時鐘走到了 2019 年,這是全面建成小康社會關鍵之年,也迎來了新中國成立 70 周年。
70 年間,科學家們在實驗室里皓首窮經(jīng)、焚膏繼晷地研究時,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。
科技與應用,其實離我們并不遙遠。
在這一組專題里,我們準備帶著人間煙火味,去探訪那些讓普通人懵圈的科研實驗室、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)代法證學的開山大師埃德蒙 ? 羅卡曾提出了一個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)過羅卡的反復例證后,被業(yè)內(nèi)人士視為公理,并成為法庭科學,特別是物證學的一塊基石。
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隊每天的工作。
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,中廣測團隊涉獵的領域看似包羅萬象、毫無規(guī)律,實質(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)。
他們也不是只會在實驗室里搗鼓儀器和試劑、高冷范的科研人員,而是心里裝著社會需求,希望解決工業(yè)生產(chǎn)、社會生活中出現(xiàn)的各種疑難雜癥的一群人。
只有一個個小問題都解決了,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踐中了解到,面膜中有許多貓膩,一頭扎進了這個領域。
陳江韓說,美容、護膚是一個見效緩慢的過程,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、細嫩的效果,但是長期使用會讓皮膚產(chǎn)生依賴性皮炎、停用后反而會加重皮膚過敏,出現(xiàn)紅斑、丘疹、毛細血管擴張,甚至導致色素沉著、皮膚萎縮等嚴重問題。
國家出臺了一個禁限用列表,明確了糖皮質(zhì)激素不能添加。目前,國家標準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,往面膜里添加標準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,并在 2015 年至 2018 年連續(xù)四年承擔廣東省食品藥品監(jiān)督管理局的化妝品安全風險監(jiān)督和評估項目。
新快報記者了解到,2009 年發(fā)布的國家標準 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)激素檢測標準方法,而中廣測的這項技術能做到在 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,變成測一次可以覆蓋很大的面。測試成本降低了,時間也大大縮短了,快速解決問題,高通量測試的價值就在這里。 陳江韓解釋說,工廠里驗收的時候,生產(chǎn)線上對時間要求很高,要很快知道結果,慢一點也會造成很多麻煩。
這又是如何實現(xiàn)的呢?不同的化合物,分析方法也不同,中廣測通過改進樣品前處理方法、優(yōu)化分離條件和檢測參數(shù),逐步摸索實現(xiàn)高通量。 比如面對一百個敵人,根據(jù)其特征分成幾個組,對每組的每個敵人最重要特征進行標識,就很容易精準地發(fā)現(xiàn)敵人,不會有漏網(wǎng)之魚。 陳江韓說。
逆向工程解決非標準化的棘手難題
中廣測作為一家以理化測試為重點的綜合性研究、服務機構,也會從實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評價: 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行業(yè)或領域,多依照國家的相關標準檢測。但標準化的檢測不一定能覆蓋到大部分社會需求。 標準永遠滯后于需求。往往問題已經(jīng)存在了,人們意識到需要搞個標準了,才會慢慢形成標準。
在解決這些非標準化的棘手難題上,中廣測也有自己的看家本領,那便是逆向工程。
逆向工程說起來也并不復雜,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?如果是幾個因子同時存在,問題就比較復雜,可能是幾個因子分別起作用,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。他們一直被一個問題困擾著,雖然對原材料進行了嚴格把關,但是產(chǎn)品品質(zhì)一直不太穩(wěn)定。中廣測運用了逆向工程手段,幫他們解決了問題。
這個叫合格不合用,一種材料,符合出廠標準,用在 A 產(chǎn)品是非常合適,用在 B 產(chǎn)品上可能就不合適。找出問題的關鍵在于搞清楚這種材料的化學物質(zhì)組成在不同場合下的影響差異。比如食物,我們可能關注重金屬含量,其他的方面,比如分子量大一點還是小一點,僅從質(zhì)量來說可能影響不大。但電子化學品材料的某一部分特性,對品質(zhì)的影響就很大。
中廣測的科研團隊通過研究找出引起電子顯示系統(tǒng)品質(zhì)變化的幾個核心要素,企業(yè)將這些核心因素作為原材料的控制指標,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)負責人對他說: 咱們要是三年前認識就好了,這個事情我可以少花三年的時間在那折騰。
他還提到了逆向工程的另一種應用——競品分析。很多化工品,兩個產(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鍵作用,通過逆向工程一層一層地分析,最后就能找到這個關鍵因素。
很多企業(yè)嘗到了甜頭,會尋求中廣測的幫助進行競品分析,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。這相當于是研發(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)品技術創(chuàng)新工作。
走出實驗室,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驗室,來到鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐扎,用科學技術服務一方經(jīng)濟。
陳江韓說,早期中廣測檢測能力的建立,往往是基于某一個學科方向的研究沉淀,比如分為有機分析、無機元素分析等方向。但是社會上出現(xiàn)的某種需求,不會按這樣的方法劃分,往往是綜合性的。
面對這樣的現(xiàn)象,陳江韓和他的團隊逐步調(diào)整能力的組合,深入地了解具體的行業(yè),變成行業(yè)里的大半個專家,跟進社會發(fā)展的熱點。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。
當時廣東還沒有一家在緊固件方面做得非常深入、全面的測試機構,中廣測認為這方面有需求,能解決共性的關鍵問題,因此他們建立了一個國內(nèi)領先的緊固件實驗室。 這個工作還是領先于需求,大家都沒有想到要把緊固件的問題認真搞清楚,隨著供給側改革的推進,產(chǎn)品要提質(zhì)增效,現(xiàn)在大家逐漸意識到這個問題 。
2013 年,中山大涌鎮(zhèn)政府有關領導找到陳江韓,希望他們派團隊到大涌鎮(zhèn)設個點。到了當?shù)?,陳江韓了解到,大涌的自然資源匱乏,當?shù)卣撕荛L時間,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,他意識到這確實是做事的一幫人,動員了幾個同事去了當?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)過幾年的時間,中廣測幫助當?shù)亟⒘艘惶准夹g標準。他們還通過逆向技術和其他的測試技術找出了產(chǎn)品質(zhì)量問題的要害,控制住生產(chǎn)工藝中的一些關鍵的參數(shù),解決了問題。
當?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漸進的過程,陳江韓說,他們正在跟當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)區(qū)一起努力解決這些問題。
在這個過程中,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。只有一個個小問題都解決了,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,至關重要。但是這個行業(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入了另一片天地,這是一種科研進步的路徑。而分析測試往往是一種積累型的技術,需要在日常工作中不斷地琢磨、改進。這兩種方法都是社會所需的。
陳江韓說,測試分析是理論與經(jīng)驗相結合的技術,有了經(jīng)驗就不用繞彎。比如想要在山里快速地發(fā)現(xiàn)一種植物,植物學家有理論的指導,會在合適的地方去找,例如這種植物是長在陽坡還是陰坡、大概會在哪個海拔高度,是否會長在水邊,需要結合扎實的理論基礎和豐富的經(jīng)驗。從事測試分析的科研人員也是如此,碰到一個問題,如果有經(jīng)驗,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)報道,華為公司董事、高級副總裁陳黎芳 4 月 20 日在華為新員工座談會上的講話提到了幾個數(shù)據(jù)。在復合材料領域,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)動機領域,我國做完的材料和工藝試驗數(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)推動的重視程度是不夠的,因為它本身很難短期出彩。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,關鍵時刻才能解決問題。
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定位,讓實驗科學、測試科學為科技創(chuàng)新和社會發(fā)展服務。