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王大珩院士谈仪器仪表的价值
 
    “科学是从测量开始的。”著名科学家门捷列夫这样说。
  在现代科学技术和生产力的推动下,最初作为测量器具的仪器已发展成一门较为完整的学科,并在当今国民经济和科技发展中发挥着日益重要的作用。专家总结其作用称:仪器仪表是科学研究的“先行官”,工业生产的“倍增器”,军事上的“战斗力”,国民活动中的“物化法官”。
  然而,尽管近年来我国仪器仪表事业发展迅速,但总体发展状态却差强人意。其原因何在?本报记者近日采访了部分仪器仪表一线的专家学者和企业负责人,请他们回顾了我国仪器仪表事业的发展历程,思考了我国仪器仪表事业的未来道路。
  在92岁高龄的王大珩院士心目中,科学仪器一直是一个备受关注的话题。他曾数次会同其他科学家上书国家有关部门,提出我国应增强对科学仪器的研发力度,振兴仪器仪表工业。
  他说:“仪器仪表往往被看做科研和工业生产的‘配角’,然而它早已成为我国科技发展和提升工业产品质量的核心组成部分,作用举足轻重。事实证明,中国科技实力与经济发展的‘咽喉’,部分地被卡在仪器仪表这一关上。”
  当全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥特邀他通过《科学时报》谈谈仪器仪表的发展问题时,他从多方面给予了论述。
  概念被混淆和误解
  王大珩指出,发展仪器首先必须澄清一个概念,“仪器”不是“机器”。不过,人们经常认为仪器只是机械,仪器工业是机械工业的一个组成部分。这种概念或许是由于国家把仪器工业归口机械部管理而导致的。同时,在学科上,仪器科技仅是机械学科的一个分支。由此,人们在很长一段时间里对仪器的认识产生了误区,导致这一领域发展严重滞后。
  王大珩说,“事实上,仪器与机器有很大差异。机器是改造世界的工具,以认识世界为基础;而仪器的发展是建立在认识世界的基础之上的。正确的概念应当是:仪器是认识世界的工具,机器是改造世界的工具。仪器是认识未知世界的科学工具,也是控制生产过程的工具。”
  “从这个角度看,仪器属于信息技术科学,它是认识世界的原始信息数据的源头。”
  王大珩认为,我们应当把仪器和机器放到同等地位上,把仪器工业与机械工业同等看待。仪器是机械学、电子学、光学、计算机技术、材料科学、物理学、化学、生物学等学科和先进技术综合作用下的高技术产物。
  科学研究的推进器
  据介绍,上世纪40年代初,王大珩曾供职于英国伯明翰昌司玻璃公司,任研究实验部物理师。他研制出V—棱镜精密折射率测定仪器,该仪器后来成为工业上的有效工具。他把测量玻璃等物品的光学性质的精确度从4位数提高到5位数,并由此获得英国仪器协会第一届“青年仪器发展奖”。
  王大珩说:“如没有先进的仪器,当代科学研究是难以取得创新成果的,科学仪器经过几十年的发展,已从配套设备转变为核心部件。”
  王大珩告诉记者,从国内的情况看,以“两弹一星”的成功研制为例,科学仪器是开门旗舰。因为所需仪器装备在当时因国际封锁不可能买到,只能依靠我们自己研发。
  据中科院长春光机所有关资料记载,“两弹一星”在研制过程中,在我国第一次核爆试验之前,王大珩指导改装了用于火球发光动态观测的仪器——高速摄影机;上世纪80年代,我国向南太平洋发射远程运载火箭,“远望号”航天测量船出色完成了火箭再入段的跟踪测量任务,而“远望号”测控使用的先进装备之一,即是王大珩率领的中国科学院长春光机所研制的光学设备。
  王大珩说:“从国际上看,约有1/4的诺贝尔物理学奖获得者的工作与仪器研制有关。如,在实用激光器诞生之后,美国斯坦福大学物理系教授肖洛带领研究小组致力于激光光谱学研究,并与合作伙伴对复杂的化合物进行了深入研究,创造出饱和吸收光谱与双光子光谱等多种方法,有效提高了仪器的分辨率。由此,他与合作者分享了1981年诺贝尔物理学奖。当前,高端科学仪器,如电子显微镜、质谱仪、CT断层扫描仪、X  射线物质结构分析仪等,不仅用来探索自然规律、积累科学知识,而且在科学技术的重大成就和科学研究新领域的开辟方面发挥了重要作用。”
