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科學(xué)儀器:大國(guó)復(fù)興的基石

發(fā)布時(shí)間:2023-12-25     來(lái)源:進(jìn)化風(fēng)暴    編輯:衡格格    審核:張經(jīng)緯 王靜

1 我們依舊很落后—卡脖子的卡脖子行業(yè)

改革開(kāi)放四十多年來(lái),我國(guó)的大部分科技產(chǎn)品已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了自主研發(fā)與生產(chǎn),但部分品類(lèi)還高度依賴(lài)進(jìn)口,排名前三的分別是芯片、石油、科學(xué)儀器。

改革開(kāi)放初期,由于產(chǎn)業(yè)鏈基礎(chǔ)薄弱,中國(guó)的科學(xué)儀器采用了大飛機(jī)類(lèi)似的發(fā)展思路,造不如買(mǎi),導(dǎo)致至今我國(guó)絕大部分高端科學(xué)儀器未能自主生產(chǎn),90%的高端科學(xué)儀器需要進(jìn)口。

從國(guó)產(chǎn)自給率的角度來(lái)看,高端科學(xué)儀器卡脖子的情況比半導(dǎo)體芯片更加嚴(yán)峻,已經(jīng)到了不解決就威脅國(guó)家產(chǎn)業(yè)安全和發(fā)展的現(xiàn)狀。

一旦離開(kāi)國(guó)外的高端科學(xué)儀器供給,國(guó)內(nèi)很多產(chǎn)業(yè)例如芯片,高端電動(dòng)車(chē),比如高端核電站等,都面臨無(wú)工具可用的尷尬局面。

諾獎(jiǎng) 191

日本和中國(guó)獲諾獎(jiǎng)人數(shù)對(duì)比:191。未來(lái)5年,差距大概率還會(huì)加大。

日本諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,指獲獎(jiǎng)時(shí)或獲獎(jiǎng)前持有日本國(guó)籍的諾貝爾獎(jiǎng)得主。21世紀(jì)以來(lái),日本已有19人在物理、化學(xué)等領(lǐng)域獲諾獎(jiǎng),平均一年一個(gè),居亞洲首位。除歐美諸國(guó)之外,日本是獲獎(jiǎng)人數(shù)最多的國(guó)家,和以色列囊括了亞洲幾乎所有諾貝爾獎(jiǎng)得主。

中國(guó)大陸只有屠呦呦一人。

在歷年的諾貝爾自然科學(xué)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中,72%的物理學(xué)獎(jiǎng)、81%的化學(xué)獎(jiǎng)、95%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)都是借助尖端科學(xué)儀器來(lái)完成的,其中因發(fā)明科學(xué)儀器而直接獲獎(jiǎng)的項(xiàng)目占11%,可以說(shuō)科學(xué)儀器是人類(lèi)科技進(jìn)步的重要發(fā)動(dòng)機(jī),具有十分深遠(yuǎn)的科學(xué)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

2 沒(méi)有先進(jìn)的科學(xué)儀器,不過(guò)是二流國(guó)家

高端科學(xué)儀器是什么?

“科學(xué)儀器”指的是科學(xué)技術(shù)上用于檢查、測(cè)量、分析、計(jì)算被測(cè)對(duì)象物理量、生物量、化學(xué)量之類(lèi)性質(zhì)的裝置。高端科學(xué)儀器有“五高”,分別是科技含量高、制作技術(shù)高、工藝水平高、精密程度高和性能指標(biāo)高,也意味著價(jià)格高,利潤(rùn)高,門(mén)檻高。

高端科學(xué)儀器的重要性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:是高端制造業(yè)精密質(zhì)控的工具;也是科技人員進(jìn)行基礎(chǔ)研究、先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)工具。

兩院院士王大珩曾這樣總結(jié)高端儀器儀表的作用:“它們是科學(xué)研究的先行官、工業(yè)生產(chǎn)的倍增器、軍事上的戰(zhàn)斗力、生活上的物化法官?!?

