把握变革机遇努力并道超车

4位院士呼吁高度重视国际单位制变革带来的影响

   “这是200年来，中国工业基础技术第一次与发达国家站在同一个起跑线上。” ——中国工程院院士、清华大学副校长尤政

  “这对于我们建设世界科技强国和工业强国，是一个绝好的机遇，是一个天赐良机。” ——中国工程院院士、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长谭久彬

  “随着测量准确度的极大提升和量值传递的扁平化，对于提升我国产品的质量，实现高质量发展，具有重大意义。” ——中国工程院院士金国藩

  “量值溯源链条更短后，尤其对测量需求高的用户非常方便，可以直接使用最高的基准复现定义，对于在科学界、工业界、军工界和提升人民生活质量方面推广意义巨大。” ——中国

  今年的5月20日世界计量日，是国际单位制（SI）自1960年创建以来的标志性时刻。从这一天开始，全世界将采用新的国际单位制，7个基本单位——时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”和发光强度单位“坎德拉”——全部改由常数定义。

  这项重大变革，标志着其定义将不再与实物关联，保证了SI以其长期稳定性和环宇通用性，开启了任意时刻、任意地点、任意主体根据定义复现单位量值的大门。可以说，这是人类科学进步的里程碑。

  在世界计量日到来前夕，中国质量报记者专访了中国工程院院士金国藩，中国工程院院士、清华大学副校长尤政，中国工程院院士、哈尔滨工业大学精密仪器工程研究院院长谭久彬，以及中国工程院院士、中国计量科学研究院首席研究员李天初。在谈到新国际单位制启用带来的影响时，4位院士都呼吁我国应该高度重视并把握住这次“根本性飞跃”的机遇，使我国在科技、工业领域实现并道超车。

  2018年5月28日，在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上，习近平总书记强调：“我们比历史上任何时期都更需要建设世界科技强国！”在谭久彬看来，建设世界科技强国，首先必须建设世界仪器强国，建设世界仪器强国是建设世界科技强国的必备基础和前提条件。

  有统计数据显示，世界上72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖都是借助于相关尖端仪器完成的。美国国家标准与技术研究院（NIST）的分析报告曾指出：“美国国内仪器产值仅占工业总产值的4%，但对国民生产总值（GNP）的拉动作用则达到了66%。”这反映了仪器技术“四两拨千斤”的作用。

  曾经负责过科技部重大科学仪器项目研究的金国藩告诉记者，目前，我国只能生产中低档的仪器，高端仪器都是购买国外的。近年来，我国每年购买科学仪器的花费就超过400亿元。“我们的仪器达不到高端要求，主要还是稳定性、可靠性较差，这其中与计量的关系很大。”他说。

  “目前，我国从顶级的基准级和标准级仪器到产品级测量仪器的量值传递链上，存在‘中间一公里’和‘最后一公里’的盲区，同时测量仪器体系还存在碎片化。”谭久彬以几何量测量为例说，我国国家计量院现有工程参量计量标准80个，而德国有123个。总体上看，我国现有的计量测试体系无法完全支撑起庞大的制造业，特别是高端装备制造、智能制造和强基工程的发展。

  那么，新的国际单位制启用后，到底会带来哪些变化呢？据李天初介绍，今后最重要的变化，首先是基本单位的定义和复现方法分离，即使以后出现新技术，不必修改定义，就可以做到复现的变革；其次，不依赖实物基准后，量值的传递实现了扁平化，最高基准可以直接传递到用户，中间环节传递的误差损失很小且非常经济。

  “量值传递扁平化以后，生产一线上的仪器和量具就可以复现最高基准，这对于我们重新梳理和构建测量手段、测量能力，研究新的测量技术，进而提升我国的产品质量，大有好处。”谭久彬在谈到国际单位制变革带来的机遇时非常兴奋，他认为，过去我国在测量能力上的短板不用再一点点补齐，而是要利用好扁平化的优势，尽快建立我国新的测量体系。“发达国家也有重建、改建测量体系的过程，如果我们抓好这次机遇，将极大地缩短追赶距离，甚至在很多方面能实现赶超。”他说。

  对此，尤政也十分赞同。“中国的工业革命时间比较短，尽管我们一直奋力追赶，但是与发达国家的长期积累相比还是差距较大。国际单位制实现量子化后，可以说他们之前的基础技术优势好比‘清零’了，新的测量技术将应运而生，大家又重新回到了同一个起跑线上。”

  当前，新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图、重塑全球经济结构。如何以“鼎新”带动“革故”，金国藩建议，不但要关注计量基准的量子化、基准传递的扁平化，而且要重视计量基准的芯片化。同时，中国计量科学研究院应该拓展研究领域，如加强太赫兹、生物医学测量技术与仪器、纳米光学等的研究。此外，还要紧盯计量在国际先进的技术如虚拟现实技术、增强现实技术等中的应用。

  谭久彬告诉记者：“德国联邦物理技术研究院（PTB）等一些研究单位，几年前就已经开始了新一代计量标准与仪器的小型化、微型化和芯片化研究，以便于嵌入到在线测量系统中进行实时校准，以提高在线（临床）测量系统的精度、制造装备的精度和产品质量，目标是将研究成果在企业生产线上进行验证。”

  据李天初介绍，计量是现代国家的质量基础设施。中国在此次国际单位制变革中，为基本单位温度（开尔文）、物质的量（摩尔）的修订作出了重要贡献。同时成功研制了真空质量测量和质量标准传递装置，可以保障未来我国质量量值与国际等效一致。“国际计量界下一个变革的对象将是修改秒定义，很可能将用光学频率取代微波频率来定义秒。”他说。

  “当前，我们要尽快将计量基准研究的先进成果与核心技术挂钩，相信在下一轮的竞争中，计量将成为引领我国发展的重要力量。”从事了多年仪器研究的“计量人”尤政，眼中充满了使命感和信心。

[ 来源：中国质量报 ]