国际生物经济回顾与展望

王宏广 朱 姝 葛晓月 卢凤英

（1.北京大学中国战略研究中心，北京 100871；2.四川大学华西医院中国人民生命安全研究院，成都610041；3.中国科学技术发展战略研究院，北京 100038）

新冠疫情敲响了全球生物安全的警钟，俄乌冲突引发新一轮粮食安全、能源安全危机，地缘政治、霸权主义、民粹主义使本来就很脆弱的世界经济雪上加霜，世界经济进入衰退时期，许多国家政府与企业纷纷培育新的经济增长点，生物技术引领新科技革命、生物经济引领新产业革命正在成为共识，全球生物经济发展既面临难得历史机遇，又有严峻的挑战，亟待寻求新的战略与对策促进健康、减少饥饿、改善环境，推进人类进入生物经济新时代。

1 生物经济的概念、特征与范畴

国内外学者对生物经济（Bio-economy）的概念、作用、范畴等做了大量研究，生物经济的概念与内涵不断深化，但至今尚未形成广泛接受的、统一的概念。

1.1 生物经济产业革命的标准

1994年起，笔者开始研究新科技革命、产业革命规律与趋势，并重点跟踪研究30多个国家、中国30余个省市区的生物技术、产业、政策的动态。2000年，向中国科技部建议“生物技术将引领信息技术之后的新科技革命，生物经济是下一个经济增长点”。2003年发表《试论生物经济》一文［1］，2005年建议并组织召开“首届国际生物经济大会”，2006年提出“生物经济发展十大趋势”，2010年出版《中国的生物经济》一书［2］，2022年建议成立“国际生物经济联合会”，关于新科技革命、产业革命研究的主要结论如下。

1.1.1 国内外关于新科技革命、产业革命有许多不同观点

什么技术将引领信息科技革命之后的新科技革命，国内外有大量研究，也得到许多不同的研究结论。世界经济合作组织认为“知识经济”将是新的经济形态［3］，但并没有说明是哪个学科的知识。里夫金提出以分布式能源为核心的“第三次工业革命”［4］。世界经济论坛发起人施瓦布则提出以现有高科技共同推动的“第四次工业革命”［5］。一些学者认为“21世纪是材料科学的世纪”、“量子科技将引领新一轮科技革命”［6］、“人工智能将引领新科技革命”［7］、以色列史学家尤瓦尔在《未来简史》一书中则认为“算法会统治世界”［8］；还有学者认为“低碳经济是未来发展的方向”“绿色经济是未来发展方向”“循环经济是未来经济的重点”等等。

1.1.2 衡量科技革命、产业革命需要两个基本标准

笔者研究认为，衡量新科技革命的基本标准是科技必须取得重大突破。如量子、黑洞的发现，蒸汽机、电、计算机、互联网的发明，人类基因组测序的完成都是人类科技史上的重大创新。衡量产业革命的基本标准是新科技革命的产品与服务必须拥有巨大应用前景。如机械、电力、手机、互联网几乎是人人使用、天天使用，一些疫苗则是终身受益。

1.1.3 生物技术将引领新科技革命、生物经济引领新产业革命

生物DNA双螺旋结构的发现、人类基因组测序的完成都是人类科技史上的重大创新。生物技术发挥促进健康、改善营养、优化生态的作用，几乎是人人每天的需求。据《美国科学与工程指标2020》的数据，全球有26个国家发表的生物与医药论文数量占本国自然科学论文数量的50%以上，其中美国、荷兰、丹麦、澳大利亚、土耳其等5国的占比超过60%。据《世界知识产权组织2021》的数据，瑞士、荷兰、俄罗斯等许多国家生物与医药专利授权量已占本国专利授权量的30%。生物经济既有科技重大突破的基础，又有巨大的市场潜力，是人民生命安全、粮食安全、能源安全、生态安全、生物安全等方面的巨大需求。

1.1.4 关于生物经济的概念与内涵主要有三类观点

笔者研究认为，生物经济是依靠现代生物技术及生物资源，以生物产品与服务的研发、生产、流通、消费、贸易为基础的经济，是继农业经济、工业经济、数字经济之后的第四种经济形态，也称第四次浪潮。国内外关于生物经济的内涵有三类不同观点。