高端科學(xué)儀器自身也是一個(gè)高科技產(chǎn)業(yè),它能夠支撐和帶動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,提升大量相關(guān)產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

上世紀(jì)九十年代,美國(guó)商業(yè)部國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局就曾發(fā)布專(zhuān)門(mén)的評(píng)估報(bào)告,明確指出高端儀器工業(yè)對(duì)美國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的影響非常大。在美國(guó),高端儀器工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%左右,但它對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到了66%。

以色列幾十年把巴勒斯坦按在地上摩擦,不是簡(jiǎn)單依靠GDP,而是科技創(chuàng)新。當(dāng)年大清也曾世界GDP第一,依舊被列強(qiáng)欺辱,就因科技落后??萍紕?chuàng)新對(duì)于社會(huì)進(jìn)步和提升國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力是不可替代的。沒(méi)有高端科學(xué)儀器,就沒(méi)有先進(jìn)的科技,也就沒(méi)有先進(jìn)生產(chǎn)力,就要被一直卡脖子。如果中國(guó)要在科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)先,在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域不超越,就不可能完成這個(gè)歷史任務(wù)。

3 中外差距—“遙遙領(lǐng)先”的不是我們

目前,中國(guó)已成為全球最大的生產(chǎn)加工基地。中國(guó)經(jīng)濟(jì)總量?jī)H次于美國(guó),2022年中國(guó)GDP是美國(guó)的70%,是日本的3倍。但中國(guó)科學(xué)儀器的市場(chǎng)規(guī)模并不能與經(jīng)濟(jì)總量相匹配。美國(guó)在全球科學(xué)儀器市場(chǎng)的占比為36%,中國(guó)占比僅為12%,日本約為11%2022年數(shù)據(jù),2023年新數(shù)據(jù)大概率是日本依舊領(lǐng)先中國(guó))。

2022年全球Top20的儀器廠家之中,美國(guó)有11家,日本,德國(guó)各3家,瑞士2家,英國(guó)1家,沒(méi)有一家企業(yè)出自中國(guó),而在前十家名單之中,有6家企業(yè)來(lái)自美國(guó)。

國(guó)內(nèi)國(guó)外對(duì)比 截至20235

國(guó)內(nèi)科學(xué)儀器公司市場(chǎng)、市值跟國(guó)際差距巨大,與中國(guó)經(jīng)濟(jì)總量十分不匹配。

我國(guó)高端科學(xué)儀器嚴(yán)重依賴(lài)進(jìn)口的現(xiàn)狀

2016-2019 年間,中科院下屬研究所采購(gòu)的200萬(wàn)以上的科學(xué)儀器中,國(guó)產(chǎn)質(zhì)譜儀、X 射線類(lèi)儀器、光學(xué)色譜儀、光學(xué)顯微鏡比例不足 1.5%,其中,光學(xué)顯微鏡國(guó)產(chǎn)采購(gòu)率為0。類(lèi)似核磁共振波譜儀、液質(zhì)聯(lián)用儀、X射線衍射儀的“國(guó)貨”占比率,僅為0.99%、1.19%、1.32%。

在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域,進(jìn)口品牌對(duì)我們是“遙遙領(lǐng)先”!中國(guó)任重道遠(yuǎn)。

4 前途路漫漫--國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器發(fā)展五大難點(diǎn)

第一難題:研發(fā)難

科學(xué)儀器特點(diǎn):技術(shù)復(fù)雜、集成度高,研發(fā)難度大。目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的大部分科學(xué)儀器都是幾十年的積累、沉淀研發(fā)出來(lái)。由于國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱,目前國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單地仿制,在中低端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)替換,很難形成真正的創(chuàng)新,超越進(jìn)口品牌難度較大。

第二難題:供應(yīng)鏈難

國(guó)際巨頭經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展,在高端科學(xué)儀器領(lǐng)域已經(jīng)建立了非常成熟的供應(yīng)鏈體系,核心器件基本都來(lái)自國(guó)外,而國(guó)內(nèi)科學(xué)儀器企業(yè)由于采購(gòu)規(guī)模、限購(gòu)等問(wèn)題,難以獲得優(yōu)質(zhì)的零部件供應(yīng),滿(mǎn)足“小批量、多品種、高精度、性?xún)r(jià)比高”的要求。

