【正文】 儀器科學(xué)與技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀一、儀器科學(xué)與技術(shù)的地位當(dāng)今世界已進入信息時代，信息技術(shù)成為推動科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的要害技術(shù)。信息技術(shù)的快速發(fā)展，產(chǎn)生了新興的龐大的信息產(chǎn)業(yè)，信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為帶動世界經(jīng)濟發(fā)展的龍頭產(chǎn)業(yè)。信息科學(xué)、生命科學(xué)和材料科學(xué)一起構(gòu)成了當(dāng)代三種前沿科學(xué)，信息技術(shù)是當(dāng)代世界范圍內(nèi)新技術(shù)革命的核心。信息科學(xué)和技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的先導(dǎo)，是人類進行高效率、高效益、高速度社會活動的理論、方法與技術(shù)，是管理現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。信息產(chǎn)業(yè)一般指以信息為資源，信息技術(shù)為基礎(chǔ)，進行信息資源的研究、開發(fā)和應(yīng)用，以及對信息進行收集、生產(chǎn)、處理、傳遞、儲存和經(jīng)營活動，為經(jīng)濟發(fā)展及社會進步提供有效服務(wù)的綜合性的生產(chǎn)和經(jīng)營活動的行業(yè)。在工業(yè)發(fā)達國家，一般都把信息當(dāng)作社會生產(chǎn)力發(fā)展和國民經(jīng)濟發(fā)展的重要資源，把信息產(chǎn)業(yè)作為所有產(chǎn)業(yè)核心的新興產(chǎn)業(yè)群，稱為第四產(chǎn)業(yè)。信息技術(shù)由測量技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。儀器科學(xué)與技術(shù)是信息科學(xué)與技術(shù)的重要組成部分，是信息的源頭。新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。測量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)。著名科學(xué)家錢學(xué)森明確指出： “信息技術(shù)包括測量技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)。測量技術(shù)是基礎(chǔ)?！蓖醮箸裨菏恳惨辉購娬{(diào)：“測量技術(shù)是信息技術(shù)的源頭?！眱x器科學(xué)與技術(shù)是對客觀事物提供檢測、計量、監(jiān)測和控制的重要手段，是人類認(rèn)識世界、改造世界和社會法制化提供物質(zhì)技術(shù)保障的一門知識密集、技術(shù)密集的綜合性學(xué)科。隨著高新技術(shù)的研究和發(fā)展，科學(xué)研究與實踐工作，國民經(jīng)濟建設(shè)中的現(xiàn)代國防、現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和人類的社會生活，都離不開儀器儀表及其技術(shù)。儀器是一種信息工具，起著不可或缺的信息源的作用。儀器科學(xué)與技術(shù)在國民經(jīng)濟建設(shè)中起著十分重要的作用。近年來，我國儀器儀表工業(yè)面臨嚴(yán)峻形勢，振興我國儀器儀表工業(yè)刻不容緩?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，首先要靠儀器儀表去認(rèn)識世界。先進的科學(xué)儀器設(shè)備是知識創(chuàng)新的前提，也是創(chuàng)新研究的主體內(nèi)容之一和創(chuàng)新成就的重要體現(xiàn)形式。儀器的創(chuàng)新是知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新的組成部分。從設(shè)立諾貝爾獎百年以來，在物理和化學(xué)獎中有大約四分之一是屬于測試方法和儀器的創(chuàng)新成就。有數(shù)據(jù)顯示，在包括物理、化學(xué)、生物在內(nèi)的自然科學(xué)領(lǐng)域，有接近60%的諾貝爾獎與儀器儀表有直接的或間接的關(guān)系。，在物理學(xué)界引起了巨大的震動，宣布了現(xiàn)代物理學(xué)時代的到來，使診斷醫(yī)學(xué)發(fā)生了革命，至今人們?nèi)栽谙碛弥膫ゴ蟀l(fā)現(xiàn)，并利用X射線做了多種多樣的工作，如X射線透視儀、X射線斷層掃描儀（簡稱CT掃描儀）等等。比如發(fā)明了顯微鏡后，人們知道世界是由很小的微觀粒子組成的。在科學(xué)技術(shù)的重大成就和科學(xué)研究新領(lǐng)域的開辟方面往往是以檢測儀器和技術(shù)方法的突破為技術(shù)先導(dǎo)。發(fā)展科學(xué)儀器已成為國家的發(fā)展戰(zhàn)略。儀器也是國家科技發(fā)展水平的標(biāo)志。特別是在當(dāng)今高新技術(shù)發(fā)展的信息時代，儀器更是現(xiàn)代化的綜合因素之一?，F(xiàn)代儀器發(fā)展的一個趨勢是集成化，儀器中的信息處理、轉(zhuǎn)換、存儲、顯示等都與信息技術(shù)相同。