王宏廣，朱 姝,2，尹志欣，張俊祥，李文蘭

(1.中國科學技術發(fā)展戰(zhàn)略研究院，北京 100038；2.南開大學，天津 300071；3.天津大學，天津 300072)

生物經(jīng)濟是建立在生物資源、生物技術基礎之上，以生物技術產(chǎn)品、服務的生產(chǎn)、流通、使用為基礎的經(jīng)濟，主要包括生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物制造、生物能源、生物材料、生物資源、生物安全、生物服務等領域[1]。習近平總書記在2017年中央經(jīng)濟工作會議講話中明確指出要培育共享經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟、生物經(jīng)濟、現(xiàn)代供應鏈等新業(yè)態(tài)新模式[2]。通過連續(xù)20多年對生物經(jīng)濟、新科技革命的跟蹤研究，特別是近期對全球29個國家和地區(qū)生物技術、生物經(jīng)濟發(fā)展的比較研究，結合生物技術領域的技術預測、產(chǎn)業(yè)預測與人才預測，研究結果表明生物技術引領、多項技術共同推動的新科技革命正在加速形成，已經(jīng)呈現(xiàn)出前所未有的新趨勢、新特征。生物技術已經(jīng)成為許多國家研發(fā)的重點，生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為國際高科技競爭的焦點，生物經(jīng)濟正在成為新的經(jīng)濟增長點，生物安全將是國家安全的關鍵點?！吧锘闭诔蔀闄C械化、電氣化、信息化、智能化之后的又一個科技革命的里程碑，生物經(jīng)濟正在催生繼農(nóng)業(yè)經(jīng)濟、工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟之后的第四次產(chǎn)業(yè)浪潮，必將催生第四代經(jīng)濟大國的誕生，中華民族迎來千載難逢的歷史機遇。

1 新科技革命與生物經(jīng)濟發(fā)展的四大趨勢

21世紀以來，一些國家將政府研發(fā)經(jīng)費的50%、風險投資的30%用于生物與醫(yī)藥領域的研究，這一領域發(fā)表了60%的論文，申請了40%的專利，貢獻了19%的GDP，生物技術引領的科技革命、產(chǎn)業(yè)變革實際上已經(jīng)來臨。通過連續(xù)20多年對新科技革命和生物經(jīng)濟的跟蹤研究，以及近期對全球五大洲29個國家和地區(qū)生物經(jīng)濟發(fā)展現(xiàn)狀的比較研究，結果顯示新科技革命和生物經(jīng)濟發(fā)展呈現(xiàn)出四大趨勢。

1.1 生物技術已成為研發(fā)重點，顛覆性創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)

20世紀80年代以來，生物技術與醫(yī)藥已成為全球科學家研究的重點，也是許多國家政府研發(fā)經(jīng)費支持的重點。

(1)近10年 《科學》重大技術突破生物領域占55%。自1953年沃森和克里克發(fā)現(xiàn)生物遺傳物質DNA雙螺旋結構，特別是進入21世紀以來，生命科學與醫(yī)學領域的顛覆性創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)，繼基因工程、蛋白工程、細胞工程、組織工程、發(fā)酵工程這五大工程技術之后，基因組學、蛋白組學、脂類組學、代謝組學、系統(tǒng)組學等十多種組學迅速崛起，DNA克隆、合成胰島素、試管嬰兒、轉基因生物、克隆羊、人類基因組、多功能干細胞、癌癥疫苗、器官再生、精準醫(yī)學、人類長壽、生物合成、基因編輯、腦科學、人機接口等顛覆性技術不斷涌現(xiàn)。我們對《科學》雜志近10年公布的年度十大科學突破統(tǒng)計，結果顯示生命科學領域的技術突破占55%，近5年占60%，2017年占比高達70%。

