当前,高端科学仪器正在向高精度、高分辨率、自动化、智能化、多模式方向发展,体现了技术驱动、需求驱动、学科融合、高频正向迭代的规律,在科学研究中的作用越来越突出。在新的国际形势下,我国科研装备自主创新的需求更加迫切。多年来,我国科学仪器的发展多为集成创新,缺乏原始创新。这在一定程度上限制了中国开展基础研究和产生创新成果。
5月18-19日,在广州实验室成立三周年之际,各领域专家齐聚广州国际生物岛,召开香山科学大会第71次学术研讨会。与会专家围绕高端科学仪器推动基础研究新范式发展、高端科学仪器关键共性技术与核心部件、高端科学仪器自主创新生态建设等中心议题,畅谈新时代高端科学仪器发展战略。
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中国散裂中子源位于广东省东莞市松山湖科学城,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作设备。新华社记者刘大伟摄冯志武 太化 讲话 二次代表大会
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、中科院院士白春礼介绍。
经过几十年的不断发展,我国科学仪器行业已逐步形成了较为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。全国有200多所高校开设了测控技术与仪器专业。在创新体系方面,我国初步构建了大型科学仪器合作共享和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,中国还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宪康表示,多年来,国家自然科学基金委员会不断完善资助和管理模式,支持对推动科学发展、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和核心部件的研发,面向科学前沿和国家需求,以科学目标为导向。经过多年实践,在相关专项支持下,成功研制出一批科学仪器。
科学仪器对提升我国基础研究整体水平,提升我国基础研究的国际影响力和科技自主创新能力具有重要作用。比如中科院大连化学物理研究所和sinap联合研制了世界上第一台极紫外自由电子激光装置。该科学仪器是研究与原子分子过程相关的物理化学问题的有力工具之一,可以帮助环境、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。
中国科大研究团队成功研制了国际上第一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,可以在原子尺度上直接测量单个物质单元的组成、结构和动力学性质,在物理、信息、生物等学科前沿领域获得了重要应用。据介绍,该研究团队采用“边研发边研究”的思路,研发科学仪器并利用其开展科学研究,最终取得了一系列重要成果,如在室温和大气条件下获得了全球首个单个蛋白质分子的磁共振谱,开创了科学仪器助推基础研究的新范式。
急需突破关键共性技术
大科学时代,科学仪器的性能要求越来越高,产品迭代越来越快。白春礼说,许多领域的前沿突破依赖于在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是无止境的。
来自天文、地球科学、生命科学等领域的专家指出,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、激光技术、质谱技术、电子显微镜技术、核磁共振技术、光学成像技术等。,是高端科学仪器研制中关键共性技术的重点发展方向。
一些专家还认为,科学仪器中的核心关键部件也是共享和通用的。核心关键零部件研发周期长,涉及多学科多领域,迭代升级特征明显。因此,要充分重视核心关键部件的创新作用,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,在产业规模不断壮大的同时,中国科学仪器产业的产业链和技术实力快速发展,形成了较为完整的产业体系和技术创新体系,缩小了与国际先进水平的差距。同时,我国科学仪器行业还存在跟跑、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、稳定性和易用性差等问题。
尤政特别提到,建立一个通用的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,帮助企业发挥创新主体作用,实现高端科学仪器国产化,普通科学仪器小型化、数字化、网络化、智能化,提供产品全生命周期管理和服务。
以计量、标准、检验、认证认可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。与会专家建议,通过建立“QI+金融”支撑模式,推动政府部门、技术机构、社会资本合作,构建QI公共技术服务平台,形成应用验证机制和标准,支撑测试、评价和商业应用的科学仪器样机。将技术的隐性收益与市场的显性收益结合起来,可能会推动高端科学仪器跨越基础研究与商业应用之间的“死亡之谷”。
整合资源促进全面发展
“目前,我国高端科学仪器与国外先进仪器的差距依然明显,科学仪器自主发展仍面临多重挑战。”在白春礼看来,我国科学仪器的发展还没有形成良好的创新生态。在技术研发上,缺乏自主掌握的关键核心技术成为影响产业发展的重要因素;人才队伍方面,高端技术人才长期缺乏,培养体系尚不完善;在产学研结合方面,产学研紧密合作的创新机制不完善,缺乏项目验收后的持续合作机制,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,中科院院士、广州实验室副主任徐涛呼吁,从人工智能新变化、国产科学仪器生态圈建设、应用场景挖掘等角度,充分发挥新举国体制的优势,实现政府、企业、基金在产学研中的全链条协同,共同推动我国高端科学仪器的全方位高质量发展。ftp命令详解
“营造良好的创新生态,必须从‘用’开始。”白春礼认为,只有将更多的国产仪器设备投入实际应用,科学仪器才能通过反馈迭代升级。
白春礼还建议,深化科技评价改革,建立分类管理、分类资源配置和分类评价机制。他提出要重点扶持技术支持人员的发展,重塑工程师文化,重视培养大国工匠,给予特殊发展空。
在加强政府引导和企业主导方面,白春礼认为,政府要做好顶层规划,突出重点,集中使用有限的科研经费,筑牢安全底线。企业作为科学仪器的创新主体,应率先建立产学研创新团队,打造科学仪器产业链和供应链,打通科学仪器和科研成果的应用和转化渠道。
“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,搭建集聚高端人才的协同平台,完善政策环境,营造良好生态。”白春礼说。
(实习记者沈巍)
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