科研實驗室的重要性
2018-08-27
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科技是國家強盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂。加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略是適應(yīng)和引領(lǐng)經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)，順應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時代“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”新趨勢的必然要求。科研實驗室作為實施科技創(chuàng)新的重要組成部分和基礎(chǔ)技術(shù)保障，其技術(shù)特點和活動目的不同于常規(guī)檢測、校準(zhǔn)實驗室，主要表現(xiàn)為科研數(shù)據(jù)來源和特征極為復(fù)雜，科研數(shù)據(jù)不確定性的來源和影響事先通常沒有經(jīng)過識別和評估，難以確定其分散特征，實驗方法不統(tǒng)一，自制裝備多且缺乏校準(zhǔn)方法和評價規(guī)范。科研數(shù)據(jù)難以重復(fù)、可靠性難以評估、科學(xué)意義屢受質(zhì)疑已成為世界共性問題，但是，可重復(fù)性是一切現(xiàn)代科學(xué)研究的基石，是評價科學(xué)命題正確與否的標(biāo)準(zhǔn)。如果公開發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)不能被其他人驗證，會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果和巨大的經(jīng)濟損失。正如《科學(xué)》雜志前主編Bruce Alberts所說“這是個非常嚴(yán)重、令人不安的問題，因為這明顯會對完全信任知名同行評審期刊所發(fā)論文的人形成誤導(dǎo)”。因此，如何對科研實驗室進(jìn)行管理，保證科研數(shù)據(jù)質(zhì)量，從而實現(xiàn)科研數(shù)據(jù)的可靠和可重復(fù)，發(fā)揮其在科技成果轉(zhuǎn)化中的橋梁作用，進(jìn)而助推國家的科技創(chuàng)新是我們面臨的緊迫任務(wù)和巨大挑戰(zhàn)。
國內(nèi)外科研實驗室管理現(xiàn)狀
為保證科研實驗室研究成果的質(zhì)量和科技創(chuàng)新能力，各國科研管理部門嘗試參照檢測等實驗室的要求(例如：ISO/IEC 17025《檢測和校準(zhǔn)實驗室能力的通用要求》)來規(guī)范科研實驗室，但實踐證明高度文件化、程序化的質(zhì)量管理體系并不適用于科研實驗室，該項工作至今無實質(zhì)性進(jìn)展。我國現(xiàn)有的針對重點實驗室的評價體系是以成果為導(dǎo)向的后評估體系，對研究過程關(guān)注不足，缺乏事先發(fā)現(xiàn)或減少失誤的能力和作用。
以科研數(shù)據(jù)質(zhì)量為核心
構(gòu)建科研實驗室認(rèn)可體系
構(gòu)建科研實驗室認(rèn)可的理論體系
針對科研實驗室的特點，確定影響科研數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵要素，通過共性技術(shù)和特性技術(shù)的研究，多維度凝練形成科研實驗室認(rèn)可相應(yīng)的理論體系。如下圖所示：
關(guān)注科研實驗室的研究過程，
建立科學(xué)的評價技術(shù)指標(biāo)體系
通過研究科研數(shù)據(jù)不確定性表征方法、評估技術(shù)以及科研數(shù)據(jù)的可靠性評價技術(shù)、科研實驗室高純化學(xué)與生物試劑的質(zhì)量評價關(guān)鍵技術(shù)，樣品處理耗材、儀器配套材料及檢測裝備的性能評價關(guān)鍵技術(shù)、科研實驗室納米尺度樣品試驗數(shù)據(jù)一致性能力驗證技術(shù)和重大工程領(lǐng)域大尺寸樣品試驗數(shù)據(jù)失效風(fēng)險模型和控制技術(shù)，形成高維復(fù)雜、極端、動態(tài)科研數(shù)據(jù)表征及量化的新方法、檢測裝備關(guān)鍵部件/模塊的權(quán)重分析方法、小樣本量測量離群數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和多場耦合環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)失效模型等新方法、新模型，從而建立科研實驗室評價的技術(shù)指標(biāo)體系。
識別風(fēng)險源，守住實驗室安全的底線
