合成生物学和生物工程的机遇与风险

<正>不管是从短期还是长期来看,各种合成生物学和生物工程技术带来的既是无限的机会也是巨大的挑战。2017年11月21日,剑桥大学存在风险研究中心(the Centre for the Study of Existential Risk at the University of Cambridge)在e Life杂志上发表的一篇报告,汇总了合成生物学行业从业者、创新者、研究者以及英美两国国家安全界众多人士关于该领域主要新兴问题的观点,并为各行业决策者总结和预测了未来五到十年合成生物学领域最重要的研究热点以及可能涉及的问题,具体包括:     

全球碳纤维技术发展分析及其对我国的启示

碳纤维是一种含碳量在95%以上,高强度、高模量纤维的新型高分子无机纤维材料,力学性能优异,被广泛应用于航空航天、轨道交通、车辆制造、武器装备等领域。碳纤维研发已被我国列为国家战略性新兴产业。本文简明概述了碳纤维技术领域主要研发国家/地区的研发态势,分析了美、日、欧、韩等碳纤维技术先进国家/地区的发展经验;基于文献计量学分析方法,对2010年以来全球碳纤维研究的论文和专利产出年度趋势、领先研发机构、研究热点等进行分析,以反映碳纤维技术主要研发国家/地区、机构的竞争态势;扫描了2015年以来碳纤维技术研发最新动态和技术进展,以揭示前沿研发趋势。论文最后针对我国碳纤维技术研发提出了几点建议,为我国碳纤维技术未来研发决策布局提供咨询建议。     

针对DNA合成的生物安全活动建议

正从2002年科学家展示了创建完整病毒基因组的方法以来,DNA合成技术已变得越来越容易获得,其应用也日渐广泛。DNA编辑和合成的新方法使操作生物制剂和系统变得更加容易,发生灾难性意外事件或蓄意发生生物事件的风险增加。防止恶意行为者有意或其他用户无意中滥用DNA合成技术来制造病原体或毒素DNA的问题变得越来越重要。核威胁倡议协会(Nuclear Threat Initiative,NTI)和世界经济论坛(World Economic Forum,WEF)于2020年1月9日发布《生物安全创新和减少风险:可获取、安全和可靠的DNA合     

基于DNA技术的对称加密方法

DNA密码是伴随着DNA计算的研究而出现的密码学前沿领域．文中结合现代基因工程技术和密码学技术设计了一个对称加密系统——DNASC．在DNASC中，加密钥和解密钥是DNA探针，密文是特殊设计的DNA芯片．系统的安全性主要基于生物学困难问题而不是传统的计算问题，因而对未来的量子计算机的攻击免疫．加密过程是制作特殊设计的DNA芯片（微阵列），解密过程是进行芯片杂交．在DNASC中，数以万亿计的DNA探针被方便地同时进行杂交并识别出来，从一定程度上体现了DNA在超大规模并行计算和超高容量数据存储方面的巨大潜力．     

生物科技领域国际进展与趋势分析

2016—2017年,世界主要经济体加强在生物资源、合成生物学、微生物组研发、生物基产品与产业等方面的重要战略规划和政策布局,积极促进生物产业新发展,培育生物经济新动能。全球生物科技领域蓬勃发展,生物资源挖掘利用研究更加深入,创新性方法技术突破不断进步,人工设计操作生物体能力增强,生物催化转化能力持续提升。合成生物学、基因组编辑技术、计算机辅助设计、人工智能和仿生制造等前沿交叉技术创新不断涌现,新技术的发展将在未来几年内极大地推动生物科技领域的快速进步。     

未来芯片技术发展态势分析

半导体集成电路是现代信息产业的基石,但主导其发展的摩尔定律正遭遇物理学和经济学双重限制,致使传统的硅基电子技术临近发展极限,亟需采用新型芯片技术推动未来信息产业持续蓬勃发展。各国政企积极布局一系列未来芯片技术,抢占国际半导体技术战略制高点。本文梳理了一批主要未来芯片技术,剖析了这些芯片技术的当前发展现状、所处的成熟度阶段和市场应用前景。最后,对我国未来芯片技术的发展提出了建议,以期为我国相关研究工作提供参考。具体建议包括制定未来芯片技术发展规划,打破国外垄断格局;梯次推进未来芯片技术发展,平衡新技术发展面临的机遇与风险;重点推动存内计算技术研发和商业化,缓解我国芯片技术卡脖子问题。     

