关于大计量战略的思考(全文)

关于大计量战略的思考

作者介绍:
刘兆彬,中国质检总局原总工程师
北京大学经济系硕士
现任中国质量万里行协会会长,北京大学质量与法治研究所所长

前 言
  以色列历史学家尤瓦尔.赫拉利在《未来简史》一书中提出一个关键词“算法”。他认为生物本身其实就是算法,生命是不断处理数据的过程。当我把“算法”转换为“计量”一词时,尤为赞赏他的惊人论断:世间一切问题都是技术问题,一切技术问题都是计量问题。二十一世纪是由计量主导的世纪。这一论断,把计量在当代的地位与作用,提到了崭新的高度。
  无独有偶,日本著名计量史学家岩田重雄则提出:计量乃文明之母,文明始于计量。他在研究人类产生扩散与计数法的历史时认为:在5-7万年前,以中国大陆为中心的黄色人种,就完成了从1到10的十进位制数值法。世界现存最早的尺度,是出自中国商代晚期(公元前1300年-前1251年)的牙尺和骨尺。因此,他的结论是:古代中国文明就是计量发达带来胡结果。由此可见,没有计量就没有人类文明。
  现代中国计量事业的开拓者吴承洛先生,早在1936年就指出:人类所以能说明了自然关系,就是因为人类有计量自然关系的各种标准,所以人类对于自然界的一切知识,都是从计量得来的,计量愈能精准,知识愈得正确。这段话也印证了门捷列夫的名言:“没有测量,就没有科学”。可见,计量也是科学之母,知识之母。
  八十年后,国家质检总局局长支树平,对计量的地位作用作了高度概括:在科技迅猛发展的和经济日益全球化的今天,计量不仅是科学的基础,社会进步的基石,是保证国民经济正常运行和公平贸易的基础,也成为国家核心竞争力的重要标志之一。他的论断是:量值定义世界,精准改变未来。也就是说,世界与未来在某种程度上是由计量的发展所决定的,计量是照亮人类前进方向的一束迷人的光。
  从以上论述可以看出,计量在人类社会发展历史进程中具有极为重要的地位和作用,我们应当认真加以总结,深刻理解,发扬光大。特别是需要循着“计量定义世界,精准改变未来”的思路,深入研究在科技飞速发展、经济社会发展日益全球化、创新日新月异的大背景下,计量所发生的新变化、新特点,新趋势。以及这些变化带来的新挑战、新思维、新战略。为此本文提出“大计量战略”的新概念,旨在深入分析计量在新形势、新时期、新阶段的新地位、新作用、新发展。核心思想是:在充分发挥计量对科学技术、国民经济、社会发展的基础、基石、基本、保障、支撑、支柱作用的前提下,重新认识并制定计量在历史、当代和未来发展中的主导、核心、领域、引领、促进、规范、提升的重要作用。重新认识并制定剂量的新地位、新价值、新使命。重新认识并制定计量发展的新战略,迎接计量发展的新高潮,真正实现让二十一世成为计量主导的世纪。
大计量时代的挑战
  本文所称的大计量,是一个历史性、相对性、比较性的概念。是对当代乃至未来计量发生巨大的革命性的变化后的新特点、新形态、新趋势的概括与总结,是与经验计量、实验计量(又称经典计量)和数验计量三大历史计量阶段既紧密联系又有所区别的新阶段的描述,是认知量值革命、量域革命、量传革命、量管革命和量智革命的新理念。
  从人类社会发展的历史进程看,人们对自然关系,社会关系以及对人本身的认知,在实质上都可以归结为数量的认知。人的认知,始于量,过程变化于量,结果应用还是量。所谓计量是文明之母。包括对事物本质的认识,本质上也是量的建构、结构的分析整合过程。任何定性分析、本质探讨,离开了量的“算法”,也必定是一团迷雾。例如当今社会看一个国家的发展水平,社会进步程度乃至幸福指数,离开了经济数量,人均指标、教育、医寿命、生态环保等数量指标,都无法进行真正的分析判断和比较。在某种意义上可以说,世界间一切问题都是数量问题、计量问题,一切都是“算法”。正是由于人类掌握了初始的个量、信量、复合量、系统量和复杂量,认识了日月星辰,山川水大、动物、植物的基本量态,人们才掌握了生存的技能,发展的方向。正是人类掌握了发声、单词、语汇、语句、语义并发明了语言工具,才发生了认知革命,使人类由原始人进化为智人和现代人,而语言的发达全靠词汇的积累。正是人类掌握了气候周期,光照变动、水土特点、植物采集、栽培转换等数量变化规律,才有了农业革命。正是人类掌握了在数量基础上的分工与协作,在力量大小,效率高低的需求下,发明了纺织机、蒸汽机,并逐步认识掌握了声、光、热、力、电、时间等现代计量技术,才有了工业革命和现代技术革命。由此可见,无论是认知革命、农业革命,还是工业革命、科技革命,都是人流基于对事物量的认知、再运用各种手段改变事物量的结构、量的组合、量的多寡,以实现人类利益量最大化的总目标。因此,在某种意义上可以说,一部人类社会发展史,就是一部人类计量史。岩田重雄先生甚至考证过,尺度的偏差可以反映社会秩序的变动。如果尺子长度偏离标准长度的幅度较大,就可得知那是个动荡的年代,例如中国后汉的桓帝和灵帝之间的公元146年--189年之间便是如此。因此,计量史的发展与人类社会历史的发展是完全相对应的。我把计量史简要概括为三大阶段,即经验计量阶段,实验计量阶段和数验计量阶段。经验计量阶段:大体对应的农业社会,跨度时间较长,大约在1万年前到1760年左右。经验计量大多以人体、动物、和自然物为作为计量单位基准,进行直观测量。逐步确定了长度、面积、重量等量值,对时间、温度、湿度、方位、天文、数值进位等也有初步认知。四大文明古国及各大洲民族均有独立计量发展史,如中国古代布手知尺,(周期一尺约为20厘米),掬手为升。