科技創(chuàng)新常與風(fēng)險同行，科研實驗室科研活動的基礎(chǔ)和根本在于安全，通過識別影響實驗室安全的機械物理因素、化學(xué)因素、生物安全因素、電磁輻射因素等，將實驗室安全貫穿于實驗室科研活動的全過程，從而，避免實驗室爆炸、生物污染悲劇的發(fā)生。 ?裝備的性能評價關(guān)鍵技術(shù)、科研實驗室納米尺度樣品試驗數(shù)據(jù)一致性能力驗證技術(shù)和重大工程領(lǐng)域大尺寸樣品試驗數(shù)據(jù)失效風(fēng)險模型和控制技術(shù)，形成高維復(fù)雜、極端、動態(tài)科研數(shù)據(jù)表征及量化的新方法、檢測裝備關(guān)鍵部件/模塊的權(quán)重分析方法、小樣本量測量離群數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和多場耦合環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)失效模型等新方法、新模型，從而建立科研實驗室評價的技術(shù)指標(biāo)體系。
牢牢抓住四個關(guān)鍵環(huán)節(jié)
突破科研實驗室認(rèn)可關(guān)鍵技術(shù)
項目緊緊圍繞科研數(shù)據(jù)質(zhì)量這一核心，以科研數(shù)據(jù)不確定性表征和評估技術(shù)為突破點，以科研材料和檢測裝備性能評價為切入點，結(jié)合國家重大科技需求——納米研究和應(yīng)用中納米尺度測量能力的評價、重大工程領(lǐng)域大尺寸材料安全服役評價中數(shù)據(jù)失效風(fēng)險評估，確定影響科研實驗室質(zhì)量和能力的關(guān)鍵要素，在典型和特殊條件下，研究認(rèn)可技術(shù)。
項目根據(jù)科研數(shù)據(jù)質(zhì)量保證和評價的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)——數(shù)據(jù)表征、結(jié)果驗證、過程控制和條件控制，設(shè)立四個既獨立又相互聯(lián)系的任務(wù)，其中任務(wù)1是數(shù)據(jù)表征的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，任務(wù)2是條件控制環(huán)節(jié)，任務(wù)3是過程控制環(huán)節(jié)，任務(wù)4是客觀的結(jié)果驗證環(huán)節(jié)。項目任務(wù)設(shè)置如下圖所示：
任務(wù)1
研究表征、評估科研數(shù)據(jù)的不確定性的模型和方法，作為科研實驗室認(rèn)可的共性技術(shù)，這是保證科研數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)，也是評價科研數(shù)據(jù)可靠性的重要依據(jù)。任務(wù)擬通過研究科研數(shù)據(jù)的客觀特征、生成過程的特征和歸屬等，研究對典型科研數(shù)據(jù)的不確定性表征模型和評估技術(shù)，多維度凝練科研實驗室管理體系的共性和特性特征，研究影響科研數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)體系和評價技術(shù)，以建立科研實驗室認(rèn)可技術(shù)方案，包括數(shù)據(jù)的客觀表征、數(shù)據(jù)不確定性的量化評估、數(shù)據(jù)一致性的驗證、數(shù)據(jù)失效風(fēng)險的控制、數(shù)據(jù)產(chǎn)生條件(重點研究設(shè)備和材料)的性能保證等技術(shù)方案。
任務(wù)2
研究科研材料和檢測裝備評價關(guān)鍵技術(shù)，作為科研實驗室認(rèn)可的共性技術(shù)，科研材料和檢測裝備性能直接與科研數(shù)據(jù)質(zhì)量相關(guān)。任務(wù)擬通過研究科研設(shè)備、材料的性能評價技術(shù)，建立科研實驗室條件控制技術(shù)要求，以保證科研數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。任務(wù)分解為三個方向，第一，針對典型高純化學(xué)試劑、生物試劑等進(jìn)行技術(shù)數(shù)據(jù)采集及差異化指標(biāo)研究，建立質(zhì)量控制方法及評價技術(shù);第二，對于科研實驗室檢測裝備，選取典型常見裝備、非標(biāo)定制裝備和試制裝備研究評價指標(biāo)體系，經(jīng)確證儀器的關(guān)鍵部件/模塊，并通過模擬與實驗驗證相結(jié)合開發(fā)評價模型，建立不同類型檢測裝備的評價技術(shù)方案;第三，針對代表性的樣品處理耗材及儀器配套材料，篩選其性能影響因素并建立相應(yīng)的測試評價方法;綜上，建立科研材料及檢測裝備的質(zhì)量/性能評價指南，支撐建立科研實驗室認(rèn)可技術(shù)方案。
任務(wù)3
