前言

当前，全球科技革命与产业变革的浪潮汹涌而来，各学科之间的交叉融合不断深化，科学研究范式正在经历前所未有的变革。世界各国纷纷布局，大力推动科技创新战略和政策的制定及实施，以期提升自身的科技实力和竞争力，适应新的科技发展趋势。科技创新战略和政策的制定及实施，旨在加强重点领域的研发投入，如生物制造、人工智能、生物技术、新能源等具有重要战略意义的领域。这些领域的创新和发展，不仅有助于推动经济发展、提高人民生活水平，还将为应对气候变化、公共卫生等全球性挑战提供强有力的支持。

合成生物学是一个跨学科领域，其运用工程学理念，重新设计、改造甚至重新合成生物体，突破传统自然发生和进化过程，实现产量或性能的提升。通过合成生物学，科学家们可以设计和构建新的生物部件、设备和系统，以及通过基因编辑技术改进现有的生命系统。这促进了对生命密码从“读”到“写”的跨越，打开了从非生命化学物质向生命物质转化的大门，催生了继DNA双螺旋结构发现和人类基因组测序之后的“第三次生物科学革命”。

同传统的生物技术相比，合成生物学有以下三大突出优势。其一，推动生命设计新技术的发展，开启智创时代。合成生物学在生物技术颠覆性创新方面展现出无限可能和巨大潜力。其二，推动生物制造新战略的发展，实现产业升级。合成生物学具有“原料循环可持续、生产路径经济高效、生产产品性能优越”的优势；基于合成生物学设计的生物功能模块具有简单、可控的特点，使其更易实现标准化、工程化和规模化。其三，推动交叉领域新变革，凸显多重价值。合成生物学天然具有交叉学科属性，基因技术、纳米材料、信息科学等技术的迅速发展为合成生物学实现了“快充”式“蓄能”，而这种“能量场”的“高电势”又能在能源、农业、化工、医药等领域实现广泛“赋能”。

合成生物学在诞生之际，便与信息技术的发展紧密相关。生物学实验数据的纵深积累以及人工智能技术的快速发展，使得人工智能在合成生物学领域的应用成为必然。在合成生物学领域，人工智能的应用可以帮助科学家们更好地理解和预测生命系统的行为，从而优化设计和改造。也就是说，人工智能在合成生物学领域的应用将促进智能化、自动化、体系化的生物技术与生物体系的形成，加速医疗、农业、能源等多个领域的创新、创造，引领新经济模式的发展，对于保障经济社会可持续发展、支撑国家建设与国家安全具有重大战略意义。

本书对合成生物学的核心概念和原理进行系统的梳理，介绍人工智能技术在合成生物学不同层面中的应用概况，并探讨合成生物学技术在工业、农业、健康、能源、环境、材料等领域的潜在价值和战略意义，预测合成生物学与人工智能技术交叉融合的发展趋势，以期让从事生物、信息、医药、化工、能源、资源和环境等领域的相关科研人员从中有所收获。

“合成生物学”是高度汇聚各学科知识与前沿技术的新兴学科，又具有深度赋能各研究和应用领域的巨大潜力。鉴于此，在撰写本书的过程中，我们组织了多轮筹划组织、编写研讨和校稿提升工作，力求准确、全面地将相关内容呈现给读者。但由于该领域发展迅猛，且笔者自感自身水平有限，故书中难免有疏漏和不妥之处，诚盼读者在翻阅之余，拨冗指正，提出宝贵建议！我们会在后续的更新完善中不断提高。

最后，本书得以顺利付梓，离不开笔者所在单位领导的大力支持、诸多同行的鼎力相助以及实验室小伙伴们的积极参与，笔者在此表示衷心的感谢！相信在未来的研究和应用中，合成生物学与人工智能的交叉领域将会出现更辉煌的成就！