張 婷，田 玲

(中國醫(yī)學科學院·北京協(xié)和醫(yī)學院 醫(yī)學信息研究所/圖書館，北京 100020)

科學儀器是用于科學研究的儀器，為天文、地理、物理、化學、生物等基礎學科的科學研究工作而研發(fā)或生產(chǎn)出來、完成某種在科學實驗室中進行宏觀或微觀的觀察、檢測、分析、記錄任務的儀器[1]?？茖W儀器是對物質世界的信息進行測量與控制的基礎手段和設備，在科學研究、國民經(jīng)濟和社會生活等方面日益發(fā)揮著巨大的作用?？茖W儀器的發(fā)展在一定程度上已成為反映一個國家經(jīng)濟水平的標志[2]。筆者應用PEST分析法，即從政治(political)、經(jīng)濟(economic)、社會(social)和技術(technological)等方面分析我國藥學領域科學儀器的發(fā)展環(huán)境，并提出我國科學儀器發(fā)展的建議。

1 背景

藥學的發(fā)展和進步越來越多地依靠高新技術和現(xiàn)代儀器設備。20世紀中葉，物理化學和物理有機化學、生物化學和分子生物學的發(fā)展，精密的分析測試技術如色譜學、放射免疫測定、質譜、核磁共振和X射線結晶學的進步，以及電子計算機的廣泛應用，為闡明藥物作用機理和解析構效關系奠定了堅實的理論和強有力的實驗技術基礎，使藥物化學的理論與藥物設計的方法與技巧不斷地升華和完善。目前分析儀器已發(fā)展成為藥物研發(fā)過程中必不可少的工具，從藥代動力學、生物標記物、生物分子學到蛋白質藥物的研究，分析儀器都扮演著越來越重要的角色，可以說是藥物發(fā)現(xiàn)過程中的“眼睛”。隨著藥物研發(fā)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展以及分析儀器的廣泛使用，科學家們對于儀器的“靈敏度”“穩(wěn)定性”“快速性”“便攜性”等方面提出了越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。

近幾年來，隨著信息科學、生命科學、材料科學、納米科學等深入發(fā)展，促使世界科學儀器學科與技術的進展突飛猛進，新技術異彩紛呈，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。另一方面，全球經(jīng)濟社會發(fā)展不斷對技術和儀器提出許多新的需求，使科學儀器研究和應用進入一個前所未有的高速發(fā)展期。

國外企業(yè)借助在中國高端科學儀器市場的壟斷性優(yōu)勢，紛紛借助專利技術的保護、嚴格限制技術轉移等方法對我國實行技術封鎖，以保證其技術領先優(yōu)勢和超額經(jīng)濟利潤。國際上許多著名科學儀器企業(yè)都在我國建立了大規(guī)模的生產(chǎn)和研發(fā)基地，吸納我國專業(yè)人才，進行中國本土化生產(chǎn)，參與我國儀器設備招標采購，使我國科學儀器設備產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨威脅。與國際先進科學儀器相比，我國科學儀器的質量存在明顯差距:產(chǎn)品的可靠性差，性能、功能落后，產(chǎn)品技術更新周期長，缺乏針對使用對象而開發(fā)的解決方案等。

2 PEST分析

2.1 政治環(huán)境

《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006－2020年):該綱要提出了“加強科技基礎條件平臺建設”?？萍蓟A條件平臺建設重點之一是大型科學工程和設施。重視科學儀器與設備對科學研究的作用，加強科學儀器設備及檢測技術的自主研究開發(fā)。建設若干大型科學工程和基礎設施，包括在高性能計算、大型空氣動力研究試驗和極端條件下進行科學實驗等方面的大科學工程或大型基礎設施。推進大型科學儀器、設備、設施的共享與建設，逐步形成全國性的共享網(wǎng)絡。

《國家“十二五”科學和技術發(fā)展規(guī)劃》:該規(guī)劃提出了“加強科技條件資源的開發(fā)應用”。加強科學儀器設備自主研發(fā)和應用，以新原理、新方法為突破口，研發(fā)若干前沿重大科研儀器設備。集中力量攻克若干科學儀器設備核心技術和關鍵部件，研發(fā)一批重要通用科學儀器，提升科學儀器設備產(chǎn)業(yè)的核心競爭力。加強科學儀器的小型化、專用化研究，加快推進具有自主知識產(chǎn)權科學儀器的應用示范和產(chǎn)業(yè)化。

