亚太计量人畅谈未来国际计量发展重大挑战
11月4日，400多名来自亚太地区的计量人齐聚金秋北京，热议国际计量发展的机遇与挑战。在这里举行的“展望2025——国际计量发展重大挑战”国际研讨会，正是2015年亚太计量规划组织（APMP）全体大会期间，由东道主中国计量科学研究院（以下简称中国计量院）倡导并主办的重头活动。
国内外的知名计量专家对国际单位制改革计划、精准医疗与测量、工业4.0对计量的挑战、智能电网和新能源等一系列热点、前沿话题的深入分析，让这场国际研讨会不断升温，也推动了国际计量交流与合作。
国际计量委员会（CIPM）主席白瑞·英格利斯博士首先带来了关于国际单位制（SI）改革的最新进展介绍。过去的几十年，科学技术的革新大幅提升了测量的精准性，这也催生国际计量单位的重大变革。变革的动力是量子技术与互联网技术的结合，变革的核心是“计量单位量子化”和“量值传递扁平化”。所谓“计量单位量子化”，是指以量子技术和基本物理常数为基础，对国际计量单位制重新定义，通过全面采用量子计量基准，大幅提高测量精度和稳定性。所谓“量值传递扁平化”，是指通过量子计量基准与信息技术的结合，使量值传递链条更短、速度更快、测量结果更准更稳，实现先进计量技术直接应用于生产实践，推动国家测量能力的提升。
我们知道，SI的基本单位有7个：秒、千克、米、开尔文、安培、摩尔、坎德拉。据白瑞·英格利斯博士介绍，以自然界基本常数为基础重新定义SI是国际计量组织的一个长期任务。近年来，相关工作已取得了重要进展，仅剩一个基本单位——千克，定义仍沿用实物基准，且近年来发生了一定的偏移，所以需要进行改革。为实现用基本物理常数或原子常数中心定义“千克”，许多世界领先的国家计量院开展了多年实验研究。在这些工作以及其他相关研究进展的基础上，国际计量委员会正在起草关于重新修订SI的草案。总的来说，国际单位制改革中，基本单位中的千克、开尔文、安培、摩尔将被重新定义，定义将基于7个固定的基本物理常数，采用“显式常数”格式。基本单位秒、米、坎德拉将采用相同格式重述以保持一致。在2018年的国际计量大会上，将提交国际单位制变革的决议。可以说，国际单位制的改革，使得世界测量技术规则被重构，未来，占领计量变革制高点，把握技术和产业发展主导权，将成为国际竞争的一个热点。
今年9月，中国计量院院长方向与美国商务部副部长、美国标准与技术研究院（NIST）院长威利·梅博士共同签署了两院《关于温室气体测量和精准医疗领域标准的合作意向书》。该项成果还被列入习近平主席访美成果清单。根据意向书，两国国家计量院将加强合作关系，在重要领域开展测量科学与标准方面互利共赢的合作。在此次探讨会上，威利·梅博士和NIST材料测量实验室主任劳莉·洛卡西奥博士，在题为《精准医疗：新测量、标准和技术需求》的报告中，指出精准医疗计划中，用于医疗诊断的数据的科学性、可靠性至关重要。近年来，医疗保健改革受到全世界的关注。医疗费用和慢性疾病发病率持续上升，这损害了世界各国的经济安全和人民的生活质量。为了提高医疗效率和质量，世界各国纷纷改革医疗系统，加强了疾病预防工作，以使人民更加健康。劳莉·洛卡西奥博士介绍说，奥巴马政府施政目标之一便是减少美国的医疗费用但提升医疗质量，这其中的关键就是整合医疗大数据。这需要建立完整、准确、安全、可用的医疗信息共享网络。因此也就提出一个问题：怎么样保证不同时间、不同地点医学测量的可比性？这就需要将医学测量标准化！
多年以来，NIST一直为医疗保健行业提供测量标准的支持。近年来很关注个性化治疗和先进的诊断技术。劳莉·洛卡西奥博士指出，全面获取个人的基因组、蛋白组、代谢组、微生物组信息，分析后可以进行个性化制药和个性化用药。数据的准确性对实现精准医疗至关重要，为此必须建立标准、发展可靠的方法。NIST已经研制了一系列的标准物质用于临床检验校准，同时也研发了一批方法和标准以提升肿瘤标志物检测的准确性，NIST还在医疗仪器的校准方面建立了有效模型。
