“科學是從測量開始的?！敝茖W家門捷列夫這樣說。
在現(xiàn)代科學技術(shù)和生產(chǎn)力的推動下，最初作為測量器具的儀器已發(fā)展成一門較為完整的學科，并在當今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。專家總結(jié)其作用稱：儀器儀表是科學研究的“先行官”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”，國民活動中的“物化法官”。
然而，盡管近年來我國儀器儀表事業(yè)發(fā)展迅速，但總體發(fā)展狀態(tài)卻差強人意。其原因何在？本報記者近日采訪了部分儀器儀表一線的專家學者和企業(yè)負責人，請他們回顧了我國儀器儀表事業(yè)的發(fā)展歷程，思考了我國儀器儀表事業(yè)的未來道路。
在92歲高齡的王大珩院士心目中，科學儀器一直是一個備受關(guān)注的話題。他曾數(shù)次會同其他科學家上書國家有關(guān)部門，提出我國應(yīng)增強對科學儀器的研發(fā)力度，振興儀器儀表工業(yè)。
他說：“儀器儀表往往被看做科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實證明，中國科技實力與經(jīng)濟發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上?！?BR>
當全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥特邀他通過《科學時報》談?wù)剝x器儀表的發(fā)展問題時，他從多方面給予了論述。
概念被混淆和誤解
王大珩指出，發(fā)展儀器首先必須澄清一個概念，“儀器”不是“機器”。不過，人們經(jīng)常認為儀器只是機械，儀器工業(yè)是機械工業(yè)的一個組成部分。這種概念或許是由于國家把儀器工業(yè)歸口機械部管理而導致的。同時，在學科上，儀器科技僅是機械學科的一個分支。由此，人們在很長一段時間里對儀器的認識產(chǎn)生了誤區(qū)，導致這一領(lǐng)域發(fā)展嚴重滯后。
王大珩說，“事實上，儀器與機器有很大差異。機器是改造世界的工具，以認識世界為基礎(chǔ)；而儀器的發(fā)展是建立在認識世界的基礎(chǔ)之上的。正確的概念應(yīng)當是：儀器是認識世界的工具，機器是改造世界的工具。儀器是認識未知世界的科學工具，也是控制生產(chǎn)過程的工具?！?BR>
“從這個角度看，儀器屬于信息技術(shù)科學，它是認識世界的原始信息數(shù)據(jù)的源頭?！?BR>
王大珩認為，我們應(yīng)當把儀器和機器放到同等地位上，把儀器工業(yè)與機械工業(yè)同等看待。儀器是機械學、電子學、光學、計算機技術(shù)、材料科學、物理學、化學、生物學等學科和先進技術(shù)綜合作用下的高技術(shù)產(chǎn)物。
科學研究的推進器
據(jù)介紹，上世紀40年代初，王大珩曾供職于英國伯明翰昌司玻璃公司，任研究實驗部物理師。他研制出V—棱鏡精密折射率測定儀器，該儀器后來成為工業(yè)上的有效工具。他把測量玻璃等物品的光學性質(zhì)的精確度從4位數(shù)提高到5位數(shù)，并由此獲得英國儀器協(xié)會第一屆“青年儀器發(fā)展獎”。
王大珩說：“如沒有先進的儀器，當代科學研究是難以取得創(chuàng)新成果的，科學儀器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已從配套設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵牟考！?BR>
王大珩告訴記者，從國內(nèi)的情況看，以“兩彈一星”的成功研制為例，科學儀器是開門旗艦。因為所需儀器裝備在當時因國際封鎖不可能買到，只能依靠我們自己研發(fā)。
據(jù)中科院長春光機所有關(guān)資料記載，“兩彈一星”在研制過程中，在我國第一次核爆試驗之前，王大珩指導改裝了用于火球發(fā)光動態(tài)觀測的儀器——高速攝影機；上世紀80年代，我國向南太平洋發(fā)射遠程運載火箭，“遠望號”航天測量船出色完成了火箭再入段的跟蹤測量任務(wù)，而“遠望號”測控使用的先進裝備之一，即是王大珩率領(lǐng)的中國科學院長春光機所研制的光學設(shè)備。
