華熙生物：關于生物制造的科幻、歷史幽靈與未來高地

引言：

從科技突破到頂層設計的全球競速，生物制造正在改變全球的生產和生活方式。

2026年3月，備受關注的“十五五”規劃綱要全文正式發布，明確提出瞄準量子科技、生物制造、腦機接口等引領未來發展的重點領域，“構建未來產業全鏈條培育體系”，“推動生物制造成為新的經濟增長點”，將生物制造推上了國家戰略的最高優先級——與集成電路、工業母機并列，定位為新質生產力的“核心物質引擎”。而就在此前一年，2025年政府工作報告已首次提出“建立未來產業投入增長機制，培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未來產業”。從“培育”到“增長點”，兩年的時間跨度，勾勒出政策話語的快速升溫。

科技突破帶來的產業空間很快被全球各國同步認知到，美國、歐盟等主要經濟體幾乎在同一時間窗口內，都將生物制造提升至國家安全與戰略競爭的層面。這些動向共同指向一個清晰的判斷：生物制造已是重塑全球產業競爭格局的核心驅動力。

在這一背景下，華熙生物組織了生物制造領域的企業家、工程專家、基礎科學專家、數據及底層工具專家、產業投資與轉化專家、國際供應鏈專家進行了跨學科、跨領域交流，對中國生物制造的現狀、瓶頸與破局路徑進行了廣泛深入的探討，本篇文章為此次探討的部分觀點。

我們刊發此文，并非因為這些討論已經給出了最終的答案，而是我們相信：正確問題的提出，可能是找到正確路徑最重要的開始。

一、科幻照進現實

當星際航行遇上生物反應器

在阿瑟·克拉克的《2001:太空漫游》中，月球上的克拉維斯基地是一個“具體而微的小地球”——所有維生物資都通過壓碎、加熱、化學處理從月球巖石中提煉，食物則來自化學處理系統和藻類培育。這個寫于1968年的經典科幻精準預言了生物制造的核心邏輯：將能量獲取方式從依賴光合作用的二維農業，轉向多維度、多能量來源的生物制造。

劉慈欣曾坦言：“我所有作品都是對《2001:太空漫游》的拙劣模仿。”這種致敬背后，也包括了對克拉克對未來生物制造想象——當人類成為多星球物種，通過農業獲得食物的方式將讓位于更高效的生物制造。在星際飛船上，宇航員不再需要廣袤的農田，取而代之的是精密的發酵罐：微藻在核聚變生物反應器中生長，酵母被改造成“細胞工廠”持續輸出蛋白質和脂質，整個能量獲取系統從“靠天吃飯”的農業，轉變為完全受控的精密生產。

如果覺得外星生存還是遙遠的未來，不妨看看今天的科學前沿。2025年6月，中國農業科學院都市農業研究所提出了一項足以改變時代的研究——“星際農業”概念。科學家們篩選出螺旋藻、裸藻、萊茵衣藻等“星際先鋒”物種，結合基因編輯和智能發酵技術，構建完全不依賴于耕地、淡水、傳統作物的食物生產模式。這項研究的目標直指空間站、月球和火星基地的人類生存需求。

但更具深意的是，這項研究的價值遠不止于太空。正如研究者所言，它有望“徹底升級傳統農業到另外一個形態，改變人類自己獲取能量的方式”。當微藻可以在荒漠戈壁、極地高寒地帶實現工業化量產，地球上的糧食安全問題也將迎來革命性解決方案。

研究外星生存，本質上是在為地球文明的下一階段儲備技術火種——這正是科幻與現實最迷人的交匯處。

生命質量的躍升：從延緩衰老到重構健康

在科幻對于恒星際航行的幻想中，不同于行星際飛船，恒星際航行必須通過基因工程改造出適于封閉小環境、且無懼微重力和高輻射的生物。這些生物被賦予一個極具科幻感的名字：“造境生物”。它點明了生物制造在星際航行中的除能量獲取以外的價值——不是被動地攜帶地球生命，而是主動設計能夠適應太空環境的生命形態。這正是生物制造的另一層意義：自主改造生命本身，使其具備更強大的能力，并以更大的規模、更低的成本廣泛應用于未來人類社會。

