2025年是《中华人民共和国计量法》颁布40周年。40年来,计量法治建设为民生保障、科技创新和经济发展奠定了坚实基础。受市场监管总局计量司委托,《中国计量》杂志社组织开展了“《中华人民共和国计量法》颁布40周年”主题征文活动,得到了计量领域工作者、研究者及社会各界的热烈响应。承办方组织专家评审组对征集到的116篇作品进行多轮遴选,最终评选出一等奖2篇、二等奖10篇、三等奖20篇。现将优秀征文刊出,以飨广大读者。
本文系统梳理了数字、量子、AI与区块链等前沿技术对计量的深刻变革,为计量机构指明了向智能化、数字化战略转型的方向与能力建设重点。对计量人员而言,它清晰勾勒出未来所需的新知识技能图谱,在警示自动化替代趋势的同时,也揭示了在更高价值环节的发展新机遇。
计量未来发展畅想:直面技术新挑战 柔性施策谋前行
——纪念《中华人民共和国计量法》实施40周年
吉林省计量科学研究院(吉林省计量测试仪器与技术重点实验室) 韩齐恒 李韬
《中华人民共和国计量法》是一部诞生于1985年的法律,40年间,持续照亮中国高质量发展的征程,在科技腾飞与经济转型的发展中刻下不可磨灭的法治印记。计量立法具有深远意义,确立了国际单位制(SI)的法定地位,构建起以计量基准为核心、量值传递与溯源为主干的制度体系,为科技创新、贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等领域铺设了坚实的信任基石。
40年来,我们从未停止脚步。如今,在全球高速发展的背景下,计量测试技术正面临系统性升级的挑战和机遇。计量技术的先进程度,直接决定国家在国际标准中的话语权。国际上,美国、英国、德国、日本等发达国家均已出台相关政策与战略,聚焦计量4.0时代的发展。基于计量发展需要,我国在《中华人民共和国计量法》的基础上,先后出台《计量发展规划(2021—2035年)》《计量支撑产业新质生产力发展行动方案(2025—2030年)》《计量强基工程总体方案》《计量数字化转型攻坚行动方案》等一系列引导政策。此外,我们更应借鉴国际先进计量发展案例,不断提高我国计量技术能力,以计量技术创新为支点,推动我国在国际技术规则体系中的影响力升级。
近年来,计量已从幕后走向台前,从辅助工具跃升成核心竞争力。我国计量技术能力虽不断提高,但与先进的计量技术仍存在差距。本文主要从“数字计量”“量子计量”“人工智能计量”“区块链计量”等先进计量技术方面,分析我国计量面临的挑战和机遇。通过分析近年来发达国家的成功案例或先进政策,进而提出我国柔性施策的相关建议。
1 计量技术新挑战
随着制造业的改革和转型升级,传统的计量模式已无法满足工业活动和客户不断变化的需求。计量技术落后是限制工业智能化转型的重要因素。应通过研究先进计量技术,不断提高我国计量技术的核心竞争力,为计量的未来发展打好基石。
1.1 数字计量
2025年6月,市场监管总局印发《计量数字化转型攻坚行动方案》,明确到2030年实现三大突破:攻克30项以上数字计量关键核心技术;研制 10 项具有自主知识产权的数字计量装置;培育 80 家左右国家计量数据建设应用中心,建立国家计量数据中心。开发我国自主的数字化计量标准,研制数字化的计量装置,保证我国计量数据的有效利用。
我国应根据现阶段国家计量技术能力,逐步完成数字化转型。目前,我国数字计量技术还处在初级阶段,应考虑通过研究芯片化、数字化的计量标准器解决仪器的计量溯源问题。数字计量技术通过将传统计量装置的信号单元、传感器、溯源方法等集成到半导体元件上,不仅能实现计量标准器的小型化和智能化,更能有效提高计量效率和环境适应性。研发数字计量标准器后,再扩展数据算法单元自动计算测量误差并评定测量不确定度。同时,我们也要考虑数字计量标准器的溯源问题,解决如何通过数字形式完成标准器的溯源。数字计量将推动我国从传统计量器具向数字化标准器转型,构建领先的数字计量系统。
1.2 量子计量
量子计量是依托量子态叠加、纠缠等物理特性构建的新型测量体系,通过原子能级跃迁频率、电子自旋操控等微观机制,利用量子的特性,实现了高精度、高效率、高稳定性的测量,较传统计量实现了准确度上的突破。作为一种前沿的测量方式,量子计量不仅改变了传统测量方法,还改变了现代人类对世界发展的认知。
量子计量作为《计量支撑产业新质生产力发展行动方案(2025—2030年)》的十大核心领域之一,是我国突破准确度极限,提高计量行业国际知名度的重要战略技术之一。理论上,量子计量的动态演化是提高准确度的最好方式之一,而实际上,量子计量的动态演化受诸多因素影响,重复过程也会导致测量重复性和准确度下降。目前,光学领域已有很多实现量子计量的研究,但实际应用还很少。
量子计量正从实验室的“精密度计量”走向产业的“生产力计量”,希望我国在未来可以建成以量子计量为核心的国际现代先进测试体系。
1.3 人工智能计量