在秦朝统一了度量衡。古埃及的尺度是从人的胳膊到指尖的距离,称为“腕尺”。(约46厘米)。英尺是查理曼大帝的脚长(约为0.3038米),英亩是两头牛一天翻地的面积(1英亩大约为0.405公顷,6.07市亩),这一阶段计量的准确度一般在百分之一到千分之一。随着国家权利的介入,计量称为古代管理社会秩序的重要手续。实验计量阶段:对应于工业社会、现代社会、时间大约在1760年到1960年。由于地理大发现、宗教革命、文艺复兴、启蒙运动、工场手工业、海外贸易等经济技术和社会制度变革等元素的共同作用,欧洲爆发了工业革命。机器大工业,跨国贸易和实验科学的飞速发展,对计量提出了巨大的需求。一大批数字、物理、化学和天文学家走进实验室,对认知自然界的基本量值、精确性、一致性、统一性进行开创性研究,专业化的科学计量脱颖而出。1875年5月20日签订的《米判公约》,标执着现代国家计量制度的全球化,统一化的开始。当时确定的长度单位为米,1米为从赤道到北极的子午线的千万分之一。重量单位为千克,1千克为4°C时/立方分米水的重量(质量)。并据此制作了铂铱合金的米原器和千克原器,成为世界计量单位的基准器。第一次定义时间秒是根据地球自转和绕太阳公转的周期确定的,用平均的昼夜时间即平太阳日进行定义,1秒=1平太阳日/86400,也称平太阳秒。
  二百年来,特别是近150年来,科学计量、工业计量(实用计量)和法制计量及计量全球化取得巨大成就。计量的领域已从经验计量时代的度量衡到现代的几何量、温度、力学、电磁、无线电、时间频率、光学、电离辐射、声学和化学等十大计量,其应用已遍及人们生产、生活及社会领域的各个方面。测量的主要工具也从尺、斗、称发展到天平、显微镜、质普、色谱、激光、射线、扫描及计算机,软件组合而成的各类高精尖的仪器设备。计量的精确度已达到万分之一到亿分之一以上。数验阶段:从1960年--现在。数验阶段的计量发展的最突出特点,就是以量子理论为基础微观量子基准逐步取代过去的宏观物理实物基准。数字测量、数字验证逐渐取代实物比对和实物验证。从而使剂量的精准度达到亿分之一到亿亿分之一以上。例如长度单位的定义:在经历了铂铱米尺(1889)和氪86橙黄谱线(1960)两次定义变迁之后,1983年第17届国际计量大会通过了新的米定义:米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内所进行的路程的长度。实际上是把光速度定义成为计量基准,而米则成为导出单位,使其精确性、普适性大大优于前两次长度基准。1967年,用铯-133原子的特定能级之间的量子跃迁所发射和吸收的无线电微波的高准确频率作为频率和时间的基准,代替用地球周期运动导出的天文时间基准。目前我国绝原子冷喷泉钟已做到两千万年不差一秒。发达国家的锶原子光格钟已达到三亿年不差一秒。时间基准的超高精度计量技术,大大促进了太空探索、通信、全球定位及军事领域创新发展。目前,国际上已将长度:米,质量:千克,时间:秒,电流:安培,发光强度:坎德拉,热力学温度:开尔文和物质的量:摩尔等七个基本单位作为全球通用的国际单位制。(SI),除千克外,其中六个都已采用量子现象复观量值的量子计量基准。    
  进入二十一世纪,随着信息技术、网络技术、纳米技术、生命科学、海洋科学、空间科学、新材料、新能源、生物技术、人工智能技术和经济全球化的深度发展,计量进入了一个新时代--大计量时代。在大计量时代,传统的科学计量发生巨大变化,实用计量产生新的巨大需求,法制计量面临巨大挑战,一场新的计量革命已经正在发生。具体表现为五大革命:
  第一是量值革命。在实验计量阶段,基本单位的量是由实物基准复观和保存的。如千米、米、伏特、欧姆等分别由铂铱合金、电池、电阻线圈等实物制成实物基准。但其保存、检定、量传难度大、准确度会下降。如保存在国际计量局的国际千克原器经周期检定,与作证原器之间差在100年间(1889年-1989年)差了50微克(UG),且不能确定二者孰重孰轻。进入数验计量阶段(1960年以后),量子基准的出现开始替代实物基准,如1960年第11届国际计量大会对未来的定义进行更改:米的长度等于氪86原子特定能级之间跃迁辐射在真空中波长的长度。1967年用统一133原子的特定能级跃迁定义的时间单位秒基准。继而除克定义之外的其他六个基本量,都在量子基准形态上完成了量值定义的变革。进入新世纪,为克服量子基准的局限性,科学计量正在探索以基本物理常数定义量值基本单位。这种探索从20世纪80年代已经开始,如1982年,国际计量委员会决定把长度单位米定义改为光在真空中1/299792458秒的时间间隔行程的长度。实际上是把真空中的光速视为恒等于299792458米/秒的无误差常数,光速成了计量基准,米单位成为导出单位。用基本物理常数即对物理学起重要作用的基础性普适常数来定义计量基准,可以大大提高计量的稳定性和准确度。而量子基准的局限在于总是要靠某种原子的特定量子跃迁过程,一旦发现新的更准确的量子跃迁过程,就会面临修改计量基本单位定义的问题,其稳定性,准确性不如基本物理常数方法。用基本物理常数重新定义国际计量单位的工作已取得重大进展,刚刚开过不久的第二十五届世界计量大会(2014),一通过决议,未来将用普郎克常数HA、基本电荷E、玻尔兹曼常数K、阿伏伽德罗常数NA、等物理常数重新定义千克、安培、凯尔文和摩尔等计量基本单位。