中国计量发展迎来“并道超车”战略机遇期
——访全国政协委员、中国计量科学研究院院长方向
“今年我关注的是国际单位制变革相关的话题。此次国际单位制变革，是一个改写教科书式的变化，是人类科学发展进步中的一座里程碑。”3月5日，全国政协委员、中国计量科学研究院院长方向时介绍了自己今年的两会提案。
作为计量科技领域的“网红”人物，一谈起这个话题，方向的语气和眼神里难掩兴奋，“这是人们认识自然改造自然的一个基本制度、一个基本方法的改变。”也正是基于国际单位制变革带来的重大影响，他今年带来的提案内容是加快构建国家先进测量体系。
一次改写教科书式的变革
从1967年第13届国际度量衡大会实现对秒的重新定义，到2018年第26届国际计量大会全票通过了关于“修订国际单位制（SI）”的1号决议，至此国际计量单位制的7个基本单位全部实现由常数定义。方向说，新定义彻底颠覆了人类测量活动采用实物基准的历史，全面开启了以量子基准为核心的现代“先进测量”时代。世界测量技术规则将实现重构，国际计量体系正发生历史性重大变革，由此带来的影响广泛而深远。“可以想象，依托时间频率实现的量值传递，使得我们今天在北京复现的量值，和我们的子孙后代未来在火星上复现的量值将是一致的。”
方向说，国际单位制的全面重新定义，被评价为“改写教科书的巨大变革”和“自法国大革命以来测量科学最大的革命”。也正是因此，美国国家标准与技术研究院2016年就启动了一项旨在超前布局、实现美国全面领先的行动计划，即芯片上的国家计量院，并已经将最新技术成果首先应用于军事领域；2018年12月，美国总统特朗普又签署了《国家量子倡议法案》，其中将投入4亿美元用于研究量子计量技术和测量标准。欧盟于2016年启动“量子技术旗舰”计划，将量子计量和传感作为四大优先发展领域之一，并预测将在5年内得到应用。英国专门成立了先进量子计量研究院，加强对量子计量标准研究。在亚洲，日本和韩国也都投入巨资，竞相开展相关计量研究。由此，全球发达国家和区域都已竞相布局全新的、以量子计量为核心的各国现代“先进测量体系”。
“整体来看，在我国对于国际计量单位制重新定义带来的巨大发展机遇尚未得到应有重视。”方向介绍说，近年来，在各有关部门的支持和努力下，我国不断加大量子计量基准的研究，已实现“秒”“米”、电学量等国际单位制的新定义，并在本轮温度单位“开尔文”重新定义等方面作出重大贡献，先后被授予多项国家科技进步一等奖。但围绕国家现代先进测量体系的系统性布局显著不足，相关计量基础技术和设施还很薄弱，核心关键技术还未全面突破；军民融合发展、产业创新发展的格局远未形成。
中国计量迎来了“并道超车”的机会
“按照此前的测量方式，如果将来人类登录火星后需要称重，还要把国际千克原器带到火星上去比对校准。”方向说，过去依靠实物测量，测量标准和工具是分离的，此次国际单位制变革最显著的特点就是未来的所有测量活动都将不再依赖于实物基准，而是通过网络传输技术、依托高准确时间频率基准信号，实现无处不在的准确测量。集多参量、高精度于一体的芯片级综合测量，不受环境干扰无需校准的实时测量均将成为可能，进而催生整个测量体系的全面创新。
“过去连弯道都很少有，哪里来的超车机会？”方向说，过去我们很多高端产业仪器基本全靠进口，因为在传统的物理测量领域，发到国家的工业化程度很高，发展历史很长，具有先天的优势，我们经常处于追赶和跟跑的状态。
“但是现在不一样了，国际单位制变革让我们站在了同一个起跑线上，我认为只有并道跑，才有更多的超越机会。”方向说，通过嵌入芯片级量子计量基准，把最高测量精度直接赋予制造设备并保持长期稳定，将为新一轮工业革命提供有力支撑。高稳定、强可靠、自适应、多功能、低消耗的先进测量技术将为人工智能提供可靠的感知，必将促进仪器仪表产业的颠覆性创新发展，也将为现代科技和军事发展提供新的契机。
