合成生物学与人工智能

欣贝莱生物

合成生物学（Synthetic Biology），简单而言就是以人工手段制造生物系统，与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造的办法不同，合成生物学的研究方向完全是相反的，它是从最基本的要素开始一步步建立零部件。与基因工程把一个物种的基因延续、改变并转移至另一物种的作法不同，合成生物学的目的在于建立人工生物系统（artificial biosystem），让它们像电路一样运行。

合成生物学的主要研究内容分为三个层次：一是利用现有的天然生物模块构建新的调控网络并表现出新功能；二是采用从头合成方法人工合成基因组DNA；三是人工创建全新的生物系统乃至生命体。基因测序、基因合成以及基因编辑技术的加速发展为合成生物学领域的研究奠定了坚实的基础；而计算机、大数据、先进制造及自动化等技术为合成生物学的应用插上了腾飞的翅膀。

人工智能机器是一种能够呈现出人类智能行为的机器。人工智能(Artificial Intelligence，AI)是计算机科学或智能科学中涉及研究、设计和应用智能机器的一个分支。人工智能的近期主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能，而远期目标是用自动机模仿人类的思维活动和智力功能。

美国公司通过数据驱动、人工智能、高通量筛选和机器人自动化的串联模式徐进菌株优化与化合物合成。英国还建造了名为“Foundry”的设施用于DNA制备过程工业化。合成生物学正与人工智能、大数据技术、化学合成技术会聚，加速工程化进程。

人工生命 ( Artificial Life, 简称 AL)主要是通过人工模拟生命系统来研究生命的领域。AL 的概念主要包括两方面内容 ：1）计算机科学领域的虚拟生命系统，主要涉及计算机软件工程和人工智能技术 ；2）基因工程技术人工改造生物的工程生物系统，主要涉及合成生物学技术。人工生命是人工智能和合成生物学的集中应用。

加州理工学院的华裔博士钱璐璐与Erik Winfree教授课题组研究人员在试管中用DNA构造出了人工神经网络，这一人工神经网络可以像大脑一样根据不完整的信息回想起相关的记忆。这标志科研人员在通往人工智能的道路上迈出了重要的一步。这一研究成果公布在Nature杂志上。研究人员表示这种具有人工智能的生化系统，或者至少是具有某些基本的决策能力的生化系统，可以在医药，化学以及生物领域带来不可估量的应用。

在将来，这样的系统也许可以在细胞内工作，帮助回答根本的生物问题或者诊断疾病。如果一个生化过程能够对其他分子的存在做出智能响应，它将会允许工程师们一步一个分子的制造出日益复杂的化学物质，或者搭建出新的分子结构。并且在科技应用之外，对这些系统的设计也可以带给思维的进化过程以间接的认识。

理论上，由合成生物学带来的“细胞药厂”有可能产生任何药物，但在实际应用中，还有很多问题需要攻克。比如，远程操控体内用药如何达到全自动化、数字化精准？“细胞药厂”可否长期有效？这就需要人工智能的加入。

合成生物学与人工智能的结合，将会打开人类对于未来的无穷想象空间！

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