信息技术、生物技术，21世纪谁与争锋？

　　20世纪中后期以来，人类正经历着有史以来最为迅速的以信息技术为代表的科技革命。信息技术在经济和社会各领域的广泛应用和渗透，深刻改变了人们的生活、生产和思维方式。信息技术促进了国际经济结构调整，加快了经济全球化进程，以信息化和信息产业发展水平为主要特征的综合国力竞争日趋激烈。目前，世界信息产业年生产总值超过万亿美元，持续增长的势头十分强劲，是世界经济中发展最迅速、规模最大的产业。而在进入新千年，当大批网络公司纷纷陷入困境的时候，年青的生物技术产业却显示出强劲的发展势头，成为当今高技术产业发展的核心动力之一。受益于信息技术革命而成为全球首富的比尔？盖茨曾预言：超过我的下一个首富必定出自基因领域。

21世纪谁与争锋？信息技术还是生物技术？ 

信息技术与生物技术发展的共同点 

回顾科学史可以看到，20世纪上半叶是物理学的黄金时代，在应用领域中的标志性成就，在30-50年代为核能的研究、开发和利用，50-70年代为航空航天技术的发展，在此期间，我国发射了“两弹一星”。从70、80年代开始，信息科学和生命科学逐渐占据“龙头”地位，其影响将延续到整个21世纪，信息技术和生物技术的发展有其共同之处。

一是信息技术和生物技术都是当代前沿高新技术；二是我国政府在信息技术和生物技术领域都建立了良好的政策环境；三是我国在信息技术和生物技术领域都取得了举世瞩目的成就；四是信息产业和生物技术产业在我国都拥有广阔的发展空间；五是我国信息产业和生物技术产业发展都受人才短缺瓶颈制约；六是我国信息产业和生物技术产业发展都缺乏自主核心技术。目前我国在信息技术和生物技术领域均存在缺乏自主核心技术问题，导致产业企业创新能力弱，利润率很低，在竞争中无法把握主动权。

我国电子信息技术装备还处于国外同类产品模仿阶段，关键电子设备和现代化生产线以引进国外为主，关键元器件、配套件也主要从国外进口，软件、系统集成、集成电路设计、通信、网络产品多处于起步阶段。PC机和大部分整机生产以CKD、SKD组装为主，移动通信手机生产以三资企业为主。由于低水平重复建设和技术装备落后，与国外先进水平相比，我国电子产品普遍存在低档、低质、低价和市场竞争力弱等问题。

我国生物技术产业也主要是跟踪国外而发展起来的，基本上是国外研究开发什么，我们也研究开发什么，很少有创新产品，这种状况在新药研制中尤为突出。目前，我国已取得新药证书的21种基因工程药物和疫苗中，只有3种拥有自主知识产权。

信息技术和生物技术发展相异之处 

作为20世纪后半叶蓬勃发展起来的两个高科技领域，信息技术和生物技术不仅技术特性迥然不同，其产业化进程也存在着较大的差异，尽管这种差异随着时间的推移和技术之间的渗透正在逐步缩小。

1.信息技术行业渗透性强，生物技术通用性强 

信息技术的多样性及应用的广泛性，决定了信息技术具有很高的行业渗透性，可以应用到许多行业和领域，从而带动信息产业及其它产业的发展。目前，信息技术的应用领域已经覆盖到生产制造、产品设计、办公室业务、家庭生活、医疗保健、教育、交通通讯、商业、科研、娱乐、保安、金融、气象、资源勘探、军事、大众传播等许多方面。在产业内部，信息技术带动了微电子、半导体、激光、超导等产业的发展；在产业外部，带动了一批诸如新材料、新能源、机器制造、仪器仪表、海洋、航天航空、农业等产业的发展。

生物技术如转基因技术，具有很强的通用性，它可以应用到医药、农业、环保、食品、化工和能源等领域，将使这些领域发生革命性的变化。

2.信息技术出成果快，生物技术产品研发周期长

生物技术产品从开始研制到最终转化为产品要经过很多环节：试验室研究阶段、中试生产阶段、临床试验或田间释放阶段（I、II、III期）、规模化生产阶段等，每个环节都有严格复杂的技术和安全性审批程序。开发一种新的生物技术产品需要周期较长，如生物技术药品一般需要8-15年的时间。

与生物技术产品相比，信息技术产品的研发周期相对要短得多。如在北京市人民抗击“非典”的关键时刻，北京的IT企业在短短两天时间内，迅速构建起全市SARS信息报送系统、疫情分析决策支持系统和流行病调查信息系统。信息系统的快速建立使得人们能够准确、及时地获取有关SARS的各类信息，有力地支持了科学决策。 

3.信息技术产品更新换代快，生物技术产品可替代性弱

信息技术产品的更新换代速度是以往任何产品所无法相比的。1975年，摩尔提出了著名的“摩尔定律”，即平均每18个月集成电路芯片上集成的电子器件数翻一番，而价格却下降一半。20世纪70年代以来，集成电路的发展一直遵循该定律，带动了以集成电路为基础的整个电子信息产业快速更新。相对而言，生物技术产品的更新速度慢，这与生物技术产品本身就是针对生物体某个具体需求设计有关。