為了徹底解決供應(yīng)鏈問(wèn)題,國(guó)產(chǎn)廠商開(kāi)始自建零部件工廠,看似低效,實(shí)則符合中國(guó)科學(xué)儀器公司的發(fā)展之路。

第三難題:產(chǎn)品穩(wěn)定難

量是質(zhì)的保證,產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性除了需要構(gòu)建優(yōu)秀的研發(fā)設(shè)計(jì)能力、嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系、成熟的供應(yīng)鏈體系外,還需要企業(yè)具備工匠精神,將客戶(hù)使用發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行持續(xù)地改進(jìn),持續(xù)完善,客戶(hù)使用越多,產(chǎn)品改進(jìn)就越快,穩(wěn)定性也就提升越快。

第四難題:應(yīng)用支持難

高端科學(xué)儀器往往被用于前沿的技術(shù)研究,涉及大量應(yīng)用方法學(xué)的開(kāi)發(fā),國(guó)外公司由于進(jìn)入行業(yè)比較早,已經(jīng)積累了豐富的應(yīng)用案例,能更快地滿(mǎn)足科研人員的需求。而國(guó)內(nèi)企業(yè)一方面需要持續(xù)提升儀器的穩(wěn)定性和可靠性,同時(shí)還需要不斷提升對(duì)應(yīng)用需求的支持,在資源有限的情況下,難以兼顧。

第五難題:體系融入難

以分析儀器的軟件為例,液相、液質(zhì)三重四極桿質(zhì)譜SCIEXwatersAgilent等公司的軟件是經(jīng)過(guò)美國(guó)FDA的許可的,而國(guó)內(nèi)的科學(xué)儀器產(chǎn)品在融合國(guó)外認(rèn)證體系方面還有漫長(zhǎng)的路要走,如果不能成功進(jìn)行融合,國(guó)產(chǎn)的科學(xué)儀器無(wú)法進(jìn)入制藥等高利潤(rùn)行業(yè),難以建立市場(chǎng)和品牌優(yōu)勢(shì)。

科學(xué)儀器行業(yè)的發(fā)展,不是一朝一夕的事,唯有踏踏實(shí)實(shí),才不會(huì)曇花一現(xiàn)。

5 數(shù)百年機(jī)遇--和平反超在眼前

當(dāng)今世界各地戰(zhàn)爭(zhēng)不斷,誰(shuí)科學(xué)儀器行業(yè)領(lǐng)先,科技創(chuàng)新發(fā)展得好,誰(shuí)就能實(shí)力超群,誰(shuí)就更可能成為世界第一。從這個(gè)角度而言,科學(xué)儀器行業(yè)水平也是國(guó)家戰(zhàn)略安全及和平的重要保證。

縱觀全球科學(xué)儀器發(fā)展史,在日本經(jīng)濟(jì)“失去的二十年”里,日本的科學(xué)儀器行業(yè)卻增長(zhǎng)了五倍,這是美國(guó)對(duì)日本多次發(fā)動(dòng)貿(mào)易戰(zhàn)的背景下的取得的成果,非常值得我們深思、借鑒和學(xué)習(xí)。

目前,國(guó)內(nèi)新生人口數(shù)量持續(xù)下滑,美國(guó)對(duì)我國(guó)發(fā)動(dòng)貿(mào)易戰(zhàn),情況與當(dāng)時(shí)的日本十分相似。大力發(fā)展科學(xué)儀器行業(yè),助力發(fā)展國(guó)內(nèi)科研和制造能力,提升軟實(shí)力和硬實(shí)力,才是大國(guó)復(fù)興的必由之路。

當(dāng)我們依賴(lài)華為的時(shí)候,華為依賴(lài)誰(shuí)?沒(méi)有先進(jìn)的科學(xué)儀器,華為也造不出遙遙領(lǐng)先的產(chǎn)品。

如果中華民族要實(shí)現(xiàn)偉大復(fù)興,吾輩必須得抓住難得的歷史機(jī)遇,突破高端科學(xué)儀器的技術(shù)創(chuàng)新:

