加大支持力度，跨越研發(fā)應用障礙

高端科研儀器國產(chǎn)化值得期待

工欲善其事，必先利其器。現代科技發(fā)展實(shí)踐表明，科研儀器是科學(xué)研究不可或缺的工具和手段，誰(shuí)在科研儀器上率先突破，誰(shuí)就往往能占據科學(xué)研究的先發(fā)優(yōu)勢。

近年來(lái)，我國的科研儀器在國產(chǎn)化上已取得積極進(jìn)展，但由于歷史積累不足等多方面原因，高端科研儀器依賴(lài)進(jìn)口的局面尚未得到根本改觀(guān)。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(shí)現國產(chǎn)化，已成為一個(gè)不容回避的重要問(wèn)題。

當前我國高端科研儀器自主研發(fā)的現狀如何？在高端科研儀器國產(chǎn)化進(jìn)程中還面臨哪些困難，今后的路子應該怎么走？從今天起本版刊發(fā)“關(guān)注高端科研儀器國產(chǎn)化”系列報道，圍繞這些問(wèn)題進(jìn)行探討，敬請關(guān)注。

　　——編 者

要想成為科研強國，必須首先成為儀器強國

日前，人類(lèi)歷史上首張黑洞“正面照”發(fā)布，在全世界引起廣泛關(guān)注。這張“照片”是由來(lái)自全球30多個(gè)研究所的科學(xué)家們通過(guò)分布在全球不同地區的8個(gè)射電望遠鏡陣列組成的一個(gè)虛擬望遠鏡網(wǎng)絡(luò )拍攝到的。

黑洞“照片”的成功拍攝，離不開(kāi)射電望遠鏡的使用?，F代科技發(fā)展實(shí)踐表明，重大科學(xué)研究成果的取得，往往是以科學(xué)儀器和技術(shù)手段上的突破為先導；科學(xué)儀器的進(jìn)展一定程度上代表著(zhù)科學(xué)前沿的方向，也是推動(dòng)科技創(chuàng )新的重要支撐。

據不完全統計，諾貝爾自然科學(xué)類(lèi)獎項中，68.4%的物理學(xué)獎、74.6%的化學(xué)獎和90%的生理學(xué)或醫學(xué)獎成果借助各種先進(jìn)的科學(xué)儀器完成，或直接與新儀器方法或功能的發(fā)展相關(guān)。

中國科學(xué)院電工研究所研究員肖立業(yè)告訴記者：“隨著(zhù)人類(lèi)對自然的認識向更加微觀(guān)的時(shí)空尺度、更大的宇宙時(shí)空尺度和更加極端的物理條件方向發(fā)展，傳統的科研手段已經(jīng)不能完全勝任。特別是在偏實(shí)驗性的研究領(lǐng)域，沒(méi)有高端科研儀器，要想做出重大原始創(chuàng )新科研成果很困難?！?/span>

高端科研儀器的研發(fā)也提升了科技創(chuàng )新的效率。中國科學(xué)院科技戰略咨詢(xún)研究院副院長(cháng)張鳳舉例說(shuō)：“在人類(lèi)基因組計劃開(kāi)始之初，曾預計完成測序至少需要15年。隨著(zhù)大規模測序手段特別是毛細管電泳測序儀的發(fā)展，使得時(shí)間縮短了2—3年?！?/span>

此外，高端科研儀器的創(chuàng )新、制造和應用水平，也是一個(gè)國家科技實(shí)力和工業(yè)實(shí)力的重要標志，對于支撐創(chuàng )新活動(dòng)乃至經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展都有較大的作用。

雖然我國的儀器技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工作已取得較大進(jìn)展，然而在高端科研儀器領(lǐng)域，除核磁共振波譜儀外，常用的高分辨質(zhì)譜儀等大型分析儀器、大部分的生命科學(xué)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(jìn)口。

在國際上，全球科研儀器市場(chǎng)也基本由少數幾個(gè)國家的大型企業(yè)主導。美國化學(xué)會(huì )旗下《化學(xué)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(lái)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(xué)家年夫順說(shuō)：“高端科研儀器依賴(lài)進(jìn)口已成為制約我國自主創(chuàng )新能力提升的一個(gè)重要因素?！?/span>

