面向制造強國戰(zhàn)略，突破裝備重大需求，為促進學(xué)術(shù)交流，推動相關(guān)領(lǐng)域縱深發(fā)展，《激光與光電子學(xué)進展》于2023年第3期（2月）推出“超精密測量技術(shù)”專題，其中邀請國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部機械學(xué)科主任葉鑫等從科學(xué)基金資助情況統(tǒng)計和文獻分析本領(lǐng)域的代表性進展。
1、引 言
機械測試理論與技術(shù)以計量標準理論、測試理論方法、傳感技術(shù)及器件、測試儀器系統(tǒng)等內(nèi)容為主體，綜合運用材料、控制、信息等多學(xué)科領(lǐng)域最新成果，研究機械信息的高效獲取方法與技術(shù)，構(gòu)建高性能儀器設(shè)備，是定量機械科學(xué)研究、精準制造過程控制和可靠服役性能維護的基礎(chǔ)。機械測試是機械學(xué)科的3 個重要組成部分之一：設(shè)計是前提、制造是基礎(chǔ)、測量是關(guān)鍵；機械測試是機械設(shè)計的量化工具，是機械制造的眼睛。在國際競爭格局發(fā)生深刻變化、國內(nèi)高質(zhì)量發(fā)展提出新要求的背景下，機械測試理論與技術(shù)正逐步摒棄傳統(tǒng)單一、輔助的功能模式，從被動為機械學(xué)科提供測試服務(wù)，轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃觿?chuàng)新測量方法技術(shù)，推動制造技術(shù)進步，特別是在以光刻機為代表的各類高端裝備中，機械測試理論與技術(shù)更是貫穿設(shè)計、制造與服役的全過程，起到了信息賦能的融合與推動作用。
機械測試領(lǐng)域研究，在技術(shù)及儀器設(shè)備層面的科學(xué)性與專業(yè)性使其成為與制造系統(tǒng)深度融合集成、保障制造工藝優(yōu)化、產(chǎn)品性能提升的關(guān)鍵；在原理方法基礎(chǔ)層面的交叉性和前沿性使其兼具“ 非對稱”趕超優(yōu)勢，特別是新一代量子基標準體系下的計量測試原理方法和溯源技術(shù)、智能制造環(huán)境狀態(tài)感知等問題有望成為在該領(lǐng)域彎道超車的重點。
本文通過科學(xué)基金資助情況統(tǒng)計及國內(nèi)外文獻檢索，綜合分析了本領(lǐng)域的代表性進展、研究熱點與發(fā)展趨勢，為本領(lǐng)域的科研工作者提供參考。
2、自然科學(xué)基金項目資助分析及研究進展
2.1、面上/青年/地區(qū)項目
36年來（1987年—2022年），機械測試理論與技術(shù)領(lǐng)域申請國家自然科學(xué)基金面上/青年/地區(qū)項目總數(shù)為6423項，在機械設(shè)計與制造學(xué)科（E05）申請總數(shù)中的占比為7. 09%，但平均資助率卻達到了21. 52%，高出E05 平均資助率1. 1個百分點，且面上項目和青年科學(xué)基金項目申請總數(shù)及獲資助項目數(shù)排前5名的依托單位完全一致，如圖1所示，哈爾濱工業(yè)大學(xué)的資助率最高（高達44. 32%），合肥工業(yè)大學(xué)申請量最高但資助率在前5名高校中最低。地區(qū)科學(xué)基金項目申請量和獲資助項目數(shù)前5名的依托單位相同，分別是南昌航空大學(xué)、華東交通大學(xué)、昆明理工大學(xué)、桂林電子科技大學(xué)、南昌大學(xué)。圖1 機械測試領(lǐng)域面上和青年基金項目申請及資助前5名依托單位情況（1987年—2022年）
2.2、重要人才類項目的資助情況
自1994年國家杰出青年科學(xué)基金項目（以下簡稱杰青項目）和2012年優(yōu)秀青年科學(xué)基金項目（以下簡稱優(yōu)青項目）設(shè)立至今，機械測試理論與技術(shù)領(lǐng)域共有88 人申請杰青項目，11人獲得資助，平均資助率為12. 5%，高于E05 平均資助率（10. 03%），獲資助人數(shù)占E05 總資助人數(shù)（118 名）的9. 32%；共有86人申請優(yōu)青項目，8人獲得資助，平均資助率為9. 3%，基本與E05 的平均資助率（9. 32%）持平，獲資助人數(shù)占E05總資助人數(shù)（126名）的6. 35%。申請與資助情況，如圖2所示。人才類項目有2個特點：
機械測試理論與技術(shù)重要人才類項目申請及資助情況1） 面向制造強國戰(zhàn)略，突破裝備重大需求。獲資助人才類項目背景主要面向高端精密裝備幾何量超精密測量所需的新型測量原理、方法、技術(shù)及儀器研究，研究方向主要集中在精密與超精密測量、機械傳感與測量、微納結(jié)構(gòu)測量、在線/原位測量等方向的理論、方法與器件等。這些方向瞄準了高端精密裝備和高性能制造過程，是實現(xiàn)我國重大裝備“ 上水平”、制造過程“高性能”、服役狀態(tài)“恒保持”的關(guān)鍵。如北京航空航天大學(xué)張廣軍教授研制的載人飛船二氧化碳分壓傳感器隨“神舟一號”和“神舟二號”成功發(fā)射；華中科技大學(xué)劉世元教授提出了納米結(jié)構(gòu)橢偏散射計算測量新原理，創(chuàng)新研制出寬光譜穆勒矩陣橢偏儀、高分辨成像橢偏儀、超快橢偏儀等三類儀器，膜厚重復(fù)測量精度為0. 002 nm（目前國際最高水平），廣泛應(yīng)用于集成電路（IC）納米結(jié)構(gòu)、新型二維材料、極端超快過程等測量表征，實現(xiàn)了高端橢偏儀成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化，開發(fā)的IC 膜厚/關(guān)鍵尺寸（OCD）測量設(shè)備已批量進入中芯國際、長江存儲等產(chǎn)線。2） 深耕機械測試沃土，精心培育高端人才。36年間（1987年—2022 年），在機械測試理論與技術(shù)領(lǐng)域申請項目的依托單位共373 家，各類項目總計申請量36 項（年均1 項）以上的僅26 家，說明該領(lǐng)域目前大多數(shù)學(xué)者仍然是單兵作戰(zhàn)，能形成團隊優(yōu)勢的相對較少。