今年“世界計(jì)量日”的中國(guó)特別主題是“計(jì)量筑基新質(zhì)生產(chǎn)力，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展”，為學(xué)習(xí)貫徹“新質(zhì)生產(chǎn)力”發(fā)展理念，發(fā)揮計(jì)量基礎(chǔ)設(shè)施在“新質(zhì)生產(chǎn)力”中的支撐保障作用，《中國(guó)計(jì)量》雜志特開設(shè)計(jì)量筑基新質(zhì)生產(chǎn)力專欄，邀請(qǐng)專家結(jié)合工作實(shí)踐、專業(yè)或行業(yè)特點(diǎn)等談“新質(zhì)”計(jì)量的體會(huì)和感悟，并闡述理論對(duì)未來工作規(guī)劃、工作重點(diǎn)等的實(shí)際指導(dǎo)意義。

為深入探討計(jì)量的創(chuàng)新性，以及計(jì)量創(chuàng)新如何為新質(zhì)生產(chǎn)力的發(fā)展提供技術(shù)支撐，《中國(guó)計(jì)量》雜志專程對(duì)張鐘華院士進(jìn)行了一次面對(duì)面的訪談。

記者：張?jiān)菏磕茫?qǐng)問計(jì)量自身的“創(chuàng)新性”體現(xiàn)在哪些方面？

張鐘華院士：計(jì)量不僅是人類認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的重要工具，也是推動(dòng)科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵力量。計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)，要做到這一點(diǎn)，就必須確保測(cè)量數(shù)據(jù)溯源到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。我認(rèn)為計(jì)量創(chuàng)新主要包括以下幾個(gè)方面：

一是方法創(chuàng)新。任何科學(xué)研究，都必須在研究方法上進(jìn)行創(chuàng)新，才有可能取得突破。以我曾從事的國(guó)家計(jì)算電容基準(zhǔn)研究工作為例，在研究精密電容器的幾何尺寸誤差引起的電容量誤差時(shí)，往往需要在不規(guī)則邊界的邊值條件下求解拉普拉斯方程，但一般來說，要求出邊界有任意不規(guī)則變形時(shí)的解答是相當(dāng)困難的。我提出了一種解決這類問題的“變動(dòng)邊界微擾法”，從理論上解決了電極幾何形狀誤差的計(jì)算問題。以此為基礎(chǔ)，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立了我國(guó)的計(jì)算電容基準(zhǔn)，使我國(guó)的交流阻抗標(biāo)準(zhǔn)有了獨(dú)立自主的溯源依據(jù)，為電力電子、通信系統(tǒng)、新能源技術(shù)等眾多領(lǐng)域的研發(fā)與生產(chǎn)提供了可靠的電容測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。

另一個(gè)例子也可以充分說明方法創(chuàng)新的重要性。在我主持的“建立超導(dǎo)強(qiáng)磁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)”項(xiàng)目中，為解決核磁共振信號(hào)難以長(zhǎng)距離傳輸?shù)膯栴}，我通過深入的理論計(jì)算和分析后，提出了一種干擾抑制方法，突破了這一技術(shù)難題，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。這一研究成果顯著提高了強(qiáng)磁場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度，為我國(guó)幾十臺(tái)超導(dǎo)磁體定標(biāo)，以及物理學(xué)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的前沿探索提供了強(qiáng)有力的支持，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯，被評(píng)為當(dāng)年的國(guó)際十大科技進(jìn)展之一。

二是技術(shù)創(chuàng)新。19世紀(jì)下半葉到20世紀(jì)上半葉，國(guó)際計(jì)量局（BIPM）以及各國(guó)的計(jì)量中心實(shí)驗(yàn)室建立起了經(jīng)典的計(jì)量基準(zhǔn)。這些計(jì)量基準(zhǔn)一般是根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)的原理，用某種特別穩(wěn)定的實(shí)物來實(shí)現(xiàn)，故稱為實(shí)物基準(zhǔn)。這種實(shí)物基準(zhǔn)的缺點(diǎn)在于它們?nèi)菀资芤恍┎灰卓刂频奈锢砗突瘜W(xué)過程的影響，導(dǎo)致所保存的量值發(fā)生緩慢變化，進(jìn)而無法滿足現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度日益提高的要求。如果只從改善材料穩(wěn)定性和制作工藝的方向努力，已很難大幅提高實(shí)物基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。但是，20世紀(jì)量子物理學(xué)的光輝為計(jì)量科學(xué)提供了飛躍發(fā)展的機(jī)會(huì)，特別是建立量子基準(zhǔn)以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實(shí)物基準(zhǔn)的可能性。我有幸在精密電磁測(cè)量研究過程中經(jīng)歷了電阻基準(zhǔn)從實(shí)物到量子基準(zhǔn)的重要變革時(shí)期，并牽頭負(fù)責(zé)我國(guó)量子化霍爾電阻國(guó)家基準(zhǔn)的研究和建立工作。此項(xiàng)目獲得了2007年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。在研究過程中，我和項(xiàng)目組成員通過自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)突破：（1）在國(guó)際上首次從理論上證明了任意形狀的霍爾器件量子化時(shí)均滿足普適公式，降低了對(duì)工藝的要求；在此理論指導(dǎo)下，基于我國(guó)現(xiàn)有工藝條件成功研制了國(guó)產(chǎn)的量子化霍爾電阻器件。（2）利用非線性反饋系統(tǒng)的理論在相平面上對(duì)低溫電流比較儀中工作電流發(fā)生跳躍的現(xiàn)象進(jìn)行了分析，找到了產(chǎn)生此種現(xiàn)象的原因。并提出對(duì)系統(tǒng)中前饋環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行細(xì)致補(bǔ)償?shù)姆椒?，克服了測(cè)量裝置產(chǎn)生電流跳躍的難題，將裝置中的低溫電流比較儀的比例繞組匝數(shù)較國(guó)外提高了8倍，信噪比提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，比例準(zhǔn)確度提高了40倍。測(cè)量準(zhǔn)確度世界第一。（3）發(fā)明了一種渦流屏濾波器技術(shù)，有效抑制了高頻干擾，提高了低溫電流比較儀電橋工作時(shí)的穩(wěn)定性。（4）提出了一種低溫電流比較儀的整體校驗(yàn)方法，確保了量子化霍爾電阻國(guó)家基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)和量傳時(shí)的準(zhǔn)確度。

我國(guó)的量子化霍爾電阻國(guó)家基準(zhǔn)已兩次參加BIPM組織的國(guó)際關(guān)鍵比對(duì)，均取得優(yōu)異成績(jī)。此項(xiàng)基準(zhǔn)不僅為我國(guó)贏得了國(guó)際話語權(quán)和地位，還保證了我國(guó)電學(xué)量傳系統(tǒng)的國(guó)際等效，促進(jìn)了我國(guó)電學(xué)儀表行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步。