从生物技术时代看知识工程战略
作者：徐峻 来源：《科技日报》2005年7月10日报道
[编者按]
我们已经进入以生物科技为主要内容的知识经济时代。在这个时代里，人类共同面临的四大生存危机———能源危机、资源危机、环境危机和安全危机的根本解决，无不与生物科技紧密联系。本文作者认为，用生物科技解决上述危机问题需要知识，需要一种叫做“知识工程”的技术手段，将解决问题的办法从浩繁的人类的知识库中挖掘、总结、整理出来。
在作者看来，发展中国家更需要知识工程；对中国来说，要想加速科研成果向生产力的转化，加速发展知识工程计划是事半功倍的战略决策。
21世纪是生物时代在21世纪的今天，根据产业特征，人类经历了工业时代、服务时代之后，进入了知识时代。按照技术特色，人类经历了机器时代、电子时代、原子时代、太空时代、信息时代之后，进入了生物技术时代。所以，我们这个时代可以概括成以生物科技为主要内容的知识经济时代。为什么要强调生物科技为我们的时代特征呢？这与我们人类共同面临的生存危机息息相关，即：能源危机、资源危机、环境危机和安全危机。这四大危机的根本解决，无不与生物科技紧密联系。有人也许困惑：以人类基因组计划为代表的当代生物科技不就是为了尽快发现新药来医疗不治之症嘛!这是一个误解。
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举例来说，除了要解决健康问题和生物恐怖攻击问题之外，美国能源部的基因组计划目标还有：2020年用生物技术解决环境污染问题，2040年用生物技术解决温室危机，2050年采用生物技术发电以彻底摆脱化石燃料，等等。因为，按照目前的技术，世界化石能源、矿产资源告罄迫在眉睫。
人类仅在2002年就制造了约3亿吨垃圾，70%属于生物垃圾。长此下去，整个地球将成为垃圾场。采用生物科技，有可能在温和的条件下将垃圾重新转化为资源和清洁能源!但是，用生物科技解决上述危机问题需要知识。而基因组工程所引起的信息和知识的大爆炸，使当代科技知识具有超大规模和超复杂性。一个国家在知识经济时代成功的关键，就在于驾驭知识爆炸的能力。知识是怎样化为力量的因此，为了国家民族的长远利益，我们需要制定知识经济时代的知识战略。其目标就是要把超大规模的知识转化为解决现实危机的技术工程方案。今天，科学技术能提高生产力已经成为国民的共识，但是，科学技术是怎样转化为生产力的？这个问题是一个亟须理清的问题。投入在科研上的资金，其产出是科技新知，表现为专利和承载原始发现的科学论文。除了一些技术发明之外，很多新的科学知识并不能立即转化为生产力，而是向人类的知识总量做出“无私”奉献。对国家的经济发展而言，更加实在的是怎样利用人类已经发明和发现的知识来提高国民经济的效益。例如，如何以最经济的、最没有污染的、最安全的和最快的手段生产出急需的食品、药品、建筑材料，等等。解决这些现实问题往往并不需要最原始的科学发现，而是需要一种叫做“知识工程”的技术手段，将解决问题的办法从浩繁的人类的知识库中挖掘、总结、整理出来。正如谚语所说：“不要把发明再发明一次。”
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知识工程的方法有时也被称为数据挖掘(DataMining)。知识工程不仅仅是一种技术科学的方法，更是发展科学技术和国民经济的新的具有战略意义的重大概念；与传统的思维不一样，知识工程不追究知识的第一次发现，只关注对知识的占有率和利用率，只关注如何把知识化为力量。可以这么说：没有知识工程的国家，知识不是力量，只有好看不实用的花瓶!在知识爆炸时代的今天，尤其如此。发达国家急需知识工程上世纪80年代初，信息自动化技术、微型化技术带来了以高通量为标志的大规模科学实验和科学发现。