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什麼是計量

从詞源(yuan)上看，計量一詞虽未(wei)见在我國古(gu)代典籍中出現，但可以推断它是(shi)由“度量衡”的概(gai)念(nian)逐步衍生而來。度是长(zhang)度，量是(shi)容量，衡是重量。在(zai)古代，所谓“權衡”其(qi)實是指用權（砝碼、秤砣）來称量，而“衡器”其本意是天(tian)平，后引申為(wei)所有確定重量的量器。計量一詞對應英语metrology，根據維基百科(ke)，metrology由(you)希腊语measure加上后缀logos構成。希腊文中的logos有“宇宙(zhou)萬物之規律(lv)，絕對之準繩(sheng)，以及人類(lei)一切(qie)的依归”的意思。那麼这兩個詞聯系到一起，我們是不是可以說(shuo)“計量(liang)是測量的絕對準繩和一切(qie)的依归”？

作為一門(men)現代科學，計量（metrology）在國际計量術(shu)语中已經有了明晰的概念——計量是關於測量的科學(xue)，包括涉及測量理论和實用的各個(ge)方(fang)面，不论其不確定(ding)度如何，也不(bu)论其用於什麼測量(liang)技術领域。这個關於計量的定義是由有關測量的(de)数個(ge)國际組織（包括(kuo)BIPM、IEC、IFCC、ISO、IUPAC、IUPAP、OIML和ILAC）聯合組成(cheng)的(de)計量學聯合导則委員會（JCGM，Joint Committee for Guides in Metrology）給出的。该(gai)定義的核心指向是(shi)：計量是關於測量的科學(xue)。

需要強調的是(shi)，虽然計(ji)量是(shi)關於測量的科學，但它不同於測量。測量是為確定量而進行的全部操(cao)作(zuo)，是對非量化實物的量化過程(cheng)，其目的是用数據描述事物。而計量是實現單位(wei)統一、保障量值準確可靠的活動，計量的目(mu)的是確保測量結果準(zhun)確。準確性、一致性(xing)、溯源性和法製(zhi)性是計(ji)量最重要的4個特征，而測量並不必须具備以上(shang)这些特征。因(yin)此(ci)計量屬於測量的一種，它源於(yu)測量而又嚴(yan)於測量。狭義地講，計量是與測量結果的(de)置信度相關(guan)、與(yu)不確定度相聯系的一(yi)種規範化測量，具備計量特性的測量活動(dong)才能(neng)获得有效的測量結果。

 
計量和標準的關系

計量和標準的(de)目的都是為了追求(qiu)統一。計量是為了實現測量(liang)活(huo)動、測量結果的全球統一。从本質上講，計量就是現代社會(hui)中最基礎的標準化活(huo)動。大(da)数據(ju)時代的今天，計量(liang)更是(shi)一切数據有效性的源泉。計量科學的本身就是為了建立和優化不断進(jin)步(bu)、永无止境的計量標準(zhun)。計量標準是物化的標(biao)準(zhun)、是客觀的標(biao)準，是(shi)建(jian)立在科學真理基礎上的準繩。我們在談到質量時，經常說“没有(you)規矩不成(cheng)方圆”，所谓規(gui)、矩，分別是指校正圆和方的兩件計量器具。当規和(he)矩合二為一時(shi)，便為(wei)規矩，指的(de)是法度，標準。規、矩和規(gui)矩(ju)之間，就形成了(le)内在聯系。可以說，没有規、矩，何來規矩？没有規矩，規、矩(ju)何用？如(ru)果我們認為標準確定了(le)需要方、圆及其規格大小，則計量確保方是方、圆(yuan)亦為圆，以及(ji)方圆之規格符合標準之規定，也就是確(que)保了質量的预期。因(yin)此，可以說，標準規定了質量的要(yao)求(qiu)，計量確(que)保了質量的實(shi)現，計量是標(biao)準的基礎，更是質量的基礎。

 
計(ji)量的作用和战略(lve)地位

从政治、經濟、文化、社(she)會、*等多(duo)個领域來看，計量是國家主權的象征，是統一(yi)國家的(de)工具。計量(liang)是社會進(jin)步的重要基石，不仅是維護公平正義的法度(du)和準繩，更是(shi)改善(shan)生態環境、提(ti)高生活質(zhi)量、促進社會和諧的基礎和關键。計量是科學(xue)技術的基礎，历史上(shang)3次技術革命都和計量測試技術突破息息相關。計量還是保證國民經(jing)濟正常(chang)運行和公平貿易的基礎。没有計量就没有現代製造。計(ji)量也(ye)支撐*，事關國家核心利益。在航空母舰、核潜艇、隐形飞機、洲际导弹、衛星导航(hang)定位系統、核武器(qi)等武器裝備與設施中，需要大量計量技術的支撐。

