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，創新是民族進步之魂。加快實施創新驅動發展戰略是適應和引領經濟發展新常態，順應網絡時代“大眾創業、萬眾創新”新趨勢的必然要求。科研實驗室作為實施科技創新的重要組成部分和基礎技術保障，其技術特點和活動目的不同于常規檢測、校準實驗室，主要表現為科研數據來源和特征極為復雜，科研數據不確定性的來源和影響事先通常沒有經過識別和評估，難以確定其分散特征，實驗方法不統一，自制裝備多且缺乏校準方法和評價規范。科研數據難以重復、可靠性難以評估、科學意義屢受質疑已成為世界共性問題，但是，可重復性是一切現代科學研究的基石，是評價科學命題正確與否的標準。如果公開發表的研究發現不能被其他人驗證，會產生嚴重的后果和巨大的經濟損失。正如《科學》雜志前主編Bruce Alberts所說“這是個非常嚴重、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論文的人形成誤導”。因此，如何對科研實驗室進行管理，保證科研數據質量，從而實現科研數據的可靠和可重復，發揮其在科技成果轉化中的橋梁作用，進而助推國家的科技創新是我們面臨的緊迫任務和巨大挑戰。
國內外科研實驗室管理現狀
為保證科研實驗室研究成果的質量和科技創新能力，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《檢測和校準實驗室能力的通用要求》)來規范科研實驗室，但實踐證明高度文件化、程序化的質量管理體系并不適用于科研實驗室，該項工作至今無實質性進展。我國現有的針對重點實驗室的評價體系是以成果為導向的后評估體系，對研究過程關注不足，缺乏事先發現或減少失誤的能力和作用。
以科研數據質量為核心
構建科研實驗室認可體系
構建科研實驗室認可的理論體系
針對科研實驗室的特點，確定影響科研數據質量的關鍵要素，通過共性技術和特性技術的研究，多維度凝練形成科研實驗室認可相應的理論體系。如下圖所示：
關注科研實驗室的研究過程，
建立科學的評價技術指標體系
通過研究科研數據不確定性表征方法、評估技術以及科研數據的可靠性評價技術、科研實驗室高純化學與生物試劑的質量評價關鍵技術，樣品處理耗材、儀器配套材料及檢測裝備的性能評價關鍵技術、科研實驗室納米尺度樣品試驗數據一致性能力驗證技術和重大工程領域大尺寸樣品試驗數據失效風險模型和控制技術，形成高維復雜、極端、動態科研數據表征及量化的新方法、檢測裝備關鍵部件/模塊的權重分析方法、小樣本量測量離群數據統計模型和多場耦合環境下實驗數據失效模型等新方法、新模型，從而建立科研實驗室評價的技術指標體系。
識別風險源，守住實驗室安全的底線
科技創新常與風險同行，科研實驗室科研活動的基礎和根本在于安全，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、生物污染悲劇的發生。 ?裝備的性能評價關鍵技術、科研實驗室納米尺度樣品試驗數據一致性能力驗證技術和重大工程領域大尺寸樣品試驗數據失效風險模型和控制技術，形成高維復雜、極端、動態科研數據表征及量化的新方法、檢測裝備關鍵部件/模塊的權重分析方法、小樣本量測量離群數據統計模型和多場耦合環境下實驗數據失效模型等新方法、新模型，從而建立科研實驗室評價的技術指標體系。
牢牢抓住四個關鍵環節
突破科研實驗室認可關鍵技術
項目緊緊圍繞科研數據質量這一核心，以科研數據不確定性表征和評估技術為突破點，以科研材料和檢測裝備性能評價為切入點，結合國家重大科技需求——納米研究和應用中納米尺度測量能力的評價、重大工程領域大尺寸材料安全服役評價中數據失效風險評估，確定影響科研實驗室質量和能力的關鍵要素，在典型和特殊條件下，研究認可技術。
項目根據科研數據質量保證和評價的關鍵技術環節——數據表征、結果驗證、過程控制和條件控制，設立四個既獨立又相互聯系的任務，其中任務1是數據表征的基礎環節，任務2是條件控制環節，任務3是過程控制環節，任務4是客觀的結果驗證環節。項目任務設置如下圖所示：
任務1
