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科学仪器:大国复兴的基石

发布时间:2023-12-25     来源:进化风暴    编辑:衡格格    审核:张经纬 王静

1 我们依旧很落后—卡脖子的卡脖子行业

改革开放四十多年来,我国的大部分科技产品已经逐步实现了自主研发与生产,但部分品类还高度依赖进口,排名前三的分别是芯片、石油、科学仪器。

改革开放初期,由于产业链基础薄弱,中国的科学仪器采用了大飞机类似的发展思路,造不如买,导致至今我国绝大部分高端科学仪器未能自主生产,90%的高端科学仪器需要进口。

从国产自给率的角度来看,高端科学仪器卡脖子的情况比半导体芯片更加严峻,已经到了不解决就威胁国家产业安全和发展的现状。

一旦离开国外的高端科学仪器供给,国内很多产业例如芯片,高端电动车,比如高端核电站等,都面临无工具可用的尴尬局面。

诺奖 191

日本和中国获诺奖人数对比:191。未来5年,差距大概率还会加大。

日本诺贝尔奖获得者,指获奖时或获奖前持有日本国籍的诺贝尔奖得主。21世纪以来,日本已有19人在物理、化学等领域获诺奖,平均一年一个,居亚洲首位。除欧美诸国之外,日本是获奖人数最多的国家,和以色列囊括了亚洲几乎所有诺贝尔奖得主。

中国大陆只有屠呦呦一人。

在历年的诺贝尔自然科学获奖项目中,72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖都是借助尖端科学仪器来完成的,其中因发明科学仪器而直接获奖的项目占11%,可以说科学仪器是人类科技进步的重要发动机,具有十分深远的科学、经济和社会价值。

2 没有先进的科学仪器,不过是二流国家

高端科学仪器是什么?

“科学仪器”指的是科学技术上用于检查、测量、分析、计算被测对象物理量、生物量、化学量之类性质的装置。高端科学仪器有“五高”,分别是科技含量高、制作技术高、工艺水平高、精密程度高和性能指标高,也意味着价格高,利润高,门槛高。

高端科学仪器的重要性主要体现在两个方面:是高端制造业精密质控的工具;也是科技人员进行基础研究、先进技术开发、应用开发的基础工具。

两院院士王大珩曾这样总结高端仪器仪表的作用:“它们是科学研究的先行官、工业生产的倍增器、军事上的战斗力、生活上的物化法官。”

高端科学仪器自身也是一个高科技产业,它能够支撑和带动国民经济的发展,提升大量相关产业的核心竞争力。

上世纪九十年代,美国商业部国家标准局就曾发布专门的评估报告,明确指出高端仪器工业对美国国民经济总产值的影响非常大。在美国,高端仪器工业总产值只占工业总产值的4%左右,但它对国民经济的影响达到了66%。

以色列几十年把巴勒斯坦按在地上摩擦,不是简单依靠GDP,而是科技创新。当年大清也曾世界GDP第一,依旧被列强欺辱,就因科技落后。科技创新对于社会进步和提升国家竞争力是不可替代的。没有高端科学仪器,就没有先进的科技,也就没有先进生产力,就要被一直卡脖子。如果中国要在科技领域实现全球领先,在高端科学仪器领域不超越,就不可能完成这个历史任务。

3 中外差距—“遥遥领先”的不是我们

目前,中国已成为全球最大的生产加工基地。中国经济总量仅次于美国,2022年中国GDP是美国的70%,是日本的3倍。但中国科学仪器的市场规模并不能与经济总量相匹配。美国在全球科学仪器市场的占比为36%,中国占比仅为12%,日本约为11%2022年数据,2023年新数据大概率是日本依旧领先中国)。

2022年全球Top20的仪器厂家之中,美国有11家,日本,德国各3家,瑞士2家,英国1家,没有一家企业出自中国,而在前十家名单之中,有6家企业来自美国。

国内国外对比 截至20235

国内科学仪器公司市场、市值跟国际差距巨大,与中国经济总量十分不匹配。

我国高端科学仪器严重依赖进口的现状

2016-2019 年间,中科院下属研究所采购的200万以上的科学仪器中,国产质谱仪、X 射线类仪器、光学色谱仪、光学显微镜比例不足 1.5%,其中,光学显微镜国产采购率为0。类似核磁共振波谱仪、液质联用仪、X射线衍射仪的“国货”占比率,仅为0.99%1.19%1.32%

在高端科学仪器领域,进口品牌对我们是“遥遥领先”!中国任重道远。

4 前途路漫漫--国产科学仪器发展五大难点

第一难题:研发难

科学仪器特点:技术复杂、集成度高,研发难度大。目前市场销售的大部分科学仪器都是几十年的积累、沉淀研发出来。由于国内的产业基础比较薄弱,目前国内大部分企业只能进行简单地仿制,在中低端产品实现替换,很难形成真正的创新,超越进口品牌难度较大。

