科學(xué)儀器被稱為科學(xué)家的“眼睛”和高端制造業(yè)皇冠上“最耀眼的明珠”，在很大程度上能用來(lái)衡量一個(gè)國(guó)家的科研和工業(yè)發(fā)展水平。然而，科學(xué)儀器和科學(xué)試劑的種類紛繁復(fù)雜，不同門(mén)類之間既有一定的關(guān)聯(lián)，也存在難以逾越的技術(shù)鴻溝。這導(dǎo)致國(guó)內(nèi)的科學(xué)儀器和科學(xué)產(chǎn)業(yè)在低端領(lǐng)域魚(yú)龍混雜、競(jìng)爭(zhēng)激烈；在高端領(lǐng)域，只有少量實(shí)現(xiàn)自主突破、大部分依賴進(jìn)口；整體呈現(xiàn)出小眾、分散的狀態(tài)。不久前，上海市科委發(fā)布《上海市促進(jìn)科學(xué)儀器和科研試劑創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2027年）》，在國(guó)內(nèi)科學(xué)儀器和科學(xué)試劑產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域引發(fā)了不小的轟動(dòng)。這個(gè)經(jīng)歷了深入調(diào)研之后發(fā)布的3年行動(dòng)方案，能否結(jié)合上海自身優(yōu)勢(shì)帶來(lái)產(chǎn)業(yè)蝶變？

如果說(shuō)芯片是被大眾所熟悉的中國(guó)被“卡脖子”的產(chǎn)業(yè)，那么不為老百姓關(guān)注的科學(xué)儀器和科學(xué)試劑可能就是第三位被“卡脖子”領(lǐng)域。根據(jù)《2022 年中國(guó)科學(xué)儀器行業(yè)全景圖譜》，科學(xué)儀器已經(jīng)成為我國(guó)第三大進(jìn)口產(chǎn)品，僅次于石油和電子元器件，其中大部分是以色譜、質(zhì)譜、光譜為代表的技術(shù)難度高、系統(tǒng)復(fù)雜的高端產(chǎn)品。

《上海市促進(jìn)科學(xué)儀器和科研試劑創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)方案（2025-2027年）》提出，要“堅(jiān)持以產(chǎn)品為牽引，強(qiáng)化關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)”，到2027年“形成5個(gè)以上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的科學(xué)儀器、10個(gè)以上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的科研試劑”。發(fā)力中高端領(lǐng)域，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈自主可控和國(guó)產(chǎn)替代能級(jí)，上?？茖W(xué)儀器和科學(xué)試劑產(chǎn)業(yè)將如何實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新？

從輕蔑的“仿制不出來(lái)”到連聲稱贊“very good”，科學(xué)儀器自主創(chuàng)新繞不開(kāi)的“打磨”之路

工欲善其事，必先利其器。在上海屹堯儀器科技發(fā)展有限公司總經(jīng)理倪晨杰的眼中，科學(xué)儀器是名副其實(shí)的高端制造業(yè)皇冠上的“明珠”，擁有“學(xué)霸級(jí)”的技術(shù)門(mén)檻。

“做難而正確的事”是融入屹堯儀器血脈中的信仰。自2000年成立至今，屹堯儀器已深耕微波消解技術(shù)和樣品前處理領(lǐng)域20余年?！霸缭谏鲜兰o(jì)80年代，美國(guó)就已經(jīng)發(fā)明了第一臺(tái)微波消解儀，用來(lái)為質(zhì)譜檢測(cè)分解樣品。而我國(guó)在21世紀(jì)初才開(kāi)始進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)落后了整整20年?！比绾巫汾s這20年差距？倪晨杰坦言，首先是從模仿做起，“當(dāng)年我們?nèi)ネ鈬?guó)參展，看到展出的樣機(jī)，想了解下具體數(shù)據(jù)，沒(méi)想到國(guó)外企業(yè)負(fù)責(zé)人很大方地將信息給了我們。他們很輕蔑地說(shuō)，給你們數(shù)據(jù)，中國(guó)也仿制不出來(lái)?！?

