計量科學技術是基礎科學，是應用科學，同時也是先導性科學。在新興科技領域產生和發展的過程中，往往需要新的計量基準、標準的建立。因此，加強計量科學技術基礎研究，對各學科的研究和經濟建設、社會發展有著重要的意義。

計量該怎樣伴我們走向未來

計量該怎樣伴我們走向未來呢？我們要適應世界前沿科技領域的形勢，既要著眼世界，更要立足現在。

一是全球可持續發展面臨著能源、資源和環境的制約，傳統的大量耗費不可再生自然資源和破壞生態環境的經濟增長方式已經難以為繼，必須走科學、協調、可持續發展的道路。創新成為解決人類面臨的能源資源、生態環境、自然災害、人口健康等全球性問題的重要途徑，成為經濟社會發展的主要驅動力。計量科技要滿足支撐人類社會發展中面臨的重大的緊迫需求。

二是跟蹤國際計量科技的整體發展，積極應對國際單位制（SI）重大變革。國際單位制是計量學研究的基礎和核心。米、千克、秒、安培、開爾文、摩爾、坎德拉七個基本單位的復現、保存和量值傳遞是計量學最根本的研究課題。隨著現代科學技術的進步，用基本物理常數來重新定義國際單位制中的大多數基本單位已成為國際計量科技的發展趨勢。這是自1960年SI建立以來前所未有的重大變革，對于整個世界計量界乃至社會各個領域的測量準確度將產生深遠的影響。目前世界先進國家已紛紛開展相關研究并持續攻關，我國必須緊密跟蹤、科學應對，才能使中國計量體系的建設順應國際計量體系的發展，才能在國際上爭取話語權，占據主導地位。

三是新的應用領域內的戰略性新興產業發展對計量科技提出了更高要求。能夠促進經濟持續發展、提高生活質量的應用新領域中的計量科技在世界各國得以優先發展。例如：太陽能、風能等新能源的發展要求新的計量技術支持；環境變化的監控要求在溫度、溫室氣體量以及海水含鹽量等測量方面，建立長期穩定的計量基、標準和溯源體系；二氧化碳、氮氧化物及易揮發有機化合物在低濃度時的微量變化的測量將是計量領域的一個巨大挑戰；納米材料的發展及其在航空、航天和安全保障領域的應用，成為使有效測量具有超高準確度和可溯源性的推動力；醫學領域中不論是診斷還是有效而安全的治療都需要準確可靠、可互認的測量數據支持。以美國為例，NIST以促進國家創新、提升工業競爭力為使命，緊密圍繞測量科學前沿領域和國家重點發展戰略開展持續而深入的研究工作，目前正在開展的重點項目包括：可互用智能電網建設，太陽能及存儲等先進能源技術，綠色節能建筑測量和標準；支撐總體經濟系統碳排放限制和交易體系的測量與標準；納米技術相關環境、健康和安全測量與標準；醫療信息技術，支撐醫療領域創新的測量標準和測量技術；信息技術安全，如數字安全，量子信息科學，以及測量科學前沿的量子計量標準和測量技術……

四是國家經濟社會發展對計量的需求不斷加大。世界各國均結合本國社會經濟發展的特點開展計量科學研究，建設科學研究和工業技術發展所需的測量能力，進行新技術探索。

1.推進自主創新和建立創新型國家對計量科技提出新要求，自主創新是國家競爭力的源泉。黨的十八屆五中全會通過的《關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》中提出，深入實施創新驅動發展戰略。發揮科技創新在全面創新中的引領作用，加強基礎研究，強化原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新。科技創新能力的提高，對先進測量能力的需求迅速增加，對高精度的測量溯源能力提出更迫切要求。計量科技要實現計量基礎前沿研究的技術突破，要超前儲備，要滿足科技創新和前沿技術發展對準確有效測量的新要求。

2.發展戰略性新興產業和加速經濟結構調整對計量科技提出新要求。培育和發展高新技術和戰略性新興產業已成為我國爭取新一輪經濟和科技發展制高點的重大戰略。信息、生物、納米、新能源、新材料、高端裝備制造等新技術的研究和產業化必須依賴更加準確的測量方法和更為先進的測量手段，尤其是對微觀量、復雜量、動態量和多參數綜合量的測量溯源問題提出了一系列新的要求。如何有效評價新能源的使用效率，如何評價新材料的各種特性，如何實現納米尺度的高準確度測量和量值溯源，如何實現生物技術安全的準確測量、有效分析和量值溯源，都是擺在我國計量科技面前的緊迫任務。

