张嗣良

［华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室，国家生化工程技术研究中心（上海），上海 200237］

大数据时代的生物过程研究

张嗣良

［华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室，国家生化工程技术研究中心（上海），上海 200237］

张嗣良，教授，博士生导师。现任国家生化工程技术研究中心副主任、国家生化工程技术研究中心（上海）主任、生物反应器工程国家重点实验室学术委员会委员。主要从事发酵工程工业生产研究。

E-mail:siliangz@ecust.edu.cn

在讨论实现生物技术产业化时，认为由于从基因、细胞到生物反应器操作的生物过程高度复杂性，必须改变传统的数据处理思维方式。建议采用大数据分析方法和工业4.0，打破生命科学上游研究到生物制造下游研究的多学科技术壁垒，其大数据分析的4V特征和3个观念转变是生物过程研究的基本出发点。总结了笔者研究组近几十年的研究成果，分析了发酵过程多尺度理论方法与大数据分析理念，由此探索形成新的概念、理论、方法与装备技术。其中最重要的技术进展标志是生物反应器由原来的参数自动控制演变为实现过程优化与放大决策的智能控制，以及“数据超载”情况下的“信息→相关→因果→知识”的研究过程。

1 前 言

20世纪50年代，遗传物质DNA双螺旋结构的发现，开创了从分子水平研究生命活动的新纪元。从此，生物学经历了由宏观到微观的发展过程，由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究，生物技术由依赖于传统的生物学知识发展到以分子生物学研究为依据。……