導(dǎo)讀:科學(xué)技術(shù)是*生產(chǎn)力,一臺好的儀器產(chǎn)生,是眾多科技技術(shù)不斷反復(fù)實驗,反復(fù)研究的結(jié)晶。十二五以來,我國的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)取的了較大的發(fā)展,但是從儀器自主創(chuàng)新這塊來看,跟國外相比,我們還是相差很大的,經(jīng)常會在一些實驗室,一些大中院校的教學(xué)現(xiàn)場,看到的大都是國外一些設(shè)備,長此以往,對我們國的經(jīng)濟及科學(xué)儀器發(fā)展將是很不利的,那么,拋開其他原因不講,單從科技這塊來分析,到底是什么原因阻礙了我國實驗室儀器的創(chuàng)新與發(fā)展呢?
*:物理原理的掌握與應(yīng)用
早在1986年,諾貝爾物理學(xué)獎授予了掃描隧道顯微鏡STM(scanningtunnelingmicroscopy)研究的幾位工作者,其中之一是瑞士魯西利康(Ruschlikon)IBM的德國物理學(xué)家格爾德·賓寧(GerdBinnig)和瑞士物理學(xué)家羅雷爾(HeinrichRohrer),表彰他們設(shè)計出了掃描隧道顯微鏡。
STM的基本原理就是利用量子力學(xué)中的隧道效應(yīng),在金屬針尖和樣品表面形成隧道電流,從而實現(xiàn)了原子的表面成像。但是限于當(dāng)時的技術(shù)條件,樣品只能是導(dǎo)電的,還不能在非金屬表面上進行成像。然而,隨后的發(fā)展卻更讓我們吃驚,一些科學(xué)家又相繼開發(fā)出能夠在絕緣襯底上成像的原子力顯微鏡AFM(atomicforcemicroscopy),它是以硅或氮化硅為針尖與樣品表面直接接觸(contactmode),施加到樣品上的力小到只有幾個納牛(nN),甚至更小。這樣,一下子就將測試的樣品類型擴展到了幾乎所有的被研究的材料表面。隨后,人們又開發(fā)了多種多樣功能類型的表面成像設(shè)備。從此,在微米、納米尺度甚至原子水平上表面特性的研究進入到一個嶄新的領(lǐng)域。所以不難看出物理學(xué)在儀器創(chuàng)新上起到了舉足輕重的作用。
第二:對數(shù)學(xué)的理解和運用
現(xiàn)代工業(yè)絕大部分技術(shù)的實施都是以計算機控制為基礎(chǔ),因此,需要對諸如電壓等物理模擬量進行數(shù)字化,然后計算機才能夠進行有效的數(shù)據(jù)采集,再對數(shù)據(jù)進行分析,光滑處理,包括濾波分析、時域分析和頻譜分析等,zui后輸出圖像等一系列過程。其中,要用到很多數(shù)學(xué)運算,傅里葉變換(FFT)、拉氏變換(Lplpace)、卷積(convulution)、相關(guān)(correlation)和互譜(crossspectrum)等。從這些分析途徑中可以對信號進行頻率的提取、圖像的光滑處理和未來事物發(fā)展的預(yù)測等。我們每每能夠看到一些設(shè)備的軟件不僅界面做得漂亮,而且其數(shù)學(xué)處理真是很專業(yè)、深入又實用?,F(xiàn)在,我們看到國內(nèi)某些研發(fā)部門也都做出了不少有自己特色的軟件,但能否持續(xù)開發(fā)升級堅持下去,仍是一個問題。因此,只有當(dāng)從數(shù)學(xué)原理上有了深刻的認(rèn)識,并應(yīng)用到設(shè)備上,這才能發(fā)揮數(shù)學(xué)真正的作用。
第三:集成電路的研發(fā)與應(yīng)用
固體電子學(xué)zui大的成功是半導(dǎo)體上集成電路的成功研制,集成電路上zui大的成功應(yīng)用是在計算機上的發(fā)展,而計算機的發(fā)展卻是帶動整個網(wǎng)絡(luò)時代發(fā)展的主要工具,并極大促進整個工業(yè)界在自動控制技術(shù)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。因此,集成電路的發(fā)展真正代表了一個國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的源動力。集成電路在摩爾定律的驅(qū)動下,已經(jīng)大踏步向前,據(jù)說IBM等大公司已經(jīng)開始向9nm的技術(shù)邁進。如果我們不能突破這一瓶頸,將會被越落越遠(yuǎn)。
綜上所述,以上三點是影響我國實驗室儀器自主創(chuàng)新的zui大瓶頸問題,其實我國并不缺少這三方面的才,只是沒有達到一個有效的整合,才使的我國儀器自主創(chuàng)新沒有有效的開展,使得我們越來越落后國外,也只有明白了這些原因,才能使我國儀器事業(yè)更上一層樓。