【摘要】生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合發(fā)展，顛覆了生命科學(xué)的傳統(tǒng)研究范式，提升了人類認(rèn)識(shí)生物、調(diào)控生物、改造生物的能力，同時(shí)啟發(fā)了信息技術(shù)的仿生研究和發(fā)展，驅(qū)動(dòng)新興信息技術(shù)的開(kāi)發(fā)。兩者的深度融合，塑造了新產(chǎn)業(yè)和新業(yè)態(tài)，為生物經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)重要機(jī)遇，不僅為破解人類發(fā)展所面臨的健康、能源、資源、環(huán)境等重大問(wèn)題提供了新思路、開(kāi)辟了新路徑，也改變了人們的觀念和生活方式，尤其是促成以“疾病”為中心向以“健康”為中心的轉(zhuǎn)變、從“治已病”向“治未病”的轉(zhuǎn)變，推動(dòng)“主動(dòng)健康”模式的形成。
【關(guān)鍵詞】生物技術(shù) 信息技術(shù) 產(chǎn)業(yè)模式 生物經(jīng)濟(jì) 主動(dòng)健康
【中圖分類號(hào)】G35 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，生命組學(xué)、合成生物學(xué)、腦科學(xué)等生命科學(xué)的研究，基因編輯、細(xì)胞工程、生物傳感等技術(shù)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)用，推動(dòng)人類在認(rèn)識(shí)和理解生命的尺度、維度、深度上不斷深入；同時(shí)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興信息技術(shù)正廣泛滲透和應(yīng)用于各領(lǐng)域，助力千行百業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展。近年來(lái)，生物技術(shù)（BT）與信息技術(shù)（IT）的跨界融合，已成為大國(guó)博弈的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，正在催生學(xué)術(shù)新思想、科學(xué)新發(fā)現(xiàn)、技術(shù)新發(fā)明、產(chǎn)業(yè)新方向，重塑創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈。兩者的融合，不僅為生物技術(shù)、信息技術(shù)各自的進(jìn)步和發(fā)展帶來(lái)重要機(jī)遇，同時(shí)也為各行各業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展、經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展帶來(lái)新動(dòng)力。
生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的背景
當(dāng)今學(xué)科在日益細(xì)分的同時(shí)，學(xué)科間的交叉融合正引領(lǐng)科研范式變革、驅(qū)動(dòng)重大原創(chuàng)突破。其中，生命系統(tǒng)和信息系統(tǒng)在其知識(shí)體系中既有其共通的復(fù)雜性原理，又有其各自知識(shí)范疇內(nèi)的差異化特征；生物技術(shù)與信息技術(shù)交叉融合，正成為學(xué)科“會(huì)聚”的典型范式。
“會(huì)聚”概念的提出及其意義。人類的科技發(fā)展史，就是一部多學(xué)科交叉、跨領(lǐng)域融合發(fā)展的歷史。多學(xué)科研究也是推動(dòng)20世紀(jì)科學(xué)和技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?。通過(guò)不同學(xué)科之間的高度融合，往往會(huì)衍生出全新的學(xué)科，例如，化學(xué)、物理學(xué)與生物學(xué)交叉形成分子生物學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。當(dāng)多學(xué)科的知識(shí)融合和技術(shù)集成，用于系統(tǒng)解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)，“會(huì)聚”（Converging）的概念便應(yīng)運(yùn)而生。在此背景下，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）先是在2001年聯(lián)合其他部門提出“會(huì)聚技術(shù)”（Converging Technologies），后又在2002年發(fā)布《聚合四大科技，提升人類能力——納米技術(shù)、生物技術(shù)、信息技術(shù)和認(rèn)知科學(xué)》報(bào)告，強(qiáng)調(diào)了納米、生物、信息、認(rèn)知技術(shù)的融合或集成。“會(huì)聚技術(shù)”概念的提出，為研究策略和研究過(guò)程提供了新范式，其意義在于突破了學(xué)科邊界，使不同領(lǐng)域的理論、技術(shù)和方法得以集成，并成為重大問(wèn)題的系統(tǒng)性解決方案。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院在其2014年發(fā)布的《會(huì)聚觀》戰(zhàn)略報(bào)告中指出，“會(huì)聚”體現(xiàn)了交叉學(xué)科研究的擴(kuò)展形式，專業(yè)知識(shí)構(gòu)成研究活動(dòng)的“宏觀”模塊，而各個(gè)“宏觀”模塊又組合形成一個(gè)更大的整體。在會(huì)聚技術(shù)中，生物技術(shù)和信息技術(shù)具有系統(tǒng)性、綜合性等特點(diǎn)，兩者的融合有望成為科技和相關(guān)產(chǎn)業(yè)新發(fā)展的突破口。