方向说，我国计量科技近年来发展迅速，获得国际互认的校准和测量能力已跃居全球第三、亚洲第一；我国自主可控的国家时间基准达到3500万年不差一秒，长度量子基准达到每米误差不多于50纳米，都跻身世界领先行列。“但是必须承认，我们目前的科研和国际一流水平还有不小的差距，计量科研工作者要克服浮躁情绪，继续埋首潜心科研。”他说。
“计量事关国家安全、产业发展、基本民生，其发展从来都不应该只是计量部门自己的事。”方向说，基于国际单位制变革带来的重大战略机遇，在今年的提案中，围绕建立国家战略体系、专项科研资金支持、改革体制机制等提出了3点建议。一是高度重视国际计量单位制全面重新定义带来的重大发展机遇，将以量子计量基准为核心的国家先进测量体系作为国家科技基础设施发展的优先领域，纳入国家重大战略，并作为重点列入新一轮国家科技中长期发展规划。二是在国家重点研发计划中，设立专项或重点支持量子计量基准、量子计量标准的核心技术研究，突破一批核心关键计量测试技术，尽快建立具有自主知识产权的测量标准和其他技术标准，支撑“国家先进测量体系”建设。三是建立国家先进测量体系推进机制，大力发展以量子基准为核心的先进测量技术、测量设备，并优先应用于“计量军民一体化建设工程”，实现自主可控，牢牢把握发展先机，推动计量与产业的深度融合。
当天的政府工作报告中，李克强总理提出要强化质量基础支撑，推动标准与国际先进水平对接，提升产品和服务质量，让更多用户选择中国制造、中国服务。
“国际单位制变革就是强化质量基础的一个重要环节，也给了我们一个强化质量基础的重要机遇。”方向认为，作为国家质量基础设施，计量、标准、认证认可、检验检测的重要性不言而喻，必须持续加大支持力度，走在前列。同时，计量准确又是标准、检验检测等工作开展的前提，是基础的基础，只有统一准确的计量，才有可能保证测量活动的量值准确可靠，才能确保一切经济社会活动的高标准和高质量。
计量教育也要从娃娃抓起
习近平总书记在2016年召开的全国科技创新大会上指出，科技创新、科学普及是实现科技创新的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。
干了20多年计量工作的方向，始终将计量科普放在心上。2018年，在电视节目《国家宝藏》里担任国宝“商鞅方升”现代守护人的方向，成为了名副其实的“网红”，这给了他推动计量科普的新思考，他去年提交了的第一份提案就是关于加强计量科普的内容，今年的聚焦点依旧在此。
“现在教科书中涉及到计量内容的，大多是高中和大学的教材，对计量科普来说，这远远不够，应该在孩子小时候就接触认知相关的内容。”谈及计量科普，方向语气稍显严肃。
“推进计量科普工作要靠方方面面，改革后的国际单位制将在今年5月20日世界计量日当天开始正式使用，这是一个宣传的重要窗口期。”方向说，计量科普不能想起来就做一次，要借助各种各样的大众传播媒介和科普活动，实现常态化传播，“今后有机会我还会参加一些有利于推广计量科普的节目。”
在方向看来，计量科普面临的另一个难题是，如何利用有限的资金、有限的资源、有限的空间实现常态化的科普。“以实验室为例，科研专家要在紧张繁忙的工作之余抽出一定的时间、牺牲一定的科研资源来进行科普工作，这两者如何平衡是一个重要的问题。”据方向介绍，作为中国的国家计量院，中国计量院在推广计量科普过程中始终不遗余力，将来会通过常态化的开放日活动和建立计量科学馆等举措，在保证计量科研不受影响的前提下，让各个实验室、每一个实验区，都有一个科普基地，有一些互动设施和互动实验。让每一个青少年进去以后都能感知到计量科技的魅力。此外，还将在专项经费和考核机制等工作中加大对科普工作的支持和倾斜力度。
“计量科普是一个很漫长的过程，但是只要一步步做起来，就一定会见成效。”方向语气坚定地说。