改造提升制造業也是我國提高經濟增長的質量、效益和國際競爭力的戰略重點之一，對計量科技的需求不斷增加。汽車業、船舶業、鋼鐵業、石化業對力值、扭矩、加速度、壓力等機械量的測量準確度提出了更高要求，同時要求進一步拓展測量范圍以覆蓋更大和更小的量值；有色金屬產業、裝備制造業需要解決計量器具在高溫、高壓、強堿、腐蝕等特殊條件下的量值準確性問題；紡織業、輕工業等產業迫切需要將量值快速準確地傳遞到生產設備上，對儀器設備的現場、在線和快速檢測提出了更高要求。

3.維護社會可持續發展和人類生命健康對計量科技提出新要求。節能減排、應對氣候變化等環境保護問題為世界各國高度重視，同時已成為我國社會可持續發展的戰略重點。監控氣候變化需要高準確度的測量，而且必須與長期穩定的計量基、標準建立聯系，才能確定在經歷一段時間后發生的微小變化。無論是能源生產、輸送、交接、使用各環節，還是大氣質量、水質污染等評價控制，以及監測和指導用能單位合理用能、減少污染，科學統計分析和評價節能減排指標等都離不開能源計量和量值溯源關鍵技術的支撐。

食品安全、醫療安全等問題不僅關系到大眾健康和生命安全，而且關系到我國經濟社會的持續穩定發展。加強食品安全、醫療衛生領域的監管，必然以準確的成分量測量為支撐，以健全的質量體系和量值溯源體系為保障，這對化學、生物領域的計量能力提出了新的挑戰。

4.提高國際貿易競爭力對計量科技提出新要求。經濟全球化和國際貿易的發展促進了資源的全球配置和國家的經濟繁榮。如果一個國家缺少國際認可的計量體系和計量基礎設施，其出口產品的測量與檢測結果就難以得到進口國的承認和接受，這就直接造成了技術貿易壁壘。為了消除國外不合理的非關稅壁壘，避免我國出口產品的重復檢驗和因計量數據的國際互認受制于人，也為了阻止國外不合格產品進入中國市場，我國必須實現計量基、標準的國際等效和在此基礎上測量、校準結果的國際互認，才能避免因技術貿易壁壘帶來的巨額經濟損失，才能使我國在國際貿易競爭中不處于弱勢和從屬地位。

5.加強國防安全建設對計量科技提出新要求。全球定位系統（GPS）、俄羅斯的格羅納斯系統（GLONASS）以及歐洲的伽利略系統等衛星系統的正常運轉，其準確性均依賴于時間頻率計量基準。更為準確的導航測量及衛星定位技術，將會有效保障并改善空港、海港的導航安全以及航空器、航天器的安全使用，也將為更好、更及時地預測地震和發布海嘯警報做出貢獻。開發出擁有自主知識產權的各類原子鐘和建設高度現代化的時間頻率計量體系，是建設我國獨立自主的全球定位系統的關鍵所在，也是防止我國軍事力量和國防安全受制于人的重要手段。在航天航空領域的慣導、自導及自動控制系統中，扭矩傳感器得到了廣泛運用，其扭矩值的準確測量和控制也為實施精確定位提供了技術保障。

6.提高自主創新能力作為提升計量科技水平的首要推動力量，以服務新領域的計量需求作為調整計量基、標準體系布局的中心環節，把建設國際一流的國家計量機構作為面向未來的重大戰略選擇，不斷提升服務國家經濟建設和事業發展的有效性和貢獻率。圍繞滿足戰略性新興產業發展、國計民生需要和應對國際單位制重大變革的國家新一代計量基、標準及相關關鍵技術研究和應用，開展以量子物理為基礎的計量基、標準持續研究和前沿計量技術研究，建立和完善新一代計量基、標準體系。開展新領域計量技術研究和國家戰略性、新興產業急需的計量新技術研究，以計量新技術支撐國家戰略、“質量興檢”和標準提升。加強測量校準能力及服務能力的持續提升。加強國際比對，豐富和完善量值傳遞和溯源體系，實現國家計量基、標準、標準物質和測量校準能力的國際等效和互認數量及質量的新跨越。

總之，科技要發展，計量須先行；沒有計量寸步難行。計量是基礎，計量須創新，這是時代發展的要求。回憶昨天，立足今天，展望明天，計量還需大發展。

本文刊發于《中國計量》雜志2021年第11期

原標題：我們為什么需要計量科學(節選)