以納米尺度樣品為代表，研究試驗數(shù)據(jù)一致性的能力驗證技術(shù)，作為科研實驗室認(rèn)可的特性技術(shù)，選擇納米尺度樣品作為研究對象是因為納米表征技術(shù)難度大、復(fù)雜、多樣，數(shù)據(jù)一致性情況最為復(fù)雜。任務(wù)擬通過研究納米尺度樣品試驗數(shù)據(jù)一致性能力驗證技術(shù)，建立科研實驗室數(shù)據(jù)一致性的客觀驗證技術(shù)，以解決科研數(shù)據(jù)在缺乏溯源鏈、高復(fù)雜、高精度等情況下，數(shù)據(jù)比對的技術(shù)瓶頸問題。納米材料的科研數(shù)據(jù)復(fù)雜多樣，精度要求高，表征技術(shù)難，數(shù)據(jù)一致性差，以其為對象研究科研數(shù)據(jù)能力驗證技術(shù)極具代表性。選取納米測量值具有代表性的關(guān)鍵物理化學(xué)參數(shù)和功能參數(shù)，研制相應(yīng)的能力驗證樣品，研究小樣本量比對的統(tǒng)計分析技術(shù)，解決小樣本量測量離群數(shù)據(jù)的統(tǒng)計模型問題，建立納米尺度特性量值的測量能力驗證技術(shù)方案，其數(shù)據(jù)一致性驗證技術(shù)成果將支撐建立科研實驗室認(rèn)可技術(shù)方案。
任務(wù)4
以大尺寸樣品為代表，研究試驗數(shù)據(jù)失效風(fēng)險模型和控制技術(shù)，其是科研實驗室認(rèn)可的特性關(guān)鍵技術(shù)，選擇大尺寸樣品作為研究對象是由于該類研究多面向高速鐵路、南水北調(diào)和大規(guī)模核電建設(shè)等重大工程，試驗技術(shù)難度高、耦合因素多，對數(shù)據(jù)可靠性要求高，失效風(fēng)險模型復(fù)雜。任務(wù)擬通過對多因素耦合環(huán)境下大尺寸樣品性能測試技術(shù)、測試方法以及試件等試驗耦合過程因素對試驗數(shù)據(jù)影響的系統(tǒng)研究，建立在多維多態(tài)復(fù)雜測量過程下的數(shù)據(jù)失效模式、表征方法、預(yù)警指標(biāo)和評價技術(shù)，支撐建立重大工程領(lǐng)域大尺寸樣品試驗數(shù)據(jù)失效風(fēng)險模型和控制技術(shù)，其關(guān)鍵指標(biāo)體系和評價技術(shù)策略也將支撐建立科研實驗室認(rèn)可技術(shù)方案。
預(yù)期成果及效益
項目作為“國家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用”重點專項的組成部分，在“專項全鏈條設(shè)計、一體化實施”過程中屬于共性關(guān)鍵技術(shù)研究環(huán)節(jié)?；A(chǔ)認(rèn)證認(rèn)可技術(shù)能力的提升是確保我國認(rèn)證認(rèn)可滿足國家重點領(lǐng)域需求，支撐我國由認(rèn)證大國走向認(rèn)證強國的基礎(chǔ)。
構(gòu)建國際領(lǐng)先的科研實驗室認(rèn)可體系
建立科研實驗室認(rèn)可相關(guān)理論體系，以高維復(fù)雜、極端、動態(tài)科研數(shù)據(jù)表征及量化的新方法、檢測裝備關(guān)鍵部件/模塊的權(quán)重分析方法、小樣本量測量離群數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和多場耦合環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)失效模型等新方法和新模型為技術(shù)支撐，構(gòu)建我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研實驗室認(rèn)可體系，該項認(rèn)可制度的建立將實現(xiàn)我國實驗室認(rèn)可由跟跑、并跑向領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。
顯著提升科研數(shù)據(jù)質(zhì)量，
搭建科技成果轉(zhuǎn)化的橋梁
科學(xué)研究作用越來越大，科研數(shù)據(jù)越來越多，科研投入越來越高，其成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用的放大效應(yīng)也越來越大。項目成果的應(yīng)用將有效改進(jìn)科研實驗室數(shù)據(jù)的質(zhì)量，不斷提升科研數(shù)據(jù)的客觀性、可靠性和可重復(fù)性，從而發(fā)揮其在科技研究—產(chǎn)業(yè)化(R-P)成果轉(zhuǎn)化中的橋梁作用，保證科技創(chuàng)新的質(zhì)量，減少錯誤數(shù)據(jù)的誤導(dǎo)誤用風(fēng)險。 測量離群數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型和多場耦合環(huán)境下實驗數(shù)據(jù)失效模型等新方法和新模型為技術(shù)支撐，構(gòu)建我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的科研實驗室認(rèn)可體系，該項認(rèn)可制度的建立將實現(xiàn)我國實驗室認(rèn)可由跟跑、并跑向領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。
