以農業轉型的前瞻規劃探討 生物科技的未來發展

1. 以農業轉型的前瞻規劃探討生物科技的未來發展以農業轉型的前瞻規劃探討生物科技的未來發展 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 農業科技前瞻研究小組 主講人: 李宜映 博士暨組長

2. 生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機

3. 生物科技 在分子層面探索及操作生命現象的技術

4. 組織培養 基因列序及檢測 基因複製及比對 基因功能性檢定 基因轉殖 基因表達 生物資訊 生物系統 生物科技的主要內容

5. 生技醫學 生技農業 生技製藥 環保生技 保健食品 人類的生命現象 動植物的生命現象 微生物的生命現象 操作基因而改變生命現象 生命現象的基礎知識 基因的操作技術 生物科技研發的架構 功能性基因體 基 因 體 分子生物學 生 物 學

6. 生技產業發展歷程 1st Wave: 以醫藥研發產業為主 (紅色生技) 2nd Wave:以農業與環保生技為重點(綠色生技) 3rd Wave:整合生物科技與其他高科技產業,並應用於化工、材料、能源等科技研發(白色生技)

7. 國外社經發展重要趨勢 本研究整理自:Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 全球化(Globalization)：亞洲與非OECD會員國在經濟發展上扮演角色將逐漸加重。 人口結構(Demographics) ：成熟市場(美國與歐洲)勞動力將逐漸老化且女性勞動參與率增加。 跨界合作(Atomization)：各國間資源、人才、技術等交流日益頻繁，產業間與組織內各部門合作程度升高，過去存在國際間、產業間、部門間界線逐漸消失。 個人化(Personalization) ：成本和品質仍然重要，但對產品或服務而言，個人化(差異化)的重要性逐漸提升。 知識管理(Knowledge management)：IT技術進步促使公司程序簡化，知識工作者創新能力將成為企業主要競爭優勢來源。

8. 世界經濟 （Annual average rates of growth in real GDP,%) 資料來源：Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 未來15年內，亞洲為經濟成長最快速的區域，成長動力來自中國與印度，但美國仍維持世界第一大經濟體

9. 勞動市場 全球新增就業機會—2005-2020 資料來源:Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 就業人口成長趨緩，全球勞動版圖改變，亞洲勞動市場成長佔全球67%

10. 全球市場消費型態 資料來源:Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 全球市場：新興市場會有顯著成長，2020年中國將與美國並列世界最大消費品市場。 產品與服務：新興市場的市場區隔明顯，產品線逐漸擴張；成熟市場產品創新會受到人口結構與環境意識影響。 產業展望：為達成本控制與品質控管策略，企業外包活動擴大，成熟市場中受到經濟規模縮減與法規放寬影響市場鞏固性不再。 關係的改變：與顧客、供應商間合作關係將更緊密，對消費者個人化服務將整合至產品研發中。 共同策略：執行成本控制所獲得的收益將減少，發展客戶關係以獲得持續性競爭優勢為未來重點。

11. 能源需求 資料來源：IEA，World Energy Outlook 2008 2030年化石能源仍是主要初級能源 石油需求成長主要來自開發中國家

12. 健康產業 資料來源:Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 全球市場：健康產業快速成長，預期成為美國就業人口成長最快部門，中國與印度將成為生命科學研發與製造重心。 產品與服務：生命科學、生物技術研究將較傳統研發活動產出更多產品。 產業展望：已開發國家面臨成本上升，開發中國家需修改法規，私部門角色日益重要。 關係的改變：合作成為關鍵成功要素。生物技術與大型藥廠合作，產品研發、測試分析皆可全球化合作。 共同策略：IT技術被普遍應用，將有助於治療效果追蹤與遠距照護；部分流程自動化，能讓醫師專注於高價值工作。

13. 製造業 資料來源: Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 全球市場：產業重心由已開發國家移往新興國家，主要優勢將來自高價值與資本密集活動，良好顧客關係亦為關鍵要素。 產業展望：大量生產的產品將朝全球化生產；市場需求出現往高價值移動趨勢，鼓勵自有品牌製造(OBM)發展。 關係的改變：與顧客、供應商合作更為密切，彼此參與產品研發程度增加。 共同策略：一般性與自動化製造移往低成本地區；產品需因地制宜，因應市場客製化需求。

14. 政府公共服務方向 資料來源: Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 外部環境：人口老化與醫療照護成本將是很大的挑戰。 公部門展望：社會需求增加與預算限制，需以更少的經費處理更多事情。未來發展重點以技術發展、績效衡量與管理為主，非核心事務將採取外包。 關係的改變：政府服務將因應企業與民眾需求，為兼顧服務品質與成本控管， 公、私機構間(Public-Private-Partnership)共同運作將成為關鍵。 運用策略：運用IT技術簡化流程(e.g.政府E化)，重視員工處理複雜問題與人際溝通能力。

