华熙生物：关于生物制造的科幻、历史幽灵与未来高地 ...

邬小姐农 · 发表于 2026-4-17 18:28:56

引言：

从科技突破到顶层设计的全球竞速，生物制造正在改变全球的生产和生活方式。
2026年3月，备受关注的“十五五”规划纲要全文正式发布，明确提出瞄准量子科技、生物制造、脑机接口等引领未来发展的重点领域，“构建未来产业全链条培育体系”，“推动生物制造成为新的经济增长点”，将生物制造推上了国家战略的最高优先级——与集成电路、工业母机并列，定位为新质生产力的“核心物质引擎”。而就在此前一年，2025年政府工作报告已首次提出“建立未来产业投入增长机制，培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未来产业”。从“培育”到“增长点”，两年的时间跨度，勾勒出政策话语的快速升温。
科技突破带来的产业空间很快被全球各国同步认知到，美国、欧盟等主要经济体几乎在同一时间窗口内，都将生物制造提升至国家安全与战略竞争的层面。这些动向共同指向一个清晰的判断：生物制造已是重塑全球产业竞争格局的核心驱动力。
在这一背景下，华熙生物组织了生物制造领域的企业家、工程专家、基础科学专家、数据及底层工具专家、产业投资与转化专家、国际供应链专家进行了跨学科、跨领域交流，对中国生物制造的现状、瓶颈与破局路径进行了广泛深入的探讨，本篇文章为此次探讨的部分观点。
我们刊发此文，并非因为这些讨论已经给出了最终的答案，而是我们相信：正确问题的提出，可能是找到正确路径最重要的开始。

一、科幻照进现实

当星际航行遇上生物反应器

在阿瑟·克拉克的《2001:太空漫游》中，月球上的克拉维斯基地是一个“具体而微的小地球”——所有维生物资都通过压碎、加热、化学处理从月球岩石中提炼，食物则来自化学处理系统和藻类培育。这个写于1968年的经典科幻精准预言了生物制造的核心逻辑：将能量获取方式从依赖光合作用的二维农业，转向多维度、多能量来源的生物制造。
刘慈欣曾坦言：“我所有作品都是对《2001:太空漫游》的拙劣模仿。”这种致敬背后，也包括了对克拉克对未来生物制造想象——当人类成为多星球物种，通过农业获得食物的方式将让位于更高效的生物制造。在星际飞船上，宇航员不再需要广袤的农田，取而代之的是精密的发酵罐：微藻在核聚变生物反应器中生长，酵母被改造成“细胞工厂”持续输出蛋白质和脂质，整个能量获取系统从“靠天吃饭”的农业，转变为完全受控的精密生产。
如果觉得外星生存还是遥远的未来，不妨看看今天的科学前沿。2025年6月，中国农业科学院都市农业研究所提出了一项足以改变时代的研究——“星际农业”概念。科学家们筛选出螺旋藻、裸藻、莱茵衣藻等“星际先锋”物种，结合基因编辑和智能发酵技术，构建完全不依赖于耕地、淡水、传统作物的食物生产模式。这项研究的目标直指空间站、月球和火星基地的人类生存需求。
但更具深意的是，这项研究的价值远不止于太空。正如研究者所言，它有望“彻底升级传统农业到另外一个形态，改变人类自己获取能量的方式”。当微藻可以在荒漠戈壁、极地高寒地带实现工业化量产，地球上的粮食安全问题也将迎来革命性解决方案。
研究外星生存，本质上是在为地球文明的下一阶段储备技术火种——这正是科幻与现实最迷人的交汇处。
生命质量的跃升：从延缓衰老到重构健康
在科幻对于恒星际航行的幻想中，不同于行星际飞船，恒星际航行必须通过基因工程改造出适于封闭小环境、且无惧微重力和高辐射的生物。这些生物被赋予一个极具科幻感的名字：“造境生物”。它点明了生物制造在星际航行中的除能量获取以外的价值——不是被动地携带地球生命，而是主动设计能够适应太空环境的生命形态。这正是生物制造的另一层意义：自主改造生命本身，使其具备更强大的能力，并以更大的规模、更低的成本广泛应用于未来人类社会。

科技对人类未来的冲击首先体现在对衰老干预手段的进步，科学家已经开始期待人类寿命逃逸的奇点时刻——科技对衰老的延缓速度超过人类自然衰老的速度，然后，随之而来的忧虑开始被未来学家提出，赫拉利曾经在《未来简史》中表达过对寿命不平等的忧虑，如果这类技术如此昂贵，以至于少数的精英才能享用，他们是否会事实上成为新物种？

