人工智能时代发酵优化与放大技术的机遇与挑战

作     者：夏建业 刘晶 庄英萍 XIA Jianye;LIU Jing;ZHUANG Yingping

作者机构：中国科学院天津工业生物技术研究所智能生物制造平台实验室天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308 河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300401 华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室上海200237 

出 版 物：《生物工程学报》 (Chinese Journal of Biotechnology)

年 卷 期：2022年第38卷第11期

页      面：4180-4199页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 081703[工学-生物化工] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0835[工学-软件工程] 0836[工学-生物工程] 082203[工学-发酵工程] 0822[工学-轻工技术与工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划(2021YFC2101100) 

主　　题：发酵工程 合成生物学 过程优化与放大 数字孪生 知识图谱 

摘      要：人工智能(artificial intelligence,AI)技术正引发一场新的产业革命,其成功应用正从信息产业迅速渗透到各行各业。传统的发酵工程技术受到巨大挑战的同时更多地迎来了发展变革的机遇。首先,合成生物技术飞速发展使高性能菌株的可获得性及获取效率显著提升,对传统低效的发酵优化放大技术提出很大挑战,亟需对发酵优化放大技术进行升级,以满足高通量菌种性能验证及工艺开发能力的需求;其次,发酵装备技术的持续发展为高效发酵优化技术的进步奠定了良好基础,加之人工智能技术特别是数字孪生与知识图谱等技术的应用,将为传统发酵技术的颠覆性发展带来巨大推动力。本文分别从合成生物时代对发酵优化技术的挑战、发酵优化与放大的核心技术、高通量发酵装备技术、数据可视化技术、数字孪生及知识图谱等智能技术在发酵优化放大中的应用等几个方面进行综述,并对未来工业发酵优化技术的场景以及未来发酵技术对人才培养等提出的新要求进行了展望。