時(shí)鐘走到了 2019 年,這是全面建成小康社會(huì)關(guān)鍵之年,也迎來了新中國成立 70 周年。
70 年間,科學(xué)家們在實(shí)驗(yàn)室里皓首窮經(jīng)、焚膏繼晷地研究時(shí),我們渾然不覺;突然有一天石破天驚、一日千里,我們才在驚嘆生活已被改變。
科技與應(yīng)用,其實(shí)離我們并不遙遠(yuǎn)。
在這一組專題里,我們準(zhǔn)備帶著人間煙火味,去探訪那些讓普通人懵圈的科研實(shí)驗(yàn)室、研究所以及高新科技企業(yè),試圖從那里掀開未來一角的幕布。
" 凡有接觸,必留痕跡。" 現(xiàn)代法證學(xué)的開山大師埃德蒙 ? 羅卡曾提出了一個(gè)用他名字命名的定律。
羅卡定律告訴我們,物質(zhì)是由無數(shù)微粒組成的,人所接觸過的物體表面會(huì)和他的身體發(fā)生微粒的交換,從而留下一些痕跡,即便是刻意清理,也很難將這些痕跡徹底消除。這句話經(jīng)過羅卡的反復(fù)例證后,被業(yè)內(nèi)人士視為公理,并成為法庭科學(xué),特別是物證學(xué)的一塊基石。
這聽起來很像刑偵小說中的場景,卻是中國廣州分析測試中心(下稱中廣測)主任陳江韓和他的團(tuán)隊(duì)每天的工作。
從檢測大米中的重金屬、豬肉中的瘦肉精、化妝品中的激素到環(huán)境突發(fā)問題的應(yīng)急檢測、通過筆跡中的蛛絲馬跡推斷簽名的真?zhèn)?,甚至能判斷簽名日期,中廣測團(tuán)隊(duì)涉獵的領(lǐng)域看似包羅萬象、毫無規(guī)律,實(shí)質(zhì)上是從浩繁的世界中抽取出本質(zhì)的規(guī)律,做到纖毫畢現(xiàn)。
他們也不是只會(huì)在實(shí)驗(yàn)室里搗鼓儀器和試劑、高冷范的科研人員,而是心里裝著社會(huì)需求,希望解決工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)生活中出現(xiàn)的各種疑難雜癥的一群人。
" 只有一個(gè)個(gè)小問題都解決了,中國制造的品質(zhì)才能上去。" 陳江韓如是說。
40 多分鐘揪出面膜中 80 種激素
愛美之心人皆有之,護(hù)膚、化妝品已經(jīng)成了很多人生活中的必需品,面膜便是其中之一。中廣測的科研人員們在實(shí)踐中了解到,面膜中有許多貓膩,一頭扎進(jìn)了這個(gè)領(lǐng)域。
陳江韓說,美容、護(hù)膚是一個(gè)見效緩慢的過程,一些面膜生產(chǎn)廠家為了讓產(chǎn)品效果立竿見影,就往里頭添加糖皮質(zhì)激素。這些激素能讓皮膚產(chǎn)生病理性肥大,使皮膚呈現(xiàn)美白、細(xì)嫩的效果,但是長期使用會(huì)讓皮膚產(chǎn)生依賴性皮炎、停用后反而會(huì)加重皮膚過敏,出現(xiàn)紅斑、丘疹、毛細(xì)血管擴(kuò)張,甚至導(dǎo)致色素沉著、皮膚萎縮等嚴(yán)重問題。
" 國家出臺(tái)了一個(gè)禁限用列表,明確了糖皮質(zhì)激素不能添加。目前,國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法只能一次性檢測 41 種糖皮質(zhì)激素,有些不良商家就鉆空子,往面膜里添加標(biāo)準(zhǔn)測法里不能檢測到的糖皮質(zhì)激素,企圖躲過篩查。"
提到化妝品、護(hù)膚品,作為在分析測試這一行業(yè)浸淫了多年的老將,陳江韓建議消費(fèi)者要選擇正規(guī)品牌," 我們有些人比較喜歡秘方,容易受到虛假宣傳的影響 "。
為了檢出這些 " 披著羊皮的狼 ",中廣測建立了化妝品中非法添加激素的高通量質(zhì)譜快速分析技術(shù),并在 2015 年至 2018 年連續(xù)四年承擔(dān)廣東省食品藥品監(jiān)督管理局的化妝品安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)督和評估項(xiàng)目。