精准农业领域专利竞争态势分析

基于incoPat数据库收录的专利数据,对1999—2018年全球精准农业领域的专利申请情况进行分析。结合定量分析和定性研究,探讨精准农业领域的全球专利研究态势、技术研发热点、主要国家的科研水平、重要专利申请人的研发布局。研究发现,近二十年,精准农业领域专利研发处于快速增长阶段,信息采集传感器和变量作业装备是研发热点;中国、美国、日本是最重要的技术来源国,中国进入该技术领域较晚但取得了重大进步;国外机构在信息采集技术和变量作业技术主题占据主导优势,相关研究机构努力的方向是形成核心技术优势、提高专利影响力、增强专利海外布局和促进技术成果转化。     

燃气轮机技术全球专利态势分析

燃气轮机的研发制造水平代表了一个国家的重工业水平,突破燃气轮机的关键技术,是全面深入推进燃气轮机核心技术国产化的必由之路。本文从专利文献的视角,对全球燃气轮机技术专利的国家、机构、技术领域进行全面扫描,掌握全球燃气轮机的技术竞争态势,以期为政府制定政策、研发者确定方向提供参考。分析结果表明,燃气轮机领域专利申请呈现稳步上升状态;美国、欧洲和日本等是世界燃气轮机技术的主导者;该领域研究热点主要集中在燃烧室和透平两大热部件,以满足更高的燃烧初温和热效率要求;燃气轮机技术专利申请人集中度较高,跨国公司均重视对全球市场的专利布局。     

医学领域颠覆性技术发展现状、问题及展望

近年来，人工智能、基因编辑、生物3D打印、诱导多能干细胞、合成生物学等新兴技术备受关注，并逐步运用至临床医学领域，给许多疾病的诊治带来了新方法。这些技术因其独特的优势正在取代或者已经取代传统医疗技术，对现有诊疗理念具有颠覆性的意义。医学领域颠覆性技术的发展，不仅改变了现有的诊疗方式，还改变了现代医学的思维方式。现代医学正逐步向多技术、多学科交叉融合方向发展，并不断孕育新的颠覆性技术。然而，在这些新兴技术进步的同时也产生了很多的问题。本文综述了现代医学中几个代表性颠覆性技术的发展现状，同时对伴生的安全问题进行了浅析及展望。     

美国对量子信息科学发展的政策考量

正美国国家科学技术委员会(NSTC)在2016年7月发布的报告《推进量子信息科学:国家挑战与机遇》中指出,制定一项协调一致和有效的国家量子信息科学(QIS)研发政策需要政府、学术界和私营部门的通力合作,尤其需要解决机构壁垒、教育培训、技术转移、材料制造和资金稳定等关键领域的问题。这些关键领域随后又在能源部报告《基础科学、量子信息科学与计算交界处的量子传感器》以及国会听证会中被反复强调。     

甲醇制汽油关键技术专利分析

利用汤森数据分析器(TDA)、Thomson Innovation分析平台、中国科学院专利在线分析平台等工具,从专利年度申请趋势、专利申请整体技术布局、主要国家和专利申请机构竞争态势、在华专利申请情况等方面,对甲醇制汽油(MTG)技术领域的现状、竞争格局和发展趋势进行分析,发现我国在MTG相关技术研发和专利申请方面起步较晚,但近年来日益重视自主知识产权的技术开发,专利的申请和授权大量集中在近几年,特别是部分能源企业已积极开展技术创新活动和申请专利保护。从专利分析结果来看,以下问题需要引起重视:1)促进核心专利技术的研发与应用,提高MTG经济性;2)开展有组织的专利保护策略研究;3)合理运用知识产权战略开拓潜在国际新兴市场。     

基于专利的全球微藻DHA菌种选育技术发展态势

菌种选育技术是微藻DHA提取的前提和基础,在微藻DHA提取中发挥了关键作用。对其开展专利计量分析,能够为我国DHA生产企业的技术布局以及知识产权战略制定等提供借鉴和参考。本文从专利角度研究了全球微藻DHA菌种选育技术专利的申请数量变化、发明人发展态势、专利技术布局、主要申请机构和菌种选育技术最新动向等。结果表明:近年来,菌种选育技术的专利申请和发明人数量不断增长,在2011年达到了顶峰,技术活跃度和创新度都比较高;杜邦公司、马泰克生物科技公司、巴斯夫植物科学有限公司在微藻DHA菌种选育领域最具有竞争力,这些机构研发各有其侧重点,主要专利保护机构为世界知识产权组织和欧专局;菌种选育领域不断涌现出氨基酸及其衍生物、核酸及其水解物或衍生物、类固醇以及含磷化合物等新技术,新出现的专利技术之间存在较大差异,可见菌种选育技术在不断的拓宽,市场也在不断发展。     

量子技术2.0热点迁移动向分析

<正>"量子技术2.0"作为一项新技术,可用于准确控制量子状态、进行量子纠缠和量子干涉等量子力学特性的测量、通信和信息处理等,代表性研发方向有量子传感器、量子通信、量子密码、量子计算机和量子模拟器等。目前,美国、欧洲和中国政府都在扩大对量子技术2.0的研发投资,日本从2018年12月开始,将其作为"推动创新的三大领域"之一。2019年4月9日,日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency,J     