當(dāng)代沒有現(xiàn)代儀器就不能獲取工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建設(shè)、國防、科研、生活、社會、海關(guān)……等諸多領(lǐng)域中全方面的信息，進入信息時代是不可能的。儀器儀表在試驗教學(xué)、氣象預(yù)報、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災(zāi)情等社會生活許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，需求遍及“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”無所不在。現(xiàn)代儀器儀表在當(dāng)今社會經(jīng)濟活動中還發(fā)揮“物化法官”的重要作用。 儀器儀表是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”,科學(xué)研究的“先行官”,軍事上的“戰(zhàn)斗力”,以及現(xiàn)代社會活動的“物化法官”沒有高水平、高質(zhì)量的測控設(shè)備，大型化、高參數(shù)化、工況復(fù)雜化的現(xiàn)代工業(yè)重大裝備將無法運行。儀器儀表在代表我們國家命脈的重化工業(yè)、大能源工業(yè)中發(fā)揮的作用，不但是正常運行的保障，而且是最后的安全屏障，因為任何安全隱患的異常反應(yīng)都首先出現(xiàn)在儀器儀表上。二、儀器儀表和測量控制的領(lǐng)域劃分按照應(yīng)用領(lǐng)域的不同，習(xí)慣地把儀器儀表和測量控制劃分為六個大類，即工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、電子與電工測量儀器、各類專用儀器、傳感器和儀器儀表元器件及功能材料。這是一個大致的分類，其間存在著許多交叉和滲透。178。 工業(yè)自動化儀表與控制系統(tǒng)，主要應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)流程中的檢測和控制；178。 科學(xué)儀器應(yīng)用面極廣，包括科學(xué)研究、教學(xué)實驗、物質(zhì)分析、安全監(jiān)測等各種領(lǐng)域；178。 醫(yī)療儀器應(yīng)用于生命科學(xué)研究和臨床診斷治療；178。 電子與電工測量儀器用于對各種電子和電工參數(shù)進行測量；178。 各類專用儀器應(yīng)用于各種專門的領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)、環(huán)保、氣象、水文、地質(zhì)、海洋等，這類儀器除了應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求具備某些特殊性外，它們的基本原理和應(yīng)用方法跟科學(xué)儀器等其他類儀器并無本質(zhì)的區(qū)別；178。 傳感器、元器件和功能材料主要用于獲取信號、儀器制作和使用材料上。傳感器已經(jīng)成為影響到儀器儀表與測量控制發(fā)展和應(yīng)用的關(guān)鍵所在。各類儀器的基礎(chǔ)理論和技術(shù)，構(gòu)成了儀器儀表與測量控制學(xué)科體系的基本內(nèi)容，它們的產(chǎn)業(yè)成為儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)體系的重要組成，而它們的發(fā)展決定著儀器儀表與測量控制的未來。三、我國儀器行業(yè)的基本情況1．產(chǎn)業(yè)談到我國儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)的基本概況,先讓我們了解一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)。2007年我國儀器儀表產(chǎn)業(yè)規(guī)模以上企業(yè)為3954家，實現(xiàn)總產(chǎn)值3078億元，銷售收入達到3005億元，雙雙突破3000億元。同比2004年1000億元，2006年2000億元，4年間年增長率超過30%。3000億元的銷售額中，出口商品達到88億美元，同比上一年度增長了36%。目前，我國儀器儀表與測量控制產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成門類品種比較齊全、布局比較合理、具有相當(dāng)技術(shù)基礎(chǔ)和生產(chǎn)規(guī)模的產(chǎn)業(yè)體系，在亞洲我國是除日本以外第二大儀器儀表生產(chǎn)國，是發(fā)展中國家綜合實力最強的儀器儀表生產(chǎn)國。從產(chǎn)品的技術(shù)水平分析，目前絕大多數(shù)國產(chǎn)儀器儀表還處于發(fā)達國家20世紀(jì)90年代中后期水平。中低檔產(chǎn)品品種基本齊全，能夠規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量基本穩(wěn)定，可以滿足國內(nèi)市場要求，且有批量出口。比如電工儀器儀表在國內(nèi)市場占有率達到95%，并有13%產(chǎn)品出口。深圳市每年生產(chǎn)數(shù)字萬用表700萬臺，銷售世界90多個國家。國產(chǎn)儀器儀表，也有少數(shù)中高檔產(chǎn)品接近國際技術(shù)水平。2．科學(xué)研究在國家重點科技攻關(guān)項目中，特別是必須自主創(chuàng)新發(fā)展的航天航空領(lǐng)域和國防安全領(lǐng)域，已經(jīng)有部分儀器儀表技術(shù)上取得了新的突破。