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一、計量的定義

計量历(li)史源远流长。在古(gu)代，計量被称為“度(du)量衡(heng)”。度指长度(du)，量指(zhi)容量(liang)，衡指質量(liang)，度量衡就是關於(yu)长(zhang)度、容量、質(zhi)量的測量。度量衡的(de)單位最初都與人(ren)體相關，比如“布手知尺”“邁步定亩(mu)”“掬手為(wei)升”。秦(qin)始皇統一(yi)全國后，推(tui)行“一法度、衡石、丈(zhang)尺、车(che)同轨、书同文字”，颁布了統一度量衡诏书，製定了(le)一套(tao)嚴格的管理製度，極大促進了商品(pin)交换、經(jing)濟(ji)发展。中華文明五千年(nian)，但凡(fan)朝代變遷必重整“度(du)量衡(heng)”。“度(du)量衡(heng)”在历史上不仅是一般的技術(shu)活動，更是皇權、主權的象征和國家治理的重要組成(cheng)部分。

在現代，計量(liang)的科(ke)學内涵远远超出“度(du)量衡(heng)”的内容。計量的定義是測量及其應用的科(ke)學，是實現(xian)單(dan)位統一、保證量值準確可靠的(de)活(huo)動。从詞源(yuan)上看，計量一(yi)詞在我國古代典籍中虽(sui)很早出現，但與現(xian)代“計量(liang)”的含(han)義並无關聯，現代“計量(liang)”是由“度(du)量衡(heng)”的(de)概念逐步衍生(sheng)而來的。計量一詞(ci)對(dui)應英语metrology，根據維基百科，metrology由希腊语(yu)measure加(jia)上后缀logos構成。希腊文中的logos有“宇宙萬(wan)物之規律，絕對之準繩，以及人類一切(qie)的依归”的意思。組合(he)起來看，似乎(hu)也隐含着“計量是測(ce)量的準繩和一切(qie)的依归”的意思。

需要強調的是，虽然計量是關於(yu)測量的(de)科學，但其不同於測(ce)量。測量是為確定量值而進行的全部操作，是對非量化實物的(de)量化過程，其目的(de)是用数據描述事物。而計量是實現單位統一、保障(zhang)量值準確可靠的活(huo)動。準(zhun)確性、一(yi)致(zhi)性、溯源性(xing)和法製性是計量最重要的(de)四個特征，測量則不必(bi)具備以上所有特征。因此計量(liang)屬於測量的一(yi)種，源於(yu)測量而又嚴(yan)於測量。整(zheng)體來看，計量科學主要有兩項任務，一是一(yi)切事物(wu)只要可以測量，就要測(ce)得更準；二是一切尚不可測(ce)量的事物，要實(shi)現對其(qi)可測量。

二、計量的作用

計量的作用可以从第一家現代計量院德(de)國計(ji)量院的诞生講起。大家(jia)現(xian)在一提到“德國製(zhi)造”，就代表着高品質、高質量。但100多年前卻(que)不是(shi)这樣的。1887年8月，英國(guo)議會通過了一項侮辱性的商標法条(tiao)款，規定(ding)所有从德國進口的商品必须標注“Made in Germany”字樣，以此將价廉質劣的(de)德國货與優質的英國產品區分開(kai)來。為(wei)了不断提高產品質量水平，德國學者和企業家們纷纷向國家(jia)提出发展相(xiang)關測量技術的提議，其中最為著名的就是德國企業家西(xi)門子。他認為：要使德國能够追趕上当時繁荣的(de)工業國家如英國(guo)和法國，不仅需要高度重視(shi)自然(ran)科學，更需要將科學发現及(ji)時轉化為技術應用並探索科學技術的商業(ye)化，从而促進德國的工業化進程和擴大(da)產品(pin)出口。為此，他建議由國家而非私營(ying)企業成立專門的科學技術(shu)研究院（即(ji)帝國技術物理研究所PTR，現改名為德意志聯邦物(wu)理技術研究(jiu)院PTB，主要(yao)负責研究、建立、維護德國計(ji)量基準和標準），作為提高德國工業竞争力的一個前提条件，並為此捐(juan)助了1.2公顷的土地和30萬馬克的资金。作為德國國家計量院(yuan)，PTR在建立后的100多年里，為德國工業(ye)與科學技術的(de)发展提供了強有力的支撐，其計量技術研究(jiu)的诸多成果為德國製造業腾飞插上了(le)翅膀，特別是在精密測量技術(shu)领(ling)域的研究始終保持全球领先地位，在保證德國(guo)工業產品質量方面起(qi)到了關键作用。在計量的支撐下，德國製造从“山寨(zhai)”走向(xiang)高品質，最終造就了今天“德國製(zhi)造”金字招(zhao)牌！也(ye)因此，德國計量院被公認具有“德國製(zhi)造”的灵魂。