信息技術(shù)對(duì)生物技術(shù)的賦能。現(xiàn)代生命科學(xué)與生物技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)歷了從分子生物學(xué)、基因組學(xué)到會(huì)聚研究的三次革命。20世紀(jì)中葉，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)、“中心法則”的提出，奠定了現(xiàn)代生命科學(xué)與生物技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代以來(lái)，限制性內(nèi)切酶和基因載體的發(fā)現(xiàn)，及其相關(guān)轉(zhuǎn)化技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，最終促成以DNA重組技術(shù)為標(biāo)志的分子生物學(xué)革命，并為“寫基因”奠定了關(guān)鍵的技術(shù)基礎(chǔ)。從此，以基因克隆、基因定向突變等為基礎(chǔ)的基因工程、代謝工程等一系列分子生物學(xué)技術(shù)得以蓬勃發(fā)展。
20世紀(jì)90年代，人類基因組計(jì)劃的成功實(shí)施，標(biāo)志著生命科學(xué)的研究全面達(dá)到基因組水平。人類基因組計(jì)劃就是以多學(xué)科交叉、多技術(shù)綜合手段，有組織、有計(jì)劃地開(kāi)展以追求重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)、重大科學(xué)數(shù)據(jù)積累為目標(biāo)的“大科學(xué)”研究范式。繼基因組學(xué)之后，蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等“組學(xué)”（omics）的研究與廣泛運(yùn)用，“大科學(xué)”與“小科學(xué)”研究的結(jié)合與互補(bǔ)，推動(dòng)了生命健康科技創(chuàng)新的長(zhǎng)足進(jìn)步。與此同時(shí)，基因測(cè)序、分子影像等新技術(shù)和新工具的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，使人類對(duì)生命現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)深入至納米尺度，解析能力也大大提升，不僅實(shí)現(xiàn)高精度、高效率、高通量，并逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)和連續(xù)，進(jìn)而衍生出“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的研究范式。
隨著技術(shù)的不斷突破與進(jìn)步，生命健康領(lǐng)域的數(shù)據(jù)已達(dá)海量級(jí)別。世界范圍內(nèi)產(chǎn)生的醫(yī)療健康數(shù)據(jù)2013年大約為153EB，2020年已達(dá)2314EB；到2030年，世界范圍內(nèi)每年產(chǎn)生的基因組數(shù)據(jù)將達(dá)25PB。面對(duì)這些海量的數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行高效的收集、管理、注釋、分配、利用等成為特別值得關(guān)注并需要解決的問(wèn)題。大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、人工智能等信息技術(shù)的發(fā)展，賦能“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”與“假說(shuō)驅(qū)動(dòng)”兩種研究范式的結(jié)合，從而促進(jìn)生命科學(xué)與生物技術(shù)新一輪的發(fā)展。
