2013年12月18日星期三名誉主编：曹务波主编：黄明明副主编：张思玮编辑：原诗萌校对：王心怡 战略性新兴产业回眸③ 合成生物学：操纵生物制造业 姻本报记者李惠钰 如果有一天，自然界中的各种生物可以直接用来充当生产产品的机器或者车间，那么，工业生产或许会发生翻天覆地的变化。
现如今，这一完美的构想正在逐步落地。
自从生物产业被列为国家战略性新兴产业加以培育后，生物制造业也加快了取代化工产业的步伐。
而合成生物学由于能够通过人工设计和构建自然界中不存在的生物系统，来解决能源、材料、健康和环保等问题，也被科技部列为《现代生物制造科技发展专项规划》中的核心技术之
一。
随着合成生物学的发展，或许在不久的将来，生物学家操纵基因工程就像工程师设计机器部件一样，通过改造生物性状就能够得到我们想要的产品。
新生命的合成 可以说，人类今天的衣食住行能够得到满足，以石油工业为基础的化学合成功不可没。
然而，随着工业化进程的加快，问题也接踵而至。
化学工业的发展不仅给自然环境带来威胁，甚至悲观人士还认为，长此以往，地球上化石能源耗尽也是迟早的事。
为了缓解环境及能源危机，生物资源的潜在利用价值越来越多地被挖掘出来。
以生物质为原料或以生物体机能进行大规模物质加工与转化的生物制造业，成为各国的战略重点。
而在诸多生物制造的关键技术中，合成生物学由于能够根据人类需要重塑生命体，成为最具诱惑力的研究领域。
在Science杂志评出的2010年十大科学突破中，合成生物学排在了第2位。
合成生物学是将分子生物学、基因组学、信息技术和工程学交叉融合而产生的一系列新的工具和方法。
它就像一个能够提供成套遗传基因组件的“工具箱”，可以将生物学版本的“晶体管”和“开关”随心所欲地插接到“生物电路”上。
清华大学生命科学学院教授陈国强对《中国科学报》记者表示，合成生物学强调的是“设计”和“重设计”。
一方面，设计和建造新的生物零件、装置和系统；另一方面，根据实际需要，重新设计已有的天然生物系统。
而“新生命的合成”也是合成生物学的关键，通过新生命的合成扩大生命的能力，更好地为人类服务。
中国科学院院士赵国屏则认为合成生物学具备重塑工业生产方式的潜力，与商业化距离极近。
他举例称，现在科学家正在试图创造的“细菌药厂”、“细菌油田”，或者让人造细菌去攻击癌细胞以及处理环境污染，都需要合成生物学的参与。
“总的来说，合成生物学给未来指明了一条提高工业生物技术竞争力、降低生物制造成本、改造生命体的可能的道路。
”陈国强说。
技术发展提速 目前，合成生物学已经在生物医药、生物能源、化工品、环保等领域“大施拳脚”。
国际上最为成功的案例莫过于美国加州大学教授Keasling工业化合成青蒿素这一经典之作。
青蒿素是中国人首先发现的抗疟疾良药，由于天然的青蒿素需要从青蒿中提取，工艺复杂且成本较高，产量也十分有限。
而Keasling利用合成生物学手段，在大肠杆菌和酵母中合成出青蒿素的前体物质———青蒿酸，大幅增加了青蒿素产量，也使得每一剂量的药品成本从10美元降至不到1美元。
而对于我国来讲，随着微生物学、遗传工程、材料科学等技术的发展，合成生物学的工业应用也取得了一系列可喜的进展。
光合蓝细菌由于具有利用太阳能固定CO2、营养需求低、生长迅速、遗传背景简单等良好特质，成为生产可再生燃料和精细化学制品的最佳自养型人工“细胞工厂”。
据陈国强介绍，天津大学教授张卫文的研究组就通过合成生物学策略，优化了光合蓝细菌底盘，提高了光合效率及耐受性，使该菌类更具工业应用价值。
而另一类重要的工业微生物“产溶剂梭菌”，也是溶剂制造业中的重要菌种。
如何通过遗传改造优化其发酵性能一直是该行业的重要课题。
