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【大纪元1月8日讯】信息技术具有普遍渗透性，以微电子技术、软件技术、计算机技术、通信技术为核心而引发的集成化、数字化、网络化、智能化、综合化信息技术革命，不仅造就了强大的信息技术产业，也促进了其他产业包括生物技术产业的发展。
一、生物技术产业的发展状况
生物技术产业自1973年重组DNA技术创建以来，开始显现出巨大的应用价值和商业前景。在短短20余年的时间里，现代生物技术的应用已遍及医药卫生、农业食品、化工环保、资源能源、海洋开发等各个领域，对解决人类所面临的健康、食物、资源、能源、环境等重大问题显示出巨大的作用和潜力。生物技术正形成一个全球化的产业，并被世人公认为是21世纪最重要、最具潜力、最具投资吸引力的产业之一。全球现代生物技术产品的销售额，1980年为零增长，1997年则达到130亿美元。
当前，美国、日本、英国等西方发达国家生物技术产业处于领先地位，并占据绝大部分市场份额。日本《日经生物技术》编辑部对日本生物技术市场的调查结果显示，1991年时日本市场的生物技术产品销售额达到2648亿日元，到1996年则达到了6552亿日元，五年时间增长了一倍多。
从目前来看，生物技术产业有这样几个主要的发展方向﹕1.医药生物领域，利用重组DNA技术将生物体内生理活性物质的基因在细菌、酵母、动物细胞或转基因动物中大量表达生产的新型药物﹔2.农业生物技术领域，研究开发转基因农作物、菌根生物等﹔3.海洋、环保等领域，包括海洋天然产物、海洋药物，以及消除有害物质和废弃物的转化再利用等项研究。
生物技术产业的发展前景为世界各国所看好，前途远大。以医药生物领域为例，自1982年世界上第一个基因工程药物重组人胰岛素获准生产销售之后，以基因工程药物为主的各种基因工程产品和细胞工程产品陆续商品化。目前，美国1300家生物技术公司的60%以上，欧洲700家生物技术公司的43%以上，都在积极从事生物药品的研究开发。1999年，全球500种畅销药品中，生物技术药物的销售额达到215.4亿美元，预计到2006年可超过250亿美元。据预测，世界生物技术药物的销售额将以年均10%～15%的速度增长。
二、生物技术发展离不开信息技术的支撑
信息技术是国民经济发展的“倍增器”、“催化剂”，它不仅在提升传统产业过程中发挥着举足轻重的作用，而且日益渗透到新兴的高新技术产业特别是生物技术产业领域，引发了生物工程、分子合成、医药卫生技术的革命性的发展，促进了当前生物技术全面创新的新局面。
现代生物技术的兴起与信息技术的发展息息相关。当前，技术之间的界限日趋模糊，各种技术尤其是高新技术的交叉融合已经成为科技发展的趋势，生物技术与信息技术的紧密结合已经变得尤为迫切。
1.信息技术与生物技术日趋紧密融合
不管是生物技术还是信息技术，涉及的对象都是物和信息，它们之间的关系密不可分。更准确地说，信息技术正日益成为生物技术的基础。信息技术的飞速发展不仅给生物技术发展提供了强有力的工具，而且开辟了全新的发展空间。信息技术与生物技术的日趋紧密融合衍生出众多交叉技术，引导生物技术向纵深发展。
信息量十分庞大，是推动现代生物学信息技术化的最大理由。换句话说，正因为有了信息技术，才有了新生物学以及新的生物技术。大量信息的处理，离不开计算机与高性能的计算系统。现代生物技术转变为商业行为，在成本和时间上将受到极大的限制。信息技术的发展使这一难题迎刃而解。这还不仅仅是因为硬件的处理能力飞速提高和成本大大下降，新的数据处理程序以及制作高效率的数据库这些软件技术方面的飞速发展，都大幅提高了遗传信息的破译速度，并大大降低了成本。另一方面，信息技术领域的行业巨头的目光随着生物技术的发展开始转变，涉足生物技术领域的IT企业越来越多，而且对信息技术产业的投资热也在一定意义上加速了信息生物技术的诞生及其产业发展。
信息技术和生物技术的结合，还表现在生物技术现场使用的仪器方面。最有代表性的是基因排序器。对于在新的生物技术前沿从事研究的专家和技术人员来说，谈论更多的无疑是“由显微镜到电子计算机”和“从显微镜到基因排序器”。基因排序器是自动破译基因排列组合的装置。正如观察生物体不可缺少显微镜一样，要破译遗传信息也不可缺少这个基因排序器。它的工作原理是，把作为检体的基因分成基本单位，再对碱基的排列进行测序。作为装置，其关键在于如何把检体基因分成基本单位，然后是如何把分成基本单位的基因的碱基排序破译出来。因为这些技术的高低直接关系到基因排序器品质的优劣。