比較有代表性的團隊有：哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士團隊，面向超精密激光干涉、激光共焦、微光纖傳感、微環(huán)境測控等超精密測量儀器與裝備技術(shù)研究，近10年來承擔(dān)機械測試理論與技術(shù)領(lǐng)域基金項目30 余項，總經(jīng)費2300余萬元，資助培養(yǎng)院士1人，優(yōu)青1名，其他國家高層次及青年人才12人。天津大學(xué)邾繼貴團隊，依托于精密測試技術(shù)與儀器國家重點實驗室，針對機械制造發(fā)展過程中的在線精密測量問題，研究激光及光電測試、視覺檢測、大尺寸測量等空間幾何量測量原理和技術(shù)，創(chuàng)新制造現(xiàn)場精密測量理論與方法，開發(fā)新型測量儀器，服務(wù)航空航天、船舶、汽車等領(lǐng)域大型裝備現(xiàn)場精密測量需求，支撐裝備制造技術(shù)持續(xù)迭代升級，助力國家智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。近10年，團隊獲批國家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制項目1 項、重點項目1 項及其他項目10 項，培養(yǎng)杰青1 名。中北大學(xué)張文棟團隊，立足于研究開發(fā)極端環(huán)境下動態(tài)過程參量原位測試的方法、技術(shù)和儀器，解決動態(tài)測試中基礎(chǔ)科學(xué)問題與關(guān)鍵技術(shù)難題，培養(yǎng)杰青、優(yōu)青各2名，另有卓青、青拔、青長、百千萬人才11名。
2.3、重點類項目的資助情況
機械測試理論與技術(shù)領(lǐng)域重點類項目申請及資助情況，如圖3所示。迄今為止共有83人提出申請，18人獲得資助，資助率為21. 69%，略高于E05 的平均資助率（19. 12%），獲資助人數(shù)占E05 總資助人數(shù)（257名）的7%。其中，聚焦無損檢測、在線檢測、高精密測量和超聲傳感方向的項目較多，瞄準了動態(tài)測量、位姿測量、在線測量、高分辨測量以及微細結(jié)構(gòu)測量和缺陷檢測等前沿方向。同時，也有計量基準方向的項目。表明資助項目涵蓋了機械測試理論與技術(shù)的幾乎所有資助領(lǐng)域，對各領(lǐng)域的協(xié)調(diào)發(fā)展起到了很好的導(dǎo)向作用。圖3 機械測試理論與技術(shù)重點類項目申請及資助情況
機械測試領(lǐng)域具有很強的交叉性，融入設(shè)計與制造的全過程。截至目前，機械學(xué)科所資助的252項重點項目中，非機械測試領(lǐng)域的項目有235項，其中研究內(nèi)容或技術(shù)手段涉及機械測試、測量的項目有158項，占比67. 2%。如：華中科技大學(xué)熊有倫院士在“ 大型復(fù)雜曲面零件的數(shù)字化設(shè)計-加工-測量一體化理論與技術(shù)”重點項目中，開展了幾何量和物理量在線組合測量的研究，研究大型復(fù)雜曲面零件的全局測量和局部測量相結(jié)合的在線測量和數(shù)據(jù)融合方法，探索加工過程中力、熱等物理量的間接測量新方法，實現(xiàn)大型復(fù)雜曲面零件加工過程中幾何量和物理量的組合測量和快速高精度獲?。晃靼步煌ù髮W(xué)何正嘉教授在“大型復(fù)雜機電系統(tǒng)早期故障智能預(yù)示的理論與技術(shù)”重點項目中，利用多源傳感器優(yōu)化配置，分析復(fù)雜機械系統(tǒng)的動力學(xué)、熱力學(xué)和摩擦學(xué)特性，研究潛在故障發(fā)生、發(fā)展機理，通過多源（振動、噪聲、溫度、扭轉(zhuǎn)等）傳感器的優(yōu)選與合理配置，獲得最能反映微弱和潛在故障的信息。然而，作為機械測試的標準和基礎(chǔ)，機械計量標準、理論與方法的研究較少，需引導(dǎo)科學(xué)家加強該方向的研究。
2.4、國家重大科研儀器設(shè)備研制專項及項目的資助情況
國家重大科研儀器研制項目面向科學(xué)前沿和國家需求，以科學(xué)目標為導(dǎo)向，資助對促進科學(xué)發(fā)展、探索自然規(guī)律和開拓研究領(lǐng)域具有重要作用的原創(chuàng)科研儀器與核心部件的研制，著力支持原創(chuàng)性重大科研儀器設(shè)備研制，為科學(xué)研究提供更新穎的手段和工具，以全面提升我國的原始創(chuàng)新能力。包括部門推薦和自由申請2個亞類，部門推薦類項目的資助額度在1000萬元/項以上（以下簡稱大儀器），自由申請類項目一般應(yīng)小于1000萬元（以下簡稱小儀器）?，F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展歷程表明，重大科學(xué)創(chuàng)新和科學(xué)研究新領(lǐng)域的開辟通常以科學(xué)儀器和技術(shù)方法上突破為先導(dǎo)。機械測試理論與技術(shù)獲資助國家重大科研儀器設(shè)備研制專項及項目在學(xué)部及全委的占比，如圖4所示。截至目前，E05 學(xué)科共資助大儀器3項。1） 中南大學(xué)鐘掘院士主持的“材料與構(gòu)件深部應(yīng)力場及缺陷無損探測中子譜儀研制”（51327902），資助經(jīng)費為7800萬元。該項目是基金委工程與材料科學(xué)部首批資助的重大儀器專項項目，重點針對結(jié)構(gòu)材料深部內(nèi)應(yīng)力不能直接測量的問題，該問題已成為研究、設(shè)計、制造工程結(jié)構(gòu)和復(fù)雜裝備的巨大屏障，嚴重影響著新材料的研究工作。通過該項目的實施，自主研制了國內(nèi)首臺高通量、高分辨、大承重、高定位精度的中子應(yīng)力工程譜儀，具有兼顧宏觀應(yīng)力檢測和缺陷周邊微應(yīng)力場檢測的功能，可實現(xiàn)在高低溫及機械加載條件的應(yīng)力測試，為揭示材料與構(gòu)件深部應(yīng)力形成與演變規(guī)律提供了重要的研究手段。2021 年9 月18 日，經(jīng)項目驗收專家組充分質(zhì)疑和討論，專家組認為該儀器總體處于國際先進水平，高中子通量、小取樣體積和可測工件尺寸等指標屬國際一流，測點智能切換具有獨創(chuàng)性，并且突破了高通量中子聚焦、大小取樣體積與高分辨探測、大承載高剛度高精度樣品臺架等關(guān)鍵技術(shù)。