数字经济中的工业产权战略

<正>2017年9月29日,欧盟委员会合作研究中心(European Commission's Joint Research Centre)与经济合作与发展组织(OECD)联合发布《数字经济中的工业产权战略》(World top RD Investors:Industrial Property strategies in the digital economy)报告,提出了对世界研发投入领先机构创新产出相关的新见解,通过分析全部的工业产权(Industrial Property,IP)(包括专利、商标和外观设计),对这些领先机构所追寻的工业产权战略进行了全面的报道;揭示了其创新、创意和品牌战略,以及对数字化转型的贡献和技术发展。     

从文献计量分析看世界合成生物学研究现状

合成生物学是生物学的一个新兴分支学科.以美国科学引文索引数据库扩展版数据库(SCI-EXPANDED)收录入库,发表于1990～2010年的3 949篇与合成生物学相关的论文为研究对象,通过对论文的产出规模、地域分布、机构分布、研究热点、学科关联性、知识基础等方面的计量分析,在一定程度上揭示出近年来世界合成生物学的发展是一种成果产出不断丰富,理论研究与应用研究均得到积极推进,与众多学科发展联系紧密,各国科研投入力量在显著加强以及美国在全球一枝独秀的局面.     

科学家合成与DNA结构类似的新分子

据新一期法国《科学与未来》杂志报道 ,美国科学家最近在实验室中合成了与脱氧核糖核酸 (DNA)分子结构相近的苏糖核酸分子 ,一些专家认为这种物质包含遗传信息 ,可能是第三种遗传分子。含有遗传信息的DNA和RNA(核糖核酸 )已被人们所熟知 ,DNA分子中的一对核苷酸链相互盘绕组成双螺旋结构。苏糖核酸简称TNA ,是DNA和RNA的“近亲” ,它的分子中含有苏糖 ,这种糖的结构比核糖和脱氧核糖的结构简单。正是由于这种简单性 ,一些科学家认为TNA有可能担负遗传使命。3年前 ,瑞士联邦研究所的阿尔贝特·施诺兹和他的研究小组就已合成了第一…     

日本制造业超大型企业研发体系概况

正针对资本额和有价证券报告中所记载的研发费用都达到1000亿日元的制造业超大型企业,日本科技政策研究所(NISTEP)于2018年4月发布调研报告,解读其研发体系。研发规模:部分企业研发规模超出日本规模最大的国立研发机构;部分运输机器行业企业的研发费用是日本经济产业省科技预算的近2倍;部分企业年均向国外研发企业投入100亿日元左右。     

酶形态的变化能重新定义药物研发途径

由美国科学家完成的一项关键研究发现，参与催化反应的酶经过详细的构象变化，从而完成其生物学功能，该发现向传统药物合成途径的假想提出了挑战，并可能帮助未来的药物设计。传统认为，酶是主要以其生命存在来催化化学反应的生物学分子，酶催化作用传统模式将被这些发现重写，另外，该发现也对当前用于药品制造的抑制剂或工业应用的新颖酶催化剂的理性设计提出质疑。美国斯克利普斯研究院的科学家证明，酶动力学构象波动引导其完成自身的反应周期，蛋白质的热能运动被用来执行催化作用。     

全球生物科技发展态势及对我国的启示

2019年,世界主要经济体加强生物科技领域战略布局,尤其是在生物经济方面提出国家级规划与路线图,在项目部署方面重视前沿颠覆性技术。本文首先梳理了美国、加拿大、欧盟、英国等国家和地区发布的生物经济战略、实施路线图和相关的项目部署。随后对全球生物科技领域的重要进展进行总结,重点关注研发现状和生物技术与其他技术之间交叉融合的大趋势。研究发现,全球生物科技发展呈现以下五点趋势:生物多样性保护形势严峻;生物资源挖掘利用更加深入;新兴技术与工具的快速发展推动生物科学与技术向纵深发展;人类修饰生命创造生命的能力不断提升促进工程生物学应用的不断扩展;全球科技交叉融合日益凸显。最后,基于政策和研发趋势,本文提出了制定国家生物经济发展战略、调整和优化学科布局、支持核心技术研发、制定和完善产业扶持政策等建议,以促进我国生物科技领域的创新发展。     

世界主要国家研发经费概况分析

<正>2019年4月,日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency,JST)下属研究开发战略中心(CRDS)发布《主要国家研究开发战略报告》。该报告对比了日本、美国、欧盟、英国、印度、法国、中国、韩国、印度九个国家/地区的研发经费体系,研发投资(RD)经费总额和不同领域投资经费状况如表1所示。