一.加速分析儀器發展刻不容緩
　　據美國國家工業技術研究院(NIST)統計，美國每天要完成2.5億個檢測，需要大量種類繁多的分析和檢測儀器。上世紀90年代初，美國商業部國家標準局(NBS)評估儀器儀表工業對美國國民經濟總產值(GNP)的影響作用的調查報告就稱：儀器儀表工業總產值雖隻占工業總產值的4%，但它對國民經濟的影響高達66%。
　　值得欣慰的是我國分析化學界對此有著清醒的認識。早在1995年6月
，就召開了“21世紀的分析科學”香(xiang)山(shan)學(xue)術(shu)討(tao)論(lun)會(hui)。這(zhe)是(shi)一(yi)次(ci)具(ju)有(you)曆(li)史(shi)意(yi)義(yi)的(de)會(hui)議(yi)。香(xiang)山(shan)會(hui)議(yi)在(zai)討(tao)論(lun)發(fa)展(zhan)分(fen)析(xi)科(ke)學(xue)與(yu)發(fa)展(zhan)我(wo)國(guo)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)工(gong)業(ye)的(de)關(guan)係(xi)時(shi)，與(yu)會(hui)學(xue)者(zhe)強(qiang)烈(lie)支(zhi)持(chi)盧(lu)嘉(jia)錫(xi)等(deng)20位院士提出的“振興中國儀器儀表工業”jianyi。renweifenxikexueshuipingweijushijieqianliedexianjinguojiajibenshangjunshifenxiyiqishengchandaguo
，qifenxiyiqidechanzhizaiguominshengchanzongzhiyuduiwaimaoyizongezhongzhanyouxiangdangdeedu。woguofenxiyiqidefazhanshangchuzaibijiaoluohouzhuangtai，woguokeyanshangdetouruyoudaliangzijinxiaohaozaiyinjinguowaifenxiyiqishang。yuhuizhehuxu：dalizhichiyiwoguofenxigongzuozhezijidexinxueshusixianggousiweigenjidefenxiceshixitongdeyanzhi，jijifazhanyouguanfenxiyiqizhinenghuadengfangmiandehuaxuejiliangxueyujiekoujishuyanjiu，nulicujinshihewoguoguoqingyujuyoubenguotesedexinxingfenxiyiqideyanzhi;應ying鼓gu勵li分fen析xi儀yi器qi生sheng產chan廠chang家jia利li用yong和he進jin一yi步bu開kai發fa分fen析xi科ke學xue工gong作zuo者zhe創chuang造zao的de新xin分fen析xi儀yi器qi係xi統tong，對dui他ta們men將jiang科ke研yan成cheng果guo轉zhuan化hua為wei生sheng產chan力li的de努nu力li給gei予yu支zhi持chi與yu鼓gu勵li，而er對dui購gou置zhi進jin口kou分fen析xi儀yi器qi

