北航博导王田苗剖析:达芬奇机器人为什么会成功?

近日,一篇《人工智能投资热图:拿到投资最多的是医疗健康领域的AI初创公司》的文章让不少人意识到医疗健康领域的机器人已呈现黑马之姿,让不少投资人和做智能机器人的从业者在机器人的短暂迷茫过后重新找到了激情,并希望这个领域的权威人士能带他们做个系统入门,而专注医疗机器人多年的北航教授,显然是个很好的导航师。

王田苗,北航教授、博导,北航机器人研究所名誉所长,国家长江学者,国家杰出基金获得者,IEEE机器人与自动化中国北京大区主席,峰会主旨报告《医疗机器人的现状》。以下为演讲的精华部分

目前的人工智能,主要是通过视觉和语音的入口来推动机器人的发展。在这样的发展,我们都知道,银行、宾馆、餐厅、安防、导购、陪护、这个是一个风口,很多人在想,包括通用软件,硬件、商业模式、在特种机器人,目前机器人从产业化角度有两个,一个是智能汽车,智能汽车无人驾驶从欧洲和美国报告技术来看,安全无人驾驶技术没有问题了,主要还是法律上有很多的瓶颈障碍。我们期待美国和欧洲率先突破。我也很希望中国有这方面法律很快能够推进。这一旦,在特殊区域的无人驾驶,将会实现,因为成本低,安全、又不拥挤,而且没有停车的。还有一个产业化可能性比较大的,就是医疗。

黑科技的应用域

医疗医用机器人的应用,我自己归纳为4个方面。

第一个是预测,这个预测,主要是对基因,包括你的亚健康;包括细胞、干细胞,这个里面涉及到检测,涉及到干细胞植入,涉及到细胞操作。 第二个是精准。精准我们都知道,微创,3D打印和各种智能材料。 第三个我们称之为远程。远程,现在来看医疗、大夫代理,远程分诊,还有一些都属于远程的遥操作。 第四个是康复。康复是指的对于老人和残疾所带来的我们所说的康复、可穿戴式、咨询,甚至智能假肢。

这个里面有很大的循环,在这个循环里推动了整个医疗健康的发展。我认为,在后工业时代,医疗健康和大健康是一个永恒的主题。将来的GDP30%,或者20%都将会用到医疗健康里。

现状让人蠢蠢欲动

从全球范围来看,这是一个战略的需求,它是一个强国的战略需求,医疗健康,涉及到每一个人。是一个成长性的需求,包括方便、高效,低成本;包括这种热点,生物技术、机器人技术,3D打印,人工智能;包括它会带动生命科学,材料科学;甚至还包括社会学、心理学的发展,所以才会得到很多的政府的高度重视。

比如美国,很重视机器人,特别是医疗方面,5月13号,它们政府已正式宣布启动新一项微生物组织科技计划(微生物组(肠道)被认为是第二基因组,它们认为很多疾病,包括糖尿病,哮喘,肥胖以及我们所说的慢性病等等都有关系);欧洲地平线计划,又起动了一批医疗,包括儿童和康复;还有日本,在2015年安倍提出要做世界第一的大国目标里的手术机器人,有很大需求。

这个计划大家看得出来:第一是基理,第二和机理有关的传感仪器和设备。这些都涉及到很多的问题。

从中国范围看,我们国家也提出了,特别是今年,我们国家第十三五规划纲要里,第一次明确提出大力发展工业服务机器人和手术机器人以及军用机器人,其中把提高医疗器械装备的水平,放在一个国家的水平。

在麦肯锡报告里,在智能机器人出现的很多的预测和咨询机构的报告里,他们认为手术机器人全球市场到2021年可以达到200亿美元,这个其中分了康复和手术,康复增长更快,40%多,但这个竞争比较大,价格比较便宜。

为什么这么迫切?我们看看这个,2013年国家卫生部关于整个医疗消费占的GDP比,美国最高17.1%;随着是发达国家10%左右;中国是多少?中国是5.6%。中国也是一个制造强国,这么多人,预计2020年,整个医疗消费占的GDP将达到8万亿。现在是大概3万亿,中间有一个差,大概有5万亿,这就是现状。