王大珩說：“從國際上看，約有1/4的諾貝爾物理學獎獲得者的工作與儀器研制有關(guān)。如，在實用激光器誕生之后，美國斯坦福大學物理系教授肖洛帶領(lǐng)研究小組致力于激光光譜學研究，并與合作伙伴對復(fù)雜的化合物進行了深入研究，創(chuàng)造出飽和吸收光譜與雙光子光譜等多種方法，有效提高了儀器的分辨率。由此，他與合作者分享了1981年諾貝爾物理學獎。當前，高端科學儀器，如電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、CT斷層掃描儀、X 射線物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析儀等，不僅用來探索自然規(guī)律、積累科學知識，而且在科學技術(shù)的重大成就和科學研究新領(lǐng)域的開辟方面發(fā)揮了重要作用?！?BR>
“科學儀器是認識世界的工具，凝聚著人類智慧，并成為科學研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，所取得的科研成果應(yīng)包含現(xiàn)代科學儀器的功勞。”王大珩感慨地說。
王大珩同時強調(diào)，發(fā)展我國的科學儀器固然應(yīng)重視自主創(chuàng)新和自力更生，但不是說一切儀器都要自己制造。購買國外先進儀器設(shè)備開展科研工作無可厚非，但應(yīng)避免產(chǎn)生對進口儀器的依賴性，或盲目崇拜。
僅占工業(yè)總值4%，但影響度達66%
“儀器對保證產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范化生產(chǎn)都有重要意義。生產(chǎn)過程中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題如不被察覺，將會導致重大災(zāi)難。如蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故就是如此?？傊瑑x器對于產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)起著重要的保障作用。”王大珩闡述了儀器在生產(chǎn)中的意義。
他以鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的變化為例介紹：“我國過去的鋼鐵生產(chǎn)是依靠經(jīng)驗豐富的老工人——他們憑借經(jīng)驗，通過觀察爐膛中熔化的鋼鐵的顏色變化，確認鋼鐵出爐的時間。而現(xiàn)代化的鋼鐵生產(chǎn)車間，主要是青年人在操作，這正是因為有先進的儀器儀表精確測量、控制鋼鐵冶煉過程的溫度和成分?！?BR>
他介紹，現(xiàn)代工業(yè)中煉油、化工、冶金、電力等，如果沒有先進的儀器儀表發(fā)揮其檢測、顯示、控制功能，就無法正常連續(xù)安全生產(chǎn)。即使原來認為可以土法生產(chǎn)的制酒工業(yè)，今天也需通過儀器儀表嚴格控制溫度流程才能創(chuàng)出名牌。
據(jù)美國國家標準技術(shù)研究院（NIST）統(tǒng)計，美國為了質(zhì)量認證和控制、自動化及流程分析，每天要完成2.5億個檢測。要完成這些檢測，需要大量種類繁多的分析和檢測儀器。上世紀90年代初，美國商業(yè)部國家標準局（NBS）評估儀器儀表工業(yè)對美國國民經(jīng)濟總產(chǎn)值（GNP） 的影響作用的調(diào)查報告稱：儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但它對國民經(jīng)濟的影響達到66%。
多學科融合 需要協(xié)同作戰(zhàn)
“在1956年的《十二年國家科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中，第54項提出了包括光學儀器在內(nèi)的儀器儀表發(fā)展規(guī)劃，我是這個規(guī)劃項目的執(zhí)筆人。后來，在聶榮臻副總理領(lǐng)導下，國家科學技術(shù)委員會成立了儀器儀表專業(yè)小組，我擔任組長。從那時起，我與儀器打交道已有60年歷史。如果從我注意實驗物理的時間算起，那就有70年了。”王大珩回憶說。