然而，由于产溶剂梭菌遗传操作工具并不完善，研究长期受限。
对此，中科院上海生命科学研究院研究员顾阳等人通过重构产溶剂梭菌的某些重要的代谢途径，进而改进其性状，最终提高了目标产品的生产能力。
不仅如此，合成生物学还对基因合成能力提出了迫切需求。
为此，中科院天津工业生物技术研究所研究员田敬东等人开发出基于微芯片的基因合成技术，目前正在向着高通量、高保真、自动化的方向发展。
此外，中科院大连化学物理研究所研究员赵宗保成功以酿酒酵母为宿主，构建出香紫苏醇的人工生物合成途径，在摇瓶培养条件下，组合优化得到的工程菌株S6的香紫苏醇产量达到8.96mg/L。
而陈国强的课题组也通过合成生物学，合成出一系列具有不同特征的生物新材料。
仍面临挑战 实际上，基于合成生物学的生物制造业多数 还未完全实现，由于生命分子的运作机制极为复杂，要想操纵它远不是操纵扳手、螺丝刀或晶体管那样简单，合成生物学发展的每一段过程都面临着挑战。
在南京工业大学生物与制药工程学院教授陈怡露看来，目前，生物学对结构复杂的生物个体以及生物机理的认识还都不够充分。
另外，由于用于生物制造的生物元件标准化未完善，生物模块之间及模块与“底盘”细胞之间的兼容性都不可预测，复杂性也难以处理。
也就是说，许多生命“零部件”的特征和功能都尚未得到清楚的描述，比如它们的功能是什么，在不同类型的细胞内，或在不同的实验室条件下，它们是否会有不同的表现等等。
合成生物学具备重塑工业生产方式的潜力，与商业化距离极近。
现在科学家正在试图创造的“细菌药厂”、“细菌油田”，或者让人造细菌去攻击癌细胞以及处理环境污染，都需要合成生物学的参与。
合成生物学给未来指明了一条提高工业生物技术竞争力、降低生物制造成本、改造生命体的可能的道路。
图片来源： 而这也是陈国强指出的“新生命的合成”所面临的挑战。
“比如把相关基因拼到一起之后，可能会合成出一个微生物的代谢通路，但是它却并没有按照预期目标大量合成所需要的产物。
” 同样，即使每个生物零部件的功能都已知晓，但将它们组合在一起后，其功能也不一定就如预期那样。
与其他可预测性更强的现代工程学科的设计过程相比，合成生物学家往往必须埋头于烦琐的试错过程中。
就像西班牙巴塞罗那基因组调控中心系统生物学家路易斯·塞拉诺曾经所说：“我们就像当年发明飞机的莱特兄弟那样，用木头和纸反复实验。
用一种东西制造出来试飞一下，掉下来坠毁后，就再用另一种试，或许会飞得稍好一点。
” 简讯 中国英特尔物联技术研究院 举办开放日活动 本报讯12月14日，记者在中国英特尔物联技术研究院于北京举办的开放日活动上获悉，由该院开发出的一种实现室内精确导航的技术目前已经在中关村海龙电子城进行了示范性部署。
借助这一技术，人们可以轻松地在购物中心找到商店，在超市中找到具体物品的货架，甚至在地下停车场找到自己停放的汽车。
当天，中国英特尔物联技术研究院向媒体介绍了其正式投入运营一周年来的研究成果，以及室内精确导航技术、空气质量监测器和视频前端服务器等三大技术示范工程，以展现物联网技术创新的巨大潜力。
据悉，中国英特尔物联技术研究院由北京市科委、英特尔研究院和中科院自动化所合作成立，于2012年11月27日在中关村正式挂牌。
合作三方计划在5年内联合投资2亿元，以支持物联技术研究院开展物联网软硬件技术平台的研发及可持续的商业模式创新。
中科院自动化所模式识别国家重点实验室主任谭铁牛与英特尔副总裁兼英特尔中国研究院院长方之熙共同出任物联技术研究院联合院长。
