在日前舉行的第十七屆我國國際科學儀器及實驗室裝備展覽會上，參展人員在交流。 影像我國
工欲善其事，必先利其器。現代科技發展實踐表明，科研儀器是科學研究不可或缺的工具和手段，誰在科研儀器上率先突破，誰就往往能占據科學研究的先發優勢。
近年來，我國的科研儀器在國產化上已取得積極進展，但由于歷史積累不足等多方面原因，高端科研儀器依賴進口的局面尚未得到根本改觀。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現國產化，已成為一個不容回避的重要問題。
當前我國高端科研儀器自主研發的現狀如何？在高端科研儀器國產化進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“關注高端科研儀器國產化”系列報道，圍繞這些問題進行探討，敬請關注。
——編者
要想成為科研強國，必須首先成為儀器強國
日前，人類歷史上首張黑洞“正面照”發布，在全世界引起廣泛關注。這張“照片”是由來自全球30多個研究所的科學家們通過分布在全球不同地區的8個射電望遠鏡陣列組成的一個虛擬望遠鏡網絡拍攝到的。
黑洞“照片”的成功拍攝，離不開射電望遠鏡的使用。現代科技發展實踐表明，重大科學研究成果的取得，往往是以科學儀器和技術手段上的突破為先導；科學儀器的進展一定程度上代表著科學前沿的方向，也是推動科技創新的重要支撐。
據不完全統計，諾貝爾自然科學類獎項中，68.4%的物理學獎、74.6%的化學獎和90%的生理學或醫學獎成果借助各種先進的科學儀器完成，或直接與新儀器方法或功能的發展相關。
我國科學院電工研究所研究員肖立業告訴發文人：“隨著人類對自然的認識向更加微觀的時空尺度、更大的宇宙時空尺度和更加極端的物理條件方向發展，傳統的科研手段已經不能完全勝任。特別是在偏實驗性的研究領域，沒有高端科研儀器，要想做出重大原始創新科研成果很困難。”
高端科研儀器的研發也提升了科技創新的效率。我國科學院科技戰略咨詢研究院副院長張鳳舉例說：“在人類基因組計劃開始之初，曾預計完成測序至少需要15年。隨著大規模測序手段特別是毛細管電泳測序儀的發展，使得時間縮短了2—3年。”
此外，高端科研儀器的創新、制造和應用水平，也是一個國家科技實力和工業實力的重要標志，對于支撐創新活動乃至經濟社會發展都有較大的作用。
雖然我國的儀器技術研究與產品開發工作已取得較大進展，然而在高端科研儀器領域，除核磁共振波譜儀外，常用的高分辨質譜儀等大型分析儀器、大部分的生命科學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口。
在國際上，全球科研儀器市場也基本由少數幾個國家的大型企業主導。外國化學會旗下《化學與工程新聞》雜志公布的2018年度全球儀器公司TOP20排位榜中，有8家是外國公司，7家來自歐洲，5家公司位于日本。
我國電子科技集團第41研究所首席科學家年夫順說：“高端科研儀器依賴進口已成為制約我國自主創新能力提升的一個重要因素。”
我國科學院院士、我國科學院大連化學物理研究所研究員楊學明認為：“如果儀器研發硬實力上不去，我們就無法發展自己的高端科研儀器，不僅要花費大量的資金購買，而且容易受制于人。”
“要想成為科研強國，必須首先成為儀器強國。大力發展具有自主知識產權的高端科研儀器，是我國科技發展的重要一環。”張鳳認為。
我國儀器技術研究與產品開發已初見成效
高端科研儀器依賴進口的問題已得到有關部門的高度重視。早在1998年，國家自然科學基金委就設立了科學儀器基礎研究專項。2011年，“國家重大科研儀器設備研制專項”和“國家重大科學儀器設備開發專項”設立，分別由國家自然科學基金委和科技部管理，一個負責原創性的儀器研究，一個負責工程化和產業化。據了解，2011至2018年，國家自然科學基金委資助來自中央有關部門推薦、經費體量在1000萬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、經費體量在1000萬元以下的重大科研儀器項目466項，批準資助金額32.03億元；兩類項目合計資助經費超過70億元。
在這些科研計劃的支持下，我國儀器技術研究與產品開發已初見成效。以科技部“重大科學儀器設備開發重點專項”為例，“十二五”科學儀器專項共安排項目208個，目前已全面進入驗收階段，有些成果已具備批量生產能力，得到了推廣應用。“十三五”期間，科學儀器專項共安排項目142個，目前正處于關鍵技術攻關和工程化樣機研制階段。