加上生命科技领域的聚合酶链反应技术的出现，导致人类基因组计划的提出和短期内的完成。人类基因组计划完成之后，人们曾经预计其成果对制药产业产生巨大的推动。然而，2000年之后，新药研发经费持续上升，新药上市数目却在减少。究其原因，人们发现基因组工程只部分解决了预计人类有什么样的基因问题，但这些基因的功能和彼此关系需要解决(人类细胞含有30亿DNA碱基对，估计含有3万种基因，预计人细胞根据基因信号能生产约5万种蛋白质)。人们惊呼：把这3万多种基因的功能和互相关系都搞清楚，这是个更加浩大的知识工程啊!所以，麻省理工学院的知名科学家兰德指出：“人类基因组工程最好理解为类似于20世纪的周期表的发现和整理……人类基因组工程的目标是产生一个生物学的‘周期表’，它不是只有上百个元素，而是上十万个基因；不是一个反映电子价键的长方的表格，而是体现人类基因之间在遗传和功能上密切联系的树状结构……”
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为此，美国健康研究院(NIH)提出了耗资12亿美元的后基因组时代的路线图计划。该计划的核心是组建9个生命科学国家实验室，以加速完成生命科学知识工程，尽快将基因组工程所获得的知识转化为提高国民健康水平的急需药品。对发达国家而言，不发展知识工程，其科学技术无法继续发展，已发现的科学知识也不能转化为生产力而造福于人民。知识总量规模空前、关系复杂20世纪80年代末，知识爆炸问题由于大规模高通量科学技术的出现而从量变转化为质变。现在知道，即使对人体中的激酶这样一小组物质进行分类，也会产生超出人类大脑所能处理的极为复杂的树状结构。为了研究生命科学，人类不断地创立新学科。根据本人在2003年11月的一项统计，现代生命科学领域中的各种“组学”(如基因组学、蛋白组学等)已达64种，每种“组学”都产生上亿个数据点。这些数据，及由此而导出的知识已远远超出人类大脑所能评判、综合和掌握的范围。应该说：今天没有博士，只有专才。只有知识工程才能培养出我们急需解决当代问题的“博士”!只有发展知识工程才能驾驭当代科学与技术。以基因芯片为代表的大规模科学实验和科学设计正在产生着超大规模的数据，没有知识工程对这些大规模试验进行设计、对超大规模数据的解释、评判并提炼成知识，那么，大规模科学实验可以造成大规模的浪费和大规模的失败。
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作为知识工程的重要组成部分，各种系统科学应运而生。例如，系统生物学(SystemsBiology)，系统药物学(SystemsPharmacology)等等。各种系统科学的出现，标志着科学从分析走向综合。只有将知识综合起来，才能够解决现实中的重大问题。只有知识工程能够完成对巨量、超复杂的现代科学知识进行综合。发展中国家更需要知识工程对发展中国家而言，他们缺乏资金与发达国家竞争在研发方面的投资。把有限的资金全部投放在与发达国家竞争原始的科学发现是划不来的，只能是在巨大的人类的知识库上锦上添花，或曰：“向富人输血。”因为发达国家有齐全的知识工程手段来将浩繁复杂的人类的知识(包括发展中国家发现的知识)转化为生产力。发展中国家更急需的是知识工程。通过加大对知识工程技术的投入，提升对世界知识总量的获取率、占有率和使用率，将会得到“四两拨千斤”的效果：“让富人献血”。因为如果发展中国家利用其相对廉价的高智力资源来建立齐全的知识工程体系，他们在对人类的知识的占有和转化为生产力方面，就会与发达国家并驾齐驱，虽然大部分当代科技知识并非主要由发展中国家最初发现。