據(jù)悉，1979年，我國成立了中國儀器儀表學會，第一任理事長是中國科學院聲學所汪德昭院士，第二任即是王大珩。
王大珩說：“當時，一機部成立了儀器儀表工業(yè)總局管理制造業(yè)。由于儀器比較小且很精密，在產(chǎn)值上無法與機械工業(yè)比高低，因此管理部門缺乏對儀器儀表重要性的認識，進而影響了國家儀器儀表事業(yè)的發(fā)展。改革開放后，一機部解散，儀器儀表工業(yè)總局隨之取消。近些年，儀器儀表產(chǎn)業(yè)無人管理，原有的企業(yè)協(xié)作體系也解散了。”
王大珩說，儀器儀表的內(nèi)涵較之以往發(fā)生了很大變化。其自身結(jié)構(gòu)已從單純機械結(jié)構(gòu)，發(fā)展成為集傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)等多種高新技術(shù)于一身的系統(tǒng)，其用途也從單純數(shù)據(jù)采集，發(fā)展為集數(shù)據(jù)采集、信號傳輸、信號處理以及控制于一體的測控過程。特別是進入21世紀以來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、微納米技術(shù)的發(fā)展，測控技術(shù)呈現(xiàn)出虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和微型化的發(fā)展趨勢，從而使儀器儀表學科的多學科交叉及多系統(tǒng)集成而形成的邊緣學科的屬性越來越明顯。
然而，王大珩認為，目前國內(nèi)儀器儀表在研制組織上比較混亂。種類不少，品質(zhì)相同，缺乏先進的技術(shù)內(nèi)涵。當前，我國的科技事業(yè)正處于一個新的機遇期，儀器儀表是綜合交叉學科，振興儀器儀表事業(yè)需要充分發(fā)揮各方面的積極性，現(xiàn)在最關(guān)鍵的是如何把不同行業(yè)的專家組織在一起，實現(xiàn)各個方面的協(xié)同作戰(zhàn)。
在現(xiàn)代科學技術(shù)和生產(chǎn)力的推動下，最初作為測量器具的儀器已發(fā)展成一門較為完整的學科，并在當今國民經(jīng)濟和科技發(fā)展中發(fā)揮著日益重要的作用。專家總結(jié)其作用稱：儀器儀表是科學研究的“先行官”，工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，軍事上的“戰(zhàn)斗力”，國民活動中的“物化法官”。
然而，盡管近年來我國儀器儀表事業(yè)發(fā)展迅速，但總體發(fā)展狀態(tài)卻差強人意。其原因何在？本報記者近日采訪了部分儀器儀表一線的專家學者和企業(yè)負責人，請他們回顧了我國儀器儀表事業(yè)的發(fā)展歷程，思考了我國儀器儀表事業(yè)的未來道路。
在92歲高齡的王大珩院士心目中，科學儀器一直是一個備受關(guān)注的話題。他曾數(shù)次會同其他科學家上書國家有關(guān)部門，提出我國應(yīng)增強對科學儀器的研發(fā)力度，振興儀器儀表工業(yè)。
他說：“儀器儀表往往被看做科研和工業(yè)生產(chǎn)的‘配角’，然而它早已成為我國科技發(fā)展和提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的核心組成部分，作用舉足輕重。事實證明，中國科技實力與經(jīng)濟發(fā)展的‘咽喉’，部分地被卡在儀器儀表這一關(guān)上?！?BR>
當全國人大常委會副委員長、中國科學院院長路甬祥特邀他通過《科學時報》談?wù)剝x器儀表的發(fā)展問題時，他從多方面給予了論述。
概念被混淆和誤解
王大珩指出，發(fā)展儀器首先必須澄清一個概念，“儀器”不是“機器”。不過，人們經(jīng)常認為儀器只是機械，儀器工業(yè)是機械工業(yè)的一個組成部分。這種概念或許是由于國家把儀器工業(yè)歸口機械部管理而導致的。同時，在學科上，儀器科技僅是機械學科的一個分支。由此，人們在很長一段時間里對儀器的認識產(chǎn)生了誤區(qū)，導致這一領(lǐng)域發(fā)展嚴重滯后。