最有可能缩小这种不平等的可能还是需要依靠科技成果的规模化转化——生物制造。现代生物制造已经能将微生物（如酵母、大肠杆菌）改造为高效的细胞工厂，生产原本难以获取的稀缺的功能分子。这些生命的必须活性物不仅纯净安全，还能从基因层面修复细胞损伤、针对性地增强免疫、认知等功能，为人类对长寿甚至狭义永生的想象打开天花板，为困扰富裕社会的老龄化问题提供保持活力的科技答案。
正因生物制造如此重要，它已成为各国布局未来产业的核心赛道。2022年9月，美国总统拜登签署第14081号行政令，启动“国家生物技术和生物制造倡议”，将生物制造提升至与半导体同等的战略高度，承诺“用国内强大的供应链替代来自国外的脆弱供应链”。此后，《2026财年国防授权法》中的《生物安全法》进一步强化了对华限制。尽管2025年特朗普政府撤销了该行政令，但遏制中国生物制造崛起的战略意图已被立法锁定。
欧盟同样行动迅速。2024年3月，欧盟委员会发布《与自然共建未来：促进欧盟生物技术与生物制造》通报，正式将生物制造纳入产业战略。2025年11月，欧盟通过新的《欧盟生物经济战略框架》，构建清洁、竞争和有韧性的欧洲经济。在比利时，欧洲最大的开放创新生物制造中试平台Bio Base Europe Pilot Plant向全欧洲企业及研究机构开放。
英国方面，2018年发布的《2030年国家生物经济战略》设定了2200亿英镑的经济目标；2025年7月，英国进一步发布《生命科学产业专项计划》，目标到2035年成为仅次于美国和中国的全球第三大生命科学经济体。
这些举措的共同指向是：抢占下一代产业革命的制高点。生物制造不再是实验室里的好奇，而是关系人类未来根本生活方式、关系科技能否惠及全社会的基础产业。

二、中国生物制造得以繁荣的历史机遇

中国在加入WTO后加速承接西方国家外溢的产能，逐步培育起了完整的供应链体系和工程人才体系，这给生物制造的崛起奠定了坚实的基本面。逐步让中国享有了从全球产能转移的成本红利、供应链体系红利、工程师红利等一系列发展机遇，奠定了今天70%全球发酵产能的地位，一批具备全球竞争力的企业，包括华熙生物（透明质酸原料全球市占率超40%，居世界第一）、凯赛生物（长链二元酸全球市占率约80%，主导该细分市场）、华恒生物（丙氨酸全球市占率约60%）等企业脱颖而出。
与此同时，中国正从“工程红利”向“科学红利”过渡。在生物制造领域，论文发文量和专利申请量全球占比均超20%，展现出日益增强的原始创新能力。这一转型标志着中国生物制造正从规模领先迈向技术引领的前沿，也必然面临“科技无人区”的很多挑战。