4.生物技术需要经验型人才，信息技术偏爱年轻人

生物技术作为一门实验性学科，决定了这个领域的人才只有在研究生毕业后，至少有5年以上的实验室工作经验才能独立完成某个产品的研究和开发工作。所以当一个生物技术创业人才出现的时候，他的年龄可能已经到了35岁上下。而信息技术产品的快速更新换代首先就要求研究人员具备快速的反应能力，因此从这种意义上讲，信息技术的创业人才一般都较为年轻，现实也是如此。

5.生物技术产业发展有资源依赖性，信息产业发展可因地制宜

生物技术产业具有资源依赖性强、技术依赖性强、市场垄断性差等特点，包括药品和农业等在内，生物技术在应用方面具有很强的地域性，这为资源丰富、技术基础相对较差的我国带来了难得的发展机遇。以色列、巴西、古巴等少数生物技术实力并不强的国家，集中力量优先发展某些技术，取得了成功。我国具有易于集中优势力量、技术水平先进、生物资源丰富、潜在市场广阔的优势，把握当前发展生物技术及其产业良机，实现技术和经济的跨越性发展，对创造就业机会、提供新产品、改善生活质量和提高国家竞争力具有重要意义。

与生物技术产业比较，信息产业的产业链长，各地可以根据具体情况发展适合本地的信息产业。

6.生物技术比信息技术更深地触及人类的生存基础

生物技术涉及到更为复杂的伦理、法律和现存的社会秩序，人们对其有着发自内心深处的恐惧和担心，比如对转基因食品、克隆动物、克隆人以及担心未来是否会分化为有着优势基因的人和弱势基因的两类人，并由前者统治后者，归根结底是人类担心为自己掘下坟墓，毁灭自身。尽管类似的问题信息技术也有，但信息技术的问题看起来，至少还不会毁灭人类。因此生物技术在发展中遭遇的阻力要比信息技术大得多，其产品的开发和转化为生产力最终进入消费市场以及融入人们的生活所需要的时间会很长。



        7.信息产业政策体系较完备，生物技术产业政策亟需完善



        生物技术与信息技术的融合趋势



        信息技术和生物技术都是高新技术，二者在新经济中并非此消彼长的关系，而是相辅相成，共同推进21世纪经济的快速发展。



        1.生物技术的发展需要信息技术支撑



        （1）信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在人类基因组草图的绘制过程中，高性能计算技术发挥了巨大的威力，康柏公司的Alpha服务器为研究人员提供了出色的计算动力。赛莱拉公司计划将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列。为了完成该历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，公司动用了700台互联的Alpha 64位处理器，运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时，公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年10TB速度增长的数据库管理工作。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。

此外，信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。

（2）生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加，软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑：1) 各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术；2) 核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑；3) 加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。

2.生物技术为信息技术发展开辟了新的道路

（1）生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据，只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程，使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程，并非一般的计算机力所能及，而需要具有超级计算能力的计算机。因此，生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求，从而推动信息产业的发展。

（2）生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关（molecular switches）。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年，DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA计算机的研制迈出了重要一步。

与计算机相比，生物计算机具有以下几个方面的突出优点：

1) 密集度高。如果用DNA分子制成生物电子元件，将比硅芯片上的电子元件要小很多，甚至可小到几十亿分之一米。而且，生物芯片本身具有天然独特的立体化结构，其密度要比平面型硅集成电路高10万倍。

2) 运行速度快。如果让几万亿个DNA分子在某种酶的作用下进行化学反应，就能使DNA计算机同时运行几十亿次，这就意味着运算速度要比目前的硅半导体逻辑元件开关速度高出1000倍以上，比当今最新一代超级计算机快10万倍。

3) 具备自我修复功能，增强计算机的可靠性。由生物分子构成的分子集成电路也同一般的生物体一样，具有“自我修复”的机能，就是说，即便是这种芯片出了点故障也无关大局，它能够慢慢地自动恢复过来，达到“自我修复”。所以，这种生物计算机的可靠性非常之高，经久耐用。这对于目前的电子计算机来说，简直是一件不可思议的事情。

4) 能量消耗极低。由于这种有机分子的生物化学元件是利用酶催化反应来进行工作的，所需能量极少，仅相当于普通计算机的十亿分之一，而且计算机不存在元件发热的问题。

5) 超强的存储能力。如体积为一立方米的液体DNA计算机，存储的信息比世界上所有计算机存储的信息总和还要多。 

当然，生物计算机要真正超越电子计算机，还需要在DNA大分子操纵技术等方面有大的突破。尽管如此，许多科学家认为，21世纪将是生物计算机的时代。

21世纪谁与争锋？信息技术和生物技术共领风骚

作者:中国电子信息发展研究院副院长 龚晓峰