新快報(bào)記者了解到,2009 年發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 24800.2 化妝品中 41 種糖皮質(zhì)激素的測定,是現(xiàn)行最全面的糖皮質(zhì)激素檢測標(biāo)準(zhǔn)方法,而中廣測的這項(xiàng)技術(shù)能做到在 40 多分鐘內(nèi)檢測出 80 種糖皮質(zhì)激素,在國內(nèi)處于遙遙領(lǐng)先的地位。
" 每一次測試的開銷是差不多的,以前如果要檢測幾十上百種物質(zhì),要分三四次甚至分幾十次來測。我們通過逐步地優(yōu)化技術(shù),變成測一次可以覆蓋很大的面。測試成本降低了,時(shí)間也大大縮短了,快速解決問題,高通量測試的價(jià)值就在這里。" 陳江韓解釋說,工廠里驗(yàn)收的時(shí)候,生產(chǎn)線上對時(shí)間要求很高,要很快知道結(jié)果,慢一點(diǎn)也會(huì)造成很多麻煩。
這又是如何實(shí)現(xiàn)的呢?不同的化合物,分析方法也不同,中廣測通過改進(jìn)樣品前處理方法、優(yōu)化分離條件和檢測參數(shù),逐步摸索實(shí)現(xiàn)高通量。" 比如面對一百個(gè)敵人,根據(jù)其特征分成幾個(gè)組,對每組的每個(gè)敵人最重要特征進(jìn)行標(biāo)識(shí),就很容易精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)敵人,不會(huì)有漏網(wǎng)之魚。" 陳江韓說。
逆向工程解決非標(biāo)準(zhǔn)化的棘手難題
中廣測作為一家以理化測試為重點(diǎn)的綜合性研究、服務(wù)機(jī)構(gòu),也會(huì)從實(shí)踐中找到一些尚未得到解決的課題。他們還獲得了外界的一個(gè)評價(jià):" 有疑難雜癥,找中廣測 ",其在業(yè)界的地位可見一斑。
陳江韓說,很多檢測單位可能是專攻一個(gè)行業(yè)或領(lǐng)域,多依照國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢測。但標(biāo)準(zhǔn)化的檢測不一定能覆蓋到大部分社會(huì)需求。" 標(biāo)準(zhǔn)永遠(yuǎn)滯后于需求。往往問題已經(jīng)存在了,人們意識(shí)到需要搞個(gè)標(biāo)準(zhǔn)了,才會(huì)慢慢形成標(biāo)準(zhǔn)。"
在解決這些非標(biāo)準(zhǔn)化的棘手難題上,中廣測也有自己的看家本領(lǐng),那便是逆向工程。
逆向工程說起來也并不復(fù)雜,陳江韓說,從產(chǎn)品終端情況反推它是怎么做出來的。如果產(chǎn)品存在問題,就要分析可能引起問題的因子是什么?如果是幾個(gè)因子同時(shí)存在,問題就比較復(fù)雜,可能是幾個(gè)因子分別起作用,都要排查。
兩年前,廣州一家做電子顯示系統(tǒng)的企業(yè)找到了陳江韓。他們一直被一個(gè)問題困擾著,雖然對原材料進(jìn)行了嚴(yán)格把關(guān),但是產(chǎn)品品質(zhì)一直不太穩(wěn)定。中廣測運(yùn)用了逆向工程手段,幫他們解決了問題。
" 這個(gè)叫合格不合用,一種材料,符合出廠標(biāo)準(zhǔn),用在 A 產(chǎn)品是非常合適,用在 B 產(chǎn)品上可能就不合適。找出問題的關(guān)鍵在于搞清楚這種材料的化學(xué)物質(zhì)組成在不同場合下的影響差異。比如食物,我們可能關(guān)注重金屬含量,其他的方面,比如分子量大一點(diǎn)還是小一點(diǎn),僅從質(zhì)量來說可能影響不大。但電子化學(xué)品材料的某一部分特性,對品質(zhì)的影響就很大。"
中廣測的科研團(tuán)隊(duì)通過研究找出引起電子顯示系統(tǒng)品質(zhì)變化的幾個(gè)核心要素,企業(yè)將這些核心因素作為原材料的控制指標(biāo),讓產(chǎn)品的品質(zhì)產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍,而企業(yè)僅僅需要支付十幾萬元。企業(yè)負(fù)責(zé)人對他說:" 咱們要是三年前認(rèn)識(shí)就好了,這個(gè)事情我可以少花三年的時(shí)間在那折騰。"
