前言

當前，全球科技革命與產業變革的浪潮洶涌而來，各學科之間的交叉融合不斷深化，科學研究范式正在經歷前所未有的變革。世界各國紛紛布局，大力推動科技創新戰略和政策的制定及實施，以期提升自身的科技實力和競爭力，適應新的科技發展趨勢。科技創新戰略和政策的制定及實施，旨在加強重點領域的研發投入，如生物制造、人工智能、生物技術、新能源等具有重要戰略意義的領域。這些領域的創新和發展，不僅有助于推動經濟發展、提高人民生活水平，還將為應對氣候變化、公共衛生等全球性挑戰提供強有力的支持。

合成生物學是一個跨學科領域，其運用工程學理念，重新設計、改造甚至重新合成生物體，突破傳統自然發生和進化過程，實現產量或性能的提升。通過合成生物學，科學家們可以設計和構建新的生物部件、設備和系統，以及通過基因編輯技術改進現有的生命系統。這促進了對生命密碼從“讀”到“寫”的跨越，打開了從非生命化學物質向生命物質轉化的大門，催生了繼DNA雙螺旋結構發現和人類基因組測序之后的“第三次生物科學革命”。

同傳統的生物技術相比，合成生物學有以下三大突出優勢。其一，推動生命設計新技術的發展，開啟智創時代。合成生物學在生物技術顛覆性創新方面展現出無限可能和巨大潛力。其二，推動生物制造新戰略的發展，實現產業升級。合成生物學具有“原料循環可持續、生產路徑經濟高效、生產產品性能優越”的優勢；基于合成生物學設計的生物功能模塊具有簡單、可控的特點，使其更易實現標準化、工程化和規模化。其三，推動交叉領域新變革，凸顯多重價值。合成生物學天然具有交叉學科屬性，基因技術、納米材料、信息科學等技術的迅速發展為合成生物學實現了“快充”式“蓄能”，而這種“能量場”的“高電勢”又能在能源、農業、化工、醫藥等領域實現廣泛“賦能”。

合成生物學在誕生之際，便與信息技術的發展緊密相關。生物學實驗數據的縱深積累以及人工智能技術的快速發展，使得人工智能在合成生物學領域的應用成為必然。在合成生物學領域，人工智能的應用可以幫助科學家們更好地理解和預測生命系統的行為，從而優化設計和改造。也就是說，人工智能在合成生物學領域的應用將促進智能化、自動化、體系化的生物技術與生物體系的形成，加速醫療、農業、能源等多個領域的創新、創造，引領新經濟模式的發展，對于保障經濟社會可持續發展、支撐國家建設與國家安全具有重大戰略意義。

本書對合成生物學的核心概念和原理進行系統的梳理，介紹人工智能技術在合成生物學不同層面中的應用概況，并探討合成生物學技術在工業、農業、健康、能源、環境、材料等領域的潛在價值和戰略意義，預測合成生物學與人工智能技術交叉融合的發展趨勢，以期讓從事生物、信息、醫藥、化工、能源、資源和環境等領域的相關科研人員從中有所收獲。

“合成生物學”是高度匯聚各學科知識與前沿技術的新興學科，又具有深度賦能各研究和應用領域的巨大潛力。鑒于此，在撰寫本書的過程中，我們組織了多輪籌劃組織、編寫研討和校稿提升工作，力求準確、全面地將相關內容呈現給讀者。但由于該領域發展迅猛，且筆者自感自身水平有限，故書中難免有疏漏和不妥之處，誠盼讀者在翻閱之余，撥冗指正，提出寶貴建議！我們會在后續的更新完善中不斷提高。

最后，本書得以順利付梓，離不開筆者所在單位領導的大力支持、諸多同行的鼎力相助以及實驗室小伙伴們的積極參與，筆者在此表示衷心的感謝！相信在未來的研究和應用中，合成生物學與人工智能的交叉領域將會出現更輝煌的成就！