未来生物技术发展的结构性驱动因素——来自美国国家情报委员会的分析

策划 | 卫勤小组

翻译整理：Dora  审校：Rachel    本期编辑：Pentaman

未来生物技术的结构性驱动因素

译者按：

2021年4月，美国国家情报委员会的战略未来小组参考了业内专家和情报界分析员的意见。撰写了一篇名为《未来生物技术的结构性驱动因素》的文章。3年过去了，很多事情一语成谶。下文摘译该文作为回顾。

一、生命科学的加速

过去几百年间，人类在农业、医学和制造业中对生命过程的利用和操控一直以渐进的方式发展，并伴随着诸如孟德尔遗传学、细菌学说和 DNA 等关键发现带来飞跃。这些飞跃离不开对生物系统检测、成像和操控的新工具和算法的开发和使用。

二、影响生物技术发展轨迹的因素

经济、社会和政治因素可能会影响生物技术研究和产品可用性的步伐。

这些经济因素加在一起将对未来的生物技术突破和应用至关重要。2019 年，全球生物经济（定义为所有由生命科学和生物技术创新推动的活动）约占 5 万亿美元，或全球 GDP 的近 6%。根据 10-15% 的年营收增长率趋势，到 2030 年，全球生物经济可能超过 20 万亿美元。关键技术成本的降低可能会推动生物技术在更广泛的挑战中的应用，并可能使生物技术研究和生产的某些方面普及化，从而提高其全球可及性。

此类限制可能会阻止或减少对生物技术的资助、生产或公众接受度。可能会出现禁令、限制或修改标准，以应对事故、意外后果或公众压力。更严格的限制可能会减少选择进入该领域的人数，导致人员竞争加剧和专业知识短缺。

相反，国际认可可能会增加对生物技术的资助、生产和公众接受度。签署的条约或公约、对预防未来大流行的共识，或世界舞台上具有影响力的人士对生物技术的倡导，都可能促进全球认可——这种发展可能会激励更多人追求生物科学的正规学习。

无论是否得到国际社会的支持，还是源于商业或基层倡议，大规模的合作都可能显著加速生物技术的研发。开放、规范和合法引导的合作可能会促进技术和专业知识的传播和可及性，从而加速解决健康和环境挑战。研究人员、初创企业和爱好者之间的合作即使在缺乏政策或监管的情况下，也可能推动突破。在这种情况下，突破可能会超越现有政策和法律的界限。

面对像 COVID-19 或粮食短缺这样的健康危机，受众需求可能会迅速转向生物技术替代方案；受众对更便宜、更有营养、对环境破坏性更小和无动物成分的食物的兴趣，将促进生物技术衍生替代方案的发展。转基因生物体（GMOs）可能会变得更加被接受，因此也会更加普遍，取代一些传统的农业来源。预计肉和鱼的培养替代品也会变得普遍，这将对畜牧业产生类似的影响。

在未来几年，生物技术可能会得到越来越多的关注和支持，作为一种在面对土地和水资源使用或碳排放相关的全球规范和政策发生变化的情况下维持足够生产的方式。倾向于环境受限或碳中和技术的政策可能会使一些生物技术解决方案获得全球或区域性的监管、规范或市场优势。一些环境变化可能会创造出这样的情况：最有效维持传统食品来源的地方生产方式可能需要通过转基因替代品来实现。

三、生物技术应用和潜在影响

在未来二十年里，预测生物技术可能会带来以下11个结果中的任何一个或全部。这些应用有望改善健康和生活条件；然而，它们也伴随着潜在的社会混乱、伦理问题和安全挑战。每个应用可能都需要技术进步和人类在应用或需求方面的决策相结合。

医务人员、医疗诊断和个人物联网 (IoT) 设备已经在收集越来越多的健康数据。这些信息正在与其他个人信息、数字记录的行为和网络指标相结合，以从根本上改善对新疾病的预测以及治疗结果。即使如此，这种数据合并也可能侵蚀物理和数字匿名性，使政府、公司或个人能够根据其生物特征、评估或预测的健康状况或推断的基因特征来针对或歧视个人。一些国家的法规限制了这种情况或加剧社会不平等的可能性，而在其他国家，例如创建“社会信用”分数的做法，可以轻松地将遗传标准纳入其中。

使用基于基因的药物和针对个人特定的细胞工程的治疗方法，也称为定制医疗疗法，已经可用于治疗某些疾病——尽管成本很高。在未来二十年里，技术条件的解决能使治疗范围扩大，包括打印组织以及创造基因定制的动物来生产可用于移植的人类器官。尽管这些治疗费用昂贵，但它们可能比几十年治疗慢性病（如糖尿病）的成本要低。然而，这种更加个性化的医疗方法在未来二十年里可能不会为大多数人所接受，并且对最先进技术的获取差异可能会使平等获得医疗保健成为一个更加棘手的公众话题。