第一种观点认为生物经济是“一个革命性的时代”。2022年，中国国家发展改革委员会发布《“十四五”生物经济发展规划》提出生物经济“正在勾勒人类社会未来发展的美好蓝图”，美国学者查理德·W·奥利弗提出“生物物质经济将以爆炸性的态势在短时间内为全球带来革命性的发展”，美国学者杰里米·里夫金提出“生物技术世纪很像是浮士德与魔鬼签订的协约。它向我们展示了一个光明的、充满希望的、日新月异的未来”。李斌在《生物经济》一书副标题提出“一个革命性的时代到来”［9］。

第二种观点认为“生物经济是第四个经济形态”。2000年11月，笔者向国家科技部建议“生物经济将是信息经济之后的新经济增长点，继农业经济、工业经济、信息经济之后的第四个经济形态”。兰德公司2005年提出“信息技术将让位于生物技术，生物技术将引领新科技革命”。未来学家保罗先生预言：“推动社会经济发展的代表科学将由信息科学转为生物科学”［10］。邓心安教授认为“生物经济是一个与农业经济、工业经济、信息经济相对应的新的经济形态”［9］。

第三种观点则认为生物技术与信息技术、新材料等技术共同推进新科技革命。中国政府部门有关文件、文献中关于新科技革命的多数表述为“信息技术、生物技术、新能源技术、新材料技术等交叉融合正在引发新一轮科技革命和产业变革”［11］，以及“信息、生物、新能源、新材料等技术多点爆发，新科技革命正在形成”［12］。中国科学院原院长白春礼院士认为“信息技术和生物科技已成为推动经济加速转型发展最重要的赋能技术，围绕这两大领域，不断孵化催生出新技术、新产品、新业态、新模式，引领了新一轮科技革命和产业革命”［13］。熊燕认为“生物技术与信息技术（Information Technology，IT）的跨界融合，已成为大国博弈的战略制高点”［14］。

1.2 生物经济产业革命的特征

1.2.1 生物技术新科技革命的特点

与机械化、电气化、信息化等科技革命比较，生物技术新科技革命具有五个显著特点：一是推动科技革命的基础学科不同，生命科学将取代物理学成为新科技革命的主导学科；二是研究对象与重点不同，将从主要研究没有生命的物质转向主要研究生物、研究生命规律；三是研究的目标不同，从认识自然、改造自然转向认识生物、改造生物、创造生物；四是推动经济社会发展的方式不同，从增强人类体力、增强人类脑力转向直接延长人类寿命、延长健康工作时间；五是新科技革命与人类自身发展更加紧密，将由研究人身之外的物质为主，转向研究人类自身，促进人类健康已成为新科技革命的主要目标。

1.2.2 生物经济新产业革命的特征

生物经济与农业经济、工业经济、数字经济比较具有六个显著特征。

一是资源依赖性强。生物资源是发展生物经济的基础。生物经济发展的重要资源是基因，人类现在利用的功能基因多数是从现有生物体中“发现的”，理论上，谁拥有生物资源，谁就有发展生物经济的巨大潜力，但市场潜力变成经济实力，必须有技术的重大突破。目前国际生物经济发展的现实仍然是谁拥有技术，谁就有可能占有别国生物资源中的功能基因。

二是技术通用性强。基因组测序技术、基因编辑技术、克隆技术、干细胞技术等，可以在不同生物、不同产品研发中应用，如基因检测技术，既可以检测人类基因，也可对动物、微生物基因进行测序。

三是产品多样性强。同一种生物产品可能用不同技术或工艺生物产生，同一种疾病可以用不同药物进行预防或治疗。如可以用10多种方法检测新冠病毒，用10多种方法生产新冠疫苗。

四是产业垄断性差。数字经济中硬件（芯片）、软件被美国高度垄断，数字经济的商业模式是“胜者通吃”，而生物经济的商业模式是“多赢共存”，为技术落后的发展中国家提供了一次难得的发展、追赶机遇。如我国新冠疫苗多用病毒灭活技术生产，而西方国家则多用RNA疫苗，新冠病毒检测、疫苗开发都没有形成垄断格局。