果然，即使有了仿制對(duì)象，但要真正做出來(lái)卻面臨著難以想象的困難。屹堯儀器在2002年推出的第一款微波消解儀只是形似，各種小問(wèn)題不斷，根本不能推向市場(chǎng)?？茖W(xué)儀器的自主創(chuàng)新之路沒(méi)有捷徑可走，只有一步一步“打磨”技術(shù)和設(shè)計(jì)。

從2000年啟程，一直到2015年，在長(zhǎng)達(dá)15年的苦苦追趕之后，屹堯儀器的微波消解儀才逐漸在技術(shù)成熟度上趕上了歐美同類產(chǎn)品。這其實(shí)也得益于科學(xué)儀器行業(yè)的技術(shù)升級(jí)特色：不像是日新月異的軟件迭代，也不似芯片的摩爾效應(yīng)，科學(xué)儀器需要有新技術(shù)的變革型突破，才會(huì)帶來(lái)產(chǎn)品升級(jí)，因此產(chǎn)品更新速度慢，也給了后來(lái)者“可乘之機(jī)”。

當(dāng)中國(guó)產(chǎn)品趕上國(guó)外之后，難道只有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)之路可走？屹堯儀器給出的答案是瞄準(zhǔn)產(chǎn)品痛點(diǎn)，引入創(chuàng)新技術(shù)。面對(duì)傳統(tǒng)微波消解技術(shù)處理能力有限，難以滿足大批量檢測(cè)的痛點(diǎn)，屹堯儀器將自動(dòng)化技術(shù)引入了微波消解儀。“從現(xiàn)在來(lái)看，我們當(dāng)時(shí)做出這個(gè)決策，200%低估了難度?！蹦叱拷芨锌f(shuō)，屹堯儀器一直以來(lái)幾乎全部依靠自有資金投入，因此當(dāng)項(xiàng)目遇到遲遲難以破解的困難時(shí)，幾度面臨下馬的危機(jī)。

“當(dāng)時(shí)我們投資了廈門(mén)那邊的一家企業(yè)，進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)，但其中一個(gè)技術(shù)點(diǎn)遲遲難以突破，導(dǎo)致整個(gè)研發(fā)進(jìn)度嚴(yán)重滯后，資金幾乎用光了。”倪晨杰回憶起當(dāng)時(shí)的場(chǎng)景，依然心存余悸，“所幸的是，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在機(jī)場(chǎng)候機(jī)時(shí)，突發(fā)靈感，這才挽救了項(xiàng)目?！币舱怯辛诵峦黄?，屹堯儀器的自動(dòng)化微波消解儀一舉在技術(shù)上走到了國(guó)外同類企業(yè)的前面，“我們的儀器去德國(guó)慕尼黑參展時(shí)，一位最早從事該領(lǐng)域的企業(yè)負(fù)責(zé)人已經(jīng)80多歲了，看到自動(dòng)化微波消解儀時(shí)卻非常興奮，不僅連聲說(shuō)‘very good（很棒）’，還主動(dòng)來(lái)我們企業(yè)參觀。”

2023年，屹堯科技推出了P3超能微波機(jī)器人，從加液、消解、開(kāi)關(guān)蓋、震蕩混勻到定容均能夠通過(guò)機(jī)械臂來(lái)完成，單次連續(xù)全自動(dòng)消解樣品數(shù)量可達(dá)96個(gè)，實(shí)現(xiàn)了從“小通量半自動(dòng)”到“大通量全自動(dòng)”的技術(shù)跨越?！斑@個(gè)產(chǎn)品我們已經(jīng)更新到了第三代，國(guó)外在2022年推出的同類產(chǎn)品僅僅只達(dá)到我們第一代產(chǎn)品的水準(zhǔn)?！蹦叱拷艹錆M驕傲。

企業(yè)牽頭啃“硬骨頭”，政府布局引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)邁向中高端

都說(shuō)科研是一場(chǎng)漫漫長(zhǎng)跑，對(duì)于技術(shù)門(mén)檻極高的科學(xué)儀器與試劑領(lǐng)域來(lái)說(shuō)更是如此。一個(gè)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新、一個(gè)零部件的打磨，都注定了每個(gè)儀器與試劑的誕生都是“千軍萬(wàn)馬過(guò)獨(dú)木橋”?！皩W(xué)霸級(jí)的門(mén)檻，學(xué)渣級(jí)的營(yíng)收”又給科學(xué)儀器與科學(xué)試劑帶來(lái)了持續(xù)創(chuàng)新動(dòng)力不足、容易“小富即安”的行業(yè)特色?！拔覀?cè)谡{(diào)研中發(fā)現(xiàn)，上海是國(guó)內(nèi)擁有科學(xué)儀器門(mén)類最為齊全的地區(qū)之一，尤其是在中高端科學(xué)儀器領(lǐng)域已經(jīng)形成了一定的優(yōu)勢(shì)，在諸如光譜、質(zhì)譜、色譜等精密分析儀器領(lǐng)域處于第一梯隊(duì)。