今天，发展中国家有可能与发达国家共享世界科技发展的成果，通过发展知识工程的信息获取技术和知识提炼技术，用较低的投入、较快的速度来创建自有的数据库群和知识库群，提高对世界知识总量的拥有率、转化率和使用率。知识战略问题的紧迫性目前，以知识工程为核心的知识产业已经被发达国家所垄断。以经营科技知识为业务的如汤姆森集团的年销售总额为近百亿美元，著名的科学情报研究所(即ISI)甚至成为评判科技论文水平的权威机构，它的旗下还拥有世界著名的德温特专利数据集团。又如以欧洲为总部的ReedElsevier科技出版集团，它的年销售总额为近百亿欧元，旗下的子公司MDL垄断了国际大部分化学知识产业市场。据统计，世界知识产业市场总额为千亿美元计，每年以15%速度增长。注意到中国的周边国家，无论是发达国家如日本，还是发展中国家如印度、前苏联(独联体)国家都在加速知识工程建设。一方面，他们加紧与欧美发达国家合作，加速将世界知识文献转化为本地的数据库群和知识库群；另一方面，他们也加入了在知识产业方面与欧美发达国家的竞争。已经有一批可观的知识工程产品来自印度、前苏联(独联体)国家。传统上，日本没有出售知识工程产品，它更重视默默地汲取世界优秀科技知识，并将其转化为其自身经济实力。综上所述，对中国而言，知识工程问题在战略上具有紧迫性。周边国家都在默默地抢占这一制高点。当前，科技研究已经离不开科学数据库和专利数据库。中国的科研所依赖的大型数据库、专利库全部购自国外，不仅消耗大量外汇，更重要的是一旦国际风云变化，这些重要资源将在禁运之列。作为发展中国家如果不掌握自己的知识工程数据库和专利数据库，科技和经济发展将永远受制于人。怎样加速科研成果向生产力的转化？我认为，加速发展中国的知识工程计划是事半功倍的战略决策。
[作者简介]
徐峻 世界著名的化学信息学家，1988年毕业于中国科技大学近代化学系计算化学专业，获理学博士学位。2004年，他创建美国BRI研究所，率先进入后基因组时代的化学型组学研究领域。现任美国DPI公司药物设计和化学信息学部主任。, 百拇医药
[编者按]
我们已经进入以生物科技为主要内容的知识经济时代。在这个时代里，人类共同面临的四大生存危机———能源危机、资源危机、环境危机和安全危机的根本解决，无不与生物科技紧密联系。本文作者认为，用生物科技解决上述危机问题需要知识，需要一种叫做“知识工程”的技术手段，将解决问题的办法从浩繁的人类的知识库中挖掘、总结、整理出来。
在作者看来，发展中国家更需要知识工程；对中国来说，要想加速科研成果向生产力的转化，加速发展知识工程计划是事半功倍的战略决策。
21世纪是生物时代在21世纪的今天，根据产业特征，人类经历了工业时代、服务时代之后，进入了知识时代。按照技术特色，人类经历了机器时代、电子时代、原子时代、太空时代、信息时代之后，进入了生物技术时代。所以，我们这个时代可以概括成以生物科技为主要内容的知识经济时代。为什么要强调生物科技为我们的时代特征呢？这与我们人类共同面临的生存危机息息相关，即：能源危机、资源危机、环境危机和安全危机。这四大危机的根本解决，无不与生物科技紧密联系。有人也许困惑：以人类基因组计划为代表的当代生物科技不就是为了尽快发现新药来医疗不治之症嘛!这是一个误解。
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举例来说，除了要解决健康问题和生物恐怖攻击问题之外，美国能源部的基因组计划目标还有：2020年用生物技术解决环境污染问题，2040年用生物技术解决温室危机，2050年采用生物技术发电以彻底摆脱化石燃料，等等。因为，按照目前的技术，世界化石能源、矿产资源告罄迫在眉睫。