德國計量院成立之后，英國、美國等國家也纷(fen)纷意识到了計量對工業发展(zhan)的重要作用，分(fen)別於1900年和(he)1901年成(cheng)立了英國國家物(wu)理實驗室NPL（即英國計量院）和美(mei)國國家標準技術研究(jiu)院NIST（即美國計量(liang)院）。美國計量院的使命是通過先進的測量能力提升美國的创新和工業(ye)竞争力，保證經(jing)濟(ji)安全、提高人民生活(huo)質量。2014年，美國衆(zhong)議院修改通過了《振興美國製(zhi)造業和创新法案2014》，目(mu)標是在战略層面提升美國先進(jin)製造能力，為此還專門成立11個创新中(zhong)心(xin)，並將其中6個创新中心和先進製造國(guo)家创新網(wang)絡計劃辦公室設在了美國計量院，主要是基於美國計量院擁有创造的(de)基因、创(chuang)新的核心支撐能力和(he)最優的質量控製水平，同時對《國家標準與技術研究院（NIST）法(fa)案》進行修订。2017年，美國計量院申(shen)請經費(fei)预算高達30億美元，其中19.9億美元將(jiang)用於美國製造業创(chuang)新中心的建設。

从德國(guo)計量(liang)院和美國計量院的诞生、定位和使命可以看出計量在國家发展中(zhong)的關键性(xing)作用，尤其是(shi)在科技迅速发展和經(jing)濟日益全球化的今天，計量關系國計民生，像空氣一樣(yang)，與(yu)人類(lei)生產生活紧密相连。計(ji)量是(shi)科技创新的種子、社(she)會進步的基石，是创造質量和控製(zhi)質量的重要(yao)物質手段，是保證國民經濟正常運行和公平貿易(yi)的(de)基礎，也成為國(guo)家核心竞争力的重要(yao)標志之一。毫无疑問，計量支撐发(fa)展(zhan)，質量成就未來。具體而言，計量在科技创新、質量提升和貿易往來中(zhong)的重要作用如下：

計(ji)量是科技创新的引擎。計量是認(ren)识(shi)世界和改造世界的手段和工具。科學研究离不開先進的測量儀器和精密的(de)測試(shi)技術，絕大多数諾貝(bei)爾(er)物理奖获奖成果都和測量技術息息相關，要麼是由於(yu)計量技術(shu)的突破带來重大发展，要麼是重大技術的发明直接推動了計量(liang)技術的革命。科技和計(ji)量相辅相成、互(hu)相促進。計量科學被普遍認為是离諾貝爾物理奖最近的(de)一個學科(ke)。近年來，美國計量(liang)院诞生了(le)4位諾貝爾奖的获(huo)得者。門捷列夫曾說過“没有測量，就没有科學”，数百年來(lai)的科學實践不(bu)断證明了这一真理。

計量是控製質(zhi)量(liang)的基礎。談到計(ji)量與質量的關系，我們經(jing)常說“没有規矩不成(cheng)方圆”。所谓規、矩，分(fen)別是指校正圆(yuan)和方的兩件計量器具。当(dang)規和矩(ju)合二為一時，便為規矩，指的是法(fa)度、標準。規、矩和規矩之間，就形(xing)成了内在聯系。可以說，没(mei)有(you)規、矩，何來規矩！没有規矩，規、矩何用(yong)！如果我們認為標準確定了需要的方、圆及其規格大小，則計量確保了方是方、圆(yuan)是圆，以(yi)及(ji)方圆之規格符合標準之規定，也(ye)就是確保了質量的预期。因此可以說，標準規定了(le)質量的要求，計(ji)量確保了質量的實現。計(ji)量是標準的基礎，更是質(zhi)量(liang)的基礎。優質的原(yuan)材料、先進的工藝裝備和準確的計(ji)量手段是現代工業生產的三大(da)支柱。計量被称作現代工(gong)業產品質量的(de)眼睛，測得到，才能做得到；測得準，才能做得精！