在科學(xué)試劑領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)十大龍頭企業(yè)有4家在上海，展現(xiàn)出很強(qiáng)的積聚效應(yīng)?！笔锌莆萍蓟A(chǔ)設(shè)施與平臺(tái)建設(shè)處張露璐說(shuō)，“3年行動(dòng)方案要助力上海科學(xué)儀器和科學(xué)試劑企業(yè)突破卡脖子環(huán)節(jié)，走向行業(yè)中高端領(lǐng)域。

上海將通過(guò)大力度的科研項(xiàng)目支撐，以有創(chuàng)新情懷企業(yè)牽頭，做出真正能應(yīng)用于市場(chǎng)的商品，將這些企業(yè)培育成細(xì)分市場(chǎng)的科技領(lǐng)軍企業(yè)?！?

在屹堯儀器的等離子質(zhì)譜儀器裝配廠房里，倪晨杰打開(kāi)了一臺(tái)儀器的漂亮外殼，指著里面一段包裹嚴(yán)實(shí)的金屬箱子說(shuō)：“別看這個(gè)裝置其貌不揚(yáng)，但這個(gè)裝置里的四極桿，需要超高精度加工技術(shù)，全球范圍內(nèi)只有屈指可數(shù)幾家公司可以加工生產(chǎn)?！彼臉O桿又細(xì)又長(zhǎng)，通電之后就會(huì)在空間中產(chǎn)生電場(chǎng)，從而引導(dǎo)等離子在其中穿行。而細(xì)微的彎曲和變形都會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)發(fā)生變化，因此四極桿之間的平行度偏差不能超過(guò)1微米。進(jìn)軍質(zhì)譜領(lǐng)域，倪晨杰坦言這其中有“賭”的成分。

從等離子質(zhì)譜儀到液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，屹堯科技越挫越勇。無(wú)數(shù)排燒壞的元器件只為試出超高穩(wěn)定性的射頻電源；無(wú)數(shù)個(gè)苦苦奮斗的日夜只為修正雙曲面四極桿之間甚至肉眼無(wú)法分辨的平行度偏差……反復(fù)失敗，又重新爬起，“類似這樣核心零部件的技術(shù)卡點(diǎn)，我們數(shù)不清經(jīng)歷了多少個(gè)。”經(jīng)過(guò)不斷的打磨與嘗試，由屹堯自主創(chuàng)新的雙曲面四極桿已經(jīng)能夠達(dá)到預(yù)期70%的性能，并且還在持續(xù)改進(jìn)當(dāng)中。

“目前來(lái)說(shuō)，我們受限于人的部件還有很多，但像四極桿這樣的關(guān)鍵零部件，就像汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，如果能夠攻克，起碼我們就不被‘卡脖子’了。”談及未來(lái)，倪晨杰依舊滿腔熱血，“工程上的問(wèn)題，只要花時(shí)間，就一定能解決。我們還是想試試，啃啃這個(gè)‘硬骨頭’?！边@也讓倪晨杰對(duì)3年行動(dòng)方案充滿期待：“這次行動(dòng)方案的發(fā)布讓我們看到了一個(gè)信號(hào)：不在意經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，而是要真正將核心技術(shù)掌握在自己手上。在方案里，將高端科學(xué)儀器核心關(guān)鍵技術(shù)，都明確列出來(lái)了，同時(shí)加大資金支持力度，這給了科學(xué)儀器企業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新的堅(jiān)定底氣。”

可以預(yù)見(jiàn)，隨著3年行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，上海將有一批富有創(chuàng)新精神、掌握了一定核心技術(shù)的科學(xué)儀器和科學(xué)試劑企業(yè)，勇敢地闖入中高端領(lǐng)域，一步一個(gè)腳印，突破“卡脖子”困境。

來(lái)源：上?？萍紙?bào)社

作者：孫亦真 耿挺 殷倩

編輯：藍(lán)悅