现在存在的技术可以使人们根据所需的基因特征筛选和选择或拒绝受精的人类胚胎，并且在胚胎阶段对人类生命进行基因改造的可能性越来越大。该领域的短期实践可能会集中在避免不良健康结果和选择理想的身体特征上。随着这些技术的成本降低和可靠性提高，越来越多的人和社会可能会被诱使追求特征选择，以此作为保护或使他们的孩子受益的手段，或改变整个种群的健康和生产率变化。到 2030 年之前，实践可能包括选择或修改更“好”的外貌特征，例如身高、眼睛或头发颜色，甚至可能随着对这些技术安全性的信心增长而包括智力或个性等特征。这些做法可能存在社会争议，引发文化冲突，并且可能不会为全球大部分人口所接受，或者针对特定人群强制实施，从而增加了国家和国家之间不平等的可能性。

植物、动物和微生物可以被选择和改造，以稳定环境、减少人类影响或提高生产力。生态系统可以被设计成以消耗更少的水资源、需要更少的可耕地，但生产力得到提高的情况——这种改造可能在耗尽农田也可能到火星表面。基因改造已经使作物在盐碱地或不能耕种的地方得以生长和生产。当然，基因改造也可能产生有害的应用；然而，这种生物技术的应用已经显示出巨大的潜力来解决需求并减少冲突。未来的风险包括，随着技术更容易被利用，对脆弱生态系统的压力越来越大，本土植物和动物物种可能会别取代，以及对消费者健康的意外次级后果。能够克服监管、技术和市场挑战的工业规模参与者更有可能推动这一成果，这可能会使成本和收益不均匀地积累，从而使特定的国家、社区或公司受益。

机器和人能力的融合以各种形式和不同水平的集成发生。通过手套、眼镜和耳机进行的非侵入性或虚拟增强的物理、视觉、触觉和听觉感官在游戏、学习和远程工作中很常见。戴在头上的脑电图及经电或磁刺激和监测大脑活动使类似的使用成为可能。这种操纵已被证明可以适度提高感知、记忆和注意力。通常用于纠正神经疾病的侵入性神经接口直接连接大脑或神经组织到计算机，但所有当前形式的脑机交互都发生在非常低的数据传输速率下。目前正在开发的人机网络可能能够克服这些限制，从根本上提高数据传输速率，扩大人类感知和认知能力的范围和深度。虽然这些混合系统的初步用途可能是用于克服神经疾病的医疗治疗，但非医疗用途已经在探索中。这些用途可能包括新的社交互动形式、娱乐，以及为“超级用户”提供竞争优势的工具，他们能够使用这些系统来解决难题或获得市场优势。网络攻击及操控可能会影响技术的使用。随着增强接口的“有”和“无”之间的差距扩大，它可能会引发新的文化、社会和国家之间的紧张关系。

自动化和数据驱动的过程越来越多地被纳入生物技术，预计到 2040 年将从根本上提高研究和制造成果的可预测性和可重复性。具有 DNA 和其他生物分子的自动化分子组装技术可能会推动工程和设计能力进一步进入纳米级应用空间，加快生物技术和数字技术的融合。当下，例如化学原料的创造、发酵、酶处理和药品生产等都已经实现了自动化。常规做法还包括在工业和农业中使用的转基因生物体（GMOs），这些生物体被用作食物，尽管通常带有标签或监管限制。大多数发达国家已经制定了政策，要求识别转基因产品，但并非所有国家，这表明全球转基因产品的监管政策仍在发展之中。

正如基因改造可能使植物需要更少的土地或水就能得到高产量，减少传统的碳氢化合物使用，减少对化肥和杀虫剂的依赖，或使新的生产途径成为可能，从而产生更少的温室气体。例如，生物改造的植物或真菌可以用作人类消费的非动物蛋白来源，或用于生长碳负结构的材料。这些应用会因政策或围绕生物技术替代品的经济规模发展而进一步推动。

使用 DNA 来编码和存储数据在技术上已经可行，并在实验室中得到证明，DNA 或类似的化学聚合物可能在未来的 20 年内被用于存储数据以供存档。与大多数当前技术相比，合成 DNA 具有更大的存储容量，可能会成为数据量大、寿命长和低功耗的应用的首选介质。在一个越来越受仪器测量和高度互联的世界里，存储大量数据以供长期（可能无限期）存储的能力会使新的长期社会监控形式成为可能，从而产生可用于控制和保护的能力。

