我國科學儀器事業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和目標

我國科學儀器事業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略和目標

一 前言

　　現(xiàn)代科學儀器已經(jīng)走出實驗室，在社會經(jīng)濟、文化持續(xù)發(fā)展及國家安全、社會安定等領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用，并已開始突破儀器—機器傳統(tǒng)界限(例如置備色譜儀、PCR擴增儀等)成為新穎的物質(zhì)生產(chǎn)手段。但我國科學儀器領(lǐng)域的科技和產(chǎn)業(yè)水平與世界先進水平的差距還很大，我們必須認真思考、大力推行振興我國科學儀器事業(yè)的種種戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)問題和應果斷采取的具體措施。
　　本文擬從科學儀器的地位和作用以及我國的具體國情著眼、參考世界科學儀器事業(yè)的發(fā)展趨勢，探討我國發(fā)展科學儀器事業(yè)應采取的總體戰(zhàn)略，提出近、中期(10～15年)內(nèi)我國的發(fā)展目標。

二 科學儀器事業(yè)的作用和地位

　　進入21世紀，世界各國都已把科學儀器的科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展列入緊迫議程中，給予前所未有的重視和支持。關(guān)于科學儀器事業(yè)對現(xiàn)代科技、經(jīng)濟發(fā)展及國家安全、社會安定、民眾健康等方面的重大作用和地位，簡略表達如下：
　　(1)它是“信息時代”的基礎(chǔ)：科學儀器最根本的用途是為各種基礎(chǔ)學科和社會活動、產(chǎn)業(yè)提供分析、檢測手段，從而獲取種種宏觀、微觀、靜態(tài)、動態(tài)和實時的信息；信息的獲取是信息時代的源頭和基礎(chǔ)。
　　(2)它是現(xiàn)代科技發(fā)展的“先行官”：現(xiàn)代科技的發(fā)展依賴于科學儀器事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)是不爭的事實。據(jù)統(tǒng)計，20世紀中有27項諾貝爾獎項目直接與新科學儀器導致的新發(fā)現(xiàn)或本身就是科學儀器的創(chuàng)新有關(guān)；在20世紀所有諾貝爾獎獲獎項目中，物理學科的68.4％、化學學科的74.6％、生物醫(yī)學學科的90％都直接與實驗有關(guān)或本身就是實驗項目，所有新科學實驗必須有新科學儀器才能完成！
　　(3)它是現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的“倍增器”：美國商務部在1992年公布過調(diào)查報告，當時儀器儀表產(chǎn)值只占全美GDP的4％，但由儀器儀表發(fā)展拉動的相關(guān)經(jīng)濟部門的產(chǎn)值卻達到GDP的66％！僅就科學儀器中的分析儀器而言，當時僅在美國，每天就要用各種分析儀器完成2.5億次分析檢測工作，美國每年只是在分析測試工作中所花費的費用就高達500億美元！
　　由于新科學儀器技術(shù)的發(fā)展和推廣應用，往往可使某一產(chǎn)業(yè)(例如煉油、石油化工等)發(fā)生巨大變革、產(chǎn)值猛升的事例舉不勝舉，由于新科學儀器的研發(fā)、促使某種新產(chǎn)業(yè)(例如科技農(nóng)業(yè)、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)等)的興起事例也不罕見。
　　(4)它是國家安全、民族獨立的“辟邪劍”：21世紀世界政、經(jīng)、軍形勢變化劇烈；要保衛(wèi)國家安全和民族獨立，只有發(fā)展相應的科學儀器科技和產(chǎn)業(yè)提供先進的軍用科學檢測、控制儀器，才是真正可靠，有效的“辟邪劍”！
　　(5)它是社會安定、經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的“物化法官”：我們必須振興我國儀器儀表事業(yè)，尤其是更敏銳、更可靠實用的科學儀器，依靠科學、客觀的分析檢測信息“法官”，去打擊犯罪、防治病害，促進我國社會安定和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

三 發(fā)展我國科學儀器事業(yè)應有的總體戰(zhàn)略

　　現(xiàn)在，盡快振興我國科學儀器科技和產(chǎn)業(yè)的決心已下，但面對在“天地人、理化生、陸�？铡⒊源┯�、生老病”廣泛領(lǐng)域都發(fā)揮重大作用的種種科學儀器，我們應如何根據(jù)國情和實際需求抓什么、如何抓？確實是重要問題，也就是說我們不能泛泛而論、什么都抓，結(jié)果什么也抓不好。確實應該冷靜分析、反復論證，提出明確、可行又有效的發(fā)展戰(zhàn)略。