2.信息技术为生物技术提供了技术发展的平台
21世纪席卷全球的现代科技革命，是以生物技术与信息技术为主要特征的。正如生物研究中绘与底物的关系一样，生物学科不断将信息学科的最新科研成果作为促进自身发展的催化剂，而信息科学则将生命科学中的神经网络和视觉原理等生物模型引入以解决复杂的非线性控制问题与机器人视觉问题。与此同时，两种高新技术的相互融合，派生出一个全新的、异常活跃的研究领域──生物信息技术平台，生物传感器则是其中最典型的代表。生物信息学技术平台主要由数据库技术、计算机网络技术及应用软件的开发和应用三大部分组成。人类基因组计划的开展与被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生主要应归功于大规模DNA测序技术和生物信息技术的发展。生物信息技术平台在生产管理的信息处理方面已建立了一套技术平台数据交流和处理、分析、管理系统，同时也为生产管理、人员管理、物资管理提供电子化管理工具。
生物芯片技术是随着人类基因组计划（Human Genome Project，HGP）的深入发展，由微电子技术所代表的信息技术与生物技术结合形成的产物。生物芯片是通过缩微工序，利用微电子、微机械、化学、物理技术和计算机技术将生命科学研究中许多不连续的分析过程集成于硅片、玻璃片或陶片等固相密质载体上，使这些分析过程连续化、微型化、集约化和信息化，所检测的生物信号种类有核酸、蛋白质、生物组织碎片甚至完整的活细胞。这一过程中计算机技术被用来检测待测样品的遗传信息，进而揭示基因与疾病发生、发展的内在关系。
生物芯片技术是近年来在生命科学领域中迅速发展起来的一项高新技术。常用的生物芯片分为三大类﹕即基因芯片、蛋白质芯片和芯片实验室。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。芯片上集成的成千上万的密集排列的分子微阵列，能够在短时间内分析大量的生物分子，使人们快速准确地获取样品中的生物信息，效率是传统检测手段的成百上千倍。它将是继大规模集成电路之后的又一次具有深远意义的科学技术革命。
近年来，美国科学家宣布的可使医学技术革命化的“仿生学芯片”，也是利用现代生物技术与信息技术将活细胞和硅化电路相结合的结果。“仿生学芯片”成功地把人类的组织细胞装置在电脑芯片的小室内，首次实现电脑讯号控制人类活细胞。科学家透过指挥微小的装置打开或关闭细胞，有可能促使癌细胞自行打开，容许有害的力量侵入，从而自我毁灭。
3. 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StorageWorks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。
计算机技术与生物技术的结合使生物计算机得以诞生。生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与周围物理化学介质相互作用的过程。计算机的转换开关由绘来充当，而程序则在绘合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。生物计算机的信息储存量大，模拟人脑思维﹔既有自我修复的功能，又可以直接与生物活体相连。在基于数学理论的基础上，密码的研究趋势出现了基于物理的量子密码和基于生化DNA密码的研究。数字化隐形技术为数字化知识产权保护提供了新型防伪机制，而把数字化与密码结合起来，则提供了保密应用的新轨道。为了提高信息社会安全的数字化环境，在传统的网络安全信息系统的构作中，国际上出现了将可信计算机技术与密码技术结合起来，构作公开密钥基础设施（PKI）的热潮。在实现安全功能的方法上，以软件实现、硬件模块实现、系统内核实现，发展到了安全系统建立在硅片上。
如今，人们越来越清醒地认识到，超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的，高性能计算技术可以为人类做出更大的贡献。