第二个是关于医药和器械消费比,医药和器械消费比在西方发达国家是接近1:1。中国是1:0.19。所以整个变迁过程当中,我们看医疗机器人的发展。其实在外科里面,早前的时候外科医生都是木匠,钳工外科大夫,就是我们讲的把医疗机器人和工程结合起来,美国Taylor提出了,把手术规划作为CAD;把手术操作作为CAM(机械加工),把安全监控作为质量控制,形成这样一个闭环。

这个闭环的目的,第一个就是提出能够批量化按照工业的思想来去看待医疗器械。第二是提高相应的质量。

RoboDoc曾经昙花一现

在历程中,有很多的这个发展的历程,我这里想说的第一个是美国西贝大学在1985年的时候用的PUMA260,其中里程碑的是IBM的一个RoboDoc骨科机器人,我之前专门开车去看了,实际上就是换这个假体,过去人工测量经常不准,意味着穿的假体可能会松动,甚至可能会再手术。甚至对人的不利,所以需要紧密的测量切割,这确实是里程碑。其实我们在想的机器人很大的共性跟RoboDoc有关系,但遗憾的是,RoboDoc在商业上没有获得达芬奇这样的成功。

为什么。在这之前,中间还有一个华人,也是风投投了三千万美元,叫Computer Motion(ZEUS),它很早是多臂协调,通过视觉操作。那么,关于医疗机器人的定义,目前没有严格的说辞,很有争论。

但是基本上把它认为广义手术、外科、培训、康复等等。它是陪护和配合医疗人员进行的一个手术规划,并且在相应的实际环境中来确定检测和移动操作的程序,具有感知、将程序变为机器人的智能行为。

从这个角度来理解也可以认为它是有感知的机器人。

但是分类的话是三类,手术、应用环境,还有我们所说的智能康复。从分类上,我们觉得好理解一些的角度,一个是和外科大夫打交道,一个和医院打交道,一个在家庭康复打交道。我们通过这么一个角度来分类的,这样的话我们容易理解当中关键的技术。

达芬奇终于成功了

在整个最近的医疗机器人热的过程当中,从眼科、神经外科、骨科、心脏,都开展了。包括谷歌,强生,一些大的摩根斯坦利机构都在加紧布局这方面的研发。在历程上,现在我们经常会说达芬奇非常成功。我们来认真研究一下达芬奇为什么这么成功,它把这条路走通了,而且前期的RoboDoc和ZEUS并没有那么成功,我归纳了一下。

第一个归纳了一下周期很长。大概一个医疗机器人,大概和医生的磨合,变成产品,包括许可证10年以上,大家看看。

1990年到1994年,斯坦福SRI研究院,承担了达芬奇计划——战地救护的机器人。 1995年变成一个公司,购买了相关专利,然后获得了摩根斯坦利等的风投。 到了2000年准备获得许可证。它同时也动用了一些保险公司,和投资公司,收购了一些和自己类似的公司,比如ZEUS。 再到2004年的首次盈利,也就是10年情况下首次盈利,在之前,是PS(用总市值除以销售额),搞投资的PS 5倍;后面等它正式盈利了以后,PE达到58倍,后面回归到40倍,大概当时售价是150万美元到230万美元。

现在是销售是23亿美元,包括市值是200亿美元。净利润是6.8亿美元,已经有57万台手术(案例)。销售多少台呢?3300多台套。

下面进一步挖掘,为什么能够成功?

其一是创新,有四个臂,第二医生手术是坐着的,第一次坐下着手术。 其二收购了一些公司。比如ComputerMotion。 其三是专注。它家产品出来的时候大部分手术都集中在子宫癌。 其四是把医生带进来,增加了耗材销售额。

大家看得出来一台手术的耗材是70-3000美元不等。一年一台机器利润是200美元,经常性的收入,这一乘变成了上图中的16亿美金(3200*50万),就是经常的收入达到70%。就是我不销售机器,经常性的收入按现在的3200台来算,这个达芬奇人员在岗2700多人,研发人员12%,50%全是培训和营销人员。

