我国科研智能技术突破推动生物制造产业升级 蛋白质设计大模型展现新质生产力

问题——研发周期长、成本高、试错重,成为部分前沿领域从基础研究走向产业化的突出瓶颈。

以蛋白质设计、药物研发为代表的生命科学研究,长期依赖经验判断与反复实验,既受限于人类对复杂系统的理解深度,也受限于数据规模与计算能力。

面对新药靶标发现、功能蛋白筛选、极端工况酶的定向设计等任务,传统路径往往需要以年为单位推进,效率与投入难以匹配产业化节奏。

原因——数据积累、算法突破与产业需求叠加,推动科研范式发生结构性变化。

近年来,生命科学数据的快速增长为模型学习提供了“燃料”,而更强的特征提取与表示学习能力,使得模型能够从海量数据中识别出人类难以直接捕捉的规律。

上海闵行区的天鹜科技有限公司通过学习海量蛋白质数据,持续为产业化项目提供设计方案,体现出科研从“以实验为中心”向“以数据与模型协同驱动”为中心的转变。

上海交通大学特聘教授、该公司首席科学家洪亮指出,蛋白质是生命活动的重要物质基础,模型在“学习生命语言、预测生命行为”方面的能力,使得蛋白质设计不再高度依赖大量试错,从而显著压缩时间与成本,并扩展到更复杂的目标,例如在多种极端工业条件下仍保持稳定的产品设计,以及探索更便捷的用药方式以满足不同人群需求。

影响——从“提速工具”走向“创新引擎”,带动未来产业关键环节提质增效。

科研流程的变化正在重塑研发链条:一方面,大模型对复杂特征的捕捉能力增强了机理解释与方向选择的确定性。

例如在研究极端环境微生物时,传统指标下差异并不显著,但在更细颗粒度的比较与更多参数维度下,一些与耐酸、耐碱等适应性相关的结构特征得以更清晰地呈现,这为生物医药、生物农业等领域提供更有针对性的研发线索。

另一方面,多智能体系统开始承担文献阅读、假设提出、实验方案设计等任务,推动“实验室—应用场”的转化提速。

由临港实验室牵头、联合相关机构打造的多智能体虚拟疾病生物学家系统“元生”,聚焦药物研发源头的靶标发现环节,已提出与癌症相关的潜在靶标,并将靶标发现周期从以年计显著缩短,折射出新范式在研发前端的现实价值。

对策——既要加快体系化布局,也要补齐基础理论与规则体系短板,形成可持续的创新生态。

当前,多地已围绕生物制造等方向探索典型应用。

工业和信息化部公布的“人工智能在生物制造领域典型应用案例(第一批)”中,来自上海、北京、安徽、天津等地的企业案例入选,显示出从单点突破到链条升级的政策导向和产业趋势。

面向“十五五”规划建议提出的前瞻布局未来产业要求,相关部门与行业需要在多元技术路线、典型应用场景、可行商业模式以及市场监管规则等方面协同推进,推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等方向形成新的增长点。

与此同时,业内提醒,在加快应用落地的同时,还应在提出新的理论框架、验证方法与评价体系等深层问题上持续投入,避免“重应用、轻基础”带来的路径依赖,确保科研范式变革具备长期牵引力。

前景——科学智能有望成为未来产业的重要“底座能力”,并带来跨学科协同与产业格局重塑。

上海人工智能实验室科学智能中心负责人白磊认为,这种赋能不止体现为计算提速,更重要的是体系化推动科研范式变革,促进科学发现与学科交叉。

放眼全球,科学智能正在成为影响科研组织方式、产业创新效率乃至产业竞争格局的关键变量。

可以预期,随着模型能力提升、数据治理完善、实验平台与制造环节进一步贯通,未来产业将从“技术可行”迈向“规模可用”,在药物研发、生物制造、高端材料等领域形成更多可复制的产业化路径。

但要让“加速”真正转化为“高质量”,仍需在可靠性验证、数据安全与合规、知识产权保护、人才培养与跨界协作机制等方面同步完善。

科学智能的崭露头角,标志着人类探索自然、改造世界的能力进入了新的阶段。

从蛋白质设计到药物研发,从基础研究到产业应用,科学智能正在打破传统科研的时空限制,加速科学发现向社会生产力的转化。

然而,这场变革远未到达终点。

未来需要更多的理论创新与实践突破,需要科研机构、产业部门与政策制定者的深度协作,共同推动科学智能从"能用"向"好用"、从"好用"向"优用"的升级演进,最终实现科技进步对人类社会发展的更大贡献。