生物技術改變生活

韓忍冬

科學技術水平的提高，為我國生物技術的產(chǎn)生與發(fā)展提供了良好的契機，使生物技術實現(xiàn)了從無到有再到逐步興起的技術轉(zhuǎn)變，并在多個領域取得了有目共睹的成績。

“刷臉過閘機，真方便。”在深圳一家互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)工作的95后小伙溫思敬，提起在深圳寶安國際機場的乘機體驗時不斷稱贊。由于工作業(yè)務繁忙，他經(jīng)常乘機出差，自從機場實行智慧安檢后，他過安檢無需長時間排隊了。

在貴州省黔西南布依族苗族自治州安龍縣的一個木耳種植基地里，村民們正忙著采摘新鮮的木耳，在經(jīng)過裝筐、稱重后，運到附近的曬場。這是貴州富士輝生物科技有限公司通過“公司+合作社+基地+農(nóng)戶”模式，大力發(fā)展香菇、木耳等食用菌種植，帶動群眾增收致富的一個日常。

農(nóng)作物不施農(nóng)藥被蟲吃，施了農(nóng)藥影響生態(tài)環(huán)境，綠色農(nóng)業(yè)需要生物農(nóng)藥的參與，生物農(nóng)藥的蓬勃發(fā)展已成事實……

現(xiàn)如今，我國科學技術水平有了大幅度的提升。這為我國生物技術的產(chǎn)生與發(fā)展提供了良好的契機，使生物技術實現(xiàn)了從無到有再到逐步興起的技術轉(zhuǎn)變，并在多個領域取得了有目共睹的成績。

農(nóng)業(yè)生物技術現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的核心競爭力

農(nóng)業(yè)生物技術是運用基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程以及分子育種等生物技術，改良動植物及微生物品種生產(chǎn)性狀、培育動植物及微生物新品種、生產(chǎn)生物農(nóng)藥獸藥與疫苗的新技術。

中國是農(nóng)業(yè)大國，是農(nóng)作物和農(nóng)耕文化的最早起源地。近些年來，隨著我國生物技術水平的提高，人們開始將其投入到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)當中。這使得我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸由低效益、高污染、高資源依存型轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝б妗⒕G色低碳、高科技支撐型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，加快了我國農(nóng)業(yè)發(fā)展步伐。

生物技術在農(nóng)業(yè)領域中的應用主要有植物種業(yè)、生物繁殖、生物固氮、生物飼料、生物農(nóng)藥、生物獸藥、生物肥料等。如今，農(nóng)業(yè)生物技術已是農(nóng)業(yè)大國的核心競爭力，中國也正在努力。

例如種業(yè)，是農(nóng)業(yè)皇冠上的明珠，被譽為農(nóng)業(yè)芯片。改革開放之前，中國農(nóng)業(yè)用種主要依靠農(nóng)民自選、自留。自1979年以后，種子生產(chǎn)專業(yè)化，開始以縣為單位統(tǒng)一供種。2000年，以“種子工程”啟動為標志，種業(yè)開始真正成為產(chǎn)業(yè)。可以說，中國種業(yè)用20年時間走過了發(fā)達國家上百年的發(fā)展道路。

早在2004年，一份權威報告就指出：中國等幾個最大的發(fā)展中農(nóng)業(yè)大國將逐漸在農(nóng)業(yè)生物技術領域領先世界。其中，當時中國種植了370萬公頃的生物技術棉花，占全球生物技術棉花種植面積總量的5%。

先后主持國家“863計劃”、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等多項國家級研究項目的中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院植物遺傳育種與種子科學系教授尤明山表示，如今我國的自主選育品種占比高達95%，“中國糧”用“中國種”的目標已基本實現(xiàn)，我國現(xiàn)代育種工作從理論發(fā)展、育種技術等方面與西方不存在差距。

“十三五”期間，農(nóng)業(yè)科技取得一大批標志性、突破性成果，農(nóng)業(yè)科技進步貢獻率突破60%，農(nóng)作物耕種收綜合機械化率超過71%，農(nóng)作物良種覆蓋率穩(wěn)定在96%以上，畜禽糞污綜合利用率超過75%，支撐保障糧食年產(chǎn)量穩(wěn)定在1.3萬億斤以上，整體研發(fā)水平與發(fā)達國家差距逐步縮小。

《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》明確，“高標準農(nóng)田、現(xiàn)代種業(yè)、農(nóng)業(yè)機械化、動物防疫和農(nóng)作物病蟲害防治、農(nóng)業(yè)面源污染、農(nóng)產(chǎn)品冷鏈物流設施、鄉(xiāng)村基礎設施以及農(nóng)村人居環(huán)境整治提升”是“十四五”重點提升的8個方向。這8個方向也正是“十四五”農(nóng)業(yè)科技發(fā)力的重點領域。

隨著農(nóng)業(yè)生物技術的革命性和顛覆性的逐漸顯現(xiàn)，未來農(nóng)業(yè)生物技術將會成為制勝市場的新武器，也必將會重新劃分世界農(nóng)業(yè)新格局。