年夫順告訴發文人，預計未來幾年，我國科學儀器成果將進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。
依托我國科學院武漢物理與數學研究所技術成立的武漢中科牛津波譜技術有限公司，所研制生產的核磁共振波譜儀系統整機已成功推向市場。公司CEO魏嘉說：“我們在國內已經成功賣出了70多臺核磁共振波譜儀，在國外也賣出了一些。”
“在國內核磁共振波譜儀市場長期被國外企業主導的背景下，70多臺已經算是相當不錯的銷售成績”，魏嘉說，“這一方面得益于中科院武漢物理與數學研究所長期在核磁共振波譜儀領域里的技術積累，另一方面則受惠于國家科學儀器研制計劃的大力支持。”
2007年，我國科學院武漢物理與數學研究所開始承擔國家重大科學儀器研制項目，先后獲得6000多萬元的資金支持，用于核磁共振主機研發及工程化。經過多年攻關，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，將技術轉移，由公司進行產業化及市場應用的推廣。
“最重要的是一些核磁界的老前輩敢于做‘第一個吃螃蟹的人’”，魏嘉說，“在使用過程中，他們發現我們的儀器也不差，而且售后維修更方便，于是開始幫我們不斷地推薦，慢慢口碑就有了。現在很多國內用戶開始了解我們，產品有了一定的知名度。”
不過也應看到，像中科牛津那樣的企業還不夠多。我國科學院化學研究所研究員徐堅說，在多數高端科研儀器領域，由于基礎薄弱，依賴進口的局面仍沒有得到改善，研發和生產與國際先進水平相比還有一定差距。
國產高端科研儀器研發還需跨越障礙
究竟是什么卡住了高端科研儀器國產化的脖子？
受訪者指出，高端科研儀器的開發往往要依托基礎研究上的進步，而前期基礎研究不足，是阻礙國產高端科研儀器研發的重要因素。比如，獲得諾貝爾獎的PCR技術(一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術)就推動了PCR儀的開發，顯著提升了研究效率。
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。從創意、關鍵部件開發到搭建第一臺樣機，再到最終批量生產，高端科研儀器不僅需要巨額投資，還需要很長的時間周期。“由于高端科研儀器研制周期長、難度大、投入人力物力多、投資風險高，科研人員往往更愿意購買國外的先進儀器，研發儀器的積極性不高。”張鳳說，“從事儀器研制的中小企業往往很難獲得風險投資基金的青睞。”
徐堅說，高端科研儀器市場被國外大企業主導，留給國內企業的份額本身就已很小，投入大收益小，一些中小企業自然不愿意做這生意。中科院大連化學物理研究所研究員傅強對此深有體會：“我們曾經發展出一項技術，還與一家儀器企業合作，實現了工程化，生產出四五套，也投入使用了。但是后來這家企業發現市場不大，就不愿意投入很大的力量繼續做下去。”
已經研制成功的國產儀器，也多少存在著“空心化”問題。年夫順說：“關鍵部件作為儀器設備的‘心臟’，直接決定了儀器的技術含量。目前我國大多數儀器產品所用關鍵核心器部件，如CPU、光電倍增管、各種探測器和傳感器等，還需要依靠進口。”
受訪者認為，關鍵部件和基礎軟件國產能力不足，導致儀器整機廠家的利潤空間被壓縮，使國產儀器整機技術水平受限，市場認可度不高，影響了行業的發展壯大；這種情況反過來又壓減了關鍵器部件的采購數量，難以形成產業鏈上的良性發展。
從需求側來看，國產高端科研儀器在實際推廣和應用時，往往較難獲得用戶的信任。一方面，與國外成熟儀器相比，一些國產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驗數據等考慮，往往會選擇國外品牌型號的儀器。
張鳳說：“國產高端科研儀器需要被給予更多‘容錯’‘試錯’的機會，如果國產儀器研發生產的單位得不到反饋，很難繼續改進和完善。”
就像科學研究需要長期積累一樣，高端科研儀器的國產化也需要一個過程，不可能“一口吃成胖子”。“國外的高端科研儀器也是在多年的應用中不斷成熟和完善起來的。”受訪者認為，只要國家繼續加大支持力度，有關各方攜手攻堅、持續努力，高端科研儀器國產化值得期待。
《 人民日報 》( 2019年04月15日 19 版)