为立足高质量发展需求,聚焦人工智能大模型赋能产业,各省纷纷起草加快人工智能应用发展的实施方案。现阶段,量子计量和数字计量可以通过人工智能学习实现真正的智能化计量,而且目前研究的人工智能输出结果具有透明度和可信度。
人工智能时代的发展十分迅速,常州艾克瑞特衡器有限公司已经研发了无需人工看守的砝码质量检测机器人,沈阳众拓机器人设备有限公司也曾研制出砝码检测机械手等。传统的仪器检定/校准依赖人工操作,存在人为不确定因素,重复性较差。计量检测机器人不仅可为我国构建全自动计量体系提供技术支持,更能有效提高检定/校准工作的效率和准确性。随着人工智能的发展,计量检测机器人的时代不会太远。更先进、更便携的检定/校准装置会逐渐出现,计量人员应把握好高科技时代的红利,掌握仪器无可替代的技术。国产仪器生产厂家应利用好该项技术,完成国产仪器参数优化设计,提高仪器使用寿命。
1.4 区块链计量
区块链技术是计量数字化转型的重要工具,作为一种创新的IT解决方案在计量监管中的适用性已在科学界得到认可。区块链具有分布式决策和验证的特点,即消除了任何中间机构或权威角色。要建立对区块链技术的信任,必须确保其安全性、真实性和完整性三要素。区块链计量具有溯源性、不可随意更改以及机器随时读取文档的性能,将是一种非常有助于计量监管的技术手段。而区块链计量的应用不仅要考虑技术适配性,更要考虑区块链计量体系应符合相关法律的要求。
2 国际计量发展形势
美国政府通过《芯片与科学法案》,提升芯片制造产业的科技地位。美国国家标准与技术研究院(NIST)推出了“芯片上的NIST”计划,即计量学的未来将基于一系列新的传感器技术,从而有效消除校准仪器或需返回国家计量机构进行定期校准实物的发展障碍。NIST的芯片计划,在重新定义SI中具有明显的战略优势,压力、真空、温度、电场等测量方法均是芯片项目中的一部分。
英国政府发布了《英国国家量子战略》。目前英国量子传感器技术处于世界领先地位,为整个科学领域中的精密测量开辟了新的机遇。英国针对量子技术提出前瞻性监管框架,并发布《监管量子技术应用》报告。更重要的是,英国在新技术发展的恰当阶段引入了监管措施,以便其能够促进而非阻碍创新。英国在量子计量方面发展迅速,依托英国国家物理实验室(NPL)等核心机构,量子传感器等技术正在被深度研究。
德国通过修订《计量法》,确立了智能仪器数据计量的合法地位。AnGeWaNt平台精心设计模块,完全符合“新立法框架”,德国计量工作者通过AnGeWaNt平台迅速构建计量服务系统,实现计量领域的数字化转型。他们尝试通过统一的接口,完成了真空实验室等计量流程的数字化改造,保留各工作小组多年来发展起来的高度专业化的应用和工作流程,并将它们连接到一个联合的计量服务生态系统中,为质量基础设施中的计量智能化奠定了基础,提高了计量过程的透明度。
3 柔性施策建议
计量发展已经迎来新的革命,新的计量技术也将逐步取代传统计量技术,无论是计量标准器具、计量方法,还是计量体系,都会迎来新的变化。当新兴技术与现行政策有冲突或有出入时,应对新技术给予柔性施策,既要保证技术的高速发展,也要保证政策的实时更新。笔者主要从法律政策引导、基金项目投入、人才培养和国际合作及校企合作4个维度提出建议。
3.1 法律政策引导:构建弹性适配的规则生态
加快相关法律修订,为前沿计量技术预留法律接口。针对不同领域进行专项政策引导,避免“一刀切”监管。参考国际成功案例,例如,德国对新兴领域进行区块管理,利用软件技术平台进行计量数字化管理等。
3.2 基金项目投入:设立专项基金和多层次资金支持体系
2025年,国家自然科学基金委员会相继发布“芯片制造中的表界面电化学基础”“数字中国高质量发展实施路径与政策协同研究”等专项基金指南,但缺少计量行业专项扶持基金。建议建立计量产业专项基金,根据技术成熟度,可将基金分为基础研究、工程转化和现场应用等。根据不同的规划和行动方案设置项目遴选基金,专款专用。
3.3 人才培养和国际合作:加强人才培养和国际交流并引进顶尖人才
在“双一流”高校设置计量学科,增加量子计量、数字计量、在线计量等先进课程。同时,增加我国计量技术人员与先进国家进行技术交流的机会。提供好的科研环境,吸引更多的顶尖计量科学家来中国发展。
3.4 校企合作:构建产学研用深度融合体
由高校或计量研究院所提供实验室,进行基础实验研究。允许高校教师与企业联合,高校教师解决企业计量技术难题,企业为高校教师提供科研经费。企业计量专家和高校教师可以联合指导研究生,课题直接来源于企业需求。政府可以在中间作为媒介,承担部分风险。
4 结语
随着“质量强国”战略的深入,计量技术正经历着时代的革命。计量新技术终将取代传统计量。高质量发展不仅要追求数字计量、量子计量、人工智能计量和区块链计量的全面发展,还也要争夺仪器标准的话语权。计量新技术与柔性施策的融合,可使中国突破“测不了、测不全、测不准”的历史困境,为构建现代化产业体系铺设最精确的基石。