1. “戰(zhàn)勢未行，先鼓聲勢”

　　要加強發(fā)展科學儀器事業(yè)的宣傳工作，要發(fā)展我國科學儀器事業(yè)，首先要戰(zhàn)略上重視、動員方方面面做好宣傳教育工作，把科學儀器對國家建設(shè)、安全、獨立及對于可持續(xù)發(fā)展，民生健康安全等方面的作用和地位講深講透，“官兵上下”真正認識到科學儀器的“四兩撥千斤”作用；只有戰(zhàn)略上重視，真正做好思想準備，打消模糊觀念，我們才能真正實現(xiàn)發(fā)展科學儀器事業(yè)的決心！
　　因此，科技界尤其儀器儀表設(shè)計研制領(lǐng)域和儀器儀表應用領(lǐng)域的“官兵”們責無旁貸要擔起這個任務。很高興看到中科院化學部出面組織“我國科學儀器發(fā)展戰(zhàn)略咨詢專家會議”！我們儀器儀表設(shè)計研制者也已經(jīng)注意到分析化學—分析技術(shù)—分析科學的變化，我們更加歡迎科學儀器“用戶”們“溯本求源”，積極投入到科學儀器的研究、開發(fā)潮流中來！

2. “兵馬未動，糧秣先行”

　　要加大科學儀器研究、開發(fā)的政策和資金投入，我們強調(diào)的不僅僅是國家的投入(如“十五”、“十一五”國家科技攻關(guān)，國家自然科學基金，中科院儀器改造、更新基金等)，更強調(diào)加大社會投入！如何能在“宣傳鼓動”戰(zhàn)略方面多動腦筋，把企業(yè)和民間社會游動資金動員出來投入科學儀器的發(fā)展，實在也是大手筆的戰(zhàn)略行動！
　　這里提到“政策投入”，是因為作為提升我國科技、經(jīng)濟、國防水平的發(fā)展基礎(chǔ)，發(fā)展我國科學儀器事業(yè)不是一草一木、小打小鬧的細瑣工作，而是關(guān)系到我國目前發(fā)展、將來前途的大事，光有錢、有人還是不夠的；尤其在中國，政策是極其重要的，所以“政策投入”是必要的！我們應該從各方面多做工作，為發(fā)展科學儀器事業(yè)爭取如同國家對IT產(chǎn)業(yè)的政策(包括資金投入、稅收、市場等方面一系列配套政策)以及種種有關(guān)人事、管理方面的具體政策。

3. “有所為有所不為”和“跳躍創(chuàng)新”的發(fā)展戰(zhàn)略

　　科學儀器科技和產(chǎn)業(yè)門類繁多，只能因時因地抓重點。建議由國家相關(guān)機構(gòu)(例如科技部、科學院、儀器儀表學會、化學學會等)召集建立適當?shù)膶＜易稍兘M織，與時俱進、因勢利導地提供戰(zhàn)略方向，組織全國人才、力量，提出新型的“攻關(guān)措施”逐項突破。
　　對于關(guān)鍵性的科學儀器硬件和軟件(研發(fā)、生產(chǎn)和應用)的發(fā)展，應該在提倡自主知識、開發(fā)的基礎(chǔ)上鼓勵“跳躍創(chuàng)新”的戰(zhàn)略，如同王選教授研發(fā)激光照排印刷技術(shù)時的戰(zhàn)略，不能再走模仿外國的老路；而且在新時代，我國的人力、物力資源已比以前優(yōu)裕得多、條件好得多，更應也更能“跨越創(chuàng)新”。

4. “產(chǎn)、學、研、用”相結(jié)合戰(zhàn)略

　　以新思維落實“產(chǎn)學研用結(jié)合”，是強調(diào)以科學儀器企業(yè)為主的結(jié)合。今天，我國經(jīng)濟實力大增，市場經(jīng)濟體制基本建立，包括國企、民企在內(nèi)的科學儀器企業(yè)已有能力擔當科學儀器事業(yè)發(fā)展的主力責任。如何更新思維、鼓勵企業(yè)、支持企業(yè)走到發(fā)展我國科學儀器事業(yè)的前列，值得我們思考。這也是全球眾多科學儀器企業(yè)已經(jīng)實施多年的有效經(jīng)驗，我國現(xiàn)在條條框框少了，企業(yè)實力強了，應該能結(jié)合國情真正落實“產(chǎn)、學、研、用”結(jié)合！

