産(chǎn)品的更新周期大(dà)約在(zài)2—3年。新(xīn)技術(shù)的儲(chǔ)備往往可以提(tí)前到(dào)10年(nián)。而我國(guó)企業往(wǎng)往(wǎng)通過(guò)引進(jìn)外國技術(shù)來實(shí)現一(yī)代産(chǎn)品的更新，引進(jìn)後又不能(néng)很好消化吸(xī)收，在新(xīn)産品開發方面原創(chuàng)性成果很(hěn)少。一些采用新原理(lǐ)的産品，在我國還處于空白狀态。科研院(yuàn)所在跟蹤(zōng)新技術方面雖然有(yǒu)成果，但與(yǔ)企業結合産業(yè)化相當艱難，導(dǎo)緻産(chǎn)品技(jì)術更新的(de)周期長(zhǎng)。
此外，國(guó)内儀器(qì)缺乏(fá)針(zhēn)對使用對(duì)象而開發的(de)專用解(jiě)決方案。國(guó)外近(jìn)年測(cè)量(liàng)控制與(yǔ)儀器儀(yí)表(biǎo)的發(fā)展趨勢是開發(fā)儀器(qì)儀表(biǎo)與應(yīng)用對(duì)象緊密結(jié)合的軟件(jiàn)産品(pǐn)，最終向用戶提(tí)供個性(xìng)化的解(jiě)決方(fāng)案(àn)。例如針(zhēn)對6×10‘kw火電機組的(de)機組(zǔ)性能計算(suàn)軟件、煉(liàn)油工藝的優(yōu)化軟件、專(zhuān)門用于(yú)醫療儀(yí)器的(de)圖形(xíng)處理軟件等，國(guó)内企(qǐ)業在(zài)這方面尚未形成産(chǎn)業。
當(dāng)前，我(wǒ)國在測量技術(shù)與(yǔ)精(jīng)密儀(yí)器方面與世界(jiè)強國差距(jù)大，由(yóu)此導緻的科技(jì)創新掣肘影響面廣(guǎng)，如不盡快制定(dìng)發展戰略(luè)并迎頭趕上，差(chà)距會(huì)繼續(xù)拉大(dà)。
推動測量控制(zhì)技術(shù)與儀(yí)器儀表之“途”
推(tuī)進我(wǒ)國測量科技進(jìn)入世界前(qián)沿，要(yào)兼顧世(shì)界測量(liàng)科技發展趨勢(shì)和我(wǒ)國階(jiē)段性(xìng)需求。以下(xià)三(sān)個(gè)目标可布(bù)局攻(gōng)取：一是原創性測量技術與儀(yí)器，二是國家目(mù)标導向或測量儀器發展趨勢(shì)引領(lǐng)的測量技術與(yǔ)儀器(qì)，三是(shì)精密儀器核心(xīn)技術。這三大目标中(zhōng)，各有(yǒu)一個優先展(zhǎn)開協同創新(xīn)的方向，分别是(shì)先進(jìn)測量(liàng)方法、微(wēi)智能探測器與微納器(qì)件制作(zuò)技術。
我(wǒ)國和發達國家(jiā)的差距，除産業(yè)規模、技(jì)術積累(lèi)不夠外，更在于(yú)測量(liàng)原(yuán)理和儀(yí)器設(shè)計的原始創新(xīn)方法上不(bú)行。要改(gǎi)變現狀(zhuàng)，需要在幾(jǐ)個方向上下大(dà)工夫(fū)。如能(néng)源領域的(de)深海、深地探測，環境領(lǐng)域中(zhōng)微(wēi)量化(huà)學物質的(de)快速檢(jiǎn)測(cè)，地球尺度環(huán)境風險的預警等；在食(shí)品安全與農産(chǎn)品藥物殘留檢測方(fāng)面，探索根據物(wù)質的指紋(wén)光譜等(děng)光(guāng)學信(xìn)息建立快速測(cè)量識(shí)别物(wù)質成(chéng)分的方(fāng)法(fǎ)，特别(bié)是痕(hén)量(liàng)物質快(kuài)速測(cè)量方法；在(zài)生命科學領域(yù)，活細胞或蛋白(bái)構造的實(shí)時觀察，細胞内分子(zǐ)信(xìn)息(xī)傳遞的視(shì)覺化(huà)，細胞與蛋(dàn)白标識(shí)、檢(jiǎn)測裝(zhuāng)置的(de)研發，如微(wēi)弱熒光(guāng)觀(guān)察裝(zhuāng)置(zhì)等；攻克複雜(zá)條件制約，突破(pò)現有測量極限(xiàn)，需改(gǎi)變(biàn)原有模(mó)式、單一原理的(de)方法局限(xiàn)，對不(bú)同學(xué)科進行交(jiāo)叉和融合，開展(zhǎn)基于數理方法(fǎ)綜合運用的手(shǒu)段創新以實現(xiàn)測量方(fāng)法(fǎ)的(de)原(yuán)始創新，上述這(zhè)些成果将對科技自主創新産(chǎn)生不可(kě)估量的(de)影響。