王大珩說，“事實上，儀器與機器有很大差異。機器是改造世界的工具，以認識世界為基礎(chǔ)；而儀器的發(fā)展是建立在認識世界的基礎(chǔ)之上的。正確的概念應(yīng)當是：儀器是認識世界的工具，機器是改造世界的工具。儀器是認識未知世界的科學工具，也是控制生產(chǎn)過程的工具?！?BR>
“從這個角度看，儀器屬于信息技術(shù)科學，它是認識世界的原始信息數(shù)據(jù)的源頭?！?BR>
王大珩認為，我們應(yīng)當把儀器和機器放到同等地位上，把儀器工業(yè)與機械工業(yè)同等看待。儀器是機械學、電子學、光學、計算機技術(shù)、材料科學、物理學、化學、生物學等學科和先進技術(shù)綜合作用下的高技術(shù)產(chǎn)物。
科學研究的推進器
據(jù)介紹，上世紀40年代初，王大珩曾供職于英國伯明翰昌司玻璃公司，任研究實驗部物理師。他研制出V—棱鏡精密折射率測定儀器，該儀器后來成為工業(yè)上的有效工具。他把測量玻璃等物品的光學性質(zhì)的精確度從4位數(shù)提高到5位數(shù)，并由此獲得英國儀器協(xié)會第一屆“青年儀器發(fā)展獎”。
王大珩說：“如沒有先進的儀器，當代科學研究是難以取得創(chuàng)新成果的，科學儀器經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已從配套設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)楹诵牟考！?BR>
王大珩告訴記者，從國內(nèi)的情況看，以“兩彈一星”的成功研制為例，科學儀器是開門旗艦。因為所需儀器裝備在當時因國際封鎖不可能買到，只能依靠我們自己研發(fā)。
據(jù)中科院長春光機所有關(guān)資料記載，“兩彈一星”在研制過程中，在我國第一次核爆試驗之前，王大珩指導改裝了用于火球發(fā)光動態(tài)觀測的儀器——高速攝影機；上世紀80年代，我國向南太平洋發(fā)射遠程運載火箭，“遠望號”航天測量船出色完成了火箭再入段的跟蹤測量任務(wù)，而“遠望號”測控使用的先進裝備之一，即是王大珩率領(lǐng)的中國科學院長春光機所研制的光學設(shè)備。
王大珩說：“從國際上看，約有1/4的諾貝爾物理學獎獲得者的工作與儀器研制有關(guān)。如，在實用激光器誕生之后，美國斯坦福大學物理系教授肖洛帶領(lǐng)研究小組致力于激光光譜學研究，并與合作伙伴對復(fù)雜的化合物進行了深入研究，創(chuàng)造出飽和吸收光譜與雙光子光譜等多種方法，有效提高了儀器的分辨率。由此，他與合作者分享了1981年諾貝爾物理學獎。當前，高端科學儀器，如電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、CT斷層掃描儀、X 射線物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析儀等，不僅用來探索自然規(guī)律、積累科學知識，而且在科學技術(shù)的重大成就和科學研究新領(lǐng)域的開辟方面發(fā)揮了重要作用?！?BR>
“科學儀器是認識世界的工具，凝聚著人類智慧，并成為科學研究的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，所取得的科研成果應(yīng)包含現(xiàn)代科學儀器的功勞。”王大珩感慨地說。
王大珩同時強調(diào)，發(fā)展我國的科學儀器固然應(yīng)重視自主創(chuàng)新和自力更生，但不是說一切儀器都要自己制造。購買國外先進儀器設(shè)備開展科研工作無可厚非，但應(yīng)避免產(chǎn)生對進口儀器的依賴性，或盲目崇拜。
僅占工業(yè)總值4%，但影響度達66%
“儀器對保證產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范化生產(chǎn)都有重要意義。生產(chǎn)過程中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題如不被察覺，將會導致重大災(zāi)難。如蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故就是如此?？傊瑑x器對于產(chǎn)品質(zhì)量和安全生產(chǎn)起著重要的保障作用。”王大珩闡述了儀器在生產(chǎn)中的意義。
