注重AI赋能培养“细胞工厂”建造师

发布日期： 2026-08-10 阅读量： 作者： 小编

　　当“用细胞造万物”从科幻走进现实，谁来设计肉眼不可见的“细胞工厂”，如何推动实验室菌株跨越从实验室到工业化量产的“死亡之谷”？这些问题，指向生物制造产业快速发展过程中日益突出的专业人才需求。

　　教育部日前发布《普通高等学校本科专业目录（2026年）》，将生物制造专业列入其中。这不仅是高校专业目录的一次简单“扩容”，也是对全球生物技术革命与产业变革浪潮的积极回应，更是服务国家战略、破解产业人才瓶颈的重要举措。

　　2024年政府工作报告提出，积极打造生物制造、商业航天、低空经济等新增长引擎；2025年政府工作报告进一步提出，培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未来产业。“十五五”规划纲要提出，全链条推动集成电路、工业母机、高端仪器、基础软件、先进材料、生物制造等重点领域关键核心技术攻关取得决定性突破。

　　从前沿科学概念 PG·电子到国家重点布局方向，生物制造已成为我国抢占全球科技和产业竞争制高点的重要战略支点。

　　战略牵引背后，是产业发展的迫切需求。作为一种有望替代传统石化路线的绿色生产方式，生物制造具有显著的减排潜力。生物基产品相较于石化路线%，是实现碳中和的关键路径。同时，我国大豆自给率不足15%，通过生物制造技术实现微生物蛋白规模化生产，可构建“非耕地依赖型”蛋白供应链，为保障粮食安全提供重要支撑。目前，我国生物制造核心产业规模已突破1.1万亿元，生物发酵产品产量占全球70%以上。

　　产业快速发展的同时，人才短缺问题也日益凸显。天津大学原党委书记杨贤金在调研中发现，作为生物制造核心领域的合成生物学，仍面临顶层设计不足、中试平台短缺、高端复合型人才稀缺等制约。

　　“传统的生物工程、生物技术专业，多侧重于基础研究或单元操作，培养体系难以覆盖从‘基因设计’到‘工业放大’的全链条能力。”天津大学合成生物与生物制造学院副院长李炳志认为，目前产业端迫切需要两类人才：一类是能运用合成生物学理念，从DNA层面重新设计生命系统的高端研发人才；另一类是懂AI算法、能操作自动化生物铸造厂，实现细胞工厂理性设计与智能制造的复合型工程人才。

　　设立生物制造专业，正是为了填补这一结构性缺口，从源头缓解产业升级中的“人才之渴”。

　　天津大学合成生物与生物制造学院副研究员周嗣杰认为，传统生物技术主要回答“如何改造生命”的问题；生物工程侧重解决“如何放大生产”的问题；而生物制造则是在“设计生命”的基础上，集成工程化、智能化手段，实现从基因蓝图到工业产品的全流程贯通。

　　“具体来看，生物科学侧重探索生命规律，生物技术侧重实验操作与检测分析，生物工程侧重发酵放大与工艺优化。”周嗣杰解释，生物制造则整合了合成生物学、人工智能（AI）、自动化、化工原理等多学科知PG·电子识，目标是培养能独立设计、优化和运行“细胞工厂”的复合型人才。

　　这一培养理念在天津大学合成生物与生物制造学院的人才培养方案中得到了清晰体现。“我们确立了‘厚基础、强交叉、重创新’三大原则。”李炳志表示，其中，合成生物学强基班以“解码生命、重构细胞可编程”为主线；双螺旋精英班则设立“合成生物学+AI”交叉方向，学生主修合成生物学，辅修人工智能微专业。

　　这种将AI深度融入生物制造的课程设计，精准对接了产业对“懂生命、会设计、能制造、善用AI”人才的迫切需求。

　　在核心课程上，天津大学生物制造专业覆盖“基础理论+核心技术+工程实践+产业应用”全链条，开设工业微生物设计与构建、生物反应动力学与反应器、生物分离工程与装备、生物制造与智能控制等课程。相较于传统专业，这一专业不再局限于单一学科的知识传授，而是以“造物”为目标，将生物学、工程学、数据科学深度融合，体现了面向未来产业需求的学科重构。

　　与天津大学同时获批全国首批生物制造本科专业的北京化工大学，也在培养方案中突出“人工智能+生物制造”的深度交叉特色。该校构建了覆盖“基础理论+核心技术+工程实践+产业应用”的全链条课程体系：既涵盖生物制造核心理论基础，又注重AI赋能生物制造多尺度、全链条专项能力的提升。

　　与传统工科专业不同，生物制造专业的课堂远不止于三尺讲台。作为一门面向产业需求的新工科专业，它将实验室、中试线作为课堂，让学生在真实的工程场景中锤炼本领。

　　前不久，中国科学院院士、天津大学合成生物与生物制造学院院长元英进主讲“合成生物与生物制造导论”课程，带领学生走进天津大学合成生物前沿研究院。该研究院是工业和信息化部首批生物制造中试能力建设平台之一。

　　沿着“基因合成与组装区—菌种构建与筛选区—发酵与工艺优化区—工艺放大与分离区—10吨发酵平台”的完整中试链条，学生们直观了解了实验室成果如何经过小试、中试，最终走向产业化。高通量自动化菌种构建系统、全流程生物反应器集群、智能化过程控制平台等设施，也让课本中的抽象概念转化为触手可及的生产力工具。

　　“当看到10吨级发酵罐和自动化生产线’的创新突破。”一名双螺旋精英班学生在参观后感慨，“这不仅是一次认知升级，更让我进一步明确了未来的职业方向。”

　　这样的实地教学并非一次单独的课程活动，而是天津大学合成生物与生物制造学院“课堂—实验室—中试平台—产业基地”四级贯通培养体系的生动实践。依托这一体系，学生从入学起便有机会参与产业级科研项目，在“真题真做”中提升创新能力和工程实践能力。学院还发挥产教融合和全链条成果转化优势，建设中试熟化平台，布局生物合成全流程自动化平台、人工细胞工厂构筑平台、生物安全性评价平台。这些平台覆盖合成生物从原始创新到产业化应用的全过程，形成“概念验证—中试熟化—成果转化”的完整闭环。

　　北京化工大学在生物制造专业建设过程中，同样将实践创新能力贯穿人才培养全过程。该校将产业真实课题融入课程教学和科研训练，推行“早进课题、早进团队、早进实验室”的“三早”原则，鼓励学生深度参与国家科研项目和企业委托课题，在解决实际问题的过程中提升工程实践能力。

　　两所高校对实践教学和交叉培养的重视，正是对生物制造产业人才需求变化的积极回应。李炳志认为，生物制造专业毕业生具有较强的就业竞争力和较大的职业发展空间。在科研领域，毕业生可进入高校、科研院所，从事合成生物学、生物制造等方向的基础研究和关键技术攻关；在产业领域，则可进入生物医药、合成生物学、新能源与新材料、农业与食品、检测、环保等相关企业，从事研发、工艺优化、生产管理、质量控制等工作。

　　随着生物制造专业的设立，一批兼具“生物学家视野”与“工程师素养”的复合型人才正在崛起，他们将成为撬动新质生产力发展的关键支点。

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