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【人民日報】高端科研儀器國産化值得期待

  工欲善其事,必先利其器。現代科技發展實踐表明,科研儀器是科學研究不可或缺的工具和手段,誰在科研儀器上率先突破,誰就往往能占據科學研究的先發優勢。

  近年來,我國的科研儀器在國産化上已取得積極進展,但由于曆史積累不足等多方面原因,高端科研儀器依賴進口的局面尚未得到根本改觀。在建設世界科技強國的征程中,科研儀器特別是高端科研儀器如何盡快實現國産化,已成爲一個不容回避的重要問題。

  當前我國高端科研儀器自主研發的現狀如何?在高端科研儀器國産化進程中還面臨哪些困難,今後的路子應該怎麽走?從今天起本版刊發“關注高端科研儀器國産化”系列報道,圍繞這些問題進行探討,敬請關注。

  ——编 者

  要想成爲科研強國,必須首先成爲儀器強國

  日前,人類曆史上首張黑洞“正面照”發布,在全世界引起廣泛關注。這張“照片”是由來自全球30多個研究所的科學家們通過分布在全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列組成的一個虛擬望遠鏡網絡拍攝到的。

  黑洞“照片”的成功拍攝,離不開射電望遠鏡的使用。現代科技發展實踐表明,重大科學研究成果的取得,往往是以科學儀器和技術手段上的突破爲先導;科學儀器的進展一定程度上代表著科學前沿的方向,也是推動科技創新的重要支撐。

  據不完全統計,諾貝爾自然科學類獎項中,68.4%的物理學獎、74.6%的化學獎和90%的生理學或醫學獎成果借助各種先進的科學儀器完成,或直接與新儀器方法或功能的發展相關。

  中国科学院电工研究所研究員肖立业告诉记者:“随着人类对自然的认识向更加微观的时空尺度、更大的宇宙时空尺度和更加极端的物理条件方向发展,传统的科研手段已经不能完全胜任。特别是在偏实验性的研究领域,没有高端科研仪器,要想做出重大原始创新科研成果很困难。”

  高端科研儀器的研發也提升了科技創新的效率。中國科學院科技戰略咨詢研究院副院長張鳳舉例說:“在人類基因組計劃開始之初,曾預計完成測序至少需要15年。隨著大規模測序手段特別是毛細管電泳測序儀的發展,使得時間縮短了2—3年。”

  此外,高端科研儀器的創新、制造和應用水平,也是一個國家科技實力和工業實力的重要標志,對于支撐創新活動乃至經濟社會發展都有較大的作用。

  雖然我國的儀器技術研究與産品開發工作已取得較大進展,然而在高端科研儀器領域,除核磁共振波譜儀外,常用的高分辨質譜儀等大型分析儀器、大部分的生命科學儀器如磁共振成像儀、超分辨熒光成像儀、冷凍透射電鏡等還大量依靠進口。

  在國際上,全球科研儀器市場也基本由少數幾個國家的大型企業主導。美國化學會旗下《化學與工程新聞》雜志公布的2018年度全球儀器公司TOP20排位榜中,有8家是美國公司,7家來自歐洲,5家公司位于日本。

  中國電子科技集團第41研究所首席科學家年夫順說:“高端科研儀器依賴進口已成爲制約我國自主創新能力提升的一個重要因素。”

  中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究員杨学明认为:“如果仪器研发硬实力上不去,我们就无法发展自己的高端科研仪器,不仅要花费大量的资金购买,而且容易受制于人。”

  “要想成爲科研強國,必須首先成爲儀器強國。大力发展具有自主知识产权的高端科研仪器,是我国科技发展的重要一环。”张凤认为。

  我國儀器技術研究與産品開發已初見成效

  高端科研儀器依賴進口的問題已得到有關部門的高度重視。早在1998年,國家自然科學基金委就設立了科學儀器基礎研究專項。2011年,“國家重大科研儀器設備研制專項”和“國家重大科學儀器設備開發專項”設立,分別由國家自然科學基金委和科技部管理,一個負責原創性的儀器研究,一個負責工程化和産業化。據了解,2011至2018年,國家自然科學基金委資助來自中央有關部門推薦、經費體量在1000萬元以上的重大科研儀器項目53項,批准資助金額38.14億元;資助全國科研工作者自由申請、經費體量在1000萬元以下的重大科研儀器項目466項,批准資助金額32.03億元;兩類項目合計資助經費超過70億元。

  在这些科研计划的支持下,我國儀器技術研究與産品開發已初見成效。以科技部“重大科学仪器设备开发重点专项”为例,“十二五”科学仪器专项共安排项目208个,目前已全面进入验收阶段,有些成果已具备批量生产能力,得到了推广应用。“十三五”期间,科学仪器专项共安排项目142个,目前正处于关键技术攻关和工程化样机研制阶段。

