四個層面找尋測量控制技術與儀器儀表創新突破口

　　*，儀器儀表是工業生產的“倍增器”，科學研究的“先行官”，軍事上的“戰斗力”，以及現代社會活動的“物化法官”。“蛟龍”深潛，“神十”探空，人類以儀器儀表為工具，通過測量認識世界。當代社會發展，產業升級、減災防災、環境監測、醫療保健、能源供給、國防安全等無不對測量控制技術和儀器儀表提出更多需求、更高要求。
　　
　　但是，我國的測量控制技術與儀器儀表的研究、制造卻與先進水平存在明顯差距。據中國儀器儀表行業協會統計，截止5月底，2013年上半年我國儀器儀表行業進口1533005.28萬美元，同比增長3.68%。同期，出口887588.11萬美元，同比增長3.98%。但是，單純依靠進口設備、進口技術，不能提高我國儀器儀表水平。如何將進口的設備技術轉化為自己的，如何推進測量科技自主創新進入世界前沿水平，成為行業所關注的焦點。
　　
　　測量控制技術與儀器儀表之“重”
　　
　　先進的測量科技和精密儀器是科學發現的工具、技術創新的種子，許多劃時代的科技成果、獲得諾貝爾科技獎的項目皆由此產生。如質譜儀的發明使我們能按原子、分子的質量差異進行分離，檢測物質組成；計算機X射線斷層掃描（CT）、核磁共振成像（MRI）等技術使我們可以更早發現疾病；圖像傳感器（CCD）已是手機、數碼相機中的關鍵元器件，這些儀器和方法的也都獲得了諾貝爾獎。據不*統計，一個多世紀以來，諾貝爾自然科學獎項中，有68.4%的物理學獎、74.6%的化學獎和90%的生物醫學獎是借助各種先進儀器完成的。
　　
　　此外，測量控制與儀器儀表科技水平還反映國家實力。美國商務部國家標準與技術研究所上世紀90年代中期發布的數據表明，美國儀器儀表產值約占國民總產值的4%，但它拉動的相關產值卻高達66%。2007年美國商務部國家標準技術研究所的戰略報告指出，21世紀制造業和人們生活質量提高的關鍵是測量技術，此領域對維系國家競爭力也*。日本為奪回在測量分析儀器上的優勢，文部省啟動了測量事業，投資達上百億日元。
　　
　　事實上，現代化大生產，如發電、煉油、化工、冶金、飛機和汽車制造等，離開了只占企業固定資產大約10%的各種測量與控制儀器儀表裝置就不能正常安全生產，更難以創造巨額的產值和利潤。專家們形象地把儀器儀表比喻為國民經濟中的“卡脖子”產業。
　　
　　現代，隨著經濟發展與自然環境所需的平衡，測量控制技術與儀器儀表承擔著越來越重要的角色。比如工業排放是如何對氣候變化、環境乃至人群健康狀態產生影響的？二惡英濃度低，測量方法復雜并只能離線進行，環境科學的發展迫切需要發明痕量物質監測的新測量方法和儀器監測二惡英。而痕量物質對人們健康影響的機理、評估與監測方法等更是亟待突破的科學問題。
　　
　　測量控制技術與儀器儀表之“困”
　　
　　中國科協2007年3月發布了他們組織的調查結果：中國儀器儀表中的主體分析儀器，社會上正在應用的有90余種分析儀器，中國能夠生產的產品為20余種，不到總量的1/3。其中，生命科學儀器約有80余種，中國商品化的生命科學儀器產品只有6種，目前在研的約10多種，離市場需求相差很遠。這是數量上的差距。
　　
　　在技術上，現有國內中低檔產品大部分可與替代進口產品，大拿產品的可靠性指標，即平均*運行時間與國外產品相比，約相差l一2個數量級。在測量精度上，現有國內產品與外國產品一般相差1個數量級。因為中國對儀器的基礎技術和制造工藝的研究不夠，一些影響可靠性的關鍵技術，如精密加工技術、密封技術，焊接技術等至今還沒有得到很好的解決，導致產品，特別是產品的性能不夠穩定和可靠。
　　
　　在功能上，目前，外國產智能化程度相當高，通過對原始信息的數字處理，更好地排除了外部干擾對信息影響，提高了產品的耐環境性和測量真實性。而國內現有產品智能化程度還較低。另外，產品的網絡化在國外已經進入實用階段，而我國基本上處在起步階段，從而使產品的性能、功能落后。
　　
　　有關專家介紹，當今國外產品的更新周期大約在2—3年。新技術的儲備往往可以提前到10年。而我國企業往往通過引進外國技術來實現一代產品的更新，引進后又不能很好消化吸收，在新產品開發方面原創性成果很少。一些采用新原理的產品，在我國還處于空白狀態。科研院所在跟蹤新技術方面雖然有成果，但與企業結合產業化相當艱難，導致產品技術更新的周期長。