这是计量发展史上新的量值革命。对此本文提出的问题是:还有没有比基本物理常数更先进的方法定义国际计量单位制?还是已经发展到顶点?今后的时代可否认为已是后计量基准时代?用基本物理常数定义剂量基准有无局限?如果有,如何解决?例如计量单位基本量的独立性问题。长度米的定义离不开时间秒的定义,二者相关,不独立。安培的定义与长度和质量相关,摩尔与质量相关,开尔文与摩尔相关,坎德拉与时间相关。这是否意味着过去以基本量划分的独立研究正在走向相互交叉重合或者是凯文凯利所称的“重混”的新领域,这些新领域的研究又会出现什么样的新变化?在计量基准基本稳定后,这些量值的测量和复现需要哪些更为高精尖的手段?把抽象的由物理常数导出的计量基础,变为具象的可观测的、使用的量值,需要创新什么样的实物形态的计量器具?这种差异化的量值复观能力和水平,如何在全球统一并实现互认?以最高精确度统一全世界的计量最终目标如何实现?这些都需要我们认真研究,深入思考。
  第二是量域革命。从以人肢体为计量基准的经验计量阶段,到以物理实物为基准的实验计量阶段,到以量子跃迁观测为基准的数据计量阶段,再到以物理常数为基准的后计量定义阶段(由自然基准到超自然基准),人类对计量的认识不断深化,计量的领域日益宽广,计量的作用不断突显。这些变化的根本原因,源于人类社会对生活、生产、社会进步的巨大需求,正是这些巨大需求造就了“数量革命”。这是所说的数量革命是指,国家数量、人口规模、生活水平、识字率和商品数量。1945年,全球有独立国家67个、到2012年已达200多个国家和地区。世界人口由1918年大约为二十亿,2016年已达73亿。自1950年以来世界经济产生增长了50%。全球经济总量已高达70多亿美元。美国亚马逊平台总商品种类已多达3537万种。当前全球每天发送的数据量高达40亿以上,并以每年40%以上的速度增长。可以说,我们的时代是一个数量庞大的时代,所有事物的数量都在以超大规模、超快速度在增长和流动。大数据时代呼唤大计量,对计量的巨大需求又大大拓展了计量的领域,是谓量域革命。从早期的个量、信量、复合量、综合量、复杂量,到现在各类微观量、动态量、数字量、物理量、化学量、生物量、工程量、线性量、旋转量、虚拟量、智能量、思维量、情感量、心理量、生理量、感官量、非感官量、宇宙量、网路量、信息量、经济量、社会量、生态量、环境量、传感量等等不胜列举。特别是化学计量、生物计量和信息数字计量的迅猛发展,使人类对事物“量”的认识从单纯的物理量、感知量、表现量向事物的结构量、组合量、内在从以量为主,量从而引发事物的“质”的变化的量的深度认知转化。计量也从以量为主、以质为辅的研究扩展到量质并重的研究,从表象量的认知深化到深层质的变化认知。从量到质的关键量的认知,事物之间质与质相互区别的量有多少?这既是计量史上的飞跃,也是人类认知史和实践史上的飞跃。生物计量则使人类在向外认知的同时,深入对自身的对内认知。通过对生物体、生命体的量的解析、重新认知人类自身的产生、发展、变化与未来。数字计量则使人类的计量领域从实体拓展到了虚拟空间、网络空间、智慧空间,对由电子计算机、量子力学、生命科学引发的大脑革命、信息革命、智能革命,有了更多的认知、理解和把握,从而大大增强对人类的前途、命运从量到质的掌握自信。
  第三是量传革命。用基本物理常数定义国际计量单位基准,是全人类计量语言的真正统一,是世界计量史上新的里程碑。由此必然带来新的量值传递方式的巨大变化,引发量传革命。首先是传统的以行政区域划分,层层传递的重直量传溯源体系将会彻底改变。最高基准的超稳定性和超精确性,使新技术复现、溯源、对比、传递量值更便捷、更准确、更快速、更扁平化。至少可以大大减少量传层级,提高效率和精度。溯源检定、核对也越来越社会化、多元化、规范化。其次,量传溯源的方式,计量器具的载体也会更加自动化、网络化、数字化。传统的以实验室物理溯源检定,核准的量传方式已不适应互联网、物联网、传感网技术发展的需要。点对点的量传转化为网络的量传,人工量传转向自动化量传,十五量传转向数字化量传。再次,量传溯源的时间上也会由周期性、定时性转变为实时性、随机性、移动性量传。新兴技术可以随时随地根据需求进行溯源比对、检定、核准和测试。即时性、灵活性、跨时空性将会满足各种计量的现实需求。最后,量传溯源的主体会多元化、社会化、实用化。由于新技术的普及,计量器具的自动化、操作简单化,俩传溯源不再是少数人的专利。溯源:检定核准、测试、认定等现实需求,会由多元主体甚至个人自主完成。特别是实用计量(工程计量)的巨大需求,单靠行政区域划层层传递溯源根本无法满足需求,必须转变为由企业主题自主选择,自主建立实用量传体系。要把专业化量传同非专业化量传结合起来,把实体量传同虚拟量传结合起来,把现场量传同远程量传结合起来,重建量传革命的新技术。