三、陶瓷时代的幽灵

——芯片、工业母机与生物制造的共同挑战

当中国生物制造正在全球市场攻城略地，日益呈现出一个制造业大国在各个领域“全科优等生”地位之时，历史的故事也在提醒我们：这样的优势是否可以永久延续？
陶瓷曾经是中国远远领先于全球的优势产业，吴军博士在《文明之光》中以瓷器为镜，映照出中西方对待技术的根本分野：中国工匠依赖师徒口传心授的手感和秘方，导致工艺在“发明—失传—再发明”的怪圈中循环；而欧洲人采用定量分析和比较实验，系统记录瓷土配比与烧制温度的内在逻辑，使技术进步成为了基于材料科学底层知识基座的产业，这让英国的陶瓷产业在工业革命之后取代了中国陶瓷的全球市场地位，并因此延展出了工业陶瓷等领域的很多应用。
除了陶瓷，指南针是另一个极具说服力的例证。它曾被多次发明又多次失传，原因在于其发明往往是为了解决某个具体的风水或航海问题，未能像西方那样从中抽象出磁物理学的基本原理。正如中国科学院院士赵东元所言：“理性的翅膀一旦拴上了应用的铅砣，那它永远飞不了。”
这种差异的本质在于，传统历史长于解决怎么做的具体问题，而近代科学追问“为什么”的普遍规律。这个陶瓷时代的幽灵，至今仍在芯片、工业母机和生物制造领域徘徊。这三大领域看似技术门类迥异，其产业短板却指向同一个根源：应用导向的研发路径与基础科学的脱节，最终导致科学方法论赤字。
第一，底层工具“失语”：缺乏对物理世界与生命系统的自主认知能力
芯片产业的核心EDA软件长期被Synopsys、Cadence、Siemens EDA三巨头垄断，三家公司合计占全球EDA市场份额约74%，在中国市场的份额更超过80%，国产化率仅为11.5%左右。工业母机的高端数控系统由西门子、发那科主导，两者合计占全球数控系统市场份额约75%，其中发那科占50%、西门子占25%，西门子与发那科的产品仍垄断航空航天等高端制造场景，高端数控系统国产化率不足10%。生物制造的基因编辑底层工具长期依赖国外CRISPR相关专利和技术，目前仍由国外机构掌握，国内在精准基因编辑领域长期依赖国外先导编辑系统。
三大领域在底层工具层面的共性问题是对物理世界与生命系统的自主认知能力不足，这种底层能力的缺失，意味着始终处于跟随地位，难以实现引领。
第二，关键部件“断链”：基础材料与精密工艺的历史欠账
芯片产业高端光刻机由ASML独家供应，12英寸大硅片国产化率约35%，半导体材料整体国产化率仅在20%至30%之间，光刻设备国产化率不到1%。工业母机高端主轴国产化率仅约6%，滚珠丝杠、导轨等核心功能部件中高端丝杠外资占比仍高达90%，核心组件依赖进口。生物制造高端工业酶制剂自给率、核心菌种自主率、高端分离纯化设备自给率严重不足。
三大领域在关键部件层面的共性问题是对基础材料与精密工艺的长期投入不足，每一次进步都难以沉淀为可迭代的知识基座。
第三，工程化“断裂”：从实验室到量产的“死亡之谷”穿越困难
芯片产业实验室的工艺突破难以转化为稳定良率的规模化生产，尤其在先进制程环节，良率爬坡周期漫长。工业母机样机性能可与进口媲美，但批量生产后一致性不足，精度保持性快速衰减，缺乏对复杂机械系统的精准建模与过程控制能力。生物制造实验室筛选的高效菌株放大到发酵罐后代谢紊乱、表达水平下降，菌种工艺与工程设计的耦合能力薄弱，中试环节不通畅导致大量科研成果难以落地，分离纯化环节成本占总成本70%以上，高端层析填料等关键耗材依赖进口。
三大领域在工程化层面均存在从“样品”到“产品”的转化能力断裂，平台和基础设施建设不等于能力建设，真正决定产业化成败的是系统能力的建设。
中国科学院院士马光辉明确指出，国产填料亟需替代进口，避免关键时刻被卡脖子。她强调，已上市介质种类有限、结构单一，常常难以满足上游新产品的高效分离纯化要求，这背后是“中国分离介质和装备早期基本依赖进口，相应的检测规范和产品标准匮乏”的历史欠账。
中国工程院院士郑裕国则从另一个角度揭示了后端瓶颈的本质：生物催化面临五大瓶颈——与其他合成单元过程关联度低、与产品分离的集成性差、酶与其他催化元件及辅因子间协作效率低。他直言，高强度工业环境下生物催化剂易失活、重复利用率低，“经济性差”成为限制高效生物制造发展的关键问题。
中国科学院院士丁奎岭的批评更为尖锐：“生物合成、化学合成老死不相往来，而且自己把自己包得非常的紧”。他指出，化学合成发表论文三百多万篇，生物合成一百多万篇，但交叉协同领域不到1000篇——“这就是问题所在”。当不同学科“融合的时候没有新的原理，工程化困难”，根源恰恰在于这种长期割裂的研究范式。
陶瓷时代的幽灵，仍在拷问着我们今天的产业根基。