(2)17個國家生物與醫(yī)學論文占本國論文的50%以上。美國科學工程指標2016年數(shù)據(jù)顯示，全球發(fā)表生物和醫(yī)學的論文數(shù)量占所有自然科學論文總量(2006—2014年)的45.4%，且處于持續(xù)上升態(tài)勢。2013年荷蘭、丹麥、美國的生物與醫(yī)藥論文占比超過60%，瑞典、英國、加拿大等7國超過55%，瑞士、以色列、歐盟等7個國家或地區(qū)均超過50%，日本為49.8%、印度為46.6%，中國僅為34%，在我們跟蹤研究的29個國家和地區(qū)中位列第28位(見表1)。

表1 部分國家生物醫(yī)學論文占自然科學論文比例(2013年)

數(shù)據(jù)來源：美國科學工程指標2016。

(3)連續(xù)10年被引數(shù)最高的論文中生物與醫(yī)藥占58%。我們從Web of Science科學引文數(shù)據(jù)庫2006—2015年的1500多萬篇科學論文中檢索出每年被引數(shù)最高的20篇論文，共200篇高被引論文。這200篇高被引論文的總被引數(shù)為588784次，其中生物學科為236615次，占40.2%；醫(yī)藥學科為106501，占18.1%；生物與醫(yī)藥學科合計被引數(shù)占總被引數(shù)的58.3%(見圖1)。從論文數(shù)量來看，位居前四位的學科分別是生物、醫(yī)藥、材料、新能源。在200篇高被引論文中，生物為62篇，占31.0%；醫(yī)藥為54篇，占27.0%；新材料、新能源分別為26篇、22篇，分別占13.0%和11.0%；信息、物理分別為11篇和8篇，化學和天文均為6篇，數(shù)學和地理分別為2篇和1篇。生物與醫(yī)藥領域高被引論文數(shù)占總數(shù)的58.0%(見圖2)。

圖1 2006—2015年不同學科高質量論文被引數(shù)占比

圖2 2006—2015年不同學科高質量論文數(shù)量占比

(4)一些國家生物醫(yī)藥專利占全部專利的30%以上。據(jù)OECD知識產(chǎn)權指標統(tǒng)計，2017年全球生物技術相關專利申請量占專利申請總量的18.7%，在35個細分子領域中，醫(yī)藥行業(yè)的PCT專利數(shù)量位居第五位，從1996年到2014年，數(shù)量增長了2.2倍。瑞士生物技術申請量在該國所有領域占比高達40.2%，醫(yī)藥專利申請量本國占比全球最高，在該國所有領域中達到11.5%。英國醫(yī)療技術和醫(yī)藥專利申請量位居該國所有領域第一位。荷蘭的醫(yī)療技術專利申請量本國占比全球最高，在該國所有領域中占10.3%(見表2)。根據(jù)美國專利商標局的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2013年美國生物經(jīng)濟相關的專利在該國所有專利中比例達到26.3%。

(5)部分國家政府研發(fā)經(jīng)費支出生物與醫(yī)藥占50%左右。自1976年以來，美國健康部門的研發(fā)經(jīng)費已占聯(lián)邦民用研發(fā)經(jīng)費的40%，21世紀以來已上升到50%以上(見表3)；歐盟地平線2020計劃中生物與醫(yī)藥研發(fā)經(jīng)費占比約28%；英國醫(yī)學理事會(MRC)和生物技術和生物科學研究理事會(BBSRC)研發(fā)經(jīng)費占2010年七大理事會研發(fā)總經(jīng)費的39%；以色列1/4以上的政府經(jīng)費預算用于支持生物醫(yī)藥行業(yè);中國臺灣地區(qū)政府研發(fā)經(jīng)費的49%投向了生物醫(yī)藥[3]。

(6)美國風險投資最多的領域是生物與醫(yī)藥。我們對2014年美國風險投資主要領域進行分析后發(fā)現(xiàn)，生物與醫(yī)藥是風險投資投入最多的領域。從風險投資企業(yè)數(shù)量分析，生物與醫(yī)藥領域占27.0%，是占比最高的領域；從投資金額分析，生物與醫(yī)藥領域占22.9%，也是占比最大的領域(見表4)。

