蔣凱

摘要：現(xiàn)如今，多種技術融合發(fā)展已經(jīng)成為技術創(chuàng)新的重要趨勢之一，其中生物技術和信息技術的融合發(fā)展受到極大關注。生物技術和信息技術的融合是指利用信息技術對生物信息進行采集、傳輸、存儲、加工和表達等處理，促使生物技術向可調控、可計算的方向發(fā)展。生物技術和信息技術作為新時代科學技術，二者相輔相成，共同促進經(jīng)濟發(fā)展。

關鍵詞：生物技術;信息技術;融合分析

前言：

21世紀以來，多種數(shù)據(jù)信息爆炸增長，信息技術在收集、存儲和分析數(shù)據(jù)的過程中遭遇瓶頸，效能性面臨嚴峻挑戰(zhàn)。生物體中的信息存儲和神經(jīng)元交換給信息技術革新帶來了新的思路，DNA數(shù)據(jù)存儲和神經(jīng)元計算等生物結構信息處理作為新興研究方向，給信息技術的創(chuàng)新發(fā)展提供了方案。

一、生物技術和信息技術融合發(fā)展的現(xiàn)實意義

（一）是新世紀科技發(fā)展的必然需求

事實表明，上個世紀就已經(jīng)實現(xiàn)信息技術應用于生命科學研究，各國建立生命信息數(shù)據(jù)庫以供生物技術研發(fā)，“人類基因組計劃”的實施導致生命數(shù)據(jù)急劇增長，推動了信息技術與生物技術的融合創(chuàng)新。從DNA存儲信息處理到半導體合成生物技術，生物技術的發(fā)展伴隨著信息技術的大數(shù)據(jù)存儲、高性能計算等優(yōu)良效能，屬于新時代前沿發(fā)展領域。生命科學研究需要生物技術的改革創(chuàng)新，生物技術依靠信息技術發(fā)展的有力支撐，而信息技術發(fā)展遇到的“瓶頸”問題可以從生命結構信息處理中找到答案，二者相互促進，對占領新一輪科學和產業(yè)革命陣地至關重要。

（二）是大國戰(zhàn)略和技術革新的必然抉擇

本世紀初，美國多個國家部門聯(lián)合布局信息技術、生物技術和納米技術等技術的融合發(fā)展，最為典型的是“半導體合成生物技術”的研究開發(fā)，信息技術和生物技術的融合發(fā)展受到高度重視，由各界共識形成的《21世紀的新生物學》已經(jīng)是技術發(fā)展的核心內容，在多個國家計劃中融入信息技術手段。生物技術和信息技術相互發(fā)展支撐，由此海量的生命信息數(shù)據(jù)得以存儲分析，信息處理也可以借鑒生物結構信息，朝著高效能不斷發(fā)展。美國在加速部署的同時，歐洲和日本等多方面也投入到生物技術和信息技術的融合研究中。除此之外，多家企業(yè)紛紛與大型醫(yī)藥企業(yè)、生物研究企業(yè)等開展戰(zhàn)略合作，以期共同研發(fā)占領科技競爭和產業(yè)競爭的有利地位。

（三）衍生出多個新興研究方向

生物技術和信息技術的融合研究將會催生其他新興領域的發(fā)展，如美國科研項目“人類細胞圖譜計劃”等可以促進3D細胞打印、人工智能等領域的研究;除此之外，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進行生命組學研究，可以促進遠程醫(yī)療、醫(yī)生教育等相關行業(yè)的發(fā)展;生命組學與腦科學企業(yè)融合發(fā)展，催生了3D生物學、計算機神經(jīng)科學等前沿方向的突破;與半導體研究企業(yè)相伴改革創(chuàng)新，生物CAD/CAM、DNA合成等方向也會取得進展;與通信企業(yè)交叉融合，促進電子處方、移動醫(yī)療等研究方向的創(chuàng)新。伴隨著生命科學的新突破，現(xiàn)代生物技術已經(jīng)廣泛地應用于工業(yè)、農牧業(yè)、醫(yī)藥、環(huán)保等眾多領域，產生了巨大的經(jīng)濟和社會效益。