  第四是量管革命。由于计量是人类生活、生产、贸易和社会秩序的维护者,因此计量从来都与国家权力,全球治理紧密相关。大家熟知的秦始皇统一度量衡,1875年的“米制公约”,及政府组织国家计量局的成立,都是国家权力介入计量的标志。1955年成立的国际法制计量组织,更是政府间在国际范围内进行计量合作、协调、统一治理的具体行动。全球已有44个国家还把计量写入了《宪法》,是见计量管理的地位之重要。在量值、量域、量传发生重大变化,新技术不断创新和经济全球化的今天,对计量的管理也遇到了重大挑战。首先是计量的法治化管理。计量本身就是对人类社会生产、生活、社会管理的一种一技规范,也属于大法治的范畴。而对计量的管理更应遵守法治原则,公平公正、公开透明,追求社会正义,促进社会进步。因此建立完善的计量法治体系、基本标准体系、技术规范体系,检定、校准、溯源,认证体系,保障量值准确、统一、可靠,应是计量管理的根本方向。仅靠技术手段、行政手段、诚信教育手段是远远不够的。其次是有政府管理的社会化管理。计量管理离不开政府管理,在法判计量管理中,政府应当担当重任。但在计量数量如此巨大,计量需求千变万化,计量数据流动如潮,虚拟计量日新月异的新形势下,单靠政府管理是无法奏效的。必须用大计量的新思维,走计量社会共治之路。计量与人人相关,人人都要管理计量。特别是浩如烟海的实用计量(工业计量),必须动员、教育、引导、激励企业、社会组织、媒体、个人等所有相关主体参与计量管理。政府主要用法治方法管住、管好贸易结算,安全生产、医疗卫生、环境监测、资源控制、社会管理和国家安全等七大计量。实用计量主要由社会共治,无论是工业计量,还是工程计量、服务计量、农业计量、商贸计量、民生计量、能源计量等等,都应逐步放开管制,减少行政审批,由计量单位主体承担主要责任。再次,计量管理的效能化。计量是人类认知世界、改变世界的工具,是人类的共同语言。计量对经济社会发展有重大促进作用和实际贡献。有分析认为:计量对经济总量的贡献率在4%-6%左右。对计量加强效能管理,明确投入产出绩效,有利于增强全社会对计量的重视和充分发挥计量的重大促进作用。最后是计量管理的全球化。据分析,全球8%的贸易活动都要经过计量才能完成。在贸易全球化的过程中,计量的统一性、一致性、准确性,对于减少贸易壁垒,加快贸易活动进程,保障公平公正交易等有不可替代的作用。为此,国际计量组织各成员国,正在大力推动测量和校准结果的国际多边互认制度。1997年-1998年间,国际计量局在巴黎召开两次《米制公约》成员国国家计量院院长会议,签署了有关标准和测量证书的互认协议,并在成员国之间开展100多项计量关键比对,促进实现量值的国际统一。经济全球化,计量国际单位制的全球统一化,已到了瓜熟蒂落,水到渠成的大好时机。遗憾的是世界头号经济强国美国,至今尚未全面实行国际单位制,对计量全球化治理造成障碍。据了解,世界上现在仅有三个国家没有废止英制,分别是利比里亚、缅甸和美国。美国尽管在科学领域已使用国际单位制,但在生产、生活中仍大量保留使用英制计量单位。如英镑、英里、英尺、英码、英亩等等,有时是两种单位并用造成混乱。如1998年,美国发射一颗气象卫星,还没有进入轨道就坠入大气层损毁。一查原因,就是因为洛克希德马丁航天公司提供的导航系统采用的是英制单位,造成误差,导致1.25亿美元的重大损失。自1886年美国联邦法律已认同“米制”的合法性。但100多年来,一直是双规并用。1975年,福特总统签署使用计量国际单位制法案,但仍是自源采用。进入新世纪,美国在科研、贸易、汽车、交通等领域的国际单位制已有较大进展,但仍未彻底解决问题。据美国商务部分析:光是由于美国实行英制造成的贸易壁垒,十年间出口损失就在6000亿美元左右。在我国实行的“一带一路”发展战略中,计量单位的一致性,计量量值的准确性,量值的溯源、传递、对比、校准、认证等技术活动,是保障贸易公平,促进投资项目:人才交流、资金流动的重要基础。大力推进计量管理全球化,实现计量单位统一,量值准确,是新计量革命和大计量时代的历史人物。
   第五是量智革命。量子计量基准,基本物理常数基准、纳米技术、石墨烯技术、大数据、云计算、机器人等一系列创新,都将催生计量的智能化革命。首先是网络时代引发的革命。飞速发展的互联网、移动互联网、智能手机网、物联网、传感网、生物网、神经网、仪表网、数字网、智能网乃至太空网,使计量面对前所未有的挑战。从计量基准的确定、到量传溯源、计量器具的更新、、实用计量的爆发式增长,法制计量的一致性、准确性、安全性、全球化,都必将随着各种网络技术的进步而发生重大变革,新一轮计量技术革命、管理革命、信息革命的大幕已经拉开。计量在创新网络、运用网络、监管网络、测量网络、维护网络中的作用越来越大。网络世界、虚拟计量的巨大需求,也是计算发展的大好机遇与挑战。如网络约车、网络导航、网络控制下的自动驾驶,网络计价、卫星导航、电子地图、工程建筑中的微变量,金融中的区块链、智能化水表、电表、煤气表、远程医疗、网络教育、智能手机话费、流量计算、精密仪器、数控高端机床等等,都是网络时代的新计量,大计量要解决的实际问题。其次是数字时代引发的革命。从人类在五万年前开始使用语言,三万年前使用文字,到1000年前发明印刷术,为现代信息革命奠定了基础。从1837年后电报、电话、广播、电视的发明,到1946年美国宾夕法尼亚大学研制的第一台数字电子计算机,开启了数字革命的大门。从玛雅文明的二十进位制,到欧亚文明的十进位制到数字电子计算机的二进位制,信息化、数字化浪潮席卷而来。2014年出版的《数字计量学导论》一书,提出并研究一个重大问题:计算机世界中的数字本身能计量吗?张钟华院士在序言中指出:只有把现实世界与虚拟世界结合,才能使虚拟世界中的计量问题成为有源之水、有本质木。计算机中二进制数字组合编程,必然涉及高低电压和时间的计量。通过计量手段,对信息技术中二进制数字形式、内容、结构、语义、表达方式以及物理设备,系统性能进行计量研究,则构成数字计量学的基本内容。该书通过二进指数据在计算机世界中占实体空间的比特量和表达。
