我國科學(xué)儀器事業(yè)的發(fā)展戰略和目標

一 前言

　　現代科學(xué)儀器已經(jīng)走出實(shí)驗室，在社會(huì )經(jīng)濟、文化持續發(fā)展及國家安全、社會(huì )安定等領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大的作用，并已開(kāi)始突破儀器—機器傳統界限(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(xué)儀器領(lǐng)域的科技和產(chǎn)業(yè)水平與世界先進(jìn)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(xué)儀器事業(yè)的種種戰略、戰術(shù)問(wèn)題和應果斷采取的具體措施。
　　本文擬從科學(xué)儀器的地位和作用以及我國的具體國情著(zhù)眼、參考世界科學(xué)儀器事業(yè)的發(fā)展趨勢，探討我國發(fā)展科學(xué)儀器事業(yè)應采取的總體戰略，提出近、中期(10～15年)內我國的發(fā)展目標。

二 科學(xué)儀器事業(yè)的作用和地位

　　進(jìn)入21世紀，世界各國都已把科學(xué)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(xué)儀器事業(yè)對現代科技、經(jīng)濟發(fā)展及國家安全、社會(huì )安定、民眾健康等方面的重大作用和地位，簡(jiǎn)略表達如下：
　　(1)它是“信息時(shí)代”的基礎：科學(xué)儀器最根本的用途是為各種基礎學(xué)科和社會(huì )活動(dòng)、產(chǎn)業(yè)提供分析、檢測手段，從而獲取種種宏觀(guān)、微觀(guān)、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)的信息；信息的獲取是信息時(shí)代的源頭和基礎。
　　(2)它是現代科技發(fā)展的“先行官”：現代科技的發(fā)展依賴(lài)于科學(xué)儀器事業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)是不爭的事實(shí)。據統計，20世紀中有27項諾貝爾獎項目直接與新科學(xué)儀器導致的新發(fā)現或本身就是科學(xué)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(xué)科的68.4％、化學(xué)學(xué)科的74.6％、生物醫學(xué)學(xué)科的90％都直接與實(shí)驗有關(guān)或本身就是實(shí)驗項目，所有新科學(xué)實(shí)驗必須有新科學(xué)儀器才能完成！
　　(3)它是現代社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的“倍增器”：美國商務(wù)部在1992年公布過(guò)調查報告，當時(shí)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(dòng)的相關(guān)經(jīng)濟部門(mén)的產(chǎn)值卻達到GDP的66％！僅就科學(xué)儀器中的分析儀器而言，當時(shí)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(xué)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(xué)儀器的研發(fā)、促使某種新產(chǎn)業(yè)(例如科技農業(yè)、環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)等)的興起事例也不罕見(jiàn)。
　　(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；要保衛國家安全和民族獨立，只有發(fā)展相應的科學(xué)儀器科技和產(chǎn)業(yè)提供先進(jìn)的軍用科學(xué)檢測、控制儀器，才是真正可靠，有效的“辟邪劍”！
　　(5)它是社會(huì )安定、經(jīng)濟持續發(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(shí)用的科學(xué)儀器，依靠科學(xué)、客觀(guān)的分析檢測信息“法官”，去打擊犯罪、防治病害，促進(jìn)我國社會(huì )安定和經(jīng)濟的可持續發(fā)展。

三 發(fā)展我國科學(xué)儀器事業(yè)應有的總體戰略

　　現在，盡快振興我國科學(xué)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�？�、吃穿用、生老病”廣泛領(lǐng)域都發(fā)揮重大作用的種種科學(xué)儀器，我們應如何根據國情和實(shí)際需求抓什么、如何抓？確實(shí)是重要問(wèn)題，也就是說(shuō)我們不能泛泛而論、什么都抓，結果什么也抓不好。確實(shí)應該冷靜分析、反復論證，提出明確、可行又有效的發(fā)展戰略。

1. “戰勢未行，先鼓聲勢”

　　要加強發(fā)展科學(xué)儀器事業(yè)的宣傳工作，要發(fā)展我國科學(xué)儀器事業(yè)，首先要戰略上重視、動(dòng)員方方面面做好宣傳教育工作，把科學(xué)儀器對國家建設、安全、獨立及對于可持續發(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(xué)儀器的“四兩撥千斤”作用；只有戰略上重視，真正做好思想準備，打消模糊觀(guān)念，我們才能真正實(shí)現發(fā)展科學(xué)儀器事業(yè)的決心！
　　因此，科技界尤其儀器儀表設計研制領(lǐng)域和儀器儀表應用領(lǐng)域的“官兵”們責無(wú)旁貸要擔起這個(gè)任務(wù)。很高興看到中科院化學(xué)部出面組織“我國科學(xué)儀器發(fā)展戰略咨詢(xún)專(zhuān)家會(huì )議”！我們儀器儀表設計研制者也已經(jīng)注意到分析化學(xué)—分析技術(shù)—分析科學(xué)的變化，我們更加歡迎科學(xué)儀器“用戶(hù)”們“溯本求源”，積極投入到科學(xué)儀器的研究、開(kāi)發(fā)潮流中來(lái)！

