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从冷冻电镜看国产科学仪器现状:解决卡脖子尚需时日

科学 2026-04-25 菜科探索 +
简介:你知道冷冻电镜是什么吗?网上有一个非常浮夸的公式大概可以形容这个仪器的重要性:“冷冻电镜+清华大学=CNS”(

【菜科解读】

你知道冷冻电镜是什么吗?网上有一个非常浮夸的公式大概可以形容这个仪器的重要性:

“冷冻电镜+清华大学=CNS”(Cell+Nature+Science,三大顶刊),这是说从美国FEI买了冷冻电镜以后,马上连发论文。

这么说当然是一种嫉妒,好马当然配好鞍,没有马再好的马鞍也跑不起来。

2020年,电镜全球市场销售额在35亿美金左右,在国内销售额约为60亿元人民币——这其中国产厂商只能分到1%-2%。

赚不到钱是小事,卡脖子是大事。

学术差距真的会因为仪器变大吗?

先说结论,能。

在视频的评论区,有不少网友现身说法:

虎学团队里也有之前在实验室呆过的伙伴儿,他表示在很多年前,如果实验室里有一套进口的eppendorf移液枪,都能让实验进度提高不少,更别提这种大型仪器了。

往大了说,可以参考这个数据:据统计,到2017年,诺贝尔奖自然科学获奖项目中,因发明科学仪器而直接获奖的项目占11%。

72%的物理学奖、81%的化学奖、95%的生理学或医学奖都是借助尖端科学仪器来完成的。

而仪器差距也确实存在,就拿这位网友的评论来说吧:

从冷冻电镜看国产科学仪器现状:解决卡脖子尚需时日

从冷冻电镜看国产科学仪器现状:解决卡脖子尚需时日

差距是全方位存在的,而且差距存在于技术鸿沟、零部件、配套和周边设施、产业循环,这是系统性的差距,要赶上必须动全身。

在追赶的路上,时间是相对的,追赶高端仪器需要多久,要看我们花多大力气。

国产仪器应该如何抢占市场?

问题都摆出来了?怎么办?在视频里,我们引用了仪器专家李昌厚教授的观点,简单来说,这事儿不是科技能力不行,而是管理水平不行。

说到底,科学仪器也是一种商品,既然是商品,就应该从抢占市场做起。

对此,观众朋友也有类似的看法:

从冷冻电镜看国产科学仪器现状:解决卡脖子尚需时日

从冷冻电镜看国产科学仪器现状:解决卡脖子尚需时日

李昌厚也说过,从市场需求来看,实际上外国人赚钱最多的仪器,不是那些特别高端的仪器,而是那些普及型、常规型、基础型的光谱、色谱、样品前处理等方面的仪器。

先把这些仪器用起来,才能聊后边的。

具体怎么用起来,可能还需要政府参与、扶持。

配合科研机构、高校同企业联合攻关,才能提升国产化替代水平和应用规模。

此外,出口国外也是一个路径,可以参考欧美国家当年是怎么出口的,但是当年欧美国家在市场上没有竞争对手,所以这条路要走,还是要回到和机构以及官方达成合作共赢的友好关系。

至于现状,只能说还不太乐观,2021年,中科院仪器设备采购中,按采购仪器数量分:进口品牌占比达92%,而国产仪器数量占比仅为3%。

按采购仪器中标金额分:进口品牌金额占比达96.6%,为19386万元。

好消息是,现在只输在产业上,而不是科学上。

所以只要按常识办事就行。

可能连班都不用加,更不用吃高粱米。

看片团观点:转化慢,超车进行时

华山医院脑外科医生 黄翔

记得二十年前我刚接触脑外科的时候,所有的临床医疗仪器或者实验仪器言必称美德。

GE,西门子,飞利浦的CT、核磁共振等大型医疗器械,犹如当时汽车市场的BBA,代表着高端,安全和稳定。

近十年来,情况发生了巨大的变化。

一系列由中国人自主研发生产的大型仪器开始逐步进入医疗临床工作,比如联影,妙手,天玑,BLUE BOY,CRAS机器人等等。

这些仪器开始与洋品牌分庭抗礼甚至逐步替代。

2022年脑虎科技发布的脑机接口芯片与2021年马斯克Neurolink公司发布的芯片各项参数相比,可以说各有千秋,甚至略胜一筹。

经过几十年的努力,我们已经从“跟跑”迈向了“并跑”。

我们在弯道超车的过程中。

但是我们还没有超!