服務(wù)于工程構(gòu)件精確設(shè)計和制造及服役性能的精確評估，以及材料-構(gòu)件一體化設(shè)計、重大裝備安全運行的工程需求，為國家重大工程的安全服役提供科學(xué)依據(jù)。2） 清華大學(xué)雒建斌院士主持的“高分辨原位實時摩擦能量耗散測量系統(tǒng)”（51527901），資助經(jīng)費為7475. 9 萬元。項目立足于引領(lǐng)摩擦學(xué)的研究，由以力學(xué)為核心的研究范式向能量范式轉(zhuǎn)變，以千分之一量級摩擦系數(shù)的超滑體系為研究對象，為降低占比工業(yè)30% 的摩擦損耗為發(fā)展目標。課題突破了萬分之一量級超低摩擦系數(shù)測量、摩擦過程中聲子動力學(xué)行為測量、電子伏特級物理射線超寬發(fā)射譜的探測、摩擦界面分子結(jié)構(gòu)演變的實時測量等儀器關(guān)鍵技術(shù)，并研制出國際首臺原位實時高靈敏度摩擦能量耗散測量系統(tǒng)，實現(xiàn)萬分之一的摩擦系數(shù)并揭示了摩擦能量耗散摩擦起源以及超滑的本質(zhì)，拓展了超滑材料體系和指標能力。目前國際上尚無同類功能的儀器。其成功研制將大幅提升我國大型表界面領(lǐng)域科學(xué)儀器的研究水平，具有重大戰(zhàn)略意義。超滑本質(zhì)的揭示將利于研發(fā)出新的超滑材料，使摩擦能耗呈數(shù)量級降低，可望對制造、交通、能源等領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響，也將是人類文明史的一大進步。3） 武漢大學(xué)劉勝教授主持的“薄膜生長缺陷跨時空尺度原位/實時監(jiān)測與調(diào)控實驗裝置”（51727901），資助經(jīng)費為6500 萬元。該項目針對薄膜生長過程跨越介觀到宏觀的空間尺度和飛秒到秒的時間尺度、缺陷萌生及演化機理留有許多空白的現(xiàn)狀，研制薄膜生長過程跨時空尺度原位/實時測量與調(diào)控實驗裝置，實現(xiàn)飛秒激光-等離子體復(fù)合增強的分子束外延（MBE）、有機金屬化學(xué)氣相沉積法（MOCVD）、微波等離子體化學(xué)氣相沉積（MPCVD）真空互聯(lián)系統(tǒng)，生長異構(gòu)異質(zhì)薄膜。目前已成功研制出飛秒激光連續(xù)/突發(fā)成像系統(tǒng)、超快激光調(diào)控裝置等各類測試/調(diào)控裝置及定制超快電子成像等關(guān)鍵裝備；已完成主體多功能薄膜集成生長裝備的設(shè)計、各測量裝置與薄膜生長系統(tǒng)的集成方案；同時開展了金剛石半導(dǎo)體p 型摻雜、氮化鎵外延薄膜的飛秒激光缺陷修補研究，從本質(zhì)上揭示了能量的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)換機制，以及微觀缺陷的產(chǎn)生、演化和調(diào)控規(guī)律等主要科學(xué)問題。該實驗裝置對解決我國在薄膜生長核心技術(shù)“卡脖子”問題具有重要意義，大大促進了寬禁帶等半導(dǎo)體材料與器件領(lǐng)域的學(xué)科發(fā)展與進步。圖4 大儀器和小儀器在工材學(xué)部及全委的占比情況在機械測試理論與技術(shù)方向共資助小儀器12 項，占E05 學(xué)科資助項目數(shù)和經(jīng)費的一半以上，分別占工程與材料科學(xué)部資助項目數(shù)量和資助經(jīng)費的17. 95%；在全委的資助項目數(shù)量和資助經(jīng)費也分別占到了2. 97% 和3. 08%。資助的項目多聚焦于航空航天、量子傳感等前沿領(lǐng)域無損檢測和測量、損傷測試、高分辨率成像關(guān)鍵核心儀器等領(lǐng)域。面向航空航天及量子傳感，如在軌服務(wù)的空間機械臂接觸作業(yè)地面半實物模擬器、航天服內(nèi)嵌式意圖驅(qū)動操作儀、基于稀疏孔徑多波段成像的飛機位姿動態(tài)視覺測量系統(tǒng)、機載共形陣列天線柔性自動三維掃描測量技術(shù)與系統(tǒng)、深空探測成像儀、全模式微動磨損測試系統(tǒng)和高溫高壓多相流沖擊微動損傷測試系統(tǒng)、共聚焦拉曼與微納米壓痕同步同位測試儀、固態(tài)量子傳感的自旋系綜測量與調(diào)控裝置等。面向智能制造、基礎(chǔ)工業(yè)和人類健康的多目標測量和檢測儀器研制，如高性能精密坐標測量可重構(gòu)多目標坐標測量技術(shù)及儀器、五軸數(shù)控機床的激光高精度多參數(shù)快速綜合測量儀、超精密蝸輪副隱含誤差規(guī)律的機械傳動誤差檢測智能儀、小模數(shù)齒輪超精密測量儀、極端工況下輪軌黏著特性測試系統(tǒng)等基礎(chǔ)制造業(yè)、多面體結(jié)構(gòu)高性能分子成像儀器、血糖血脂無創(chuàng)監(jiān)測核磁共振科學(xué)儀器、人體運動單元放電序列（MUAPt）的非侵入式記錄儀器等。每一項科研儀器的研制成功通常成為某一領(lǐng)域發(fā)展的“增速器”，為相關(guān)方向的基礎(chǔ)科學(xué)研究、制造工藝優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)化提供了新原理、新方法和新途徑，也能起到為該領(lǐng)域指明新研究方向和廣闊發(fā)展前景的重要作用。機械測試理論與技術(shù)面向機械工程學(xué)科共性測量問題，以重大科研儀器設(shè)備研制為重點研究內(nèi)容之一，與國家重大科研儀器研制項目鼓勵和培育具有原創(chuàng)性思想的探索性科研儀器研制的資助導(dǎo)向較為相符。這也充分體現(xiàn)了機械測試理論與技術(shù)是衡量機械前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究能力及機械工程發(fā)展水平的重要標志之一，在機械學(xué)科基礎(chǔ)研究、制造技術(shù)裝備研發(fā)、制造過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量保證、系統(tǒng)運行保障等全部流程環(huán)節(jié)中發(fā)揮著不可或缺的支撐作用。
3、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