15. 企業經營理念 資料來源: Foresight 2020 Economic, industry and corporate trends；EIU 因應知識經濟潮流，除自動化與製程改善外，增進知識工作者生產力與績效為公司營運主要課題 產品與服務朝客製化發展，生產等非核心活動將外包至具成本優勢的地區 消費者需求已非單一產業或廠商所能提供，須進行跨界合作 運用科技(溝通工具、知識管理)增進工作表現 組織型態趨於扁平，員工對公司計畫參與程度普遍提高

16. 國際農業發展變遷趨勢 • 全球糧食消費能力增加，膳食結構受歐美飲食習慣影響 • 全球人口增加造成糧食與環境壓力 • 土地、水資源與自然生態環境變遷將影響農業生產 • 農業生產力仍將成長，但成長速度會減緩 • 農業貿易量將以開發中國家為主 • 穀類需求成長主要來自開發中國家 • 改善飼養與管理方式，可增加畜牧生產並減少環境負擔 • 森林復育與栽種，將能減少二氧化碳排放量 • 海洋資源面臨過度開採，有效管理資源成為為重要議題 • 安全農業為未來世界各國所重視之課題 本研究整理自:World agriculture towards 2015/2030；FAO

17. 生物經濟2030年未來情境分析 • 依現狀發展(Muddling Through) • 非均衡發展(Uneven Development)

18. 初級生產 健康醫療 工業應用 依現狀發展 2007~2010 全球金融危機 • 中國規模化生產基改水稻。 • 澳洲規模生產基改油菜籽及大麥。 • 歐盟仍然反對基改作物。 • 藥理遺傳學應用於新藥開發(RNAi等) • 臨床試驗和藥理遺傳學結合，預測及預防醫學逐漸風行。 • 分子標誌認可協定建立。 • 臨床試驗上市後追蹤制度普及。 • 全球持續生產生質能源。 漸進轉變期 2010 | 2013 2014 柬埔寨流感大流行 轉型變革期 2014 | 2025 2014 • 全球作物15%用於生產生質能源。 • 基改作物用於改進生質能源及生產健康食品。 • 生質能源技術大幅提升。 • 歐盟開放同物種基因轉殖技術。 • 農產品安全追蹤晶片制度普及化。 • 生物藥已可由基改作物在溫室內生產。 2016~2017 馬爾薩斯之年 穀物主要產區發生連續兩年的高溫乾旱，造成嚴重糧食短缺。 2019 • 歐盟終止基改作物禁令。 • 基改藻類技術已可生產魚類蛋白質。 • 全球醫療研究獎勵制度推行。 • 醫療史整合系統，有助慢性疾病研究。 • 預防及再生醫學已十分發達。 2019 • 全球協議課徵碳稅500USD/公噸。 生物經濟 鞏固期 2025 | 2030 2025-2030 生物經濟之情境 • DNA探針技術廣泛應用於疾病偵測。 • 分子生物技術廣泛應用於作物畜禽保護。 • 雨林被開發為農田，以生產高產量作物。 • FAO強制執行糧食儲備制度。 • 基改作物廣泛生產能源作物、化學品。 • 合成生物學廣泛用於生產化學品。 • 藻類燃料技術於能源開發有大幅進展。 • 當代的絕症為神經退化疾病。 • OECD國家平均退休年齡為69歲。 • 家庭醫療制度發達。 • 生物復育、水資源保存仍為重要議題。 資料來源:Bioeconomy2030

19. 非均衡發展 初級生產 健康醫療 工業應用 2007~2010 全球金融危機 多元進展期 2009 | 2014 • 農業生技由五間主要公司掌握大局，持續提供重要基改作物的品種。 • 南美、印度、中國種植基改作物而提高糧食產量。 • 歐盟對基改作物持反對態度。 • 健康醫療由藥廠、 ICT公司和健康照護公司所合資之創投主導，利用FDA對上市後追蹤之規範，掌握大量醫療資訊，主導產業運作。 • 生質能源補助金額過低，投資轉向其他再生能源。 2016年9月，恐怖份子在英、美散佈一種合成細菌，引起全球對國家安全高度重視。 2016 合成細菌恐怖攻擊 動盪混亂期 2015 | 2022 • 生物安全的嚴格法規，限制基改作物在化學品生產之應用。 • 生物可分解材料的研究減少。 • 生物安全的嚴格法規，限制了合成生物學和基因改造技術的相關研究。 • 美國投入微量病原偵測研究，以確保農產品、水及進口商品的安全。 • 健康網絡提供者(NHP,Networked Health Provider)成為新的醫療模式，為醫療研發成果商品化平台，並掌握重要資料庫。 • NHP模式造成醫療制度的M型化，引起社會大眾的憂慮。許多由政府贊助醫療系統的國家傾向不透過NHP模式，而使用低成本的專利制度。 • 全球暖化的加速使生產抗逆境作物相關生物技術再度受重視，主要公司遊說各國政府鬆綁相關法規限制。 • 巴西及少數OECD國家發展生物精煉，規避歐美對相關研究的限制，生產生質能源及生物塑料。 局部復原期 2022 | 2030 2022-2030 生物經濟之情境 • 生物技術應用於醫療、生物安全領域。 • 基改作物及微生物製程所生產的生物塑料，已可取代多數石化塑材。 • 生質能源的發展造成溫室氣體的減量。 • 人畜流行病的診斷及疫苗普及且進步。 • 奈米及生物感測技術普遍應用於食品安全及產銷履歷。 • 全球動植物基因資料庫的建立。 Bioeconomy 2030