我们仍然存在许多问题,比如品控、配套软件、产学研结合不够紧密、许多关键零部件仍被“卡脖子”等等。

但我依然对未来充满信心,毕竟航天军工这么强,科学仪器领域攻坚不会比航天更难。

在所有的影响因素中,最重要的是“人”——科技工作者对工作的热情和信念是解决问题的关键。

就像虎嗅短视频里说的:什么样的工作才是有意义的工作?科学工作的目的并不是发论文,升职称,而是真正帮国家和社会解决问题。

这样研究成果才不会被搁置,产学研才能融会贯通。

如同王大珩回国后,带着28个人到长春,住着破房子,吃着高粱米和大葱,用国家发的小米粮票折合成预算开辟了一个国家的光学工业基地。

这是一个科技工作者对国家和建设性工作的纯粹热情。

这才是平凡生命中“有意义”的工作。

我们的国家需要培养出更多的“热情”的科技工作者,并且保护这份“热情”,我们的未来才更有希望。

中科院物理学博士 爱较真的戴老师

作为一名高校教师,我认为在大学课堂大力推广和应用国产化工业软件势在必行,为此,我们应将国产化工业软件技术与相关课程紧密结合,融入化工、计算机科学、机械工程等专业课程体系之中。

首先,需要加强软件研发企业、应用企业与大学之间的合作与交流。

通过产学研协同创新,加快国产软件的研发与应用。

例如,组织大学教师参加国产工业软件的培训和学术研讨会,鼓励高校教师与软件研发企业开展合作研究项目,使高校教师能够及时了解行业发展动态,进而提升教学质量。

其次,针对大学生,应加强实践教学环节,为学生提供操作国产工业软件的机会,提高学生的理解和应用能力。

同时,鼓励学生参与国产工业软件相关的实习和实践项目,使他们在未来的实际工作中能够更好地应用。

仪器信息网

随着中国科学仪器市场蓬勃发展,仪器用户的数量呈几何级数量增长,大量增加的业务和客户量对仪器厂商的服务提出了更高的要求。

在仪器性能满足需求的前提下,售后服务质量成为了用户采购仪器时考虑越来越多的问题。

这个即将超过80亿美元市场规模的仪器行业“后市场”,也已经快速从“幕后”走向“前台”。

行业专家曾对仪器售后服务作出点评:首先,从仪器使用及管理的角度,仪器的维护比维修更加关键,减少仪器的故障率需要规范化的仪器使用和实验室管理;

另一方面,政府需要加强相关市场监管,同时市场也要引入更多的竞争,向第三方市场开发;

同时,仪器厂商更需要自觉自律,积极主动为仪器用户解决问题,充分发挥仪器设备的价值。

只有通过多方的共同努力,才能共同建立一个更规范的仪器售后市场。

当然,仪器信息网作为科学仪器行业专业平台在此也提倡公众各界,能够正确认识国内外仪器在各界承担的重要角色,更加重视科学仪器行业整体的健康、快速发展。

虎嗅科技编辑 张晋源

成果转化周期漫长是科学仪器行业最显著的特征,这个属性决定了民间资本很难对这一赛道产生兴趣。

目前来看,“国家专项”与“产—学—研”的结合可能不是最优方案,但至少是一个具备可行性的方案。

另外,事关科学仪器的研制,归根结底考验的是集成创新能力,在全球单边主义思潮蔓延的外部环境下,保证关键零部件的进口,以及产业链的稳定畅通,可能要比灵光一闪的idea更为重要。

走直路,进窄门,聪明人下笨功夫,把目光抬高一厘米,从基础仪器开始打好第一个回合,就能赢下这个攻坚战。

为什么西方科技似乎停滞了?原因其实很简单

先把一句话结论说在前头:** 西方不是 “没技术”,而是 “大突破变少、转化变慢、投入结构错了、人才与市场散了”,再加上现在本来就处在 “基础科学攻坚期”,看起来像停滞。

** 下面用大白话把原因讲透。

一、不是真停滞,是 “节奏慢了、主角换了”很多人感觉西方科技停滞,其实是三个错觉叠加:对比基准变了:20 世纪上半叶是 “开挂时代”—— 电力、内燃机、无线电、抗生素、核能、计算机,全是从 0 到 1 的革命,一眼就能看出改变世界。

