仪器科学与技术学科内涵与发展战略探讨

仪器科学与技术学科内涵与发展战略探讨仪器科学与技术学科产生的背景

衍生于物理学等基础学科门捷列夫：“没有测量就没有科学”基本物理常数测定重要物理现象的发现物理定律的实验验证

科学仪器是测量原理的物化载体科学仪器是测量、实验的必备手段物理学→实验物理→测量与仪器1881年，麦克尔逊发明干涉仪，完成了验证“以太”是否存在的著名实验M1M2激光器EG1G2诺贝尔奖物理学、化学和医学获奖者中，约1／4～1／3与测量和仪器发明有关近80年来与测量和仪器发明相关的获奖者42人

原子力显微镜(AFM)扫描隧道显微镜(STM)衍生于工程技术工程参量的测量与评定测量手段由量具发展成量仪先进装备制造的发展：精密测量仪器成为一个行业

科学测量与工程测量量值统一需求：计量学各类物理量和工程量量值向上溯源到标准装置形成了计量体系中的十大计量：几何量、温度、电学、力学、无线电、时间频率、放射性、光学、声学和化学等向上溯源到7个基本单位：时间、长度、质量、电流、温度、光度、物质的量向下传递给科学仪器和工程测量仪器国际测量联合会（IMEKO）下设24个专业委员会（TC1～TC24）各国都建立了国家计量技术机构

德国联邦物理技术研究院（PTB）美国标准技术研究院（NIST）英国国家物理实验室（NPL）俄罗斯门捷列夫计量院（VNIIM）本学科的定位

信息学科领域中信息的源头信息的获取（仪器技术）↓信息的传输（通讯技术）↓信息的处理（计算机技术）↓信息的利用（自动控制技术）著名科学家钱学森院士：“信息技术包括测量技术、计算机技术和通讯技术。测量技术对信息进行采集和处理，是信息的源头，是关键中的关键”。

著名光学和仪器专家王大珩院士：“仪器仪表和测试属于信息科学与技术，其中包括：传感器和被测对象的信息的产生和采集；将获取的信息进行处理和转换使其成为易于认识和读取的形式；显示系统；信息的存储和显现。后三项是信息科学技术共有的，唯传感技术是现代仪器仪表和测试技术独有的。”“仪器仪表和测试是认识世界的工具；”“机械和制造业是改造世界的工具；”“改造世界只能在认识世界的基础之上才能实现；”“认识世界是更为基础的环节。”“仪器仪表认识世界表现为两种形式：科学的发现和发展的认知手段；生产环境的认识工具—作为生产和质量控制的依据；结论：仪器仪表和测试技术是一个独立的学科，不能看成是制造技术的一个附属学科。””本学科的特点

学科的三级层面范围广精密测量仪器电子测量仪器分析仪器医疗仪器过程控制仪器……学科的交叉性强光学技术精密机械技术电子技术计算机技术精密驱动/控制技术现代数/理技术……测量与仪器技术的发展具有先导性在现代科学层面：科学仪器的创新是其它学科与技术创新的前提与手段只有新的测量原理提出和新仪器发明之后，新的物理现象才能发现，或新的定律才能得以验证“由新工具开创的科学新方向远比由概念开创的科学新方向要多得多。”在工程技术层面：

装备向高精尖、高可靠性方向发展

超精密测量与仪器技术的精度引领优势更加显著仪器精度比制造装备高一个数量级仪器单元技术与制造装备单元技术有密切相关性“计量要先行”引导超精密加工精度提升的手段

“只有测量出来，才能加工出来”

超精密加工测量一体化装备的核心单元技术

只有引入测量单元，才能提升制造装备的精度仪器技术及其基础研究具有十分重要的价值

核心技术问题集中学科交叉问题集中重要科学问题集中前沿学术问题集中创新研究的机遇更大本学科发展的机遇

我国的基础科研和装备制造业向高端发展科技重大专项重大科学工程在工业技术发达国家：在先进装备制造领域，测试装备的投入占1/3在高端装备制造领域，测试装备的投入占1/2在尖端和高可靠性装备领域，测试装备的投入大于1/2

高端科学仪器95%以上靠进口大型超精密仪器95%以上靠进口国防专用精密仪器：国外技术封锁涉及战略高技术的高端仪器：国外技术封锁因缺乏标准装置，大部分工程参量的量值溯源和传递能力至今没有形成

我国高端仪器现状学科发展战略的一点思考

在信息学科群中，强化信息获取的不可替代作用各高校中主干学科方向合理布局：各校主干学科形成特色优势，形成整体互补优势，中国仪器技术的整体实力与水平才能形成和提升偏基础研究：应有明确的科学背景偏工程技术研究：应有明确的工业背景集中精力，长期坚持，有所突破哈工大仪器科学与技术学科的实践

仪器科学与技术一级重点学科精密仪器及机械测试计量技术及仪器稳定的特色优势方向超精密仪器技术自动化测试技术建成超精密仪器与航天测试装备技术研发基地大型超精密仪器与专用测量装备研发能力自动化测试系统研发能力稳定明确的需求背景（航天与国防）用于40多种装备的研制与生产稳定明确的需求背景（先进装备制造）科技重大专项、重大科学工程稳定增长的科研规