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关于我国计(测)量事业中长期发展战略的思考

发布时间:2021-11-29 作者:中国计量大学 宋明顺 来源:中国计量 浏览:1167

作者简介:
宋明顺,中国计量大学校长、教授、博士;中国计量战略专家咨询委员会委员,中国标准化专家委员会委员,国防科技工业科学技术委员会委员,中国计量测试学会副理事长,中国标准化协会副理事长,浙江省质量协会会长,国际标准化组织电子商务交易保障标准化技术委员会(ISO/TC321)主席。主要从事计量学、质量管理、标准化领域的人才培养、科学研究和社会服务工作。

随着全面建设小康社会目标的实现,我国开启了建设实现强国梦的新征程。国家强,计量必先强。只有计量强,感知灵,测量准,才能支撑起国家高科技创新及产业的发展。数字化时代,量子化变革,深度影响计量事业的未来发展,“数量化”(即数字化、量子化)是新时代计量发展的大势并将成为计量的基本特征;面对百年未有之大变局和西方列强对核心技术的“关、卡、压”,基础创新、艰苦创新、持续创新成为新时期我国科技创新发展新内涵;国家高质量发展对测量产业“高、大、上”的迫切需求与测量产业“低、小、散”的现状,测量产业“补链”“强链”的要求从未如此强烈。面对新趋势、新形势和新挑战,我国计(测)量事业要引领新趋势、破解新难题、创造新优势,真正担负起贯彻新发展理念、构建新发展格局、引领高质量发展先行者的使命,在未来五到十年制定和实施下列计划则十分关键。


一、“强计”计划

能否提出一个“加强计量学基础研究”的计划(简称“强计”计划)。因为计量学属于战略性研究,一定要与国家战略相吻合,这一点非常重要。目前国家正在相关高校和研究单位实施“加强基础科学研究”计划(简称“强基”计划),只有加强基础科学研究,才有可能从根本上赶超世界强国,否则想整体超越是很困难的。计量学是基础科学,所以我们能不能提出个“强计”计划。众所周知,计量学主要属于物理科学的范畴,也包括数学、化学,英国的计量院是国家物理实验室(NPL)。德国的计量院是国家物理技术研究院(PTB)。PTB设在高斯的故乡不伦瑞克,高斯是伟大的物理学家、伟大的数学家,同时也是伟大的计量学家。俄罗斯计量院是以伟大的化学家门捷列夫命名的,同时他也是俄罗斯计量院首任院长,还是一位伟大的化学计量专家。法国米制委员会的主要成员拉普拉斯是伟大的天文学家和数学家,拉格朗日是伟大的数学家,拉瓦锡是伟大的化学家。所以,计量学的属性是基础科学,在测量技术领域要取得突破性进展和测量仪器的跨越式发展,没有坚强的计量学基础是难以实现的。在国家大力实施“强基”计划的今天,实施“强计”计划,既是对“强基”计划的支撑,又顺应了计量学发展的时代要求。 

二、“碳计量”计划

我国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。无论是碳达峰还是碳中和,基础是碳计量,碳的排放量测不出或测出了但测不准,碳达峰和碳中和都无从谈起。碳达峰、碳中和,碳计量要先行,重点是建立生物计量体系,核心是植物计量。为此,建议国家制定和实施“碳计量”计划,计划的重点是建立起碳排放的计量标准和评价体系,核心是植物、动物的排碳、吸碳及放氧计量标准和评价体系,使碳汇、碳税、碳交易、碳中和、碳认证有科学、正确的计量值可依。同时,积极与《联合国气候变化框架公约》缔约国计量同行合作,使我国的碳计量标准体系成为国际上承认的主流碳排放计量标准体系。

三、“补链”计划

测量仪器,尤其是高端测量仪器,基本上都依赖进口,当国外限制时,测量仪器断链是必然的。从国家的视角,我们必须补上测量仪器的产业链;从企业的视角,就是要补上测量仪器生产的供应链。建议国家出台扶持测量仪器产业发展的“补链”计划,对研究和生产自主知识产权的测量仪器全方位实施扶持、支持和保护政策。我国多数测量仪器研制机构研制的测量仪器准确度很高,可靠性、稳定性也很好,但产业化很难,因为他们研制的测量仪器既没有产业链又没有供应链,所有的零配件都要自己去生产,生产成本很高,价格必然高于国际同类产品。国内用户都买国外的产品,导致高端测量仪器市场几乎都被外国产品占领,一旦出口受限,势必断链。所以,建议国家出台“补链”计划,鼓励国内测量仪器产业的快速发展。