最近几十年更多是从 1 到 100 的优化:手机更快、AI 更聪明、汽车更电动,属于 “好用但不震撼”。

中美跑得太快,反衬西方慢:现在全球研发投入,中美加起来占一半左右,欧盟整体还不如中国一国。

互联网、AI、新能源、量子这些新赛道,基本是中美双引擎,欧洲更多是 “旁观者 + 跟随者”。

突破性成果本来就越来越难:基础科学像挖矿,浅层易挖的早就挖完了,现在要往更深、更贵、周期更长的地方挖 ——大发现的频率自然下降。

所以,西方不是不进步,是没有以前那么 “炸裂”,也被中美抢了风头。

二、最核心:钱投少了、投错地方了1. 政府投入占比大幅下滑美国联邦研发预算在1960 年代占联邦总预算 12%(冷战 + 太空竞赛),现在只剩 4% 左右。

欧洲更保守,2023 年欧盟研发强度(研发 / GDP)2.2%,低于美国3.5%、中国2.65%、韩国近5%。

2. 资本短期化,不敢赌长周期硬核创新西方资本市场越来越看重季度财报、短期利润,像半导体、新材料、核聚变、量子计算这种烧钱 10–20 年才可能回本的硬科技,资本不敢重仓。

美国:钱更多流向软件、互联网、金融科技(轻资产、快回报);

欧洲:资本保守、厌恶风险,更愿意投成熟行业(汽车、医药),而不是颠覆性新赛道。

3. 投入结构 “重应用、轻基础”,重 “软” 轻 “硬”欧洲尤其明显:钱大量投到汽车、机械、化工等中等技术领域,AI、芯片、量子、先进计算等前沿布局不足。

美国也一样,基础研究占比逐年下降,更多是应用层小修小补。

三、人才断层:学理工的少了,顶尖人才留不住1. 教育风向变了:重法律、金融、管理,轻理工西方(尤其欧美)大学几十年趋势:法律、商科、传媒、社科最热门,工程、物理、化学、制造越来越冷门。

美国:STEM(理工)毕业生比例下降,很多顶尖学生去了华尔街、律所、咨询公司;

欧洲:工程师缺口大,年轻人怕苦、怕累、怕失败,愿意坐实验室、搞艰苦技术攻关的人少。

2. 顶尖人才外流,欧洲尤其严重欧洲语言多、市场碎、薪资低、晋升慢,顶尖人才(尤其 AI、芯片、互联网)大量流向美国,近年也流向中国。

例子:英国 DeepMind(AI)被美国收购;

欧洲很多好点子,孵化在欧洲、壮大在美国。

四、市场碎片化 + 监管过度,创新 “跑不起来”1. 欧洲市场太碎,27 国各自为政欧盟名义统一市场,但语言、法律、标准、税收都不一样。

企业想跨国企做大,合规成本极高,很难像中美那样靠超大市场快速规模化、摊薄成本、迭代技术。

中国:14 亿人统一市场,一个 App、一款新能源车,一夜全国铺开;

美国:3 亿人统一市场,规则简单,试错快、扩张快;

欧洲:一个产品要改 N 个版本,周期长、成本高、规模上不去。

2. 监管太严、太细,“安全优先、创新靠边”欧洲 GDPR(数据隐私)、环保、劳工、反垄断规则极严且繁琐,企业创新 “带着镣铐跳舞”。

很多新想法,合规成本比研发成本还高,干脆不做或慢做。

五、产业空心化:制造外迁,创新失去 “土壤”西方(尤其美国)几十年 “去工业化”:低端制造迁走,中端也迁,只剩高端设计、金融、服务。

问题:硬核技术(芯片、精密制造、新材料)必须扎根在制造一线—— 设计、工艺、设备、工人、供应链,缺一不可;

结果:美国芯片设计强,但制造弱、设备弱、材料弱;

欧洲设备强、工艺强,但整机、系统、生态弱。

没有大规模制造,技术很难快速迭代、很难低成本试错、很难形成完整产业链,创新自然慢。

六、社会文化:求稳怕错,冒险精神下降西方曾经靠冒险、探索、颠覆起家(大航海、工业革命),现在社会越来越保守、福利化、低风险偏好:个人:追求稳定工作、高福利、少加班、不冒险;

企业:不愿赌颠覆性技术,宁愿做渐进式改良;

社会:对失败容忍度低,一次失败可能身败名裂,没人敢豁命干硬核创新。

七、总结:西方不是 “不行了”,是 “结构老化、动力不足”一句话概括:钱投少了、投错地方了;

人才学文不学理、留不住;