《科研條件發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》:“十二五”是我國科研條件建設和發(fā)展的關鍵時期，具體的發(fā)展目標是努力實現(xiàn)“科研條件自主研發(fā)能力顯著增強”。攻克一批科學儀器新原理新方法，突破一批核心技術和關鍵部件，研發(fā)形成20種以上具有原創(chuàng)性的科學儀器設備，200種以上具有自主知識產(chǎn)權和產(chǎn)業(yè)核心競爭力的重大科學儀器設備。重點任務是“加強科技條件平臺和實驗服務基地建設”。加強國家大型科學儀器中心和國家級分析測試中心建設，提高科學儀器設備裝備水平，開展分析測試新技術、新方法研究、推廣和應用，為基礎研究、高新技術發(fā)展和行業(yè)技術進步提供支撐;在綜合集成現(xiàn)有優(yōu)勢資源的基礎上，進一步推進生命科學、材料科學、資源環(huán)境等領域國家大型科學儀器中心建設。同時，還提出了“加強科學儀器設備研發(fā)和應用”。以新原理、新方法為突破口，研發(fā)若干前沿重大科研儀器設備，為引領科技創(chuàng)新、搶占戰(zhàn)略制高點提供手段支撐。加強重大科學儀器設備開發(fā)，集中力量攻克若干科學儀器設備核心技術和關鍵部件，研發(fā)一批重大通用科學儀器設備，加快科學儀器設備的小型化、專用化研發(fā)，提升科學儀器設備產(chǎn)業(yè)核心競爭力。加強科學儀器設備工程化和產(chǎn)業(yè)化技術研究，強化具有自主知識產(chǎn)權科學儀器設備的應用示范，推進科學儀器設備研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化基地建設，支持一批科學儀器設備創(chuàng)新型企業(yè)發(fā)展。

2.2 經(jīng)濟環(huán)境

藥學發(fā)展的歷史證明，藥學的發(fā)展和進步越來越多地依靠高新技術和現(xiàn)代儀器設備的問世和發(fā)展。每一種新的技術和新的儀器設備一旦在藥學領域中運用都會給藥學事業(yè)帶來新的活力?！笆濉币?guī)劃中，國家在科學儀器方面啟動了兩大專項，基金委投資6.5億元，科技部投資8.6億元，從資金方面對儀器研發(fā)起到保障作用。

隨著國家對科技重視程度的提高，研發(fā)經(jīng)費也呈現(xiàn)出上升的勢頭，科學研究對科學儀器的需求不斷增加，應用領域也在不斷擴大。隨著化學、分子生物學、臨床醫(yī)學、藥物學、納米材料等學科的發(fā)展及學科交叉、聯(lián)用技術的廣泛應用，科學儀器將得到更大更快的發(fā)展，對科學儀器的需求也不斷擴大。我國科技的迅猛發(fā)展存在著巨大的科學儀器潛在市場。

我國科學儀器的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，但總體仍處于幼稚期?？傮w水平還很落后，基礎比較薄弱，持續(xù)創(chuàng)新能力不足，技術系統(tǒng)性差。由于核心技術匱乏，我國科學儀器技術水平同發(fā)達國家相比仍有較大差距，主要生產(chǎn)中低端儀器及其配件，中高檔儀器設備方面基本處于空白，即便在一些科學儀器設備方面有一定突破，但離市場尚存較大差距。企業(yè)還未成為技術創(chuàng)新的主體。我國科學儀器企業(yè)大多數(shù)成立時間較短，企業(yè)規(guī)模較小，注冊資金少，企業(yè)的平均利潤不高;研究開發(fā)經(jīng)費投入強度高，但數(shù)額不大;研發(fā)人員占比例不低，但缺少高端人才;發(fā)明專利少，擁有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品少，企業(yè)的技術創(chuàng)新能力不強，缺乏競爭后勁，市場競爭力差。因此，用于科學儀器技術開發(fā)的資金投入也很少，使得我國目前科學儀器的發(fā)展?jié)摿蛣恿h遠不能適應新形勢發(fā)展的需求。

2.3 社會環(huán)境

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境保護、國防建設、食品安全、生產(chǎn)安全、醫(yī)療衛(wèi)生等經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要領域對科學儀器的需求不斷上升，使它在整個國民經(jīng)濟體系中發(fā)揮著越來越重要的作用?？茖W儀器已經(jīng)不僅僅是科學研究的基礎手段，而是整個國家科技、經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中有著重要地位的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。因此加速推進科學儀器的資助研發(fā)共組，增強產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新能力，是保障搶占科技戰(zhàn)略制高點，保障科技、經(jīng)濟發(fā)展主動權和領先權的關鍵之舉。

我國對科學儀器設備需求在不斷上升，科學儀器設備進口數(shù)量持續(xù)增長，與食品安全、環(huán)境保護、醫(yī)藥衛(wèi)生相關的色譜、質譜、電泳儀等需求強勁，進口增幅大。目前，我國科學研究和生產(chǎn)、檢測領域依賴進口科學儀器的“空芯化”現(xiàn)象嚴重。這種現(xiàn)象在國家投入大量資金建設建立的大型、重點研究實驗基地尤為明顯。有關資料顯示，目前我國科學儀器的支出約占科研項目經(jīng)費的25%[2]。在我國固定資產(chǎn)投資中，有60%是用于進口設備的，其中很大部分是關鍵的高端科學儀器設備，以分析檢測科學儀器設備為例，技術密集的高端科學儀器設備，如色譜－質譜儀、核磁波譜儀、等離子質譜儀等，完全依賴進口[3]。