  人类逻辑思维的软件量的研究,把比特量和软件量作为基石,构建了计算机世界的计量大厦。进而对网络流量、网络带宽速率测量软件的计量、文本相似度软件、声波识别软件、图像识别软件、计算机性能、云计算性能、计量器具软件、测量软件的计量与可信度测评做了深入探讨。结论是:虚拟世界中的数字、软件、网络流浪等等都是可以计量的。计量为网络创新、网络运行、网络安全、网络控制系上了保险绳、安全带。再次是智能化引发的计量革新。以传感器高端化、智能化为核心的物联网,使计量溯源量传,乃至计量器具的定义都会发生重大改变。有人论,物联网会比互联网带来更大的技术创新,未来世界是物联网的世界。而纳米、基因、大数据、云计算等新技术,使机器人的使用在人类生产、生活和服务中越来越普遍。我们正面临一场机器人革命,这同样对计量工作也是重大新挑战。更大的冲击来自于人工智能。近年来轰动全球的“深蓝”、“阿尔法狗”战胜人类顶尖象棋、围棋高手,让人工智能大放异彩。接连出现的家庭服务机器人、餐饮机器人、厨师机器人、教育机器人、达芬奇手术机器人、水下机器人、消防机器人、乒乓球对打机器人、建筑机器人、驾驶机器人等等。机器人可以写新闻稿、远程医疗、代替律师做简单辩护,甚至用机器人设计制造,管理机器人已经屡见不鲜。一个智能宇宙正在到来。然而目前我们所见到的还是智能化时代的初级阶段。学者们把人工智能大体分为三大类:一类是弱人工智能。即通过电脑对人脑思维过程信息的获取、分析、整理后,让机器对人体功能、行为进行模拟,以达到人类某项目要求的智能系统。上述所列各类智能机器大都属于弱人工智能系统。目前世界各国智能化都处在这一阶段。第二类是:强人工智能。即使人工智能达到全面与人类相同的智能阶段。打个比方,弱人工智能模拟的大脑神经元不过五百个,而强人工智能模拟人脑神经元可能要超过1000亿个。弱人工智能,相当于人类3岁左右智力水平。强人工智能则是成年人智力水平了。人类原先所独有的思考、计划抽象思维、复杂理念、快速学习、经验积累、解决一般问题甚至复杂问题的能力等等,强人工智能系统都能办到。再往后发展就是人工智能大爆炸阶段,超级人工智能阶段,就是在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑聪明很多的智能系统。有人用人的智商做类比:弱人工智能的智商为30-80,强人工智能的智商为80-130,超级人工智能的智商可能是一万二千以上,令人无法想象。因此有人担忧:人类届时无法控制世界或归于毁灭。目前强人工智能还处于研究初级水平,但按照加速回报、深度学习、跳跃式学习等原理,有人预测,强人工智能的奇点就在2040年,至今不过二十多年了。届时,可能对人的定义都要重新改写。如《未来简史》作者分类:人可能会有三种,一种是生物人,原装有机人;一种是半人机混合人,人的肢体、内脏甚至大脑都可被人造设备更换,如仿生手、眼、腿,纳米机器人在人体血管中巡航,最近出现人脑与芯片、电脑直接对接等等,人类可以获得永生。最后一类是非有机人、超级人工人,机工人。由超级人工智能人生产的各类超人、神人将会统治世界乃至移民外星。由胡虎先生主编的《三体智能革命》中预测,由物理实体、意识人体和数字虚体三体合一的“大知识”、“大智能”时代即将来临。可见智能化时代对人类、对计量带来巨大挑战。光是在弱人工智能时代,传统的计量方式、计量器具、量传溯源、计量管理等都会发生颠覆性的攻克。例如:第一个具有智能制造特点的数字化工厂,德国的西门子安贝格电子制造厂,近千个制造单元在赛博物理系统(cps)支持下联网互通。工业软件精确地计量、控制所有产生和质量检验活动。所有生产 “痕迹”都形成“大数据”,超精确的智能计量控制使产品质量达到极高水平。每100万件产品中,次品为15件,可靠性达99%,可追溯性高达100%。
  综上所述,计量发展史上正面临一个大变化、大综合、大创新的时代,我称之为大计量时代。大计量的基础背景是新技术革命和经济社会全球化所带来的时间、空间和知识革命。正如阿尔文·托夫勒在《财富的革命》一书中讲:由于超高速的发展,时间正在变得非规则化,由于人类能够测量、探索或控判越来越短和越来越长的时间段,有历史意义的变化已经开始。网络世界的虚拟空间,太空世界的神秘空间,知识密集度、信息数据的大爆炸,都在改变着计量的深层原理和反应范围。正是这种改变,把计量由边缘推到了中心,由基础推到了主导,有支撑推到了核心,有保障推到了关键,由滞后推到了引领的重要地位。二十一世纪将是计量主导的世纪。一切世间问题都是技术问题,都是数量问题,都是可以计量的问题。正如三百多年前近代科学家的泰斗笛卡尔所说:万物都可归结为数学。数学探讨的是秩序与度量,无论是数学、图形、星座、声音或是其他任何事物,都有一个度量问题。(见《熵:一种新的世界观》第16页、上海经济出版社,杰里米·里夫金,特德·霍华德著)这就是大计量。新时代的大计量,是一种超大量、超高端、超快捷、超精准、超范围的计量活动。新时代的大计量有以下特点:其一,大主体的计量。大主体是包括一切组织、单位和个人,即人人计量。而不仅仅是政府企业科研人员的计量。生命过程就是计量过程。其二,大空间计量。跨地域、跨界、跨空间、全球化、太空化、宇宙化的计量。其三,大系统计量。物理、化学、物理、气、固、液合态、工农业、服务业、各领域、全方位、全环节、全过程、都要计量。其四,大时间计量。宏观如光年,微观到纳米飞秒,(千万亿分之一秒为一飞秒)(光在真空中一飞秒仅走0.3微米),对光速,超光速时间段的计量。