研究表征、評估科研數據的不確定性的模型和方法，作為科研實驗室認可的共性技術，這是保證科研數據質量的基礎，也是評價科研數據可靠性的重要依據。任務擬通過研究科研數據的客觀特征、生成過程的特征和歸屬等，研究對典型科研數據的不確定性表征模型和評估技術，多維度凝練科研實驗室管理體系的共性和特性特征，研究影響科研數據質量的關鍵指標體系和評價技術，以建立科研實驗室認可技術方案，包括數據的客觀表征、數據不確定性的量化評估、數據一致性的驗證、數據失效風險的控制、數據產生條件(重點研究設備和材料)的性能保證等技術方案。
任務2
研究科研材料和檢測裝備評價關鍵技術，作為科研實驗室認可的共性技術，科研材料和檢測裝備性能直接與科研數據質量相關。任務擬通過研究科研設備、材料的性能評價技術，建立科研實驗室條件控制技術要求，以保證科研數據的準確性和可靠性。任務分解為三個方向，第一，針對典型高純化學試劑、生物試劑等進行技術數據采集及差異化指標研究，建立質量控制方法及評價技術;第二，對于科研實驗室檢測裝備，選取典型常見裝備、非標定制裝備和試制裝備研究評價指標體系，經確證儀器的關鍵部件/模塊，并通過模擬與實驗驗證相結合開發評價模型，建立不同類型檢測裝備的評價技術方案;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的測試評價方法;綜上，建立科研材料及檢測裝備的質量/性能評價指南，支撐建立科研實驗室認可技術方案。
任務3
以納米尺度樣品為代表，研究試驗數據一致性的能力驗證技術，作為科研實驗室認可的特性技術，選擇納米尺度樣品作為研究對象是因為納米表征技術難度大、復雜、多樣，數據一致性情況最為復雜。任務擬通過研究納米尺度樣品試驗數據一致性能力驗證技術，建立科研實驗室數據一致性的客觀驗證技術，以解決科研數據在缺乏溯源鏈、高復雜、高精度等情況下，數據比對的技術瓶頸問題。納米材料的科研數據復雜多樣，精度要求高，表征技術難，數據一致性差，以其為對象研究科研數據能力驗證技術極具代表性。選取納米測量值具有代表性的關鍵物理化學參數和功能參數，研制相應的能力驗證樣品，研究小樣本量比對的統計分析技術，解決小樣本量測量離群數據的統計模型問題，建立納米尺度特性量值的測量能力驗證技術方案，其數據一致性驗證技術成果將支撐建立科研實驗室認可技術方案。
任務4
以大尺寸樣品為代表，研究試驗數據失效風險模型和控制技術，其是科研實驗室認可的特性關鍵技術，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、南水北調和大規模核電建設等重大工程，試驗技術難度高、耦合因素多，對數據可靠性要求高，失效風險模型復雜。任務擬通過對多因素耦合環境下大尺寸樣品性能測試技術、測試方法以及試件等試驗耦合過程因素對試驗數據影響的系統研究，建立在多維多態復雜測量過程下的數據失效模式、表征方法、預警指標和評價技術，支撐建立重大工程領域大尺寸樣品試驗數據失效風險模型和控制技術，其關鍵指標體系和評價技術策略也將支撐建立科研實驗室認可技術方案。
預期成果及效益
項目作為“國家質量基礎的共性技術研究與應用”重點專項的組成部分，在“專項全鏈條設計、一體化實施”過程中屬于共性關鍵技術研究環節。基礎認證認可技術能力的提升是確保我國認證認可滿足國家重點領域需求，支撐我國由認證大國走向認證強國的基礎。
構建國際領先的科研實驗室認可體系
建立科研實驗室認可相關理論體系，以高維復雜、極端、動態科研數據表征及量化的新方法、檢測裝備關鍵部件/模塊的權重分析方法、小樣本量測量離群數據統計模型和多場耦合環境下實驗數據失效模型等新方法和新模型為技術支撐，構建我國具有自主知識產權的科研實驗室認可體系，該項認可制度的建立將實現我國實驗室認可由跟跑、并跑向領跑的轉變。
顯著提升科研數據質量，
搭建科技成果轉化的橋梁
科學研究作用越來越大，科研數據越來越多，科研投入越來越高，其成果轉化和應用的放大效應也越來越大。項目成果的應用將有效改進科研實驗室數據的質量，不斷提升科研數據的客觀性、可靠性和可重復性，從而發揮其在科技研究—產業化(R-P)成果轉化中的橋梁作用，保證科技創新的質量，減少錯誤數據的誤導誤用風險。 測量離群數據統計模型和多場耦合環境下實驗數據失效模型等新方法和新模型為技術支撐，構建我國具有自主知識產權的科研實驗室認可體系，該項認可制度的建立將實現我國實驗室認可由跟跑、并跑向領跑的轉變。