五是生物经济是朝阳产业。人类发展的历史表明，一个技术、一个产品的生命周期通常是60～70年，随着科技进步的加速，技术与产品的生命周期明显缩短，如手机、电脑更新换代的速度往往只有3～5年。由于人类对健康水平、食物质量、生态环境的需求是刚性增长的，因此，生物经济是不会衰落的朝阳产业。

六是生物经济将改变人类。推动工业经济、数字经济的核心学科主要是物理学，而推动生物经济的核心学科是生命科学。工业经济、数字经济主要作用于物体，而生物经济主要作用于人类，促进人类健康、延长人类预期寿命是生物经济最大的特征，也是与其它几次科技革命最大的区别。

1.3 生物经济的范畴与内容

国内外生物经济的范畴与内容大致可分为四大类。

1）综合型生物经济

中国政府与学者关于生物经济内容的论述比较全面。2005年以来，中国政府先后出台《促进生物产业加快发展的若干政策》《生物产业发展规划》《“十三五”生物产业发展规划》《“十三五”生物技术创新专项规划》等文件，涉及生物医药、生物农业、生物制造、生物能源、生物材料、生物资源、生物安全、生物服务与生命科学等10个领域，是国际上生物经济涉及范畴最广泛的国家。2022年5月中国发布《“十四五”生物经济发展规划》重点支持生物医药、生物农业、生物质替代、生物安全四个领域。二十国集团（G20）已将生物经济纳入其发展战略，2020年发布《生物经济：可持续发展战略》，发展重点是经济增长、就业、粮食安全、环境改善等内容。

2）生物医药为主的生物经济

2012年，美国政府发布《国家生物经济蓝图》（National Bioeconomy Blueprint），发展重点是人与环境的健康。2019年，还举办了“生物经济白宫峰会”（White House Summit on America’s Bioeconomy），目标是确保美国生物经济的领导地位并保障生物安全。

3）生物医药与生物农业为主的生物经济

欧盟委员会2012年2月发布《创新促进可持续增长：欧洲的生物经济》，是世界上最早提出发展生物经济的政府组织。欧盟生物经济重点与美国有所不同，除了生物医药外，更加重视生物农业、林业，生物资源与可持续发展。2018年提出强调“加快部署可持续的欧洲生物经济”，加强可持续粮食和农业系统，并在农村、沿海和城市地区开展生物经济试点。欧盟国家还十分重视生物经济与资源可持续性，提出可持续和循环生物经济。

4）以农业与资源开发为主的生物经济

马来西亚、泰国等发展中国家发展生物经济则更加注重发展农业、开发生物资源，使资源优势变成生物经济优势。泰国政府有关部门曾经提出发展以现代养殖业为主的生物经济，为世界每一个人生产一只鸡。

2 生物经济的重点与作用

人类历史上三次科技革命催生了三种经济形态。一是农业科技革命，解决了人类吃饭问题。人类告别了打猎、吃野果的历史，催生了以种植、养殖为主的农业经济时代，使地球能够供养80亿人。二是工业科技革命，机械化、电气化增强了人类的体力，地球上一半以上的人口告别了体力劳动，大幅度提高了劳动生产率。三是信息科技革命，信息化、智能化增强了人类的脑力，大幅度提升了信息传播的速度，“地球变成了一个村”。未来生物经济的主要作用是提升人类健康水平、延长预期寿命，并在生物医药、生物农业、生物能源等十个方面发挥重要作用。

1）催生经济第四次浪潮，推动经济发展

人类历史上，第一经济大国都曾引领过一次科技革命，每一次科技革命均重构了世界格局。农业时代，由于中国的农业技术领先，中国经济总量长期居世界第一位。工业时代，英国及欧洲国家引领了工业科技革命，进而成为世界经济、政治、文化中心。信息时代，美国信息技术具有绝对的优势地位，成为当今世界唯一的超级大国。未来谁引领生物经济，谁将引领未来世界的发展，进而引发世界经济、科技格局，乃至政治、外交、文化以及安全格局的重大调整。