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員楊學(xué)明認為：“如果儀器研發(fā)硬實(shí)力上不去，我們就無(wú)法發(fā)展自己的高端科研儀器，不僅要花費大量的資金購買(mǎi)，而且容易受制于人?！?/span>

“要想成為科研強國，必須首先成為儀器強國。大力發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的高端科研儀器，是我國科技發(fā)展的重要一環(huán)?！睆堷P認為。

我國儀器技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已初見(jiàn)成效

高端科研儀器依賴(lài)進(jìn)口的問(wèn)題已得到有關(guān)部門(mén)的高度重視。早在1998年，國家自然科學(xué)基金委就設立了科學(xué)儀器基礎研究專(zhuān)項。2011年，“國家重大科研儀器設備研制專(zhuān)項”和“國家重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項”設立，分別由國家自然科學(xué)基金委和科技部管理，一個(gè)負責原創(chuàng )性的儀器研究，一個(gè)負責工程化和產(chǎn)業(yè)化。據了解，2011至2018年，國家自然科學(xué)基金委資助來(lái)自中央有關(guān)部門(mén)推薦、經(jīng)費體量在1000萬(wàn)元以上的重大科研儀器項目53項，批準資助金額38.14億元；資助全國科研工作者自由申請、經(jīng)費體量在1000萬(wàn)元以下的重大科研儀器項目466項，批準資助金額32.03億元；兩類(lèi)項目合計資助經(jīng)費超過(guò)70億元。

在這些科研計劃的支持下，我國儀器技術(shù)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)已初見(jiàn)成效。以科技部“重大科學(xué)儀器設備開(kāi)發(fā)重點(diǎn)專(zhuān)項”為例，“十二五”科學(xué)儀器專(zhuān)項共安排項目208個(gè)，目前已全面進(jìn)入驗收階段，有些成果已具備批量生產(chǎn)能力，得到了推廣應用?！笆濉逼陂g，科學(xué)儀器專(zhuān)項共安排項目142個(gè)，目前正處于關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和工程化樣機研制階段。

年夫順告訴記者，預計未來(lái)幾年，我國科學(xué)儀器成果將進(jìn)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(lài)。

依托中國科學(xué)院武漢物理與數學(xué)研究所技術(shù)成立的武漢中科牛津波譜技術(shù)有限公司，所研制生產(chǎn)的核磁共振波譜儀系統整機已成功推向市場(chǎng)。公司CEO魏嘉說(shuō)：“我們在國內已經(jīng)成功賣(mài)出了70多臺核磁共振波譜儀，在國外也賣(mài)出了一些?！?/span>

“在國內核磁共振波譜儀市場(chǎng)長(cháng)期被國外企業(yè)主導的背景下，70多臺已經(jīng)算是相當不錯的銷(xiāo)售成績(jì)”，魏嘉說(shuō)，“這一方面得益于中科院武漢物理與數學(xué)研究所長(cháng)期在核磁共振波譜儀領(lǐng)域里的技術(shù)積累，另一方面則受惠于國家科學(xué)儀器研制計劃的大力支持?！?/span>

2007年，中國科學(xué)院武漢物理與數學(xué)研究所開(kāi)始承擔國家重大科學(xué)儀器研制項目，先后獲得6000多萬(wàn)元的資金支持，用于核磁共振主機研發(fā)及工程化。經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)，該所于2014年成功研制出完整的原型樣機。之后，該所又成立了公司，將技術(shù)轉移，由公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)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(gè)吃螃蟹的人’”，魏嘉說(shuō)，“在使用過(guò)程中，他們發(fā)現我們的儀器也不差，而且售后維修更方便，于是開(kāi)始幫我們不斷地推薦，慢慢口碑就有了?，F在很多國內用戶(hù)開(kāi)始了解我們，產(chǎn)品有了一定的知名度?！?/span>