他還提到了逆向工程的另一種應(yīng)用——競品分析。很多化工品,兩個(gè)產(chǎn)品可能 99% 的成分是一樣的,卻產(chǎn)生了差異,這可能是由少量的不為人知的成分在起關(guān)鍵作用,通過逆向工程一層一層地分析,最后就能找到這個(gè)關(guān)鍵因素。
很多企業(yè)嘗到了甜頭,會(huì)尋求中廣測的幫助進(jìn)行競品分析,了解自己的產(chǎn)品跟別人的差異有多大,主要的缺陷在哪,為下一步的創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。這相當(dāng)于是研發(fā)的另外一條思路,對企業(yè)的正向研發(fā)起到很好的輔助作用。陳江韓透露,中廣測每年協(xié)助上千家企業(yè)開展產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新工作。
走出實(shí)驗(yàn)室,解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題
中廣測的科研人員甚至走出了實(shí)驗(yàn)室,來到鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐扎,用科學(xué)技術(shù)服務(wù)一方經(jīng)濟(jì)。
陳江韓說,早期中廣測檢測能力的建立,往往是基于某一個(gè)學(xué)科方向的研究沉淀,比如分為有機(jī)分析、無機(jī)元素分析等方向。但是社會(huì)上出現(xiàn)的某種需求,不會(huì)按這樣的方法劃分,往往是綜合性的。
面對這樣的現(xiàn)象,陳江韓和他的團(tuán)隊(duì)逐步調(diào)整能力的組合,深入地了解具體的行業(yè),變成行業(yè)里的大半個(gè)專家,跟進(jìn)社會(huì)發(fā)展的熱點(diǎn)。例如針對環(huán)境問題,中廣測組建了環(huán)境研究室,著重于環(huán)境的分析。
2015 年,他們通過觀察,在工業(yè)領(lǐng)域里發(fā)現(xiàn)了一些被忽視的問題。比如被稱作 " 工業(yè)之米 " 的緊固件(螺釘、螺母等機(jī)械零件的總稱)在各種工業(yè)產(chǎn)品中非常普遍,它的質(zhì)量高低對產(chǎn)品品質(zhì)影響很大。" 螺絲松了,一個(gè)桌子也就散了,但是這么要害的東西,并沒有引起人們普遍的重視。" 陳江韓說。
當(dāng)時(shí)廣東還沒有一家在緊固件方面做得非常深入、全面的測試機(jī)構(gòu),中廣測認(rèn)為這方面有需求,能解決共性的關(guān)鍵問題,因此他們建立了一個(gè)國內(nèi)領(lǐng)先的緊固件實(shí)驗(yàn)室。" 這個(gè)工作還是領(lǐng)先于需求,大家都沒有想到要把緊固件的問題認(rèn)真搞清楚,隨著供給側(cè)改革的推進(jìn),產(chǎn)品要提質(zhì)增效,現(xiàn)在大家逐漸意識(shí)到這個(gè)問題 "。
2013 年,中山大涌鎮(zhèn)政府有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)找到陳江韓,希望他們派團(tuán)隊(duì)到大涌鎮(zhèn)設(shè)個(gè)點(diǎn)。到了當(dāng)?shù)?,陳江韓了解到,大涌的自然資源匱乏,當(dāng)?shù)卣撕荛L時(shí)間,從無到有,解決了紅木家具和牛仔褲產(chǎn)業(yè)落地的問題,包括改善營商環(huán)境、建污水處理廠、請教專家解決紅木家具水分控制等等,將其打造成為全國聞名的特色專業(yè)鎮(zhèn)。
