人工智能对医疗行业的影响专题研究：一场对医疗行业生态链的颠覆之旅

基本结论

    从未来5-7年的中期来看，我们认为计算智能和部分感知智能将迎来机会，计算智能的基因检测和药物发现、感知智能中的医疗智能语音、医疗智能视觉、可穿戴医疗设备等将迎来爆发；从未来8-10年的长期来看，部分感知智能如：远程医疗和医疗机器人、认知智能的智能决策和智能诊断将迎来爆发。

一、人工智能在医疗行业的主要应用领域

    人工智能的优点是高效计算与精准分析，因而它可以有效解决医疗的行业痛点，给医疗行业多个领域的发展带来机会，我们认为人工智能在医疗行业主要的应用领域有：

（1）基因测序；

（2）药物发现；

（3）医疗智能语音；

（4）医疗智能视觉；

（5）医疗机器人；

（6）可穿戴医疗设备；

（7）远程医疗；

（8）医疗智能决策；

（9）智能诊断等。

    如智能虹膜检测：最新研究表明，虹膜是身体面对外界最精密最复杂的组织，通过对虹膜的检测可以有效识别病人患有某种疾病或者容易患上某种疾病的倾向。虹膜是人脑的延伸，赋予千千万万神经末梢，细微的血管，肌肉及其他组织，虹膜与身体内脏器官相连接。按照虹膜图谱所显示，就可以观察出人体组织、器官、各系统、内分泌腺体的衰退、障碍及其未来可能的变化。目前，HW-2010PC搭配HW-lris 虹膜镜头的应用已经能准确的反映身体组织的质量评估。因而我们认为，随着虹膜识别技术的不断完善，眼睛将不仅是通向心灵的“窗口”更为通向健康的“窗口”。

    情绪分析检测：随着新型检测技术的不断发展，一些主观指标也进入了可检测的范围。前不久麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的研究人员研制出一款名为EQ-Radio的情绪检测仪，通过让无线信号在接触一个人的身体后回弹，分析其呼吸和心跳信息，从而识别出愤怒、哀伤、高兴、愉悦等情绪。据悉，这项技术无需受试者穿戴任何检测设备或身体传感器，其情绪检测仪仅基于心跳识别情绪的准确率就达到87%。我们认为，未来类似的主观指标也将逐步成为现实。

二、医疗行业生态链以病人的需求为核心

    病人为整个医疗生态链诊疗的出发点和落脚点。智能医疗产生态链应该紧紧围绕病人展开，从和人的交互角度来看，其主要由云和端构成，其中，云是医疗生态链的顶层环节，是为了解决医疗信息的存储汇总管理、发掘与决策的云端应用层，如谷歌的医疗大脑，它一般是不和人们直接接触；端是医疗行业的落地点，是智能医疗设备和人的交互环节，是获取与反馈病人信息、检测与治疗的设备终端，如核磁共振检测仪、手术机器人等均属于端的范围，医疗生态链的端作为人机交互的终端设备拥有着最广阔的市场空间，其未来的演化路径是便捷化、实时化、智能化。

三、人工智能颠覆医疗行业生态链

    我们认为，人工智能对医疗行业的颠覆是全方位的。首先，颠覆传统的药企，颠覆传统药企主要体现在药物发现环节，可以提供精准化、个性化药品；其次，颠覆传统的医院，颠覆的路径是促使传统医院从固定到移动、从近程到远程；再者，颠覆医生的诊断方式，促使医生从繁琐的事物中解脱出来，转变成诊疗规则的制定者和诊疗过程的监督者；最后，颠覆病人的看病方式，病人将逐步实现足不出户得到精准的、个性化的解决方案，从而拥有更好的治疗体验。

四、智能医疗行业发展逻辑

    我们认为智能医疗行业的爆发顺序应为计算智能→感知智能→认知智能，但这三者的发展并不是严格的先后顺序关系，医疗生态链三个智能的融合与协同并进。从未来5-7年的中期来看，我们认为计算智能和部分感知智能将迎来机会，计算智能的基因检测和药物发现、感知智能中的医疗智能语音、医疗智能视觉、可穿戴医疗设备等将迎来爆发；从未来8-10年的长期来看，部分感知智能如远程医疗和医疗机器人、认知智能的智能决策和智能诊断将迎来爆发。附：国内外巨头布局与发展现状

