大數據時代的生物過程研究

張嗣良

［華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室，國家生化工程技術研究中心（上海），上海 200237］

大數據時代的生物過程研究

張嗣良

［華東理工大學生物反應器工程國家重點實驗室，國家生化工程技術研究中心（上海），上海 200237］

張嗣良，教授，博士生導師。現任國家生化工程技術研究中心副主任、國家生化工程技術研究中心（上海）主任、生物反應器工程國家重點實驗室學術委員會委員。主要從事發酵工程工業生產研究。

E-mail:siliangz@ecust.edu.cn

在討論實現生物技術產業化時，認為由于從基因、細胞到生物反應器操作的生物過程高度復雜性，必須改變傳統的數據處理思維方式。建議采用大數據分析方法和工業4.0，打破生命科學上游研究到生物制造下游研究的多學科技術壁壘，其大數據分析的4V特征和3個觀念轉變是生物過程研究的基本出發點。總結了筆者研究組近幾十年的研究成果，分析了發酵過程多尺度理論方法與大數據分析理念，由此探索形成新的概念、理論、方法與裝備技術。其中最重要的技術進展標志是生物反應器由原來的參數自動控制演變為實現過程優化與放大決策的智能控制，以及“數據超載”情況下的“信息→相關→因果→知識”的研究過程。

1 前 言

20世紀50年代，遺傳物質DNA雙螺旋結構的發現，開創了從分子水平研究生命活動的新紀元。從此，生物學經歷了由宏觀到微觀的發展過程，由形態、表型的描述逐步分解、細化到生物體的各種分子及其功能的研究，生物技術由依賴于傳統的生物學知識發展到以分子生物學研究為依據。……