我國儀器科學與技術學科發(fā)展的未來需求
 
       本學科發(fā)展的未來需求是確定儀器科學與技術學科領域科技發(fā)展方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點的基礎?，F(xiàn)代儀器儀表在當今社會經(jīng)濟活動中還發(fā)揮“物化法官”的重要作用。同時，儀器儀表在試驗教學、氣象預報、大地測繪、診治疾病、指揮交通、探測災情等社會生活許多領域都有廣泛應用，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、社會發(fā)展和國防安全的戰(zhàn)略目標，分析儀器科學與技術學科的未來需求。

        (1)國民經(jīng)濟的發(fā)展要改變產(chǎn)品檔次低、技術含量低、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，用信息化帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。儀器科學與技術學科是信息技術的重要組成部分，在實現(xiàn)“精確工業(yè)”、“精確農(nóng)業(yè)”……的過程中有巨大的需求。

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

        (3)面對世界超級大國的超強“精確打擊”軍力，為了國防需要，部隊的快速反應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、生態(tài)環(huán)境惡劣的嚴峻局面，要保障人民健康和社會的可持續(xù)性發(fā)展，必須加強生命科學、食品安全、環(huán)境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、商品質(zhì)檢、臨床醫(yī)學、醫(yī)藥科學等領域的研究和發(fā)展，從而增加對儀器科學與技術學科的未來需求。

        我國儀器科學與技術學科發(fā)展的目標

　　我國儀器科學與技術學科的總體目標是：從目前至2020年，必須充分利用我國經(jīng)濟高速發(fā)展和巨大的市場優(yōu)勢，結合測控技術的深化研究，大力推進新技術、新工藝在儀器儀表中的應用研究，掌握各類儀器儀表的設計、生產(chǎn)工藝等關鍵技術，滿足國民經(jīng)濟、人民健康和國防安全在生產(chǎn)、科研、應用各個方面對測量控制與儀器儀表的需求，減少進口，擴大出口，使我國儀器科學與技術學科領域科技和產(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)自動化儀表和控制系統(tǒng)、科學儀器、醫(yī)療儀器、電測和計量儀器、各類專用儀器儀表、相關傳感器和元器件及材料等領域約30%的產(chǎn)品達到國際同期先進水平，國內(nèi)生產(chǎn)的儀器儀表在大工程的配套能力達到80%以上。

　　我國儀器科學與技術學科領域科技研究方向建議

　　從儀器科學與技術學科領域個組成部分相互關系、共性問題以及我國國民經(jīng)濟、科學研究、國防建設、社會發(fā)展全局進行戰(zhàn)略研究，建議學科領域科技研究方向為：新型傳感器及信息獲取技術；與國家重點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；精確制造中的測量控制技術及儀器儀表；微分析儀器及其關鍵技術；數(shù)字化醫(yī)療儀器及其關鍵技術；基于量子物理的計量標準系統(tǒng)。

　　1.新型傳感器及信息獲取、傳感技術

　　2.傳感技術不僅是檢測的基礎，它也是控制的基礎。這不僅是因為控制必須以檢測輸入的信息為基礎；并且是猶豫控制達到的精度和狀態(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、傳感技術是儀器科學與技術學科的基礎技術；新型傳感器是發(fā)展高水平測量控制儀器儀表的基礎。傳感技術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、涉及各學科工作原理、遙感遙控、新材料等技術、信息融合技術；傳感器制造技術等。信息融合技術設計傳感器分布、微弱信號提取(增強)、傳感信息融合、成像等技術、傳感器制造技術涉及微加工、生物芯片、新工藝等技術。

　　3.與國家重點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

　　工業(yè)發(fā)達國家高新技術儀器儀表產(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，一般性工程項目達80%，大型工程項目還不到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化儀表品種。與國家重點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，實時流程分析儀器及在線分析技術，新型現(xiàn)場控制系統(tǒng)，e網(wǎng)控制系統(tǒng)，以工業(yè)控制計算機、可編程控制為基礎的開放式控制系統(tǒng)及先進控制技術，特種測控裝備和測控技術，系統(tǒng)成套集成技術等。

　　系統(tǒng)集成技術直接影響測量控制儀器儀表的應用廣度和水平，特別是對大工程、大系統(tǒng)、大型裝置的自動化程度和效益有決定性影響，它是系統(tǒng)級層次上的信息融合控制技術沒包括系統(tǒng)的需求分析和建模技術、物理層裝置技術、系統(tǒng)各部分信息通信轉換技術、應用層控制策略實時技術等。在操作人員為多種不同崗位的操作群體情況下，還應包括各近最佳方式監(jiān)控智能化工具、裝備、系統(tǒng)以達到既定目標的技術，是直接涉及測控系統(tǒng)效益發(fā)揮的技術，是從信息技術向知識經(jīng)濟技術發(fā)展的關鍵。智能控制技術可以說是測控系統(tǒng)中最重要和最關鍵的軟件資源。從目前發(fā)展趨勢看，在企業(yè)信息化ERS/MES/PCS三級節(jié)后的計算機測控系統(tǒng)中，軟件的價格已超過硬件的3倍。而有關石化、冶金、電力、制藥行業(yè)中自動化測控系統(tǒng)的先進控制軟件價格就超過系統(tǒng)硬件價格。智能控制技術包括仿人的特征提取技術、目標自動化辨識技術、知識的自學習技術、環(huán)境的自適應技術、最佳決策技術等。

　　4.科學儀器中的為分析儀器及其關鍵技術

　　5.分析儀器是科學儀器中最重要和發(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重要發(fā)展趨勢和技術水平，在生命科學、食品安全、環(huán)境保護、公共安全(包括反恐、反毒)、臨床醫(yī)學、醫(yī)藥科學和化工等領域得到越來越多的應用。微分析儀器及其關鍵技術的研究方向包括：

　　(1)開展高靈敏度、高分辨率、高性能水平的微結構型傳感器研究，將生物芯片技術、新型化學傳感器技術、多組分(多參數(shù))集成傳感器技術應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微根系技術的研究，重點進行微分析儀器使用的共性技術和新技術的研究、如微流控技術、微加工技術、微檢測技術、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鍵技術研究。

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