人工设计并构建新的、具有特定生理功能的生物系统，从而建立药物、功能材料或能源替代品等的生物制造途径：1）新分子的生化反应设计与生物合成；2）微生物化学品工厂的途径创建；3）细胞代谢网络模型的优化设计和构建。