1.2 生物產(chǎn)業(yè)是高科技競爭的焦點，政府首腦親自掛帥

(1)許多國家領導人親自兼任生物技術相關機構負責人。為加速生物技術、生物經(jīng)濟發(fā)展，培育新經(jīng)濟增長點，許多國家領導人、政府首腦親自擔任生物有關技術研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化機構的負責人。中國于2004年成立了“國家生物技術研究與產(chǎn)業(yè)化領導小組”，國務委員兼任負責人。美國現(xiàn)任總統(tǒng)特朗普之前的幾位總統(tǒng)都十分重視生物技術發(fā)展，克林頓親自參加全球生物產(chǎn)業(yè)大會。小布什明確提出“美國要領導未來世界，必須依靠生物技術”，任期內把國家健康研究院的研發(fā)經(jīng)費增加了50%。奧巴馬把總統(tǒng)科技顧問委員會主席由物理專家主導，變?yōu)橛缮飳＜抑鲗?。日本政府提出“生物產(chǎn)業(yè)立國”戰(zhàn)略，前首相小泉純一郎在任時兼任“生物產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略研究會主任”。德國政府在西方國家中率先發(fā)布了“國家生物經(jīng)濟戰(zhàn)略報告”。韓國總統(tǒng)提出要“舉全國之力發(fā)展生物技術”。馬來西亞成立了“生物技術與生物多樣性保護委員會”，總理親自擔任主任。泰國成立了“國家生物技術政策委員會”，前總理擔任“國家生物技術委員會主任”[4]。新加坡已退休國防部長曾兼任生物技術相關機構負責人。古巴政治局委員曾擔任國家生物技術研究所所長[5]。印度早在1983年就已成立生物技術局[6]。中國臺灣地區(qū)在1996年就專門成立了生技醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)推動小組。

表2 部分國家生物技術專利申請量本國占比(2013—2015年) 單位：%

數(shù)據(jù)來源：OECD，世界知識產(chǎn)權指標2017。

表3 美國衛(wèi)生部門占研發(fā)經(jīng)費的比例 單位：%

數(shù)據(jù)來源：美國科學工程指標2016。

表4 美國風險投資重點行業(yè)分析(2014年)

數(shù)據(jù)來源：美國國家風險投資協(xié)會報告。

(2)許多國家政府發(fā)布生物經(jīng)濟藍圖或規(guī)劃。中國2004年開始制定《國家生物技術研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)規(guī)劃綱要》，“生物產(chǎn)業(yè)”在《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》中首次被寫入政府文件，2017年中央經(jīng)濟工作會議文件第一次明確提出培育“生物經(jīng)濟”新模式新業(yè)態(tài)。歐盟2008年出臺“生物經(jīng)濟2020”，2012年再次出臺“生物經(jīng)濟2030”；美國政府2012年4月出臺《生物經(jīng)濟藍圖》，加速生物技術向產(chǎn)業(yè)轉化；英國政府2010年發(fā)布《生物科學時代：2010—2015戰(zhàn)略計劃》，2016年再次發(fā)布《生命科學產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》；德國政府2012年推出“國家生物經(jīng)濟研發(fā)戰(zhàn)略2030”；日本發(fā)布“延續(xù)國民健康生命”戰(zhàn)略，這是《日本復興戰(zhàn)略》的四大核心戰(zhàn)略之一；俄羅斯政府推出《俄羅斯聯(lián)邦生物技術發(fā)展工作計劃2012—2020》；印度政府2014年再次頒布《國家生物技術發(fā)展戰(zhàn)略》；以色列、巴西、南非等國也紛紛推出相關發(fā)展戰(zhàn)略[7-8](見表5)。