　　
　　此外，國內儀器缺乏針對使用對象而開發的解決方案。國外近年測量控制與儀器儀表的發展趨勢是開發儀器儀表與應用對象緊密結合的軟件產品，zui終向用戶提供個性化的解決方案。例如針對6×10‘kW火電機組的機組性能計算軟件、煉油工藝的優化軟件、專門用于醫療儀器的圖形處理軟件等，國內企業在這方面尚未形成產業。
　　
　　當前，我國在測量技術與精密儀器方面與世界強國差距大，由此導致的科技創新掣肘影響面廣，如不盡快制定發展戰略并迎頭趕上，差距會繼續拉大。
　　
　　推動測量控制技術與儀器儀表之“途”
　　
　　推進我國測量科技進入世界前沿，要兼顧世界測量科技發展趨勢和我國階段性需求。以下三個目標可布局攻取：一是原創性測量技術與儀器，二是國家目標導向或測量儀器發展趨勢的測量技術與儀器，三是精密儀器核心技術。這三大目標中，各有一個優先展開協同創新的方向，分別是先進測量方法、微智能探測器與微納器件制作技術。
　　
　　我國和發達國家的差距，除產業規模、技術積累不夠外，更在于測量原理和儀器設計的原始創新方法上不行。要改變現狀，需要在幾個方向上下大工夫。如能源領域的深海、深地探測，環境領域中微量化學物質的快速檢測，地球尺度環境風險的預警等；在食品安全與農產品藥物殘留檢測方面，探索根據物質的指紋光譜等光學信息建立快速測量識別物質成分的方法，特別是痕量物質快速測量方法；在生命科學領域，活細胞或蛋白構造的實時觀察，細胞內分子信息傳遞的視覺化，細胞與蛋白標識、檢測裝置的研發，如微弱熒光觀察裝置等；攻克復雜條件制約，突破現有測量極限，需改變原有模式、單一原理的方法局限，對不同學科進行交叉和融合，開展基于數理方法綜合運用的手段創新以實現測量方法的原始創新，上述這些成果將對科技自主創新產生不可估量的影響。
　　
　　傳感器作為傳感網的基礎元件，在今后將有十分廣闊的發展前景。目前新型傳感器技術包括固態硅傳感器技術、光纖傳感器技術、生物芯片技術、基因芯片技術、圖像傳感器技術、全固態慣性傳感器技術、多傳感器技術等在這一領域，重點發展新原理、新效應的傳感技術，傳感器智能技術，傳感器網絡技術，微型化和低功耗技術，以及傳感器陣列及多功能、多傳感參數傳感器的設計、制造和封裝技術。在這一領域，重點發展新原理、新效應的傳感技術，傳感器智能技術，傳感器網絡技術，微型化和低功耗技術，以及傳感器陣列及多功能、多傳感參數傳感器的設計、制造和封裝技術。
　　
　　此外，上zui近發展的新技術功能安全技術及安全儀表；精密加工技術和特殊工藝技術；具有自校準、自檢測、自診斷、自適應功能智能化技術；不同生產廠商控制系統之間的無縫連接集成技術，大型項目的自動化設備主供應商應具備的項目策劃、設計、組織、采購、驗收、調試等項目管理技術等都是今后需要攻克的方向。
　　
　　突圍測量控制技術與儀器儀表創新之“法”
　　
　　在發達國家，測量與儀器儀表行業等高技術行業已形成了上下游銜接、企業分工合作的格局。我國在該領域也可搞一些規模適當、效率高的國家攻關工程。該行業是技術密集型產業，發展離不開大學、研發院所的智力與人才支撐。大學、研發機構要強強聯合，分工協作。目前我國高校發揮著研發主力軍的作用，但高校“姓教”，其人員編制、固定經費仍來自教育任務。當下我國需要發展出一批技術有特色、有創新能力的中小型精儀企業。調整政策和機制，在教學受益前提下使高校研發的成果乃至于智力資源迅速轉變為生產力，高校畢業生尤其是博士去中小企業就業任職，十分必要。
　　
　　發展、提升眾多有實力的中小企業不僅是儀器儀表行業，也是我國工業化繞不開的路徑。以儀器儀表行業為例，高技術、高附加值、高風險為特點的科技型中小企業不可能靠“土法上馬、因陋就簡”路子培育，要圍繞高科技產品特點考慮相應的配套政策，如吸引人才創業，健全真正的風險投資意識及渠道等。
　　
　　國家對儀器儀表與測量科技創新的支持應以事后獎勵為主，這樣便于研發投入主體轉向受益者而非把納稅人的錢投給企業。為避免門類繁多的研發單位各自為戰，出現急功近利的低水平重復、惡性競爭，可考慮組建獨立于高校、院所的國家協同創新中心、產業聯盟，真正起到行業、集中力量、合理配置資源以解決實際問題的作用。