4.信息技术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。
21世纪是生命科学的时代，也是信息时代。随着人类基因组计划的实施，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对巨大而复杂的数据，运用计算机管理数据、控制误差、加速分析过程势在必行。计算机和因特网的发展更是为生物信息的传递提供了硬件基础和便利。生物信息技术以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，主要体现在基因组学(Genomics)和蛋白组学(Proteomics)两方面，具体说就是从核酸和蛋白质序列出发，分析序列中表达的结构功能的生物信息。随着生物技术及其产业的发展，各种数据库几乎覆盖了生命科学的各个领域。核酸序列数据库有GenBank, EMBL, DDB等，蛋白质序列数据库有SWISS-PROT, PIR, OWL, NRL3D, TrEMBL等，蛋白质片段数据库有PROSITE, BLOCKS, PRINTS等，三维结构数据库有PDB, NDB, BioMagResBank, CCSD等，与蛋白质结构有关的数据库还有SCOP, CATH, FSSP, 3D-ALI, DSSP等，与基因组有关的数据库还有ESTdb, OMIM, GDB, GSDB等，文献数据库有Medline, Uncover、商业数据库如MDL等。利用信息技术可以将多个数据库整合在一起提供综合服务，如EBI的SRS(Sequence Retrieval System)包含了核酸序列库、蛋白质序列库，三维结构库等30多个数据库及CLUSTALW、PROSITESEARCH等强有力的搜索工具，用户可以进行多个数据库的多种查询。因此，信息技术对于生物技术领域的资源共享、信息快速传递、检索等具有重要的作用。
三、软件技术在生物技术发展中担当着至关重要的角色
软件技术及其产业是信息产业的核心与灵魂。软件产业的发展与否是衡量一个国家综合实力的一项重要标志，其战略地位关系到一个国家经济、科技、社会发展和国家安全的未来。在发达国家，硬件与软件市场的比例通常为1﹕1。软件技术的革命推动了网络技术从第二阶段到第三阶段的飞跃。事实上，软件在网络技术，像半导体、光纤及通信发展过程中扮演着越来越重要的角色。软件技术的创新和发展将使网络应用者改变先前以不变应万变、被动地处理信息的状态，并以更加灵活主动的姿态去面对眼前的虚拟世界﹔整合了服务器、路由器、转换器的软件服务的价值将在网络用户端实现最大化，软件将会成为网络发展和应用的最重要的动力。
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。今后，越来越多的具有强大功能的计算机软件将会被用来搜集、存储、分析、模拟和发布信息。
1．生物技术领域各类数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术。
生物技术发展过程中将产生大量的信息、数据等等。为了便于数据的搜集、整理和处理以及信息的管理、传递和共享，需要建立相应的系统的信息资源库和数据库。而信息资源库与数据库的建立则需要相应的性能良好的软件支撑。一方面，在生物技术领域，不仅系统软件需要不断的更新换代，而且应用软件也需要不断的改进，才能适应日新月异的生物技术。另一方面，如果没有相应的软件及技术支撑，生物技术领域的信息交流、获取、数据库的管理及其安全性等等都难以有效的保证。
2．生物技术领域的核酸低级结构分析、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。
核酸低级结构分析、引物设计、同源分析、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、分子高级结构显示、生化反应模拟等等也迫切需要相应的软件及其技术。没有相应的软件及其技术，核酸各级结构的分析、功能探测都将难以完成。生物类软件及其技术可以用来全方位的进行引物设计、试验及模拟应用等。某些应用软件还可以对生物体尤其是在农业领域可以对作物的后代进行同源性鉴定、分析。此外，软件在蛋白质各级结构分析、基因序列测定等方面也具有重要的用途。而且，利用合适的软件可以模拟生物体内纷繁芜杂的生物化学反应过程，进而为寻找具有一定应用价值的原料、催化绘类及其反应条件等，进而有助于研究和寻找生物致病因素、机制等等。