    总体来看，国外公司技术更成熟一些，在感知及认知智能方面布局显著领先；而国内的巨头还是偏向计算智能、感知智能，在高级阶段的认知智能方面，还没有显著的进展。其中在人工智能的高级阶段认知智能中，IBM是世界的先锋，代表着认知智能的现在，引领认知智能的未来。

五、主要结论

    我们认为人工智能在医疗行业诸多领域将迎来爆发。其中，人工智能的云端将以医疗信息存储管理和医疗数据挖掘决策的方式同医疗行业深度融合，它是是整个生态链的顶层，是为了解决医疗信息的存储汇总、大数据挖掘、信息管理与决策等的网络应用层。人工智能的端部分是智能设备终端，它通过人机交互的方式参与疾病诊断治疗的方式融入医疗行业，一方面，有些智能终端通过其内部集成的各种智能传感器来实时获取病人的医疗信息作为医疗检测的判断基础；另一方面，有些智能设备终端是帮助治疗的机器人，可以根据病人的信息提供更精准的、个性化的治疗；最后，有些设备终端主要起到辅助作用，可以辅助、医生、病人等，可以帮助医院及医生辅助治疗又可以辅助病人如：帮助老人活动、助听、助视等。

    对人工智能按不同医疗领域的应用可阶段性划分为初级计算智能、中级感知智能、和高级认知智能三个阶段。

    从中期来看，我们认为，未来5-7年计算智能将迎来全面发展：随着大数据、云计算的发展，人工智能在计算领域的计算智能可以依靠云计算对大数据的高效分析与智能计算，布局计算智能的国内外公司非常多，已经形成小部分商业功能。在感知智能领域，以Intuitive Surgical为牵头的机器间接感知治疗已经形成小范围商业化；此外，众多科技巨头纷纷布局的智能语音、智能视觉等已经崭露头角，我们认为，未来5-7年初级感知智能中的医疗智能语音、医疗智能视觉和可穿戴医疗设备等将迎来飞速发展。

    从长期来看，我们认为，未来8-10年部分感知智能和认知智能将迎来全面发展：随着医疗智能视觉、医疗智能语音、可穿戴医疗设备等的发展，高精度传感器集成度的提高，感知智能的远程医疗、医疗机器人等将迎来全面发展。认知智能依赖计算智能和感知智能的发展，随着计算智能设备计算能力的加强和感知智能设备精确信息的采集，我们认为认知智能设备将拥有足够的数据信息进行决策与诊断，因此我们认为认知智能将在未来8-10年将迎来爆发。

具体细分领域发展逻辑图：

六、案例分析

    Illumina公司是世界上最大的基因检测仪器制造商，其全球市场占有率高达71%，其上游的基因测序仪的毛利率高达74%，使其竞争力的核心；公司战略是站稳基因测序行业上游、积极布局中下游的基因检测服务环节。

    Intuitive Surgical公司是世界上最大的医疗手术机器人制造商，其主要产品是达.芬奇手术机器人系统，达芬奇机器人系统的销售毛利率高达70%左右，目前市场主要集中在北美、欧洲和亚洲。

    IBM Watson是IBM旗下的高端人工智能产品，在医疗领域已经可以实现部分疾病的智能诊断，是认知智能的典范和先驱，目前在医疗领域主要应用于肿瘤诊断、基因组学和药物发现。Watson是IBM的新引擎，它代表着认知智能的现在、引领认知智能的未来。

1. Illumina（ILMN）

(1) Illumina 主营业务概况

    Illumina成立于1998年，主要开发、生产和销售用于分析基因变异和生物功能的集成系统。2007年收购Solexa公司后，Illumina在新兴的基因测序领域崭露头角。2014年Illumina推出HiSeq X Ten基因测序仪，使基因组测序成本大幅下降至1000美元，并为Illumina赢得了强劲的市场需求，奠定了Illumina在全球基因检测设备市场的龙头地位。

    目前，Illumina公司致力于开发、生产和销售用于对遗传变异和生物学功能进行大规模分析的集成系统。该公司提供全面的产品线和服务，目前在序列鉴定、基因型鉴定和基因表达市场为基因组研究中心、制药公司、学术机构以及生物技术公司提供服务。

