我國現代儀器儀表發展：科學遠景規劃

導讀：我國現代儀器儀表科學發展的未來需求是確定儀器科學與技術學科領域科技發展方向和產業發展重點的基礎。現代儀器儀表在當今社會經濟活動中還發揮“霧化法官”重要作用。同時，儀器儀表在試驗教學、氣象預報、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災情等社會生活許多領域方面都有廣泛應用，需求遍及“農輕重、海陸空、吃穿用”*。下面主要從未來10年國民經濟、社會發展和國防安全的戰略目標，分析儀器科學與技術學科的未來需求。

（1）國民經濟的發展要改變產品檔次低、技術含量低、主要靠數量增加的粗放式發展模式，走以質取勝的集約式發展之路，必須廣泛采用信息技術，用信息化帶動傳統產業的發展。儀器科學與技術學科是信息技術的重要組成部分，在實現“工業”、“農業”……的過程中有巨大的需求。

（2）科學技術是*生產力，科教興國已成既定國策。大力加強科研和建立以企業為主的技術創新體系，提高自主開發和自主創新能力，儀器科學技術必須先行。

（3）面對世界*國的*“打擊”軍力，為了國防需要，*的快速反應能力和武器的打擊能力急需提高，對作為軍事上戰斗力的儀器科技同樣有巨大的需求。

（4）面對資源短缺，水資源危機、生態環境惡劣的嚴峻局面，要保障人民健康和社會的可持續性發展，必須加強生命科學、食品安全、環境保護、公共安全（包括反恐、反毒）、商品質檢、臨床醫學、醫藥科學等領域的研究和發展，從而增加對儀器科學與技術學科的未來需求。

我國儀器科學與技術學科發展的目標

我國儀器科學與技術學科的總體目標是：從目前至2020年，必須充分利用我國經濟高速發展和巨大的市場優勢，結合測控技術的深化研究，大力推進新技術、新工藝在儀器儀表中的應用研究，掌握各類儀器儀表的設計、生產工藝等關鍵技術，滿足國民經濟、人民健康和國防安全在生產、科研、應用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國儀器科學與技術學科領域科技和產業總體水平與水平差距普遍縮短3~5年；工業自動化儀表和控制系統、科學儀器、醫療儀器、電測和計量儀器、各類儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域約30%的產品達到同期*水平，國內生產的儀器儀表在大工程的配套能力達到80%以上。

我國儀器科學與技術學科領域科技研究方向建議

從儀器科學與技術學科領域兩個組成部分相互關系、共性問題以及我國國民經濟、科學研究、國防建設、社會發展全局進行戰略研究，建議學科領域科技研究方向為：新型傳感器及信息獲取技術；與國家重點工程項配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術；制造中的測量控制技術及儀器儀表；微分析儀器及其關鍵技術；數字化醫療儀器及其關鍵技術；基于量子物理的計量標準系統。

1、新型傳感器及信息獲取、傳感技術

2、傳感技術不僅是檢測的基礎，它也是控制的基礎。這不僅是因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎；并且是猶豫控制達到的精神和狀態，必須感知，否則不明確控制效果的控制仍然是盲目的。信息獲取、傳感技術是儀器科學與技術學科的基礎技術；新型傳感器是發展高水平測量控制儀器儀表的基礎。傳感技術已成為制約控制儀器儀表發展的瓶頸。

新型傳感器及信息獲取、傳感技術主要是對客觀世界有用信息的檢測，它包括游泳唄測量敏感技術、涉及各學科工作原理、遙感原理、新材料技術、信息融合技術；傳感器制造技術等。信息融合技術設計傳感器分布、微弱信號提取（增強）、傳感信號融合、成像等技術、傳感器制造技術涉及微加工、生物芯片、新工藝等技術。

3、與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備及其系統集成技術

工業發達國家*儀器產品品種約占總品種的75% ，而國內還不到20% 。工業自動化儀表和控制系統的儀表品種國內滿足率，一般性工程項目達80% ，大型工程項目還不到50% ，主要缺少智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。

與國家重點工程相配套的過程控制系統和測控裝備主要解決智能化和高精度、高可靠性、大量程、耐腐蝕、全密封、防爆等有特殊要求的自動化儀表品種。主要包括符合現場要求的各類傳感器及檢測儀表，實時流程分析儀器及在線分析技術，新型現場控制系統，e網控制系統，以工業控制計算機，可編程控制為基礎的開放式控制系統及*控制技術，特種測控裝備和測控技術，系統成套集成技術等。

系統集成技術直接影響測量儀器儀表的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統層次上的信息融合控制技術沒包括系統的需求分析和建模技術、物理層裝置技術、系統各部分信息通信轉換技術、應用層控制策略實時技術等。在操作人員為多種不同崗位的操作的草組群體情況下，還應該包括各近*方式監控智能化工具、裝備、系統以達到既定目標的技術，是直接涉及測控系統效益發揮的技術，是從信息技術向只是經濟技術發展的關鍵。智能控制技術可以說是測控系統中zui重要和zui關鍵的軟件資源。

從目前發展趨勢看，在企業信息化ERS/MES/PCS三級節后的計算機測控系統中，軟件的價格已超過硬件的3倍。而有關石化、冶金、電力、制藥行業中自動化測控系統的*控制軟件就超過系統硬件價格。智能控制技術包括仿人的特征提取技術、目標自動化辨識技術、知識的自學習技術、環境的自適應技術、*決策技術等。

4、科學儀器中的微分析儀器及其關鍵技術

5、分析儀器是科學儀器中zui重要和發展zui快的組成部分，而微分析儀器包含的微量檢測、微型化、高靈敏度、高分辨率和高智能化內涵，則代表了分析儀器的一個重要發展趨勢和技術水平，在生命科學、食品安全、環境保護、公共安全（包括反恐、反毒）、臨床醫學、醫藥科學和化工等領域得到越來越多的應用。微分析儀器及其關鍵技術研究方向包括：

（1）開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結構型傳感器研究，將生物芯片技術、新型化學傳感技術、多組分（多參數）集成傳感器技術應用于分析儀器的研制與開發。

（2）開展分析儀器微型化和相關微根系技術的研究，重點進行微分析儀器使用的共性技術和新技術的研究，如微流控技術、微加工技術、微檢測技術、微光源、全電子分光系統、微分析儀、新型芯片等的研究。

（3）過程分析、在線分析使用的微分析儀器及其關鍵技術研究。

（4）不同類別分析器聯用技術的研究。當復雜基體的微量、痕量物質的含量及結構分析對分析對象的分辨能力提出*的要求，且單一的分離技術甚至質譜分離技術均已無法從復雜的信息中分離出所需要的有用信息時，需要通過相關不同類別分析器的聯用技術對物質的成分、結構、形態甚至是綜合形態進行分析，以便獲得原子和分子的信息。