他以鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的變化為例介紹：“我國過去的鋼鐵生產(chǎn)是依靠經(jīng)驗豐富的老工人——他們憑借經(jīng)驗，通過觀察爐膛中熔化的鋼鐵的顏色變化，確認鋼鐵出爐的時間。而現(xiàn)代化的鋼鐵生產(chǎn)車間，主要是青年人在操作，這正是因為有先進的儀器儀表精確測量、控制鋼鐵冶煉過程的溫度和成分?！?BR>
他介紹，現(xiàn)代工業(yè)中煉油、化工、冶金、電力等，如果沒有先進的儀器儀表發(fā)揮其檢測、顯示、控制功能，就無法正常連續(xù)安全生產(chǎn)。即使原來認為可以土法生產(chǎn)的制酒工業(yè)，今天也需通過儀器儀表嚴格控制溫度流程才能創(chuàng)出名牌。
據(jù)美國國家標準技術(shù)研究院（NIST）統(tǒng)計，美國為了質(zhì)量認證和控制、自動化及流程分析，每天要完成2.5億個檢測。要完成這些檢測，需要大量種類繁多的分析和檢測儀器。上世紀90年代初，美國商業(yè)部國家標準局（NBS）評估儀器儀表工業(yè)對美國國民經(jīng)濟總產(chǎn)值（GNP） 的影響作用的調(diào)查報告稱：儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但它對國民經(jīng)濟的影響達到66%。
多學科融合 需要協(xié)同作戰(zhàn)
“在1956年的《十二年國家科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中，第54項提出了包括光學儀器在內(nèi)的儀器儀表發(fā)展規(guī)劃，我是這個規(guī)劃項目的執(zhí)筆人。后來，在聶榮臻副總理領(lǐng)導下，國家科學技術(shù)委員會成立了儀器儀表專業(yè)小組，我擔任組長。從那時起，我與儀器打交道已有60年歷史。如果從我注意實驗物理的時間算起，那就有70年了。”王大珩回憶說。
據(jù)悉，1979年，我國成立了中國儀器儀表學會，第一任理事長是中國科學院聲學所汪德昭院士，第二任即是王大珩。
王大珩說：“當時，一機部成立了儀器儀表工業(yè)總局管理制造業(yè)。由于儀器比較小且很精密，在產(chǎn)值上無法與機械工業(yè)比高低，因此管理部門缺乏對儀器儀表重要性的認識，進而影響了國家儀器儀表事業(yè)的發(fā)展。改革開放后，一機部解散，儀器儀表工業(yè)總局隨之取消。近些年，儀器儀表產(chǎn)業(yè)無人管理，原有的企業(yè)協(xié)作體系也解散了。”
王大珩說，儀器儀表的內(nèi)涵較之以往發(fā)生了很大變化。其自身結(jié)構(gòu)已從單純機械結(jié)構(gòu)，發(fā)展成為集傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、電子技術(shù)等多種高新技術(shù)于一身的系統(tǒng)，其用途也從單純數(shù)據(jù)采集，發(fā)展為集數(shù)據(jù)采集、信號傳輸、信號處理以及控制于一體的測控過程。特別是進入21世紀以來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)、微納米技術(shù)的發(fā)展，測控技術(shù)呈現(xiàn)出虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化和微型化的發(fā)展趨勢，從而使儀器儀表學科的多學科交叉及多系統(tǒng)集成而形成的邊緣學科的屬性越來越明顯。
然而，王大珩認為，目前國內(nèi)儀器儀表在研制組織上比較混亂。種類不少，品質(zhì)相同，缺乏先進的技術(shù)內(nèi)涵。當前，我國的科技事業(yè)正處于一個新的機遇期，儀器儀表是綜合交叉學科，振興儀器儀表事業(yè)需要充分發(fā)揮各方面的積極性，現(xiàn)在最關(guān)鍵的是如何把不同行業(yè)的專家組織在一起，實現(xiàn)各個方面的協(xié)同作戰(zhàn)。