20. 生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機

22. 農業的定義 耕作之業曰農闢土植穀曰農 The science or art of cultivating land in raising corps.(live stock or poultry)

23. 農業的本質 • 農業兼具產業及社會功能 • 以人為生態改變自然生態 • 農業技術之本質在單一物種的大量生產

24. 我國農業現況 93年底農業就業人口 59.1 萬 2005年生產總值3,824 億元 地處亞熱帶 小農經營 2005年產值占國內生產總值1.8% ( 初級)、13% ( 含二、三級) 農村高齡化 進口大宗玉米、大豆、棉花 已邁入生技領域 主要市場日、美、香港 WTO 國際化 結合「三生」機能 推展農業轉型 資料來源:STPI

25. 農業的演變 現代農業（科學的應用） 工業產品的投入 化肥、農藥、農機、雜交育種、水利 傳統農業（經驗的應用）

26. 第一次農業轉型的影響 • 農業的科技化 • 農產品與資材的商品化 • 農村金融體系的發展 • 南北發展差距的擴大

27. “知識農業”的興起 • 知識經濟的興起 • 生物技術的快速發展 • 全球糧價的低迷 • 農業環境的嚴重破壞 • 財富分配的兩極化

28. 知識農業（知識的應用） 服務業的投入 資訊、生技、 設計、整合 農業的演變 現代農業（科學的應用） 工業產品的投入 化肥、農藥、農機、雜交育種、水利 傳統農業（經驗的應用）

29. 農業發展之階段

30. 技術研發系統 人才培育機制 農業試驗機構 資材供應系統 跨國合作 農林 漁牧 農企業 農民組織 資訊服務 消費性服務業 農業金融 資源管理系統 輔導機構 周邊產業 農業體系示意圖

31. 知識是創造及掌握利基的基礎 在知識經濟的架構下

32. 知識經濟時代的競爭力 • 創新 • 先機

33. 我國農業創新的思維因子 • 消費者需求面的改變－ 　以服務業為基礎的新營運模式 　產品多元化及個性化所需的相關技術需求 • 農林人口結構的改變－ 農民年輕化與跨領域經營管理人才 　農企業興起 • 重視精神面的農業功能－ 　以健康及環保為主軸的新興農業 　與環保概念的結合 • 進口商品的競爭－ 以分子生物學(生物科技)為新興基礎科學工具 生產、貯運、消費的技術整合 與跨領域科技相整合之創新

34. 在知識經濟時代，科技研發投資需做策略性的規劃在知識經濟時代，科技研發投資需做策略性的規劃

35. 日本的「創新25 」- 日本、世界的未來20年 - • 日本人口減少與高齡化的急速發展 • 日本總人口數於2005年開始減少，尤其「戰後嬰兒潮世代」就要退休，可預見整個生產年齡人口會急劇降低，預估至2025年約減少1,200萬人 • 現在是4個勞動人口供給1個高齡人口，而20年後就變成2個對1個的比例 • 知識社會、網路社會及全球化的爆發性發展 • 今日的「全球化」是以過去未有的規模、速度在進展中，而此一最大因素，就是所謂網路社會的發展。由於全世界消費者很容易就能接觸到國外商品或包含醫療、教育等服務，而供給者經常以「通曉世界」的消費者為念而採取行動

36. 影響未來生活的科技 • 以一錠膠囊睡眠中診斷健康 • 操作家事的機械人 • 暢通全球的電子錢包 • 預測災害的預報系統 • 地震災害的緊急對應機制 • 寬暢的鄉村化居住環境 • 愈跑空氣愈新鮮的汽車 資訊來源:日本創新25