四、“感知”计划

人类社会发展已进入数字时代,数字的核心是测量数据,数据要全、要准,核心是传感器。人工智能,“智”体现在传感上;物联网,万物互联,联的是数据,感知的是数据。传感器是物联网的神经元,所以物联网也称感知网。只有测得全、测得准、测得快,才会有算力,才会有智能。所以,数字时代的基础技术之一是测量传感技术。数字化赋能、智能互联,遇到的一个共同问题就是感知不行,数据感知不全、不快、不准,亦即我国的测量传感技术相对落后。建议国家制定实施“感知”计划,出台政策鼓励各类传感技术的研发和现代传感器产业的发展,为我国数字政府、数字社会、数字经济的发展夯实技术基础。

五、“数传”计划

数字技术的发展,正导致传统的量值传递方式发生变革。建议国家制定“数字量值传递”计划(简称“数传”计划),将量值传递和溯源由实物比对、检定和校准,改为数据比对、检定和校准,将仪器在路上送来送去,改为数据在网上传来传去。边缘计算、虚拟现实、数字孪生、区块链等技术已经比较成熟,再加上我国特有的5G网络和北斗导航系统,为我国实施“数传”计划奠定了技术基础,也构成了我国开展“数传”工作的先发优势。建议国家尽快制定“数传”计划、出台“数传”政策、实施“数传”工程,在国际上率先建立国家“数传”体系,为国际计量科学的发展,提供中国方案和中国标准,主导数字量传领域的国际发言权。 
              

六、“秒制”计划

国际单位制的变革,除了“量子化”“常数化”的特点外,就是“秒制化”的特点了。这次新国际单位制中的7个基本单位,除了物质的量摩尔外,其他5个量的单位都是以时间“秒”为基础的,实际上时间是基本量中的核心量,而且“秒”的复现精度是所有单位中最高的,理论上可达到阿秒。众所周知,国际单位制起源于“米制”,“米制”是以长度量单位“米”为基础构建的,至今国际计量局还保留有“国际米制委员会”。基于这一点,新的国际单位制的颁布实施,从某种意义上说进入了“秒制”时代。一个国家的计量水平,在某种程度上体现在“秒”的复现水平,量值传递、溯源水平体现在“秒”的传递、溯源水平,一国的量值传递的“扁平化”程度和水平取决于该国的“秒制化”程度和水平。为此建议国家制定“秒制”计划,加大科技力量投入,建立时间频率国家量传体系,除了提高基准原子钟的准确度外,要研制各种等级的原子钟,尤其是便携式、可移动式高精度原子钟的研制,在全国布设科学合理的授时站点,建立国际上首个国家时间频率量值传递和溯源体系,保证量值传递在国际上率先进入“扁平化”时代。成立国家“秒制”委员会,并发起成立“国际秒制委员会”,发出新单位制的中国强音,引领国际计量新发展。

七、“单增”计划

所谓“单增”计划就是增加新国际单位制单位的计划,即将基本单位由原来的7个,增加到8个或更多。国际单位制的基本单位以物理量为主,后来根据化学发展的需要,增加了一个化学量的基本单位。信息科学虽然属于物理学范畴,但人类已发展至数字时代,从物理世界的工业文明进入数字世界的数字文明,衡量信息量、数字量或数据量的单位“比特”( bit)或 “字节”(Byte),无论是手机流量、计算机内存和硬盘存量,还是网络传输量和速度,“比特”( bit)或 “字节”(Byte)可以说是家喻户晓的事实上的国际单位,其他7个基本量无法导出这个单位,是时候将其纳入国际计量单位制单位,而且应是国际单位制中的基本单位。同样,心理学的发展,出现了许多的测量问题,是无法用现在的国际单位来定量表述的,也需要增加相应的国际单位。另外,现在碳汇、碳中和、碳认证、碳交易、碳税等都离不开碳计量,这与许多植物的碳氧排放、吸收有关,也可能需要增加新的国际计量单位,才能满足这一领域发展的需要,所以在生物计量领域增加国际单位也是计量科学发展的需要。

因此,建议国家制定“单增”计划,在国内推出这些领域的法定计量单位,然后向国际计量局、国际计量委员会提出增加这些领域国际单位的建议。国际单位制是不断变革的,国际单位也在不断地增加和调整,所以我们应该抓住社会需求,适时地提出我国自己的主张和建议,在国际单位制的建设和发展中体现中国方案,做出里程碑式的历史贡献。


本文刊发于《中国计量》杂志2021年第11期 作者:中国计量大学 宋明顺
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