高端科学仪器的创新特性与产业发展思路

科学仪器是人类观察新现象、获取新数据、发现新机理、揭示新规律的重要物质基础。对于大多数学科而言，科学仪器的水平在相当程度上左右了学科发展的主动权和制高权。在诺贝尔自然科学类成果中，物理学奖的68.4%、化学奖的74.6%和生理学或医学奖的90%是借助各种先进的科学仪器完成，或直接与新仪器方法或功能的发展相关[1]。同时，科学仪器在生产和生活中的应用极为广泛，在国民经济中同时具有很强的前向关联性和后向关联性，为其他产业的创新发展提供关键支撑。不夸张地说，科学仪器产业的创新能力强弱，对科学、技术、产业、经济、社会，乃至国家安全等具有全方位的重大意义。

1998年国家自然科学基金委员会设立了科学仪器基础研究专款项目，标志着中国将发展科学仪器置于战略地位。2011年，分别由国家自然科学基金委和科技部管理的“国家重大科研仪器设备研制专项”和“国家重大科学仪器设备开发专项”设立，形成了高端科学仪器从原创性研究到工程化和产业化的政策主线。2020年3月，科技部等五部门印发《加强“从0到1”基础研究工作方案》，《方案》明确提出大力支持高端科学仪器的自主研发与创新。在国家自然科学基金委、科技部等的推动下，中国的科学仪器产业发展取得了长足的进步，但与发达国家的差距仍然非常明显，特别是高端科学仪器的自主化程度很低。以分析检测仪器为例，近年来中国产品的销售额仅占全球销售额的0.3%，且绝大部分为中低档产品，高端仪器装备主要依靠进口，生物医学仪器对进口的依赖程度更为严重，高端医疗仪器则基本被国外垄断[2]。虽然科学界、产业界和政府对中国科学仪器产业的发展高度关注，但相关研究主要聚焦在科学仪器(平台)共享、重大科研仪器项目管理、国外科学仪器资助政策的总结比较等方面，对科学仪器产业本身的创新规律却缺乏专门的研究。

本文认为，中国科学仪器产业的发展应该特别关注两个方面：一是“高端”，因为中国在科学仪器的源头创新和关键技术上的能力相对薄弱，只有大力发展高端科学仪器才能带动整个产业的发展，打破国外垄断，改变被“卡脖子”的不利状态；二是“创新”，此处所说的创新是指经济学意义上的创新，而并非习惯上理解的“科学仪器创制”，其核心是科学仪器最新研制成果的商业化，只有这样才能集聚各方资源，促进整个行业形成良性发展的有利态势。基于上述考虑，本文在对高端科学仪器进行理论界定的基础上，总结归纳高端科学仪器创新的特性，进而针对现阶段中国科学仪器产业发展提出若干思路建议。

1 高端科学仪器

科学仪器是指科学技术上用于检查、测量、控制、分析、计算和显示被测对象的物理量、化学量、工程量和生物量等性质的器具或装置[3]。在现代汉语中，“高端”一词是指“等级、档次、价位等在同类中较高的”。高端科学仪器就是指在科学仪器中那些等级、档次明显为高的仪器(及元器件)，当然其价值也是极高的。高端科学仪器的“高端”可以归纳为“五高”，分别是科学含量高、制造技术高、工艺水平高、精密程度高、性能指标高。与高端科学仪器在内涵上最为接近的是先进科学仪器。先进科学仪器是指原理上先进、技术上创新且用以研究国际前沿科学问题的中型科学仪器设备[4]，因此先进科学仪器在其产生之初无疑属于高端科学仪器。但高端科学仪器的范畴要大于先进科学仪器，很多通用型、普及型的科学仪器如果具备了“五高”的特点，同样属于高端科学仪器，如ABI(Applied Biosystems)公司制造的PCR仪。同时，先进科学仪器应该是一个动态的概念，随着技术的扩散，很多先进科学仪器可能会成为常规、普及的仪器，但其中的等级、档次较高的仍然留在高端科学仪器的范畴。

重大科研仪器和大科学装置是另外两个需要与高端科学仪器进行区分的概念。根据国家自然科学基金委员会的规定，重大科研仪器是面向科学前沿和国家需求，对促进科学发展、探索自然规律和开拓研究领域具有重要作用的原创性科研仪器与核心部件。重大科研仪器通常是系统集成的结果，其中创造性组合了已有的科学仪器，也会有针对性的研制若干先进科学仪器，因此和高端科学仪器的概念之间存在交叉重合的部分。如国家重大科研仪器研制项目“单细胞时空分辨分子动态分析系统”，就涉及单细胞电化学测量、单细胞光谱成像、单细胞质谱成像等模块的研制、各模块功能的耦合和优化以及系统的总装。大科学装置(中国常称为“国家重大科技基础设施”)是指为了提升探索未知世界、发现自然规律、实现科技变革的能力，由国家统筹布局，依托高水平创新主体建设，面向社会开放共享的大型复杂科学研究装置或系统，是长期为高水平研究活动提供服务、具有较大国际影响力的国家公共基础设施[5]。虽然大科学装置的运行离不开科学仪器的支撑，但显然与高端科学仪器并无必然的联系。

文章来源：《现代科学仪器》 网址: http://www.xdkxyq.cn/qikandaodu/2021/0720/535.html