自1986年國家自然科學(xué)基金委員會成立以來，機械學(xué)科所資助的1521個機械測試理論與技術(shù)項目中精密測量占比14. 6%、超精密測量占比52. 33%、納米測量占比6. 11%、量子測量占比0. 33%、其他占比26. 63%。資助項目和相關(guān)成果顯示，測量精度要求不斷提高，測量尺度向極大和極小兩極加速延伸；測量頻響要求不斷增大，測量參量由靜態(tài)向動態(tài)高頻測試方向拓展；測量參量向多種類、多參量同時測試方向發(fā)展；測量對象及條件要求不斷升級，測量向?qū)ο髲?fù)雜化和條件極端化方向發(fā)展；測量基準精度要求不斷提高，測量基準開始由實物基準向高精度的自然基準方向發(fā)展等?；跈C械測試理論與技術(shù)學(xué)術(shù)成果動態(tài)，重點聚焦于精密與超精密測量、納米測量、量子測量3個主要方向，并結(jié)合各自特點對機械測試理論與技術(shù)的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與未來作出總結(jié)和展望。3.1、精密與超精密測量精密與超精密測量的對象通常是具有宏觀尺寸的物體，如大尺寸待拋光的碳化硅鏡面以及光學(xué)鏡頭表面。精密測量的目標是對這些具有宏觀尺寸特征的物體表面或亞表面進行測量，測量的精度范圍需達到1 μm 至0. 1 μm 的量級。而超精密測量則進一步將測量的精度推進至100 nm 以內(nèi)，乃至1 nm 甚至皮米量級。以precision metrology 與precision measurement 作為主題詞，在Web of Science 數(shù)據(jù)庫中，精密與超精密測量領(lǐng)域過去20年整體呈現(xiàn)發(fā)文量逐漸上升的趨勢，這與精密測量的測量對象（尺寸、形貌、溫度、壓力、應(yīng)力等形性參數(shù)）具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用場景具有較大的聯(lián)系。在檢索到的5403篇文獻中，美國、中國、德國在此領(lǐng)域分別發(fā)表了1523、1420、651篇，占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，其中資助機構(gòu)主要來自于我國自然科學(xué)基金委（資助率為14. 938%）、美國自然科學(xué)基金會（資助率為4. 588%）以及歐盟相關(guān)科研機構(gòu)（資助率為4. 196%）。以英國哈德斯菲爾德大學(xué)蔣向前教授、日本東北大學(xué)高偉教授、北京理工大學(xué)郝群教授、浙江大學(xué)居冰峰教授、英國諾丁漢大學(xué)Adam Clare 教授為代表的精密測量領(lǐng)域高被引學(xué)者，在納米量級超精密表面測量領(lǐng)域取得了卓越的研究成果，其中蔣向前教授成為第一位以中國專家身份進入國際標準化組織ISO/TC213 顧問組的成員，同時也被任命為ISO 新一代GPS（幾何產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)范與論證）4項國際標準研究制定的負責(zé)人。進一步在中國知網(wǎng)以精密測量、精密儀器、精密計量作為主題詞，共檢索到2158篇文獻，其中科技類論文主要發(fā)表在《中國光學(xué)》《儀器儀表學(xué)報》《物理學(xué)報》等期刊。以哈爾濱工業(yè)大學(xué)譚久彬院士、天津大學(xué)葉聲華院士、清華大學(xué)張書練教授等為代表的我國著名精密測量領(lǐng)域?qū)＜?，在高精密光電子測量領(lǐng)域取得了卓越成績，是“將科研論文寫在祖國大地上”的典范。高測量精度對保證制造產(chǎn)品的性能與儀器設(shè)備的性能具有極其重要的意義。一方面，高精密測量技術(shù)與儀器是科學(xué)探索不可或缺的手段與工具。截至2017年，諾貝爾物理學(xué)獎、化學(xué)獎、生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎獲獎總數(shù)為371項，獲獎總?cè)藬?shù)為594人；直接因測量科學(xué)研究成果或直接發(fā)明新原理儀器而獲獎的項目總數(shù)為42項（占比11. 3%），總?cè)藬?shù)為64人（占比10. 8%），如電子顯微鏡、質(zhì)譜儀、CT 斷層掃描儀、掃描隧道顯微鏡、超分辨熒光顯微鏡、冷凍電鏡、激光干涉儀等；同時，72%的物理學(xué)獎、81%的化學(xué)獎、95%的生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎都是借助于相關(guān)尖端儀器完成的?？蒲袃x器，尤其尖端測量儀器，對前沿科學(xué)研究及重大物理現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)發(fā)揮著不可估量的作用。另一方面，現(xiàn)代制造業(yè)已經(jīng)將制造產(chǎn)品的表面性能推進到近原子尺度。以集成電路制造中的晶圓拋光為例，對拋光后的晶圓表面進行近原子量級的精密測量，是確定拋光表面質(zhì)量是否滿足一致性、高平坦性的關(guān)鍵；以大口徑太空望遠鏡為例，為了保證鏡頭的分辨率和成像質(zhì)量，光學(xué)系統(tǒng)對反射鏡的面型精度提出了極為苛刻的要求。3.2、納米測量與精密超精密測量不同，納米測量的對象是具有納米尺度特征的納米結(jié)構(gòu)或納米材料。由于納米制造的對象處于微觀尺度，因此納米測量主要是指納米尺度（尤其包括0. 1~100 nm 尺寸范圍）和精度的測量技術(shù)。一個硅原子的直徑大約為0. 25 nm，納米尺度已經(jīng)接近原子量級，因此對納米量級物體的高精度測量難度比傳統(tǒng)測量大很多。與精密測量技術(shù)相比，納米測量具有以下特點：1）以非接觸測量手段為主；2）須提供納米乃至亞納米量級測量精度；3）須保證在納米尺度上有穩(wěn)定可靠的重復(fù)性；4）涉及多學(xué)科知識（如光學(xué)干涉與衍射、電子散射、晶格衍射、電子隧穿效應(yīng)等）。以nanoscale metrology、nanoscale measurement 及nanometrology 作為主題詞，在Web of Science 數(shù)據(jù)庫檢索，納米測量領(lǐng)域的發(fā)文量在2013年前緩慢增長，在2014年、2015年急劇增長后趨于平緩，這與微納米制造技術(shù)及產(chǎn)品的快速發(fā)展有著較大關(guān)聯(lián)。