当今科技仪器为何受到高度关注

   2022-07-25 工业品商城81
核心提示:国外早就把发展科学仪器作为国家发展战略。发达国家制定了自己的发展战略,锁定了自己的目标。有了专项投资,就成了一种自觉的、改变政策的、有针对性的政府行为。比如在美国,其总体目标是:长虹保持美国在科学仪器领域的领先地位。除了其措施,政府还大力鼓励各大仪器公司增加研发投入,国家还通过两个基金会(NSF)和(NIH)

国外早就把发展科学仪器作为国家发展战略。发达国家制定了自己的发展战略,锁定了自己的目标。有了专项投资,就成了一种自觉的、改变政策的、有针对性的政府行为。比如在美国,其总体目标是:长虹保持美国在科学仪器领域的领先地位。除了其措施,政府还大力鼓励各大仪器公司增加研发投入,国家还通过两个基金会(NSF)和(NIH)帮助各大公司研发科学仪器。就连美国能源部和国防部,每年都投入大量资金研发目标明确的科学仪器。日本在2002年制定了高精度科学仪器振兴计划,并从2004年开始大力投入科学仪器的研发。在欧洲联盟的第六个框架计划(2002-2006年)中,科学仪器和基础设施被列为第五个优先事项。在欧盟的“第七个框架计划”(2007-2013年)中,41亿欧元用于大型科学仪器和设施的研发。英国科学技术办公室(OST)建立了科学基础设施和科学仪器投资机制。加拿大自然科学工程研究委员会(NSFRC)制定了“研究工具、仪器和设施计划”。

发达国家研发先进的大型科学仪器并实施,搭建世界先进的科技发展平台,进而推动科技进步和社会、工业、农业的可持续发展,形成了一条不断上升和发展的轨迹,这已经成为一个规律。

不仅国外许多著名科学家对此有过精辟的论述,国内一批顶尖科学家也有过许多精辟的论述:如中科院院长、陆勇院士提出:“如果总是依赖国外现代先进仪器进行基础研究,只能做一些与国外类似的研究,很难进入真正的创新”。石昌绪院士指出:“所购设备已是山穷水尽,难以开拓”。张翔通院士说:“创造性的科学思维导致了旅行仪器的产生”。中科院一批院士向国务院上报《关于增强我国科学仪器自主R&D和产业化能力、实施张衡工程的建议》指出,谁在科学仪器创新上掌握了主动权,谁就掌握了原始创新的关键科研手段,更重要的是,谁就具备了提升重大装备制造业特别是控制和操作系统创新能力的基础。上述讨论的有力证据之一是,过去100年诺贝尔奖中68.4%的物理学奖、74.6%的化学奖和90%的生物学奖都是由各种先进的科学仪器实现的。也有数据从另一个角度分析百年诺贝尔奖。其中三分之一属于理论的基础创造,三分之一是科研方法和机制的创造,进而推动科学仪器的创新。

(2)科学仪器是社会发展和国家安全的技术支撑。

随着现代社会的发展,人们最关心的公共安全:食品安全、卫生防疫安全、环境生态安全、生产安全、重大自然灾害的监测和预防,等等。这些公共安全问题的检测、检验、分析的技术手段和技术支撑,都是科学仪器,有很大的需求和寄托。根据国家各部门发布的通知和公告,将投资58亿元建设“国家产品质量安全检验体系”;据不完全统计,质检、商检、卫生等部门和领域建立食品安全检测体系的投资总额超过100亿元。投入80多亿元建设“全国动物交通防疫驿站体系”;全国疾病预防控制体系、新药研发体系和药物试验体系建设投资100亿元以上。用于环境保护和生态环境检测体系建设、安全生产保障体系(矿山专用)、重大自然灾害监测体系、国家商品质检体系、进出口检疫体系、国家科技基础平台建设、高校建设等。,每笔投入都在几十亿以上,这些投入的70%-80%都用来采购各种系统。