陳江韓聽了之后非常感動(dòng),他意識(shí)到這確實(shí)是做事的一幫人,動(dòng)員了幾個(gè)同事去了當(dāng)?shù)兀卦疆a(chǎn)業(yè)里去,把脈問診。比如某一類產(chǎn)品的品質(zhì)得不到提升,從材料的角度出發(fā),經(jīng)過幾年的時(shí)間,中廣測幫助當(dāng)?shù)亟⒘艘惶准夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)。他們還通過逆向技術(shù)和其他的測試技術(shù)找出了產(chǎn)品質(zhì)量問題的要害,控制住生產(chǎn)工藝中的一些關(guān)鍵的參數(shù),解決了問題。
當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)多是從小作坊一步步成長起來,一下子變得高大上可能做不到,污染問題的解決也是一個(gè)漸進(jìn)的過程,陳江韓說,他們正在跟當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)區(qū)一起努力解決這些問題。
" 在這個(gè)過程中,我們建立起跟產(chǎn)業(yè)的互信,大家對你信任,有問題才愿意跟你交流。只有一個(gè)個(gè)小問題都解決了,中國制造的品質(zhì)才能上去。" 陳江韓說,每一個(gè)產(chǎn)業(yè)都需要有科研人員與產(chǎn)業(yè)界一起去思考、去努力。
聚沙成塔,希望改變工藝數(shù)據(jù)落后局面
分析測試可以說貫穿了工業(yè)生產(chǎn)的全鏈條,至關(guān)重要。但是這個(gè)行業(yè)卻往往容易被忽略。
理論上的突破,打通之后一下子就能進(jìn)入了另一片天地,這是一種科研進(jìn)步的路徑。而分析測試往往是一種積累型的技術(shù),需要在日常工作中不斷地琢磨、改進(jìn)。這兩種方法都是社會(huì)所需的。
陳江韓說,測試分析是理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的技術(shù),有了經(jīng)驗(yàn)就不用繞彎。比如想要在山里快速地發(fā)現(xiàn)一種植物,植物學(xué)家有理論的指導(dǎo),會(huì)在合適的地方去找,例如這種植物是長在陽坡還是陰坡、大概會(huì)在哪個(gè)海拔高度,是否會(huì)長在水邊,需要結(jié)合扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和豐富的經(jīng)驗(yàn)。從事測試分析的科研人員也是如此,碰到一個(gè)問題,如果有經(jīng)驗(yàn),就能比別人更快速地判斷問題所在。
而分析數(shù)據(jù)的積累也有舉足輕重的作用。據(jù)數(shù)字化企業(yè)網(wǎng)報(bào)道,華為公司董事、高級(jí)副總裁陳黎芳 4 月 20 日在華為新員工座談會(huì)上的講話提到了幾個(gè)數(shù)據(jù)。在復(fù)合材料領(lǐng)域,美國杜邦公司積累的工藝數(shù)據(jù),是目前我國已經(jīng)掌握的數(shù)據(jù)的 25 倍以上,在渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,我國做完的材料和工藝試驗(yàn)數(shù)量,不過是 GE 的 5%。
" 你的數(shù)據(jù)積累比人家少得多,你就要比人家聰明 25 倍,才能發(fā)現(xiàn)同樣的問題。我們現(xiàn)在對數(shù)據(jù)的積累,對這種技能持續(xù)推動(dòng)的重視程度是不夠的,因?yàn)樗旧砗茈y短期出彩。做的往往是幕后的工作,數(shù)據(jù)也往往有敏感性,我做了也不一定能說。" 陳江韓說,通過對不同年代的產(chǎn)品數(shù)據(jù)的積累,比如在文書成文時(shí)間鑒定中,要收集不同年代的各種顏料、打印材料、墨水、書寫工具等,形成自己的數(shù)據(jù)庫,聚沙成塔,關(guān)鍵時(shí)刻才能解決問題。
而談到目前的科技創(chuàng)新,陳江韓說,中廣測還是要緊緊咬定自身的社會(huì)定位,讓實(shí)驗(yàn)科學(xué)、測試科學(xué)為科技創(chuàng)新和社會(huì)發(fā)展服務(wù)。