1.3 生物經(jīng)濟正在成為新經(jīng)濟增長點，市場潛力約為信息產(chǎn)業(yè)的10倍

(1)國內外生物相關產(chǎn)業(yè)增速都是GDP增速的一倍以上。2016年全球醫(yī)藥市場規(guī)模(不含醫(yī)療器械)已達到11100億美元，2011—2016年復合增長率高達6%[9]，比全球經(jīng)濟增速高一倍。8666億元增長了2.42倍。2016年醫(yī)療總費用46344.9億元，比2008年的14353億元增長了2.23倍，而同期中國GDP由31.40萬億元增加到74.35萬億元[11]，只增加了1.36倍，醫(yī)藥工業(yè)、醫(yī)療總費用增長速度分別是同期GDP增長速度的1.8倍和1.6倍。

表5 部分國家發(fā)布的生物經(jīng)濟或生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略

(2)生物經(jīng)濟的市場潛力將是信息產(chǎn)業(yè)的10倍左右。生物產(chǎn)業(yè)是朝陽產(chǎn)業(yè)，2006年我們就預測生物經(jīng)濟的市場潛力是信息產(chǎn)業(yè)的10倍左右，這一預測已得到許多部門與專家的認同[12]，目前百度搜索生物經(jīng)濟市場潛力相關論文、信息達22萬條。

美國是生物經(jīng)濟最發(fā)達的國家，2016年醫(yī)療衛(wèi)生支出占GDP的17%，轉基因玉米、大豆等生物農(nóng)業(yè)占GDP的1.2%[13]，生物能源、食品添加劑等生物產(chǎn)業(yè)占GDP的0.4%，生物經(jīng)濟總量占GDP達到18.6%，生物產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為美國的支柱產(chǎn)業(yè)，也是經(jīng)久不衰老的朝陽產(chǎn)業(yè)。

中國2014年醫(yī)療衛(wèi)生支出僅占GDP的5.7%，人均醫(yī)療支出420美元，與美國人均醫(yī)療支出相差8983美元。按13.4億人口計算，相當于僅醫(yī)療支出這一項就相差12.4萬億美元，是中國2016年GDP(11.46億美元)的1.08倍。

1.4 生物安全將成為國家安全的關鍵，生物武器威脅巨大

生物安全主要是指現(xiàn)代生物技術從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化過程中的安全性問題。當前轉基因生物安全、生物多樣性下降等問題已引起國際社會的廣泛爭論，但是對人類發(fā)展?jié)撛诘?、最大的安全問題是生物武器或生物戰(zhàn)爭。二戰(zhàn)期間日本滅絕人性的“731”部隊研發(fā)生物戰(zhàn)劑，炭疽病菌使人的死亡率高達100%。近年來又出現(xiàn)了埃博拉病毒、SARS、寨卡等高致病性病菌，甚至還有國家研究曾經(jīng)導致歐盟人口減少1/3的“西班牙流感病毒”或研究人工合成各種生物戰(zhàn)劑。與核武器、化學武器相比，生物武器不易檢測與防控、容易傳染與擴散，能在不破壞城市建筑物、不傷害自己的情況下消滅敵人。所以，生物武器可能成為未來戰(zhàn)爭的主要武器，防御生物戰(zhàn)爭、保障生物安全已經(jīng)成為未來國家安全的關鍵。美國在911恐怖事件之后提出了“生物盾牌計劃”[14]，計劃10年安排56億美元研究生物戰(zhàn)劑及疫苗。

2 新科技革命與前幾次科技革命明顯不同

生物技術引領，材料、能源等技術共同推動的新科技革命與機械化、電氣化、信息化等工業(yè)科技革命有明顯不同，生物經(jīng)濟與工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟也有明顯不同。

