位于廣東省東莞市松山湖科學城的中國散裂中子源是國家重大科技基礎設施和多學科應用研究平臺。圖為科研人員在中國散裂中子源加速器射頻技術實驗室操控設備。新華社記者 劉大偉攝
◎?qū)嵙曈浾?沈 唯
當前，高端科學儀器正在向高精度、高分辨、自動化、智能化、多模態(tài)等方向發(fā)展，體現(xiàn)出技術驅(qū)動、需求牽引、學科融合、高頻正向迭代等規(guī)律，對科學研究的作用日益突出。在新的國際形勢下，我國科研裝備自主創(chuàng)新需求更加迫切。多年來，我國科學儀器研制以集成創(chuàng)新居多，原始創(chuàng)新缺乏。這在一定程度上制約了我國開展基礎研究和產(chǎn)出創(chuàng)新成果。
5月18日—19日，在廣州實驗室掛牌成立三周年之際，各領域?qū)＜引R聚廣州國際生物島，舉行香山科學會議第S71次學術討論會。與會專家圍繞高端科學儀器助推基礎研究新范式發(fā)展、高端科學儀器的關鍵共性技術與核心部件、高端科學儀器自主創(chuàng)新的生態(tài)建設等中心議題，共話新時期高端科學儀器發(fā)展戰(zhàn)略。
支持重大前沿基礎研究
“‘工欲善其事，必先利其器’。科學儀器是科學研究不可或缺的工具，是推動科技創(chuàng)新的重要支撐，是突破科學前沿、解決經(jīng)濟社會發(fā)展和國家安全科技問題的物質(zhì)技術基礎。”會議執(zhí)行主席、中國科學院院士白春禮介紹。
經(jīng)過幾十年不斷發(fā)展，我國科學儀器行業(yè)已逐步形成相對完善的科技創(chuàng)新體系。在學科建設方面，我國科學儀器教育資源十分豐富，建立了完善的科學儀器教育體系，全國共有200余所高校設立測控技術與儀器專業(yè)。在創(chuàng)新體系方面，我國初步構(gòu)建大型科學儀器協(xié)作共享、高端儀器開放共享平臺，探索了產(chǎn)學研用相結(jié)合的科學儀器合作創(chuàng)新新模式。此外，我國培養(yǎng)和造就了一批科學儀器創(chuàng)新企業(yè)。
中國科學院院士、國家自然科學基金委員會主任竇賢康表示，多年來，國家自然科學基金委員會不斷完善資助與管理模式，面向科學前沿和國家需求，以科學目標為導向，資助對促進科學發(fā)展、探索自然規(guī)律和開拓研究領域具有重要作用的原創(chuàng)性科學儀器與核心部件的研制。經(jīng)過多年實踐，一批科學儀器在相關專項支持下成功研制。
科學儀器在推動我國基礎研究整體水平提升、增強我國基礎研究國際影響力和科技自主創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要作用。例如，中國科學院大連化學物理研究所和中國科學院上海應用物理研究所聯(lián)合研制了世界首臺極紫外自由電子激光裝置。這一科學儀器是研究與原子和分子過程相關的物理和化學問題的有力工具之一，能夠幫助環(huán)境、材料、生命科學等領域的科學家揭示分子動力學過程，進一步揭示自然奧秘。
中國科學技術大學研究團隊成功研制國際上首套多波段脈沖單自旋磁共振譜儀，實現(xiàn)了單核自旋量子態(tài)的探測，能夠直接測量原子尺度上單個物質(zhì)單元的組成、結(jié)構(gòu)及動力學性質(zhì)，在物理、信息、生物等多學科前沿領域獲得重要應用。據(jù)介紹，研究團隊采用“邊研制邊科研”的思路，在研制科學儀器的同時利用儀器開展科研工作，最終取得在室溫大氣條件下獲得世界首張單蛋白質(zhì)分子的磁共振譜等一系列重要成果，打造了科學儀器助推基礎研究的新范式。
亟待突破關鍵共性技術
大科學時代對科學儀器的性能要求越來越高，產(chǎn)品迭代也越來越快。白春禮表示，許多領域的前沿突破，都依賴于極端條件下工作的重大科技基礎設施，科學家對科學儀器更高性能的追求永無止境。
來自天文學、地球科學、生命科學等多個領域的專家提出，高端科學儀器的關鍵共性技術和核心部件亟待突破。傳感器技術、激光器技術、質(zhì)譜技術、電子顯微技術、核磁共振技術、光學成像技術等，都是高端科學儀器研制關鍵共性技術的重點發(fā)展方向。
也有專家認為，科學儀器中的核心關鍵部件同樣具有共用性、通用性。核心關鍵部件的研發(fā)周期長，涉及多學科、多領域交叉，迭代升級特性明顯。因此需要充分重視核心關鍵部件創(chuàng)新作用，并建立良好的產(chǎn)學研結(jié)合體系，給予長期支持。
