中國計量科學(xué)研究院院長(cháng) 方向 

　　今年是中國計量科學(xué)研究院建院60周年；已擁有自主研制的國家計量基準130項、標準296項、實(shí)現測量能力國際互認1224項，排名實(shí)現亞洲第一位、世界第四位，近80項科技成果獲得國家科學(xué)技術(shù)獎……時(shí)任副總理的王岐山同志2011年到中國計量院視察的時(shí)候曾說(shuō)“沒(méi)想到你們這兒藏了一個(gè)共和國寶貝”，一系列璀璨的數字，詮釋著(zhù)這個(gè)“共和國寶貝”為新中國所作出的貢獻。近日，記者采訪(fǎng)了方向院長(cháng)，聽(tīng)他講講中國計量院那些事兒。

兵工廠(chǎng)“催生”中國計量院

　　新中國的計量局成立于1955年。關(guān)于計量局的成立，還有個(gè)小故事。中國計量局的首任局長(cháng)叫鐘林，他是兵器工業(yè)專(zhuān)家，新中國成立前后一直工作在兵器工業(yè)戰線(xiàn)?？姑涝瘯r(shí)前線(xiàn)遇到一些問(wèn)題，有時(shí)炮彈在膛里就爆炸或者是飛不遠，造成自己人員傷亡，或打擊不準。中央正著(zhù)急時(shí)，鐘林反饋：這是因為新中國工業(yè)的度量衡還未有統一的標準，各兵工廠(chǎng)用的“尺”可能出現了誤差，結果造成炮和彈的尺寸不一，炮彈尺寸太大，會(huì )在膛里爆炸；太小則沒(méi)有足夠動(dòng)力，打不遠打不準。之后，鐘林成為了中國計量院前身的機械工業(yè)工具研究所所長(cháng)，國家計量局和計量科學(xué)研究院正式成立后，鐘林任首任局長(cháng)（院長(cháng)），從此，新中國的計量體系正式上路……

　　1965年，行政職能剝離出去后，中國計量科學(xué)研究院形成穩定的運行模式。1976年成立中國計量院四川分院，后發(fā)展為中國測試技術(shù)研究院，1998年，國務(wù)院批準中國計量科學(xué)研究院昌平實(shí)驗基地項目，2009年正式投入運行；2006年，計量納入《國家中長(cháng)期科技發(fā)展規劃綱要（2006-2010）》，2013年國務(wù)院發(fā)布《計量發(fā)展規劃2013-2020》頒布，我國計量事業(yè)發(fā)展步入快車(chē)道，中國計量院也迎來(lái)了最重要的發(fā)展機遇期。

計量的作用和戰略地位

　　一般認為計量有兩個(gè)方面的基礎作用。一是建立信心。計量通過(guò)建立測量的溯源性，獲得可靠的測量結果，使標準的結果可以檢驗，過(guò)程可以復現，進(jìn)而實(shí)現人們對質(zhì)量信賴(lài)。二是實(shí)現創(chuàng )新。計量通過(guò)測量科學(xué)和技術(shù)進(jìn)步之間的相互依存和相互促進(jìn)推動(dòng)創(chuàng )新；新的測量技術(shù)也必然刺激新的產(chǎn)品、流程和服務(wù)的創(chuàng )新，同時(shí)也會(huì )推動(dòng)勞動(dòng)力新技能的產(chǎn)生和掌握。

　　聶榮臻元帥曾說(shuō)過(guò)，“科技要發(fā)展，計量要先行。”回顧科技發(fā)展歷程，計量一直和創(chuàng )新密切相關(guān)。一方面計量正是建立在最新科學(xué)理論和最先進(jìn)的技術(shù)基礎上的，很多最新發(fā)現的物理現象和理論第一次就是被用于新的計量基準。原子噴泉理論孕育了原子噴泉鐘的誕生，奠定了原子時(shí)的基礎，將時(shí)間基準提升到3千萬(wàn)年不差一秒的水平；飛秒激光光梳技術(shù)架起了光頻與微波頻率的橋梁，將光鐘變?yōu)楝F實(shí)，從而有可能將時(shí)間頻率標準的不確定度再提高到10-18量級；再比如，約瑟夫森效應提升了電壓基準，量子化霍爾效應提升了電阻基準，中國計量科學(xué)研究院張鐘華院士利用量子化霍爾效應復現電阻基準，形成的電阻基準比現階段國際最高水平高出10倍。最近的幾十年里，共有14位計量科學(xué)家獲得諾貝爾物理學(xué)獎；作為國際著(zhù)名的計量科學(xué)奠基人的17位物理學(xué)家，他們的名字成為了計量單位，而他們名字的首字母更是成為了該計量單位的符號，比如：力值單位牛頓（N），電流單位安培（A），溫度單位開(kāi)爾文（K），電壓?jiǎn)挝环兀╒），功率單位瓦特（W）等。計量學(xué)往往是最新科學(xué)（特別是物理學(xué)）理論的最先應用和最佳載體，是科學(xué)發(fā)現和科技創(chuàng )新走向應用最重要的橋梁。

