我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展的未來需求
 
       本學(xué)科發(fā)展的未來需求是確定儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域科技發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)的基礎(chǔ)。現(xiàn)代儀器儀表在當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中還發(fā)揮“物化法官”的重要作用。同時(shí)，儀器儀表在試驗(yàn)教學(xué)、氣象預(yù)報(bào)、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災(zāi)情等社會(huì)生活許多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，需求遍及“農(nóng)輕重、海陸空、吃穿用”無所不在。下面主要從未來10年國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國防安全的戰(zhàn)略目標(biāo)，分析儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的未來需求。

        (1)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要改變產(chǎn)品檔次低、技術(shù)含量低、主要靠數(shù)量增加的粗放式發(fā)展模式，走以質(zhì)取勝的集約式發(fā)展之路，必須廣泛采用信息技術(shù)，用信息化帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科是信息技術(shù)的重要組成部分，在實(shí)現(xiàn)“精確工業(yè)”、“精確農(nóng)業(yè)”……的過程中有巨大的需求。

        (2)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，科教興國已成為既定國策。大力加強(qiáng)科研和建立以企業(yè)為主的技術(shù)創(chuàng)新體系，提高自主開發(fā)和自主創(chuàng)新能力，儀器科學(xué)技術(shù)必須先行。

        (3)面對世界超級(jí)大國的超強(qiáng)“精確打擊”軍力，為了國防需要，部隊(duì)的快速反應(yīng)能力和武器的精確打擊能力急需提高，對作為軍事上戰(zhàn)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(jī)、生態(tài)環(huán)境惡劣的嚴(yán)峻局面，要保障人民健康和社會(huì)的可持續(xù)性發(fā)展，必須加強(qiáng)生命科學(xué)、食品安全、環(huán)境保護(hù)、公共安全(包括反恐、反毒)、商品質(zhì)檢、臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)等領(lǐng)域的研究和發(fā)展，從而增加對儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的未來需求。

        我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展的目標(biāo)

　　我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的總體目標(biāo)是：從目前至2020年，必須充分利用我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和巨大的市場優(yōu)勢，結(jié)合測控技術(shù)的深化研究，大力推進(jìn)新技術(shù)、新工藝在儀器儀表中的應(yīng)用研究，掌握各類儀器儀表的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝等關(guān)鍵技術(shù)，滿足國民經(jīng)濟(jì)、人民健康和國防安全在生產(chǎn)、科研、應(yīng)用各個(gè)方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進(jìn)口，擴(kuò)大出口，使我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域科技和產(chǎn)業(yè)總體水平與國際水平差距普遍縮短到3~5年；工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)、科學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、電測和計(jì)量儀器、各類專用儀器儀表、相關(guān)傳感器和元器件及材料等領(lǐng)域約30%的產(chǎn)品達(dá)到國際同期先進(jìn)水平，國內(nèi)生產(chǎn)的儀器儀表在大工程的配套能力達(dá)到80%以上。

　　我國儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域科技研究方向建議

　　從儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科領(lǐng)域個(gè)組成部分相互關(guān)系、共性問題以及我國國民經(jīng)濟(jì)、科學(xué)研究、國防建設(shè)、社會(huì)發(fā)展全局進(jìn)行戰(zhàn)略研究，建議學(xué)科領(lǐng)域科技研究方向?yàn)椋盒滦蛡鞲衅骷靶畔@取技術(shù)；與國家重點(diǎn)工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備及其系統(tǒng)集成技術(shù)；精確制造中的測量控制技術(shù)及儀器儀表；微分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)；數(shù)字化醫(yī)療儀器及其關(guān)鍵技術(shù)；基于量子物理的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。

　　1.新型傳感器及信息獲取、傳感技術(shù)

　　2.傳感技術(shù)不僅是檢測的基礎(chǔ)，它也是控制的基礎(chǔ)。這不僅是因?yàn)榭刂票仨氁詸z測輸入的信息為基礎(chǔ)；并且是猶豫控制達(dá)到的精度和狀態(tài)，必需感知，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(shù)是儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)技術(shù)；新型傳感器是發(fā)展高水平測量控制儀器儀表的基礎(chǔ)。傳感技術(shù)已成為制約測量控制儀器儀表發(fā)展的瓶頸。