2）推动医学第四次革命，延长人类寿命

现代生物技术将推进自公共卫生、麻醉术和疫苗、抗生素之后的医学史上的第四次科技革命，癌症早期诊断、遗传疾病基因诊断、代谢物诊断等将加速疾病诊断技术的跨越发展；基因治疗、细胞治疗等将大幅度提升疾病治疗水平；干细胞等技术有望实现部分人体器官再生；癌症疫苗将颠覆癌症治疗模式；衰老调控技术将发生质的飞跃，延长人类健康工作时间及预期寿命。

3）推动第二次绿色革命，保障粮食安全

在常规育种、杂交育种、转基因育种之后，基因编辑技术正成为第四代育种技术，推动农业第二次绿色革命，大幅度提高农作物产量与效率。利用动物胚胎移植、克隆等技术培育超级猪等动物新品种，提高动物产品的数量与质量。与此同时，利用合成生物技术直接合成肉类、蛋白、淀粉等，人类有望彻底告别持续数千年的饥饿困扰。

4）推进制造业技术变革，发展绿色制造

工业技术经历机械化、电气化、自动化之后，正在向绿色化、智能化的方向发展。一是细胞将成为新车间，生产抗体、疫苗等生物产品；二是利用生物质为原料制造生物材料；三是现代生物催化正在逐步取代化学催化，大幅度减少工业废水、废气、废渣的排放。

5）开发资源保护多样性，改善生态环境

一是利用丰富的植物、动物、微生物等资源，能够开发食品、药品、保健品等多种产品；二是利用植物组织培养、动物胚胎移植、干细胞、合成生物技术等技术将加大濒危生物保护力度，丰富生物多样性；三是利用植物抗旱、抗盐基因将逐步改变全球干旱地区、沙漠地区的生态环境，有望使部分盐碱地变为良田，防止土地沙化、草地退化。

6）发展绿色能源，缓解能源安全压力

全球生物质能量的储量为18000亿吨，相当于640亿吨石油。人类在面临石油、天然气储存量下降的同时，生物能源将是取之不竭的再生能源。生物能源技术将会使能源植物、作物秸秆、植物枯枝落叶等开发成生物乙醇、生物柴油、生物发电、生物氢等生物质能，将有效替代日渐枯竭的化石燃料，发展生物能源已成为许多国家的能源战略，为石油短缺国家解决能源危机问题找到一个较为经济的途径。

7）防御生物恐怖，切实保障生物安全

自然界每2～3年总会出现一个新的病原生物，随着合成生物等技术不断进步，生物恐怖风险明显增大。防控传染病、防御生物恐怖，检测试剂、疫苗、药物开发等依赖生物技术的重大突破与广泛使用。

8）揭示生命规律，认识改造创造生物

人类认识生物、改造生物已经持续了近万年，正在迎来创造生物的新时代，生物界将更加丰富多样。人类将像小孩玩积木一样改造生物、合成生物正在成为现实，将会产生合成药物、合成食物等新产品，促进粮食安全、生命安全。

9）调整伦理观念，防范生物技术滥用

干细胞、组织工程、器官移植、基因编辑等技术会对传统伦理观念产生强烈冲击。生物技术也是一把双刃剑，要防止生物技术误用、滥用。一要防止个人生物信息、医疗信息（遗传疾病基因）的泄露，保障个人隐私；二是防止生物实验室泄露引发生物安全问题；三是防止恐怖分子利用合成生物技术合成危险生物，引发生物恐怖事件；四是防止一些国家发动生物战。生物战可能成为未来战争的重要形式，许多国家已经把生物安全列为国家安全的重点。

10）发展交叉技术，催生新的科技革命

生物技术与信息、制造、仿生技术等新技术结合，将推动脑科学、脑机结合、人机混合、生物融合等交叉科学取得重大突破，将生物化、信息化、机械化、电气化高度融合，加速形成新一轮科技革命，不仅能够改变自然世界，还将直接影响人类的健康与生活质量。