5. 提倡“拿來主義”

　　發(fā)展我國科學儀器事業(yè)不能再局限于國內(nèi)資源(技術(shù)、人才、物質(zhì))，要發(fā)揚“拿來主義”，包括國際合作、引進技術(shù)并再予以改進、創(chuàng)造，采用先進、合用的材料器件以及適用的零部件，移植、活用國際營銷、服務系統(tǒng)把國產(chǎn)儀器投入世界市場，以及聰明吸收、運用國際資金為我所用。

6. 調(diào)整、加強科學儀器人才培養(yǎng)戰(zhàn)略

　　科學儀器科技和產(chǎn)業(yè)所要求的人才，要求既有扎實的基礎(chǔ)知識，又有跨學科的較廣泛專業(yè)知識，須專門培養(yǎng)。例如分析儀器專業(yè)培養(yǎng)的人才必須在一般儀器儀表教學計劃中加入化學、生物學科課程的教學、實驗，否則不能適應分析儀器科技和產(chǎn)業(yè)部門的需要。
　　為適應科學儀器事業(yè)的發(fā)展需要，如何確定適當、適用的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略是非常重要的�！斑厡W邊用”、“先外行再內(nèi)行”的人才當然也需要，但為什么不培養(yǎng)專業(yè)對路的專門人才？全球經(jīng)濟、科技發(fā)展如此迅速，專門化人才需求如此急迫，科學儀器研發(fā)和應用人才有這么明顯的專門性，沒有適路、適用的人才培養(yǎng)戰(zhàn)略就不可能保證我國科學儀器事業(yè)的快速、持續(xù)發(fā)展。

四 在近、中期爭取達到的目標

　　在上述總體戰(zhàn)略指引下，本著有選擇、有重點和自主知識、跨越式發(fā)展的發(fā)展方針，以我國國情為主、考慮國際科學儀器事業(yè)發(fā)展趨勢，應爭取近、中期在下列方面達到發(fā)展目標。

1. 10年后成為全球科學儀器軟件供應大國

　　跳出“儀器就是硬件”的老框框，大力發(fā)展科學儀器操作、應用軟件，系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)，爭取在10年后成為全球科學儀器軟件供應大國。
　　過去一提科學儀器就想到“大型、精密”而且十分嬌氣的硬件設(shè)備，在這數(shù)字化時代科學儀器的核心知識、技術(shù)支撐已經(jīng)逐步偏向軟件�，F(xiàn)代實驗室和在線、現(xiàn)場科學儀器的操作和應用軟件已經(jīng)成為儀器的核心知識，其價值超過儀器硬件，尤其是自動控制、網(wǎng)絡(luò)連結(jié)、數(shù)據(jù)和應用信息的分析、處理、傳輸、應用，不但涉及各種光、機、電、算領(lǐng)域的交叉學科知識，而且大量運用種種數(shù)學運算(如傅里葉變換、小波變換、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)和各種專門知識(例如化學計量學知識等)。因此，發(fā)展科學儀器事業(yè)已不再是光、機、電工程師或分析化學、醫(yī)學人員較為簡單的硬件設(shè)計、制造、組裝、調(diào)試問題。
　　我們在工學和理學領(lǐng)域已經(jīng)培養(yǎng)了熟悉數(shù)字化設(shè)計和應用的眾多人才，使我們在現(xiàn)代科學儀器軟件開發(fā)方面大為有利；應該有意識地發(fā)揮長處，引導科學儀器軟件開發(fā)勢頭，組建眾多的科學儀器操作和應用軟件開發(fā)團隊，以軟件優(yōu)勢彌補硬件欠缺，面向全球、成為科學儀器軟件、系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)平臺的供應大國。

2. 10年后成為全球網(wǎng)絡(luò)化儀器科學儀器先進國家

　　當今數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化成為全球各領(lǐng)域發(fā)展主流，科學儀器網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化勢在必行。但在最近幾年內(nèi)真正適用、可靠的網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化科學儀器研發(fā)和應用的報道還不多，因此如果我們抓緊動手還是處于與國際同行的同一起跑線上。充分發(fā)揮我們的優(yōu)勢，加上我們身上的包袱不多(不像眾多跨國公司老產(chǎn)品、老技術(shù)多、不舍得輕易卸載)，網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化研發(fā)的硬件工作、資金投入也相對較少，在10～15年內(nèi)我們應該可以在科學儀器網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化的研發(fā)、推廣應用方面走到世界前列。