（计红梅） 国产软件安全性面临挑战 本报讯近日，一个专门针对中国政府部门 的APT（定向攻击）被公开曝光，黑客利用金山 WPS办公软件0day漏洞对中国政府部门进行 钓鱼邮件定向攻击，这意味着黑客攻击目标已 经直指政府部门的机密信息。
12月3日，国内安全公司瀚海源在微博上 爆料，钓鱼邮件发件人会以《2014中国经济形势 解析高层报告组委会》标题向政府工作人员发 送邮件，邮件附件为包含WPS20120day的攻击 文件。
如果收件人使用微软office2010打开，会 提示让收件人下载有0day漏洞的金山WPS 2012打开该文件，从而释放运行木马程序，对电 脑数据安全形成严重威胁。
据了解，这是首例被曝光的针对我国政府 部门的定向攻击行为，也引起了信息安全行业 的热议。
记者采访360安全中心获悉，金山WPS 漏洞确实存在，360监测到了此攻击样本并已经 紧急更新了防护规则，目前最新版360安全卫 士和360杀毒均可防御包含此漏洞在内的多个 WPS0day漏洞攻击。
（李惠钰） 技术评论 牵住3D打印这个“牛鼻子” 姻原诗萌 2013年以来，有关3D打印的利好消息不断。
4月，科技部发布《国家高技术研究发展计划（863“计划”）》和《国家科技支撑计划制造领域2014年度备选项目征集指南》，3D打印首次入选。
国庆前夕，中共中央政治局以实施创新驱动发展战略为题举行第九次集体学习，学习期间，中央领导专门考察了中关村3D打印相关研发和生产企业。
此外，据媒体报道，为加快推动3D打印制造技术的研发和产业化，工业和信息化部正在酝酿顶层设计和统筹规划，准备制定支持3D打印产业发展的专项政策。
种种迹象表明，中国3D打印产业正迎来新一轮发展机遇。
中国起步并不晚 3D打印技术诞生于上世纪80年代，其原理是以数字模型为基础，运用粉末状材料，通过逐层打印的方式来构建物品。
2012年，旨在重振美国制造业的“制造业创新国家网络”将3D打印作为首个发展方向，英国《经济学人》杂志也发表文章称，3D打印是第三次工业革命的重要标志，在多方力量共同推动下，从前不温不火的3D打印变得炙手可热。
WohlersAssociates作为全球最知名的3D打印行业研究机构，已连续18年发布全球3D打印行业年度报告。
根据最新的Wohlers报告，2010~2012年，3D打印市场的复合年增长率为27.4%，2012年市场规模为22.04亿美元，约合135亿元人民币。
值得注意的是，3D打印技术在中国的起步并不晚。
上世纪90年代，西安交通大学、华中科技大学和清华大学等高校就已经开始进行3D打印领域的研究。
截至今年5月，国内已经有40多家从事3D打印技术的上下游企业和科研单位。
在过去30多年的发展过程中，3D打印技术已经在航空航天、汽车、生物医学等领域广泛应用。
我国也取得了一系列进展。
1993年以来，中国工程院院士、快速制造国家工程研究中心主任卢秉恒率先在国内开拓光 固化快速成型制造系统研究，开发出具有国际首创的紫外光快速成型机及有国际先进水平的机、光、电一体化快速制造设备和专用材料。
北京航空航天大学教授王华明率领的团队历经20年的研究，在国际上首次全面突破了钛合金等难加工大型复杂整体关键构件激光成型工艺、成套装备和应用关键技术。
中科院重庆绿色智能技术研究院3D打印技术中心开发出液体光敏树脂紫外固化技术，打印精度能够达到微米良机。
另外，该中心正在研发一项跨尺度高精度打印，将大面积的快速打印和局部的精细打印相结合，从而满足客户的特定需求。
不能“单打独斗” 虽然我国3D打印起步不算晚，也有了一定的进展，但从目前发展情况来看，我国的3D打印技术还有多方面瓶颈待突破。
首先是设备问题。
目前，国内的3D打印设备和国外相比可靠性较弱，一些高端设备和关键部件在国产化方面也需进一步努力。