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。
在生物安全和生物信息安全领域，高性能的安全管理软件及软件技术就显得愈发重要。基因技术与网络传播技术的发展，特别是转基因食品与转基因动植物品种的释放与扩散，使得生物安全与生物信息安全问题日益突出。生物技术是一把“双刃剑”，恰如核技术一样在造福人类的同时也可能会因管理等方面的疏漏而给人类带来灾难。因此，加强生物尤其是转基因动植物、微生物的安全化、规范化管理意义重大。软件技术尤其管理软件的发展为我们提供了强有力的管理工具。管理软件在网络技术的配合下完全有能力作到可以将某个地区或国家甚至是全球所有的转基因动植物、微生物等加以系统化的归类后进行管理，这对于防范利用转基因技术或转基因技术的产物进行地域性、超地域性犯罪等具有重要的价值。
此外，软件技术的发展对加强生物信息安全管理也具有重要的意义。当前，世界各生物技术发达国家都十分注重生物技术领域的信息收集和整理，并展开在稀有生物资源领域的争夺，尤其是生物遗传资源的争夺更加激烈，例如印度的“香米事件”、巴西的“碎石草事件”等。对于我国而言，这种局势将更加紧迫，由于我国知识产权法制的不甚发达，在加上信息管理技术的落后，尤其是具有自主知识产权的管理软件欠缺，为我国生物信息安全的管理埋下了“危机”。因此，我国生物信息资源的管理更需要功能强、性能优良的软件，加强生物技术领域的软件技术开发和软件制造已经成为当务之急。
软件及其技术已经成为生物技术发展不可或缺的工具，软件产业发展与繁荣对于生物技术及其产业的发展至关重要。
四、信息技术为生物技术产业的发展开辟了新的道路
信息技术在对生物技术产业的融合和渗透又派生出许多新兴产业，为生物技术产业在更高技术层次上的发展开辟了广阔的道路。
医药生物技术领域，人们很难将医药生物技术的进步与信息技术，尤其是高性能计算与模拟仿真等发展割裂开来。实际上，许多一流的科学家都相信，高性能计算是生物和医药的未来。疾病诊断、药物检测、临床试验及运用等都离不开信息技术。信息技术尤其是软件技术、网络技术、高性能计算技术等对创制药物加快发展新型化学合成药物、手性药物、放射性药物及糖类药物，大力发展控释和缓释技术、微囊技术、靶向制剂、透皮吸收制剂等其它新型制剂，初步建立比较完善的创新药物开发、生产体系，大幅度提高我国在参加WTO后医药工业的竞争力等，发挥着越来越大的作用。
农业生物技术领域，信息技术促使现代生物技术广泛应用，加速了动植物优良品种的培育，提高了对重大自然灾害的防治能力。信息技术的软、硬件投资使该领域的技术水平和竞争能力随着信息化程度的加深而不断提高。
环境与生态保护领域，利用信息技术，特别是计算机、软件及网络技术进行生物学、生态学、基因学等方面的科学研究，对生物的基因进行透彻分析，对生命的本质进行探索，能够揭示更多复杂、深奥的现象、机理和关系，进而建立区域性的发达环境信息系统和先进的决策管理体系，大量地、及时地采集、监测、处理、分析各类信息，无疑会更加有利于生态环境保护、生物物种保护与人工育种等。
信息技术的发展使安全认证授权产品、安全平台/系统、网络安全检测监控设备等逐步应用生物技术领域，这对于建立完整的适应生物技术产业发展的信息安全系统，从而实现生物产品产业化、规模化安全化生产具有重要的意义。而且，高性能的软件技术或软件已经成为生物技术企业未来发展必不可少的工具。
从产业总体发展趋势来看，生物技术产业与信息产业的融合日趋紧密和明显。全球生物技术企业和IT企业的融合空前激烈，生物制药日益向信息产业靠拢，IT企业也大规模进军生物技术产业，尤其是基因、蛋白质和生物芯片及生物信息等领域。IBM公司预测，到2004年，生命科学领域的IT年销售额将高达30亿美元。 （摘自《软件世界》2002年第一期）(http://www.dajiyuan.com)
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