其五,大综合计量。单体、单量、单数计量向综合、跨界、标准组、混合单元的实用性、综合性、重混计量转变。其六,大流动计量。由固定、稳定、常规剂量向实时、即时、变化、遥控、超时空、流动中的计量变化。其七,大智能计量。由物理体、意识体、数字体三体化革命,引发计量智能革命。对自动化、自主化、隐形化、虚拟化、思维化、情感化、迭代化、内在化、非接触化、非实物化、人工智能化、网络化、信息化、数字化等等,都在智能的平台上进行计量。大计量是有计量史以来的最大一次革命。我们应当重塑新的计量观、认识观、认知观、实践观。让大计量理论引发一次人类的思维革命、技术革命和生产、生活革命。用计量认知历史,改变现在,掌控未来。计量强则国强、计量兴则国兴,计量有未来则人类有未来。天下兴之、计量有责。
2 重新认识计量的地位与作用
  基于对新技术革命、经济社会全球化引发计量革命的分析和大计量理念的构建,我们应当重新认识计量的地位与作用。简要阐述计量有以下九大作用:
一是对科研发展的引领作用
  笛卡尔所说的万事万物都有计量问题。没有计量就没有科学。历史上三次技术革命,都是以计量测试技术的突破为引领,又以计量的精准验证为推动。特别是实验室的计量水平,更体现科研水平的能力,是一国科技的核心竞争力。计量精度的每一次提高,都有给相关领域的技术创新、技术进步带来新动力。未来的信息革命、生物革命和智能革命,也要计量水平的提升来引领其快速发展。因此,计量不仅是科技发展的基础,支撑,更是科技发展导航仪,先遣军。已从后台走到前台,从边缘走向中心。对未来发展的探索作用也是日益显著。
二是对经济发展的促进作用
  农业方面的土、肥、水、种、密、保、管、工,产品质量安全,现代农业机械化、信息化、水利化、绿色生态化等等都离不开计量促进。特别生物计量对农业发展极为重要。工业方面的技术应用、产品质量、企业管理、创新研发、工艺装备、基础材料、基础元器件、标准化、信息化、自动化、智能化等等都要靠高精尖的计量技术加以促进和提升。计量上不去,就造不出好的圆珠笔、马桶盖、电饭锅。没有计量高水平,也就没有航空航天、太空探索、高铁高速、深海技术的发展。
服务业中的生产性服务、生活性服务和社会性服务,无时无刻都在由计量保障。因此计量对经济的发展在大计量时代更多体现为促进作用。对贸易的公平保障更为突出。
三是对国防军工建设的支撑作用
  古人就非常重视计量对军工的保障作用。《孙子兵法》中说:兵法:一日度,二日量,三日数,四日称,五日胜。地生度,度生量,量生数,数生称,称生胜。现代军工国防中,无论武器装备,后勤保障、兵员素质、战争谋划等等都离不开计量。特别是有了太空战、信息战、网络战、超导战、核弹、电磁、激光战、预警、心里战、新闻战、机器人战、无人战、智能战、超限战、防护网,陆、海、空、外太空、虚拟空间等等,都要靠高精尖的计量能力给予可靠保障。新中国之初计量事业的发展,就是因为在战事中各种枪支弹药、大炮、车辆、装备等等,计量单位不统一,计量精度不高,标准化程度不高等等,才对计量给予高度重视,从机构、人员、经费、仪器设备、国际交流学习等方面加大投入,快速发展。
四是对社会管理的规范作用
  社会管理中的量化管理极为重要。历史学家黄仁宇先生在《中国大历史》一书中多次指出,中国在历史上与西方发达国家的差距就在于数目字管理。从人口、土地、山川、河流、矿藏、森林、草场等自然资源的管理,要靠计量来规范。对交通运输、车辆管理、防灾减灾、消防、民政、气象、宾馆酒店、公共设施、水库水坝、电站、水气、社会组织等等都需要计量作为规范管理的技术数量支撑。
五是国际交往的桥梁作用
  在国际贸易中80%的交易要经过计量来实现。国际间的工程、打破贸易技术壁垒、商品包装、基础设施、货币金融、信息交流、科技交流、文化交流、人员交流,所有往来都有计量的身影。深知语言的交流,最新智能翻译机等等都需要计量架起交流的桥梁。
六是政治秩序的维护作用
  中国古代朝代交替,大都需要重新调整计量单位,并制定相应法规。现代政治管理,社会正常秩序的稳定,也离不开剂量的维护。如司法、法律的量化、民主选举、选票计数器、政治措施的量化、国家安全、网络安全、公共安全的管理都需要剂量的技术支撑。
七是社会文化的发展的提升作用
  计量文化本身悠久灿烂,也是文化建设的重要部部分。计量思维、计量认识、计量艺术、计量教育、培训、计量考古、计量创新、计量国际交流比较、计量史研究等等都对社会文化进步有推动作用。计量还对社会文化教育、文学艺术、精神文明建设、核心价值观的塑造都有积极促进作用。如计量讲究的精准、精细、精致、精益求精本身就是工匠精神。剂量的公平、公开、诚信、敬业、平等等理念本身就是核心价值观。印刷出版、新闻、知识产权、版权商标等都离不开计量文化。在计量人看来,贝多芬第五交响曲、股市泡沫和流感病毒都不过是三种不同的计量方式。国画、油画、摄影、雕塑等艺术,都与线条、颜色、光影、结构的计量密切相关。掌握了高水平的计量技术,对社会文化水平的提升将有重大作用。文化的计量评价也是需要重新认知,深入研究的。
八是对生态环保和节约资源能源的保护作用
