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大健康领衔,美国未来5大重点研发领域!

器械之家 2021-12-12

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2020年8月14日,美国白宫发布了2022财年美国研发预算优先事项(FY 2022 Administration Research and Development Budget Priorities)。2022财年预算中,共确定了5大研发预算优先事项,以确保美国在科技创新方面保持全球领先地位。受新冠疫情影响,2020财年的研发优先事项新加入了美国公共安全与创新方向。报告最后还提出了4大优先措施来保障5大优先研究事项的顺利进行。


五大研发重点领域



1.美国公共安全与创新
特朗普政府优先研发加强和确保个人、家庭和社区健康和生存质量的领域。新冠疫情证明了公共安全威胁和挑战会对经济和国家安全带来影响。政府关注于改善健康、同时确保经济创新的研发项目。
1.1 诊断、疫苗和治疗的研发项目
新冠疫情证明了检测、预防、响应和控制在应对传染病和其他生物威胁中的重要作用,并需要所有相关部门和机构的协同努力。相关部门和机构应该继续支持医疗企业在现代化设备开发、诊断、治疗和疫苗等方面的研发。
其实我国在抗疫阶段也已经在这几个方面做出了一定的探索,比如疫情初期刷爆网络的各式机器人,我们一起来回顾一下。

自动消毒机器人,具有喷洒消毒、自动配送、自主规划,自动避障,语音提醒、LOT智能连接等功能。

送餐机器人,多点送餐 ,一次多点运输,一台Peanut省去人的三趟往返传送工作 多层送餐 三层托盘,单层承载10公斤,单趟可负重30公斤重物。有效降低疫情期间人员接触。

诊断方面,疫情期间给我们印象最深刻的诊断设备,就是横空出世的方舱CT及移动CT。能够快速完成部署的方舱CT在本次疫情中大放异彩,也让我们看到了医疗设备的更多可能。



此外,美军为大规模空中转运新冠患者的CBCS集装箱式生物控制运输系统也令人印象深刻。CBCS采用标准的44*8*8英尺集装箱设计(约14*2*2米),空重2万2千磅(约10吨),可适应各种大型货机,同时可以适应陆运、轨道运输环境。箱体采用密闭式结构,自带通风和消毒系统,整个容器均保持负压,整个进、排气系统均经过HEPA过滤。

疫苗方面,美国的疫苗部署或将会因阿斯利康疫苗的意外“翻车”而受到波及,具体可查看英国“疫苗之光”暂停实验!中国创业板牛股跌停!
此外,生命科学和其他学科的融合应用,让疫苗研发、疫情防控有了更好地进展。
在疫情预判和模拟方面,生物统计和计算机学科发挥了重要作用。程序员用计算机编程的方式,模拟了人们出门与不出门时疫情的变化情况。