人类仅在2002年就制造了约3亿吨垃圾，70%属于生物垃圾。长此下去，整个地球将成为垃圾场。采用生物科技，有可能在温和的条件下将垃圾重新转化为资源和清洁能源!但是，用生物科技解决上述危机问题需要知识。而基因组工程所引起的信息和知识的大爆炸，使当代科技知识具有超大规模和超复杂性。一个国家在知识经济时代成功的关键，就在于驾驭知识爆炸的能力。知识是怎样化为力量的因此，为了国家民族的长远利益，我们需要制定知识经济时代的知识战略。其目标就是要把超大规模的知识转化为解决现实危机的技术工程方案。今天，科学技术能提高生产力已经成为国民的共识，但是，科学技术是怎样转化为生产力的？这个问题是一个亟须理清的问题。投入在科研上的资金，其产出是科技新知，表现为专利和承载原始发现的科学论文。除了一些技术发明之外，很多新的科学知识并不能立即转化为生产力，而是向人类的知识总量做出“无私”奉献。对国家的经济发展而言，更加实在的是怎样利用人类已经发明和发现的知识来提高国民经济的效益。例如，如何以最经济的、最没有污染的、最安全的和最快的手段生产出急需的食品、药品、建筑材料，等等。解决这些现实问题往往并不需要最原始的科学发现，而是需要一种叫做“知识工程”的技术手段，将解决问题的办法从浩繁的人类的知识库中挖掘、总结、整理出来。正如谚语所说：“不要把发明再发明一次。”
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知识工程的方法有时也被称为数据挖掘(DataMining)。知识工程不仅仅是一种技术科学的方法，更是发展科学技术和国民经济的新的具有战略意义的重大概念；与传统的思维不一样，知识工程不追究知识的第一次发现，只关注对知识的占有率和利用率，只关注如何把知识化为力量。可以这么说：没有知识工程的国家，知识不是力量，只有好看不实用的花瓶!在知识爆炸时代的今天，尤其如此。发达国家急需知识工程上世纪80年代初，信息自动化技术、微型化技术带来了以高通量为标志的大规模科学实验和科学发现。加上生命科技领域的聚合酶链反应技术的出现，导致人类基因组计划的提出和短期内的完成。人类基因组计划完成之后，人们曾经预计其成果对制药产业产生巨大的推动。然而，2000年之后，新药研发经费持续上升，新药上市数目却在减少。究其原因，人们发现基因组工程只部分解决了预计人类有什么样的基因问题，但这些基因的功能和彼此关系需要解决(人类细胞含有30亿DNA碱基对，估计含有3万种基因，预计人细胞根据基因信号能生产约5万种蛋白质)。人们惊呼：把这3万多种基因的功能和互相关系都搞清楚，这是个更加浩大的知识工程啊!所以，麻省理工学院的知名科学家兰德指出：“人类基因组工程最好理解为类似于20世纪的周期表的发现和整理……人类基因组工程的目标是产生一个生物学的‘周期表’，它不是只有上百个元素，而是上十万个基因；不是一个反映电子价键的长方的表格，而是体现人类基因之间在遗传和功能上密切联系的树状结构……”
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为此，美国健康研究院(NIH)提出了耗资12亿美元的后基因组时代的路线图计划。该计划的核心是组建9个生命科学国家实验室，以加速完成生命科学知识工程，尽快将基因组工程所获得的知识转化为提高国民健康水平的急需药品。对发达国家而言，不发展知识工程，其科学技术无法继续发展，已发现的科学知识也不能转化为生产力而造福于人民。知识总量规模空前、关系复杂20世纪80年代末，知识爆炸问题由于大规模高通量科学技术的出现而从量变转化为质变。现在知道，即使对人体中的激酶这样一小组物质进行分类，也会产生超出人类大脑所能处理的极为复杂的树状结构。为了研究生命科学，人类不断地创立新学科。根据本人在2003年11月的一项统计，现代生命科学领域中的各种“组学”(如基因组学、蛋白组学等)已达64种，每种“组学”都产生上亿个数据点。这些数据，及由此而导出的知识已远远超出人类大脑所能评判、综合和掌握的范围。应该说：今天没有博士，只有专才。只有知识工程才能培养出我们急需解决当代问题的“博士”!只有发展知识工程才能驾驭当代科学与技术。以基因芯片为代表的大规模科学实验和科学设计正在产生着超大规模的数据，没有知识工程对这些大规模试验进行设计、对超大规模数据的解释、评判并提炼成知识，那么，大规模科学实验可以造成大规模的浪费和大规模的失败。