3 机遇与挑战

生物经济发展既有难得机遇，又面临严峻挑战。

3.1 生物经济发展的机遇

1）生物技术重大突破奠定生物经济的基础

1953年发现DNA双螺旋结构，1997年7月克隆羊诞生，2000年6月完成人类基因组序列的“工作框架图”，2006年多功能干细胞（Induced Pluripotent Stem Cells，IPS）诞生，生物技术不断取得重大突破，基因编辑技术为人类治疗遗传性疾病带来了新的途径，干细胞、合成生物学有望促进新器官、新生物的形成等等，基因组、蛋白组、代谢组、发酵工程、细胞工程等生物技术不断取得的重大突破，必将加速生物经济的发展。

2）社会巨大需求是生物经济发展的前提

根据世界银行的数据，2021年全球GDP达96.1万亿美元，2022年11月全球人口超过80亿人，人均GDP超过12000美元，从总体上讲，绝大多数人对吃、住、行的需求基本满足，对高端食品、健康、环境的需求大幅度上升，人民生活正在由农业、工业产品消费为主，转向生物产品消费为主的新阶段，粮食安全、食品安全、生命安全、生物安全、环境安全已成为广大公众普遍关心的问题，生物产品的巨大需求为生物经济发展带来前所未有的发展机遇。

3）国际竞争加剧加速生物经济发展

据不完全统计，60多个国家或地区制定了有关生物经济的规划与政策，近20个国家的领导人亲自兼任生物经济相关机构的领导，近30个国家生物与医药论文数量超过了本国自然科学论文的50%，一些国家生物经济占GDP已超过15%。美国政府把民用科技经费近一半用于医学与生物技术研发，已形成华盛顿、洛杉矶等5个生物谷。欧盟科技发展从第六个框架起将45%左右的研发经费用于生物与医药领域。德国政府将2001年命名为“生命科学年”，日本政府提出“生物产业立国”，印度成立了“生物技术部”，韩国把2001年确定为“生物产业元年”。许多国家不约而同地把生物技术产业作为新的经济增长点来培育，纷纷采取加强领导、增加投入、搜罗人才、抢占专利、培育产业、建设园区等不同措施，加速抢占“生物经济”制高点。

3.2 生物经济面临的挑战

1）技术进步不能满足生物经济发展的需求

生物技术的研发投资高、风险大、回收周期长，影响了生物技术进步的速度，许多生物领域技术的进步远远满足不了人民生活和生产的需求。如研发一个新药，有的国家需要20亿美元，有的国家需要长达十年的时间，严重地阻碍了生物技术的发展。又如，新冠病毒从哪里来？到哪里去？能否开发出广谱疫苗与药物等等，都需要生物技术的巨大突破。当今世界80亿人口，仍然有8.28亿人没有吃饱，未来还要出生20亿人吃什么？现有的农业技术体系远远不能满足需要。

2）生物经济体系复杂多样，阻碍了生物经济发展

生物技术产品事关人民生命安全，各国政府都采取了严厉的管理措施。但是不同国家采取的措施明显不同，导致研究人员与企业不得不适应不同国家的政策需求，大大增加了研发成本，影响了生物经济的发展。又如有的国家一个新药研发周期长达十年，造成许多投资者不敢投资。

3）技术壁垒、贸易壁垒限制了生物产品的流通与贸易

出于生物安全、药品安全与经济效益等原因，不同国家对生物技术进口采取不同的措施，对发展中国家生物产品向发达国家出口面临多重壁垒与贸易壁垒，但新冠疫情暴发以来，中国出口疫苗20亿剂、出口大量新冠病毒检测试剂，为防控新冠疫情发挥了重要作用，同时也说明一些技术壁垒、贸易壁垒严重制约着全球生物经济的发展。

4 世界生物经济发展的态势对策

4.1 世界生物经济发展的基本态势

进入21世纪以来，生物技术、生物经济发展的基本态势如下。

1）生物技术（Bio-Technology，BT）已经成为许多国家研究开发的重点

美国联邦政府民用科技经费的近一半投向生物与医药技术研发，英国、法国、德国、澳大利亚、韩国等国政府近年来研发投入最多的领域是生物技术。美国等发达国家风险投资最多的是生物与医药领域。