在疫苗研发和病情筛查方面,也借助了大量的基因工程技术。比较直观的早期诊断试剂盒的使用,使用的就是荧光定量技术。这种技术就是根据新冠病毒的RNA序列设计特异的DNA短序列,利用合成生物学技术制造诊断探针参与诊断。
再比如,近日天津大学生命科学学院团队研发出的针对新型冠状病毒的口服疫苗,同样是通过重组菌株构建、筛选、蛋白表达、发酵等技术来制备。而合成生物学手段在疫苗生产方面也体现出巨大潜力,给传统生命科学注入了新的活力和可能。
1.2 传染病建模和预测
美国必须加强流行病学建模方面的研发,并在日常工作中使用此类模型,而非仅偶尔用于危机活动中。相关部门应通过继续利用数据和预测科学的发展来预测未来的流行病,以应对未来传染病的爆发。
流行病学模型可作为动物疫病风险评估及防控策略制定的有力工具,通过对特定时点(或期间)和特定范围内人群中的有关变量(因素)与疾病或健康状况关系的描述,又称为横断面研究(cross sectional study)或患病率研究(prevalence study)。
1.3 生物医药和生物技术
相关部门和机构应该优先加速识别和选择领域的研发投入,包括传染病的快速检测、遏制和治疗。相关主题包括药物和非药物的干预、个性化医学、神经科学和其他IotF领域的发展。
在国际上,生物医药产业已经进入成熟阶段,产业化程度和监管细则都很明确,整个行业正在逐步规范,接下来生物类似药市场将具有巨大的发展潜力。目前,很多跨国医药公司都进入了生物医药领域,并通过不断地兼并来扩大市场份额以及降低生产成本。政府的支持也促进了生物医药的发展,医疗保险正逐步覆盖生物医药,大分子药物市场占有率不断升高。而对于生物类似药的替代使用,业界仍有很争议,但这也说明了其市场潜力巨大。
1.4 生物经济
美国的生物经济是由科学、基础设施、创新和技术、健康、国家安全等组成的促进经济增长、促进安全和增加公共福祉。为应对新冠疫情带来的人口和资源的损失,相关部门和机构应当优先基于证据的标准和研究来快速和战略上持续改善支持人、植物和动物安全的生物科技基础设施。 
生物经济是以生命科学、生物技术与生物安全的研究、开发与应用为基础的、建立在生物技术产品和产业之上的综合经济形态,是继农业经济、工业经济、信息经济之后,人类正在经历的第四次新经济浪潮。生物经济是带着清除衰老基因的梦想而来、生物经济是带着以食代疗的梦想而来、生物经济是带着清洁可再生能源的梦想而来、作为人口大国的中国,发展生物经济尤为重要,决定着中国的未来。
2.美国在IotF(未来和相关技术领域)的领导能力
美国政府将继续优先发展IotF相关的科学和技术领域,包括人工智能、量子信息科学、先进通信网络(5G)、先进制造和生物科技、未来计算生态系统以及IotF 赋能的自动驾驶和远程导航车辆。以促进美国经济发展、改善人民生活质量和国家安全,并为创造跟多高报酬的工作岗位。
2.1 人工智能
相关部门和机构应该优先人工智能领域的研究投入,并与2019年2月特朗普签署的第13859号行政命令“维持美国在人工智能领域的领导地位”以及2019年更新的国家人工智能研究和开发战略规划相一致。变革性基础研究的重点包括人工智能伦理问题、高效数据和高性能机器学习技术、认知人工智能、安全和可信赖的人工智能、可扩展和鲁棒的人工智能、融合和交互式人工智能、新型人工智能硬件等。
当前研究的重点是人工智能在医疗、增强图像、诊断、数据分析等领域的应用。人工智能基础设施的投资也是优先投资的方向,包括人工智能开发、测试和评估的国家级机构和测试床,人工智能研发的数据和模型资源,以及开放支持网络。此外,还应优先人工智能评估方法、标准的研发,包括可信赖人工智能在准确性、公平性、鲁棒性、可解释性、透明性等维度的量化。
2.2 量子信息科学
为与2018年的国家量子计划法案、国防授权法案一致,相关部门和机构应优先支持构建量子信息科学生态系统的方法,探索量子前沿问题。鼓励相关机构的协作以及通过联合体和其他技术转化机制来支持竞争前的研发,投资相关的基础设施和测试床为下一代量子设备、使用量子技术来帮助相关机构完成使命具有重要意义。
2.3 先进通信网络
相关部门和机构应与私有企业紧密协作,加强先进通信技术的基本研究,包括5G和其他无线网络。美国无线通信领导能力研发优先计划报告中提出包括人工智能、机器学习技术无线系统优化中的与应用研究,以及应用人工智能、机器学习技术到通信和网络安全中,实现安全和可信的应用。相关部门和机构应鼓励利用5G和先进网络技术的应用,通过开放、互操作、安全设计和模块化网络架构的研发来促进美国无线网络设备产业的发展。
2.4 先进制造
相关部门和机构的研发投资应该支持美国先进制造领导力战略报告中的目标。优先领域包括智能和数字制造、先进工业机器人,尤其是使用了工业物联网的系统。相关部门和机构应该关注低成本的分布式制造、继续制造方法。
2.5 IotF相关的技术-未来计算生态系统
为促进IotF,相关部门和机构应优先实现National Strategic Computing Initiative Update: Pioneering the Future of computing中提出的国家战略计算生态系统,融合先进计算、软件、数据资源,支持未来技术的创新和转化。其中包括未来计算技术中的基本研发领域的投资,包括测试床、实现系统和原型系统。  另外还有3个大类,分别是美国国家安全、美国能源和环境领导地位及美国在太空领域的领导地位,在此不再做详细介绍,从这份文件可以看出,虽然特朗普政府被指抗疫不利,但在白宫发布未来规划上,对疫情及医疗领域的重视显而易见,希望我们能够早日战胜疫情。


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