不過(guò)也應看到，像中科牛津那樣的企業(yè)還不夠多。中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員徐堅說(shuō)，在多數高端科研儀器領(lǐng)域，由于基礎薄弱，依賴(lài)進(jìn)口的局面仍沒(méi)有得到改善，研發(fā)和生產(chǎn)與國際先進(jìn)水平相比還有一定差距。

國產(chǎn)高端科研儀器研發(fā)還需跨越障礙

究竟是什么卡住了高端科研儀器國產(chǎn)化的脖子？

受訪(fǎng)者指出，高端科研儀器的開(kāi)發(fā)往往要依托基礎研究上的進(jìn)步，而前期基礎研究不足，是阻礙國產(chǎn)高端科研儀器研發(fā)的重要因素。比如，獲得諾貝爾獎的PCR技術(shù)（一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)）就推動(dòng)了PCR儀的開(kāi)發(fā)，顯著(zhù)提升了研究效率。

同國外相比，我國對高端科研儀器的整體投資強度還不夠高。從創(chuàng )意、關(guān)鍵部件開(kāi)發(fā)到搭建第一臺樣機，再到最終批量生產(chǎn)，高端科研儀器不僅需要巨額投資，還需要很長(cháng)的時(shí)間周期?！坝捎诟叨丝蒲袃x器研制周期長(cháng)、難度大、投入人力物力多、投資風(fēng)險高，科研人員往往更愿意購買(mǎi)國外的先進(jìn)儀器，研發(fā)儀器的積極性不高?！?張鳳說(shuō)，“從事儀器研制的中小企業(yè)往往很難獲得風(fēng)險投資基金的青睞?！?/span>

徐堅說(shuō)，高端科研儀器市場(chǎng)被國外大企業(yè)主導，留給國內企業(yè)的份額本身就已很小，投入大收益小，一些中小企業(yè)自然不愿意做這生意。中科院大連化學(xué)物理研究所研究員傅強對此深有體會(huì )：“我們曾經(jīng)發(fā)展出一項技術(shù)，還與一家儀器企業(yè)合作，實(shí)現了工程化，生產(chǎn)出四五套，也投入使用了。但是后來(lái)這家企業(yè)發(fā)現市場(chǎng)不大，就不愿意投入很大的力量繼續做下去?！?/span>

已經(jīng)研制成功的國產(chǎn)儀器，也多少存在著(zhù)“空心化”問(wèn)題。年夫順說(shuō)：“關(guān)鍵部件作為儀器設備的‘心臟’，直接決定了儀器的技術(shù)含量。目前我國大多數儀器產(chǎn)品所用關(guān)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(jìn)口?！?/span>

受訪(fǎng)者認為，關(guān)鍵部件和基礎軟件國產(chǎn)能力不足，導致儀器整機廠(chǎng)家的利潤空間被壓縮，使國產(chǎn)儀器整機技術(shù)水平受限，市場(chǎng)認可度不高，影響了行業(yè)的發(fā)展壯大；這種情況反過(guò)來(lái)又壓減了關(guān)鍵器部件的采購數量，難以形成產(chǎn)業(yè)鏈上的良性發(fā)展。

從需求側來(lái)看，國產(chǎn)高端科研儀器在實(shí)際推廣和應用時(shí)，往往較難獲得用戶(hù)的信任。一方面，與國外成熟儀器相比，一些國產(chǎn)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(shí)驗數據等考慮，往往會(huì )選擇國外品牌型號的儀器。

張鳳說(shuō)：“國產(chǎn)高端科研儀器需要被給予更多‘容錯’‘試錯’的機會(huì )，如果國產(chǎn)儀器研發(fā)生產(chǎn)的單位得不到反饋，很難繼續改進(jìn)和完善?！?/span>

就像科學(xué)研究需要長(cháng)期積累一樣，高端科研儀器的國產(chǎn)化也需要一個(gè)過(guò)程，不可能“一口吃成胖子”?！皣獾母叨丝蒲袃x器也是在多年的應用中不斷成熟和完善起來(lái)的?！笔茉L(fǎng)者認為，只要國家繼續加大支持力度，有關(guān)各方攜手攻堅、持續努力，高端科研儀器國產(chǎn)化值得期待。