四、历史镜鉴

——谁才是产业突破的关键整合者？

1765年，年轻的瓦特加入了英国伯明翰的“月光社”——一个由科学家、工程师、制造商组成的技术社团。在这里，瓦特与格拉斯哥大学的布莱克教授、企业家约翰·罗巴克开始了新式蒸汽机的研制。但创业之路充满坎坷，初始投资很快花光，公司破产，瓦特不得不兼职运河测量员谋生。
直到伯明翰铸造厂老板马修·博尔顿接手相关专利，瓦特才迎来真正的转机。博尔顿不仅提供资金，还帮助瓦特精进了加工制造工艺。1776年，40岁的瓦特终于成功制造出第一批新型蒸汽机。从开始研究到蒸汽机问世，历经15载；从问世到技术成熟，又经33年；再到量产大卖，整整63年。
如果没有历史上并不知名的企业家博尔顿，谁发明蒸汽机这段历史会如何改写？
另一个案例来自电气时代。J·P·摩根曾资助特斯拉建设沃登克里弗塔，但J.P摩根希望特斯拉做的转化方向是无线电通讯的商业机会。而特斯拉将研究聚焦于无线供电——一项至今都无法规模化运用的方向。当意大利人马可尼抢先实现跨大西洋无线电通讯，摩根停止了资助，沃登克里弗塔沦为烂尾楼，特斯拉负债累累，晚年孤寂。
特斯拉的天才毋庸置疑，但他的悲剧在于：科学家对技术方向的兴趣，未必与产业转化者的市场判断一致。摩根转而去支持爱迪生等更注重应用的发明家，这一选择直接塑造了电气时代的产业格局。
AI时代的案例再次印证了企业对关键新兴产业的引领作用。斯坦福大学作为硅谷的摇篮，其顶尖计算机科学家与产业界的深度耦合，已成为当代创新的标准范式。从斯坦福计算机系诸多教授，早期的Google奠基者，到今天的AI领军人物——无一不与谷歌等大企业保持深度合作，这背后折射的正是资源鸿沟——大学实验室无法像企业那样积累海量数据和计算设备，更无法提供真实的工程验证环境。
这种深度耦合揭示了创新的相互需求：顶尖人才需要顶尖平台，前沿探索需要产业资源。大学可以提供思想，但将思想转化为可落地的技术，离不开企业的算力、数据和场景。
光刻机巨头ASML的故事提供了最直接的启示。上世纪80年代初，ASML只是飞利浦内部一个挣扎十余年却收效甚微的部门，被戏称为问题儿童。飞利浦曾试图出售该业务，却无人愿意接手，直到1984年，飞利浦与ASM International合资成立ASML，起初连合适的办公地点都没有，只能在埃因霍温飞利浦园区内的几间木制营房里工作。
然而，ASML继承了飞利浦开发的两项行业领先技术，以及一小批顽强的工程师。更重要的是，飞利浦作为生态领导企业，为其提供了技术积累和产业资源。此后几十年，ASML凭借与英特尔、三星、台积电的战略联盟，最终在极紫外光刻（EUV）领域垄断全球。
这段历史的关键启示在于：没有飞利浦这样的生态领导企业，就不会有ASML被孵化出来成为今日巨头。同样，没有英特尔、三星、台积电作为关键客户和战略投资者，ASML也无法坚持近二十年的EUV研发周期。
以上贯穿蒸汽机工业革命、电气革命、数字与AI时代的历史案例共同指向一个结论：发明家是研发生态的重要参与者，但关键资源的整合者是企业和企业家。这个结论之后的追问是：当我们感叹中国新兴产业缺乏生态领导企业的时候，我们是否有足够战略定力去培育还不成熟的未来生态领导者？还是抛开历史给我们展示的规律，希望学术界单独扮演产业资源和转化方向的主导者？
我们相信唯一正确的路径是：培养市场化的生态引导企业，让科学家专注研究，让企业家组织资源并预见和承担创新的风险。