  大自然中的生态平衡、生物链、动物植物种群的监测,统计分析,都离不开计量。特别是环境保护,应对气候变化,计量的保护作用,作用尤为明显。环境监测中量值计量溯源传递、一致性、稳定性的服务,计量检定校准和标准物质的服务。污染物排放量、电磁干扰计量测试、震动、噪声、大气、水、微生物等污染的计量日益重要。如室内、车内、空气质量的监测。已发现化学污染物500多种,挥发有机化合物307种。需要计量提供气体标准物质作为计量标准,用于监测仪器的校准和分析程序的质量控制。各类环境辐射监测计量,核电话辐射安全监测计量,用各种先进计量手段保证环境监测的精确性。在标准物质和准确定值方面,计量大有可为。如研制有机污染物的单标和混合液标准物质,研制水质分析,水环境监测、水源分析的无机、有机混合标准物质,对重金属污染的标准物质以及药品、农药、化肥物的污染分析,环境基本标准物质及量值钥源体系的建立。对大气变化、海洋、盐度、湿度、风速、温室气体、大气压、光学性质、太阳和地面辐射、气溶胶成份,以及提供激光、雷达、红外遥感、光谱测量、碳同位素测量等计量标准、计量仪器、量传溯源体系等等。在国家能源、资源计量方面,各类基标准的完善,能源资源节约的仪器仪表计量器具系统,计量检测,量传溯源体系的完善,能源资源检测技术的发展,能效计量比对服务等等,大大促进了能源资源的节约利用。提高了效率,保护了资源环境、生态形态。计量将成为生态环保的保护神。
九是民生计量的保障作用
  主要体现在食品、药品、医疗器械、水表、电表、煤气表、各类衡器、定量包装,社会公用计量保障作用。这些领域中所涉及的仪器设备,分析方法、监测过程所有量的确定,都需要通过计量手段验证,以达到量值统一准确,保障安全,提升质量水平。例如食品中的农残、药残、有机污染物、重金属、微生物、添加剂等各类含量是否安全,要靠制定标准来制定。而各标准的制定,则要靠准确的测量数据、仪器检定、检验等作为量化管理的计量支撑。
3 对大计量战略的几点建议
第一、完善法治,确立计量事业的主体地位
  建议:把计量的基本要求写入宪法。
  世界已有44个国家把计量写入宪法,我国秦代就立法统一了度量衡。要从计量认知世界,计量改变世界,计量发展世界的高度,确定计量的主体地位。建议在本届人大任期内尽快修改《计量法》,要在心计量法中体现时代发展、计量创新、体制改革、计量技术创新等新内容。尤其是应当有信息计量、网络计量、生物计量、纳米计量、量子计量、智能计量、太空计量等新内容。
  建议:尽快组织编篡计量法典。主要应包括宪法要写的内容,计量法,国务院条例、地方法规、规章、部门规章、各类国家、行业、地方计量基标准、技术规范、检定规程(2012年,已备案的计量检定规程共1302个,其中部门规程732个、地方规程570个。)国家计量检定系统表,各类检定目录、型式详价管理,校准管理等相关规定。保证法规、规定的一致性、准确性、并公开透明。建议把计量严重犯罪写入刑法。如故意欺诈罪造成的严重后果和损失者,应当入罪。
第二、制定大计量发展战略、明确计量兴国基本方略
  建议:尽快启动组织制定《2020年--2040年中国计量发展战略规划》。要把计量兴国作为国家发展的核心战略之一。进一步明确计量未来二十年的发展目标,战略重点、战略措施、战略合作、战略保障。进一步明确大计量时代新型法律架构,体制架构和技术架构。要力争财政每年有100亿大计量专项投入,20年2000亿的投入。我国财政收入2016年一达15万亿九千亿,100亿支出不但有能力而且有回报。据测算,计量对GDP的贡献大约为4--6%,2016年就大约为四万亿左右,二十年累积贡献应超过100万亿。所以二十年2000亿的投入很值。每年100亿由质检总局统一规划使用,面向全国,突出重点、购买服务。目标:到2040年使中国计量成为世界计量第一阵的主要成员。(前三名)。
  建议:成立专门研究机构---大计量战略发展研究院,作为计量事业的顶级智库。为制定战略规划、研究国际计量态势,完善法规体系,制订重大方针政策提供高质量,专业化的智力支持。
  建议:建立大计量战略所需要的人才库、数据库、档案库、统计分析平台、信息化交流平台。要重点研究计量的经济效益、社会效益的评价指标、评价体系、贡献率、社会公平指数、社会管理评价等,计算计量的投入产出比,并做国际比较。
第三、改革管理体制,明确大计量主攻方向
  建议:抓紧研究方案,应对十九大前后新一轮的机构改革。变压力为动力,变挑战为机遇。无论分与合,都要保持中央、省、市、县四级计量机构包括技术机构的相对独立性、完整性。专业队伍、专业技术机构不能散、不能乱,这是共和国的宝贝,是国家核心竞争力的依托。有专业机构、专业人才、专门法规,计量就有希望。同时在量传溯源体制上要变重直体系扁平体系。可以考虑去掉大区、或以上大区为中心,几省合并的量传溯源体系,以适应大计量、新技术、网络化的新需要。
  建议:越是改革越要重视计量的主导、引导、支撑和保障作用。建立成立未来20年大计量战略发展领导小组,组长由中央领导担任。下设国务院计量发展办公室,可设在质检总局。成立大计量战略发展部际协调联席会议,由计量办统一负责相关协调工作。
  建议:明确三大计量的基本战略定位。我的看法是:管好管住法制计量,放开引导实用计量(不要再叫工业、工程计量了),服务提升科学计量。三大计量都有成就,都有短板。目前最大的短板还是实用这部分。目前我国主要计量寄标准、标准物质和量值传递溯源体系覆盖率不足60%。重点应放在实用计量上,放在企业、产业、工程上,只有计量水平的大提升,才有质量水平的大提升。
第四、重溯科学计量格局,明确科学计量联盟的地位与作用