2. “兵馬未動(dòng)，糧秣先行”

　　要加大科學(xué)儀器研究、開(kāi)發(fā)的政策和資金投入，我們強調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(xué)基金，中科院儀器改造、更新基金等)，更強調加大社會(huì )投入！如何能在“宣傳鼓動(dòng)”戰略方面多動(dòng)腦筋，把企業(yè)和民間社會(huì )游動(dòng)資金動(dòng)員出來(lái)投入科學(xué)儀器的發(fā)展，實(shí)在也是大手筆的戰略行動(dòng)！
　　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，發(fā)展我國科學(xué)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(lái)前途的大事，光有錢(qián)、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(xué)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(chǎng)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)展戰略

　　科學(xué)儀器科技和產(chǎn)業(yè)門(mén)類(lèi)繁多，只能因時(shí)因地抓重點(diǎn)。建議由國家相關(guān)機構(例如科技部、科學(xué)院、儀器儀表學(xué)會(huì )、化學(xué)學(xué)會(huì )等)召集建立適當的專(zhuān)家咨詢(xún)組織，與時(shí)俱進(jìn)、因勢利導地提供戰略方向，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(xué)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(kāi)發(fā)的基礎上鼓勵“跳躍創(chuàng )新”的戰略，如同王選教授研發(fā)激光照排印刷技術(shù)時(shí)的戰略，不能再走模仿外國的老路；而且在新時(shí)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(xué)、研、用”相結合戰略

　　以新思維落實(shí)“產(chǎn)學(xué)研用結合”，是強調以科學(xué)儀器企業(yè)為主的結合。今天，我國經(jīng)濟實(shí)力大增，市場(chǎng)經(jīng)濟體制基本建立，包括國企、民企在內的科學(xué)儀器企業(yè)已有能力擔當科學(xué)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(xué)儀器事業(yè)的前列，值得我們思考。這也是全球眾多科學(xué)儀器企業(yè)已經(jīng)實(shí)施多年的有效經(jīng)驗，我國現在條條框框少了，企業(yè)實(shí)力強了，應該能結合國情真正落實(shí)“產(chǎn)、學(xué)、研、用”結合！

5. 提倡“拿來(lái)主義”

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

6. 調整、加強科學(xué)儀器人才培養戰略

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

四 在近、中期爭取達到的目標

　　在上述總體戰略指引下，本著(zhù)有選擇、有重點(diǎn)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(xué)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(xué)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(xué)儀器操作、應用軟件，系統和網(wǎng)絡(luò )平臺技術(shù)，爭取在10年后成為全球科學(xué)儀器軟件供應大國。
　　過(guò)去一提科學(xué)儀器就想到“大型、精密”而且十分嬌氣的硬件設備，在這數字化時(shí)代科學(xué)儀器的核心知識、技術(shù)支撐已經(jīng)逐步偏向軟件�，F代實(shí)驗室和在線(xiàn)、現場(chǎng)科學(xué)儀器的操作和應用軟件已經(jīng)成為儀器的核心知識，其價(jià)值超過(guò)儀器硬件，尤其是自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò )連結、數據和應用信息的分析、處理、傳輸、應用，不但涉及各種光、機、電、算領(lǐng)域的交叉學(xué)科知識，而且大量運用種種數學(xué)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(zhuān)門(mén)知識(例如化學(xué)計量學(xué)知識等)。因此，發(fā)展科學(xué)儀器事業(yè)已不再是光、機、電工程師或分析化學(xué)、醫學(xué)人員較為簡(jiǎn)單的硬件設計、制造、組裝、調試問(wèn)題。
　　我們在工學(xué)和理學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)培養了熟悉數字化設計和應用的眾多人才，使我們在現代科學(xué)儀器軟件開(kāi)發(fā)方面大為有利；應該有意識地發(fā)揮長(cháng)處，引導科學(xué)儀器軟件開(kāi)發(fā)勢頭，組建眾多的科學(xué)儀器操作和應用軟件開(kāi)發(fā)團隊，以軟件優(yōu)勢彌補硬件欠缺，面向全球、成為科學(xué)儀器軟件、系統或網(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(xué)儀器先進(jìn)國家

