该项目将激发非传统思维以应对半导体行业面临的诸多问题，申请文件必须包括如下5项具体内容中的至少3项。

（1）探索基于合成生物学的计算、通信和存储的可编程新模型，推动基础研究。理解活细胞中的信息处理机制有助于研发下一代计算系统。合成生物学的科学进展为拓展未来半导体技术指明了方向。例如，利用核酸或可实现超越半导体技术的存储密度。总体而言，该主题方向旨在鼓励由生物信息处理激发的研究创意，研发未来高度功能化、高信息密度和极低能耗的数字化和模拟计算与半导体技术。

（2）扩展知识基础，解决生物学和半导体间的基础问题。信息处理在从分子水平到生态层面的生物系统功能方面发挥着至关重要的作用。半导体信息处理为基础生物学发现和实践应用提供了革命性的工具，同时越来越复杂的计算模型和软件策略在工具、样品和数据集之间搭建了逻辑关联。该主题方向旨在寻求能应对各种规模电子生物系统集成的新方法和设计准则。具体包括理论基础、设计方法和标准等，以期开发出针对人工制品转变和集成的新引擎，以及针对编程者交互和反馈的有效方法。该主题鼓励能覆盖和加速三领域（生物学、电子学和软件学）协同作用的研究，进而应对生物和半导体之间的挑战。

（3）基于可持续材料，推动新的生物-半导体杂合设备设计的研究前沿，包括能测试瞬态电子物理大小极限的碳基系统。电子材料基需要利用合成生物学的新型制造技术，来创建“细胞工厂”。微生物能被编程以生成一系列用于半导体化学合成和形态过程的重要化学物质和材料。此外，这些材料的制造过程及材料本身，需要被加工以实现生物学上的良性。活体系统能制造具备高产出和低用能的复杂纳米尺度结构。例如，生物分子自重组的频率大约为每秒1018个分子，而每个分子的用能仅为10-17焦耳。将活体系统的能力与合成的基于核/蛋白质的自重组相结合，将为革新复杂电子架构的合成提供变革潜力。

（4）针对下一代存储和信息处理功能，设计和制造基于活细胞的生物-半导体的杂合微电子系统。杂合的生物-半导体系统能被应用于各类关键的领域，实现突破性的科学、经济和社会影响。利用内置的或合成的编程分子机器及其与半导体平台的交互，将有可能提供传统电子设备无法实现的能力。这一主题领域的进展将激发自充能源、智能的传感器系统，能将生物传感和能源生成功能与无机信息/计算能力结合起来，支撑各类新的应用。

（5）将有关电子和合成生物学特征工具的、可扩展的制造技术，与类似于计算机辅助设计的软件工具相集成。随着工具微型化和高通量表征需求的增加，半导体与电子组装技术将更好地被用于生物领域。研究人员需要用于表征以及用于杂合生物-电子系统度量的新工具。新技术的应用将促使用于合成生物学的软件设计自动化（SDA）方法的改变。利用针对复杂设计的先进电子设计自动化（EDA）工具和概念，能大幅提升生物设计自动化（BDA）能力的复杂度。目前，生物设计周期较长，且昂贵、费力；未来研究人员需更好地开发EDA/BDA/SDA的接口。

SemiSynBio预计将资助8至10个子项目，每个项目周期为3年，总资助额度为1200万美元。                              （田倩飞）