(2) Illumina 财务表现

    2016年Illumina公司实现营业总收入23.98亿美元，其中产品销售业务贡献20.32亿美元，占比84.72%；服务和其他业务贡献3.66亿美元，占比15.28%；2016年毛利达到16.66亿美元，毛利率69.48%，其中产品销售和服务毛利分别为14.89亿美元和2.12亿美元、毛利率分别为73.73%和57.76%，扣非后的归母净利润达到了4.63亿美元。

    公司的业绩在2014年迎来爆发，HiSeq X Ten基因测序仪的推出，使基因组测序成本大幅下降至1000美元，奠定了其在上游基因测序设备的龙头地位，根据Genomeweb市场调查统计，Illumina2016年市场占有率高达71%。公司主营业务分为两块：产品销售和服务，其中，基因测序设备产品销售收入占主导地位，自2014年以来基因测序设备的毛利率稳固在70%以上。

(3) 市场估值及同业比较

    2001年7月在纳斯达克上市，注册资本320万美元，当日开市价14.94美元、募集资金超过一亿美元。目前公司总市值257.5亿美元，市价176.36美元，EPS5.07，PE（TTM）34.92。公司2011年来的股价图见图表50。

（4） 公司战略

    Illumina立足上游测序仪器、进军中下游基因测序服务市场：Illumina 作为全球最大的上游基因测序仪制造商，其基因检测仪器占到全球71%的市场。在测序医疗市场中Illumina具有非常强的卡位优势。但从基因测序上游市场上看来，Illumina的未来已经接近天花板，为了维持超过70%的市场占有率，公司需付出极高的维护成本和研发费用来阻止其他竞争者对市场份额抢夺，这一块业务进一步拉开的可能性不大。因而上游市场增速减缓，将很快低于中下游市场，公司将利用上游的基因测序卡位优势，扩大中下游布局。

    在基因测序中下游中，基因检测和基因诊断尤其是基因诊断是主要的应用领域，基因诊断的受众群体是进入医疗机构的病人。基因诊断针对病患和医疗机构，是会受到国家监管和规范的：如美国的FDA、中国的CFDA。目前全球有上千家厂商提供测序服务。其中华大基因（BGI）拥有世界上数量最多、种类最齐全的第二代测序仪，产能约占全球的10%-20%。由于测序服务技术壁垒较低，主要面向科研市场，准入标准和质量控制规范慢于技术的发展，导致众多小企业呈现疯狂生长的状态。Illumina目前这一块业务占比低于10%，依托其在上游的绝对优势，未来中下游领域的业务份额有望飞速提升。

2. Intuitive Surgical（ISRG）

(1) Intuitive Surgical主营业务概况

    Intuitive Surgical公司是一个新型领域：借助手术用外科机器人实施微创外科手术(MIS)的全球技术领先业者。该公司开发、生产机器人旨在提高外科手术的效果并且帮助患者更快地恢复健康投入到生产生活中去。

    Intuitive Surgical公司的主营产品即为达.芬奇机器人系统。达.芬奇外科手术系统是一种高级手术机器人平台，其设计的理念是通过使用微创的方法，实施复杂的外科手术。FDA已经批准将达芬奇机器人手术系统用于成人和儿童的多项复杂的大面积切口手术中，包括：普通外科、胸外科、泌尿外科、妇产科、头颈外科、心脏手术等。它由外科医生控制台、床边机械臂系统、成像系统组成。

(2) Intuitive Surgical财务表现

    2016年Intuitive Surgical公司实现营业总收入27.04亿美元，其中产品销售业务贡献21.87亿美元，占比80.88%；服务和其他业务贡献5.17亿美元，占比19.12%；2016年毛利达到18.90亿美元，毛利率69. 89%，其中产品销售和服务毛利分别为15.24亿美元和3.66亿美元、毛利率分别为69.68%和70.79%，扣非后的归母净利润达7.36亿美元。

    公司主营业务分为两块：产品销售和服务，其中，达芬奇机器人系统产品销售收入约占80%主导地位，毛利和毛利率水平均在提高，2016年毛利率达到了69.68%；服务收入约占20%，毛利率和毛利率水平也在持续走高，2016年毛利率达到70.79%；两块业务的毛利率水平均在70%左右。