3. 小型化、微型化、芯片化方面加緊工作、爭取先進

　　科學儀器通過數(shù)字化、固態(tài)化、硅工藝化實現(xiàn)小型化乃至微型化，目前已成為國際先進潮流，我國也已有許多專家、單位積極投入并已取得了很好成果�？茖W儀器的小型化、微型化意味著微量試樣仍可準確可靠分析檢測，在生物、醫(yī)學、化學等領(lǐng)域有極大學術(shù)意義和明顯的社會、經(jīng)濟效益；另一方面，還可適應現(xiàn)代高科技的種種新要求(例如航空航天應用、野外現(xiàn)場觀測、戰(zhàn)場實地監(jiān)測等)，輕、小、故障少(固態(tài)化儀器無活動部件、無磨損、甚至“零故障”)以及廉價便用(“傻瓜化”)，也是各種專用化和家用化市場的亮點。
　　這種研發(fā)和應用微型化、固態(tài)化、芯片化(Lab on a chip)的科學儀器發(fā)展新潮方興未艾，我國已經(jīng)跟進并取得不少進展。只要我們抓住時機，組織好隊伍，加大投入，相信會在10～15年內(nèi)達到世界先進水平，成為我國科學儀器事業(yè)發(fā)展的重大標志。

4. 專用和家用、個人用科學儀器

　　科學儀器已越來越擺脫“通用”(萬能)模式，為各專業(yè)領(lǐng)域研發(fā)了種種專用化儀器(如大氣污染監(jiān)測儀、汽車尾氣檢測儀、戰(zhàn)場生化或毒氣快速偵測系統(tǒng)、家用飲用水質(zhì)檢查儀、有毒氣體報警儀，裝修衛(wèi)生檢測儀、個人用血糖檢查儀、心血管疾病病情隨身測報儀等等)。專用化、家用化和個人用儀器(Personal Instrument, PI)是新時代的新發(fā)展趨勢，科技價值和市場潛力極大，應該成為我國科技發(fā)展重點之一予以關(guān)注。
　　目前，我國科學儀器產(chǎn)、學、研、用各部門都已注意到這種趨勢、并已開展了相當大范圍的研發(fā)和推廣應用工作，取得了空前成果。我們完全可以期望：在加強協(xié)作和投入后，在10～15年以后中國將成為專用化、家用和個人用科學儀器全球主要供應國，在學術(shù)和科技方面有很多項國際領(lǐng)先的亮點。

5. 大產(chǎn)業(yè)在線、現(xiàn)場用科學儀器

　　在工業(yè)、科技農(nóng)業(yè)等大生產(chǎn)領(lǐng)域，提高生產(chǎn)效率、降低能源和原料消耗、減小環(huán)境污染影響、保證生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量等要求，是新世紀經(jīng)濟全球化的迫切要求；在現(xiàn)代化大生產(chǎn)領(lǐng)域依靠工人經(jīng)驗或簡單的溫度、壓力、流量儀表的時代已經(jīng)過去。可裝在生產(chǎn)現(xiàn)場、工藝流線(管道)上的全自動分析檢測儀器成為現(xiàn)代大產(chǎn)業(yè)的標志。而在高山、大海、荒地等無人區(qū)可無人監(jiān)守的種種環(huán)境、生態(tài)檢測儀器、地理和地震監(jiān)測系統(tǒng)等也是國家現(xiàn)代化的標志。
　　在這些領(lǐng)域的先進科學儀器和系統(tǒng)的研發(fā)和應用方面，我國與世界先進水平差距還很大，例如國外已有多種機載、星載科學儀器不間斷監(jiān)測全球經(jīng)濟、軍事動態(tài)變化，很多國家已在化工、制藥、農(nóng)產(chǎn)品等領(lǐng)域裝備了近紅外光譜分析檢測儀器等先進在線分析儀器；在我國，電力、冶金、石油、化工、水泥等工業(yè)部門用的在線測控科學儀器，仍是至今大量進口的昂貴裝備。正是因為流程、在線、現(xiàn)場用科學儀器對國家發(fā)展、人民健康安全的極大重要性和不可缺少性，我們必須將其列入我國科學儀器發(fā)展規(guī)劃中，而且應予以重點支持，組織力量予以攻克。我們期望在今后10～15年內(nèi)我國能夠研發(fā)更多具有自主知識產(chǎn)權(quán)的流程、在線、現(xiàn)場用科學儀器，盡可能減少對進口儀器的依賴度。