，以yi及ji盲mang目mu引yin進jin我wo國guo分fen析xi工gong作zuo者zhe有you能neng力li研yan製zhi的de分fen析xi儀yi器qi生sheng產chan線xian要yao進jin行xing限xian製zhi。建jian議yi考kao慮lv對dui分fen析xi科ke學xue在zai這zhe方fang麵mian的de研yan究jiu工gong作zuo實shi施shi基ji金jin扶fu持chi
，以yi及ji製zhi定ding激ji勵li本ben國guo分fen析xi儀yi器qi及ji相xiang關guan工gong業ye發fa展zhan的de政zheng策ce等deng。這zhe些xie認ren識shi及ji建jian議yi
，具ju有you前qian瞻zhan性xing
，可ke謂wei高gao屋wu建jian瓴ling;遺憾的是，我國相關決策及管理部門對此重視不足。
　　目前我國科學儀器總體水平與國際先進水平已存在明顯的差距。自主研發投入少，核心技術不多;市場巨大但卻主要依靠進口
，科學研究“空芯化”現象嚴重，使得我國科技創新麵臨十分不利的局麵。
　　今年6月，中國儀器儀表學會等在北京人民大會堂舉辦了“儀器科學技術創新與發展——王大珩院士關於科學儀器重要思想報告會”。王老認為：儀器儀表看似“配角”實為“核心”。會議提出要以儀器科學技術創新與發展為著眼點，大力開展創新方法研究，全麵提升自主創新能力;應當把儀器和機器放到同等地位上，把儀器工業與機械工業同等看待。儀器是機械學
、電子學
、光學、計算機技術、材料科學
、物理學、化學、生物學等學科和先進技術綜合作用下的高技術產物。會上，國家科技部劉燕華副部長強調指出：要將科學儀器設備自主創新擺在科技工作的突出位置。
　　8月，北京召開了“國產科學儀器應用、創新和產業化學術研討會”，與會代表近200人。科技部條財司吳波爾司長就“大力發展科學儀器設備切實增強自主創新能力”作了大會報告。在肯定我國科學儀器成績的同時也提出了不足，並為國產儀器設備發展指明了的思路和方向。
　　我們應該充分認識到自主研發科學儀器意義重大。從某種意義上說，誰掌握了最先進的科學儀器，誰就掌握了科技發展的優先權、人民健康的保障權
、商業標準的製定權以及突發事件的主動控製權。因此，加速分析儀器發展
，刻不容緩。

二.發展分析儀器需要思路創新
　　分析檢測技術和分析儀器是人類認識自然、了解物質構成及其變化必不可少的技術手段
，是人類感官功能的延伸和發展。100多年來它伴隨著科技和社會發展而不斷進步，同時
，其發展又推動了科學技術的進步。
　　《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》提出
，我們必須堅持“自主創新
、重點跨越、支撐發展、引領未來”的方針
，通過加強科學儀器自主研發，以及監測技術、檢測技術
、測試技術、勘探測試技術等工作的戰略部署
，采取原始創新、集ji成cheng創chuang新xin和he引yin進jin消xiao化hua吸xi收shou再zai創chuang新xin等deng自zi主zhu創chuang新xin模mo式shi

，結jie合he學xue科ke發fa展zhan和he國guo家jia需xu求qiu，進jin一yi步bu加jia強qiang分fen析xi儀yi器qi及ji裝zhuang備bei研yan究jiu發fa展zhan工gong作zuo。同tong時shi指zhi出chu，科ke學xue儀yi器qi自zi主zhu創chuang新xin在zai國guo家jia層ceng麵mian上shang的de具ju體ti發fa展zhan思si路lu包bao括kuo：1)要特別開展一些科學儀器的新原理、新設計、新工藝的研究和開發;2)要充分集成光學
、機械
、電子、計算機
、物理
、化學、生物等方麵力量，綜合運用激光、超導、納米
、生物芯片、MEMS技術等高新技術
，加強重要科學儀器的自主研發。攻克一批關鍵核心技術和核心部件，研製與生命科學、材料科學等新興領域相關的重大科學儀器。研製涉及我國獨特資源和獨特環境的科學儀器，研製與大科學裝置配套的重要科學儀器;3)開(kai)展(zhan)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)升(sheng)級(ji)改(gai)造(zao)技(ji)術(shu)研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)，加(jia)強(qiang)重(zhong)要(yao)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)消(xiao)化(hua)吸(xi)收(shou)再(zai)創(chuang)新(xin)，研(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)與(yu)現(xian)有(you)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)配(pei)套(tao)的(de)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)，拓(tuo)展(zhan)現(xian)有(you)科(ke)學(xue)儀(yi)器(qi)功(gong)能(neng)，提(ti)升(sheng)其(qi)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao);4)高度重視科學儀器的輔助設備的研究開發;5)加強科學儀器成果二次創新等。
　　而(er)研(yan)發(fa)分(fen)析(xi)儀(yi)器(qi)的(de)思(si)路(lu)創(chuang)新(xin)首(shou)先(xian)應(ying)該(gai)建(jian)立(li)在(zai)對(dui)現(xian)代(dai)分(fen)析(xi)化(hua)學(xue)理(li)論(lun)及(ji)應(ying)用(yong)的(de)科(ke)學(xue)理(li)解(jie)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)。所(suo)謂(wei)現(xian)代(dai)分(fen)析(xi)化(hua)學(xue)，一(yi)般(ban)認(ren)為(wei)是(shi)研(yan)究(jiu)檢(jian)測(ce)物(wu)質(zhi)組(zu)成(cheng)
、含量
、結構及狀態和研究解決各種化學理論及實際問題的測試方法及其相關理論的一門科學(分析科學)。針對複雜分析化學問題