其次，国内3D打印技术还面临着材料的难题，一些材料的配比未能掌握，一些试验需要的材料还需要从国外进口。
此外，我国3D打印技术的市场也需要进一步拓展。
根据Wohlers报告，2012年全球3D打印的市场规模为21亿美元，而中国3D打印市场规模只有10亿元人民币。
要想抓住3D打印技术的发展契机，首先应该突破和掌握3D打印的核心技术，比如智能终端、扫描仪器等设备的精度、速度，掌握更为丰富的材料，如智能材料、功能材料、复合材料，及多种金属材料直接成型，还要推进3D打印设计软件、工程软件、制造软件和控制系统的开发应用。
这样才能掌握3D打印全产业链的自主权，避免沦为产业链低端，仅仅作为廉价劳动和加工制造基地。
而要想实现上述技术的突破，我国3D打印产业需要加强资源整合，走抱团发展、集群发展之路。
长期以来，3D打印行业“小而散”，相互之间各自为政，设备、软件、材料、工艺等都需要自己研究，没有团结起来，不能形成一种合力。
因此，3D打印需要创新科研机制的支撑，研发机构应该各有分工，相互补充。
2012年10月，中国3D打印技术产业联盟成立。
该联盟在南京等城市集中优势资源建设中国3D打印技术产业创新中心，将从事3D打印技术研发的科研单位和企业整合起来，形成合力，通过行业抱团发展的模式逐步打开市场。
今年8月，中国3D打印研究院在南京成立。
该研究院将集成国内外研发力量，重点开展医疗康复、航空制造、航天科技、汽车研发、生物制造等领域3D打印工艺、装备、材料、应用等产业化技术研发，逐渐实现技术转化。
上述进展说明，我国3D打印正从以往的单打独斗，转而形成整体合力，这将有助于推动我国3D打印行业资源整合、标准建立以及国际间的对话交流。
应与传统产业相融合 3D打印技术在文化创意、生物医学和工业等领域具有广泛应用。
而我们看到，在过去的30多年里，3D打印技术之所以未产生太大影响，一个很重要的原因，就是用户和企业对3D打印技术缺乏足够的信心，市场需求始终没有起来。
与传统制造的大规模、大批量的加工制造相比，3D打印在少批量、小尺寸、高精度、造型复杂的零部件元器件的加工制造方面更具优势。
因此，3D打印可以与传统产业优势互补，融合发展，开发出适合传统制造业所需要的技术和产品，帮助传统产制造业改进生产工艺，从而为传统制造业的创新发展注入新的活力和动力。
此外，发展3D打印这项新兴技术，仅凭热情是不够的。
目前，面对3D打印的广阔前景，各地纷纷兴建3D打印产业园，并出台各项优惠政策，面对这一现状，我们应该进行科学规划布局，避免在发展初期一哄而上，形成恶性竞争，重蹈光伏行业的覆辙。
当前全球经济持续低迷，外需疲软，内需不振，制造企业在新一轮经济起飞中扮演着重要角色。
牵住3D打印这个“牛鼻子”，使其在产业升级和结构调整中发挥作用，将为传统制造业的发展带来新的希望。
前瞻 近年来，随着移动互联网、云计算、大数据等应用需求的快速增长，数据中心的发展速度也不断加快。
根据数据中心咨询机构DatacenterDynamics（DCD）的报告，全球的数据中心投资从2011年的约860亿美元增长到2012年的1050亿美元，增长幅度达22%。
与此同时，能耗问题也成为数据中心日益严峻的挑战。
根据DCD的统计，全球数据中心的能耗在2012年上升了63%，达38千兆瓦，预计2013年还将上升17%。
对于中国而言，由于数据中心建设较高的增长速度，以及日益严峻的能源和环保方面的挑战，数据中心节能降耗的问题更加凸显。
在近日举行的西门子数据中心行业发展媒体圆桌会上记者了解到，在政策、行业规范和技术创新的推动之下，中国数据中心正在进行一场新的“绿色变革”。
