生物技術與信息技術的融合分析

蔣凱

摘要：現如今，多種技術融合發展已經成為技術創新的重要趨勢之一，其中生物技術和信息技術的融合發展受到極大關注。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，共同促進經濟發展。

關鍵詞：生物技術;信息技術;融合分析

前言：

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

一、生物技術和信息技術融合發展的現實意義

（一）是新世紀科技發展的必然需求

事實表明，上個世紀就已經實現信息技術應用于生命科學研究，各國建立生命信息數據庫以供生物技術研發，“人類基因組計劃”的實施導致生命數據急劇增長，推動了信息技術與生物技術的融合創新。從DNA存儲信息處理到半導體合成生物技術，生物技術的發展伴隨著信息技術的大數據存儲、高性能計算等優良效能，屬于新時代前沿發展領域。生命科學研究需要生物技術的改革創新，生物技術依靠信息技術發展的有力支撐，而信息技術發展遇到的“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革命陣地至關重要。

（二）是大國戰略和技術革新的必然抉擇

本世紀初，美國多個國家部門聯合布局信息技術、生物技術和納米技術等技術的融合發展，最為典型的是“半導體合成生物技術”的研究開發，信息技術和生物技術的融合發展受到高度重視，由各界共識形成的《21世紀的新生物學》已經是技術發展的核心內容，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展支撐，由此海量的生命信息數據得以存儲分析，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，多家企業紛紛與大型醫藥企業、生物研究企業等開展戰略合作，以期共同研發占領科技競爭和產業競爭的有利地位。

（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，互聯網企業進行生命組學研究，可以促進遠程醫療、醫生教育等相關行業的發展;生命組學與腦科學企業融合發展，催生了3D生物學、計算機神經科學等前沿方向的突破;與半導體研究企業相伴改革創新，生物CAD/CAM、DNA合成等方向也會取得進展;與通信企業交叉融合，促進電子處方、移動醫療等研究方向的創新。伴隨著生命科學的新突破，現代生物技術已經廣泛地應用于工業、農牧業、醫藥、環保等眾多領域，產生了巨大的經濟和社會效益。

二、生物技術和信息技術融合發展帶來的變革

（一）提升科學認知

生物系統和信息系統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模式構成的。在生物系統中，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;同樣，在信息系統中，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。二者在系統結構、功能和運行等方面高度重合，信息系統的發展探究可以借鑒生物系統，二者融合發展，必然推動生命科學研究和智能化信息系統的發展，提升科學認知。

（二）推進技術創新

生命系統的運行、演算促進了生物技術的發明創新，例如，人工突觸、基因測序和基因合成等技術，與信息技術融合發展，衍生了生物學計算機輔助設計工具等現代技術手段。基于生物技術下信息技術的革新必將成為新時代“會聚技術”發展的驅動力，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生轉變，由“治已病”轉為“治未病”，“依靠衛生系統”轉為“社會整體聯動”，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、從家庭到醫院的健康信息平臺，打破數據壁壘，實現信息共享，推動醫學治療的發展。

三、關于生物技術和信息技術融合發展的建議

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科技經濟制高點，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展。

（一）開發關鍵共性工具

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、跨尺度和多模態的信息采集過程及其結果。抓緊部署關鍵共性工具的研發應用，在“設計—構建—測試—應用—學習”的開發過程中不斷推進工具研發能力占據優勢地位。

（二）布局前沿引領技術

前沿引領技術研發對國民經濟發展至關重要，針對生物技術和信息技術融合發展領域，DNA數據信息采集驗證研究、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，制定相關發展計劃路線圖，依據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，生命健康數據平臺、智能化細胞構建與制造平臺等，推動技術融合和集成，工程協同發展，實現高效的技術融合創新發展。

結語：

生物技術的發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，二者互為對方發展所需。技術融合發展思想為其他科技創新和應用提供了廣闊的思路，必將在農業、工業和醫療業等開拓新的市場前景。生物技術和信息技術融合發展為解決技術難題、占領新一輪科技革命制高點、促進國民經濟穩步向好提供了新的原理和方式，是新興產業布局的必然選擇。

參考文獻：

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