，一般思路是先將複雜問題簡單化
，分而析之
，然後加以綜合。
　　各種分析方法的基礎一般可分為利用物質與場的相互作用、利用化學中的幾大矛盾(四大化學平衡、抗原與抗體

、酶與底物、蛋白活性激發與抑製)以及先分離後檢測等多類。常用的分離方法包括：揮發與蒸餾
、沉澱與過濾、萃取

、經典色譜、離子交換、浮選
、電泳、膜分離等;此外
，尚有離心
、密度梯度、透析、電滲透等。現代分離方法包括：固相萃取與微萃取、超臨界萃取、微滴萃取
、微波萃取、色譜分離、毛細管電泳等。已有許多分析儀器就是利用上述方法原理研製發展起來的。最常用的色譜類分析儀器就是先分離後測試相結合的實例。
　　現代分析化學，不僅需要定性分析，更需要定量分析;策略上，一般遵循相對分析原理。定性分析，需要參照物，需要考慮專一性(選擇性)、靈敏度等;定量分析，則需要標準物，需要考慮選擇性、線性範圍、檢測下限等品質因數。綜合考慮定量分析過程中涉及的標準樣
、預測樣、測量原理
、測量儀器以及測量選擇性
、背景幹擾
、基體效應等因素，我們認為，分析儀器發展需要方法學思路創新。“數學分離”可以成為研發分析儀器的創新點，促進分析儀器跨越式發展。所謂“數學分離”，一yi般ban是shi指zhi利li用yong數shu學xue方fang法fa處chu理li複fu雜za體ti係xi的de複fu合he響xiang應ying信xin號hao，以yi獲huo得de複fu雜za體ti係xi各ge組zu分fen相xiang應ying特te征zheng信xin號hao