傳感(gǎn)器(qì)作(zuò)爲傳感(gǎn)網的基(jī)礎元件，在今後(hòu)将有十分廣闊的發展前景。目(mù)前新型(xíng)傳感器(qì)技術(shù)包括(kuò)固态(tài)矽傳感(gǎn)器技術、光纖(xiān)傳感器技(jì)術、生(shēng)物芯(xīn)片技(jì)術、基因芯片技術、圖像(xiàng)傳感器(qì)技術、全固态慣性傳(chuán)感器技術(shù)、多傳感器技術(shù)等在這(zhè)一領域，重點發展新原(yuán)理、新效應(yīng)的傳(chuán)感技(jì)術，傳感器(qì)智能(néng)技(jì)術(shù)，傳感(gǎn)器網絡技術(shù)，微(wēi)型化和(hé)低(dī)功耗(hào)技術(shù)，以及(jí)傳感(gǎn)器陣列及多功能、多(duō)傳感參數(shù)傳感(gǎn)器的(de)設計(jì)、制造和封裝技術。在這一(yī)領域，重點發(fā)展(zhǎn)新原(yuán)理、新效應(yīng)的傳感技(jì)術，傳感(gǎn)器智能(néng)技術(shù)，傳感(gǎn)器網(wǎng)絡(luò)技(jì)術，微(wēi)型化(huà)和低功耗(hào)技術，以及傳感(gǎn)器陣列(liè)及多(duō)功(gōng)能、多(duō)傳感參數傳感(gǎn)器的(de)設計(jì)、制造(zào)和封裝技(jì)術。
此外，國際上(shàng)最近發(fā)展的新(xīn)技術功能(néng)安全技術及(jí)安(ān)全儀(yí)表；精(jīng)密加工技(jì)術和特(tè)殊(shū)工藝(yì)技術；具有自校(xiào)準、自檢(jiǎn)測、自診(zhěn)斷、自(zì)适應(yīng)功能(néng)智能化技(jì)術；不(bú)同生産廠(chǎng)商控(kòng)制系統之間(jiān)的(de)無縫連接(jiē)集成(chéng)技術，大型(xíng)項目(mù)的自動(dòng)化(huà)設備主供應商應具(jù)備的(de)項(xiàng)目策(cè)劃(huà)、設計(jì)、組織、采購(gòu)、驗收、調試(shì)等項(xiàng)目管理技術等(děng)都是今(jīn)後需要(yào)攻克的(de)方向(xiàng)。
突(tū)圍測量控(kòng)制技術與儀器儀表(biǎo)創新之“法”
在發(fā)達國(guó)家，測量與(yǔ)儀器儀表行業(yè)等高技術行業(yè)已形成(chéng)了(le)上下(xià)遊銜(xián)接、企業分(fèn)工(gōng)合作的格局(jú)。我國(guó)在該(gāi)領域(yù)也可搞一些規模适當、效(xiào)率高(gāo)的國家攻關工程。該(gāi)行(háng)業是技(jì)術密集型産業(yè)，發展離不開大(dà)學、研(yán)發院所的(de)智力與人(rén)才支撐。大(dà)學、研(yán)發機(jī)構要強強(qiáng)聯(lián)合(hé)，分工協(xié)作(zuò)。目前我國高(gāo)校發揮(huī)着研發(fā)主(zhǔ)力軍(jun1)的作用(yòng)，但高校(xiào)“姓教(jiāo)”，其人(rén)員編制、固定經(jīng)費仍(réng)來自(zì)教育任務(wù)。當下我(wǒ)國需要(yào)發展出一(yī)批技(jì)術有(yǒu)特色、有創(chuàng)新能力的(de)中小(xiǎo)型精儀企業。調(diào)整政策和(hé)機制，在教(jiāo)學受(shòu)益前(qián)提下(xià)使高校研(yán)發的(de)成果乃至(zhì)于智力(lì)資(zī)源迅(xùn)速轉變爲(wèi)生産(chǎn)力(lì)，高校畢(bì)業生尤其(qí)是博士去(qù)中小企業就業(yè)任職(zhí)，十分必要(yào)。
發展(zhǎn)、提升(shēng)衆多(duō)有實力的(de)中小(xiǎo)企業不僅是儀(yí)器儀表行(háng)業，也(yě)是我國(guó)工業化(huà)繞不(bú)開的(de)路徑(jìng)。以儀器儀(yí)表行業爲例，高技術(shù)、高附加值、高風(fēng)險爲特(tè)點(diǎn)的科(kē)技型(xíng)中(zhōng)小(xiǎo)企業不可能靠“土法(fǎ)上馬、因陋就簡(jiǎn)”路子培育，要圍(wéi)繞高科技(jì)産品(pǐn)特點(diǎn)考慮(lǜ)相應(yīng)的配(pèi)套(tào)政策，如(rú)吸引(yǐn)高端人才(cái)創業，健全(quán)真正的風險投資意(yì)識及渠道等。
國家對儀器儀表(biǎo)與測量科(kē)技創(chuàng)新的支持(chí)應以事後獎(jiǎng)勵爲主(zhǔ)，這樣(yàng)便于研發(fā)投(tóu)入主體(tǐ)轉向(xiàng)受益(yì)者而非把(bǎ)納稅人(rén)的(de)錢投(tóu)給企業。爲(wèi)避免(miǎn)門類繁多(duō)的研(yán)發單(dān)位各自爲(wèi)戰，出(chū)現急功近(jìn)利的低水(shuǐ)平重(zhòng)複、惡性(xìng)競(jìng)争，可(kě)考慮(lǜ)組(zǔ)建獨立(lì)于高校、院(yuàn)所的國家(jiā)協同(tóng)創新(xīn)中心、産(chǎn)業(yè)聯盟(méng)，真正起(qǐ)到引領(lǐng)行業、集(jí)中力量(liàng)、合理配置資源(yuán)以解決實(shí)際(jì)問題的作用。（來源(yuán)：機經網）
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發布時間：2013/9/11
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