能否提出一個“加強計量學基礎研究”的計劃(簡稱“強計”計劃)。因為計量學屬于戰略性研究,一定要與國家戰略相吻合,這一點非常重要。目前國家正在相關高校和研究單位實施“加強基礎科學研究”計劃(簡稱“強基”計劃),只有加強基礎科學研究,才有可能從根本上趕超世界強國,否則想整體超越是很困難的。計量學是基礎科學,所以我們能不能提出個“強計”計劃。眾所周知,計量學主要屬于物理科學的范疇,也包括數學、化學,英國的計量院是國家物理實驗室(NPL)。德國的計量院是國家物理技術研究院(PTB)。PTB設在高斯的故鄉不倫瑞克,高斯是偉大的物理學家、偉大的數學家,同時也是偉大的計量學家。俄羅斯計量院是以偉大的化學家門捷列夫命名的,同時他也是俄羅斯計量院首任院長,還是一位偉大的化學計量專家。法國米制委員會的主要成員拉普拉斯是偉大的天文學家和數學家,拉格朗日是偉大的數學家,拉瓦錫是偉大的化學家。所以,計量學的屬性是基礎科學,在測量技術領域要取得突破性進展和測量儀器的跨越式發展,沒有堅強的計量學基礎是難以實現的。在國家大力實施“強基”計劃的今天,實施“強計”計劃,既是對“強基”計劃的支撐,又順應了計量學發展的時代要求。
我國將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。無論是碳達峰還是碳中和,基礎是碳計量,碳的排放量測不出或測出了但測不準,碳達峰和碳中和都無從談起。碳達峰、碳中和,碳計量要先行,重點是建立生物計量體系,核心是植物計量。為此,建議國家制定和實施“碳計量”計劃,計劃的重點是建立起碳排放的計量標準和評價體系,核心是植物、動物的排碳、吸碳及放氧計量標準和評價體系,使碳匯、碳稅、碳交易、碳中和、碳認證有科學、正確的計量值可依。同時,積極與《聯合國氣候變化框架公約》締約國計量同行合作,使我國的碳計量標準體系成為國際上承認的主流碳排放計量標準體系。
測量儀器,尤其是高端測量儀器,基本上都依賴進口,當國外限制時,測量儀器斷鏈是必然的。從國家的視角,我們必須補上測量儀器的產業鏈;從企業的視角,就是要補上測量儀器生產的供應鏈。建議國家出臺扶持測量儀器產業發展的“補鏈”計劃,對研究和生產自主知識產權的測量儀器全方位實施扶持、支持和保護政策。我國多數測量儀器研制機構研制的測量儀器準確度很高,可靠性、穩定性也很好,但產業化很難,因為他們研制的測量儀器既沒有產業鏈又沒有供應鏈,所有的零配件都要自己去生產,生產成本很高,價格必然高于國際同類產品。國內用戶都買國外的產品,導致高端測量儀器市場幾乎都被外國產品占領,一旦出口受限,勢必斷鏈。所以,建議國家出臺“補鏈”計劃,鼓勵國內測量儀器產業的快速發展。
人類社會發展已進入數字時代,數字的核心是測量數據,數據要全、要準,核心是傳感器。人工智能,“智”體現在傳感上;物聯網,萬物互聯,聯的是數據,感知的是數據。傳感器是物聯網的神經元,所以物聯網也稱感知網。只有測得全、測得準、測得快,才會有算力,才會有智能。所以,數字時代的基礎技術之一是測量傳感技術。數字化賦能、智能互聯,遇到的一個共同問題就是感知不行,數據感知不全、不快、不準,亦即我國的測量傳感技術相對落后。建議國家制定實施“感知”計劃,出臺政策鼓勵各類傳感技術的研發和現代傳感器產業的發展,為我國數字政府、數字社會、數字經濟的發展夯實技術基礎。
數字技術的發展,正導致傳統的量值傳遞方式發生變革。建議國家制定“數字量值傳遞”計劃(簡稱“數傳”計劃),將量值傳遞和溯源由實物比對、檢定和校準,改為數據比對、檢定和校準,將儀器在路上送來送去,改為數據在網上傳來傳去。邊緣計算、虛擬現實、數字孿生、區塊鏈等技術已經比較成熟,再加上我國特有的5G網絡和北斗導航系統,為我國實施“數傳”計劃奠定了技術基礎,也構成了我國開展“數傳”工作的先發優勢。建議國家盡快制定“數傳”計劃、出臺“數傳”政策、實施“數傳”工程,在國際上率先建立國家“數傳”體系,為國際計量科學的發展,提供中國方案和中國標準,主導數字量傳領域的國際發言權。
國際單位制的變革,除了“量子化”“常數化”的特點外,就是“秒制化”的特點了。這次新國際單位制中的7個基本單位,除了物質的量摩爾外,其他5個量的單位都是以時間“秒”為基礎的,實際上時間是基本量中的核心量,而且“秒”的復現精度是所有單位中最高的,理論上可達到阿秒。眾所周知,國際單位制起源于“米制”,“米制”是以長度量單位“米”為基礎構建的,至今國際計量局還保留有“國際米制委員會”。基于這一點,新的國際單位制的頒布實施,從某種意義上說進入了“秒制”時代。一個國家的計量水平,在某種程度上體現在“秒”的復現水平,量值傳遞、溯源水平體現在“秒”的傳遞、溯源水平,一國的量值傳遞的“扁平化”程度和水平取決于該國的“秒制化”程度和水平。為此建議國家制定“秒制”計劃,加大科技力量投入,建立時間頻率國家量傳體系,除了提高基準原子鐘的準確度外,要研制各種等級的原子鐘,尤其是便攜式、可移動式高精度原子鐘的研制,在全國布設科學合理的授時站點,建立國際上首個國家時間頻率量值傳遞和溯源體系,保證量值傳遞在國際上率先進入“扁平化”時代。成立國家“秒制”委員會,并發起成立“國際秒制委員會”,發出新單位制的中國強音,引領國際計量新發展。
所謂“單增”計劃就是增加新國際單位制單位的計劃,即將基本單位由原來的7個,增加到8個或更多。國際單位制的基本單位以物理量為主,后來根據化學發展的需要,增加了一個化學量的基本單位。信息科學雖然屬于物理學范疇,但人類已發展至數字時代,從物理世界的工業文明進入數字世界的數字文明,衡量信息量、數字量或數據量的單位“比特”( bit)或 “字節”(Byte),無論是手機流量、計算機內存和硬盤存量,還是網絡傳輸量和速度,“比特”( bit)或 “字節”(Byte)可以說是家喻戶曉的事實上的國際單位,其他7個基本量無法導出這個單位,是時候將其納入國際計量單位制單位,而且應是國際單位制中的基本單位。同樣,心理學的發展,出現了許多的測量問題,是無法用現在的國際單位來定量表述的,也需要增加相應的國際單位。另外,現在碳匯、碳中和、碳認證、碳交易、碳稅等都離不開碳計量,這與許多植物的碳氧排放、吸收有關,也可能需要增加新的國際計量單位,才能滿足這一領域發展的需要,所以在生物計量領域增加國際單位也是計量科學發展的需要。
因此,建議國家制定“單增”計劃,在國內推出這些領域的法定計量單位,然后向國際計量局、國際計量委員會提出增加這些領域國際單位的建議。國際單位制是不斷變革的,國際單位也在不斷地增加和調整,所以我們應該抓住社會需求,適時地提出我國自己的主張和建議,在國際單位制的建設和發展中體現中國方案,做出里程碑式的歷史貢獻。
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