数据中心快速增长 2012年的“双十一”购物狂欢节，淘宝网创造了销售额191亿元的成绩。
而今年的“双十一”，淘宝网则将这一纪录刷新为350.18亿元。
能 耗 重 压 下 姻本报记 的 者原诗 数 萌据 中 心 嬗 变 国家工业和信息化部 （以下简称工信部）总工程师、新闻发言人朱 宏任在今年7月的一次新闻发布会上表示， 今年上半年我国微信用户已经超过4亿，拉 动移动互联网流量收入同比增长56%。
在上述数字的背后，是我国数据中心的 快速增长。
据DCD《2012-2013年中国数据 中心市场发展趋势报告》，中国数据中心市场 2011~2012年的投资额达到50亿美元，到 2013年，预计将增长到70亿美元。
前述报告 还指出，未来5年，中国的数据中心市场将以 20%的复合年增长率实现增长。
DCD首席技术官StephenWorn表示， 业务的集中化管理，以及对新技术的需求和 渴望，都造成了中国数据中心的快速增长。
与此同时，中国的数据中心也面临日益严 峻的能耗问题。
据了解，目前国内数据中心 PUE（能耗效率）平均值达
2.5以上，而欧美地 区的PUE平均值普遍在1.8以下。
中国国防 科技大学计算机学院计算机研究所所长肖立 权在今年10月的一次会议上指出，2011年 时，中国数据中心的耗电量就已经占到了全社 会的2%，相当于三峡大坝的全年发电量。
新的变革 在能耗重压之下，中国的数据中心市场也在发生新的变革。
首先是国家政策和行业规范方面的变化。
2013年2月19日，工信部发布的《工业和信息化部关于进一步加强通信业节能减排工作的指导意见》中指出，新建大型云计算数据中心的PUE值达到1.5以下。
StephenWorn指出，目前在美国、澳大利亚、新西兰等国家，都有关于碳排放的明文规定和法律，中国此举顺应了发展方向。
与此同时，包括能源消耗监控、能源使用效率监控、碳排放监控等，也受到中国数据中心市场越来越高的关注。
西门子亚太数据中心CoC部门总经理PhilipKrause表示，碳排放越来越被数据中心用户所重视，数据中心整体基础设施监控的方案和产品也越来越重要，西门子正在加大这方面的解决方案和产品的发展力度。
此外，中国的IT外包服务市场也呈现出快速发展的趋势，近年来增长速度近30%，高于数据中心市场20%的增长速度。
StephenWorn指出，IT外包服务是解决当前中国数据中心能耗问题的一条重要途径。
“IT外包服务可以帮助数据中心的用户减少资金投入，降低运维复杂性，为他们提供更多的便利。
” 技术创新助力发展 除了上述变革，在PhilipKrause看来，中国的数据中心要想解决能耗问题，还需要在技术上进行多方面的创新。
以数据中心规划为例，PhilipKrause指出，现在一些数据中心的机房存在这样的情况：由于规划不合理，机房中部分机柜温度较高，而空调为了降低局部的温度，造成了机房其他区域过度冷却，这无形中造成了电能的额外损耗。
“因此，在数据中心的规划方面，以及相关技术方面，数据中心的建设者要真正花心思去考虑，才能打造一个绿色的数据中心。
”PhilipKrause说。
事实上，一些通信基础设施提供商已经开始了绿色数据中心的创新尝试。
据润泽科技发展有限公司董事长周超男介绍，该公司正在将天然气冷热电三联供装置应用于数据中心。
通过该装置，不仅可以给数据中心供电，还可以将余热回收，用于数据中心的工作区、生活区和配套区。
而通过溴化锂制冷装置，还可以为数据中心提供冷源。
“数据中心的运维需要电，也需要冷源和热源，因此冷热电三联供非常适合数据中心的使用。
”周超男说。