，可ke進jin一yi步bu進jin行xing組zu分fen定ding性xing和he定ding量liang分fen析xi

，從cong而er達da到dao與yu先xian分fen離li後hou分fen析xi相xiang同tong的de效xiao果guo。這zhe一yi過guo程cheng，又you可ke稱cheng作zuo“數學分離”過程。“數學分離”一般基於三維數陣分析。利用“數學分離”與現代多通道測試手段相結合，可以研發係列新型分析儀器。
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三.我們實施分析儀器跨越式發展的若幹思考
　　2004年2月20日上午，2003年度國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行
，本課題組“複雜體係成分分析及波譜結構解析的化學計量學研究”科研成果獲得國家自然科學二等獎。這一成果後被評為2004年度中國分析測試及儀器行業十大新聞之一。其第一部分內容主要就是這裏強調的“數學分離”及其應用。
　　最近十多年來，我們綜合利用現代分析分離技術，結合研究應用數學、生sheng命ming科ke學xue等deng領ling域yu最zui新xin成cheng果guo，研yan究jiu利li用yong化hua學xue係xi統tong信xin息xi結jie構gou特te征zheng
，在zai化hua學xue計ji量liang學xue基ji礎chu研yan究jiu中zhong取qu得de了le較jiao深shen入ru的de創chuang新xin性xing成cheng果guo。我wo們men打da開kai了le現xian代dai分fen析xi科ke學xue中zhong三san維wei數shu陣zhen分fen析xi理li論lun及ji應ying用yong研yan究jiu的de新xin局ju麵mian，拓tuo展zhan了le化hua學xue計ji量liang學xue研yan究jiu領ling域yu。率lv先xian規gui範fan了le三san維wei數shu陣zhen分fen析xi研yan究jiu的de理li論lun平ping台tai，提ti議yi改gai善shan了le三san維wei數shu陣zhen科ke學xue的de符fu號hao體ti係xi，發fa現xian了le三san線xian性xing模mo型xing的de循xun環huan對dui稱cheng性xing，規gui範fan了le模mo型xing及ji方fang法fa的de分fen類lei
，開kai展zhan了le三san維wei數shu陣zhen化hua學xue秩zhi估gu計ji新xin方fang法fa研yan究jiu。基ji於yu交jiao替ti最zui小xiao二er乘cheng原yuan理li，提ti出chu了le交jiao替ti三san線xian性xing分fen解jie算suan法fa及ji以yi此ci為wei基ji礎chu的de張zhang量liang校xiao正zheng法fa和he張zhang量liang標biao準zhun加jia入ru法fa等deng，建jian立li了le優you勢shi突tu出chu的de自zi加jia權quan交jiao替ti三san線xian性xing分fen解jie、交替懲罰三線性分解、交替不對稱三線性分解等係列新方法及新算法，進一步改善了三維數陣分解的唯一性理論，倡導並力行以“數學分離”daitihuozengqianghuaxuehewulifenli，zaijiejuefuzatixikuaisutongshidingliangfenxihehuaxuedonglixueguochengjinshishijiexidengfenxinantizhonghuodetupo，fazhanlexiandaifenxihuaxuedingliangfenxixinlilun
，yeweiyanzhixinxingfenxiyiqitigonglexindeshejiyiju。womenrenwei，jiangduoweishuzhenfenxifangfaruzhangliangxiaozhengdengfangfayugaoweifenxiyiqigongtongzuchengliangceshouduanshijiejuehuanjing、材料、生命等科學中一些複雜多組分體係以及化學動力學體係的分辨解析、定量分析等問題的最有效途徑之一，具有經濟、快速、準確
、近實時、功能強大等優勢。我們利用該法所特有“二階優勢”，kezhijieyongyuweizhiganraogongcunxiadaiceduozufendetongshikuaisudingxingdingliangfenxi，yongyufuzatixidonglixueguochengzhongduozufendejinshishibiaozhenghetongshifenbianjiexi。zhejiangduihuaxuegefenzhixueke，qizhongtebieshishengwuhuaxue、環境化學
、藥yao物wu化hua學xue等deng學xue科ke帶dai來lai較jiao大da影ying響xiang，為wei直zhi接jie解jie決jue這zhe些xie分fen支zhi學xue科ke中zhong的de實shi際ji分fen析xi難nan題ti提ti供gong有you力li武wu器qi
，同tong時shi
，可ke使shi分fen析xi化hua學xue計ji量liang學xue與yu現xian代dai儀yi器qi分fen析xi新xin技ji術shu實shi現xian有you機ji結jie合he，為wei構gou建jian新xin一yi代dai高gao性xing能neng化hua分fen析xi儀yi器qi奠dian定ding基ji礎chu。
　　我們建立的三維數陣分析及張量校正分析等方麵的一些新方法，正逐步得到國際同行的認同。有關代表性論文獲得“分析化學百科全書”綜述文章的較大篇幅引用。這篇由國際化學計量學學會創始人和前會長、美國華盛頓大學B.R. Kowalski教授等所撰寫的綜述對此給予較高評價。有關研究成果已被“Factor Analysis in Chemistry”這一國際分析化學界名著的第三版以新增章節形式獨立介紹。該書以長達4頁的顯著篇幅介紹了我們的多個三線性分辨及校正新方法。
　　國際上已有阿根廷、巴西
、加拿大
、美國