德国工业4.0和中国制造2025是近两年来的“高频词汇”。欧洲计量合作组织副主席、德国联邦物理技术研究院（PTB））副院长乔恩·斯滕格博士介绍了他们对计量在工业4.0中作用的认识。“工业4.0是个一般性的表达，其中包含了很多的方面，但很大一部分和计量相关。”乔恩·斯滕格博士认为，在工业4.0时代，每个生产过程都变成自动控制，甚至由产品自身进行控制，产品订单在一个动态的价值创造链中组织起来。从PTB对标准化方面支持的经验来说，人机交互将会成为未来的一个关键点，不是说人们输入后机器生产，而是有了一定的互动，在这种背景下就需要一定的标准化工作来支撑这一目标的实现，对工业4.0来说，计量学的重要作用就在于此。
在乔恩·斯滕格博士看来，目前最大的挑战就是需要明白这对于计量意味着什么。首先是测量设备方面，今后测量装置将愈加复杂，因此需要考虑一些数据的处理问题，以满足产品实现远程的状态诊断，进行远程维护、软件升级等。其次，工业4.0也存在巨大风险，大多与通信技术相关且很难控制。对计量工作者来讲，必须要在法制计量领域中来应对技术的发展，且需要确保我们的思维方向的正确。不过，在云计算及其安全等领域，计量的作用还没有得到完全的认可。当然，计量在工业4.0中的作用远不止于此，还有诸如可再生能源方面、数据准确测算、时间频率、通信行业等很多其他的重要方面。再次，计量学家也必须要增强自身的能力。
“我80多岁的母亲最近正热衷于使用微信，我现在正准备教她如何网上买电。”国家电网公司总信息师王益民的一句话引发了中外嘉宾的会心一笑，也让大家关注了中国的智能电网建设和计量。
“2009年，我们提出了2+5的线路图，来建立强大的智能电网，根据路线图，目前我们已经建立了352个试点项目，投资达到60亿美元。我们的持续努力已经取得了成绩，在今年末，中国有望成为世界上最大的风能生产者和太阳能光伏生产者。为了提高我们电网基础设施的效率，我们建立了2100个智能变电站，通过在变电站里加入智能设备和模块化的设计，节省了40%的土地、80%的铜电缆和20%的建设时间，我们的效率随之得到了很大的提高。”王益民还介绍说，为了能实现电表智能化，我国已在27个省进行发展，目前已安装了3.06亿只智能电表，为全球规模最大，且已经建设了28个智能小区，覆盖3万多家住户。
他表示，目前智能电网的建设在计量方面主要有以下问题：一是在智能电网时代，电网变得越来越复杂，有很多新的设备引入，这些给计量溯源带来了新的挑战。二是特高压计量方面，在未来，将需要更高的电压，所以就需要更高的电压新标准。三是谐波计量方面，新的能源中存在着新的革命，但带来了新的谐波污染，同时大量使用电子设备会带来谐波，会对电网和其他客户产生影响，所以我们需要新的谐波计量系统以及新的标准化设施和验证技术，来监控、管理谐波污染。
今年9月，习近平主席在美国可持续发展大会上，表示中国将提出建立全球能源互联网，来应对全球的电能方面的挑战，提供清洁能源和智能电力。全球能源互联网给计量技术带来的挑战，一方面是在全球的测量标准方面需要进一步努力，另一方面是实现计量方法的统一以及实现远程校准和自校准。
中国计量院院长方向在此次论坛上压轴出场，向中外嘉宾畅谈了我国国家质量基础建设与计量发展的情况。目前，该院建设了完备的基础设施，在国内国际取得了诸多的研究成果，在支撑和满足国民经济转型的各个领域，比如能源、环境、纳米材料、生物技术、IT、医疗设备等方面开展了大量的工作，包括在“一带一路”“中国制造2025”等重大国家战略中，都有计量工作者的诸多贡献。方向重点介绍了中国计量院在“十三五”期间的3项主要任务，一是应对国际单位制重大变革，瞄准国际计量科技发展前沿，突破当前计量准确度极限，完成国家计量基准全面升级，为国际单位制的重新定义做出实质性贡献。二是面向新兴产业发展、民生改善和航天国防的迫切计量需求，开展计量新技术和新方法研究，鼓励原创性新技术研究，提升计量标准服务能力，支撑国家战略目标的实现。三是研究新型标准物质，扁平化量值传递及在线校准技术，促进我国计量量值传递体系升级，推动计量技术服务民生改善、“中国制造 2025”“一带一路”等国家战略。
“我希望在今后可以通过更多的国际合作，将NQI（国家质量基础）变成IQI（国际质量基础）。随着全球一体化的进程，计量基础设施和计量标准合格评定都应该更加国际化。同时，我想提出我们计量未来合作理念，就是创新、协调、绿色、开放、共享。希望今后随着国际计量局、亚太区域计量组织等各方共同努力，将国家质量基础设施在APMP的框架下变成APQI，在亚太区域充分共享。”方向充满信心地说。
来源：中国质量报