生物技術(shù)對(duì)信息技術(shù)的啟發(fā)。從信息技術(shù)的發(fā)展歷程來(lái)看，香農(nóng)定律、摩爾定律的極限、“內(nèi)存墻”等問(wèn)題，正成為其進(jìn)一步發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。例如，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、科學(xué)觀測(cè)等領(lǐng)域的發(fā)展，全球數(shù)據(jù)正以“井噴式”的速度增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)際數(shù)據(jù)公司（IDC）的估計(jì)，全球每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將從2018年的33ZB，增加到2025年的175ZB。同時(shí)，現(xiàn)有的基于磁、光、電的存儲(chǔ)方法，已無(wú)法滿足未來(lái)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，迫切需要新型、可持續(xù)的材料，以突破信息技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸與限制。另外，如何使計(jì)算機(jī)能夠以“類腦”的思維能力與反應(yīng)能力對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，也是當(dāng)前面臨的重大難題。
面對(duì)這些難題，大自然的“智慧”給予了無(wú)窮的啟迪。生命系統(tǒng)具有極高的信息存儲(chǔ)與處理能力、極低的能量消耗，以及高精密的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可突破電子計(jì)算的性能和物理極限。例如，DNA（脫氧核糖核酸）具有存儲(chǔ)信息密度極高、物理化學(xué)特性穩(wěn)定、保存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)；人腦是由數(shù)百種不同類型的上千億個(gè)神經(jīng)元構(gòu)成的極為復(fù)雜的生物組織，其密度和多樣性是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)十億倍，執(zhí)行計(jì)算任務(wù)所消耗的能量比現(xiàn)今通用的計(jì)算機(jī)功耗低很多。目前，尚未有人工系統(tǒng)可與人腦的精密程度相媲美，若能真正了解人腦的工作機(jī)制或原理，并從中獲得啟發(fā)，將有助于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的創(chuàng)新。因此，向生命系統(tǒng)學(xué)習(xí)和模擬，從仿生、似生、創(chuàng)生、再生等角度尋求新的解決方案，成為信息技術(shù)發(fā)展新思路、新路徑的重要源泉。
生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的趨勢(shì)
在人類科技發(fā)展的前進(jìn)道路上，生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合將成為孕育思想、破解難題、應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、創(chuàng)造未來(lái)的重要?jiǎng)恿ΑNA計(jì)算與存儲(chǔ)、數(shù)字細(xì)胞、器官芯片、類腦計(jì)算、腦機(jī)接口、“半導(dǎo)體-生物混合系統(tǒng)”等新領(lǐng)域、新方向逐漸進(jìn)入人們的視野。
生物技術(shù)與信息技術(shù)融合的國(guó)內(nèi)外布局。發(fā)達(dá)國(guó)家著眼生物技術(shù)和信息技術(shù)的相互賦能、融合突破，率先開(kāi)展了前瞻布局，以期占據(jù)科技競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)早在2008年就開(kāi)始部署與生物計(jì)算相關(guān)的研究，并于2009年啟動(dòng)“超越摩爾定律”項(xiàng)目，重點(diǎn)資助量子計(jì)算、DNA計(jì)算等非傳統(tǒng)計(jì)算模式的研發(fā)。2013年，美國(guó)半導(dǎo)體研究聯(lián)盟啟動(dòng)“半導(dǎo)體合成生物技術(shù)”（SSB）研究項(xiàng)目，并于2018年聯(lián)合美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）、情報(bào)高級(jí)研究計(jì)劃局（IARPA）等機(jī)構(gòu)發(fā)布《半導(dǎo)體合成生物學(xué)路線圖》，制定了半導(dǎo)體與合成生物學(xué)技術(shù)未來(lái)20年融合發(fā)展的重點(diǎn)方向。歐洲“地平線2020”計(jì)劃資助的為期五年的Bio4Comp項(xiàng)目，旨在研制功能強(qiáng)大、安全性更高的生物計(jì)算機(jī)。日本提出的“推進(jìn)數(shù)據(jù)整合和人類生物醫(yī)學(xué)研究”戰(zhàn)略建議主題，涉及從分子到個(gè)體的跨尺度生命科學(xué)網(wǎng)絡(luò)、4D生物組織重塑等。此外，信息技術(shù)相關(guān)工具手段的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，在美國(guó)、歐洲的“腦計(jì)劃”和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等重大計(jì)劃中隨處可見(jiàn)。