还有一点,商保。医疗器械很有可能出事故,在2014年,累计93起法律纠纷,通过商保赔了7000多万。所以,这是一个很完整,很系统,很有创新的商业模式。所以,才促使了它成功。这时候再回过头看,你就知道RoboDoc,Computer Motion为什么没有成功。

所以在这个里面要注意其挑战性,第一周期长。而且投资非常之大。所以从我们理解来看,一个医疗机器人和康复的,包括以色列,大家知道也是十年以上,没有五年,一个医疗器件很难走入临床,一般5年以上。第二是要和专家长期捆绑。问一个医疗器械是不是不错的时候,往往要问你和医生合作多久。往往五年以上,还有产品简单,实用等等。

后来者的金科律例

这个驱使下我学习归纳了几个趋势。

第一个趋势,我认为是生物医学和临床结合,精准个性化。这里包括基因测序的设备,还有主动导管等等。 第二个趋势,关于3D打印,包括假体,包括生物材料,这方面也是最近发展得非常的快的。 第三个趋势,就是刚柔耦合的紧密机件,包括微纳的柔性,包括我们所说的软管,包括机件的控制,包括精准的定位。 第四个趋势,就是发展很快的AI和VR,这主要操作上,一下子把医生直接带入了解剖组织的内部,可以进行很多的观测,而且沉浸在这样一个手术的整个大环境里。这是一个趋势。 第五个趋势就是大数据无所不在。这里包括导航、人机协作操作、我们所说的医生的代理等等。

最近还有一些发展,就是我们所说的可穿戴式。这种可穿戴式利用了人的生物的肌腱,神经的传导,包括情感等等。

所以未来趋势总结起来就是,一个是生物和生命精准;一个是肌腱;一个是人工现实;还有一个是大健康。

但我以一个过来人的经验看,在推进过程中。还需要注意下面这三个创新机制。

其一,加大资源的持续性投入力度。

我经常跟政府的领导交流,这是一个复杂的系统,需要效校,医院企业合作,高校。然后商品是需要企业,这个形成要5年以上,包括各种各样的的标准,包括关键技术,临床实验,包括许可证申请。如果是的话,我们加强可持续投入。达芬奇22个亿美金销售额,每年8%的研发,这个强度多大?大家看得出来。所以这个上面风险大。需要有高瞻远瞩基金和政府引导才能发展。

第二个确立医-产-学-研协同立项和利益机制。

这里面要由学校里的技术驱动,工程驱动变成临床方便使用的应用驱动,这是一个转化,从原形样机原理验证到商品商业模式的转换。这些东西都是在不同阶段发生的,所以要建立这样的一种机制。

第三个是我们所说的人才。

因为医生的话,技术人员要听懂,技术人员的话医生要听懂,经常发生怪圈,医生认为很难的,工程师觉得容易,医生觉得难的,工程师觉得非常不容易。

两轮车上的展望

最后说一下我们的研究所。20年期间我们和很多医院做了合作,包括301等等。我们率先主要在神经外科,神经外科我们认为15-20%今后可以微创,不需要开颅,内部装米粒大的病灶点,根据相应的病情放入同样同位素,这样清醒了手术,两三天可以出院,大大减少风险和这样的一个医疗的成本。

……

当然还有利用这个Nino-Ninebot两轮车,可以在轮椅上,这是由法国设计师设计的,目前非常的成功。

小结:

中国目前已经是全球最大的工业机器人市场,但服务机器人相对弱势,一些投资人和从业者在去年大热的个人消费机器人碰壁后,把眼光放到了机器人跟具体应用场景结合更紧密的场景中,比如自动驾驶机器人,餐厅服务机器人,以及本文的医疗机器人。

王田苗教授从一个过来人的角度,为我们分析了达芬奇医疗机器人成功的背后原因,提醒我们在最近医疗机器人大热的时候,要踏入这个领域还得做好充分的准备。这是一个可能需要准备10年才能盈利的领域,这是一个需要和医生长期捆绑的特殊领域,这是一个需要商保护航的脆弱领域,这是一个大公司掺和都不一定能成功的棘手领域。

如果你要准备着手,就要准备好长期备战的状态。

图片来自bimu.edu.cn

原文发布于微信公众号 - AI科技评论(aitechtalk)

原文发表时间:2016-06-24

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