五、全球产业转移中，

生物制造如何守住未来高地？

正视挑战：中国制造并非天然安全
面对全球产业转移，有一种过于乐观的预期认为：中国拥有快速反应的成体系制造业，这种体系化的成本优势很难被转移。我们需要警惕这种“优势论”的迷思，历史告诉我们，没有任何一种优势可以高枕无忧。
智能制造专家林雪萍在《供应链攻防战》中指出，中国供应链的真正对手，并非美国及欧洲的回岸制造，而是东南亚、南亚、墨西哥等构成的第二套供应链。全球各地正在涌现不同的生产工厂，它们试图建立全新的高效供应链，对中国已经确立的优势造成极大挑战。在全球化2.0时代，安全因素正被置于成本和效率之上进行考量。
中国在生物发酵领域占据全球超70%的产能，这种规模确实是优势——它意味着完整的供应链配套、熟练的产业工程师和工人、快速响应的工程能力。但我们必须清醒：规模优势不会自动转化为技术优势。正如中国台湾拥有全球最强的芯片代工能力，却未能发展出稍有规模的EDA厂商；韩国拥有三星、SK海力士这样的半导体巨无霸，在EDA领域的全球份额却接近为零。制造能力不会自然催生对底层工具这类产业转移指挥高地的掌控。
当中国新兴生物制造产业还缺乏底层基础工具的掌控，缺乏强大的品牌背书、缺乏底层工具、缺乏全球最具影响力的大学研究机构做后盾的时候，我们面对全球产业转移的护城河在哪里？我们的“指挥高地”和“指挥工具”是什么？
什么是“指挥高地”？
——来自美国产业界的反思
美国产业界的反思或许能给我们一些启示：前通用电气CEO杰弗里·伊梅尔特在任期间始终强调“技术创新必须与制造能力绑定”。他曾尖锐地指出，美国之所以在竞争中感到压力，正是因为“中国投资于技术并制造产品”，而美国却一度沉迷于金融创新、疏远了实体制造。美国产业界感叹：我们原来认为研发和制造可以分离，后来才知道制造本身是研发的一部分。
这一判断与诸多美国研究机构的结论相互印证。美国顶尖研究型大学协会（AAU）在其2026年提交给白宫科技政策办公室的官方政策建议中指出，产学研合作让行业获得“无法独立有效获取的科研设备”，使基础研究更贴近经济需求，大学发现也得以更快地流向市场。这句话的潜台词是：大学实验室无法替代产业界的制造现场——最前沿的研发资源（如大规模数据、尖端制造设备、工程验证环境）只存在于工厂之中。
历史学家曾回顾20世纪美国制造业鼎盛时期的垂直整合模式：将研发设施置于同一厂区，促进了价值链各环节的协作，使公司能够紧密控制生产流程，加速产品迭代。中金公司对美国制造业回流的实地调研则揭示了“研发与制造分离”的现实困境：即使企业想把研发留在美国，如果制造现场远在海外，研发人员就失去了与工艺工程师、产线工人、供应链专家在朝夕互动中积累的宝贵知识——这种难以编码、只能在实践中习得的“隐性知识”，恰恰是突破制造瓶颈的关键所在。
这些论述共同揭示了一个深层逻辑：工厂不仅是产品的产出地，更是技术迭代的母体——离开了制造现场，很多研发是无法真正完成的。这也正是“指挥高地”的核心定义：它不是传统意义上的制造工厂，而是具备四种能力的战略节点——
贴近工厂：深植于产业一线，理解真实的生产痛点和工程约束
联通学界：与高校、科研院所保持紧密互动，将前沿科学导入产业实践
积累科学洞察资产：系统记录数据、提炼规律，穿越“陶瓷时代”的经验主义陷阱
产出基础工具和方法：最终，为全球生物工厂提供最高效的科技和工程解决方案
这可能是最能具备中国优势的研发中心——生物制造中试基地的战略定位——它不仅是实验室成果的放大验证平台，更是连接科学与产业的转化枢纽。在这里，工程问题的解决能反过来推动科学认知的深化，发展出可以构筑长期壁垒的工具和方法，最终通过对数据和底层工具的掌控将制造能力变成全球化的高端服务能力。
现实困境：资产公共化的缺失
深圳与天津在生物制造领域都进行了卓有成效的探索。深圳在生物制造科研转化方面做了诸多探索，天津建成了全球最大的中试转化平台，这是了不起的基础设施建设成就。但客观审视，这些资产远未公共平台化——它们更像是建起了崭新大楼和拥有最新设备的新学校，而让这样的学校拥有大师和充满活力的创新者还有待时日。
商业环境长期存在“宁为鸡头，不为凤尾”的倾向。企业倾向于重新自建体系而不是培育生态合作伙伴，高校倾向于追求论文发表而非产业转化，投资倾向于可见的硬资产而非无形的软生态。最终可能导致的是设备闲置与重复建设并存，数据孤岛与经验隔阂同在，缺乏共同生态和共同工具的建设。
要守住全球产业指挥高地，我们需要一场深层的系统创新。
历史学家贾雷德·戴蒙德在晚年曾追问一个根本性的问题：中国的农业文明，究竟是在与新月沃地的交流中渐次萌发，还是基本上由其自身独立孕育而出？在他眼中，地理与农业构成了历史那只更为深远的手——农业催生了金属冶炼、数学推演、哲学思辨，也诞生了最初的大学。有了农业这一根基，工业文明的出现几乎是水到渠成。而放眼全球，无论工业文明还是信息文明，从未真正离开过农业文明所奠定的地理底版。正因如此，他晚年的研究最终可以转化为另一个问题：中国是否具备再次崛起的历史发明基础？
可惜的是，戴蒙德并未公布这一研究的结论。或许，这个问题本身，他始终未能得出确切的答案。可能，戴蒙德的历史研究可以转化为另一个未来问题：无论是芯片、工业母机还是生物制造，我们能抛离陶瓷时代的幽灵，独立的构筑出完整的科学底层逻辑和底层工具吗？我们能培养出完整的生态，并让生态的中枢承担起公共使命吗？我们能在全球产业的流动转移中守住自己的指挥高地吗？

来源：华熙生物

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