二、生物技術和信息技術融合發(fā)展帶來的變革

（一）提升科學認知

生物系統(tǒng)和信息系統(tǒng)有著驚人的相似之處，因為二者都是通過極為嚴苛的下級有序構成上級、上級約束下級單元的系統(tǒng)模式構成的。在生物系統(tǒng)中，最基本的下級單元是細胞，以此往上，細胞構成組織，組織構成器官，器官形成系統(tǒng);同樣，在信息系統(tǒng)中，最基本的下級單元是晶體管，依次是晶體管形成邏輯門，邏輯門形成模塊，模塊組成計算機，計算機連接成為系統(tǒng)。二者在系統(tǒng)結構、功能和運行等方面高度重合，信息系統(tǒng)的發(fā)展探究可以借鑒生物系統(tǒng)，二者融合發(fā)展，必然推動生命科學研究和智能化信息系統(tǒng)的發(fā)展，提升科學認知。

（二）推進技術創(chuàng)新

生命系統(tǒng)的運行、演算促進了生物技術的發(fā)明創(chuàng)新，例如，人工突觸、基因測序和基因合成等技術，與信息技術融合發(fā)展，衍生了生物學計算機輔助設計工具等現(xiàn)代技術手段?；谏锛夹g下信息技術的革新必將成為新時代“會聚技術”發(fā)展的驅動力，以帶動各種技術相互借鑒融合，從而促進技術創(chuàng)新。

（三）轉變健康理念

生物技術和信息技術的交叉融合，逐漸使人們的健康理念發(fā)生轉變，由“治已病”轉為“治未病”，“依靠衛(wèi)生系統(tǒng)”轉為“社會整體聯(lián)動”，由“服務部分人群”轉為“維護生命周期健康”。此外，構建起從嬰幼兒到老年時期、從家庭到醫(yī)院的健康信息平臺，打破數(shù)據(jù)壁壘，實現(xiàn)信息共享，推動醫(yī)學治療的發(fā)展。

三、關于生物技術和信息技術融合發(fā)展的建議

美國、歐洲和日本前瞻性強，對生物技術和信息技術融合發(fā)展布局較早，關于其基礎性和先導性領先于國內。技術交叉融合研究未來必會占據(jù)科技經(jīng)濟制高點，因此國內也要及時調整部署策略，推動我國高新技術向智能化和密集化發(fā)展。

（一）開發(fā)關鍵共性工具

對于生命信息采集工具，分析儀器表征設計相關軟件，通過對環(huán)境和體系的模擬驗證，仿照生物進行研究、計算、控制和通訊，以此達到多維度、跨尺度和多模態(tài)的信息采集過程及其結果。抓緊部署關鍵共性工具的研發(fā)應用，在“設計—構建—測試—應用—學習”的開發(fā)過程中不斷推進工具研發(fā)能力占據(jù)優(yōu)勢地位。

（二）布局前沿引領技術

前沿引領技術研發(fā)對國民經(jīng)濟發(fā)展至關重要，針對生物技術和信息技術融合發(fā)展領域，DNA數(shù)據(jù)信息采集驗證研究、3D細胞打印、人機交互、細胞半導體界面等技術的發(fā)展狀況要密切關注，加大科研投資力度，提出高目標高追求，以類似于“摩爾定律”性能升級路徑為參考路線，制定相關發(fā)展計劃路線圖，依據(jù)路線加以實施和布局。

（三）構建使能技術平臺

構建多個相關性使能技術平臺，生命健康數(shù)據(jù)平臺、智能化細胞構建與制造平臺等，推動技術融合和集成，工程協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)高效的技術融合創(chuàng)新發(fā)展。

結語：

生物技術的發(fā)展需要信息技術的支撐，而信息技術需要借鑒生物結構信息存儲、保存、運行等來突破壁壘，二者互為對方發(fā)展所需。技術融合發(fā)展思想為其他科技創(chuàng)新和應用提供了廣闊的思路，必將在農業(yè)、工業(yè)和醫(yī)療業(yè)等開拓新的市場前景。生物技術和信息技術融合發(fā)展為解決技術難題、占領新一輪科技革命制高點、促進國民經(jīng)濟穩(wěn)步向好提供了新的原理和方式，是新興產業(yè)布局的必然選擇。

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