計(ji)量是貿易(yi)往來的纽带，是公平交易的基礎。最有(you)象征意義的計量器具——“天(tian)平”，一(yi)直(zhi)代表着一種永恒的理念——“只有準確的計(ji)量才能真正體(ti)現社會的公平”。超(chao)過80%的貿易必须經過測量才能實現，工業化國家的測量(liang)活動對其(qi)國民生產总值的貢献率達4%~6%。在國际貿易中，計(ji)量的準確(que)性和結果的一致性，涉(she)及國家經濟利益，有(you)助於促進貿易公平公正，並消(xiao)除技術性貿易壁垒(lei)。

計(ji)量在國家治理、支撐國防現代化建設等方面也(ye)同樣作(zuo)用重大，不再一一阐述(shu)。

三、計量的未來展望

历史上每一次工業革命都伴(ban)随着測量技術的飞跃和計量的重大變(bian)革。基於牛顿定律的力(li)學(xue)、熱學(xue)測量的发展和“度(du)量衡(heng)”的高(gao)度統一，開启了以機(ji)器代替手工劳動(dong)的第一次工業革命；電測量的(de)實現和(he)《米製公(gong)約》的簽署(shu)，迎來(lai)了“電氣時代”的第二次工業革命；測量领域的拓展、測量(liang)精(jing)度的提升和國际計量單位（SI）的正式(shi)建立，奠定了以信息控製為主导的第(di)三次工業(ye)革命。

新一代工業革命正(zheng)在孕育興(xing)起，將(jiang)深(shen)刻影響着經濟、科(ke)技、社會各方面的发展。計量技術(shu)體系(xi)也正在經历历史性變革。2018年，國际(ji)計量單位製將重(zhong)新定義，世界測量技術規(gui)則將予以重(zhong)構，由此带來的影響廣(guang)泛而深远(yuan)。最突出的體現就是“計量(liang)單(dan)位量子化”和“量值溯源扁平化”，这一變(bian)革將带動相關(guan)產業實現跨越式发展。目(mu)前(qian)，量子技術與信息技術正在相互融合，量子技術+互聯網技術的发展模式，將掀(xian)起一場真正的計(ji)量科學、甚至是整個測量科學的(de)革命，更(geng)加精準、更加快速、更加尖(jian)端、更(geng)加泛在的計(ji)量，不再是遥远的期(qi)待。

所以說，以“計量基準量子化(hua)”和“量值傳(chuan)遞扁平化”為主要(yao)特征的國际計量變革(ge)，將完美契合以信息物理融合系統為基礎的(de)第四次工業革命的開(kai)启。

計量的未來在哪里？一是基於(yu)量子物(wu)理的新一代國际單位製；二是突破極限的測(ce)量，从(cong)原子尺度到超大尺寸範围内的測(ce)量，在極端(duan)条件(jian)下的測量、在(zai)干扰或快速變化環境中的測量；三是智能和互聯式測量，實現物聯網大量的儀器儀表或(huo)傳感(gan)器的在線、远程(cheng)及(ji)扁平化量值溯源；四是嵌入式(shi)測量，將計量植入(ru)到生產過程(cheng)，將最精準的計(ji)量基標準融(rong)入到機器。比(bi)如美國的(de)“NIST on Chip”計劃，就是將美國計(ji)量院NIST最精密的測量基準(zhun)、標(biao)準集中在一個芯片上。

為應對國际計(ji)量變革和計(ji)量體系的重構，欧洲提出了“計量(liang)研究创新計劃”以及“量子宣言”，投资数十(shi)億欧元，支撐新一轮(lun)的科技革命和產業變革。我國高度重視計量變(bian)革带來的機遇，在科技部、財(cai)政部、发改委等部門的大力支(zhi)持下，从“十(shi)一五(wu)”開始(shi)，布局了一批(pi)量子計(ji)量研究項目；“十二五”期間，在量子計量基準和基本單位重新定義方面實(shi)現(xian)了重大突破，並開辟了医學、生物等計量新领域(yu)。“十三(san)五”期間，適逢國家科技體製改革，启動(dong)實施了國家重點研发計(ji)劃“國家質量基礎的共性技術研究(jiu)與應用”項(xiang)目(mu)，有望在“十三(san)五”期間在更多的(de)關键领域實現“领跑”。

計量是認识世界和改造世界(jie)的工(gong)具，也(ye)是探索動態變化世界的一把(ba)钥匙。正(zheng)是因為有了對量(liang)的認识和測量手段、測量精度(du)的不(bu)断提升，才不(bu)断提高人類認识世界和改造世界的能力，並推動人類社會(hui)不断发(fa)展。