市场碎、监管死;

制造空心化;

社会求稳怕错;

再加上基础科学进入深水区、突破自然变慢。

不是西方科技 “停滞”,是全球科技格局变了:从 “西方独霸” 变成中美双极 + 西方跟随。

西方依然强(尤其基础研究、高端设备、医药),但引领全球颠覆性创新的能力,确实在下降。

昆仑玉 “认主”:昆仑山的灵性传说,无科学实证的千年执念

昆仑山,古称 “群玉之山”,被奉为华夏万山之祖、仙脉之源。

这里产出的昆仑玉(含和田玉、青海玉等),自古便被认为吸纳天地灵气、日月精华,极具灵性。

其中流传最广、也最神秘的,便是 **“认主” 传说 **—— 玉石会挑选与自身气场契合的人,只对特定主人显现温润光泽、通透质感,他人佩戴则黯淡无光、毫无灵气;

玉与主结缘后,还能护主挡灾、滋养身心。

千年口耳相传,无数人声称亲历,却始终无任何科学依据支撑。

它是玉石灵性的真实显现,还是人心赋予的浪漫想象?一段藏在昆仑云海与玉光里的文化执念,至今仍在流传。

昆仑仙脉,玉蕴灵性昆仑山,西起帕米尔高原,横贯新疆、青海,绵延两千五百公里,终年冰雪覆盖、云雾缭绕,自古便是神话的摇篮。

古籍《山海经》称其 “帝之下都,百神之所在”,《穆天子传》记载周穆王西巡昆仑,与西王母相会瑶池,互赠美玉,定下千年玉缘。

在古人眼中,昆仑山是天地灵气汇聚的核心,山中玉石绝非凡石,而是 “仙石”“灵玉”,是天地精气凝结的至宝。

昆仑玉的 “灵性” 认知,根植于华夏千年玉文化。

儒家尊玉有 “仁、义、礼、智、信” 五德,《礼记》言 “君子无故,玉不去身”,将玉与君子品格绑定。

道家视玉为通灵载体,可沟通天地、滋养元神;

民间更深信玉能辟邪挡灾、护佑平安。

而昆仑玉作为玉中正统,产自仙山,其灵性更被推至极致 ——“玉出昆岗,灵气自生”,这是刻在文化基因里的共识。

在这样的文化背景下,“认主” 传说应运而生。

老辈玉人常说:“昆仑玉有魂,不随人走,只随缘来。

” 一块原石从昆仑深处开采而出,历经亿万年时光,早已孕育 “玉灵”,它会静静等待命中注定的主人。

有缘者初见便心生欢喜、目光难移,玉在其手中会渐渐焕发出温润莹光;

无缘者即便重金购得,玉也始终干涩暗沉、毫无灵气,强行佩戴甚至会 “相克”,招来不顺。

光泽异象,只随缘主“认主” 最核心的表现,便是玉石光泽的 “选择性显现”—— 只对特定人发光,他人佩戴则黯淡无光,这也是无数人声称亲历的关键细节。

民间流传着大量真实感极强的案例。

青海格尔木的老玉商讲过一个故事:十年前,他从昆仑山口收得一块羊脂玉镯,质地细腻却通体干涩,毫无光泽。

三年间,数位富商、贵妇重金求购,佩戴后玉镯依旧灰蒙,毫无变化。

直到一位年轻的藏族姑娘偶然进店,指尖刚触碰到玉镯,原本暗沉的玉身瞬间泛起一层柔和的暖光,通透感肉眼可见地提升;

姑娘戴上后,玉镯光泽愈发温润,贴合手腕,仿佛天生为她而生。

姑娘家境贫寒,却与玉镯 “一见钟情”,玉商感念缘分,低价转让。

此后多年,玉镯在姑娘手中愈发油润光亮,而旁人借来佩戴,立刻恢复干涩原样,屡试不爽。

类似的说法,在昆仑玉产区代代相传。

老辈人总结 “认主” 的光泽变化有三个阶段:初遇时,有缘人手中玉瞬间提亮、莹光内敛,无缘者则玉色发灰、毫无反应;

佩戴三月,玉愈发温润、包浆渐生,光泽由内而外散发,旁人佩戴则光泽迅速黯淡;

