生物經(jīng)濟是繼數(shù)字經(jīng)濟后的重要新經(jīng)濟形態(tài)，其背后是生命科學底層核心技術的突破，并正在重塑材料、能源、環(huán)保、醫(yī)藥等領域傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式；「工業(yè) 4.0」，智能制造的代名詞，依托機器人、云計算、人工智能等先進技術，正在企業(yè)從研發(fā)到制造的各經(jīng)營環(huán)節(jié)的各個環(huán)節(jié)掀起效率革命。
狹義的智能無法生長，自然的生長無法智能。不過，自動化設備和數(shù)字化系統(tǒng)的廣泛應用，為生物技術的研發(fā)落地提供了大量高效、智能的工具——「工業(yè) 4.0」與生物技術的跨界交融正以一種浪漫的方式，讓「智能生長」成為可能。
生物技術企業(yè)的研發(fā)轉型機遇似乎就在眼前，然而這也意味著對傳統(tǒng)生物研發(fā)模式的顛覆性革新，未知與挑戰(zhàn)重重?！腹I(yè) 4.0」時代下，企業(yè)該如何利用自動化、數(shù)字化與智能化工具為創(chuàng)新研發(fā)降本增效？創(chuàng)新速度將如何突破「反摩爾定律」桎梏？2023 年 3 月 10 日，「智能生長」工業(yè) 4.0 × 生物技術交流會于上海市虹口區(qū)成功舉辦。本次活動由上海市虹口區(qū)科學技術委員會指導，「天工開物」產(chǎn)業(yè)加速平臺主辦，浦發(fā)硅谷銀行與賽默飛世爾科技（以下簡稱：賽默飛）提供戰(zhàn)略支持。知名專家學者、創(chuàng)新企業(yè)代表、投資大咖共聚一堂，分享自動化與信息化生物研發(fā)平臺的構建經(jīng)驗，共同探討生命科學與智能制造交叉融合的未來發(fā)展方向。上海市經(jīng)濟和信息化委員會生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)處處長李甲，上海市虹口區(qū)科委黨委書記、區(qū)科委主任蔡正茂作為特邀政府嘉賓出席本次活動并致辭。
源頭創(chuàng)新：突破從實驗室轉向產(chǎn)業(yè)化的關鍵壁壘
作為研發(fā)創(chuàng)新的源頭，學術界的底層技術突破對于合成生物學產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關重要。目前有哪些前沿技術值得關注？數(shù)字化工具在產(chǎn)業(yè)轉化過程中扮演著怎樣的作用？本次活動邀請到了多位在底層技術創(chuàng)新頗有建樹同時已投入產(chǎn)業(yè)一線的學者，介紹相關領域中的突破性底層技術進展，并分享在產(chǎn)學研成果轉化過程中的經(jīng)驗與思考。
■ #特種酶制劑 #技術平臺
上海交通大學研究員 楊廣宇
定向進化技術能夠有效塑造和增強酶功能，對于創(chuàng)制具有優(yōu)良性能的特種酶制劑而言尤為重要。針對常規(guī)的定向進化實驗的工作量大、效率不高的「卡脖子」問題，團隊結合單細胞超高通量篩選技術和人工智能算法，能夠在龐大的蛋白質序列空間中進行更大范圍、更加有序的搜索，顯著提升了大規(guī)模定向進化中獲得性質優(yōu)良的突變體的幾率。目前，自主創(chuàng)制的生產(chǎn)線已實現(xiàn)了生化診斷、分子診斷、mRNA 藥物等領域多種酶制劑的大規(guī)模投產(chǎn)，突破了國外壟斷導致的斷供問題，創(chuàng)造了醫(yī)用酶工業(yè)投產(chǎn)的中國速度。
■ #BT-IT 雙核技術驅動
中科院深圳先進院材料合成生物學中心主任 鐘超
基于高通量合成生物技術和人工智能 (BT-IT) 的雙核技術驅動，團隊可以將「設計-構造-測試-學習」循環(huán)整合到智能活材料數(shù)字制造中，實現(xiàn)全自動化的優(yōu)化迭代流程。從計算機輔助設計、自動化制造智能活材料，到自動化材料表征，再到使用人工智能進行總結學習、指導后續(xù)設計，可通過循環(huán)不斷優(yōu)化流程，大大加速新材料的研發(fā)速度。
■ #絕緣化 #正交化 #讓設計更可預測
中科院深圳先進院合成所研究員 婁春波
使用優(yōu)質的基礎生物元件，按照由簡單到復雜的順序組裝不同層級的生命系統(tǒng)，是合成生物學的設計目標。然而，各個層級的理論模型預測準確度隨著復雜度升高而變差，使之成為合成生物學研發(fā)的瓶頸問題。絕緣化、正交化人工生命系統(tǒng)降低了生物系統(tǒng)的混沌性，實現(xiàn)了對任意轉錄、調控系統(tǒng)表達量的定量預測，能夠顯著提升研發(fā)效能。
研發(fā)平臺與體系的建設：企業(yè)的研發(fā)效能提升之路