2.1 推動科技革命的基礎科學不同，生命科學成為主導學科

推動科技革命的核心學科將由物理學轉向生命科學，這是新科技革命最根本、最本質的特征。推動機械化、電氣化、信息化以及未來智能化的基礎性、引領性學科是物理學、數(shù)學、化學等學科，而生物技術引領的新科技革命的基礎學科是生命科學，材料、數(shù)學、信息等科學仍將發(fā)揮重要的支撐作用。推動前幾次科技革命的技術基本上是單一技術，而生物技術引領的新科技革命可能是多項技術，是一次綜合性的科技革命。

2.2 推動社會經(jīng)濟發(fā)展方式不同，替代體力腦力轉為延長壽命

機器化、電氣化、自動化推動人類社會與經(jīng)濟發(fā)展的主要方式是通過機械替代部分人類體力勞動，減輕體力勞動強度，進而提高勞動生產(chǎn)率；信息化、智能化的作用主要方式是通過增強人類腦力，替代部分腦力勞動，提高資源配置效率，進而提高勞動生產(chǎn)率；而生物技術引領的新科技革命將是通過延長人類生命、延遲退休，進而大幅度提高勞動生產(chǎn)率，改善人類生命質量，促進人類自身與人類社會的共同進步。

2.3 研究重點與對象不同，從死的物質轉向活的生物

前幾次科技革命，特別是工業(yè)技術革命的研究重點是死的物質，而新科技革命的研究重點將轉向活的生物。也就是說未來科學研究重點將由研究物質運動規(guī)律轉向研究生命運動規(guī)律，研究生物生長、發(fā)育規(guī)律與調控機理。工業(yè)科技革命以來，科學研究的主要對象是沒有生命的，如鋼鐵、機器、飛機等，即研究“死的東西”(機器)多了，研究“活的東西”(生物)少了，研究人類身體之外的東西多了，研究人類自身少了。

2.4 研究目標不同，從改變認識自然轉向認識人類自身

前幾次科技革命的研究目標主要是認識物質世界、改造物質世界，而新科技革命的研究目標主要是認識生命規(guī)律、調控生物世界、服務人類健康。也就是說，研究目標由認識世界、改變世界轉向認識生命規(guī)律與改變人類自身。前幾次科技革命的主要目標是推動工業(yè)化、城市化，新科技革命對人類自身、生態(tài)改善、社會倫理、國家安全等的影響將遠遠超過前幾次科技革命，不但會改變自然世界，更重要的是將改變人類自身，人類長壽將成為新科技革命最顯著的特征和最大貢獻。

2.5 市場潛力不同，生物經(jīng)濟的潛力可能是信息產(chǎn)業(yè)的10倍

生物經(jīng)濟涉及健康、農(nóng)業(yè)、生物制造、能源、環(huán)境、生物資源、生物安全、生物服務等10個領域，初步測算，生物經(jīng)濟的市場潛力將是信息產(chǎn)業(yè)的10倍以上，必將催生繼農(nóng)業(yè)強國、工業(yè)強國、信息強國之后的第四代科技強國、經(jīng)濟強國。

2.6 商業(yè)模式不同，“贏者通吃”的商業(yè)規(guī)則有所改變

生物經(jīng)濟與工業(yè)經(jīng)濟、數(shù)字經(jīng)濟比較，具有幾個明顯的特點，一是資源依賴性強，生物能源、生物農(nóng)業(yè)、生物資源開發(fā)、生物制造等領域都依賴于生物資源、功能基因，這就為生物資源豐富的國家提供了機遇；二是技術壟斷性強、市場壟斷性差，“贏者通吃”的商業(yè)規(guī)則將有所改變。信息產(chǎn)業(yè)的商業(yè)規(guī)則是“贏者通吃”，芯片等硬件被英特爾、高通等公司高度壟斷，系統(tǒng)操作軟件等基礎軟件則被微軟壟斷。一臺電腦只能用一種芯片、一類操作系統(tǒng)，而一種疾病則可采用不同的臨床方案和藥品。生物經(jīng)濟一定程度上會改變“贏者通吃”的商業(yè)規(guī)則，為技術落后的后發(fā)國家留有一定的市場空間。

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