    2000年6月在纳斯达克上市，当日开市价18.00美元、募集资金4600万美元。目前公司总市值345亿美元，市价936.01美元，EPS 21.15，PE（TTM）44.2。公司2011年来的股价图如下所示：

3. IBM Watson

(1) IBM Watson简介

    Watson医生由IBM公司开发的人工智能系统，主要应用与医疗、金融等领域。IBM Watson是医疗认知智能的先驱，其认知智能的核心在于对非结构化数据的理解，即医嘱、图像等信息。而医疗行业中的非结构化数据包含了绝大多数的信息量。IBM 通过收购获得了最新的大数据技术和大量医疗数据，抢先布局医疗大数据产业。

    IBM Watson在医疗方面的应用主要为癌症的诊断和治疗，同时正逐步加强与高校和科研机构的研究发展，大力发展大数据在肿瘤药物和精准医疗的应用。2016年IBM Watson 健康应用还涵盖了很多其他的领域：糖尿病等慢病、大健康、医疗影像、体外检测、精准医疗、机器人、疾病研究治疗IBM Watson的医疗大数据技术已经逐渐成熟，IBM 会在将来覆盖更多的领域。

(2) IBM Watson主要医疗应用领域

    肿瘤治疗：IBM Watson可以花更少的时间搜索文学和更多的时间照顾病人，为临床医生提供基于证据的治疗方案。与传统的医生团队相比，沃森可以在三分钟内完成人工基因测序分析以及其它癌症治疗诊断，比目前人工效率提高30倍以上。沃森基因组能够在患者DNA测序当中搜索分析扫描并发现癌症突变部位，从而为患者提供个性化的治疗方案。沃森首先自我学习医学资料，之后癌症学家将向沃森提供DNA序列以及一些被认为是导致癌症的遗传改变标识，沃森将给出可能的突变部位和潜在的治疗方法。

    基因组学：2017年1月9日，Illumina与IBM Watson Health正式结盟，联盟将致力于规范基因组数据解读，通过TruSight Tumor 170帮助没有靶点药物可用的患者寻找治疗药物。将精准医学的承诺带给更多的癌症患者，沃森可以更快地，更准确地解释基因检测结果，而不是手动工作。此外，IBM Watson与Quest Diagnostics的合作意味着所有提供商都可以获益，无论访问内部排序。运用Watson 的认知能力，在对基因数据解读时一方面可以更快地分析与解读，另一方面借助Watson的认知能力与水平可以找出人工检测遗漏或者给出新的解读。

    药物发现：帮助研究人员确定新的药物靶点和现有药物的新适应症。药物发现平台可以帮助研究人员在比赛之前发现新的联系和开发新的治疗方法。2016年12月，IBM Watson 宣布与辉瑞合作，IBM Watson 的Watson for Drug Discovery 的机器学习、自然语言处理及其他认知推理能力，可用于免疫肿瘤学中的新药物辨识、联合疗法和患者选择策略。研究人员每年平均要阅读200 至300 篇论文，而Watson 已经阅读了2,500 万份Medline 上的论文摘要，一百多万篇医学杂志文章的全文及400 万份专利文件，而且所有资料都会定期更新。将Watson 的认知能力应用于药物研发中，可以更快地分析和测试理论假设，获得新的见解。

(3) IBM Watson最新动态

• 2016年3月：IBM将沃森人工智能带入苹果手表睡眠健康应用。
• 2016年7月：IBM宣布已成立IBM Watson Health医学影像协作计划。
• 2016年8月：IBM Watson来到中国，将帮助医生建立个性化询证癌症诊疗方案。
• 2016年10月：IBM与西门子签署“五年全球战略合作计划”，拓展Watson在医疗领域应用；IBM Watson联手梯瓦，利用大数据研究药物新用途以及慢病管理新可能性。
• 2016年11月：IBM Watson联合MIT和哈佛，探索癌症为何产生抗药性。
• 2016年12月：IBM Watson联合辉瑞，将机器学习用于癌症药物发现；
• IBM Watson参与渐冻症研究；
• IBM“沃森联合会诊中心”在浙江省中医院落地。
• 2017年3月：IBM与百洋医药集团在北京签署战略合作协议，旗下百洋智能科技将成为IBM Watson Health中国地区的战略合作伙伴，获得Watson for Oncology（肿瘤诊断）在中国市场三年独家总代分销权。

来源：本翼资本CapitalWings