　　而另一方面，計量技術(shù)的發(fā)展，支撐著(zhù)社會(huì )發(fā)展的各個(gè)方面；計量技術(shù)的創(chuàng )新，引領(lǐng)了科技和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng )新。沒(méi)有相應的測量技術(shù)不可能有新的科學(xué)知識，“凡是可以測量的，就要實(shí)現對它的測量；凡是還不能測量的，也要實(shí)現對它的測量”。準確有效的測量是認識世界的基礎，更是改造世界的前提。秦始皇統一的度量衡制度促進(jìn)了社會(huì )、軍事、制造標準化的快速發(fā)展，鞏固了其統治地位。美國首任總統華盛頓確定的聯(lián)邦中央政府六項主要政權就包含度量衡管理權。

　　在現代社會(huì )中，計量更是舉足輕重，80%以上的貿易必須通過(guò)測量才能夠完成，工業(yè)化的國家測量活動(dòng)對國民生產(chǎn)總值貢獻率達到4%-6％；貿易結算與公平交易，火箭發(fā)射與衛星導航，精密制造與健康安全，網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)與智能電網(wǎng)等，無(wú)一不與計量密切相關(guān)，無(wú)一能離開(kāi)精密測量技術(shù)。在當前國家倡導的“質(zhì)量強國”戰略中，計量也起到及其關(guān)鍵的作用。國家質(zhì)量基礎設施（NQI）由計量、標準與合格評定（包括檢驗檢測、認證認可）共同構成。計量是控制質(zhì)量的基礎，標準引領(lǐng)質(zhì)量提升，合格評定建立質(zhì)量信任。

中國計量“基地”

專(zhuān)業(yè)院所：14個(gè)計量專(zhuān)業(yè)所 

　　中國計量院自建院以來(lái)已建立了長(cháng)度與精密工程所、熱工所、力學(xué)聲學(xué)所、電磁所、信息電子所、光學(xué)所、電離輻射所、時(shí)間頻率所、化學(xué)所、納米與新材料所、能源環(huán)境所、醫學(xué)生物所、工程所、戰略研究所等領(lǐng)域的14個(gè)計量專(zhuān)業(yè)所，兩個(gè)國家中心，即國家標準物質(zhì)研究中心和國家時(shí)間頻率計量中心。
 

　　近年來(lái)，隨著(zhù)中國計量院昌平院區的建成，一大批國際一流的計量實(shí)驗投入運行，開(kāi)展了應對SI基本單位重新定義的相關(guān)基本物理常數測量等前沿研究，啟動(dòng)了能源、生物、環(huán)境、微納技術(shù)、醫學(xué)、信息技術(shù)等服務(wù)國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展和社會(huì )可持續發(fā)展的計量新領(lǐng)域研究工作，獲得國際互認的國家校準測量能力數量躍居世界第四。通過(guò)不懈努力，我國計量科技水平已得到全面提升，基本實(shí)現了從“望其項背”到“并駕齊驅”，在一些領(lǐng)域具備了趕超發(fā)達國家的基礎條件。
 

　　60年的發(fā)展，中國計量院從最初200平的四合院到幾十萬(wàn)平米的科研基地，從當時(shí)沒(méi)有等級的幾架天平到上萬(wàn)臺套的先進(jìn)儀器設備，從連一顆小小的螺絲釘尺寸都無(wú)法達到統一的計量標準到為經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展和重大工程建設保駕護航，中國計量科學(xué)研究院實(shí)現了從無(wú)到有、從弱到強的歷史性跨越式發(fā)展。

人才建設：碩士以上人員占專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員52%

昌平院區

　　現在的中國計量院人才濟濟，其中中國工程院院士2人、研究員73人、博士186人，碩士以上人員占專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員52.07%，在職員工1000余人。其中新建的昌平院區占地56萬(wàn)平，擁有實(shí)驗室350間，是國際合作和人才的培養基地。

科技創(chuàng )新：服務(wù)于包括國家戰略在內的各個(gè)行業(yè)