科技對人類未來的沖擊首先體現在對衰老干預手段的進步，科學家已經開始期待人類壽命逃逸的奇點時刻——科技對衰老的延緩速度超過人類自然衰老的速度，然后，隨之而來的憂慮開始被未來學家提出，赫拉利曾經在《未來簡史》中表達過對壽命不平等的憂慮，如果這類技術如此昂貴，以至于少數的精英才能享用，他們是否會事實上成為新物種？

最有可能縮小這種不平等的可能還是需要依靠科技成果的規模化轉化——生物制造。現代生物制造已經能將微生物（如酵母、大腸桿菌）改造為高效的細胞工廠，生產原本難以獲取的稀缺的功能分子。這些生命的必須活性物不僅純凈安全，還能從基因層面修復細胞損傷、針對性地增強免疫、認知等功能，為人類對長壽甚至狹義永生的想象打開天花板，為困擾富裕社會的老齡化問題提供保持活力的科技答案。

正因生物制造如此重要，它已成為各國布局未來產業的核心賽道。2022年9月，美國總統拜登簽署第14081號行政令，啟動“國家生物技術和生物制造倡議”，將生物制造提升至與半導體同等的戰略高度，承諾“用國內強大的供應鏈替代來自國外的脆弱供應鏈”。此后，《2026財年國防授權法》中的《生物安全法》進一步強化了對華限制。盡管2025年特朗普政府撤銷了該行政令，但遏制中國生物制造崛起的戰略意圖已被立法鎖定。

歐盟同樣行動迅速。2024年3月，歐盟委員會發布《與自然共建未來：促進歐盟生物技術與生物制造》通報，正式將生物制造納入產業戰略。2025年11月，歐盟通過新的《歐盟生物經濟戰略框架》，構建清潔、競爭和有韌性的歐洲經濟。在比利時，歐洲最大的開放創新生物制造中試平臺Bio Base Europe Pilot Plant向全歐洲企業及研究機構開放。

英國方面，2018年發布的《2030年國家生物經濟戰略》設定了2200億英鎊的經濟目標；2025年7月，英國進一步發布《生命科學產業專項計劃》，目標到2035年成為僅次于美國和中國的全球第三大生命科學經濟體。

這些舉措的共同指向是：搶占下一代產業革命的制高點。生物制造不再是實驗室里的好奇，而是關系人類未來根本生活方式、關系科技能否惠及全社會的基礎產業。

二、中國生物制造得以繁榮的歷史機遇

中國在加入WTO后加速承接西方國家外溢的產能，逐步培育起了完整的供應鏈體系和工程人才體系，這給生物制造的崛起奠定了堅實的基本面。逐步讓中國享有了從全球產能轉移的成本紅利、供應鏈體系紅利、工程師紅利等一系列發展機遇，奠定了今天70%全球發酵產能的地位，一批具備全球競爭力的企業，包括華熙生物（透明質酸原料全球市占率超40%，居世界第一）、凱賽生物（長鏈二元酸全球市占率約80%，主導該細分市場）、華恒生物（丙氨酸全球市占率約60%）等企業脫穎而出。

與此同時，中國正從“工程紅利”向“科學紅利”過渡。在生物制造領域，論文發文量和專利申請量全球占比均超20%，展現出日益增強的原始創新能力。這一轉型標志著中國生物制造正從規模領先邁向技術引領的前沿，也必然面臨“科技無人區”的很多挑戰。