  “科学仪器是认识世界的工具,凝聚着人类智慧,并成为科学研究的物质基础。因此,所取得的科研成果应包含现代科学仪器的功劳。”王大珩感慨地说。
王大珩同时强调,发展我国的科学仪器固然应重视自主创新和自力更生,但不是说一切仪器都要自己制造。购买国外先进仪器设备开展科研工作无可厚非,但应避免产生对进口仪器的依赖性,或盲目崇拜。
  仅占工业总值4%,但影响度达66%
  “仪器对保证产品质量和规范化生产都有重要意义。生产过程中某一环节出现问题如不被察觉,将会导致重大灾难。如苏联切尔诺贝利核电站事故就是如此。总之,仪器对于产品质量和安全生产起着重要的保障作用。”王大珩阐述了仪器在生产中的意义。
  他以钢铁生产技术的变化为例介绍:“我国过去的钢铁生产是依靠经验丰富的老工人——他们凭借经验,通过观察炉膛中熔化的钢铁的颜色变化,确认钢铁出炉的时间。而现代化的钢铁生产车间,主要是青年人在操作,这正是因为有先进的仪器仪表精确测量、控制钢铁冶炼过程的温度和成分。”
  他介绍,现代工业中炼油、化工、冶金、电力等,如果没有先进的仪器仪表发挥其检测、显示、控制功能,就无法正常连续安全生产。即使原来认为可以土法生产的制酒工业,今天也需通过仪器仪表严格控制温度流程才能创出名牌。
  据美国国家标准技术研究院(NIST)统计,美国为了质量认证和控制、自动化及流程分析,每天要完成2.5亿个检测。要完成这些检测,需要大量种类繁多的分析和检测仪器。上世纪90年代初,美国商业部国家标准局(NBS)评估仪器仪表工业对美国国民经济总产值(GNP)  的影响作用的调查报告称:仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%,但它对国民经济的影响达到66%。
  多学科融合  需要协同作战
  “在1956年的《十二年国家科学和技术发展规划》中,第54项提出了包括光学仪器在内的仪器仪表发展规划,我是这个规划项目的执笔人。后来,在聂荣臻副总理领导下,国家科学技术委员会成立了仪器仪表专业小组,我担任组长。从那时起,我与仪器打交道已有60年历史。如果从我注意实验物理的时间算起,那就有70年了。”王大珩回忆说。
  据悉,1979年,我国成立了中国仪器仪表学会,第一任理事长是中国科学院声学所汪德昭院士,第二任即是王大珩。
  王大珩说:“当时,一机部成立了仪器仪表工业总局管理制造业。由于仪器比较小且很精密,在产值上无法与机械工业比高低,因此管理部门缺乏对仪器仪表重要性的认识,进而影响了国家仪器仪表事业的发展。改革开放后,一机部解散,仪器仪表工业总局随之取消。近些年,仪器仪表产业无人管理,原有的企业协作体系也解散了。”
  王大珩说,仪器仪表的内涵较之以往发生了很大变化。其自身结构已从单纯机械结构,发展成为集传感技术、计算机技术、电子技术等多种高新技术于一身的系统,其用途也从单纯数据采集,发展为集数据采集、信号传输、信号处理以及控制于一体的测控过程。特别是进入21世纪以来,随着计算机网络技术、软件技术、微纳米技术的发展,测控技术呈现出虚拟化、网络化和微型化的发展趋势,从而使仪器仪表学科的多学科交叉及多系统集成而形成的边缘学科的属性越来越明显。
  然而,王大珩认为,目前国内仪器仪表在研制组织上比较混乱。种类不少,品质相同,缺乏先进的技术内涵。当前,我国的科技事业正处于一个新的机遇期,仪器仪表是综合交叉学科,振兴仪器仪表事业需要充分发挥各方面的积极性,现在最关键的是如何把不同行业的专家组织在一起,实现各个方面的协同作战。
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