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中国电子信息产业发展研究院电子信息研究所发布《人工智能赋能生物制造研究》

核心观点:

(一)政策与市场双轮驱动,人工智能赋能生物制造产业加速发展。国家层面,国务院《“人工智能+”行动意见》明确赋能生物制造,工信部等八部门围绕菌种设计、工艺预测等四大维度部署转型指引,并发布首批典型应用案例推动全产业链融合。地方层面,北京、江苏等多个省市将“人工智能+生物制造”纳入规划,央地协同政策体系初步形成。市场层面,全球人工智能赋能生物制造产业进入高速增长期,中国市场规模潜力加速释放。一级市场技术融合类项目受资本青睐,国有资本加速布局,产业成熟度稳步提升。

(二)人工智能正在重塑生物制造全产业链条。在菌种设计环节,生成式模型与蛋白质语言模型的引入实现了从“挖酶”到“创酶”的跨越;在工艺开发环节,数字孪生与人工智能预测相结合,推动工艺开发从试错式向理性设计转型;在过程控制环节,基于深度学习的闭环系统推动生产过程从人工值守向智能化自主运行跃升;在放大生产环节,通过虚拟放大实验辅助破解中试产业化瓶颈。

(三)数据、模型与转化等多重挑战制约融合发展。数据层面,上游基因序列、蛋白质结构等来源分散、标准不一,下游生产过程数据因缺乏统一采集共享机制而割裂于机构内部,单一主体样本有限难以满足模型训练需求。模型层面,AI 模型可解释性不足,用于蛋白质设计的大语言模型可能生成序列评分虚高但存在缺陷的候选物,决策不透明制约科学认同与监管审批效率。转化层面,中试阶段传热传质效率下降、数据采集难度高,加之 AI 研发投入相对高昂,对技术推广构成现实压力。

(四)建议从数据、模型、转化、人才四个维度系统发力,推动人工智能深度赋能生物制造产业。在数据层面,构建国家级生物制造可信数据空间,采用隐私计算实现安全汇聚与脱敏共享,建立数据贡献激励机制。在模型层面,构建可解释 AI 研发验证体系,推动行业通用验证基准数据集与测试标准建设。在转化层面,建设国家级数字化中试平台,集成数字孪生系统,研发面向工艺放大的 AI 预测模型,鼓励龙头企业开放中试场景并给予研发费用补贴。在人才层面,创新复合型人才培养模式,构建模块化课程体系,培育融合型创新主体。

1. 人工智能赋能生物制造产业发展现状

01央地政策协同发力,构建系统化支撑体系

02技术融合加速,人工智能重塑生物制造全链条

03市场高速增长,资本持续加码

中国人工智能赋能生物制造市场潜力逐步释放。全国生物制造产业总规模已达 1.1 万亿元,生物发酵产品产量占全球 70%以上,为技术融合提供了产业基础。

2. 需解决的问题

01基础数据支撑不足

02模型验证与可解释性面临挑战

03产业化转化遇阻

04跨界复合人才短缺

3. 应采取的对策建议

01基础数据支撑不足

从标准、平台、机制三个维度统筹推进数据基础能力建设。在标准层面,针对基因序列、蛋白质结构、发酵过程参数等关键数据类型制定国家级生物制造数据采集与标注规范。

02模型验证与可解释性面临挑战

从模型、验证与生态三个层面系统构建 AI 模型可解释性与验证标准体系。在模型源头层面,支持产学研联合开发可解释 AI 工具,推动蛋白质设计、代谢路径预测等关键任务的输出逻辑可追溯、可验证。

03产业化转化遇阻

布局建设一批国家级生物制造中试平台,着力提升工艺放大能力。支持建设开放式数字化中试基地,集成在线传感、过程分析技术及数字孪生系统,实现对传质传热、代谢流等关键参数的实时采集与智能分析。

04跨界复合人才短缺

构建多层次、跨学科的产教融合培养体系,加快破解复合型人才供给不足问题。在学科建设层面,鼓励高校设立“人工智能+合成生物学”“智能生物制造”等交叉学科方向,构建涵盖 AI 算法、生物学、化工制造、产业经济的模块化课程体系,打破传统学科壁垒。


研究方法与数据来源

本报告采用定性与定量相结合的研究方法,通过多维度、多层次的数据采集与分析,确保研究结果的科学性与可靠性。研究团队严格遵循国际通用的研究标准,运用先进的数据分析工具,对海量数据进行深度挖掘与专业解读。

研究方法

文献研究法:系统梳理国内外相关政策文件、学术文献与行业报告
问卷调查法:针对目标企业开展大规模问卷调查,获取一手数据
深度访谈法:邀请行业专家、企业高管进行半结构化访谈
案例分析法:选取典型企业进行深入剖析,总结成功经验
统计分析法:运用SPSS、Python等工具进行数据分析与可视化

数据来源

政府统计数据:国家统计局、工信部等官方发布数据
行业协会数据:各行业协会发布的年度报告与统计资料
企业公开信息:上市公司年报、企业官方网站披露信息
专业数据库:Wind、同花顺、Choice等专业金融数据
媒体新闻报道:主流财经媒体发布的行业新闻与分析文章

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