科研实验室的重要性
2018-08-27
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科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。加快实施创新驱动发展战略是适应和引领经济发展新常态，顺应网络时代“大众创业、万众创新”新趋势的必然要求。科研实验室作为实施科技创新的重要组成部分和基础技术保障，其技术特点和活动目的不同于常规检测、校准实验室，主要表现为科研数据来源和特征极为复杂，科研数据不确定性的来源和影响事先通常没有经过识别和评估，难以确定其分散特征，实验方法不统一，自制装备多且缺乏校准方法和评价规范。科研数据难以重复、可靠性难以评估、科学意义屡受质疑已成为世界共性问题，但是，可重复性是一切现代科学研究的基石，是评价科学命题正确与否的标准。如果公开发表的研究发现不能被其他人验证，会产生严重的后果和巨大的经济损失。正如《科学》杂志前主编Bruce Alberts所说“这是个非常严重、令人不安的问题，因为这明显会对完全信任知名同行评审期刊所发论文的人形成误导”。因此，如何对科研实验室进行管理，保证科研数据质量，从而实现科研数据的可靠和可重复，发挥其在科技成果转化中的桥梁作用，进而助推国家的科技创新是我们面临的紧迫任务和巨大挑战。
国内外科研实验室管理现状
为保证科研实验室研究成果的质量和科技创新能力，各国科研管理部门尝试参照检测等实验室的要求(例如：ISO/IEC 17025《检测和校准实验室能力的通用要求》)来规范科研实验室，但实践证明高度文件化、程序化的质量管理体系并不适用于科研实验室，该项工作至今无实质性进展。我国现有的针对重点实验室的评价体系是以成果为导向的后评估体系，对研究过程关注不足，缺乏事先发现或减少失误的能力和作用。
以科研数据质量为核心
构建科研实验室认可体系
构建科研实验室认可的理论体系
针对科研实验室的特点，确定影响科研数据质量的关键要素，通过共性技术和特性技术的研究，多维度凝练形成科研实验室认可相应的理论体系。如下图所示：
关注科研实验室的研究过程，
建立科学的评价技术指标体系
通过研究科研数据不确定性表征方法、评估技术以及科研数据的可靠性评价技术、科研实验室高纯化学与生物试剂的质量评价关键技术，样品处理耗材、仪器配套材料及检测装备的性能评价关键技术、科研实验室纳米尺度样品试验数据一致性能力验证技术和重大工程领域大尺寸样品试验数据失效风险模型和控制技术，形成高维复杂、极端、动态科研数据表征及量化的新方法、检测装备关键部件/模块的权重分析方法、小样本量测量离群数据统计模型和多场耦合环境下实验数据失效模型等新方法、新模型，从而建立科研实验室评价的技术指标体系。
识别风险源，守住实验室安全的底线
科技创新常与风险同行，科研实验室科研活动的基础和根本在于安全，通过识别影响实验室安全的机械物理因素、化学因素、生物安全因素、电磁辐射因素等，将实验室安全贯穿于实验室科研活动的全过程，从而，避免实验室爆炸、生物污染悲剧的发生。 ?装备的性能评价关键技术、科研实验室纳米尺度样品试验数据一致性能力验证技术和重大工程领域大尺寸样品试验数据失效风险模型和控制技术，形成高维复杂、极端、动态科研数据表征及量化的新方法、检测装备关键部件/模块的权重分析方法、小样本量测量离群数据统计模型和多场耦合环境下实验数据失效模型等新方法、新模型，从而建立科研实验室评价的技术指标体系。
牢牢抓住四个关键环节
突破科研实验室认可关键技术
项目紧紧围绕科研数据质量这一核心，以科研数据不确定性表征和评估技术为突破点，以科研材料和检测装备性能评价为切入点，结合国家重大科技需求——纳米研究和应用中纳米尺度测量能力的评价、重大工程领域大尺寸材料安全服役评价中数据失效风险评估，确定影响科研实验室质量和能力的关键要素，在典型和特殊条件下，研究认可技术。
项目根据科研数据质量保证和评价的关键技术环节——数据表征、结果验证、过程控制和条件控制，设立四个既独立又相互联系的任务，其中任务1是数据表征的基础环节，任务2是条件控制环节，任务3是过程控制环节，任务4是客观的结果验证环节。项目任务设置如下图所示：
任务1