三、陶瓷時代的幽靈

——芯片、工業母機與生物制造的共同挑戰

當中國生物制造正在全球市場攻城略地，日益呈現出一個制造業大國在各個領域“全科優等生”地位之時，歷史的故事也在提醒我們：這樣的優勢是否可以永久延續？

陶瓷曾經是中國遠遠領先于全球的優勢產業，吳軍博士在《文明之光》中以瓷器為鏡，映照出中西方對待技術的根本分野：中國工匠依賴師徒口傳心授的手感和秘方，導致工藝在“發明—失傳—再發明”的怪圈中循環；而歐洲人采用定量分析和比較實驗，系統記錄瓷土配比與燒制溫度的內在邏輯，使技術進步成為了基于材料科學底層知識基座的產業，這讓英國的陶瓷產業在工業革命之后取代了中國陶瓷的全球市場地位，并因此延展出了工業陶瓷等領域的很多應用。

除了陶瓷，指南針是另一個極具說服力的例證。它曾被多次發明又多次失傳，原因在于其發明往往是為了解決某個具體的風水或航海問題，未能像西方那樣從中抽象出磁物理學的基本原理。正如中國科學院院士趙東元所言：“理性的翅膀一旦拴上了應用的鉛砣，那它永遠飛不了。”

這種差異的本質在于，傳統歷史長于解決怎么做的具體問題，而近代科學追問“為什么”的普遍規律。這個陶瓷時代的幽靈，至今仍在芯片、工業母機和生物制造領域徘徊。這三大領域看似技術門類迥異，其產業短板卻指向同一個根源：應用導向的研發路徑與基礎科學的脫節，最終導致科學方法論赤字。

第一，底層工具“失語”：缺乏對物理世界與生命系統的自主認知能力

芯片產業的核心EDA軟件長期被Synopsys、Cadence、Siemens EDA三巨頭壟斷，三家公司合計占全球EDA市場份額約74%，在中國市場的份額更超過80%，國產化率僅為11.5%左右。工業母機的高端數控系統由西門子、發那科主導，兩者合計占全球數控系統市場份額約75%，其中發那科占50%、西門子占25%，西門子與發那科的產品仍壟斷航空航天等高端制造場景，高端數控系統國產化率不足10%。生物制造的基因編輯底層工具長期依賴國外CRISPR相關專利和技術，目前仍由國外機構掌握，國內在精準基因編輯領域長期依賴國外先導編輯系統。

三大領域在底層工具層面的共性問題是對物理世界與生命系統的自主認知能力不足，這種底層能力的缺失，意味著始終處于跟隨地位，難以實現引領。

第二，關鍵部件“斷鏈”：基礎材料與精密工藝的歷史欠賬

芯片產業高端光刻機由ASML獨家供應，12英寸大硅片國產化率約35%，半導體材料整體國產化率僅在20%至30%之間，光刻設備國產化率不到1%。工業母機高端主軸國產化率僅約6%，滾珠絲杠、導軌等核心功能部件中高端絲杠外資占比仍高達90%，核心組件依賴進口。生物制造高端工業酶制劑自給率、核心菌種自主率、高端分離純化設備自給率嚴重不足。

三大領域在關鍵部件層面的共性問題是對基礎材料與精密工藝的長期投入不足，每一次進步都難以沉淀為可迭代的知識基座。

第三，工程化“斷裂”：從實驗室到量產的“死亡之谷”穿越困難

芯片產業實驗室的工藝突破難以轉化為穩定良率的規模化生產，尤其在先進制程環節，良率爬坡周期漫長。工業母機樣機性能可與進口媲美，但批量生產后一致性不足，精度保持性快速衰減，缺乏對復雜機械系統的精準建模與過程控制能力。生物制造實驗室篩選的高效菌株放大到發酵罐后代謝紊亂、表達水平下降，菌種工藝與工程設計的耦合能力薄弱，中試環節不通暢導致大量科研成果難以落地，分離純化環節成本占總成本70%以上，高端層析填料等關鍵耗材依賴進口。