我國(guó)近年來(lái)也加速了生物技術(shù)與信息技術(shù)融合研究領(lǐng)域的布局。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃聚焦未來(lái)生命科學(xué)、醫(yī)藥健康產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等重大需求，2020年開(kāi)始啟動(dòng)“生物與信息融合（BT與IT融合）”重點(diǎn)專項(xiàng)，通過(guò)加強(qiáng)生物技術(shù)與信息技術(shù)跨界融合研究，兼顧科學(xué)創(chuàng)新和技術(shù)圖譜，引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)模式發(fā)展，旨在催生一批面向生命健康的顛覆性新技術(shù)，形成一批新工具、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)與新產(chǎn)品。國(guó)家發(fā)展改革委2022年5月發(fā)布的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》明確提出：“推動(dòng)生物技術(shù)和信息技術(shù)融合創(chuàng)新，加快發(fā)展生物醫(yī)藥、生物育種、生物材料、生物能源等產(chǎn)業(yè)，做大做強(qiáng)生物經(jīng)濟(jì)。”
生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的典型領(lǐng)域。美國(guó)的《半導(dǎo)體合成生物學(xué)路線圖》規(guī)劃設(shè)計(jì)了基于DNA的大規(guī)模信息存儲(chǔ)、基于細(xì)胞或細(xì)胞啟發(fā)的信息系統(tǒng)、智能傳感器系統(tǒng)和細(xì)胞-半導(dǎo)體接口、電子-生物系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化等主要方向。我國(guó)的“生物與信息融合（BT與IT融合）”重點(diǎn)專項(xiàng)聚焦DNA存儲(chǔ)、類腦智能與人機(jī)交互、生物知識(shí)圖譜、可編程細(xì)胞智能、智慧醫(yī)療等融合技術(shù)。從各國(guó)的相關(guān)規(guī)劃與布局可以看出，DNA存儲(chǔ)、生物計(jì)算、腦機(jī)接口等領(lǐng)域是生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展的重點(diǎn)。
DNA存儲(chǔ)。DNA作為已知最密集、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)之一，其特殊的結(jié)構(gòu)模式是突破存儲(chǔ)技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵，成為該領(lǐng)域研究最廣泛的生物存儲(chǔ)工具。微軟公司與華盛頓大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)于2019年3月已聯(lián)合開(kāi)發(fā)成功了世界上第一臺(tái)DNA全自動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備；谷歌、華為等國(guó)內(nèi)外企業(yè)和機(jī)構(gòu)也正在加速相關(guān)技術(shù)的研發(fā)。
生物計(jì)算。生物計(jì)算包括由DNA、RNA啟發(fā)的計(jì)算，細(xì)胞感受器啟發(fā)的類生命體傳感，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)啟發(fā)的神經(jīng)形態(tài)計(jì)算和類腦芯片等。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算通過(guò)模仿人腦構(gòu)造來(lái)大幅提高計(jì)算機(jī)的思維能力與反應(yīng)能力，降低計(jì)算能耗；類腦芯片配合類腦計(jì)算方法，形成“自主認(rèn)知”的新范式，突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)體結(jié)構(gòu)的局限，在海量數(shù)據(jù)處理上具有優(yōu)勢(shì)，并且具有低能耗的特點(diǎn)。例如，清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的“天機(jī)芯”，能夠適應(yīng)基于計(jì)算機(jī)科學(xué)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，也可實(shí)現(xiàn)神經(jīng)形態(tài)計(jì)算模型和編碼方案；英特爾公司推出的類腦芯片“Loihi2”，每個(gè)芯片有100萬(wàn)個(gè)神經(jīng)元，能效得到顯著提高。