檢索到的47382 篇文獻中，美國、中國、印度、德國在此領(lǐng)域分別發(fā)表了11159、10356、5003、4230 篇，共占據(jù)總發(fā)文量的64. 894%，其中資助機構(gòu)主要來自我國自然科學(xué)基金委（資助率為13. 269%）、美國自然科學(xué)基金會（資助率為7. 499%）以及歐盟相關(guān)科研機構(gòu)（資助率為5. 120%）。以德國聯(lián)邦技術(shù)物理研究所戴高良博士、美國紐約州立大學(xué)Alain C. Diebold 教授、捷克計量院Petr Klapetek 博士、美國阿拉巴馬大學(xué)Nader Jalili 教授、美國德克薩斯大學(xué)達拉斯分校Eric Vogel 教授、日本東京大學(xué)高增·高橋（Takamasu-Takahashi）教授、英國國家物理實驗室Andrew Yacoot 研究員為代表的納米測量領(lǐng)域的高被引學(xué)者，在納米結(jié)構(gòu)成像與表征方面取得了豐碩的研究成果，其中美國紐約州立大學(xué)Alain C. Diebold 教授長期耕耘在納米光學(xué)測量領(lǐng)域，在光學(xué)散射納米結(jié)構(gòu)測量技術(shù)與光學(xué)物理參數(shù)測量領(lǐng)域取得了一系列重要成果，并與硅谷半導(dǎo)體測量領(lǐng)域公司保持長期合作關(guān)系，是國際上“產(chǎn)學(xué)研用”的典型代表。在中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，以納米測量、納米檢測等作為主題詞，共檢索到514篇文獻，其中科技類論文主要分布在《合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報》《天津大學(xué)學(xué)報》《儀器儀表學(xué)報》《光學(xué)技術(shù)》《計量學(xué)報》《光學(xué)學(xué)報》等期刊。以天津大學(xué)胡小唐教授、浙江理工大學(xué)陳本永教授、合肥工業(yè)大學(xué)費業(yè)泰教授等為代表的測量技術(shù)及儀器方面的專家居多。納米測量對實現(xiàn)納米制造的可預(yù)測性、可操控性和可重復(fù)性，對保證基于納米制造技術(shù)的產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)的功能滿足可靠性、安全性和一致性等要求具有十分重要的意義。一方面，納米測量是保證納米制造產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。以集成電路制造領(lǐng)域為例，特征尺寸更小、集成度更高的芯片是集成電路制造的永恒追求，如果制造的不可控因素導(dǎo)致芯片內(nèi)納米結(jié)構(gòu)特征尺寸偏離設(shè)計值10%~15%，抑或產(chǎn)生一些缺陷結(jié)構(gòu)，將對芯片的性能產(chǎn)生極大影響，甚至造成芯片功能失效。因此，對芯片制造過程中的納米結(jié)構(gòu)進行精密測量與檢測是提升集成電路制造性能的重要手段。另一方面，納米測量也是探索微觀世界的利器。宏觀世界的物理規(guī)律已經(jīng)趨于完備，然而在微觀世界依然有眾多的謎題有待揭示。納米測量，因其觀測對象本質(zhì)上就是具有納米尺度的物體，這為探索微觀世界、發(fā)現(xiàn)全新的知識提供了重要的技術(shù)手段。3.3、量子化測量
在Web of Science 數(shù)據(jù)庫中，發(fā)現(xiàn)量子測量領(lǐng)域過去20 年發(fā)文量整體呈現(xiàn)逐步攀升的趨勢，這與量子領(lǐng)域本身的前沿?zé)岫燃傲孔訙y量在空間探測、慣性制導(dǎo)、現(xiàn)代制造工業(yè)等領(lǐng)域的逐步應(yīng)用有著必然聯(lián)系。特別是現(xiàn)代制造工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域較廣，對制造裝備的在役溫度、幾何量穩(wěn)定性、電磁參數(shù)、力學(xué)性能等通常具有極高的要求，因此需要更為精密、響應(yīng)時間更快的高靈敏測量技術(shù)與器件。量子化測量利用原子、光子等量子體系的量子特性及現(xiàn)象，通過對微觀量子態(tài)進行精確調(diào)控及觀測，建立多物理場量子體系與被測宏觀物理狀態(tài)的耦合關(guān)聯(lián)模型，進而完成長度、角速度、磁、熱等機械量的高靈敏傳感測量。特別地，固態(tài)量子體系物理量測量具有啟動時間短、不需預(yù)熱等顯著優(yōu)勢，理論靈敏度可突破傳統(tǒng)測量極限，且依靠先進量子調(diào)控、微納加工技術(shù)，固態(tài)量子體系器件芯片化前景廣闊，發(fā)展?jié)摿薮蟆＝陙?，光頻梳的發(fā)明使光頻通過頻率鏈無縫鏈接到微波鐘頻率，可獨立保證長度基準的準確可靠，對幾何量測量具有重要意義。面向現(xiàn)場的扁平化溯源方法體系建立是量子計量的一個重點方向，2019年5月20日（世界計量日）新修訂后的國際單位制（SI）體系正式生效，在新的量子化SI 體系下，計量溯源將呈現(xiàn)2 個發(fā)展趨勢：1） 計量溯源的扁平化，量子計量基準與信息技術(shù)相結(jié)合，使量值溯源鏈條更短、速度更快、測量結(jié)果更準更穩(wěn)，將改變過去依靠實物基準逐級傳遞的計量模式，實現(xiàn)最佳測量，提升產(chǎn)品質(zhì)量競爭力；2） 從傳統(tǒng)的實驗室條件溯源轉(zhuǎn)向在線實時校準，從過去終端產(chǎn)品的單點校準或測試轉(zhuǎn)向研發(fā)設(shè)計、采購、生產(chǎn)、交付及應(yīng)用全生命周期的計量技術(shù)服務(wù)。國內(nèi)在光頻梳脈沖對準測距、雙光梳多外差測距、光譜編碼測距等原理創(chuàng)新方面已接近世界先進水平，并且已經(jīng)將光頻梳測距系統(tǒng)應(yīng)用于衛(wèi)星、空間相機部組件等大型構(gòu)件的測量，但在光頻梳集成以及小型化、芯片化等方面和國外仍有較大差距。國際上，美國國防高級研究計劃局陸續(xù)支持開展新型量子傳感導(dǎo)航系統(tǒng)及器件重大研發(fā)計劃。歐盟于2016年發(fā)布《量子宣言（草案）》，呼吁建立10 億歐元的量子技術(shù)旗艦計劃，將量子測量作為重要研究領(lǐng)域之一，在科學(xué)研究、產(chǎn)業(yè)推廣、技術(shù)轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)等方面都將獲得重要支持。我國在2016年的國家重點研發(fā)計劃中設(shè)立了“量子調(diào)控與量子信息”重點專項，將量子調(diào)控與量子信息技術(shù)納入國家發(fā)展戰(zhàn)略，明確提出要在核心技術(shù)、材料、器件等方面突破瓶頸。