三大領域在工程化層面均存在從“樣品”到“產品”的轉化能力斷裂，平臺和基礎設施建設不等于能力建設，真正決定產業化成敗的是系統能力的建設。

中國科學院院士馬光輝明確指出，國產填料亟需替代進口，避免關鍵時刻被卡脖子。她強調，已上市介質種類有限、結構單一，常常難以滿足上游新產品的高效分離純化要求，這背后是“中國分離介質和裝備早期基本依賴進口，相應的檢測規范和產品標準匱乏”的歷史欠賬。

中國工程院院士鄭裕國則從另一個角度揭示了后端瓶頸的本質：生物催化面臨五大瓶頸——與其他合成單元過程關聯度低、與產品分離的集成性差、酶與其他催化元件及輔因子間協作效率低。他直言，高強度工業環境下生物催化劑易失活、重復利用率低，“經濟性差”成為限制高效生物制造發展的關鍵問題。

中國科學院院士丁奎嶺的批評更為尖銳：“生物合成、化學合成老死不相往來，而且自己把自己包得非常的緊”。他指出，化學合成發表論文三百多萬篇，生物合成一百多萬篇，但交叉協同領域不到1000篇——“這就是問題所在”。當不同學科“融合的時候沒有新的原理，工程化困難”，根源恰恰在于這種長期割裂的研究范式。

陶瓷時代的幽靈，仍在拷問著我們今天的產業根基。

四、歷史鏡鑒

——誰才是產業突破的關鍵整合者？

1765年，年輕的瓦特加入了英國伯明翰的“月光社”——一個由科學家、工程師、制造商組成的技術社團。在這里，瓦特與格拉斯哥大學的布萊克教授、企業家約翰·羅巴克開始了新式蒸汽機的研制。但創業之路充滿坎坷，初始投資很快花光，公司破產，瓦特不得不兼職運河測量員謀生。

直到伯明翰鑄造廠老板馬修·博爾頓接手相關專利，瓦特才迎來真正的轉機。博爾頓不僅提供資金，還幫助瓦特精進了加工制造工藝。1776年，40歲的瓦特終于成功制造出第一批新型蒸汽機。從開始研究到蒸汽機問世，歷經15載；從問世到技術成熟，又經33年；再到量產大賣，整整63年。

如果沒有歷史上并不知名的企業家博爾頓，誰發明蒸汽機這段歷史會如何改寫？

另一個案例來自電氣時代。J·P·摩根曾資助特斯拉建設沃登克里弗塔，但J.P摩根希望特斯拉做的轉化方向是無線電通訊的商業機會。而特斯拉將研究聚焦于無線供電——一項至今都無法規模化運用的方向。當意大利人馬可尼搶先實現跨大西洋無線電通訊，摩根停止了資助，沃登克里弗塔淪為爛尾樓，特斯拉負債累累，晚年孤寂。

特斯拉的天才毋庸置疑，但他的悲劇在于：科學家對技術方向的興趣，未必與產業轉化者的市場判斷一致。摩根轉而去支持愛迪生等更注重應用的發明家，這一選擇直接塑造了電氣時代的產業格局。

AI時代的案例再次印證了企業對關鍵新興產業的引領作用。斯坦福大學作為硅谷的搖籃，其頂尖計算機科學家與產業界的深度耦合，已成為當代創新的標準范式。從斯坦福計算機系諸多教授，早期的Google奠基者，到今天的AI領軍人物——無一不與谷歌等大企業保持深度合作，這背后折射的正是資源鴻溝——大學實驗室無法像企業那樣積累海量數據和計算設備，更無法提供真實的工程驗證環境。

這種深度耦合揭示了創新的相互需求：頂尖人才需要頂尖平臺，前沿探索需要產業資源。大學可以提供思想，但將思想轉化為可落地的技術，離不開企業的算力、數據和場景。

光刻機巨頭ASML的故事提供了最直接的啟示。上世紀80年代初，ASML只是飛利浦內部一個掙扎十余年卻收效甚微的部門，被戲稱為問題兒童。飛利浦曾試圖出售該業務，卻無人愿意接手，直到1984年，飛利浦與ASM International合資成立ASML，起初連合適的辦公地點都沒有，只能在埃因霍溫飛利浦園區內的幾間木制營房里工作。