第一,市場(chǎng)機(jī)遇。

日本的經(jīng)驗(yàn)告訴我們:量是質(zhì)的保證,只要有市場(chǎng)需求的支撐,產(chǎn)業(yè)就會(huì)有重大的發(fā)展機(jī)會(huì)。我們國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器不僅要扎根國(guó)內(nèi),更要瞄向全球,充分利用國(guó)產(chǎn)替代的歷史機(jī)遇,同時(shí)也要積極拓展海外市場(chǎng)。既要穩(wěn)扎穩(wěn)打地做基礎(chǔ)市場(chǎng),也要穩(wěn)中求進(jìn)拓展中端市場(chǎng),更要志在高遠(yuǎn)逐步滲透高端市場(chǎng)。

第二,人才機(jī)遇。

人才是高端科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。國(guó)外頂級(jí)科研機(jī)構(gòu)以及科學(xué)儀器龍頭企業(yè)中擁有大量華人科學(xué)家。由于貿(mào)易摩擦的加劇,大量掌握先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)的海外人才逐漸回國(guó)創(chuàng)業(yè)就業(yè),強(qiáng)有力地推動(dòng)了國(guó)產(chǎn)科學(xué)儀器的發(fā)展。

第三,產(chǎn)業(yè)升級(jí)機(jī)遇。

參考?xì)W美日大概100年的科學(xué)儀器發(fā)展歷史,創(chuàng)新是科學(xué)儀器這顆皇冠上明珠的最大特點(diǎn)!一方面,近些年科學(xué)儀器的傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟,我們與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距正在在逐步縮小,另一方面,科技創(chuàng)新正在進(jìn)入AI時(shí)代,科學(xué)儀器產(chǎn)品開(kāi)始朝智能化、高通量化、微型化等方向發(fā)展,在這些領(lǐng)域,中國(guó)的科學(xué)儀器公司與國(guó)外企業(yè)都處于探索期,差距并不顯著,完全可以彎道超車(chē)。

大國(guó)的復(fù)興之路,本質(zhì)是科技領(lǐng)先的過(guò)程,曾經(jīng)老祖宗用土變瓷器,而點(diǎn)石成金的科學(xué)儀器行業(yè),才是大國(guó)崛起最關(guān)鍵的行業(yè)之一。市場(chǎng)有了,人才有了,恰逢AI人類(lèi)重大科技創(chuàng)新機(jī)遇,中國(guó)科學(xué)儀器行業(yè)能不能逆勢(shì)翻盤(pán),就看我們了。

6 總結(jié):科學(xué)儀器是大國(guó)復(fù)興必經(jīng)之路

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。

科學(xué)儀器是第一生產(chǎn)力的關(guān)鍵抓手。

科學(xué)儀器行業(yè)是卡脖子的卡脖子行業(yè)。

科技的發(fā)展離不開(kāi)科學(xué)儀器,越是高端科技,越離不開(kāi)與之匹配的高端儀器作為支撐。

發(fā)展國(guó)產(chǎn)高端科研儀器,不僅是在撬開(kāi)卡我們脖子的那只手,更是給我國(guó)高科技的未來(lái)發(fā)展,打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),成為高端產(chǎn)業(yè)的護(hù)城河。

大國(guó)復(fù)興之路,沒(méi)有一步是平坦的。科學(xué)儀器行業(yè)就是我們國(guó)家科技創(chuàng)新的護(hù)城河。唯有科學(xué)儀器行業(yè)做得越好,科技創(chuàng)新的底座才會(huì)扎實(shí),我們才能走得越快,走得越穩(wěn),走得越高效率,老百姓才有可能過(guò)上更幸福生活。

領(lǐng)先才是硬道理,從模仿到超越。

最后,希望國(guó)產(chǎn)高端科學(xué)儀器加快創(chuàng)新,持續(xù)成長(zhǎng),真正成為國(guó)內(nèi)科研的基石,成為科技立國(guó)的根本,成為國(guó)家安全的護(hù)城河!

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