我國嫦娥一號衛(wèi)星攜帶的8種探測儀器都是我國科技人員自主研制設(shè)計的，不僅在技術(shù)上總體達到了國際先進水平，而且有自己的特點和創(chuàng)新。在工程應(yīng)用技術(shù)方面，已經(jīng)能夠承擔(dān)一部分國家重大工程儀器儀表系統(tǒng)成套。3．人才培養(yǎng)圍繞著儀器儀表與測量控制學(xué)科現(xiàn)定名為“儀器科學(xué)與技術(shù)”學(xué)科，全國近250所高校設(shè)置了相應(yīng)的專業(yè)，3萬多名本科生和1萬多名研究生在校學(xué)習(xí)。已經(jīng)為儀器儀表與測量控制領(lǐng)域培養(yǎng)了幾十萬學(xué)科技術(shù)人才。4．存在的問題在先進裝備制造領(lǐng)域，測試裝備的投入占1/3在高端裝備制造領(lǐng)域，測試裝備的投入占1/2在尖端和高可靠性裝備領(lǐng)域，測試裝備的投入大于1/2我國高端儀器現(xiàn)狀高端科學(xué)儀器95%以上靠進口大型超精密儀器95%以上靠進口國防專用精密儀器：國外技術(shù)封鎖涉及戰(zhàn)略高技術(shù)的高端儀器： 國外技術(shù)封鎖因缺乏標(biāo)準(zhǔn)裝置，大部分工程參量的量值溯源和傳遞能力至今沒有形成工業(yè)發(fā)達國家高新技術(shù)儀器儀表產(chǎn)品品種約占總品種的75%，而國內(nèi)還不到20%。工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)的儀表品種國內(nèi)滿足率，一般性工程項目達80%，大型工程項目還不到50%，主要缺少智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科學(xué)儀器設(shè)備匱乏。“十五”期間，國家主體科技計劃用于“科學(xué)儀器設(shè)備研制與開發(fā)”，僅占三大科技計劃經(jīng)費的千分之二和科學(xué)儀器購置經(jīng)費的1%；科學(xué)儀器水平與發(fā)達國家存在明顯差距，高檔科學(xué)儀器基本處于空白，中檔科學(xué)儀器、國產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定性和重現(xiàn)性不高，軟件配套性較差，占有率??；科學(xué)研究“空芯化”現(xiàn)象嚴(yán)重，每年科學(xué)儀器固定資產(chǎn)投資中的60%用于進口設(shè)備，其中，精密儀器、生命科學(xué)儀器、大型科學(xué)儀器等高技術(shù)含量的產(chǎn)品更是90%以上依靠進口。5．我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的總體目標(biāo)是至2020年，必須充分利用我國經(jīng)濟高速發(fā)展和巨大的市場優(yōu)勢，結(jié)合測控技術(shù)的深化研究，大力推進新技術(shù)、新工藝在儀器儀表中的應(yīng)用研究，掌握各類儀器儀表的設(shè)計、生產(chǎn)工藝等關(guān)鍵技術(shù)，滿足國民經(jīng)濟、人民健康和國防安全在生產(chǎn)、科研、應(yīng)用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域科技和產(chǎn)業(yè)總體水平與國際水平差距普遍縮短到3~5年；工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關(guān)傳感器和元器件及材料等領(lǐng)域約30%的產(chǎn)品達到國際同期先進水平，國內(nèi)生產(chǎn)的儀器儀表在大工程的配套能力達到80%以上。 四、儀器科學(xué)的發(fā)展方向從儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域個組成部分相互關(guān)系、共性問題以及我國國民經(jīng)濟、科學(xué)研究、國防建設(shè)、社會發(fā)展全局進行戰(zhàn)略研究，建議學(xué)科領(lǐng)域科技研究方向為：1新型傳感器及信息獲取技術(shù)；2與國家重點工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備及其系統(tǒng)集成技術(shù)；3精確制造中的測量控制技術(shù)及儀器儀表；4微分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)；5數(shù)字化醫(yī)療儀器及其關(guān)鍵技術(shù)；6基于量子物理的計量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。 、傳感技術(shù) 傳感技術(shù)不僅是檢測的基礎(chǔ)，它也是控制的基礎(chǔ)。這不僅是因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎(chǔ)；并且為了知道控制達到的精度和狀態(tài)，必需感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的。信息獲取、傳感技術(shù)是儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)技術(shù)；新型傳感器是發(fā)展高水平測量控制儀器儀表的基礎(chǔ)。傳感技術(shù)已成為制約測量控制儀器儀表發(fā)展的瓶頸。 新型傳感器及信息獲取、傳感技術(shù)主要是對客觀世界有用信息的檢測，它包括有用量測量敏感技術(shù)、涉及各學(xué)科工作原理、遙感遙控、新材料等技術(shù)、信息融合技術(shù)；傳感器制造技術(shù)等。