　　當今數字化、網(wǎng)絡(luò )化成為全球各領(lǐng)域發(fā)展主流，科學(xué)儀器網(wǎng)絡(luò )化、虛擬化勢在必行。但在最近幾年內真正適用、可靠的網(wǎng)絡(luò )化、虛擬化科學(xué)儀器研發(fā)和應用的報道還不多，因此如果我們抓緊動(dòng)手還是處于與國際同行的同一起跑線(xiàn)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年內我們應該可以在科學(xué)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(jìn)

　　科學(xué)儀器通過(guò)數字化、固態(tài)化、硅工藝化實(shí)現小型化乃至微型化，目前已成為國際先進(jìn)潮流，我國也已有許多專(zhuān)家、單位積極投入并已取得了很好成果�？茖W(xué)儀器的小型化、微型化意味著(zhù)微量試樣仍可準確可靠分析檢測，在生物、醫學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域有極大學(xué)術(shù)意義和明顯的社會(huì )、經(jīng)濟效益；另一方面，還可適應現代高科技的種種新要求(例如航空航天應用、野外現場(chǎng)觀(guān)測、戰場(chǎng)實(shí)地監測等)，輕、小、故障少(固態(tài)化儀器無(wú)活動(dòng)部件、無(wú)磨損、甚至“零故障”)以及廉價(jià)便用(“傻瓜化”)，也是各種專(zhuān)用化和家用化市場(chǎng)的亮點(diǎn)。
　　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(xué)儀器發(fā)展新潮方興未艾，我國已經(jīng)跟進(jìn)并取得不少進(jìn)展。只要我們抓住時(shí)機，組織好隊伍，加大投入，相信會(huì )在10～15年內達到世界先進(jìn)水平，成為我國科學(xué)儀器事業(yè)發(fā)展的重大標志。

4. 專(zhuān)用和家用、個(gè)人用科學(xué)儀器

　　科學(xué)儀器已越來(lái)越擺脫“通用”(萬(wàn)能)模式，為各專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域研發(fā)了種種專(zhuān)用化儀器(如大氣污染監測儀、汽車(chē)尾氣檢測儀、戰場(chǎng)生化或毒氣快速偵測系統、家用飲用水質(zhì)檢查儀、有毒氣體報警儀，裝修衛生檢測儀、個(gè)人用血糖檢查儀、心血管疾病病情隨身測報儀等等)。專(zhuān)用化、家用化和個(gè)人用儀器(Personal Instrument, PI)是新時(shí)代的新發(fā)展趨勢，科技價(jià)值和市場(chǎng)潛力極大，應該成為我國科技發(fā)展重點(diǎn)之一予以關(guān)注。
　　目前，我國科學(xué)儀器產(chǎn)、學(xué)、研、用各部門(mén)都已注意到這種趨勢、并已開(kāi)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(zhuān)用化、家用和個(gè)人用科學(xué)儀器全球主要供應國，在學(xué)術(shù)和科技方面有很多項國際領(lǐng)先的亮點(diǎn)。

5. 大產(chǎn)業(yè)在線(xiàn)、現場(chǎng)用科學(xué)儀器

　　在工業(yè)、科技農業(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；在現代化大生產(chǎn)領(lǐng)域依靠工人經(jīng)驗或簡(jiǎn)單的溫度、壓力、流量?jì)x表的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去�？裳b在生產(chǎn)現場(chǎng)、工藝流線(xiàn)(管道)上的全自動(dòng)分析檢測儀器成為現代大產(chǎn)業(yè)的標志。而在高山、大海、荒地等無(wú)人區可無(wú)人監守的種種環(huán)境、生態(tài)檢測儀器、地理和地震監測系統等也是國家現代化的標志。
　　在這些領(lǐng)域的先進(jìn)科學(xué)儀器和系統的研發(fā)和應用方面，我國與世界先進(jìn)水平差距還很大，例如國外已有多種機載、星載科學(xué)儀器不間斷監測全球經(jīng)濟、軍事動(dòng)態(tài)變化，很多國家已在化工、制藥、農產(chǎn)品等領(lǐng)域裝備了近紅外光譜分析檢測儀器等先進(jìn)在線(xiàn)分析儀器；在我國，電力、冶金、石油、化工、水泥等工業(yè)部門(mén)用的在線(xiàn)測控科學(xué)儀器，仍是至今大量進(jìn)口的昂貴裝備。正是因為流程、在線(xiàn)、現場(chǎng)用科學(xué)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(xué)儀器發(fā)展規劃中，而且應予以重點(diǎn)支持，組織力量予以攻克。我們期望在今后10～15年內我國能夠研發(fā)更多具有自主知識產(chǎn)權的流程、在線(xiàn)、現場(chǎng)用科學(xué)儀器，盡可能減少對進(jìn)口儀器的依賴(lài)度。