醫(yī)藥生物技術生命的科技長城

生物技術在醫(yī)藥領域的應用促進了生物醫(yī)學工程和生物醫(yī)藥行業(yè)的快速發(fā)展。

生物醫(yī)學興起于20世紀50年代，是綜合醫(yī)學、生命科學和生物學的理論和方法而發(fā)展起來的前沿交叉學科，基本任務是運用生物學及工程技術手段研究和解決生命科學，特別是醫(yī)學中的有關問題，是關系到提高醫(yī)療診斷水平和人類自身健康的重要工程領域，包括醫(yī)學檢驗、康復工程、組織工程、生物影像學、可穿戴醫(yī)療設備等細分領域。

生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)是指將基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程及蛋白質(zhì)工程等生物技術的研究成果應用于制藥行業(yè)，制造市場可流通藥品并規(guī)模化生產(chǎn)的經(jīng)濟實體的總和。

制藥產(chǎn)業(yè)與生物醫(yī)學工程產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的兩大支柱。生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)由生物技術產(chǎn)業(yè)與醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)共同組成。

生物醫(yī)藥屬于國家重點發(fā)展項目，近幾年在傳統(tǒng)的中藥制藥和化學制藥的基礎上，隨著技術的不斷革新，涌現(xiàn)出生物醫(yī)藥、基因測序等新型制藥技術和診斷方法，帶動醫(yī)藥生物行業(yè)市場規(guī)模不斷擴大。

與國外相比，國內(nèi)生物醫(yī)藥行業(yè)起步較晚但發(fā)展迅速。國內(nèi)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)從20世紀80年代開始起步發(fā)展，經(jīng)歷2005年-2015年的快速發(fā)展階段后，從2015年開始進入爆發(fā)增長階段。

比如生物制藥行業(yè)，具有很高的資金壁壘和技術壁壘，與傳統(tǒng)化學制藥工藝相比，企業(yè)需要更高的制藥技術水平和藥物創(chuàng)新能力。目前，國內(nèi)生物制藥行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展已有重組人胰島素、干擾素、白細胞介素等20余種重組蛋白質(zhì)類藥物上市。

數(shù)據(jù)顯示，2015年-2019年，我國工業(yè)規(guī)模以上醫(yī)藥制造企業(yè)利潤總額穩(wěn)步增長，由2627.3億元上升至3119.5億元;2020年1月-11月我國工業(yè)規(guī)模以上醫(yī)藥制造企業(yè)利潤總額達3145.6億元，同比增長11.9%。

近年來，支撐醫(yī)療行業(yè)崛起的基礎技術及產(chǎn)業(yè)配套已初步成熟，醫(yī)療行業(yè)即將迎來爆發(fā)。海外人才的回歸，為中國生物醫(yī)藥技術研發(fā)提供了強大的專業(yè)人才保障，中國生物醫(yī)藥技術迎來突破契機。

如今，多地將生物醫(yī)藥納入“十四五”專項規(guī)劃，進一步引導企業(yè)突破核心技術，依托重大科技專項、制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展專項等加強關鍵核心技術和產(chǎn)品攻關，加強技術領域國際合作，有力有效解決“卡脖子”問題，為構建現(xiàn)代化經(jīng)濟體系、實現(xiàn)經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

工業(yè)生物技術開啟新的工業(yè)時代

工業(yè)生物技術是進行大規(guī)模的物質(zhì)加工與轉(zhuǎn)化的先進制造技術，主要包括生物基化學品、生物基材料、生物燃料、生物環(huán)保等，涉及食品、能源等許多重要的工業(yè)領域。

從19世紀到20世紀，人類的化學工業(yè)文明取得了輝煌成就，其主要特征是以化石資源為物質(zhì)基礎。

2000年，聚乳酸上市標志著工業(yè)生物技術（也稱為白色生物技術，White Biotechnology）的開啟。此后，一個以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為特征，以生物能源、生物材料、生物化工、生物冶金等為代表的現(xiàn)代工業(yè)體系逐漸形成，在全球范圍內(nèi)掀起了一場新的現(xiàn)代工業(yè)技術革命。

工業(yè)生物技術是人類由化石（碳氫化合物）經(jīng)濟向生物（碳水化合物）經(jīng)濟過渡的必要工具，是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境危機的有效手段。

近年來，全球的生物技術發(fā)展速度迅猛，早已成為高科技的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)技術之一，越來越多地應用于基礎化學品及其聚合物，乃至特殊化學品的生產(chǎn)。

我國生物發(fā)酵行業(yè)的產(chǎn)量已經(jīng)占據(jù)了國際領先地位。《中國工業(yè)生物技術白皮書2019》分析指出，近年來，全球加強生物經(jīng)濟戰(zhàn)略布局，多方位促進經(jīng)濟綠色轉(zhuǎn)型，共同繪制可持續(xù)發(fā)展藍圖，工業(yè)生物技術已取得長足發(fā)展。與此同時，中國研發(fā)人員在國際知名綜合性學術期刊上發(fā)表了多項有影響力的研究成果。2016年-2018年，中國在工業(yè)生物技術領域的發(fā)文總量居世界第一;中國總計公開了發(fā)明申請75210件，年復合增長率達到16%，其中發(fā)明專利授權20686件。中國是目前最大的專利受理國（32%），也是僅次于美國的專利來源國。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，中國已形成具有一定國際競爭力的工業(yè)生物技術核心研發(fā)力量。

