在美国商务部内有一个很特别的机构——国家标准与技术研究院,这个研究院的使命是设立行业标准、促进创新和产业竞争力,比如美国的标准时间就是由该研究院负责的。迄今国家标准与技术研究院共有5位科学家获得了诺贝尔物理及化学奖,研究院的座右铭是度量、创新、领先。

国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology,简称NIST)的职能包括提供各类度量衡标准及各类材料标准供参考;与此相应的是从事尖端研究,包括建立最先进的测量系统、分析方法,开发最先进的各类技术等。比如量子逻辑钟(quantum logic clock)的研发,就比现有国际标准时钟精确几十倍,在卫星导航、自动车驾驶等领域大有前途。研究院的使命是促进美国的创新和产业竞争力,成为创建关键测量解决方案和促进公平标准的全球领导者。

国家标准与技术研究院的科研项目包括纳米科学和技术、工程、信息技术、中子研究、材料测量和物理测量等。国家标准与技术研究院在通讯、制造、网络安全、法医学、健康与生物科学、量子科学、技术转让等方面正开展卓有成效的尖端研究,研究院现有6个实验室,包括通信技术实验室、工程实验室、信息技术实验室、材料测量实验室、NIST中子研究中心、物理测量实验室;总部在马里兰州的盖瑟斯堡(Gaithersburg),现有雇员约2900人,2018年经费预算12亿美元。

国家标准与技术研究院的成立可以追溯到建国之初,1790年1月,乔治·华盛顿总统在向国会提交的第一份年度致辞中表示:“美国的货币、度量衡的统一非常重要”。华盛顿并下令国务卿托马斯·杰斐逊制定一项关于确定美国造币、度量衡标准一致性的计划,之后称为杰斐逊报告。从1830年到1901年,监督度量衡的职能由标准度量衡办公室(Office of Standard Weights and Measures)负责,该办公室属于财政部的分支机构,办公室成立后于1838年制定出一套统一的度量衡标准。

NIST研究人员戴维·莱布兰特正在检测量子逻辑钟(照片:NIST)
NIST研究人员戴维·莱布兰特正在检测量子逻辑钟(照片:NIST)

1901年,为回应国会议员詹姆斯·索萨德(James H. Southard)提出的法案,联邦政府成立了国家标准局(National Bureau of Standards),其任务是提供标准的度量衡,同时作为联邦政府的物理实验室从事各项研究。此后,随着职能的改变,1988年国家标准局改名为国家标准与技术研究院,而1901年则作为成立年份。

国家标准局改为国家标准与技术研究院后,除了传统的度量衡标准领域外,科学技术研究的分量显著增加,自1997年以来,先后有5位研究人员获得诺贝尔奖,分别是1997年比尔·菲利普斯(Bill Phillips)、2001年埃里克·康奈尔(Eric Cornell)、2005年简·浩尔(Jan Hall)以及2012年戴夫·维兰德(Dave Wineland)获得物理学奖,此外2011年丹·谢赫特曼(Dan Shechtman)获得化学奖。