3.4、發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)
機械測試理論與技術(shù)研究已發(fā)展為以計量標準理論、測試理論方法、傳感器技術(shù)與測試儀器研究為主體，以主動服務(wù)于機械工程學(xué)科的先進測量原理技術(shù)研究、高性能儀器設(shè)備研制和應(yīng)用模式創(chuàng)新為目標。特別是我國航空航天、高速軌道交通、新能源汽車、電子信息等高端制造業(yè)中的傳感測試及儀器設(shè)備需求呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，如何提升機械測試自主創(chuàng)新能力以滿足高端制造業(yè)發(fā)展的迫切需求已成為機械測試領(lǐng)域發(fā)展必須面對的重大現(xiàn)實挑戰(zhàn)。實際上，隨著制造領(lǐng)域的不斷擴大以及產(chǎn)品性能的不斷提高，信息科學(xué)、材料科學(xué)、物理科學(xué)等多學(xué)科交叉領(lǐng)域在機械系統(tǒng)中占據(jù)的重要性日益突出。極端尺度、極限精度、高動態(tài)性、多元參量、復(fù)雜綜合對象、極端測試環(huán)境使得測試測量的難度不斷提升。智能制造全球化的背景使得測試傳感儀器設(shè)備向高性能、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展，并與制造系統(tǒng)深度融合集成，進而促進傳統(tǒng)工藝優(yōu)化、先進工藝創(chuàng)新、產(chǎn)品性能提升。仍然以申請量與獲批量最大的測量理論與技術(shù)為分析對象，機械測試理論與技術(shù)存在如下發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)。1） 從單一參量離線測量到復(fù)雜參量在線、在役測量和復(fù)雜環(huán)境感知獨立的離線測量能夠獲取高精度的專一測量參數(shù)，但其較長的信息傳輸路徑、間接的測量方式、較大的設(shè)備體積導(dǎo)致其難以集成到整個制造產(chǎn)線上，難以實時檢測產(chǎn)線的動態(tài)狀況。多測量手段組合也難以保證測量的高效性與及時性，利用已有測量技術(shù)的微型化、集成化、規(guī)?；馕吨鴷谝欢ǔ潭壬蠣奚糠中阅?。如在航空發(fā)動機葉片測量中，傳統(tǒng)離線條件下測量低速轉(zhuǎn)動葉片形狀精度已無法滿足研制需求，下一步將要求在實際高速轉(zhuǎn)動工作狀態(tài)下采用智能嵌入式傳感器對葉片形狀進行在線在役的超精密測量。同時，隨著智能制造推進，智能單元、智能車間、智慧工廠已逐步在航空航天、能源重工等工程領(lǐng)域開展了基礎(chǔ)性、示范性應(yīng)用。發(fā)展復(fù)雜作業(yè)下環(huán)境狀態(tài)感知技術(shù)，構(gòu)建智能自主單元，提升智能裝備在復(fù)雜現(xiàn)場環(huán)境中運行適應(yīng)性、自律性、穩(wěn)定性和可靠性，對推動智能制造技術(shù)深層次發(fā)展具有重大意義。2） 從單一物理量測量到多物理場復(fù)合測量和復(fù)雜系統(tǒng)綜合信息感知高端裝備制造與服役環(huán)境更加惡劣，性能要求更加苛刻，智能化特征要求更加顯著。在高端裝備與制造過程中的高溫、強電磁場、多化學(xué)相、狹小空間等極端復(fù)雜環(huán)境下，多參量測量、多物理量強耦合動態(tài)演變機制、工藝參數(shù)實時優(yōu)化調(diào)控對保證先進制造產(chǎn)品性能具有重大意義，未來需要重點關(guān)注復(fù)雜物理場耦合原位高精測試、多物理量測量解耦、多參數(shù)測量理論與方法。另外，面向汽車、航空航天、船舶等高端復(fù)雜產(chǎn)品的制造正經(jīng)歷從傳統(tǒng)模擬量協(xié)調(diào)向數(shù)字量協(xié)調(diào)的技術(shù)變革，基于制造過程綜合感知信息的數(shù)字化制造模式是提高質(zhì)量效率、改善產(chǎn)品性能、延長服役壽命的必然選擇，先進的高性能測量方法與技術(shù)設(shè)備已成為重大裝備數(shù)字化制造系統(tǒng)中不可或缺的組成要件。同時，復(fù)雜機電產(chǎn)品的技術(shù)綜合度、復(fù)雜度急劇增加，整機產(chǎn)品的功能和性能大幅提升，面向復(fù)雜機電產(chǎn)品的測量任務(wù)面臨著比以往更為嚴苛復(fù)雜的測量要求、條件及環(huán)境。3） 從單一尺度測量到跨尺度、多模態(tài)及微納尺度形性多參數(shù)測量半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)是當今國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，芯片制造已經(jīng)上升為國家最緊急和最重要的戰(zhàn)略任務(wù)之一。后摩爾時代推動制程芯片大規(guī)模量產(chǎn)工藝不斷向5 nm 甚至3 nm 邁進，芯片制造呈現(xiàn)出由傳統(tǒng)單一場作用向包括力、熱、電、磁等多場耦合作用轉(zhuǎn)變的趨勢，制造過程中材料和零部件的形態(tài)和性能可能會同時改變。發(fā)展形狀、性能參數(shù)的高分辨、高準確度、高效率的多物理場、多尺度復(fù)合測量技術(shù)是支撐微納制造新方式的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，亟待從理論、技術(shù)和實現(xiàn)方法上進行重點研究。