在谈到国防安全对科学仪器的需求时,刘部长举了海湾战争和美伊战争的例子。武器的确是精密的科学仪器。国内安全方面,公众、检察、法律对科学仪器的要求也相当惊人。虽然不知道这个数据,但是我参观过两个物证和刑事物证鉴定实验室,都是现代化的科学仪器。
我觉得中科院那位学者在实施“张衡计划”的提案中指出:“谁掌握了科学仪器创新的主动权,谁就有了推动装备制造业尤其是控制和操作系统创新能力的基础”,这是很有道理的。刘部长的专著指出,“在现代生产中,虽然各种测控仪器通常只占化工厂、钢厂等固定资产的15%左右,但正是这些科学仪器决定了产品的质量和水平,决定了这些企业产品的竞争力。“仪器仪表学会有很多工农业生产自动化仪器仪表的分支和行业,但我想你会比我这个自动化仪器仪表初学者更了解“在线分析仪器”或“生产全过程自动质量控制系统”。这一新概念正在工农业生产中迅速出现和发展。这个新概念可以理解为科学分析测试仪器和自动化仪表的高度有机结合。据说“在线分析仪器”正以每年30%以上的速度增长。因此,科学仪器进入工农业生产领域的趋势将是相当可观的!

(4)一个科学方法机制发展的故事,导致科学仪器的创新和学科、行业、企业的发展。

现在大家都听说过基因(DNA)的验证和检测,涉及到生命科学的很多领域,比如医学诊断、亲子鉴定、刑事证据和物证检验、食品安全、新药研发和药物检测、环境保护和生态监测、农牧业养殖等。然而,这一伟大的进步之所以能够实现,得益于体外基因扩增,否则仅仅从一点点原始样本中分离纯化出极少量的DNA,很难实现基因检测。因此,基因扩增机制的发现和仪器的创新迅速获得了广泛应用,并由此引发了一场涉及多位诺贝尔奖得主的世界级诉讼。它的有趣之处在于:

1.WEISS(1968)、SMITH(1970)和Kolena KHORANA(1971)提出了基因复制和扩增的思想和机制,特别是Kolena的体外变性、引物杂交和聚合酶延伸,可以不断复制和扩增基因。但当时由于引物合成和DNA测序的困难,这种思路和机制逐渐被遗忘。

2.大约15年后的1985年,CETUS公司的年轻科学家MULLIS在偶然灵感的启发下,发明了PilymeraseChain,PCR反应(PCR),使上述Kohler的想法和机制付诸实践。Mullis等人前期建立的PCR方法只使用三种温度的水浴。1988年,Seck等人将耐热聚合酶引入PCR,扩增的特异性和效率提高。同时,他们还引进了自动三级阶梯和精密温控PCR仪。1987年获得美国专利权,1990年通过商标评审。

3.PCR仪器和方法在许多与生命科学相关的领域和行业中迅速普及。这个时候杜邦公司还生产PCR仪器,看好PCR技术广阔的市场前景,于是向当时还是小公司的塞特斯公司发起挑战,提起诉讼,认为这个专利权应该授予诺贝尔奖获得者,也就是上面提到的科勒,因为他在1971年发表了PCR技术的机理和方法,提出了论文、研究基金申请等物证,还有诺贝尔奖。塞特斯也不示弱,还提供了两位诺奖得主斯密和克鲁格的证词。

4.经过几个月的争论和审判,旧金山地方法院判决杜邦公司败诉,败诉的是另一位发现并提出该机制的科学家所取得的科技成果,以及根据该机制设计和创造的仪器和技术。即PCR的机制是诺奖得主,而PCR仪的专利权属于塞特斯公司。有趣的是,塞特斯公司的年轻科学家穆利斯因其在PCR仪器和技术方面的杰出贡献获得了1993年的诺贝尔奖。

5.之后塞特斯公司名声大噪,腰缠万贯,被罗氏公司高价收购,形成了PE-罗氏联盟,进而成为PE中的主力军。这些从事生物技术仪器的人逐渐成为PE集团中的实力派,最后卖掉了PE公司中的分析仪器部门,形成了今天的美国应用生物系统集团(I ABI)。但是,PE中被出售的分析仪器部门被重组,成为分析仪器和生命科学的集合。
 
 
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