  建议:以183项国家计量基准保存单位为基础,组建以中国计量科学研究院为核心,又清华、北大、中科院、浙大等相关单位参加的中国科学计量战略联盟。(计量基准保存单位主要是中国计量科学研究院,少部分保存在中国测试技术研究院,个别保存在广东、上海、北京、辽宁等计量院,国家高电压计量站、中航集团203所,北京长城计量研究所),个人想法:国家计量基准在未来要相对集中在中国计量院。量院要承担战略联盟要制订章程,明确各自权利、责任、义务。中国计联盟组织、领导、规划、协调的任务。主要负责赶超国际先进计量,尖端计量技术,成为国家队的科学计量主力军。联盟在信息、技术、人才、设备、实验室可以联通共享。在重大项目上联合攻关,在资金使用上,多渠道筹资,集中使用、收益共享。形成合力,合作共赢。
  建议:放开核准市场。一般性计量技术机构,子啊完成量传溯源,检定任务之后,都可以从事计量核准服务活动。可否考虑,依托省级、市级、县级计量技术机构,组建计量核准集团。也可由总局考虑组建国家队的计量核准集团。面向三大产业、面向企业、社会单位、面向一带一路、面向全球化。
  建议:设立科学计量创新奖,实用计量贡献奖。争取成为国家级奖项,鼓励计量创新发展,鼓励计量为经济社会各项事业发展做出贡献。此建议可考虑写入《计量法》。
第五、抓好计量教育事业,明确计量文化的重要地位
  建议:重新考虑中国计量大学与质检总局和整个计量事业的关系。申请教育部明确由质检总局对计量大学实行业务领导或指导,在学科规划、设置、经费支持(在战略规划项目中列支),师生交流、教育科研、信息交流等各方面重新归队,发挥大学专业计量教育对国家计量发展的智力支持。要开设计量学,计量史,计量国际比较研究,专科计量学等等。并由此向下延伸,在中小学教材中体现计量基础知识的内容。从认识论的角度培养国人对剂量的认知,并用计量思维,计算科学认识世界,改变世界、成为人生观、价值观。凡是讲量化、讲计量、讲精确、讲诚信,形成从教育基础入手的计量文化。在教育中培养大计量新时代要求的各类计量人才。这是计量事业的根基所在。多设一些计量博士、硕士,多设一些计量方面的院士。国际计量委员会的专家有十多位是诺贝尔奖得主。我们期待计量诺奖中国人。 
  建议:建立计量国家博物馆。普及计量文化。全民知计量,全民讲计量、全民做计量,全民共享计量的成果。让计量文化深入人心。要组织专家学者组织编写计量故事100例。让计量走下神坛,走出象塔,真正成为国家的核心竞争力,全民的基本认知素养。关键是普及,是通俗易懂,活泼有趣,确实有用。要大力弘扬计量人的工匠精神。爱岗敬业,持之以恒,精益求精,是计量文化,是最典型的工匠精神。计量人的优秀代表,是最典型的中国工匠大师。应当形成全社会重视计量、尊重计量、支持计量、实践计量、争做计量兴国的排头兵   
第六、深化军民融合,明确计量对国防建设事业的支持保障作用
  建议:计量在军民融合方面大有可为。一方面军要融民,把先进计量技术向民用转移,以经济建设为中心,以民为本。另一方面民要友军,在高精尖计量技术使用上优先国防,提高国防能力和水平,在大计量的格局下,保证计量的国家统一,形成合力。在军民融合中,要注意把握保密分寸。当今世界,信息发达,公开是通则,保密是持例。该公开的一定要公开,该保密的一定要保密。让计量的军民融合走在前面,结出丰硕成果。 
第七、深化国际合作,明确计量发展赶超目标
  建议:在经济化、计量全球化的大背景下,深入开展国际合作,明确中国计量赶超市级先进水平的目标,具有重大意义。目前我国计量基准实现国际等效的项目约占总项目数量的50%,说明我国计量水平能力在世界上还不是最先进方阵成员。因此,深化国际计量的交流与合作,力争在20年内成世界第一流的计量大国、计量强国,提高中国在国际计量领域的影响力、话语权,为人类计量事业的进步作出更大贡献,应当成为大计量战略的重要目标。为此,我们积极参与计量国际活动和交流,在国际计量组织中领导架构、专家队伍中有中国的一席之地。大力开展同先进计量国家的项目合作、信息交流、人才交流。可以考虑聘用外籍专家人员到中国做计量研究,开展深度交流,适当时发放计量专家的中国绿卡。积极推动国际计量组织的改革,可否研究国际计量委员会同法制计量组织的合并,形成合力,减少成本,构建统一大平台。积极参与国际计量发展战略研究,使中国的关键大国地位与计量水平发展相匹配。 
  总之,大计量时代正在来临。计量已是二十一世纪的新资源、新财富可持续发展的新动能。我们要用战略思维,战略眼光重新为计量定位。对内理顺关系、整合力量。在质量的四大基础中,计量是最主要、最基本、最关键、最核心的要素。计量就是最基本的标准。标准的本质是一组计量参数和规划的组合。离开了计量,标准就是一堆概念。认证,检验检测更离不开计量。要明确计量的主导、先导、核心地位与作用。明确计量同质量是一个硬币的两面,至少二者同等重要。因为没有计量,没有数量指的质量是空中楼阁,是无本之木。人类所有认知都源于量。对外要叫响计量兴国,要让上上下下彻底转变观念,只有量化的才是科学的、合理的、可行的、先进的。要让计量成为现代中国人的基因,培育计量方面的最强大脑,才能立于世界民族之  。计量立国,计量兴国、计量强国。计量是决定人类前途和命运的最靓丽、最迷人的光!!
  
                                刘兆彬
                       2017年3月30日
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