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国际单位制重大变革, 助推计量迈入量子化新时代

中国质量新闻网讯12月11日,市场监管总局在京召开国际单位制重大变革新闻发布会。总局计量司司长谢军在发布会上透露,明年5月20日中国将开始使用新修订后的国际单位制,为抓住此次变革带来的历史性机遇,我国将强化计量量子化战略研究,并制定量子化时代的中国计量发展新规划(2020年-2035年)。

据谢军介绍,11月16日,第26届国际计量大会(CGPM)在法国巴黎召开,这是被科学界和世界媒体同行誉为翻开人类科技发展新篇章,具有跨时代、里程碑意义的一次科技盛会。在这次会议上,经包括中国在内的53个成员国集体表决,全票通过了关于修订国际单位制(SI)的1号决议。根据决议,质量单位千克、电流单位安培、温度单位开尔文、物质的量单位摩尔等4个SI基本单位的定义将由常数定义,于明年的世界计量日&&5月20日正式生效。加之此前对时间单位秒、长度单位米和发光强度单位坎德拉的重新定义,至此,国际计量单位制的7个基本单位全部实现由常数定义。这是改变国际单位制采用实物计量的历史性变革,是人类科学发展进步中的一座里程碑。

作为国际通用测量语言的SI国际单位制,几乎是世界上所有国家的法定单位制。这次国际单位制的成功变革,实现了国际测量体系有史以来第一次全部建立在定义常数之上,将保证SI长期稳定性和环宇通用性,也将开启任意时刻、任意地点、任意主体根据定义复现单位量值的大门。

谢军表示,此次变革从表面来看,大家可能感觉不到发生的变化,就如同我们给房子换了一个更加坚固的地基,并不太会直接影响我们生活起居,但它实际上已经发生了脱胎换骨的变化。这次SI重新定义生效后,对于大多数科研人员以及产业发展、人们日常生产生活来说,不会直接造成大的改变,原有的测量结果仍将是连续的、稳定的。但从专业角度观察,SI的重新定义,将改变国际计量体系和现有计量格局。

一是重新定义将实现量值传递溯源链路扁平化,使量值溯源链条更短、速度更快、测量结果更准更稳。第1号决议实施后,可通过嵌入芯片级量子计量基准,将能把最高测量精度直接赋予制造设备并保持长期稳定,从而实现对产品制造全过程的更准确稳定地感知和最佳控制,有力支撑流程再造、节能减排和质量提升等。这将为当前世界范围内正在进行的新一轮以信息技术、大数据和人工智能为特征的科技革命,插上飞翔的翅膀。

二是重新定义将催生新的测量原理、测量方法和测量仪器。集多参量、高精度为一体的芯片级综合测量,不受环境干扰无需校准的实时测量,众多物理量、化学量和生物量的极限测量等将成为可能,测量仪器仪表形态将全面创新。这将为我国实施科技强国战略,走向工业制造强国,带来重要机遇,也将迎来重大挑战。

三是重新定义和量子测量技术发展将使得计量基准可随时随地复现。通俗地说,就是我们在生产生活中都将能够直接应用最准的标尺。无处不在的精准测量,将直接促进市场公平交易、实现精准医疗、改善环保节能等等,将进一步促进社会诚信建设、降低社会管理成本,将惠及人类生产生活的方方面面,实现社会的全面进步。

谢军介绍,我国目前获得国际互认的校准和测量能力已跃居全球第三、亚洲第一。我国自主可控的国家时间基准、长度量子基准都跻身世界先进行列。在这次国际计量单位制重大变革中,作为国家计量院的中国计量科学研究院为SI温度基本单位开尔文的修订作出了重要贡献。我国已独立建立了基于新定义的千克复现装置,并成功研制了真空质量测量和质量标准传递装置,可以保障未来我国质量量值与国际等效一致。

谢军表示,市场监管总局将继续推行以国际单位制为基础的国家法定计量单位,履行法定职责,并将以此次国际单位制变革为契机,开启中国计量的量子化新进程。

中国计量科学研究院院长方向从技术和应用层面出发,介绍了此次国际单位制变革的主要内容,并就新国际单位制的特点和意义,以及它将对人们日常生活乃至国家经济社会发展带来的影响进行了技术解读。他认为这次国际单位制的基石完全建立在常数上,使得全球测量体系发生了革命性变革。

方向指出,新定义用自然界恒定不变的常数替代了实物原器,保障了国际单位制的长期稳定性;定义常数不受时空和人为因素的限制,保障了国际单位制的客观通用性;新定义可在任意范围复现,保障了国际单位制的全范围准确性;新定义不受复现方法限制,保障了国际单位制的未来适用性。

谢军透露,我国将努力抓住和用好变革带来的历史性机遇,从国家战略的高度出发,统筹规划、整体布局,加强面向国家战略需求的计量基础研究、前沿性研究,加速推进国家计量基标准质量提升工程,研制以量子传感为基础的量子计量标准,重塑量传溯源体系,改革计量管理模式。加快构建国家现代先进测量体系,持续推进《一带一路计量合作愿景与行动》,深入贯彻落实质量强国战略、制造强国战略等党中央和国务院的重大决策部署,提升国家核心竞争力,充分发挥计量的国家战略资源作用!

发布会上,谢军和方向还就媒体关注的问题进行了解答。

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