　　新型傳感器及信息獲取、傳感技術(shù)主要是對客觀世界有用信息的檢測，它包括有用唄測量敏感技術(shù)、涉及各學(xué)科工作原理、遙感遙控、新材料等技術(shù)、信息融合技術(shù)；傳感器制造技術(shù)等。信息融合技術(shù)設(shè)計(jì)傳感器分布、微弱信號(hào)提取(增強(qiáng))、傳感信息融合、成像等技術(shù)、傳感器制造技術(shù)涉及微加工、生物芯片、新工藝等技術(shù)。

　　3.與國家重點(diǎn)工程相配套的過程控制系統(tǒng)和測控裝備及其系統(tǒng)集成技術(shù)

　　工業(yè)發(fā)達(dá)國家高新技術(shù)儀器儀表產(chǎn)品品種約占總品種的75%，而國內(nèi)還不到20%。工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)的儀表品種國內(nèi)滿足率，一般性工程項(xiàng)目達(dá)80%，大型工程項(xiàng)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(dòng)化儀表品種。與國家重點(diǎn)工程相配套的過程控制系統(tǒng)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(dòng)化儀表品種。主要包括符合現(xiàn)場要求的各類傳感器及檢測儀表，實(shí)時(shí)流程分析儀器及在線分析技術(shù)，新型現(xiàn)場控制系統(tǒng)，e網(wǎng)控制系統(tǒng)，以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、可編程控制為基礎(chǔ)的開放式控制系統(tǒng)及先進(jìn)控制技術(shù)，特種測控裝備和測控技術(shù)，系統(tǒng)成套集成技術(shù)等。

　　系統(tǒng)集成技術(shù)直接影響測量控制儀器儀表的應(yīng)用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動(dòng)化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級(jí)層次上的信息融合控制技術(shù)沒包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術(shù)、物理層裝置技術(shù)、系統(tǒng)各部分信息通信轉(zhuǎn)換技術(shù)、應(yīng)用層控制策略實(shí)時(shí)技術(shù)等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還應(yīng)包括各近最佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)以達(dá)到既定目標(biāo)的技術(shù)，是直接涉及測控系統(tǒng)效益發(fā)揮的技術(shù)，是從信息技術(shù)向知識(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。智能控制技術(shù)可以說是測控系統(tǒng)中最重要和最關(guān)鍵的軟件資源。從目前發(fā)展趨勢看，在企業(yè)信息化ERS/MES/PCS三級(jí)節(jié)后的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)中，軟件的價(jià)格已超過硬件的3倍。而有關(guān)石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動(dòng)化測控系統(tǒng)的先進(jìn)控制軟件價(jià)格就超過系統(tǒng)硬件價(jià)格。智能控制技術(shù)包括仿人的特征提取技術(shù)、目標(biāo)自動(dòng)化辨識(shí)技術(shù)、知識(shí)的自學(xué)習(xí)技術(shù)、環(huán)境的自適應(yīng)技術(shù)、最佳決策技術(shù)等。

　　4.科學(xué)儀器中的為分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)

　　5.分析儀器是科學(xué)儀器中最重要和發(fā)展最快的組成部分，而為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(nèi)涵，則代表了分析儀器的一個(gè)重要發(fā)展趨勢和技術(shù)水平，在生命科學(xué)、食品安全、環(huán)境保護(hù)、公共安全(包括反恐、反毒)、臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)和化工等領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。微分析儀器及其關(guān)鍵技術(shù)的研究方向包括：

　　(1)開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結(jié)構(gòu)型傳感器研究，將生物芯片技術(shù)、新型化學(xué)傳感器技術(shù)、多組分(多參數(shù))集成傳感器技術(shù)應(yīng)用于分析儀器的研制和開發(fā)。

　　(2)開展分析儀器微型化和相關(guān)微根系技術(shù)的研究，重點(diǎn)進(jìn)行微分析儀器使用的共性技術(shù)和新技術(shù)的研究、如微流控技術(shù)、微加工技術(shù)、微檢測技術(shù)、微光源、全電子分光系統(tǒng)、微分光儀、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(guān)鍵技術(shù)研究。

　　(4)不同類別分析器聯(lián)用技術(shù)的研究。當(dāng)復(fù)雜基體的微量、痕量物質(zhì)的含量及結(jié)構(gòu)分析對分析對象的分辨能力提出極高的要求，且單一的分離技術(shù)甚至質(zhì)譜分離技術(shù)均已無法從復(fù)雜的信息中分離出所需要的有用信息時(shí)，需要通過相關(guān)不同類別分析器的聯(lián)用技術(shù)對物質(zhì)的成分、結(jié)構(gòu)、形態(tài)甚至是綜合形態(tài)進(jìn)行分析，以便同時(shí)獲得原子和分子的信息。