, http://www.100md.com
作为知识工程的重要组成部分，各种系统科学应运而生。例如，系统生物学(SystemsBiology)，系统药物学(SystemsPharmacology)等等。各种系统科学的出现，标志着科学从分析走向综合。只有将知识综合起来，才能够解决现实中的重大问题。只有知识工程能够完成对巨量、超复杂的现代科学知识进行综合。发展中国家更需要知识工程对发展中国家而言，他们缺乏资金与发达国家竞争在研发方面的投资。把有限的资金全部投放在与发达国家竞争原始的科学发现是划不来的，只能是在巨大的人类的知识库上锦上添花，或曰：“向富人输血。”因为发达国家有齐全的知识工程手段来将浩繁复杂的人类的知识(包括发展中国家发现的知识)转化为生产力。发展中国家更急需的是知识工程。通过加大对知识工程技术的投入，提升对世界知识总量的获取率、占有率和使用率，将会得到“四两拨千斤”的效果：“让富人献血”。因为如果发展中国家利用其相对廉价的高智力资源来建立齐全的知识工程体系，他们在对人类的知识的占有和转化为生产力方面，就会与发达国家并驾齐驱，虽然大部分当代科技知识并非主要由发展中国家最初发现。今天，发展中国家有可能与发达国家共享世界科技发展的成果，通过发展知识工程的信息获取技术和知识提炼技术，用较低的投入、较快的速度来创建自有的数据库群和知识库群，提高对世界知识总量的拥有率、转化率和使用率。知识战略问题的紧迫性目前，以知识工程为核心的知识产业已经被发达国家所垄断。以经营科技知识为业务的如汤姆森集团的年销售总额为近百亿美元，著名的科学情报研究所(即ISI)甚至成为评判科技论文水平的权威机构，它的旗下还拥有世界著名的德温特专利数据集团。又如以欧洲为总部的ReedElsevier科技出版集团，它的年销售总额为近百亿欧元，旗下的子公司MDL垄断了国际大部分化学知识产业市场。据统计，世界知识产业市场总额为千亿美元计，每年以15%速度增长。注意到中国的周边国家，无论是发达国家如日本，还是发展中国家如印度、前苏联(独联体)国家都在加速知识工程建设。一方面，他们加紧与欧美发达国家合作，加速将世界知识文献转化为本地的数据库群和知识库群；另一方面，他们也加入了在知识产业方面与欧美发达国家的竞争。已经有一批可观的知识工程产品来自印度、前苏联(独联体)国家。传统上，日本没有出售知识工程产品，它更重视默默地汲取世界优秀科技知识，并将其转化为其自身经济实力。综上所述，对中国而言，知识工程问题在战略上具有紧迫性。周边国家都在默默地抢占这一制高点。当前，科技研究已经离不开科学数据库和专利数据库。中国的科研所依赖的大型数据库、专利库全部购自国外，不仅消耗大量外汇，更重要的是一旦国际风云变化，这些重要资源将在禁运之列。作为发展中国家如果不掌握自己的知识工程数据库和专利数据库，科技和经济发展将永远受制于人。怎样加速科研成果向生产力的转化？我认为，加速发展中国的知识工程计划是事半功倍的战略决策。
[作者简介]
徐峻 世界著名的化学信息学家，1988年毕业于中国科技大学近代化学系计算化学专业，获理学博士学位。2004年，他创建美国BRI研究所，率先进入后基因组时代的化学型组学研究领域。现任美国DPI公司药物设计和化学信息学部主任。, 百拇医药