腦機(jī)接口。腦機(jī)接口可通過(guò)小型電子設(shè)備收集腦信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行信息處理、特征提取、模式識(shí)別等，從而獲知人的意圖、認(rèn)知或心理狀態(tài)，以及神經(jīng)系統(tǒng)疾病狀態(tài)等信息，幫助有運(yùn)動(dòng)、語(yǔ)言等功能障礙的患者進(jìn)行康復(fù)，提高生活質(zhì)量，也能通過(guò)人腦與電腦的雙向通信，提升人類的思維能力、記憶能力、決策能力等。2021年7月，美國(guó)國(guó)防部下屬的高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）參與研發(fā)的腦機(jī)接口芯片啟動(dòng)植入人體的臨床試驗(yàn)，以驗(yàn)證腦機(jī)接口芯片在嚴(yán)重癱瘓患者中的安全性和有效性；Synchron公司開(kāi)發(fā)的腦機(jī)接口裝置也于2022年5月開(kāi)始人體臨床試驗(yàn)，患者有望利用該試驗(yàn)裝置，通過(guò)意識(shí)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)行無(wú)線控制，以獲得不依賴他人而獨(dú)立執(zhí)行一些日常任務(wù)的能力。
生物技術(shù)與信息技術(shù)融合發(fā)展帶來(lái)的新應(yīng)用和新影響
生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合發(fā)展，將促進(jìn)社會(huì)向數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化的方向進(jìn)一步邁進(jìn)，引發(fā)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，重塑人類的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)模式和生活方式。
驅(qū)動(dòng)科學(xué)技術(shù)和組織管理模式變革。生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合，極大拓展了科學(xué)研究的廣度和深度。一方面，技術(shù)融合不僅能完成傳統(tǒng)生物技術(shù)難以勝任的任務(wù)，提升生物技術(shù)的能力，孕育顛覆性技術(shù)創(chuàng)新。另一方面，技術(shù)融合還將催生一系列新方向和新業(yè)態(tài)。例如，生命信息的感知、存儲(chǔ)和計(jì)算，將催生生物傳感器和生物納米物聯(lián)網(wǎng)（IoBNT）技術(shù)、生物啟發(fā)的信息通訊技術(shù)（BICT）、生物計(jì)算機(jī)技術(shù)等；以高性能計(jì)算為代表的人工智能技術(shù)，將驅(qū)動(dòng)集生物設(shè)計(jì)和生物模擬、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)研究于一體的計(jì)算機(jī)輔助生物學(xué)（CAB）的發(fā)展。這種跨越多種學(xué)科的融合，顛覆了當(dāng)前科學(xué)研究的范式，有可能全面提升科學(xué)的“發(fā)現(xiàn)能力”、工程的“建造能力”、技術(shù)的“發(fā)明能力”，以及社會(huì)的“創(chuàng)新能力”，以應(yīng)對(duì)來(lái)自多領(lǐng)域、多層面的科技和社會(huì)挑戰(zhàn)，真正實(shí)現(xiàn)“如果認(rèn)知科學(xué)家能夠想到它，納米科學(xué)家就能夠制造它，生物科學(xué)家就能夠使用它，信息科學(xué)家就能夠監(jiān)視和控制它”。
同時(shí)，這種跨越多種學(xué)科的融合，也催生了新型研究組織、科研資助模式，以及新的科學(xué)數(shù)據(jù)開(kāi)放和共享形式、新的產(chǎn)學(xué)研合作機(jī)制、新的人才培養(yǎng)方式，尤其需要形成支持科學(xué)研究及促成研究成果向新產(chǎn)品轉(zhuǎn)化的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)“網(wǎng)絡(luò)”不僅需要政府部門、學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的協(xié)同，還需要構(gòu)建與融合發(fā)展相適應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，形成一種有助于融合的文化。
驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。生物技術(shù)與信息技術(shù)的融合，在促進(jìn)各自發(fā)展的同時(shí)，正深刻地改變醫(yī)療健康、制造、農(nóng)業(yè)和服務(wù)等領(lǐng)域的業(yè)態(tài)，驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)的新突破。