然而，ASML繼承了飛利浦開發的兩項行業領先技術，以及一小批頑強的工程師。更重要的是，飛利浦作為生態領導企業，為其提供了技術積累和產業資源。此后幾十年，ASML憑借與英特爾、三星、臺積電的戰略聯盟，最終在極紫外光刻（EUV）領域壟斷全球。

這段歷史的關鍵啟示在于：沒有飛利浦這樣的生態領導企業，就不會有ASML被孵化出來成為今日巨頭。同樣，沒有英特爾、三星、臺積電作為關鍵客戶和戰略投資者，ASML也無法堅持近二十年的EUV研發周期。

以上貫穿蒸汽機工業革命、電氣革命、數字與AI時代的歷史案例共同指向一個結論：發明家是研發生態的重要參與者，但關鍵資源的整合者是企業和企業家。這個結論之后的追問是：當我們感嘆中國新興產業缺乏生態領導企業的時候，我們是否有足夠戰略定力去培育還不成熟的未來生態領導者？還是拋開歷史給我們展示的規律，希望學術界單獨扮演產業資源和轉化方向的主導者？

我們相信唯一正確的路徑是：培養市場化的生態引導企業，讓科學家專注研究，讓企業家組織資源并預見和承擔創新的風險。

五、全球產業轉移中，

生物制造如何守住未來高地？

正視挑戰：中國制造并非天然安全

面對全球產業轉移，有一種過于樂觀的預期認為：中國擁有快速反應的成體系制造業，這種體系化的成本優勢很難被轉移。我們需要警惕這種“優勢論”的迷思，歷史告訴我們，沒有任何一種優勢可以高枕無憂。

智能制造專家林雪萍在《供應鏈攻防戰》中指出，中國供應鏈的真正對手，并非美國及歐洲的回岸制造，而是東南亞、南亞、墨西哥等構成的第二套供應鏈。全球各地正在涌現不同的生產工廠，它們試圖建立全新的高效供應鏈，對中國已經確立的優勢造成極大挑戰。在全球化2.0時代，安全因素正被置于成本和效率之上進行考量。

中國在生物發酵領域占據全球超70%的產能，這種規模確實是優勢——它意味著完整的供應鏈配套、熟練的產業工程師和工人、快速響應的工程能力。但我們必須清醒：規模優勢不會自動轉化為技術優勢。正如中國臺灣擁有全球最強的芯片代工能力，卻未能發展出稍有規模的EDA廠商；韓國擁有三星、SK海力士這樣的半導體巨無霸，在EDA領域的全球份額卻接近為零。制造能力不會自然催生對底層工具這類產業轉移指揮高地的掌控。

當中國新興生物制造產業還缺乏底層基礎工具的掌控，缺乏強大的品牌背書、缺乏底層工具、缺乏全球最具影響力的大學研究機構做后盾的時候，我們面對全球產業轉移的護城河在哪里？我們的“指揮高地”和“指揮工具”是什么？

什么是“指揮高地”？

——來自美國產業界的反思

美國產業界的反思或許能給我們一些啟示：前通用電氣CEO杰弗里·伊梅爾特在任期間始終強調“技術創新必須與制造能力綁定”。他曾尖銳地指出，美國之所以在競爭中感到壓力，正是因為“中國投資于技術并制造產品”，而美國卻一度沉迷于金融創新、疏遠了實體制造。美國產業界感嘆：我們原來認為研發和制造可以分離，后來才知道制造本身是研發的一部分。

這一判斷與諸多美國研究機構的結論相互印證。美國頂尖研究型大學協會（AAU）在其2026年提交給白宮科技政策辦公室的官方政策建議中指出，產學研合作讓行業獲得“無法獨立有效獲取的科研設備”，使基礎研究更貼近經濟需求，大學發現也得以更快地流向市場。這句話的潛臺詞是：大學實驗室無法替代產業界的制造現場——最前沿的研發資源（如大規模數據、尖端制造設備、工程驗證環境）只存在于工廠之中。