計量的基(ji)礎(chu)作用，一般認為主要體現在(zai)兩(liang)個方面：一是建(jian)立信心。計量通過建立測量(liang)的溯源性，获得可靠的測量結果，使標準的結果可以檢驗，過程可以复現，進而實現人們對(dui)質(zhi)量信赖。二是實現创新(xin)。計量通過測量科學(xue)和技術進步(bu)之間的相互依存和相互促進推動创新；新的測量技(ji)術也必(bi)然刺激新的產品、流程和服務的创新，同時(shi)也會推(tui)動劳動力新技能的產生和掌握。

回顧(gu)科技发展历程，計量(liang)一直和(he)创新密切相關。一方面計量正是建立在最新(xin)科學理论和最先進的技(ji)術基礎上的，很多最新发現的物理現(xian)象和理论第一次就是被用於新的計量基準(zhun)。原子喷泉理论孕(yun)育(yu)了原子喷泉鐘的诞生，奠定了(le)原子時的基礎，將時間基準提升到(dao)3000萬年(nian)不差1秒的水平；飞秒激光光梳技術架起了光(guang)頻與微波頻率的橋(qiao)梁，將光(guang)鐘變為現實，从而有可能將時(shi)間頻率標準的不確定度再(zai)提高10-18量級。最近的几十年里，共有14位計量科學家获得諾貝爾物理學(xue)奖。計量學往往是最新科學特別是物理學理(li)论的最先應用和最佳(jia)载體，是科學发現和科技(ji)创新(xin)走向應用最重要的橋梁。

另一方(fang)面，計量(liang)技術的发展，支撐着社會发(fa)展的(de)各個方面，計量(liang)技術的创新，引领了科技(ji)和產(chan)業的创新。没有(you)相應的測(ce)量技術不可能有新的科學知识，“凡是可以測量(liang)的，就(jiu)要實現對它的測量；凡是還不(bu)能測量的，也要實(shi)現(xian)對它的測量”。準(zhun)確有效的測量是認识世界的(de)基礎，更是改造世界的前(qian)提。秦(qin)始皇統一的(de)度量衡製度促進了社會、军(jun)事、製造標準(zhun)化的快速发(fa)展，巩固了其統治(zhi)地位。美國首(shou)任总統華盛顿確定的聯邦中央政府六項主要政(zheng)權就包含度量衡管理權。

在現代(dai)社會中，計量更是舉足(zu)轻重。80%以上的貿易必须(xu)通過測量才能够完(wan)成，工業化的國家測量活動(dong)對國民生產总值貢献率達到4%-6%。貿易結算與公平交易，火箭(jian)发射(she)與衛星导航，精密製造與健康安(an)全，網絡互聯與智能電網等，无一不與計(ji)量密切相關，无一能离(li)開精(jing)密測量技術。計量影響工(gong)業生(sheng)產的實例很多，比(bi)如(ru)光伏產業，这是我國重要新興產業，以275W的標(biao)準太阳電池組件為例，在(zai)企業設備測量能力不變的情况下(xia)，標準組件的測量準(zhun)確性提(ti)升0.5%，則可讓企業產品平均功率波(bo)動减小1W，若按我國(guo)每年光伏企業產能5GW來計算，每(mei)提升(sheng)0.5%計量不確定度，至(zhi)少可以節約6700萬元人民幣的(de)成本支出(chu)。

由此(ci)可见(jian)，計量是一(yi)個國家的重要技術基礎，具(ju)有(you)不可取代的战略地位。

國家計(ji)量院的使命和責任

進(jin)入21世紀以來，随着科(ke)技的不断(duan)進步和全球化的演進，計量(liang)在世界範围内呈現(xian)出兩大趨勢。第一，全球計量(liang)體系基本形(xing)成，保(bao)障世界主要國家量值等效，為全球化市場(chang)提供支(zhi)撐。1999年，全(quan)球38個國家簽订了《國家計量基(ji)準和國家計量院出具的證书互認(ren)协議》。目前，世界上主要經濟體都在努力使本國校準測(ce)量能力能够覆盖自身國际貿易和參(can)與國际竞争的需求。美國的校準測量能力数量達(da)到2169項，列世界第一；我(wo)國為(wei)1224項，列(lie)世界第四、亚(ya)洲第一。第二，計(ji)量技術正在(zai)发生重大變革，以(yi)量子物理為基礎的自然基準取代實(shi)物基準，測量準確度(du)等技術指標得以大幅(fu)度提高，带動大部分量的測(ce)量準確度得到提高(gao)，進(jin)而對科技的進步和經濟社會的发展產生(sheng)重大促進作用。