、西班牙、荷蘭、丹麥、意大利
、日本
、伊(yi)朗(lang)等(deng)學(xue)術(shu)小(xiao)組(zu)

，通(tong)過(guo)研(yan)究(jiu)表(biao)明(ming)，本(ben)實(shi)驗(yan)室(shi)發(fa)展(zhan)的(de)三(san)線(xian)性(xing)分(fen)解(jie)算(suan)法(fa)及(ji)二(er)階(jie)校(xiao)正(zheng)方(fang)法(fa)等(deng)是(shi)國(guo)際(ji)上(shang)同(tong)類(lei)工(gong)作(zuo)中(zhong)性(xing)能(neng)最(zui)好(hao)者(zhe)之(zhi)一(yi)。美(mei)國(guo)分(fen)析(xi)化(hua)學(xue)雙(shuang)年(nian)綜(zong)述(shu)評(ping)論(lun)也(ye)多(duo)次(ci)給(gei)予(yu)較(jiao)高(gao)評(ping)價(jia)。海(hai)外(wai)Wiley 網站專門報導了本實驗室工作，給予高度評價。近期


，由阿根廷、西班牙、荷蘭、巴西等四國著名分析化學家應邀共同撰寫的發表在Trends on Analytical Chemistry的一篇有關三線性分解及二階校正的最新專題綜述，引用136篇文獻
，其中本實驗室提出新方法的文獻占11篇
，國外其他實驗室應用本實驗室建立的方法解決其實際問題的文獻有8篇。文章認為本實驗室工作處於國際定量分析化學(二階校正)理論及應用的研究前沿。
　　鑒jian於yu我wo們men已yi經jing取qu得de的de研yan究jiu成cheng果guo和he影ying響xiang
，我wo們men完wan全quan有you理li由you相xiang信xin，通tong過guo發fa揮hui我wo們men的de分fen析xi化hua學xue方fang法fa學xue研yan究jiu優you勢shi，可ke以yi創chuang新xin分fen析xi儀yi器qi研yan發fa思si路lu，研yan製zhi係xi列lie新xin型xing分fen析xi儀yi器qi，促cu進jin分fen析xi儀yi器qi產chan業ye跨kua越yue式shi發fa展zhan。
　　首先在戰略層麵上，我們應該麵向分析化學實際問題，進行分析儀器方法學創新
，把“數學分離”作為分析儀器創新的著眼點;研製“數學分離”模塊，作為分析儀器的關鍵部件之一，使其成為具有自主知識產權的分析儀器的必要組合部件，實現分析儀器係統的整體優化或簡化;可根據實際問題的不同分析對象
、不同分析原理、不同分析範圍等，研製相應的通用或專用性部件乃至分析儀器，實現分析儀器係列化生產。
　　在戰術層麵上，我們首先可以開展如下工作：1)研製便攜式智能(三線性)熒光分析儀;2)研製醫用藥物熒光定量分析儀;3)研製係列通用或專用熒光定量分析儀;4)研製多維色譜數據處理性能增強模塊
，如進行重疊峰待測組分定量分析
、全二維色譜三維漂移扣除/定量分析等。
　　總之，我們一定要抓住我國目前分析儀器發展這一機遇，獨辟蹊徑，以“數學分離”作為亮點，創新分析儀器研發思路，研製係列新型分析儀器，為實現我國分析儀器產業跨越式發展，做出我們應有的貢獻。[ 吳海龍 俞汝勤 (湖南大學 化學生物傳感與計量學國家重點實驗室，長沙
，410082. E-mail: hlwu@hunu.edu.cn ， rqyu@hunu.edu.cn )]