信息融合技術(shù)設(shè)計傳感器分布、微弱信號提取(增強)、傳感信息融合、成像等技術(shù)、傳感器制造技術(shù)涉及微加工、生物芯片、新工藝等技術(shù)。 與重大工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備主要解決智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。主要包括符合現(xiàn)場要求的各類傳感器及檢測儀表，實時流程分析儀器及在線分析技術(shù)，新型現(xiàn)場控制系統(tǒng)，e網(wǎng)控制系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機、可編程控制為基礎(chǔ)的開放式控制系統(tǒng)及先進控制技術(shù)，特種測控裝備和測控技術(shù)，系統(tǒng)成套集成技術(shù)等。 系統(tǒng)集成技術(shù)直接影響測量控制儀器儀表的應(yīng)用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級層次上的信息融合控制技術(shù)沒包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術(shù)、物理層裝置技術(shù)、系統(tǒng)各部分信息通信轉(zhuǎn)換技術(shù)、應(yīng)用層控制策略實時技術(shù)等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還應(yīng)包括各近最佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)以達到既定目標(biāo)的技術(shù)，是直接涉及測控系統(tǒng)效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說是測控系統(tǒng)中最重要和最關(guān)鍵的軟件資源。 從目前發(fā)展趨勢看，在企業(yè)信息化ERS/MES/PCS三級節(jié)后的計算機測控系統(tǒng)中，軟件的價格已超過硬件的3倍。而有關(guān)石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動化測控系統(tǒng)的先進控制軟件價格就超過系統(tǒng)硬件價格。智能控制技術(shù)包括仿人的特征提取技術(shù)、目標(biāo)自動化辨識技術(shù)、知識的自學(xué)習(xí)技術(shù)、環(huán)境的自適應(yīng)技術(shù)、最佳決策技術(shù)等。 分析儀器是科學(xué)儀器中最重要和發(fā)展最快的組成部分，而為分析儀器包含的微量檢測、微型化、高靈敏度、高分辨率和高智能化內(nèi)涵，則代表了分析儀器的一個重要發(fā)展趨勢和技術(shù)水平，在生命科學(xué)、食品安全、環(huán)境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)和化工等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。微分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)的研究方向包括： 　　(1)開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結(jié)構(gòu)型傳感器研究，將生物芯片技術(shù)、新型化學(xué)傳感器技術(shù)、多組分(多參數(shù))集成傳感器技術(shù)應(yīng)用于分析儀器的研制和開發(fā)?！　?2)開展分析儀器微型化和相關(guān)微根系技術(shù)的研究，重點進行微分析儀器使用的共性技術(shù)和新技術(shù)的研究、如微流控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、全電子分光系統(tǒng)、微分光儀、新型芯片等的研究。 　　(3)過程分析、在線分析使用的微分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)研究。 　　(4)不同類別分析器聯(lián)用技術(shù)的研究。當(dāng)復(fù)雜基體的微量、痕量物質(zhì)的含量及結(jié)構(gòu)分析對分析對象的分辨能力提出極高的要求，且單一的分離技術(shù)甚至質(zhì)譜分離技術(shù)均已無法從復(fù)雜的信息中分離出所需要的有用信息時，需要通過相關(guān)不同類別分析器的聯(lián)用技術(shù)對物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)甚至是綜合形態(tài)進行分析，以便同時獲得原子和分子的信息。我國科技創(chuàng)新工作中，在方法上存在五大問題?！　∫皇强茖W(xué)思維培育不夠。創(chuàng)新思維與創(chuàng)新精神培養(yǎng)缺位，目前應(yīng)試式的教育體系、灌輸式的教學(xué)方法抑制了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新精神；科研活動創(chuàng)新思維不足，自主創(chuàng)新研究成果少；以跟蹤模仿為主，自主創(chuàng)新較少；多數(shù)學(xué)科發(fā)展滯后，屬于世界領(lǐng)先的學(xué)科很少；%；尊重科學(xué)、崇尚科學(xué)的氛圍不夠，科學(xué)精神與科學(xué)氛圍仍然不足，不按照科學(xué)規(guī)律辦事的問題仍普遍存在。　　二是科學(xué)方法研究與應(yīng)用不