智能生长：生物技术与「工业4.0」的跨界融合

生物经济是继数字经济后的重要新经济形态，其背后是生命科学底层核心技术的突破，并正在重塑材料、能源、环保、医药等领域传统的生产方式；「工业 4.0」，智能制造的代名词，依托机器人、云计算、人工智能等先进技术，正在企业从研发到制造的各经营环节的各个环节掀起效率革命。

狭义的智能无法生长，自然的生长无法智能。不过，自动化设备和数字化系统的广泛应用，为生物技术的研发落地提供了大量高效、智能的工具——「工业 4.0」与生物技术的跨界交融正以一种浪漫的方式，让「智能生长」成为可能。

生物技术企业的研发转型机遇似乎就在眼前，然而这也意味着对传统生物研发模式的颠覆性革新，未知与挑战重重。「工业 4.0」时代下，企业该如何利用自动化、数字化与智能化工具为创新研发降本增效？创新速度将如何突破「反摩尔定律」桎梏？

2023 年 3 月 10 日，「智能生长」工业 4.0 × 生物技术交流会于上海市虹口区成功举办。本次活动由上海市虹口区科学技术委员会指导，「天工开物」产业加速平台主办，浦发硅谷银行与赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）提供战略支持。知名专家学者、创新企业代表、投资大咖共聚一堂，分享自动化与信息化生物研发平台的构建经验，共同探讨生命科学与智能制造交叉融合的未来发展方向。上海市经济和信息化委员会生物医药产业处处长李甲，上海市虹口区科委党委书记、区科委主任蔡正茂作为特邀政府嘉宾出席本次活动并致辞。

以下为本次活动嘉宾的精彩观点：

源头创新

突破从实验室转向产业化的关键壁垒

作为研发创新的源头，学术界的底层技术突破对于合成生物学产业发展至关重要。目前有哪些前沿技术值得关注？数字化工具在产业转化过程中扮演着怎样的作用？本次活动邀请到了多位在底层技术创新颇有建树同时已投入产业一线的学者，介绍相关领域中的突破性底层技术进展，并分享在产学研成果转化过程中的经验与思考。

#特种酶制剂  #技术平台

上海交通大学研究员 杨广宇

定向进化技术能够有效塑造和增强酶功能，对于创制具有优良性能的特种酶制剂而言尤为重要。针对常规的定向进化实验的工作量大、效率不高的「卡脖子」问题，团队结合单细胞超高通量筛选技术和人工智能算法，能够在庞大的蛋白质序列空间中进行更大范围、更加有序的搜索，显著提升了大规模定向进化中获得性质优良的突变体的几率。目前，自主创制的生产线已实现了生化诊断、分子诊断、mRNA 药物等领域多种酶制剂的大规模投产，突破了国外垄断导致的断供问题，创造了医用酶工业投产的中国速度。

#BT-IT 双核技术驱动

中科院深圳先进院材料合成生物学中心主任 钟超

基于高通量合成生物技术和人工智能 (BT-IT) 的双核技术驱动，团队可以将「设计-构造-测试-学习」循环整合到智能活材料数字制造中，实现全自动化的优化迭代流程。从计算机辅助设计、自动化制造智能活材料，到自动化材料表征，再到使用人工智能进行总结学习、指导后续设计，可通过循环不断优化流程，大大加速新材料的研发速度。

#绝缘化  #正交化  #让设计更可预测

中科院深圳先进院合成所研究员 娄春波

使用优质的基础生物元件，按照由简单到复杂的顺序组装不同层级的生命系统，是合成生物学的设计目标。然而，各个层级的理论模型预测准确度随着复杂度升高而变差，使之成为合成生物学研发的瓶颈问题。绝缘化、正交化人工生命系统降低了生物系统的混沌性，实现了对任意转录、调控系统表达量的定量预测，能够显著提升研发效能。

研发平台与体系的建设

企业的研发效能提升之路

若想利用数字化、自动化工具为创新研发降本增效，除了依靠底层技术的突破创新，更需要企业从自身实际需求出发，深入思考研发管理模式与流程建立思路。本次活动邀请到了多家业内领先企业，分享研发平台和体系搭建过程中的实践经验。

#研发管理  #研发体系

蓝晶微生物首席信息官 张春晓

应用研发管理方法时不能僵化，应结合自己的企业实际融会贯通。以蓝晶为例，经典项目管理方法和敏捷迭代的思想均聚焦于单个项目，即「把事做正确」，用来解决「点的问题」；当加上时间维度，即为了在较长一段时间内缩短研发周期，借鉴了 IPD 全流程整合的产品开发思想，进行技术平台建设，并基于平台进行研发；再加上方向维度，即目标「做正确的事」，使用了 BLM 模型来构建业务战略，把产品开发作为投资组合来管理，并应用了 SGS 新产品开发方法「阶段-关卡」模型来控制风险。