中國工程院院士、華中科技大學校長尤政指出，在行業(yè)規(guī)模不斷增長的同時，我國科學儀器儀表行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈和技術實力發(fā)展較快，形成了比較完整的產(chǎn)業(yè)體系和技術創(chuàng)新體系，縮小了與國際先進水平之間的差距。與此同時，我國科學儀器行業(yè)仍存在跟跑為主，整體自主創(chuàng)新能力不強，科技成果轉(zhuǎn)化路徑不暢，產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性、易用性不突出等問題。
尤政特別提到，建立共性技術平臺是解決上述問題的關鍵因素。要依托平臺開展產(chǎn)學研合作，助力企業(yè)發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，實現(xiàn)高端科學儀器產(chǎn)品國產(chǎn)化，普通科學儀器產(chǎn)品微型化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化，還要提供產(chǎn)品全生命周期的管理與服務。
以計量、標準、檢驗檢測、認證認可等為核心要素的質(zhì)量基礎設施（QI），是推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要支撐。與會專家提出，可以通過建立“QI+金融”支持模式，促進政府部門、技術機構(gòu)、社會資本多方合作，建設QI共性技術服務平臺，形成應用驗證機制和標準規(guī)范，支撐科學儀器原型機進行試驗、評價，直至商業(yè)化應用。將技術隱性收益和市場顯性收益相結(jié)合，或能推動高端科學儀器跨越基礎研究與商業(yè)化應用之間的“死亡之谷”。
統(tǒng)籌資源推動全面發(fā)展
“目前，我國高端科學儀器與國外先進儀器水平差距依然明顯，科學儀器自主研制仍面臨多重挑戰(zhàn)。”在白春禮看來，我國科學儀器研制還未形成良好創(chuàng)新生態(tài)。在技術研發(fā)方面，自主掌握關鍵核心技術不足，成為影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素；在人才隊伍方面，高端技術人才長期缺乏，培養(yǎng)體系尚不健全；在產(chǎn)學研融合方面，產(chǎn)學研用緊密合作的創(chuàng)新機制不夠完善，項目驗收后缺乏持續(xù)合作機制，儀器技術迭代升級乏力。
為完善我國科學儀器自主創(chuàng)新生態(tài)建設，中國科學院院士、廣州實驗室副主任徐濤呼吁，要從人工智能新變革、國產(chǎn)科學儀器生態(tài)圈構(gòu)建、應用場景挖掘等角度出發(fā)，充分發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，聯(lián)合國內(nèi)頂尖高校、行業(yè)龍頭企業(yè)、研究型醫(yī)院等，實現(xiàn)產(chǎn)學研政企金全鏈條協(xié)同，共同推動我國高端科學儀器領域全方位高質(zhì)量發(fā)展。
“營造良好的創(chuàng)新生態(tài)，要從‘用起來’開始?！卑状憾Y認為，只有把更多國產(chǎn)化儀器設備投入實際應用，才能通過反饋實現(xiàn)科學儀器不斷迭代升級。
白春禮還建議，深化科技評價改革，建立分類管理、分類資源配置、分類評價機制。他提出，要重點支持技術支撐人員發(fā)展，重塑工程師文化，還要重視培養(yǎng)大國工匠，給予他們專門的發(fā)展空間。
在加強政府引導、企業(yè)主導方面，白春禮認為，政府應做好頂層謀劃，突出重點，將有限的科研經(jīng)費集中使用，構(gòu)筑安全底線。企業(yè)作為科學儀器的創(chuàng)新主體，要牽頭建立產(chǎn)學研用創(chuàng)新團隊，筑牢科學儀器產(chǎn)業(yè)鏈和供應鏈，打通科學儀器科研成果應用轉(zhuǎn)化渠道。
“我們要堅持資源統(tǒng)籌、協(xié)調(diào)發(fā)展，利用社會資源培育產(chǎn)業(yè)集群，打造一流企業(yè)培育知名品牌，搭建協(xié)同平臺集聚高端人才，完善政策環(huán)境營造良好生態(tài)?！卑状憾Y說。