微納米尺度是產(chǎn)品性能的保證，宏觀尺度是產(chǎn)品實現(xiàn)的物理載體。從制造過程底層到產(chǎn)品整個流程的角度來看，測量的本質(zhì)需求是跨尺度的，以極紫外光刻機中的掩模缺陷檢測為例，反射式極紫外掩模的宏觀大小在厘米至分米量級，而掩模缺陷檢測的目的是把整個掩模中所有的、不同尺寸的、不同位置的表面與內(nèi)部掩埋型缺陷檢測出來，這一檢測過程本質(zhì)上需橫跨分米、厘米、毫米、微米與納米多個尺度。為了保證缺陷檢測效率，必須保證檢測技術(shù)針對不同的尺度具有自適應(yīng)的測量速度與測量模式，進而適應(yīng)不同的制造場景需求。傳統(tǒng)的基于單一物理原理的測量技術(shù)難以同時適配如此多的測量尺度需求，因此有必要結(jié)合多物理原理測量模式，如將力學(xué)、聲學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)測量原理綜合評價整合，實現(xiàn)跨尺度的多模態(tài)測量。4） 從單一測量點位到智能大場景測量傳感網(wǎng)絡(luò)航空航天船舶等大型復(fù)雜裝備的超高性能必須依靠精確外形控制實現(xiàn)，外形尺寸信息是控制制造過程、保證制造質(zhì)量、提升產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。大規(guī)模、多層次、實時持續(xù)的物理空間數(shù)據(jù)獲取，特別是高精度空間幾何量獲取已成為實現(xiàn)復(fù)雜裝備智能制造的前提，測量需求表現(xiàn)出全局、并發(fā)、多源、動態(tài)、可重構(gòu)、共融等全新特點。而在智能生產(chǎn)場景中，產(chǎn)品的復(fù)雜性和精密性導(dǎo)致制造產(chǎn)線普遍較長、制造裝備多樣，形成復(fù)雜的制造網(wǎng)絡(luò)，制造設(shè)備的分布由傳統(tǒng)的單位點向網(wǎng)絡(luò)節(jié)點分布方向發(fā)展。生產(chǎn)測量裝備與測量傳感器正由單一檢測點位向低成本、分布式的測量設(shè)備或測量傳感器網(wǎng)絡(luò)形態(tài)發(fā)展，以高速、精確、全局獲取整體制造產(chǎn)線與制造裝備序列的動態(tài)運行數(shù)據(jù)。
4、 關(guān)鍵科學(xué)問題與重點研究領(lǐng)域展望
機械測試理論與技術(shù)本身具有跨學(xué)科強交叉特性，特別是近年來立項的儀器項目、重點項目、杰青項目，在立足機械測試領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)問題的同時，越來越多地顯示出與光學(xué)、超聲、醫(yī)學(xué)、生物和量子的交叉發(fā)展趨勢；主要包括機械計量標準、理論與方法，機械測試理論、方法與技術(shù)，機械傳感器技術(shù)與測試儀器，機械制造過程監(jiān)測與控制，其共同的關(guān)鍵詞是“機械”，相關(guān)研究工作和主要產(chǎn)出成果本質(zhì)上均圍繞服務(wù)于裝備制造前沿技術(shù)突破、服務(wù)于國家重大需求、服務(wù)于國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場展開。可以預(yù)見，未來面向先進制造的精密與超精密測量、納米測量與量子測量將始終堅持以國家經(jīng)濟社會主戰(zhàn)場、國家重大工程需求牽引為出發(fā)點，以先進測量基礎(chǔ)前沿問題為導(dǎo)向，開展測量理論、技術(shù)方法、儀器設(shè)備、工程應(yīng)用等多方面、體系化研究。
4.1、關(guān)鍵科學(xué)問題
1） 納米-原子量級在線、原位、動態(tài)測量理論與方法精密與超精密測量、納米測量與量子測量的核心共性問題是“高精度”，這是解決超高精度先進制造中過程控制與性能檢測問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。隨著全頻譜（面型、波紋度和粗糙度）、異質(zhì)表面、三維超構(gòu)納米制造不斷發(fā)展，亟需能夠從納米尺度、分子尺度乃至原子尺度揭示原子遷移、材料去除加工規(guī)律的新型測量原理及技術(shù)手段；能場輔助制造（如高能束納米制造）過程中，飛秒激光能夠在瞬間將被加工物質(zhì)電子溫度提升到上萬攝氏度并引起晶格振動，光子-聲子-溫度-電子多重耦合與量子效應(yīng)凸顯，亟需通過多重測量模式的組合或新測量手段以超高速度從原子、多物理場耦合角度直接或間接揭示材料加工中的相變機制。2） 復(fù)雜制造系統(tǒng)多物理量全局測量感知理論與方法以極大規(guī)模集成電路制造、大型客機、高技術(shù)船舶為代表的現(xiàn)代先進制造業(yè)，從規(guī)模、裝備精密度、產(chǎn)線縱深上均遠超傳統(tǒng)制造業(yè)。精密測量需求已從傳統(tǒng)單一節(jié)點向全產(chǎn)業(yè)鏈全制造周期測量邁進，制造質(zhì)量評價體系已由傳統(tǒng)局部測量節(jié)點逐級向頂層匯集轉(zhuǎn)向基于全局測量網(wǎng)絡(luò)的多節(jié)點全時空流程整體動態(tài)評估，測量技術(shù)與測量設(shè)備的復(fù)雜度、集成度與邊緣處理能力大幅提升，網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)?；f(xié)同化效應(yīng)進一步顯現(xiàn)。探究嵌入式測量/傳感單元與制造系統(tǒng)功能部件的深度融合機制，摸索新型全局定位與測量傳感器分布網(wǎng)絡(luò)，研究復(fù)雜系統(tǒng)的多模態(tài)物理量感知技術(shù)與方法，挖掘復(fù)雜、極端、多物理量耦合環(huán)境下裝備與產(chǎn)線測量信號與產(chǎn)品性能間的關(guān)聯(lián)規(guī)律，探索從數(shù)學(xué)層面解析全局測量/傳感網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)品制造良率間的深層關(guān)聯(lián)，對先進制造產(chǎn)業(yè)具有深刻的指導(dǎo)意義。3） 量子-經(jīng)典混合集成式測量理論與方法以極大規(guī)模集成電路中晶圓缺陷檢測、掩模缺陷檢測為代表的宏-微-納跨尺度測量場景，對測量技術(shù)的自適應(yīng)能力、測量速度、測量范圍、測量精度提出了嚴苛的要求?？