第二难题:供应链难

国际巨头经过几十年的发展,在高端科学仪器领域已经建立了非常成熟的供应链体系,核心器件基本都来自国外,而国内科学仪器企业由于采购规模、限购等问题,难以获得优质的零部件供应,满足“小批量、多品种、高精度、性价比高”的要求。

为了彻底解决供应链问题,国产厂商开始自建零部件工厂,看似低效,实则符合中国科学仪器公司的发展之路。

第三难题:产品稳定难

量是质的保证,产品的可靠性和稳定性除了需要构建优秀的研发设计能力、严格的质量管控体系、成熟的供应链体系外,还需要企业具备工匠精神,将客户使用发现问题进行持续地改进,持续完善,客户使用越多,产品改进就越快,稳定性也就提升越快。

第四难题:应用支持难

高端科学仪器往往被用于前沿的技术研究,涉及大量应用方法学的开发,国外公司由于进入行业比较早,已经积累了丰富的应用案例,能更快地满足科研人员的需求。而国内企业一方面需要持续提升仪器的稳定性和可靠性,同时还需要不断提升对应用需求的支持,在资源有限的情况下,难以兼顾。

第五难题:体系融入难

以分析仪器的软件为例,液相、液质三重四极杆质谱SCIEXwatersAgilent等公司的软件是经过美国FDA的许可的,而国内的科学仪器产品在融合国外认证体系方面还有漫长的路要走,如果不能成功进行融合,国产的科学仪器无法进入制药等高利润行业,难以建立市场和品牌优势。

科学仪器行业的发展,不是一朝一夕的事,唯有踏踏实实,才不会昙花一现。

5 数百年机遇--和平反超在眼前

当今世界各地战争不断,谁科学仪器行业领先,科技创新发展得好,谁就能实力超群,谁就更可能成为世界第一。从这个角度而言,科学仪器行业水平也是国家战略安全及和平的重要保证。

纵观全球科学仪器发展史,在日本经济“失去的二十年”里,日本的科学仪器行业却增长了五倍,这是美国对日本多次发动贸易战的背景下的取得的成果,非常值得我们深思、借鉴和学习。

目前,国内新生人口数量持续下滑,美国对我国发动贸易战,情况与当时的日本十分相似。大力发展科学仪器行业,助力发展国内科研和制造能力,提升软实力和硬实力,才是大国复兴的必由之路。

当我们依赖华为的时候,华为依赖谁?没有先进的科学仪器,华为也造不出遥遥领先的产品。

如果中华民族要实现伟大复兴,吾辈必须得抓住难得的历史机遇,突破高端科学仪器的技术创新:

第一,市场机遇。

日本的经验告诉我们:量是质的保证,只要有市场需求的支撑,产业就会有重大的发展机会。我们国产科学仪器不仅要扎根国内,更要瞄向全球,充分利用国产替代的历史机遇,同时也要积极拓展海外市场。既要稳扎稳打地做基础市场,也要稳中求进拓展中端市场,更要志在高远逐步渗透高端市场。

第二,人才机遇。

人才是高端科学仪器产业发展的基础。国外顶级科研机构以及科学仪器龙头企业中拥有大量华人科学家。由于贸易摩擦的加剧,大量掌握先进技术和管理经验的海外人才逐渐回国创业就业,强有力地推动了国产科学仪器的发展。

第三,产业升级机遇。

参考欧美日大概100年的科学仪器发展历史,创新是科学仪器这颗皇冠上明珠的最大特点!一方面,近些年科学仪器的传统检测技术已经越来越成熟,我们与发达国家的技术差距正在在逐步缩小,另一方面,科技创新正在进入AI时代,科学仪器产品开始朝智能化、高通量化、微型化等方向发展,在这些领域,中国的科学仪器公司与国外企业都处于探索期,差距并不显著,完全可以弯道超车。

大国的复兴之路,本质是科技领先的过程,曾经老祖宗用土变瓷器,而点石成金的科学仪器行业,才是大国崛起最关键的行业之一。市场有了,人才有了,恰逢AI人类重大科技创新机遇,中国科学仪器行业能不能逆势翻盘,就看我们了。

6 总结:科学仪器是大国复兴必经之路

科学技术是第一生产力。

科学仪器是第一生产力的关键抓手。

科学仪器行业是卡脖子的卡脖子行业。

科技的发展离不开科学仪器,越是高端科技,越离不开与之匹配的高端仪器作为支撑。

发展国产高端科研仪器,不仅是在撬开卡我们脖子的那只手,更是给我国高科技的未来发展,打下坚实的基础,成为高端产业的护城河。

大国复兴之路,没有一步是平坦的。科学仪器行业就是我们国家科技创新的护城河。唯有科学仪器行业做得越好,科技创新的底座才会扎实,我们才能走得越快,走得越稳,走得越高效率,老百姓才有可能过上更幸福生活。

领先才是硬道理,从模仿到超越。

最后,希望国产高端科学仪器加快创新,持续成长,真正成为国内科研的基石,成为科技立国的根本,成为国家安全的护城河!

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