为何生物学已不再是产业韧性的可选项

A close-up side view of a technician wearing a white lab coat and blue protective gloves operating a modern, automated laboratory machine with a digital interface.
Biology is no longer optional for industrial resilience. It is one of the few tools that enables production of critical materials at home, diversification away from chokepoints, and adaptation as conditions change.Image: Mina Rad/Unsplash
本内容由人工智能自动翻译。
  • 生物制造提供分散式生产,以保障全球供应链免受地缘政治和气候冲击。

  • 人工智能将多变的生物过程转化为可重复、可规模化的运营,助力建设有韧性的区域制造网络。

  • 如何让有前景的理念转化为可规模化的影响力,是世界经济论坛的新领军者年会(又称“夏季达沃斯论坛”)的重点议题之一,该会议将于6月23日至25日在中国举行。

在过去一个世纪的大部分时间里,“产业韧性”意味着确保石油、矿石以及运输这些资源的漫长而集中的供应链。这一定义已不再足够。随着全球经济日益呈现多极化,供应链一次又一次遭受冲击——疫情、战争、干旱、出口管制——各国政府正在重新认识一个令人不安的事实:在需求所在地附近生产产品的能力,是一项战略优先事项,而非事后考虑。

生物学应处于这一重新思考的核心。生物制造——通过改造细胞来生产几乎一切事物,包括化学品、材料、食品、蛋白质、药品和燃料——特别适合需要生产更加灵活、更加分散且更难被扰乱的世界。问题已不再是生物学是否能够做到这一点。问题在于,各国是否愿意投入其所需的核心产业基础设施,还是将其搁置在小众创新领域,并因此落后。

为何生物经济如今如此重要?

生物经济已是全球经济的重要组成部分。据多数估计,其规模已达4至5万亿美元,并有望在2050年前增长至30万亿美元。这并非一个投机性的前沿领域,而是一个正在实时形成的产业基础。至少目前已有50个国家制定了国家生物经济战略或政策,而最大的经济体正从口头表态转向实际投入。

欧盟发布了其《欧盟具有竞争力和可持续性的生物经济战略》,该战略于2025年11月发布,明确将生物学视为战略自主和韧性的问题。中国于2022年通过了国家生物经济战略,美国国防部也已承诺在五年内投入2.7亿美元用于支持生物技术以构建有韧性的供应链。当国防部门为发酵技术提供资金时,范式转变已显而易见。

全球南方国家的利害关系最为重大:从巴西到印度,原料丰富的经济体已转向分布式生产枢纽,而非仅作为原材料出口国。

韧性问题具有结构性。化学品和材料的全球供应链高度集中,往往依赖少数拥有石油储备、大型农业基地或特定加工能力的国家。这种集中恰恰使其变得脆弱。生物制造提供了一种不同的布局方式:生产可在区域内选址,利用本地原料运行,并且无需在附近建设石化综合体即可投入运营。近期一项《Nature Communications》分析明确指出:供应链韧性正日益成为生物制造的设计标准,与成本和环境绩效并列,其价值恰恰在于能够降低对地缘政治冲击的暴露程度。

前进之路:不仅要设计生物学,还要运营生物学

围绕生物学领域人工智能的大部分热议都集中在发现环节——设计新菌株、预测蛋白质结构、加速研发。这些工作意义重大,但它只解决了问题的一半。另一半是运营层面:如何在工业规模下持续稳定、优化、转移并经济地运行生物过程。

这正是人工智能如今所进入的领域,也是其对韧性影响最大的领域。在机器学习、数字孪生和预测性过程控制方面的进展,使运营人员能够实时监控活的生产过程,并在其偏离规格之前进行调整,而不是在一批产品报废之后才做出反应。从每批数据中学习的强化学习模型,可逐步提高产出率并增强一致性。其效果是将生物学固有的复杂、多变特性转化为可重复的操作——而可重复性正是分布式生产得以可行的关键。一个可以可靠转移的工艺,就是一个可以同时在多个地点运行的工艺。

人工智能带来的运营收益不止于单一设施。从历史上看,生物工艺知识高度依赖工匠经验,深植于经验丰富的操作人员之中,并针对特定发酵罐或场地的独特条件进行校准。这种工匠式的基础正是放大生产规模经常失败的原因之一:在一个地点行之有效的做法,未必能够顺利转移到另一个地点。人工智能通过将积累的工艺知识编码进随工艺一同迁移的模型中,改变了这一局面。当某一设施优化了一次发酵运行时,这些经验可以为下一次部署提供基础,而无需从头重建。要使分布式生产网络真正发挥网络的作用,而不是孤立的孤岛,这种可移植、已编码的知识正是其中的纽带。

这里有一个值得借鉴的先例。化学品、半导体和能源行业各自在一代人之前经历了其产业智能化革命,当时软件开启了更为优越的大规模工厂运营方式。生物制造如今正进入同样的时代。那些掌握生物领域运营智能的国家和企业,将是真正能够建成战略文件所描述的有韧性、分布式产能的先行者。

这对政策制定者提出了哪些要求

将生物学视为战略基础设施,意味着三项具体转变。第一,资助制造环节,而不仅仅是发现环节——包括中试和示范设施、共享基础设施,以及使工艺可转移的数据系统。奖励基础设施发展的经济生态系统,其重要性与政府强制性主导和管理的努力同等重要,甚至往往更为有效。第二,为真正基础设施所需的长周期构建公私投资结构。第三,投资于劳动力和关键工具,使分布式网络真正作为一个整体发挥作用。

生物学已不再是产业韧性的可选项。它是少数能够实现以下目标的工具之一:在本土生产关键材料、摆脱对关键瓶颈环节的依赖,并随条件变化而调整适应。科学已经准备就绪,战略逻辑也已清晰。剩下的是更为艰巨、不那么引人注目的工作,即学会在规模上运营生物学——而这正是希望保持韧性和竞争力的国家需要聚焦之处。

论坛正在聚焦创新如何从突破走向规模化并产生影响,相关内容将在2026年6月23日至25日于中国举办的夏季达沃斯论坛前发布。请关注最新动态。

当创新超越突破性进展时,它就变成了具有影响力的创新。
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