【科技日报】国产科学仪器面临多重挑战,专家呼吁——完善创新生态 锻造科研“利器”

发布日期:2024-05-28

位于广东省东莞市松山湖科学城的中国散裂中子源是国家重大科技基础设施和多学科应用研究平台。
图为科研人员在中国散裂中子源加速器射频技术实验室操控设备。新华社记者 刘大伟摄
 
  ◎实习记者 沈 唯
 
  当前,高端科学仪器正在向高精度、高分辨、自动化、智能化、多模态等方向发展,体现出技术驱动、需求牵引、学科融合、高频正向迭代等规律,对科学研究的作用日益突出。在新的国际形势下,我国科研装备自主创新需求更加迫切。多年来,我国科学仪器研制以集成创新居多,原始创新缺乏。这在一定程度上制约了我国开展基础研究和产出创新成果。
 
  5月18日—19日,在广州实验室挂牌成立三周年之际,各领域专家齐聚广州国际生物岛,举行香山科学会议第S71次学术讨论会。与会专家围绕高端科学仪器助推基础研究新范式发展、高端科学仪器的关键共性技术与核心部件、高端科学仪器自主创新的生态建设等中心议题,共话新时期高端科学仪器发展战略。
 
  支持重大前沿基础研究
 
  “‘工欲善其事,必先利其器’。科学仪器是科学研究不可或缺的工具,是推动科技创新的重要支撑,是突破科学前沿、解决经济社会发展和国家安全科技问题的物质技术基础。”会议执行主席、中国科学院院士白春礼介绍。
 
  经过几十年不断发展,我国科学仪器行业已逐步形成相对完善的科技创新体系。在学科建设方面,我国科学仪器教育资源十分丰富,建立了完善的科学仪器教育体系,全国共有200余所高校设立测控技术与仪器专业。在创新体系方面,我国初步构建大型科学仪器协作共享、高端仪器开放共享平台,探索了产学研用相结合的科学仪器合作创新新模式。此外,我国培养和造就了一批科学仪器创新企业。
 
  中国科学院院士、国家自然科学基金委员会主任窦贤康表示,多年来,国家自然科学基金委员会不断完善资助与管理模式,面向科学前沿和国家需求,以科学目标为导向,资助对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科学仪器与核心部件的研制。经过多年实践,一批科学仪器在相关专项支持下成功研制。
 
  科学仪器在推动我国基础研究整体水平提升、增强我国基础研究国际影响力和科技自主创新能力方面发挥着重要作用。例如,中国科学院大连化学物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所联合研制了世界首台极紫外自由电子激光装置。这一科学仪器是研究与原子和分子过程相关的物理和化学问题的有力工具之一,能够帮助环境、材料、生命科学等领域的科学家揭示分子动力学过程,进一步揭示自然奥秘。
 
  中国科学技术大学研究团队成功研制国际上首套多波段脉冲单自旋磁共振谱仪,实现了单核自旋量子态的探测,能够直接测量原子尺度上单个物质单元的组成、结构及动力学性质,在物理、信息、生物等多学科前沿领域获得重要应用。据介绍,研究团队采用“边研制边科研”的思路,在研制科学仪器的同时利用仪器开展科研工作,最终取得在室温大气条件下获得世界首张单蛋白质分子的磁共振谱等一系列重要成果,打造了科学仪器助推基础研究的新范式。
 
  亟待突破关键共性技术
 
  大科学时代对科学仪器的性能要求越来越高,产品迭代也越来越快。白春礼表示,许多领域的前沿突破,都依赖于极端条件下工作的重大科技基础设施,科学家对科学仪器更高性能的追求永无止境。
 
  来自天文学、地球科学、生命科学等多个领域的专家提出,高端科学仪器的关键共性技术和核心部件亟待突破。传感器技术、激光器技术、质谱技术、电子显微技术、核磁共振技术、光学成像技术等,都是高端科学仪器研制关键共性技术的重点发展方向。
 
  也有专家认为,科学仪器中的核心关键部件同样具有共用性、通用性。核心关键部件的研发周期长,涉及多学科、多领域交叉,迭代升级特性明显。因此需要充分重视核心关键部件创新作用,并建立良好的产学研结合体系,给予长期支持。
 
  中国工程院院士、华中科技大学校长尤政指出,在行业规模不断增长的同时,我国科学仪器仪表行业的产业链和技术实力发展较快,形成了比较完整的产业体系和技术创新体系,缩小了与国际先进水平之间的差距。与此同时,我国科学仪器行业仍存在跟跑为主,整体自主创新能力不强,科技成果转化路径不畅,产品可靠性、稳定性、易用性不突出等问题。
 
  尤政特别提到,建立共性技术平台是解决上述问题的关键因素。要依托平台开展产学研合作,助力企业发挥创新主体作用,实现高端科学仪器产品国产化,普通科学仪器产品微型化、数字化、网络化、智能化,还要提供产品全生命周期的管理与服务。
 
  以计量、标准、检验检测、认证认可等为核心要素的质量基础设施(QI),是推动制造业高质量发展的重要支撑。与会专家提出,可以通过建立“QI+金融”支持模式,促进政府部门、技术机构、社会资本多方合作,建设QI共性技术服务平台,形成应用验证机制和标准规范,支撑科学仪器原型机进行试验、评价,直至商业化应用。将技术隐性收益和市场显性收益相结合,或能推动高端科学仪器跨越基础研究与商业化应用之间的“死亡之谷”。
 
  统筹资源推动全面发展
 
  “目前,我国高端科学仪器与国外先进仪器水平差距依然明显,科学仪器自主研制仍面临多重挑战。”在白春礼看来,我国科学仪器研制还未形成良好创新生态。在技术研发方面,自主掌握关键核心技术不足,成为影响产业发展的重要因素;在人才队伍方面,高端技术人才长期缺乏,培养体系尚不健全;在产学研融合方面,产学研用紧密合作的创新机制不够完善,项目验收后缺乏持续合作机制,仪器技术迭代升级乏力。
 
  为完善我国科学仪器自主创新生态建设,中国科学院院士、广州实验室副主任徐涛呼吁,要从人工智能新变革、国产科学仪器生态圈构建、应用场景挖掘等角度出发,充分发挥新型举国体制优势,联合国内顶尖高校、行业龙头企业、研究型医院等,实现产学研政企金全链条协同,共同推动我国高端科学仪器领域全方位高质量发展。
 
  “营造良好的创新生态,要从‘用起来’开始。”白春礼认为,只有把更多国产化仪器设备投入实际应用,才能通过反馈实现科学仪器不断迭代升级。
 
  白春礼还建议,深化科技评价改革,建立分类管理、分类资源配置、分类评价机制。他提出,要重点支持技术支撑人员发展,重塑工程师文化,还要重视培养大国工匠,给予他们专门的发展空间。
 
  在加强政府引导、企业主导方面,白春礼认为,政府应做好顶层谋划,突出重点,将有限的科研经费集中使用,构筑安全底线。企业作为科学仪器的创新主体,要牵头建立产学研用创新团队,筑牢科学仪器产业链和供应链,打通科学仪器科研成果应用转化渠道。
 
  “我们要坚持资源统筹、协调发展,利用社会资源培育产业集群,打造一流企业培育知名品牌,搭建协同平台集聚高端人才,完善政策环境营造良好生态。”白春礼说。

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