37. <例> 愈跑空氣愈新鮮的汽車 • 【為能實現所必要的技術與系統】 • 除氫外，不會產生煤灰、NOx等乾淨燃料(2014年／2021年) • 搭載燃料電池交通引擎(汽車、船舶等) (2012年／2021年) • 普及燃料電池汽車的氫供給服務(2013年／2023年) • 太陽能轉換效率3%以上的人工光合成技術(植物的光合成為1%左右) (2030年／2036年) • 利用樹狀高分子化合物的人工光合成技術(2017年／2028年) 實現利用人工光合技術等，汽車能以CO2作為能源 其中所示(xx年／xx年)，係表示技術面實現期／社會面適用期

38. <例> 透過就寢前的1錠膠囊來診斷健康 微膠囊於就寢前服用，翌晨就判斷出所有健康狀態等，就能時常診斷健康。進而，診斷結果可以即時送醫院，無所不在隨時都可以接受診斷、遠距治療等 • 【為能實現所必要的技術與系統】 • 家庭中的健康管理與異常診斷系統(2012年／2018年) • 以微機械為基礎的超小型健康管理器(2015年／2025年) • 根據家中測定的個人醫療資訊，醫師經由網際網路診斷、定型性治療指示與藥劑處方處置的遠距醫療(－／2015年) • 在家中能看見自己病歷表，所需要一種具保護個人資訊之安全廣域醫療資訊系統(2008年／2013年) • 在示例中所採用的技術預測，是根據科學技術預測調查 • 其中所示(xx年／xx年)，係表示技術面實現期／社會面適用期

39. 日本新農業計畫 目標 策略 措施 • 確保糧食安全 • 多功能性的發揮 • 由需求帶動供應 • 產業整合 • 補貼政策的修正 • 農業資源的規劃 • 飲食文化的推動 • 安全農業的發展 • 農業與食品的整合 • 生物資源之再利用 • 農業經營的法人化 • 農業人口的年輕化 • 環保農民的建構 • 地區農業的特色化 • 飲食文化與農產品的整合外銷 資料來源：The Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries of Japan ，2005。

40. 日本對農業計畫之政策目標 • 糧食自給率達45 % • 確保消費者對飲食安全性的信心 • 轉變生產導向的農業為貢獻環境保護的經營,環保農民達10萬人 • 鼓勵農企業及合作農場之發展,以擴大農業規模 • 每年增加12,000名就農青年 • 改善國人飲食文化,促進食品加工業之升級

41. 日本農業科技之願景 • 農業資源之監測維護 • 資源利用之效率提升 • 環境復育之技術開發 • 國民健康之農業貢獻

42. 生物科技在新農業計畫之功能 • 重要作物品種檢測技術 • 降低作物花粉成為過敏原 • 促進農業Biomass的利用 • 地區生物資源之維護及利用 • 污染處理(污水處理人口率達85%) • 量身訂做的飲食指導

43. 中國技術前瞻-改造與提升傳統農業的創新技術-中國技術前瞻-改造與提升傳統農業的創新技術- • 主要農業植物高產優質多抗新品種選育 • 主要農業動物高產優質特色新品種選育 • 農業生物資源重要經濟性狀功能基因高校發掘技術研究 • 畜禽重大與傳染性疾病疫苗和快速檢測診斷試劑技術 • 具有重要利用價值的農業生物資源種值創新技術研究 • 動植物快速繁殖與細胞工程技術 • 動植物分子標記輔助育種技術 • 動植物轉基因利用技術 • 主要農業動植物資源節約型新品種技術 • 動植物優勢雜交品種機理研究與利用技術 資料來源: 中國農業技術前瞻報告2006

44. 先機 　　　　千金難買早知道 　　　　萬般無奈想不到

45. 生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機生物科技的未來農業轉型前瞻規劃農業生技產業的發展契機

46. 前瞻的定義 • Foresight (法語La Prospective)字義為遠見（遠景），有高瞻遠矚、展望未來之意。 • 前瞻〈Foresight〉並不是預測，前瞻是透過各種利益團體自主支持網絡中協作的活動來形塑〈shaping〉未來。這些網絡中的成員考慮未來各種可能的走向，並由此可以採取步驟來進行長期準備。

47. 前瞻(Foresight)的概念 應用系統化的方法來探索未來，以期在追 求社經績效的前提下，將資源作最適當的 運用。

48. 前瞻的精神(未雨綢繆) 用遠程願景的共識為目標來規劃中程策 略，以期降低近程問題的發生

49. 執行前瞻的國家 • 亞洲與大洋洲：日本、中國大陸、韓國、印度、以色列、 澳洲、紐西蘭..等 • 美洲：美國.. • 歐洲：德國、法國、荷蘭、西班牙、葡萄牙、匈牙利、奧地利、比利時、希臘、義大利、挪威、瑞典、芬蘭、丹麥、波蘭、愛爾蘭等.. • 非洲：奈及利亞、南非.. • 歐盟、聯合國、亞太經濟合作體系等 共160個國家

50. 各國實施前瞻計畫的時間表