北航博導(dǎo)王田苗剖析:達(dá)芬奇機(jī)器人為什么會(huì)成功?
近日,一篇《 人工智能投資熱圖:拿到投資最多的是醫(yī)療健康領(lǐng)域的AI初創(chuàng)公司 》的文章讓不少人意識(shí)到醫(yī)療健康領(lǐng)域的機(jī)器人已呈現(xiàn)黑馬之姿,讓不少投資人和做智能機(jī)器人的從業(yè)者在機(jī)器人的短暫迷茫過后重新找到了激情,并希望這個(gè)領(lǐng)域的權(quán)威人士能帶他們做個(gè)系統(tǒng)入門,而專注醫(yī)療機(jī)器人多年的北航教授,顯然是個(gè)很好的導(dǎo)航師。
王田苗,北航教授、博導(dǎo),北航機(jī)器人研究所名譽(yù)所長,國家長江學(xué)者,國家杰出基金獲得者,IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化中國北京大區(qū)主席,峰會(huì)主旨報(bào)告《醫(yī)療機(jī)器人的現(xiàn)狀》。以下為演講的精華部分
目前的人工智能
,主要是通過視覺和語音的入口來推動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展。在這樣的發(fā)展,我們都知道,銀行、賓館、餐廳、安防、導(dǎo)購、陪護(hù)、這個(gè)是一個(gè)風(fēng)口,很多人在想,包括通用軟件,硬件、商業(yè)模式、在特種機(jī)器人,目前機(jī)器人從產(chǎn)業(yè)化角度有兩個(gè),一個(gè)是智能汽車,智能汽車無人駕駛從歐洲和美國報(bào)告技術(shù)來看,安全無人駕駛技術(shù)沒有問題了,主要還是法律上有很多的瓶頸障礙。我們期待美國和歐洲率先突破。我也很希望中國有這方面法律很快能夠推進(jìn)。這一旦,在特殊區(qū)域的無人駕駛,將會(huì)實(shí)現(xiàn),因?yàn)槌杀镜停踩⒂植粨頂D,而且沒有停車的。還有一個(gè)產(chǎn)業(yè)化可能性比較大的,就是醫(yī)療。
應(yīng)用集中在4方面
醫(yī)療醫(yī)用機(jī)器人的應(yīng)用,我自己歸納為4個(gè)方面。
第一個(gè)是預(yù)測(cè),這個(gè)預(yù)測(cè),主要是對(duì)基因,包括你的亞健康;包括細(xì)胞、干細(xì)胞,這個(gè)里面涉及到檢測(cè),涉及到干細(xì)胞植入,涉及到細(xì)胞操作。
第二個(gè)是精準(zhǔn)。精準(zhǔn)我們都知道,微創(chuàng),3D打印和各種智能材料。
第三個(gè)我們稱之為遠(yuǎn)程。遠(yuǎn)程,現(xiàn)在來看醫(yī)療、大夫代理,遠(yuǎn)程分診,還有一些都屬于遠(yuǎn)程的遙操作。
第四個(gè)是康復(fù)。康復(fù)是指的對(duì)于老人和殘疾所帶來的我們所說的康復(fù)、可穿戴式、咨詢,甚至智能假肢。
這個(gè)里面有很大的循環(huán),在這個(gè)循環(huán)里推動(dòng)了整個(gè)醫(yī)療健康的發(fā)展。 我認(rèn)為,在后工業(yè)時(shí)代,醫(yī)療健康和大健康是一個(gè)永恒的主題。將來的GDP30%,或者20%都將會(huì)用到醫(yī)療健康里 。
現(xiàn)狀讓人蠢蠢欲動(dòng)
從全球范圍來看,這是一個(gè)戰(zhàn)略的需求,它是一個(gè)強(qiáng)國的戰(zhàn)略需求,醫(yī)療健康,涉及到每一個(gè)人。是一個(gè)成長性的需求,包括方便、高效,低成本;包括這種熱點(diǎn),生物技術(shù)、機(jī)器人技術(shù),3D打印,人工智能;包括它會(huì)帶動(dòng)生命科學(xué),材料科學(xué);甚至還包括社會(huì)學(xué)、心理學(xué)的發(fā)展,所以才會(huì)得到很多的政府的高度重視。
比如美國,很重視機(jī)器人,特別是醫(yī)療方面,5月13號(hào),它們政府已正式宣布啟動(dòng)新一項(xiàng)微生物組織科技計(jì)劃(微生物組(腸道)被認(rèn)為是第二基因組,它們認(rèn)為很多疾病,包括糖尿病,哮喘,肥胖以及我們所說的慢性病等等都有關(guān)系);歐洲地平線計(jì)劃,又起動(dòng)了一批醫(yī)療,包括兒童和康復(fù);還有日本,在2015年安倍提出要做世界第一的大國目標(biāo)里的手術(shù)機(jī)器人,有很大需求。