  年夫順告訴記者,預計未來幾年,我國科學儀器成果將進入重要的推廣應用階段,將緩解我國對國外高端科研儀器的依賴。

  依托中國科學院武漢物理與數學研究所技術成立的武漢中科牛津波譜技術有限公司,所研制生産的核磁共振波譜儀系統整機已成功推向市場。公司CEO魏嘉說:“我們在國內已經成功賣出了70多台核磁共振波譜儀,在國外也賣出了一些。”

  “在國內核磁共振波譜儀市場長期被國外企業主導的背景下,70多台已經算是相當不錯的銷售成績”,魏嘉說,“這一方面得益于中科院武漢物理與數學研究所長期在核磁共振波譜儀領域裏的技術積累,另一方面則受惠于國家科學儀器研制計劃的大力支持。”

  2007年,中國科學院武漢物理與數學研究所開始承擔國家重大科學儀器研制項目,先後獲得6000多萬元的資金支持,用于核磁共振主機研發及工程化。經過多年攻關,該所于2014年成功研制出完整的原型樣機。之後,該所又成立了公司,將技術轉移,由公司進行産業化及市場應用的推廣。

  “最重要的是一些核磁界的老前輩敢于做‘第一個吃螃蟹的人’”,魏嘉說,“在使用過程中,他們發現我們的儀器也不差,而且售後維修更方便,于是開始幫我們不斷地推薦,慢慢口碑就有了。現在很多國內用戶開始了解我們,産品有了一定的知名度。”

  不过也应看到,像中科牛津那样的企业还不够多。中国科学院化学研究所研究員徐坚说,在多数高端科研仪器领域,由于基础薄弱,依赖进口的局面仍没有得到改善,研发和生产与国际先进水平相比还有一定差距。

  國産高端科研儀器研發還需跨越障礙

  究竟是什麽卡住了高端科研儀器國産化的脖子?

  受訪者指出,高端科研儀器的開發往往要依托基礎研究上的進步,而前期基礎研究不足,是阻礙國産高端科研儀器研發的重要因素。比如,獲得諾貝爾獎的PCR技術(一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術)就推動了PCR儀的開發,顯著提升了研究效率。

  同国外相比,我国对高端科研仪器的整体投资强度还不够高。从创意、关键部件开发到搭建第一台样机,再到最终批量生产,高端科研仪器不仅需要巨额投资,还需要很长的时间周期。“由于高端科研仪器研制周期长、难度大、投入人力物力多、投资风险高,科研人员往往更愿意购买国外的先进仪器,研发仪器的积极性不高。” 张凤说,“从事仪器研制的中小企业往往很难获得风险投资基金的青睐。”

  徐坚说,高端科研仪器市场被国外大企业主导,留给国内企业的份额本身就已很小,投入大收益小,一些中小企业自然不愿意做这生意。中科院大连化学物理研究所研究員傅强对此深有体会:“我们曾经发展出一项技术,还与一家仪器企业合作,实现了工程化,生产出四五套,也投入使用了。但是后来这家企业发现市场不大,就不愿意投入很大的力量继续做下去。”

  已經研制成功的國産儀器,也多少存在著“空心化”問題。年夫順說:“關鍵部件作爲儀器設備的‘心髒’,直接決定了儀器的技術含量。目前我國大多數儀器産品所用關鍵核心器部件,如CPU、光電倍增管、各種探測器和傳感器等,還需要依靠進口。”

  受訪者認爲,關鍵部件和基礎軟件國産能力不足,導致儀器整機廠家的利潤空間被壓縮,使國産儀器整機技術水平受限,市場認可度不高,影響了行業的發展壯大;這種情況反過來又壓減了關鍵器部件的采購數量,難以形成産業鏈上的良性發展。

  從需求側來看,國産高端科研儀器在實際推廣和應用時,往往較難獲得用戶的信任。一方面,與國外成熟儀器相比,一些國産儀器在性能指標和穩定性、可靠性上存在差距;另一方面,一些科研人員受到研究習慣影響,如出于保持與已有文獻一致的實驗數據等考慮,往往會選擇國外品牌型號的儀器。

  張鳳說:“國産高端科研儀器需要被給予更多‘容錯’‘試錯’的機會,如果國産儀器研發生産的單位得不到反饋,很難繼續改進和完善。”

  就像科學研究需要長期積累一樣,高端科研儀器的國産化也需要一個過程,不可能“一口吃成胖子”。“國外的高端科研儀器也是在多年的應用中不斷成熟和完善起來的。”受訪者認爲,只要國家繼續加大支持力度,有關各方攜手攻堅、持續努力,高端科研儀器國産化值得期待。

(作者:吴月辉 刘诗瑶 喻思南 谷业凯 蒋建科)