佩戴三年,玉与主人 “气场相融”,光泽通透如脂、触手生温,成为独一无二的 “专属光泽”,他人再难养出同款质感。

除了光泽,还有 “护主” 的附属传说。

不少人声称,昆仑玉认主后,会在主人遭遇危险时 “碎玉挡灾”—— 玉突然开裂、破碎,替主人承受灾祸,保全主人平安。

这种 “人玉共生、生死相依” 的说法,更让昆仑玉的 “认主” 传说添上了一层神秘而温情的色彩。

文化溯源,千年执念昆仑玉 “认主” 传说的诞生与流传,绝非偶然,而是昆仑神话、玉文化崇拜与民间情感投射共同作用的结果,千年积淀,早已深入人心。

从神话根源来看,昆仑山是华夏神话的核心,西王母、瑶池、女娲补天等传说交织,赋予昆仑玉与生俱来的 “神性”。

古人无法解释玉石的自然变化,便将其归因于 “玉灵”“仙气”,认为玉石是神物,有自主意识,会挑选主人。

这种 “万物有灵” 的原始思维,是古代民间传说的共性,也让昆仑玉 “认主” 有了神话土壤。

从玉文化发展来看,玉石在古代是身份、品格与财富的象征,稀缺而珍贵。

昆仑玉作为顶级玉料,更是皇室贵族专属,寻常百姓难得一见。

物以稀为贵,稀缺性催生神秘感,神秘感衍生 “灵性说”,而 “认主” 则是对玉石稀缺性与独特性的浪漫诠释 —— 好玉不等人,只等有缘人,既抬高了玉石的价值,也契合了人们对 “缘分天定” 的情感向往。

从民间情感投射来看,玉石是人们寄托情感、寻求慰藉的载体。

在古代,生活艰难、命运无常,人们渴望有 “灵物” 护佑自己,带来好运与平安。

昆仑玉 “认主护主” 的传说,恰好满足了这种心理需求 —— 它不再是冰冷的石头,而是有温度、有灵性、能共情的伙伴,陪伴主人度过岁月,守护主人平安。

这种情感投射,让 “认主” 传说代代相传,即便到了现代,依旧有无数人深信不疑。

科学视角,无据可依尽管 “认主” 传说流传千年、信者众多,但从现代科学角度来看,昆仑玉 “认主” 完全没有科学依据,所谓 “选择性发光”“气场相融”,本质上都是物理变化、心理效应与文化暗示的结果。

首先,从材质本质来看,昆仑玉是天然矿物,主要成分为透闪石、阳起石等硅酸盐类物质,属于无机矿物,无生命、无意识、无感知能力,更不可能有 “玉灵” 或 “自主意识” 去挑选主人。

它的物理性质(硬度、密度、折射率)与化学性质稳定,不会因佩戴者不同而发生改变,所谓 “只对特定人发光”,并非玉石本身发生了超自然变化。

其次,所谓 “光泽变化”,实则是 **“人养玉” 的物理结果 **。

昆仑玉内部存在微小的晶体间隙与毛细孔,长期佩戴时,人体分泌的油脂、汗液在体温(36-37℃)作用下,会缓慢渗入玉石内部,填充微隙,同时在玉石表面形成一层温润的 “包浆”。

这个过程需要数年甚至数十年的稳定佩戴,油脂渗透越充分,包浆越厚重,玉石就越显得温润通透、光泽内敛。

反之,短期佩戴、他人佩戴,油脂渗透不足,包浆未形成,玉石自然显得干涩暗沉 ——这是人人都能实现的物理现象,并非玉石 “认主”。

再者,“认主” 的主观感受,多源于心理暗示与安慰剂效应。

当人们相信玉石 “认主”、能带来好运时,会下意识地将玉石的细微变化放大,将佩戴后的好心情、好运气归因于玉石的 “灵性”。

同时,人们对自己长期佩戴的玉石会产生情感依恋,觉得它 “只属于自己”,旁人佩戴 “不对劲”,这种主观感受被神化后,便成了 “认主” 的证据。

现代科学检测也从未发现 “认主” 的实证。

新疆岩矿测试中心、广州中医药大学、北京大学量子材料中心等机构曾对昆仑玉(和田玉)进行多项检测,证实玉石长期佩戴后,微量元素会微量渗透皮肤,远红外线可能与人体水分子共振,带来轻微的舒适感,但无任何证据表明玉石能 “识别” 特定人、对不同人呈现不同光泽,或与人体建立 “灵性连接”。

所谓 “专属光泽”,本质上是长期佩戴形成的独特包浆与油脂浸润效果,任何人长期佩戴同一块玉石,都能养出类似质感。

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