這個(gè)計(jì)劃大家看得出來: 第一是基理,第二和機(jī)理有關(guān)的傳感儀器和設(shè)備。 這些都涉及到很多的問題。
從中國范圍看,我們國家也提出了,特別是今年,我們國家第十三五規(guī)劃綱要里,第一次明確提出大力發(fā)展工業(yè)服務(wù)機(jī)器人和手術(shù)機(jī)器人以及軍用機(jī)器人,其中把提高醫(yī)療器械裝備的水平,放在一個(gè)國家的水平。
在麥肯錫報(bào)告里, 在智能機(jī)器人出現(xiàn)的很多的預(yù)測(cè)和咨詢機(jī)構(gòu)的報(bào)告里,他們認(rèn)為手術(shù)機(jī)器人全球市場到2021年可以達(dá)到200億美元,這個(gè)其中分了康復(fù)和手術(shù),康復(fù)增長更快,40%多,但這個(gè)競爭比較大,價(jià)格比較便宜。
為什么這么迫切? 我們看看這個(gè),2013年國家衛(wèi)生部關(guān)于整個(gè)醫(yī)療消費(fèi)占的GDP比,美國最高17.1%;隨著是發(fā)達(dá)國家10%左右;中國是多少?中國是5.6%。中國也是一個(gè)制造強(qiáng)國,這么多人,預(yù)計(jì)2020年, 整個(gè)醫(yī)療消費(fèi)占的GDP 將達(dá)到8萬億。現(xiàn)在是大概3萬億,中間有一個(gè)差,大概有5萬億,這就是現(xiàn)狀。
第二個(gè)是關(guān)于醫(yī)藥和器械消費(fèi)比,醫(yī)藥和器械消費(fèi)比在西方發(fā)達(dá)國家是接近1:1。中國是1:0.19。所以整個(gè)變遷過程當(dāng)中,我們看醫(yī)療機(jī)器人的發(fā)展。其實(shí)在外科里面,早前的時(shí)候外科醫(yī)生都是木匠,鉗工外科大夫,就是我們講的 把醫(yī)療機(jī)器人和工程結(jié)合起來,美國Taylor提出了 ,把手術(shù)規(guī)劃作為CAD;把手術(shù)操作作為CAM(機(jī)械加工),把安全監(jiān)控作為質(zhì)量控制,形成這樣一個(gè)閉環(huán)。
這個(gè)閉環(huán)的目的, 第一個(gè)就是提出能夠批量化 按照工業(yè)的思想來去看待醫(yī)療器械 。 第二是提高相應(yīng)的質(zhì)量。
RoboDoc曾經(jīng)曇花一現(xiàn)
在歷程中,有很多的這個(gè)發(fā)展的歷程,我這里想說的第一個(gè)是美國西貝大學(xué)在1985年的時(shí)候用的PUMA260,其中里程碑的是IBM的一個(gè)RoboDoc骨科機(jī)器人, 我之前專門開車去看了,實(shí)際上就是換這個(gè)假體,過去人工測(cè)量經(jīng)常不準(zhǔn),意味著穿的假體可能會(huì)松動(dòng),甚至可能會(huì)再手術(shù) 。甚至對(duì)人的不利,所以需要緊密的測(cè)量切割,這確實(shí)是里程碑。其實(shí)我們?cè)谙氲臋C(jī)器人很大的共性跟RoboDoc有關(guān)系,但遺憾的是,RoboDoc在商業(yè)上沒有獲得達(dá)芬奇這樣的成功。
為什么。 在這之前,中間還有一個(gè)華人,也是風(fēng)投投了三千萬美元,叫Computer Motion(ZEUS),它很早是多臂協(xié)調(diào),通過視覺操作。那么,關(guān)于 醫(yī)療機(jī)器人的定義 ,目前沒有嚴(yán)格的說辭,很有爭論。
但是基本上把它認(rèn)為廣義手術(shù)、外科、培訓(xùn)、康復(fù)等等。它是陪護(hù)和配合醫(yī)療人員進(jìn)行的一個(gè)手術(shù)規(guī)劃,并且在相應(yīng)的實(shí)際環(huán)境中來確定檢測(cè)和移動(dòng)操作的程序,具有感知、將程序變?yōu)闄C(jī)器人的智能行為。
從這個(gè)角度來理解也可以認(rèn)為它是有感知的機(jī)器人。
但是分類的話是三類,手術(shù)、應(yīng)用環(huán)境,還有我們所說的智能康復(fù)。 從分類上,我們覺得好理解一些的角度,一個(gè)是和外科大夫打交道,一個(gè)和醫(yī)院打交道,一個(gè)在家庭康復(fù)打交道。 我們通過這么一個(gè)角度來分類的,這樣的話我們?nèi)菀桌斫猱?dāng)中關(guān)鍵的技術(shù)。
最后達(dá)芬奇成功了