歷史學家曾回顧20世紀美國制造業鼎盛時期的垂直整合模式：將研發設施置于同一廠區，促進了價值鏈各環節的協作，使公司能夠緊密控制生產流程，加速產品迭代。中金公司對美國制造業回流的實地調研則揭示了“研發與制造分離”的現實困境：即使企業想把研發留在美國，如果制造現場遠在海外，研發人員就失去了與工藝工程師、產線工人、供應鏈專家在朝夕互動中積累的寶貴知識——這種難以編碼、只能在實踐中習得的“隱性知識”，恰恰是突破制造瓶頸的關鍵所在。

這些論述共同揭示了一個深層邏輯：工廠不僅是產品的產出地，更是技術迭代的母體——離開了制造現場，很多研發是無法真正完成的。這也正是“指揮高地”的核心定義：它不是傳統意義上的制造工廠，而是具備四種能力的戰略節點——

貼近工廠：深植于產業一線，理解真實的生產痛點和工程約束

聯通學界：與高校、科研院所保持緊密互動，將前沿科學導入產業實踐

積累科學洞察資產：系統記錄數據、提煉規律，穿越“陶瓷時代”的經驗主義陷阱

產出基礎工具和方法：最終，為全球生物工廠提供最高效的科技和工程解決方案

這可能是最能具備中國優勢的研發中心——生物制造中試基地的戰略定位——它不僅是實驗室成果的放大驗證平臺，更是連接科學與產業的轉化樞紐。在這里，工程問題的解決能反過來推動科學認知的深化，發展出可以構筑長期壁壘的工具和方法，最終通過對數據和底層工具的掌控將制造能力變成全球化的高端服務能力。

現實困境：資產公共化的缺失

深圳與天津在生物制造領域都進行了卓有成效的探索。深圳在生物制造科研轉化方面做了諸多探索，天津建成了全球最大的中試轉化平臺，這是了不起的基礎設施建設成就。但客觀審視，這些資產遠未公共平臺化——它們更像是建起了嶄新大樓和擁有最新設備的新學校，而讓這樣的學校擁有大師和充滿活力的創新者還有待時日。

商業環境長期存在“寧為雞頭，不為鳳尾”的傾向。企業傾向于重新自建體系而不是培育生態合作伙伴，高校傾向于追求論文發表而非產業轉化，投資傾向于可見的硬資產而非無形的軟生態。最終可能導致的是設備閑置與重復建設并存，數據孤島與經驗隔閡同在，缺乏共同生態和共同工具的建設。

要守住全球產業指揮高地，我們需要一場深層的系統創新。

歷史學家賈雷德·戴蒙德在晚年曾追問一個根本性的問題：中國的農業文明，究竟是在與新月沃地的交流中漸次萌發，還是基本上由其自身獨立孕育而出？在他眼中，地理與農業構成了歷史那只更為深遠的手——農業催生了金屬冶煉、數學推演、哲學思辨，也誕生了最初的大學。有了農業這一根基，工業文明的出現幾乎是水到渠成。而放眼全球，無論工業文明還是信息文明，從未真正離開過農業文明所奠定的地理底版。正因如此，他晚年的研究最終可以轉化為另一個問題：中國是否具備再次崛起的歷史發明基礎？

可惜的是，戴蒙德并未公布這一研究的結論。或許，這個問題本身，他始終未能得出確切的答案。可能，戴蒙德的歷史研究可以轉化為另一個未來問題：無論是芯片、工業母機還是生物制造，我們能拋離陶瓷時代的幽靈，獨立的構筑出完整的科學底層邏輯和底層工具嗎？我們能培養出完整的生態，并讓生態的中樞承擔起公共使命嗎？我們能在全球產業的流動轉移中守住自己的指揮高地嗎？

來源：華熙生物