數(shù)字健康。生物技術(shù)與云計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等先進(jìn)信息技術(shù)融合，使人類對(duì)疾病與生命的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí)，疾病防治正向精準(zhǔn)醫(yī)療和數(shù)字健康轉(zhuǎn)型和提升。利用生物與信息的技術(shù)融合，可將基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組、表型組等各類組學(xué)產(chǎn)生的生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，與臨床類數(shù)據(jù)、飲食和運(yùn)動(dòng)類數(shù)據(jù)，以及社會(huì)及物理環(huán)境信息等連接起來(lái)，建立起開(kāi)放共享的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，綜合考量“生物-社會(huì)-心理-環(huán)境”等復(fù)合因素，通過(guò)更精細(xì)、更準(zhǔn)確的疾病分類，提供更精確的診斷和治療，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的“一人一方案、一病一路徑”。
近年來(lái)，人們的就醫(yī)需求、習(xí)慣、診療流程都發(fā)生了很大變化，數(shù)字技術(shù)賦能的醫(yī)療健康與傳統(tǒng)線下醫(yī)療之間的邊界日益模糊，在線預(yù)約、診斷、康復(fù)支持等互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)療，正在加速傳統(tǒng)醫(yī)療服務(wù)、管理模式的數(shù)字化變革。數(shù)字健康正成為人工智能等新興技術(shù)的典型應(yīng)用場(chǎng)景之一。數(shù)字健康是能獲取、存儲(chǔ)或傳輸健康及醫(yī)療數(shù)據(jù)，可幫助消費(fèi)者改善生活方式和健康狀況的相關(guān)技術(shù)、平臺(tái)或系統(tǒng)，涉及數(shù)字監(jiān)測(cè)、數(shù)字診斷、電子處方、智能設(shè)備、遠(yuǎn)程醫(yī)療等載體，涵蓋數(shù)字醫(yī)療、醫(yī)藥、健保、醫(yī)檢、醫(yī)養(yǎng)康養(yǎng)、醫(yī)療健康云服務(wù)等業(yè)態(tài)。目前，全球有超過(guò)5000家企業(yè)，從事數(shù)字健康方面的技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用；截至2021年底，美國(guó)有至少40款數(shù)字療法產(chǎn)品獲美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）認(rèn)證許可，我國(guó)也有近20款數(shù)字療法產(chǎn)品獲得醫(yī)療器械注冊(cè)證。全球數(shù)字健康領(lǐng)域融資總額達(dá)590億美元，同比增長(zhǎng)81.5%；我國(guó)數(shù)字健康領(lǐng)域融資額也達(dá)到184.1億人民幣。數(shù)字健康產(chǎn)業(yè)有望成為拉動(dòng)內(nèi)需的新動(dòng)力。
先進(jìn)生物制造。生物制造是利用生物體的機(jī)能進(jìn)行物質(zhì)加工與合成的綠色生產(chǎn)方式，可降低工業(yè)過(guò)程能耗、物耗，減少?gòu)U物排放與空氣、水及土壤污染，大幅降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。新興信息技術(shù)的引入，促進(jìn)了先進(jìn)生物制造技術(shù)的研發(fā)，從而使基因合成、酶的理性設(shè)計(jì)、細(xì)胞制造等方面的能力有了質(zhì)的突破，有助于實(shí)現(xiàn)化工原料和過(guò)程的生物技術(shù)替代，發(fā)展高性能生物環(huán)保材料和生物制劑，向綠色低碳、無(wú)毒低毒、可持續(xù)發(fā)展模式轉(zhuǎn)型。預(yù)計(jì)未來(lái)十年內(nèi)，35%的石油化工、煤化工產(chǎn)品可被生物制造產(chǎn)品替代，從而為能源、材料、化工等領(lǐng)域的生產(chǎn)帶來(lái)極大變革。牛奶、食糖、油脂等食品，一旦實(shí)現(xiàn)工業(yè)生物制造，將產(chǎn)生顛覆性影響，其全球經(jīng)濟(jì)規(guī)模也十分可觀。
精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)。生物和信息技術(shù)的融合，還能推動(dòng)以數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)等為特色的農(nóng)業(yè)新體系的建構(gòu)，提供名、特、優(yōu)、新的產(chǎn)品，以及生產(chǎn)、生活、生態(tài)、生息“四生共融”的功能，從而使農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)模式由追求溫飽型轉(zhuǎn)變?yōu)樽非蟀踩?、營(yíng)養(yǎng)的健康型。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、衛(wèi)星遙感、人工智能等新一代信息技術(shù)與農(nóng)業(yè)的融合，信息化成為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要支撐力量。通過(guò)農(nóng)業(yè)全要素、全系統(tǒng)、全過(guò)程的數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科學(xué)決策和數(shù)字化管理；通過(guò)智能技術(shù)的運(yùn)用，提高對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)綜合管控的能力；強(qiáng)調(diào)基于農(nóng)業(yè)動(dòng)植物和空間環(huán)境等信息的變化而進(jìn)行精細(xì)管理的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)，也將因數(shù)字化的助力而邁上新臺(tái)階。