在整個(gè)最近的醫(yī)療機(jī)器人熱的過程當(dāng)中,從眼科、神經(jīng)外科、骨科、心臟,都開展了。 包括谷歌,強(qiáng)生,一些大的摩根斯坦利機(jī)構(gòu)都在加緊布局這方面的研發(fā)。在歷程上,現(xiàn)在我們經(jīng)常會(huì)說達(dá)芬奇非常成功。我們來認(rèn)真研究一下達(dá)芬奇為什么這么成功,它把這條路走通了,而且前期的RoboDoc和ZEUS并沒有那么成功,我歸納了一下。
第一個(gè)歸納了一下周期很長。大概一個(gè)醫(yī)療機(jī)器人,大概和醫(yī)生的磨合,變成產(chǎn)品,包括許可證10年以上,大家看看。
1990年到1994年,斯坦福SRI研究院,承擔(dān)了達(dá)芬奇計(jì)劃——戰(zhàn)地救護(hù)的機(jī)器人。
1995年變成一個(gè)公司,購買了相關(guān)專利,然后獲得了摩根斯坦利等的風(fēng)投。
到了2000年準(zhǔn)備獲得許可證。它同時(shí)也動(dòng)用了一些保險(xiǎn)公司,和投資公司,收購了一些和自己類似的公司,比如ZEUS。
再到2004年的首次盈利,也就是10年情況下首次盈利,在之前,是PS(用總市值除以銷售額),搞投資的PS 5倍;后面等它正式盈利了以后,PE達(dá)到58倍,后面回歸到40倍,大概當(dāng)時(shí)售價(jià)是150萬美元到230萬美元。
現(xiàn)在是銷售是23億美元,包括市值是200億美元。凈利潤是6.8億美元,已經(jīng)有57萬臺(tái)手術(shù)(案例)。銷售多少臺(tái)呢?3300多臺(tái)套。
下面進(jìn)一步挖掘,為什么能夠成功?
其一是創(chuàng)新,有四個(gè)臂,第二醫(yī)生手術(shù)是坐著的,第一次坐下著手術(shù)。
其二收購了一些公司。比如ComuterMotion。
其三是專注。它家產(chǎn)品出來的時(shí)候大部分手術(shù)都集中在子宮癌。
其四是把醫(yī)生帶進(jìn)來,增加了耗材銷售額。
大家看得出來一臺(tái)手術(shù)的耗材是70-3000美元不等。一年一臺(tái)機(jī)器利潤是200美元,經(jīng)常性的收入,這一乘變成了上圖中的16億(3200*50萬),就是經(jīng)常的收入達(dá)到70%。就是我不銷售機(jī)器,經(jīng)常性的收入按現(xiàn)在的3200臺(tái)來算,這個(gè)達(dá)芬奇人員在崗2700多人,研發(fā)人員12%,50%全是培訓(xùn)和營銷人員。
還有一點(diǎn),商保。醫(yī)療器械很有可能出事故,在2014年,累計(jì)93起法律糾紛,通過商保賠了7000多萬。所以,這是一個(gè)很完整,很系統(tǒng),很有創(chuàng)新的商業(yè)模式。所以,才促使了它成功。這時(shí)候再回過頭看,你就知道RoboDoc,Computer Motion為什么沒有成功。
所以在這個(gè)里面要注意其挑戰(zhàn)性, 第一周期長。 而且投資非常之大。 所以從我們理解來看,一個(gè)醫(yī)療機(jī)器人和康復(fù)的,包括以色列,大家知道也是十年以上,沒有五年,一個(gè)醫(yī)療器件很難走入臨床,一般5年以上。第 二是要和專家長期捆綁。問一個(gè)醫(yī)療器械是不是不錯(cuò)的時(shí)候,往往要問你和醫(yī)生合作多久。往往五年以上,還有產(chǎn)品簡單,實(shí)用等等。
后來者的金科律例
這個(gè)驅(qū)使下我學(xué)習(xí)歸納了幾個(gè)趨勢(shì)。
第一個(gè)趨勢(shì),我認(rèn)為是生物醫(yī)學(xué)和臨床結(jié)合,精準(zhǔn)個(gè)性化。 這里包括基因測(cè)序的設(shè)備,還有主動(dòng)導(dǎo)管等等。
第二個(gè)趨勢(shì), 關(guān)于3D打印,包括假體,包括生物材料,這方面也是最近發(fā)展得非常的快的。
第三個(gè)趨勢(shì),就是剛?cè)狁詈系木o密機(jī)件,包括微納的柔性,包括我們所說的軟管,包括機(jī)件的控制,包括精準(zhǔn)的定位。
第四個(gè)趨勢(shì),就是發(fā)展很快的AI和VR,這主要操作上,一下子把醫(yī)生直接帶入了解剖組織的內(nèi)部,可以進(jìn)行很多的觀測(cè),而且沉浸在這樣一個(gè)手術(shù)的整個(gè)大環(huán)境里。這是一個(gè)趨勢(shì)。
