仪器是科学研究所必需的工具,它们不仅仅是把操作程序自动化,有些实验更是非仪器不可。国内很多科研单位的科研经费很大一部分都用于购买国外高档仪器。例如,一台454高通量测序仪就要花费50万美元,类似昂贵的仪器比比皆是。然而,为什么中国很少有独创的科研仪器,尤其是生物技术仪器?
研发仪器首先要有需求。例如简单的电泳仪,如果没有人想到用电泳方法分离带电大分子,就不会有这个仪器的诞生。研发工具的需求来源于科学家希望将感兴趣的物质(如核酸、蛋白质、多糖,乃至细胞、染色体、组织等)看得更仔细,分类更详细,或者提高工作效率、重复性、降低成本。
难道中国的科学家看不到这样的需求?未必。那么,缺乏原创仪器开发的原因是什么?分析下来大致有三个原因:一是缺乏对原创实验方法的探求;二是缺乏科学家与工程师之间的沟通及组建合适团队的机会;三是缺乏奖励机制。
中国科学家善于综合归纳,但对更细致的区分相对较弱,这种求全求大的习惯可能使对新仪器的需求变得迟钝。实际上,中国科学家的原创精神很强,例如东南大学陆祖宏实验室就有许多巧妙的实验设计和仪器原型(如管盖芯片等)。但为何后劲不足,最终未能将仪器研发出来?
在仪器研发方面,日本科学家值得借鉴。例如日立公司的Kambara教授,因发明自动测序仪毛细管电泳的关键技术,被日立公司列为仅有的4名终身研究员之一,获得大量资金支持,加上日本政府资助,他们组建了庞大的团队(多数为工程师),专门攻关单细胞研究用仪器。这样,五到十年后,当该领域兴起时,全世界都要从日本购买仪器。这种战略眼光和团队联合攻关的模式,值得我们学习。
有需求的科学家能否与有经验的工程师组成团队,是仪器研发的关键之一。中国的科研机构、大专院校中,“单位”概念很强,部门之间、单位之间缺乏横向合作的快捷通道。结果,“中国制造”的奇迹未能转化为原创仪器的研发。复制别人的仪器很快,但原创研发力不从心。
合作成功需要资金。就像美国职业篮球队的“梦之队”一样,完美的科学家与工程师组合需要大量投入。资金用于购买时间和市场机遇。但资金从何而来?是先找钱还是先找人?如果没有大笔前期投入,只要仪器研发后能从市场获得可观回报,也能激励合作。无论先拿钱还是后给钱,都需要合理的奖励方式。在中国,奖励多依赖政府;在美国,则多依赖市场。
没有原创欲望、没有最佳团队组建机制、没有经济支撑,就很难开发出原创仪器。研发仪器首先需要能将科学家和工程师联系起来的领头人,需要熟悉市场的能人,需要有经验和良好的机制。并非所有实验都值得开发仪器,需考虑科学重要性和市场需求;同时要容许失败,给失败者再次尝试的机会。
而最首要的是去“想”。心不想,事难成。