我感到中科院士在建议实施‘张衡工程’的建议中指出的:“谁掌握了科学仪器创新的主动权、谁就具备了提升重在装备制造业、尤其是控制及操作系统创新能国的基础”是很有道理的。刘部长的专论中指出“在现代化生产中,虽然各种测量与控制仪器仪表通常仅占化工厂、钢铁厂等固定资产的 15%左右, 但正是这些科学仪器决定着产品的品质和水平,决定着这些企业产品竞争力。”仪器仪表学会有众多面向工农业生产的自动化仪器仪表分支学科和产业,但我想大家一定会比我这个在自动化仪器仪表方面的初学者更了解到“在线分析仪器”或更确切地称这为“生产全程自动化质控体系”,在工农业生产中飞速突起和快速发展.这个新概念可理解为科学分析测试仪器和自动化仪器仪表的高度的有机结合,据说“在线分析仪器”以每年30%以上速度大幅增长,并已超过DCS的投入。所以科学仪器进入工农业生产领域的趋势将是大为可观!
(四) 一个科学方法机理的发展,导致科学仪器创新,促成使学科和产业及企业发展的故事
如今大家从医疗诊断,亲子检定、罪证与物证检定,食品安全、新药开发和药检、环保与生态监测、农牧业育种等众多涉及生命科学领域,都听到过基因(DNA)检定、检测。但能实现这一大步,应归功于体外基因扩增,否则仅靠从一点点原样品中分离、纯化出极微量DNA,是难于实现基因检测的,所以基因扩增机理的发现,仪器的创新,很快地得到极广泛的应用,导致引发一场有数位诺贝尔得主出场的,被戏称为世界级的官司,其有趣的要点:
1. 维斯WEISS(1968年)斯密斯SMITH(1970)和柯勒纳K HORANA(1971年)提出了基因复制,扩增的思路和机理,尤其是柯勒纳提出的体外变性、引物杂交、聚合酶延伸,可不断地复制,扩增基因,但当时因引物合成和DNA测序困难,该设想和机理渐被人遗忘。产
2. 约15年后的1985年,塞特斯(CETUS)公司年轻的科学家谬利斯(MULLIS) 在偶然灵感的启迪下,发明了聚合酶链反应(Pilymerase Chain ,PCR),使得前面提到的柯勒纳设想和机理付诸实现。谬利斯等初期建立的PCR方法仅采用三种温度的水浴锅。1988年塞克等将耐热的聚合酶引入PCR,扩增的特异性和效率聚增,同时也推出自动化的三阶段梯、精确升降温控的PCR仪,1987年获美国专利权,1990年通过商标复核。
3. PCR仪和方法很快风行于生命科学相关的众多领域和产业,此时杜邦公司也生产PCR仪,并看好PCR技术的广宽的市场前景,所以向当时还是小公司的塞特斯公司发难,提出诉讼,认为此专利权应授于诺贝尔奖的得主,即上面提到过的柯勒纳,因他在1971年即发表了PCR技术的机理、方法,并提出了论文和科研基金申请书等物证、且有诺贝尔奖得主Kombeng及Khorana七十年代学生出庭作证。塞特斯公司也不示弱,也提供了二位诺贝尔奖得主Smith和Klug的证词。
4. 对于机理由一个科学家发现和提出,而据此机理设计和创立的仪器和技术由另一科学家完成的科技成果应归属谁,争论和审理了数月,最旧金山地方法院判决杜邦公司败诉。即PCR机理是诺贝尔奖得主的,而PCR仪的专利权是属塞特斯公司的。有趣的是、塞特斯公司的年轻科学家谬利斯由于他在PCR仪和技术方面的杰出贡献,也于1993年度获得诺贝尔奖。
5. 此后塞特斯公司名气大振,财气大盛,高价被ROCHE公司收购,又构成PE—ROCHE联盟,进而又成为PE中的主力,这批搞生物技术仪器的人士逐渐成为PE集团中的掌权派,最后反把PE公司中的分析仪器部门卖了,其自身组成今日美国应用生生物系统集团(我ABI),而PE中被卖掉的分析仪器部门经重组、成为集分析仪器和生命科学仪器为一体的珀金埃乐墨集团 ,至今形成两个年销售额均为十亿美元的科学 仪器大集团。
以上事例的启迪,我感到有5点:
(1) 科学研究方法和机理(或称技术思路)是由各学科自身发展所引发的,甚至可以说是逼出来的。
(2) 科学研究方法和机理是科学仪器创新的理论基础。
(3) 二者是互动的,并不断地完善。作为科学仪器厂家要善于及时捕捉和运用新发现的机理,进而物化为新仪器。
(4) 完善的科学仪器和科学研究方法又为该学科的发展起到推动作用,进而推动相关产业。
(5) 要把我国强于和善于模仿的思维方式,上升为标新立异方式。创新为上的思维方式。
(中国仪器仪表学会 中国农科院 中国分析测试协会)