第五個(gè)趨勢(shì)就是大數(shù)據(jù)無所不在。這里包括導(dǎo)航、人機(jī)協(xié)作操作、我們所說的醫(yī)生的代理等等。
最近還有一些發(fā)展,就是我們所說的可穿戴式。這種可穿戴式利用了人的生物的肌腱,神經(jīng)的傳導(dǎo),包括情感等等。
所以未來趨勢(shì)總結(jié)起來就是,一個(gè)是生物和生命精準(zhǔn);一個(gè)是肌腱;一個(gè)是人工現(xiàn)實(shí);還有一個(gè)是大健康。
但我以一個(gè)過來人的經(jīng)驗(yàn)看,在推進(jìn)過程中。還需要注意下面這三個(gè)創(chuàng)新機(jī)制。
其一,加大資源的持續(xù)性投入力度。
我經(jīng)常跟政府的領(lǐng)導(dǎo)交流,這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng),需要效校,醫(yī)院企業(yè)合作,高校。然后商品是需要企業(yè),這個(gè)形成要5年以上,包括各種各樣的的標(biāo)準(zhǔn),包括關(guān)鍵技術(shù),臨床實(shí)驗(yàn),包括許可證申請(qǐng)。如果是的話,我們加強(qiáng)可持續(xù)投入。達(dá)芬奇22個(gè)億美金銷售額,每年8%的研發(fā),這個(gè)強(qiáng)度多大?大家看得出來。所以這個(gè)上面風(fēng)險(xiǎn)大。需要有高瞻遠(yuǎn)矚基金和政府引導(dǎo)才能發(fā)展。
第二個(gè)確立醫(yī)-產(chǎn)-學(xué)-研協(xié)同立項(xiàng)和利益機(jī)制。
這里面要由學(xué)校里的技術(shù)驅(qū)動(dòng),工程驅(qū)動(dòng)變成臨床方便使用的應(yīng)用驅(qū)動(dòng),這是一個(gè)轉(zhuǎn)化,從原形樣機(jī)原理驗(yàn)證到商品商業(yè)模式的轉(zhuǎn)換。這些東西都是在不同階段發(fā)生的,所以要建立這樣的一種機(jī)制。
第三個(gè)是我們所說的人才。
因?yàn)獒t(yī)生的話,技術(shù)人員要聽懂,技術(shù)人員的話醫(yī)生要聽懂,經(jīng)常發(fā)生怪圈,醫(yī)生認(rèn)為很難的,工程師覺得容易,醫(yī)生覺得難的,工程師覺得非常不容易。
展望
最后說一下我們的研究所。20年期間我們和很多醫(yī)院做了合作,包括301等等。我們率先主要在神經(jīng)外科,神經(jīng)外科我們認(rèn)為15-20%今后可以微創(chuàng),不需要開顱,內(nèi)部裝米粒大的病灶點(diǎn),根據(jù)相應(yīng)的病情放入同樣同位素,這樣清醒了手術(shù),兩三天可以出院,大大減少風(fēng)險(xiǎn)和這樣的一個(gè)醫(yī)療的成本。
……
當(dāng)然還有利用這個(gè)Nino-Ninebot兩輪車,可以在輪椅上,這是由法國設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)的,目前非常的成功。
小結(jié):
中國目前已經(jīng)是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場,但服務(wù)機(jī)器人相對(duì)弱勢(shì),一些投資人和從業(yè)者在去年大熱的個(gè)人消費(fèi)機(jī)器人碰壁后,把眼光放到了機(jī)器人跟具體應(yīng)用場景結(jié)合更緊密的場景中,比如自動(dòng)駕駛機(jī)器人,餐廳服務(wù)機(jī)器人,以及本文的醫(yī)療機(jī)器人。
王田苗教授從一個(gè)過來人的角度,為我們分析了達(dá)芬奇醫(yī)療機(jī)器人成功的背后原因,提醒我們?cè)谧罱t(yī)療機(jī)器人大熱的時(shí)候,要踏入這個(gè)領(lǐng)域還得做好充分的準(zhǔn)備。這是一個(gè)可能需要準(zhǔn)備10年才能盈利的領(lǐng)域,這是一個(gè)需要和醫(yī)生長期捆綁的特殊領(lǐng)域,這是一個(gè)需要商保護(hù)航的脆弱領(lǐng)域,這是一個(gè)大公司摻和都不一定能成功的棘手領(lǐng)域。
如果你要準(zhǔn)備著手,就要準(zhǔn)備好長期備戰(zhàn)的狀態(tài)。