在未来二十年里，根除大多数常见疾病可能是可能的，这得益于一系列生物技术进步，包括疾病媒介控制和新治疗方法以及预防药物的开发。然而，由于在此期间这些技术在全球范围内的获取不均，实际执行不太可能达到理论上效果。相反，可能会有关于优先消除哪些疾病的辩论，以及由于市场需求对获得治疗存在不均。

全球努力应对传染性和致命性疾病，例如疟疾或结核病，可能会带来生产力的显著提高、人类生活质量的提高和寿命的延长。在这些情况下，不平等和冲突不太可能出现，但仍可能因劳动力队伍的快速变化或更缓慢的人口结构变化而出现。例如，消除疟疾可以减轻巨大的痛苦，但随着时间的推移，它也可能使当地社区无法为年轻一代提供就业机会。

能够大规模快速生产新药和疫苗的能力可能是一个国家或地区成功地应对自然或人为大流行的关键因素。COVID-19 大流行造成了全球冲击，增加了医疗技术的投资。如果大规模的公共卫生危机导致拥有和不拥有该技术的群体出现不同的结果，则此类能力可能会导致不平等或引发冲突。

未来二十年里，基于扩展的基因密码和氨基酸库创造的生命繁殖生物体可能会在研究和工业领域可能会更加普遍。能够做到这一点将标志着人类对生命过程的了解迈出了一大步，并代表着生物技术发现和应用的转折点。合成生物体的创造可能会促进对生物技术的更大投资，并加剧关于生物科学方向和目标的辩论。即使这些生物体、材料或治疗方法的创造完全是为了有益的目的，也可能会引发关于它们在全球人口中的广泛可用性以及益处和潜在危险用途的辩论。

在未来二十年里，新的食品生产和制备过程可能会越来越多地在高度自动化、环境控制的环境中进行，使用转基因生物体，这可能会取代传统农业作为主要食品产出的方式。这些未来的农业技术——尽管不太可能在国家之间引发冲突——对社区和生态系统既有健康的影响也有有害的影响。例如，一些专家评估认为，将现代技术整合到非洲的农村农业中，既提高了产量，也创造了激励有抱负的“高科技”青年留在当地社区的激励措施。相比之下，美国工厂养殖的鱼类出现间歇性疾病，以及耐除草剂转基因作物的所谓有害健康影响导致了公众反对；自动化劳动密集型收获做法正在取代劳动力，并进一步使农业产出倾向于企业规模参与者。

四、更广泛的社会影响

生物技术为改善和使人类健康、环境、农业和生产方式更具可持续性提供了可能性。然而，生物技术和生物经济的增长也可能造成混乱，并加剧现有挑战，包括扩大不平等、加剧国际竞争以及加剧关于人类本质的伦理争论。

在未来20年内，生物技术的进步，尤其是昂贵、定制的技术的进步，很可能在国家内部和国家之间分布不均。尽管一些新兴的生物开发模式优先考虑广泛的集体利益，但生物技术仍将是一项以研发为导向、以利润为导向、以商业为主的举措。因此，它所能提供的最前沿技术很可能至少在最初对许多人来说遥不可及，即使许多生物技术产品已经变得商品化和平凡化。

• 生物技术一直集中在少数几个国家，因为它依赖于利用现有学术和技术创新能力集群，但各国都在寻求吸引企业和人才来推动其国内产业。

• 生物技术专业知识是全球性的，类似于人工智能和其他先进技术；美国、中国和其他国家的公司越来越多地争夺最好的生物技术人才。

• 虽然获得有远见的人才对生物技术研究至关重要，但随着自动化时代的到来，生物技术制造业可能会转移到拥有关键生产资源、廉价劳动力或监管宽容的地方。

• 生物技术可以作为当地创新的驱动力，因为具有协同能力的行业会根据鼓励生物技术发展的有利政府政策而聚集在一起。具有专注政策支持和敏捷监管制度的国家可能能够更好地利用生物技术来推进其国家经济、健康或安全目标。

生物技术可能提供更大的控制力和可预测性，使人类形态和行为具有与机器接口兼容性、个人生殖或效能优势，或实现规模化的社会变革。改善健康和长寿的前景可能会增加对其实施的支持，同时也会引发社会如何为管理一个更健康、寿命更长的群体做好准备的问题。人类生物技术的改变还可能导致医疗依赖、非医疗优势，或在改变的人和未改变的人之间造成不平等。

预计未来一些人不得不面临这些挑战，而另一些人则寻求控制控制这些优势以保护自己及盟友。一些人将完全拒绝这些新的变化。这些技术应用产生的差异可能会引发社会、法律和文化的挑战。即使生物工程没有得到广泛允许或实践，它也可能通过所谓“医疗旅游”实现，例如在没有临床保护或执行监管的国家提供干细胞治疗等。在未来20年内，生物技术可能成为影响社会的一个重要因素。