儀器和工具創(chuàng )新，達到國際最先進(jìn)水平
 

　　“計量院所用的儀器，基本上都是靠自己，因為計量院所需要的測量精度一定不是普通商業(yè)儀器所能滿(mǎn)足的。”方向說(shuō)。

　　比如說(shuō)，過(guò)去長(cháng)度的基本單位1米的標準，是在國際計量局的一把英鋼尺，但是隨著(zhù)時(shí)間、溫度、濕度等外部環(huán)境的變化，都可能發(fā)生變化，不可避免地產(chǎn)生測量誤差。隨著(zhù)量子技術(shù)和激光技術(shù)的成熟，國際計量委員會(huì )對1米進(jìn)行了重新定義為：20攝氏度時(shí)，激光在真空中3億分之一秒所走的距離。

　　中國計量院要自己設計裝置，測量激光3億分之一秒走的距離，目前的測量能夠實(shí)現1米誤差在60納米以?xún)龋?0納米約為人頭發(fā)直徑的千分之一）。中國計量院尤其是物理類(lèi)實(shí)驗室幾乎看不到成型的商業(yè)儀器，幾乎都是自己搭建。“某種意義上來(lái)說(shuō)，計量院的核心工作就是在研究?jì)x器。”方向說(shuō)。

 李天初院士在NIM5
 中國計量院銫原子噴泉時(shí)間頻率基準，不確定度為1.5×10-15，相當于2000萬(wàn)年不差一秒，支撐定位系統和國防建設。NIM5數據被BIPM采納，參與駕馭國際原子時(shí)。

　　2014年8月7日，國際計量局（BIPM）正式通知：“NIM5銫原子噴泉鐘”通過(guò)評審，被接收為國際計量局（BIPM）認可的基準鐘之一，作為世界上幾臺“最準的原子鐘”之一參與駕馭國際原子時(shí)（TAI）。這標志著(zhù)我國在國際標準時(shí)間的產(chǎn)生過(guò)程中不僅具備了話(huà)語(yǔ)權，更具備了表決權。2009年開(kāi)始，計量院自主研制的銫原子時(shí)間頻率基準鐘NIM5作為國家北斗系統的地面基準鐘而發(fā)揮了不可替代的作用，即將建成的NIM6原子鐘，時(shí)間頻率不確定度有望達到5×10-16，相當于6000萬(wàn)年不差一秒，步入時(shí)間頻率“第一梯隊”。而正在研制的下一代鍶原子光鐘，預期時(shí)間頻率不確定度將達到5×10-18，相當于幾十億年不差一秒，甚至整個(gè)宇宙長(cháng)河中，時(shí)間的誤差都不會(huì )大于一秒。 

　　在長(cháng)度基準方面，中國計量院也做出了杰出的貢獻，作為長(cháng)度基準核心的穩頻激光技術(shù)，曾先后獲得國家自然科學(xué)二等獎，科技進(jìn)步一等獎和二等獎。其中633nm和532nm兩個(gè)波長(cháng)激光成為國際十三個(gè)基準的組成部分。 

　　另一項由中國計量院專(zhuān)家歷經(jīng)20多年完成的科研項目——量子化霍爾電阻基準，不僅解決了一系列國外尚未提出過(guò)的技術(shù)難題，使該基準的準確度比當時(shí)國外最好水平還高出10余倍，并在由國際計量委員會(huì )組織的關(guān)鍵比對中得到證實(shí)，水平位列世界第一。 

　　“十一五”以來(lái)，中國計量院更是收獲累累，先后獲得國家科技進(jìn)步獎一等獎2項、二等獎11項、省部級獎近400余項。 

　　中國計量院開(kāi)展的各種以量子物理為基礎的現代計量基準研究包括：波爾茲曼常數測量；能量天平法精密測量普朗克常數；精細結構常數測量；阿伏伽德羅常數測量；鍶原子光晶格鐘。在波爾茲曼常數測量領(lǐng)域，目前國際上只有中國計量院和美國NIST能夠做到同時(shí)采用兩種不同方法獲得高水平的玻爾茲曼常數測量結果并相互印證，其測量結果被成功收錄入CODATA數據庫，取得了令世人矚目的成績(jì)。 

　　在以化學(xué)純物質(zhì)準確測量為代表的化學(xué)計量基準研究中，計量院根據各種目標物特性，建立樣品處理技術(shù)和測量技術(shù)。其中，標準物質(zhì)國際互認數量位居國際前三位。關(guān)于為什么要研究和發(fā)展標準物質(zhì)，方向院長(cháng)表示：“在物理領(lǐng)域，只要有幾個(gè)基本量就可以做到量值傳遞和溯源；但化學(xué)領(lǐng)域的化合物眾多，而且測量的結果又與各種基質(zhì)密切相關(guān)，所以目前全球只能研制更多的標準物質(zhì)，來(lái)滿(mǎn)足化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域不斷涌現的測量需求，但科學(xué)家們希望有一天，在化學(xué)領(lǐng)域能找到更基礎的、普適的測量量值溯源方法，建立起更有效的溯源鏈。”