正(zheng)是基於計量的战略地位，发達國家普(pu)遍高度重視(shi)計量。美國、德(de)國、英國等20多個(ge)國家把計量（度量衡）寫(xie)入宪法(fa)，作為中央事權和統一管理國家的基本要(yao)求(qiu)。美國(guo)和德國的國家計(ji)量院院长都是由总統任命。美、德、英等主要发(fa)達國家(jia)政府對計量有統一、稳定的專項經(jing)費支(zhi)持，並逐(zhu)年增(zeng)长。各國也都建立了本國(guo)的國家計量(liang)院，為保證在激烈的國际竞争中(zhong)占有優勢地位，美、英、德、法、俄羅斯及日(ri)、韩等发達國家(jia)都十(shi)分重視國家計量院的建設和計量科技的发展，纷纷加大對計量科學研究在人力、物力和財(cai)力等多方面的(de)投入，以切實保證並有效提高本國計量科技在科技(ji)革(ge)命和產業變革中的支撐能力。

以美國(guo)為例，2009年，美國政府投入國家計量院（NIST）的計量科研(yan)經費達16億美元，其(qi)中(zhong)6.1億美元(yuan)是美國在新颁布《复苏與再投资法(fa)案》之后(hou)專項拨款(kuan)，用於研究建立智能電網、太阳能发電和储能等先進能源技術，綠色節能建(jian)筑(zhu)、碳排放(fang)限(xian)製和交易體系等方面的計量標準。

随着我國經濟社會发(fa)展(zhan)，國家對計(ji)量科(ke)技的投入持續增加，“十一五”以來累計(ji)投入超過(guo)20億元。建(jian)成了(le)國际一流的實驗基地，開(kai)展了(le)應對SI基本單位重新(xin)定義的(de)相關基本物理常数測量等前沿研究，启動了能源、生(sheng)物、環境、微納技術、医學、信(xin)息技(ji)術等服務國家战略性新興產業发展和社會可持續发展的計量新领域研究工作，获得國际互認的國(guo)家校準測量能力(li)数量跃居世界第四。通過不懈努力(li)，我國計量科(ke)技水平已得到全面提升(sheng)，基本實現了从望(wang)其(qi)項背到並駕齊驅，具備了趕超发達國家的基礎条(tiao)件。

今年，國務院发布《中國製造2025》，该規(gui)劃无疑對於製造的關键組成要素——測量(liang)，將是利好的消(xiao)息(xi)，計(ji)量產業應抓住新一轮科技浪潮所形成(cheng)的機遇期。如《中國製造2025》提出了互(hu)聯網+的概念，將量(liang)子基準和信息技術結合(he)，並將校(xiao)準模块植入測量終(zhong)端上，可以大大縮短溯源鏈，將最精準的(de)量值傳遞給用戶(hu)，支撐(cheng)工業產業的发展(zhan)，為中國(guo)製造2025提供最直接有效的支撐。與《中國製造2025》主攻方向(xiang)智能製造所密不可分的智(zhi)能測量已成為大勢所趨，包括智能数據(ju)管理(li)及報告、智(zhi)能掃描(miao)、智能软件及智能能源管理等智能測量技術將成為智(zhi)能製造的重(zhong)要環節。

今(jin)后，中國(guo)計量科學研究院作為我國唯一的國家計(ji)量院將以保持國家最高測量能力、满足經濟(ji)轉型(xing)升級需要、支撐人民生活質(zhi)量提升、迎接新领域新技術挑战(zhan)為使命，充分发挥(hui)和平(ping)里、昌平兩個院區不同的特色和作用(yong)，聚焦於复現(xian)並不断提(ti)升SI基本(ben)量量值水平，建立並不断完善國(guo)家計量基準和標準體系；研究並完善測量理论和技(ji)術方(fang)法，確保測量(liang)結果的準確性、一致性和可溯(su)源性；開展复雜系統、多參量(liang)綜合測量技術和應用(yong)研究，提升現場、多參量校準(zhun)能力(li)；攻關極(ji)端条件和極端量的(de)準確測量技術，不断提高認识自(zi)然和改造自(zi)然的能力。

求精準，度萬物，量天地，衡(heng)公平，是計(ji)量人(ren)的不懈追求，也是我們的莊(zhuang)嚴(yan)承諾。

（來源：《中國(guo)質量報》2015年10月28日第四版，作者：中國計量科學研究院院(yuan)长方向）