未来二十年测量技术的挑战如何应对

1、 一、21世纪20年代-里发展的四大主题

2、 1．新的量子国际单位制(SI) 同NPL一样的国家计量研究院提供测量结果溯源的核心，是完整的链接系列。通过引入新的量子国际单位制(SI)，有几个基本单位将被修改和重新定义，不再使用过去基本物理和原子常数中的物品和固定值，将在很大程度上缩短溯源链，为科技发展前期的研究提供支持。

3、 2．前沿领域测量 随着科学的进步，计量前沿领域不断推进，对超出目前测量范围和水平的新的测量能力提出了要求，包括对原子至极大的物体，在极端、恶劣的环境条件和存在干扰的情况下，时间跨度从渺秒（百亿亿分之一秒）到千年的测量。

4、 3．智能和网络测量 网络信息可用性的保障，能够将物体整合到全球信息网中，使计算、软件和通信领域的新的测量能力成为可能。通过应用量子、生物和纳米技术开发的、与测量网络链接的传感器和无数系统中的整合数据，推动了新的测量能力的实现。总之，它是一个经数据融合通过网络进行校准的智能系统，诠释了一种新的跨系统的溯源形式。

5、 4．嵌入和无处不在的测量 新的产品和系统自身将具有测量能力。这种自身测量的能力，在机器设计的阶段被嵌入，通过机器的功能而轻松实现，从而保证重要的测量系统永久打开并一直待合标准。

6、 二、21世纪20年代的测量应用 未来测量技术在真实世界中将有哪些应用呢？看一下进入21世纪20年代对科研起推动作用的领域，就可以解释计量如何应对这些挑战的问题。

7、 1．可持续性的低碳经济 监测地球状态的需求将推动气候和环境的测量。我们需要一直监测气候的变化并评价应对气候变化的政策发挥了怎样的作用。通过新的国际单位制的改进测量，可以为地球观察系统提供直接的溯源，不确定度为0.01%。 实现减少碳排放和保持能源安全供给的宏伟目标，关键在于提高能源利用率和使能源供给更加多元化。测量可以确保这些系统的可靠性，给投资者以信心，实现能源的安全供给和安全使用。例如，新的健康监测技术可以发现极小的微观尺度上的化学变化，为结构的长期精确性和完整性提供支撑。

8、 2．科学发现和研究开发 未来工厂将是使设计和制造整合为一个过程的智能系统，对预订的产品可以根据其需求精确地制造出来。为了达到这一目的，测量需评价和确保每一部件合适，并满足其性能和功能上的要求。可能包括通过溯源至国际单位制(SI)可以实现自身检定并可以作为在现场的计量设备的机床。 计量对广域基础科学或高额投资的研究和开发项目，也称为“大科学”的成功传递，发挥至关重要的作用。这些项目将成为未来以推动科学发展为目标的宏大的计划，以应对社会面临的重大挑战。深空探索就是一个最佳的例子。精确导航需要原子钟具有极高的稳定性，不确定度小于1X10（-17）”，以保证代价昂贵的飞行任务安全到迭既定的目标。

9、 3．福祉与安全 未来卫生保健系统将提供适应个体需要的个性化叉十矣哎医疗。为了使个性化诊断不但经济上切实可行而且临床上有效，最根本的问题是新的测量技术能提供实现这一目标所需的知识。例如，吲溘活口经校准的诊断设备直接与知识数据库和治疗方案联接，可以为个人提供定制的治疗干预方案。 21世纪20年代中期，地球上人口将超过80亿。人类在面临其他挑战如气候变化的同时，世界人口的不断增长对资源管理和延长基础设施的使用寿命也提出了挑战。测量在准确监测资源的状态、确保未来的发展更具有可持续性方面起决定性作用。例如，通过获取远程数据，利用食品包装中微生物和温度传感器，可以有把握地评价食物的质量，延长它们的贮存期，帮助减少粮食的浪费和短缺。 这些对测量科学家们意味着什么呢？21世纪20年代，计量在研究与测量能力如何服务用户方面，将发生根本性的变化。 NPL和其他国家计量研究院(NMIs)提供的量值传递服务，最终可能被具有自身校准功能、能提供在现场溯源的便携式标准所取代。国家计量研究院(NMIs)可能需要在恶劣或具有挑战性的环境中为终端用户提供溯源测量的服务。因此，计量将从传统的溯源模式转变为运用测量科学家的专业知识为罔户解决问题的方式。(本文译自“Quality Manufacturing Today”，May 2012)