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服務(wù)各行各業(yè)

　　在國家安全和航天領(lǐng)域，除了前文講過(guò)的銫原子鐘服務(wù)北斗系統，計量院的工作還服務(wù)于航天如神舟工程、嫦娥工程，比如對航天的各種光學(xué)系統、表面性能等提供精確測量和分析參考。

　　在服務(wù)社會(huì )方面，計量院成功解決三峽超大口徑12.4m超聲流量計在復雜流態(tài)使用時(shí)的準確度評估難題，支持了發(fā)電效率評估。在新能源產(chǎn)業(yè)方面，計量院研制了與電動(dòng)汽車(chē)充電計量有關(guān)的4套計量標準裝置，編制了兩項國家標準已發(fā)布實(shí)施，為電動(dòng)汽車(chē)充電設施的電能準確計量提供了有效的手段。除此之外，計量院在能源貿易、節能環(huán)保、軌道交通、食品安全、醫學(xué)診療等各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了巨大的作用。

　　在國計民生領(lǐng)域中國人已經(jīng)歷過(guò)的歷次突發(fā)事件中，中國計量院更是充當起了領(lǐng)頭軍的作用。在之前的禽流感、非典、三聚氰胺等事件中，中國計量院一直都是身先士卒，為國民的健康擔負起重要的責任。

未來(lái)發(fā)展目標

　　談到中國計量院的未來(lái)發(fā)來(lái)，方向院長(cháng)先談到幾大挑戰：

首先，新一輪工業(yè)革命正式拉開(kāi)序幕，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)層出不窮

　　后金融危機時(shí)代全球化產(chǎn)業(yè)和貿易正在進(jìn)行新一輪布局，先進(jìn)制造業(yè)正在重新受到發(fā)達國家的青睞；能源革命和互聯(lián)網(wǎng)革命正在爆發(fā)，大數據時(shí)代以超乎想象的速度悄然來(lái)臨；深空、深海、深地、深藍，已經(jīng)成為探索未知領(lǐng)域的新方向，人們認識自然的能力和愿望正在不斷膨脹。

其次，國際計量科技正在經(jīng)歷前所未有的跨越式發(fā)展

　　以量子基準為核心技術(shù)重新定義國際單位制是當代計量科技的重大變革，最突出的體現就是“計量單位量子化”和“量值溯源扁平化”，這一變革將帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)現跨越式發(fā)展。目前，量子技術(shù)與信息技術(shù)正在相互融合，量子技術(shù)+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展模式，將掀起一場(chǎng)真正的計量科學(xué)、甚至是整個(gè)測量科學(xué)的革命。

 　　面對這樣的挑戰，中國計量院未來(lái)發(fā)展戰略是：一個(gè)明確的目標；二維的組織結構；三個(gè)有力的支撐；四組平衡的動(dòng)力引擎；五類(lèi)清晰的期望。 

　　一個(gè)明確的目標：傳承計量文化，成為世界級國家計量院。

　　二維的組織結構：建立以學(xué)科為劃分原則的大專(zhuān)業(yè)所；建立以領(lǐng)域為劃分原則的領(lǐng)域計量研究中心。

　　三個(gè)有力的支撐是：人才資源；以創(chuàng )新和成果轉化為核心的機制建設；基礎設施建設。

　　四組平衡的動(dòng)力引擎是：計量基礎前研研究；國家測量能力建設；成果轉化和技術(shù)服務(wù)；國際國內貢獻和擔當。

　　五類(lèi)清晰的期望是：具有一批擁有世界級領(lǐng)軍專(zhuān)家和國際領(lǐng)先研究成果的一流研究團隊；具有一流的校準測量能力；具有一流的研究量傳實(shí)驗基地；在國際國內合作貢獻和擔當方面具有一流水平；具備一流的技術(shù)服務(wù)水平。

　　在2015年初中國計量院建院60年慶典上，方向提出三個(gè)關(guān)鍵語(yǔ)：

　　一是傳承與發(fā)展，將計量文化的傳承與計量科技的創(chuàng )新發(fā)展實(shí)現有機的融合。

　　二是創(chuàng )新與改革，在國家加快轉變經(jīng)濟增長(cháng)方式和國際間經(jīng)濟競爭日趨激烈的今天，計量被賦予了新的內涵和新的使命。比如在國家新時(shí)期的質(zhì)量戰略中，進(jìn)行創(chuàng )新和改革。

　　三是擔當與奉獻，為質(zhì)檢事業(yè)發(fā)展、國家核心競爭能力提升和世界計量科技進(jìn)步做出貢獻。