绯叨葓鼍跋聹y量問題受到宏微觀物理規(guī)律差異影響嚴重，所面對的復(fù)合測量要求甚至在多數(shù)情況下相互矛盾，傳統(tǒng)經(jīng)典物理測量手段面臨嚴峻挑戰(zhàn)。量子測量技術(shù)，尤其是量子成像技術(shù)所展現(xiàn)出來的極低信噪比下成像與探測能力，為測量精度與靈敏度提升帶來了新的技術(shù)方向。經(jīng)典測量技術(shù)的典型優(yōu)勢包括測量效率與測量的非破壞性（如光學(xué)測量手段），這與量子測量（尤其是量子成像）中的高測量精度（但形成大量糾纏光子對則需較長時間）形成天然的優(yōu)勢互補。新型量子傳感器通常成本高、使用條件要求高，需要專業(yè)人員調(diào)試與操控，而經(jīng)典傳感器技術(shù)相對成熟，具有體積小、集成度高、成本低、適應(yīng)性好等突出優(yōu)勢，將經(jīng)典與量子測量理論與模式相結(jié)合，對加深測量領(lǐng)域的科學(xué)內(nèi)涵、拓展測量科學(xué)的應(yīng)用廣度具有重要意義。
4.2、重點研究領(lǐng)域
圍繞國家在集成電路、航空航天、新能源、生物醫(yī)藥等先進制造領(lǐng)域的重大戰(zhàn)略布局，基于本領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，以前沿基礎(chǔ)方向與關(guān)鍵科學(xué)問題為重點核心，建議將面向先進制造的以下測量領(lǐng)域作為重點研究方向，如圖5所示。
先進制造中測量領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問題與重點研究領(lǐng)域1） 宏-微-納跨尺度測量技術(shù)與儀器——研究跨尺度制造中測量速度、測量精度、測量魯棒性的關(guān)聯(lián)性與復(fù)雜性，開發(fā)多模態(tài)、多物理量協(xié)同測量系統(tǒng)，實現(xiàn)對跨尺度制造材料的加工、排列、操作、成形等過程中多源參量的動態(tài)、高速測量。2） 集成式測量設(shè)備與傳感器件——研究面向復(fù)雜制造環(huán)境、受限空間、復(fù)雜電磁耦合條件下的制造裝備與產(chǎn)線精密測量需求，開發(fā)集成式光-電-熱-力多模態(tài)測量系統(tǒng)，發(fā)展片上集成式高性能測量傳感器，實現(xiàn)對先進制造裝備狀態(tài)與產(chǎn)線運行過程的高性能、高可靠性、高耐久性測量與監(jiān)測。3） 復(fù)雜三維納米結(jié)構(gòu)測量、檢測技術(shù)與儀器——研究極短波長電磁波、電子束、中子束等激勵源與納米結(jié)構(gòu)的相互作用機理，探索光-電-熱多源激發(fā)條件下的納米結(jié)構(gòu)散射信號測量機制，發(fā)展基于遠場超分辨成像技術(shù)的納米結(jié)構(gòu)測量與缺陷檢測理論與方法，實現(xiàn)對納米結(jié)構(gòu)三維形貌與物理參數(shù)的快速、準確測量與重構(gòu)。4） 多模態(tài)原位測量技術(shù)與儀器——研究能場輔助制造、超精密加工、增材制造、光場制造等領(lǐng)域中的原位測量需求與挑戰(zhàn)，探索在具有光子、電子、聲子、熱源等多物理場耦合條件下的制造過程表面與亞表面高速、動態(tài)測量與表征方法，發(fā)展具有毫秒級以下時間分辨率、全三維納米量級空間分辨率測量技術(shù)與儀器。5） 極端制造條件下的測量技術(shù)與儀器——探索在極端溫度、極端磁場、極端壓力、極端輻射等條件下的形狀性能測量理論與方法，研究測量科學(xué)與新材料、信息科學(xué)、新物理效應(yīng)相結(jié)合的新范式，發(fā)展面向航空、宇航、深海、核聚變等制造領(lǐng)域的極端環(huán)境高性能、高魯棒性、高精密性測量儀器與設(shè)備。6） 智能賦能的測量技術(shù)與儀器——以傳統(tǒng)測量儀器難以解耦多物理場精密測量技術(shù)瓶頸為突破口，探索智能感知網(wǎng)絡(luò)、智能算法與傳統(tǒng)高精度測量儀器設(shè)備結(jié)合的新機制方法，實現(xiàn)超高速、超高靈敏度、超高精度納米尺度測量與傳感。
5、總結(jié)與展望
隨著制造模式逐步走向納米化、極端化、規(guī)?；⒈馄交?，機械測試理論與技術(shù)面臨著“極大尺度中的極小量測量”“ 極小尺度中的甚小量測量”“ 跨尺度中的納米精度測量”“ 極端條件下的多維多源物理量測量”“超高速納米量級原位在線測量”等重大挑戰(zhàn)。正如中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會報告中特別提到的，要加強基礎(chǔ)研究，突出原創(chuàng)，鼓勵自由探索，尤其是在全球新一代科技競爭白熱化的時代背景下，亟待發(fā)揮基礎(chǔ)研究的原創(chuàng)力，為科技創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。如今正面臨百年未有之大變局，人類近代史以來首次出現(xiàn)東方大國在整體制造業(yè)規(guī)模、制造業(yè)門類上超越西方主要工業(yè)大國之和，我國也正式邁入從“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期。進一步拓展機械測試理論與技術(shù)研究領(lǐng)域、發(fā)展高精度測量技術(shù)與儀器，是滿足我國核心制造裝備技術(shù)性能升級、高端原創(chuàng)裝備產(chǎn)業(yè)落地、產(chǎn)品性能全面提升的關(guān)鍵，對全面提升我國科技競爭力具有極其重要的意義。我們要從面向國家重大需求、適應(yīng)科研范式變革、促進學(xué)科交叉等方向加強戰(zhàn)略性謀劃，牽引推動關(guān)乎人類生產(chǎn)生活方式變革乃至人類文明發(fā)展的重大技術(shù)創(chuàng)新，培養(yǎng)高水平人才為強化我國戰(zhàn)略科技力量、建設(shè)世界重要人才中心和創(chuàng)新高地提供保障，化挑戰(zhàn)為機遇。
致謝 衷心感謝機械學(xué)科歷任主任（黎明、雷源忠、王國彪和賴一楠）在機械測試理論與技術(shù)發(fā)展方向的超前規(guī)劃與重點布局。