改變?nèi)藗兊慕】道砟詈蜕罘绞健！?ldquo;健康中國(guó)2030”規(guī)劃綱要》指出：“全民健康是建設(shè)健康中國(guó)的根本目的。立足全人群和全生命周期兩個(gè)著力點(diǎn)，提供公平可及、系統(tǒng)連續(xù)的健康服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更高水平的全民健康。”其中，“全民健康”意味著關(guān)注的重點(diǎn)除患者外，正常人的健康維護(hù)同樣重要。為了實(shí)現(xiàn)這一戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，需要改變把維護(hù)健康的主要任務(wù)交給醫(yī)院，由醫(yī)生負(fù)責(zé)診斷和治療疾病的傳統(tǒng)的“被動(dòng)健康”模式；需要統(tǒng)籌社會(huì)、行業(yè)和個(gè)人三個(gè)層面，形成維護(hù)和促進(jìn)健康的強(qiáng)大合力，建立“主動(dòng)健康”的全新模式，最終從源頭上預(yù)防和控制重大疾病，實(shí)現(xiàn)從以治病為中心轉(zhuǎn)向以健康為中心。
“主動(dòng)健康”是人類健康領(lǐng)域開(kāi)創(chuàng)性的變革，變革的核心是把維護(hù)健康的“主戰(zhàn)場(chǎng)”從醫(yī)院內(nèi)轉(zhuǎn)移到醫(yī)院外，把維護(hù)健康的主要任務(wù)從“治已病”轉(zhuǎn)換為“治未病”。為此，首先要實(shí)現(xiàn)理念上的轉(zhuǎn)變，將人們關(guān)注的重心從“治病”轉(zhuǎn)換為“健康”，把人們維護(hù)自身健康的重任從交給醫(yī)務(wù)人員負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換為自己作為“第一責(zé)任人”。其次要提供行動(dòng)上的支持，為個(gè)體健康狀態(tài)的早期監(jiān)測(cè)和早期干預(yù)提供科學(xué)技術(shù)的支撐和保障，大力促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)等數(shù)字技術(shù)在健康管理方面的應(yīng)用，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)采集、分析和預(yù)測(cè)技術(shù)，以及基于各種算法和計(jì)算模型等的可穿戴設(shè)備，為健康狀態(tài)的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和預(yù)警提供重要支撐。另外，基因檢測(cè)和細(xì)胞治療等技術(shù)為疾病的早期發(fā)現(xiàn)、精準(zhǔn)診斷、精準(zhǔn)預(yù)防提供了重要手段；“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)養(yǎng)結(jié)合+健康管理”的體系建設(shè)和應(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)控、診療等服務(wù)不斷滿足人民群眾的健康需求，進(jìn)一步為“主動(dòng)健康”創(chuàng)造了條件。
尤其值得關(guān)注的是，無(wú)論是數(shù)字健康還是“主動(dòng)健康”模式，在帶給醫(yī)療健康領(lǐng)域更多契機(jī)，在為人們跟蹤、管理和改善自己及家人的健康提供更多便利的同時(shí)，也對(duì)倫理、安全的監(jiān)管提出了新挑戰(zhàn)，例如，數(shù)據(jù)安全和數(shù)據(jù)隱私等方面可能存在監(jiān)管政策的不足或漏洞，需要密切關(guān)注這些新問(wèn)題、新變化，通過(guò)完善相關(guān)的法律法規(guī)體系，制定評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)和指南，建立“主動(dòng)健康”時(shí)代的創(chuàng)新生態(tài)和治理體系，以實(shí)現(xiàn)全面提升全民健康水平的目標(biāo)。
（作者為中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所研究員；中國(guó)科學(xué)院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所陳大明研究員及其團(tuán)隊(duì)對(duì)本文亦有重要貢獻(xiàn)）
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責(zé)編/馬寧遠(yuǎn) 美編/李祥峰
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