若想利用數(shù)字化、自動化工具為創(chuàng)新研發(fā)降本增效，除了依靠底層技術的突破創(chuàng)新，更需要企業(yè)從自身實際需求出發(fā)，深入思考研發(fā)管理模式與流程建立思路。本次活動邀請到了多家業(yè)內領先企業(yè)，分享研發(fā)平臺和體系搭建過程中的實踐經(jīng)驗。
■ #研發(fā)管理 #研發(fā)體系
藍晶微生物首席信息官 張春曉
應用研發(fā)管理方法時不能僵化，應結合自己的企業(yè)實際融會貫通。以藍晶為例，經(jīng)典項目管理方法和敏捷迭代的思想均聚焦于單個項目，即「把事做正確」，用來解決「點的問題」；當加上時間維度，即為了在較長一段時間內縮短研發(fā)周期，借鑒了 IPD 全流程整合的產(chǎn)品開發(fā)思想，進行技術平臺建設，并基于平臺進行研發(fā)；再加上方向維度，即目標「做正確的事」，使用了 BLM 模型來構建業(yè)務戰(zhàn)略，把產(chǎn)品開發(fā)作為投資組合來管理，并應用了 SGS 新產(chǎn)品開發(fā)方法「階段-關卡」模型來控制風險。
■ #研發(fā)平臺 #自動化基礎設施
藍晶微生物首席技術官 尹進
藍晶微生物將合成生物學與自動化、云計算等「工業(yè) 4.0」技術相結合，搭建了合成生物學基礎設施 Synbio OS，將 DBTL 閉環(huán)從實驗室拓展到工業(yè)場景?；?Synbio OS，菌株開發(fā)通量與測試通量提升了 30 倍，監(jiān)測數(shù)據(jù)維度也提升了一個數(shù)量級，基本解決了當前合成生物研發(fā)工作中的痛點和瓶頸問題。值得注意的是，合成生物研發(fā)平臺應基于研發(fā)場景所需的通量和流程的變化來進行動態(tài)的設計與升級。因此需要高度柔性和可拓展性，為升級預留改造空間。
■ #IT 信息化 #流程提效
藥明生物副主任 郅巖
基因合成工作流面臨復制黏貼易出錯、人工表格制作耗時長、復核工作時效性差等諸多問題，IT 信息化為上述問題帶來了絕佳的解決方案。藥明生物通過 Client Portal 基因合成下單平臺替代了傳統(tǒng)的郵件下單形式，并使用 BioNet 一體化數(shù)據(jù)平臺取代零散、繁雜的人工表格，一站式完成了數(shù)據(jù)采集、匯總與解析，在保證數(shù)據(jù)完整準確的同時，大幅縮短了流程審批時間。對該流程進行信息化升級后，出錯風險點數(shù)量降低了 95%，方案設計效率和結果分析效率也分別提高至 300%。
■ #合成生物學 #自動化整合方案
賽默飛中國區(qū)自動化技術負責人 俞立超
賽默飛的實驗室自動化經(jīng)歷了「以硬件為核心」到「以軟件為核心」的轉變——20 世紀 90 年代，自動化產(chǎn)品主要為機械臂控制軟件；21 世紀初，基于時間的排程軟件被研發(fā)出來，成功實現(xiàn)了專用自動化；10 年后，賽默飛進一步研發(fā)出了基于事件的排程軟件，令可配置的自動化成為可能；如今，能夠基于動態(tài)對象及時決策、應對不確定性變化的事件驅動架構的自動化排程軟件成功面世，大規(guī)模整合系統(tǒng)真正實現(xiàn)了復雜流程與數(shù)字化的融合。
交叉領域的創(chuàng)新并非「易摘的低垂果實」，但在日新月異的時代需求下，自動化、數(shù)字化等「工業(yè) 4.0」技術與生物技術的融合發(fā)展，將成為生命科學行業(yè)產(chǎn)品研發(fā)突破效率瓶頸的必經(jīng)之路。這條正確而非容易的道路，也必將在各行各業(yè)催生更多顛覆性技術突破。
幸運的是，在生物技術生產(chǎn)力爆發(fā)的黎明時刻，我們并非孤身前行：「天工開物」生物經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)加速平臺將成為各方之間溝通協(xié)作的橋梁。在這里，我們凝聚了生物經(jīng)濟領域的產(chǎn)業(yè)先行者，聯(lián)合知名投資機構、上下游合作伙伴、地方政府等力量，通過整合各方的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗、技術、資本和產(chǎn)業(yè)資源，為生物經(jīng)濟企業(yè)及相關合作伙伴賦能，加快生物技術的商業(yè)化落地進程。
本次活動為「天工開物」平臺定期舉辦的主題交流會。未來，平臺將持續(xù)舉辦產(chǎn)業(yè)峰會、閉門分享等各類活動，為細分賽道的平臺成員搭建起溝通討論、信息共享的交流私域，創(chuàng)造高效的認知傳遞與合作契機。我們相信，先行者在荊棘中的每一步探索，都將成為后來者的指路明燈；交流探討引發(fā)的思維裂變，也將為行業(yè)發(fā)展不斷注入嶄新動能。
通功易事，以開萬物。平臺更多精彩活動，已在途中。