研究表征、评估科研数据的不确定性的模型和方法，作为科研实验室认可的共性技术，这是保证科研数据质量的基础，也是评价科研数据可靠性的重要依据。任务拟通过研究科研数据的客观特征、生成过程的特征和归属等，研究对典型科研数据的不确定性表征模型和评估技术，多维度凝练科研实验室管理体系的共性和特性特征，研究影响科研数据质量的关键指标体系和评价技术，以建立科研实验室认可技术方案，包括数据的客观表征、数据不确定性的量化评估、数据一致性的验证、数据失效风险的控制、数据产生条件(重点研究设备和材料)的性能保证等技术方案。
任务2
研究科研材料和检测装备评价关键技术，作为科研实验室认可的共性技术，科研材料和检测装备性能直接与科研数据质量相关。任务拟通过研究科研设备、材料的性能评价技术，建立科研实验室条件控制技术要求，以保证科研数据的准确性和可靠性。任务分解为三个方向，第一，针对典型高纯化学试剂、生物试剂等进行技术数据采集及差异化指标研究，建立质量控制方法及评价技术;第二，对于科研实验室检测装备，选取典型常见装备、非标定制装备和试制装备研究评价指标体系，经确证仪器的关键部件/模块，并通过模拟与实验验证相结合开发评价模型，建立不同类型检测装备的评价技术方案;第三，针对代表性的样品处理耗材及仪器配套材料，筛选其性能影响因素并建立相应的测试评价方法;综上，建立科研材料及检测装备的质量/性能评价指南，支撑建立科研实验室认可技术方案。
任务3
以纳米尺度样品为代表，研究试验数据一致性的能力验证技术，作为科研实验室认可的特性技术，选择纳米尺度样品作为研究对象是因为纳米表征技术难度大、复杂、多样，数据一致性情况最为复杂。任务拟通过研究纳米尺度样品试验数据一致性能力验证技术，建立科研实验室数据一致性的客观验证技术，以解决科研数据在缺乏溯源链、高复杂、高精度等情况下，数据比对的技术瓶颈问题。纳米材料的科研数据复杂多样，精度要求高，表征技术难，数据一致性差，以其为对象研究科研数据能力验证技术极具代表性。选取纳米测量值具有代表性的关键物理化学参数和功能参数，研制相应的能力验证样品，研究小样本量比对的统计分析技术，解决小样本量测量离群数据的统计模型问题，建立纳米尺度特性量值的测量能力验证技术方案，其数据一致性验证技术成果将支撑建立科研实验室认可技术方案。
任务4
以大尺寸样品为代表，研究试验数据失效风险模型和控制技术，其是科研实验室认可的特性关键技术，选择大尺寸样品作为研究对象是由于该类研究多面向高速铁路、南水北调和大规模核电建设等重大工程，试验技术难度高、耦合因素多，对数据可靠性要求高，失效风险模型复杂。任务拟通过对多因素耦合环境下大尺寸样品性能测试技术、测试方法以及试件等试验耦合过程因素对试验数据影响的系统研究，建立在多维多态复杂测量过程下的数据失效模式、表征方法、预警指标和评价技术，支撑建立重大工程领域大尺寸样品试验数据失效风险模型和控制技术，其关键指标体系和评价技术策略也将支撑建立科研实验室认可技术方案。
预期成果及效益
项目作为“国家质量基础的共性技术研究与应用”重点专项的组成部分，在“专项全链条设计、一体化实施”过程中属于共性关键技术研究环节。基础认证认可技术能力的提升是确保我国认证认可满足国家重点领域需求，支撑我国由认证大国走向认证强国的基础。
构建国际领先的科研实验室认可体系
建立科研实验室认可相关理论体系，以高维复杂、极端、动态科研数据表征及量化的新方法、检测装备关键部件/模块的权重分析方法、小样本量测量离群数据统计模型和多场耦合环境下实验数据失效模型等新方法和新模型为技术支撑，构建我国具有自主知识产权的科研实验室认可体系，该项认可制度的建立将实现我国实验室认可由跟跑、并跑向领跑的转变。
显著提升科研数据质量，
搭建科技成果转化的桥梁
科学研究作用越来越大，科研数据越来越多，科研投入越来越高，其成果转化和应用的放大效应也越来越大。项目成果的应用将有效改进科研实验室数据的质量，不断提升科研数据的客观性、可靠性和可重复性，从而发挥其在科技研究—产业化(R-P)成果转化中的桥梁作用，保证科技创新的质量，减少错误数据的误导误用风险。 测量离群数据统计模型和多场耦合环境下实验数据失效模型等新方法和新模型为技术支撑，构建我国具有自主知识产权的科研实验室认可体系，该项认可制度的建立将实现我国实验室认可由跟跑、并跑向领跑的转变。