2）生物产业（Bio-Industry，BI）已成为国际高科技竞争的重点

发达国家信息企业纷纷进入生物技术领域，国内许多房地产企业纷纷转行生物与健康产业。新冠疫情暴发以来，中国金融机构、风险投资机构也将投资的重点转向生物产业。

3）生物经济（Bio-Economy，BE）正成为新经济增长点、综合国力竞争的焦点

生物技术在保障人民生命安全、粮食安全、生态安全等方面具有不可替代的作用，许多国家都把抢占生物经济制高点，作为引领未来产业革命的战略措施来抓。

4）生物安全（Bio-Security，BS）已被许多国家确定为国家安全的焦点

2018年美国发布《国家生物防御战略》，明确提出美国面临的最大威胁是生物威胁［15，16］。新冠疫情暴发以来，许多国家调整国家安全的重点，纷纷把保障生物安全作为重中之重，保障未来国家安全，首先必须具有保障生物安全的能力。

4.2 关于全球生物经济发展的战略思考

4.2.1 生物经济发展的方针

世界生物经济发展的方针是：针对人类共同面临的生命安全、粮食安全、生态安全、能源安全、气候变化等重大问题，发展生物技术、引领生物经济，促进人类健康、减少饥饿困扰、控制气候变暖、改善生态环境，加速人类进入生物经济新时代。

4.2.2 生物经济发展的原则

生物经济发展应当遵循以下基本原则：一是生命安全、粮食安全优先的原则。健康、吃饱是最基本的人权，当人类生命安全、粮食安全遇到危机时，要打破技术壁垒、贸易壁垒等，确保生命安全、粮食安全；二是国际技术支援的原则。当一个国家或地区人民生物安全面临危机时，技术先进国家或地区应发起国际技术支援，防止出现因先进技术产品缺乏导致生物安全而蒙受巨大损失。三是坚持政府引导与市场机制相结合的原则。构建政府引导、企业主导、市场运作、社会参与的生物经济发展体制机制。

4.2.3 生物经济发展的目标

未来生物经济发展的目标是：力争到2040年前后，人类进入生物经济时代。生物经济成为许多国家的支柱产业，占GDP的比重在发达国家达到15%以上，少数发达国家达到20%以上，新兴国家达到15%以上，发展中国家达到10%以上。

1）促进人类健康、延长预期寿命。未来20年人类防控癌症、传染病能力大幅度提升，衰老控制技术取得重大突破，疾病早期预测与预防技术取得重大进展，人活90岁成常态，健康工作时间体力劳动者有望延长5年，脑力劳动者有望延长10年。

2）保障粮食安全，减少饥饿困扰。现有农业技术体系难以支撑未来新增20亿人口的巨大压力，迫切需要新的农业技术体系与产业体系。基因编辑、合成食物、生长激素、大厦农业将大幅度提高粮食安全水平，人类有望在生物经济时代告别饥饿困扰。

3）保障生物多样性、明显改善生态环境。基因编辑、合成生物等技术，能够防止濒危生物灭绝，甚至恢复已灭绝的生物；土地沙化、草原退化、水土流失等问题将得到有效控制；人类生存的生态环境会得到明显的改善。

4.2.4 生物经济发展的对策

一是把生物经济作为世界经济走出衰退期的战略产业。数字经济之后促进经济发展最有力的措施就是发展生物经济，建议在制定政策、研发投入、金融支持、人才培养等方面加大对生物经济的支持力度，把生物经济作为走出经济低迷时期的战略产业来抓。

二是把生命科学基础研究作为发展生物经济的突破口。生物经济是一个新经济形态，迫切需要一系列新技术、新产品，而新技术突破必须有原始创新重大突破，生命科学将紧紧围绕控制疾病、减少饥饿、改善环境等目标，提供强有力的技术支撑。

三是创建“国际生物经济联盟”，促进国际生物经济协同发展。“平等互利，共享共赢，保护知识产权，遵从国际规则”，在科学研究、战略咨询、技术交流、产品贸易、法则标准、市场准入等方面加强国际合作与交流，提高全球生物经济发展的效率与速度。

生物技术不断突破、社会需求不断增加，要保障地球上未来100亿人口的生存与发展，发展生物经济是人类共同的任务，需要全球协同协作，促进健康、消除饥饿、改善环境，共创生物文明新时代。