#研发平台  #自动化基础设施

蓝晶微生物首席技术官 尹进

蓝晶微生物将合成生物学与自动化、云计算等「工业 4.0」技术相结合，搭建了合成生物学基础设施 Synbio OS，将 DBTL 闭环从实验室拓展到工业场景。基于 Synbio OS，菌株开发通量与测试通量提升了 30 倍，监测数据维度也提升了一个数量级，基本解决了当前合成生物研发工作中的痛点和瓶颈问题。值得注意的是，合成生物研发平台应基于研发场景所需的通量和流程的变化来进行动态的设计与升级。因此需要高度柔性和可拓展性，为升级预留改造空间。

#IT 信息化  #流程提效

药明生物副主任 郅岩

基因合成工作流面临复制黏贴易出错、人工表格制作耗时长、复核工作时效性差等诸多问题，IT 信息化为上述问题带来了绝佳的解决方案。药明生物通过 Client Portal 基因合成下单平台替代了传统的邮件下单形式，并使用 BioNet 一体化数据平台取代零散、繁杂的人工表格，一站式完成了数据采集、汇总与解析，在保证数据完整准确的同时，大幅缩短了流程审批时间。对该流程进行信息化升级后，出错风险点数量降低了 95%，方案设计效率和结果分析效率也分别提高至 300%。

#合成生物学  #自动化整合方案

赛默飞中国区自动化技术负责人 俞立超

赛默飞的实验室自动化经历了「以硬件为核心」到「以软件为核心」的转变——20 世纪 90 年代，自动化产品主要为机械臂控制软件；21 世纪初，基于时间的排程软件被研发出来，成功实现了专用自动化；10 年后，赛默飞进一步研发出了基于事件的排程软件，令可配置的自动化成为可能；如今，能够基于动态对象及时决策、应对不确定性变化的事件驱动架构的自动化排程软件成功面世，大规模整合系统真正实现了复杂流程与数字化的融合。 

交叉领域的创新并非「易摘的低垂果实」，但在日新月异的时代需求下，自动化、数字化等「工业 4.0」技术与生物技术的融合发展，将成为生命科学行业产品研发突破效率瓶颈的必经之路。这条正确而非容易的道路，也必将在各行各业催生更多颠覆性技术突破。

幸运的是，在生物技术生产力爆发的黎明时刻，我们并非孤身前行：「天工开物」生物经济产业加速平台将成为各方之间沟通协作的桥梁。在这里，我们凝聚了生物经济领域的产业先行者，联合知名投资机构、上下游合作伙伴、地方政府等力量，通过整合各方的产业化经验、技术、资本和产业资源，为生物经济企业及相关合作伙伴赋能，加快生物技术的商业化落地进程。

本次活动为「天工开物」平台定期举办的主题交流会。未来，平台将持续举办产业峰会、闭门分享等各类活动，为细分赛道的平台成员搭建起沟通讨论、信息共享的交流私域，创造高效的认知传递与合作契机。我们相信，先行者在荆棘中的每一步探索，都将成为后来者的指路明灯；交流探讨引发的思维裂变，也将为行业发展不断注入崭新动能。

通功易事，以开万物。平台更多精彩活动，已在途中。

主办方

「天工开物」生物经济产业加速平台由蓝晶微生物、碧桂园创投、草根知本、峰瑞资本、高瓴创投、光速中国、黄海金控、蓝光智能、L'ORÉAL、三一创新投资、松禾资本、美神生物、Tecan 帝肯（中国）、芯宿科技、元生资本、中平资本共同发起。平台旨在整合各方资源，在上下游产业伙伴、投资机构以及优质的初创团队之间搭建沟通协作的桥梁，帮助更多生物技术实现商业化落地，疏通产业链，促进行业生态健康发展。

（*各方按简称首字拼音排序）

战略支持单位

浦发硅谷银行于 2012 年成立，是中国首家专注于科创领域的科技银行，致力于在中国打造「科技创新生态系统」。浦发硅谷银行为不同阶段的科创企业和投资机构提供灵活、客制化的金融解决方案，通过风险贷款解决方案帮助客户提高成功概率。浦发硅谷银行重点关注双碳领域的科技创新与发展进程，赋能双碳相关的优秀科创企业，共同推动气候技术的大力发展与创新应用。

赛默飞世尔科技是科学服务领域的世界领导者，使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。自 1982 年在中国设立第一个销售办事处至今，赛默飞世尔科技已正式进入中国 40 年。赛默飞世尔科技在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、成都、沈阳、西安、南京、武汉、济南等地设立了分公司，员工人数超过 7000 名。产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。

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