例如，生物脫硫技術是一種在常溫常壓下利用微生物菌去除雜環(huán)化合物中結合的有機硫的一種新技術。經(jīng)生物脫硫后的油品基本可以達到抗氧化性好、熱穩(wěn)定性好、硫含量低的目的。早在1948年美國就有了生物脫硫的專利，但一直沒有工業(yè)化成功脫除烴類硫化物的實例。

2021年5月12日，玉門油田煉化總廠轉(zhuǎn)型升級項目組主任伍國勇興奮地告訴媒體：“目前，微生物脫硫技術工業(yè)化應用已完成，我們是第一個吃螃蟹的人，有信心將此項技術進一步完善優(yōu)化，為特種油品煉廠建設做好技術儲備。此項技術作為加氫技術補充，對部分特種油品基礎油精制效果十分理想。”

再比如，生物質(zhì)能源是重要的可再生能源。未來隨著國家加快發(fā)展可再生能源，生物質(zhì)能發(fā)電發(fā)展前景較好，發(fā)展空間巨大，保守估計2026年，全社會用電量為8.79萬億千瓦時，可再生能源發(fā)電量為2.81萬億千瓦時，生物質(zhì)能年發(fā)電量占可再生能源發(fā)電量的13.64%，則2026年生物質(zhì)能發(fā)電量約為3834億千瓦時，較2020年的1326萬千瓦時實現(xiàn)翻番。

生物識別技術更多場景正被打開

近年來，生物識別技術日趨成熟，應用場景不斷拓展，市場規(guī)模持續(xù)擴張。據(jù)沙利文咨詢統(tǒng)計，在市場需求和技術發(fā)展的雙重推動下，生物識別技術在全球范圍取得了快速的發(fā)展，全球生物識別市場規(guī)模從2016年的126億美元上升至2020年的240億美元，預計2021年生物識別行業(yè)市場規(guī)模可達286億美元。

在我國，生物識別各類應用場景也正在逐步被打開，人臉識別、指紋識別、生物識別、步態(tài)識別也正在醫(yī)療機構、居民社區(qū)、商業(yè)大樓等場所得到推廣普及。綜合來看，生物識別技術就是利用人體固有的生理特征（如虹膜、靜脈、人臉等）和行為特征（如筆跡、聲音、步態(tài)等）通過計算機和光學、聲學、生物傳感器等高科技手段緊密結合來進行個人身份識別。

生物識別市場按主要應用板塊可分為生物識別芯片制造、生物識別設備及解決方案。中國生物識別技術及市場應用的發(fā)展主要增長動力來源于行業(yè)信息化需求、應用場景的不斷豐富和消費電子類產(chǎn)品所帶動的生物識別芯片制造的發(fā)展。

據(jù)沙利文咨詢統(tǒng)計，2019年中國生物識別市場中生物識別設備及配套解決方案市場占比為59.8%，生物識別芯片制造市場占比為40.2%。其中，身份認證、出入口管理和辦公領域是生物識別設備及配套解決方案市場中主要的應用領域，2019年占生物識別設備及配套解決方案的市場份額比例依次為38.8%、23.9%和8.2%。

我國生物識別身份認證行業(yè)市場規(guī)模從2016年的20億元增長為2020年的37億元，預計將于2021年年底達到44億元;生物識別出入口管理市場規(guī)模從2016年的32億元上升至2020年的62億元，預計2021年年底可達75億元;生物識別辦公市場規(guī)模預計將進一步擴大至2021年年底的16億元。

5G、AR、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等技術與生物識別技術的結合，無疑會促進新的消費需求實現(xiàn)落地，賦能垂直產(chǎn)業(yè)。全息影像通話、基于眼球追蹤的廣告分析、可穿戴設備生物特征身份識別等應用場景，都會為消費者帶來更多舒適、新奇的體驗。

事實上，生物技術在各個領域無處不在，隨著科技的進步，將被越來越廣泛地應用于生物多樣性保護、人類健康、環(huán)境污染防治，和環(huán)境、經(jīng)濟、社會的可持續(xù)發(fā)展，同時在攻克環(huán)境保護的科技難關中有廣闊的發(fā)展前景。

如今，中國在生物技術領域取得了全球矚目的成績，逐漸培育出了一些領跑世界的技術與產(chǎn)業(yè)。清華大學國際生物經(jīng)濟中心主任王宏廣認為，生物經(jīng)濟將會是我們在制造業(yè)大國、農(nóng)業(yè)大國之后，成為世界第一大經(jīng)濟體，并長期保持世界第一大經(jīng)濟體的一個決定性的因素。