在過去的20年中，我國在關鍵先進儀器的創(chuàng)新方面逐步喪失了國際競爭力，在大部分重點先進裝備領域的競爭上更處于劣勢，關鍵科學儀器裝備嚴重依賴國外技術。我國在科學儀器的研究和制造方面與發(fā)達國家相比差距不是縮小，而是逐步拉大，對國外儀器依賴度逐年增高。科學研究依賴進口科學儀器的“空芯化”現(xiàn)象使得我國科技創(chuàng)新面臨十分不利的局面。

2.4 技術環(huán)境

中醫(yī)中藥現(xiàn)代化發(fā)展，促進各種光譜、色譜、質譜、核磁、X射線及聯(lián)用儀器在中醫(yī)中藥研究領域得到了廣泛的應用，今后不但現(xiàn)有的各種科學儀器及聯(lián)用儀器將繼續(xù)促進中醫(yī)中藥事業(yè)的發(fā)展，而且會出現(xiàn)一系列開創(chuàng)性的分析檢測技術和中醫(yī)中藥研究、應用領域專用的科學儀器。

軟件是科學儀器發(fā)展的重要方向?，F(xiàn)代儀器的設計中軟件的工作量已占70%～80%，并在某種程度上決定了儀器的功能和性能[2]?，F(xiàn)代科學儀器已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)字化、計算機化、智能化進入全面信息化的新發(fā)展階段。信息時代的科學儀器是建立在信息網(wǎng)絡基礎上，儀器的信息獲取(傳感)、數(shù)據(jù)處理、傳輸、反饋控制種種功能是有機、有序地分布在網(wǎng)絡(局域網(wǎng)或遠程網(wǎng))各端，在信息化基礎上通過信息交互途徑工作的[1]。

科學儀器的發(fā)展方向既有向高、精、尖、成套化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展的趨勢，也有向小型化、專用化、簡用化方向發(fā)展的趨勢。近年來小型化、專用化、簡用化已成為現(xiàn)代科學儀器科技和產(chǎn)業(yè)引人注目的發(fā)展方向[4]?？茖W儀器研究的尺度已深入到納米和微米，研究的對象和過程從靜態(tài)轉入動態(tài)，利用現(xiàn)代制造技術、納米技術、計算機理論、仿生學原理和新材料等高新技術發(fā)展新型的科學儀器成為主流[2]。目前已經(jīng)有了“芯片實驗室”(Lab on a chip)，可以在一個芯片上實現(xiàn)采樣、分離、反應、分析整個分析檢測過程。這種小型化、專用化、簡便化的發(fā)展方向是建立在各種最新科技成果基礎上的，儀器雖然小了、專用了、方便了，但仍然是準確可靠，甚至可達到無維護、長壽命程度[4]。

3 對我國科學儀器發(fā)展的建議

3.1 創(chuàng)造良好的政策環(huán)境

合理的政策將引導我國企業(yè)和科研院所更加主動地進行自主創(chuàng)新。國家應制定合理、科學的政策，從財政投入、稅收優(yōu)惠、加大知識產(chǎn)權鼓勵與保護等多角度的政策方面促進科學儀器設備的自主創(chuàng)新，為我國科學儀器的發(fā)展營造一個良好的環(huán)境。

3.2 扶持和鼓勵企業(yè)的自主研發(fā)

鼓勵在科學儀器領域的發(fā)明與創(chuàng)新，鼓勵和推動我國科學儀器事業(yè)的發(fā)展，擴大國產(chǎn)科學儀器的市場占有率;鼓勵地方政府及社會各界加大對科學儀器研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的投入;加強新型科學儀器的開發(fā)創(chuàng)新、關鍵零部件研制和新型應用軟件的開發(fā)研究;根據(jù)發(fā)展重點，有計劃地選擇具有近期市場需求和技術優(yōu)勢的儀器進行攻關;引導企業(yè)盡快成為技術創(chuàng)新的主體。

3.3 加強人才的培養(yǎng)和激勵

科學儀器技術人員的專業(yè)水平對科學研究發(fā)現(xiàn)有很大的影響，應加強專業(yè)使用人才的培養(yǎng)。通過項目的組織，穩(wěn)定儀器研發(fā)人員隊伍，并吸引年輕的技術人員從事儀器研發(fā)、操作以及維修工作，有針對性地開展培訓，培養(yǎng)出更多的技術人才。

3.4 加強新技術新方法的研究

科學儀器是成熟的測試技術和方法的物化，其創(chuàng)新性往往決定著科學儀器的創(chuàng)新性水平。為此，新技術和新方法研究對科學儀器的發(fā)展至關重要，要特別提倡科學儀器的新原理、新設計、新工藝的研究和開發(fā)。

[1]范世福.科學儀器學科的現(xiàn)代化發(fā)展[J].中國儀器儀表，2009(5):26－31.

[2]吳波爾，張渝英.大力發(fā)展我國科學儀器事業(yè)[J].現(xiàn)代科學儀器，2002(1):8－16.

[3]田 杰，練 霞.切實提高科學儀器設備國產(chǎn)化率是保障我國科技自主創(chuàng)新的基礎[J].現(xiàn)代科學儀器，2007(5):22－25.

[4]范世福.科學儀器事業(yè)的發(fā)展方向和前沿[J].現(xiàn)代科學儀器，2003(1):16－19.