中国医疗人工智能产业报告6-1.pdf
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1、智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRY REPORT健康点飞利浦联合出品CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT01卷首语PREFACE无论是对中国还是对世界来说,人口老龄化加剧、慢性病患者群体增长、优质医疗资源紧缺、公共医疗费用攀升等都是必须要面对的问题。而随着技术的发展,人们逐渐开始寄希望于通过人工智能来解决医疗行业的痛点。此前,美国咨询公司弗罗斯特-沙利文公司就曾提到,“人工智能可将医疗效果提高 30%到 40%,减少多达 50%的医疗成本”。在中国,医疗人工智能有着先天的发展优势。一方面,中国人口数量庞大,有
2、充足的医疗数据,为医疗人工智能的发展提供了基石。另一方面,中国足够大的医疗市场也为人工智能企业创新提供了动力。不负人们所期,近年来中国医疗人工智能市场正如火如荼地发展着。数据显示,自 2013年到 2017 年,中国医疗人工智能行业共获得 241 笔融资。其中,2017 年国内医疗人工智能行业公布的融资事件近 30 起,融资总额超过 18 亿元。2018 年,医疗人工智能市场火热依旧。一方面,资本热情不减,大额融资频发,医疗人工智能融资总额再创新高,仅2018上半年就有18家公司获投,总金额超过31亿元。另一方面,已然成熟的互联网巨头,如 BAT 等,以及传统医疗相关企业,如飞利浦等也早已重金
3、布局医疗人工智能,大手笔向产业链扩展业务。作为一种提高效率的工具,目前,医疗人工智能已经覆盖了医疗产业链条上的四大环节。其中,医疗环节以服务患者为主,针对患者提供一系列更精准、更高效的医疗服务。而医药、医保、医院环节则更多是为 B 端的医疗机构、企业等服务。并且,医疗人工智能在经历过火热的发展后,迎来了商业化的关键期,目前绝大多数医疗人工智能的公司尚未实现盈利,且其产品多在医院进行试用,但他们已经通过不同的业务模式实现了付费收入。值得注意的是,随着医疗人工智能产业的发展,其所面临的一些困难也逐渐显现。比如行业缺少统一标准进行监管、复合型人才不足、数据结构化较差、机器学习缺乏结合实际医疗场景进行
4、的训练,算法有待提高、技术仍待完善等。2智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT03中国医疗人工智能市场环境分析中国的医疗人工智能市场究竟有多大?根据前瞻产业研究院发布的20182023 年中国人工智能行业市场前瞻与投资战略规划分析报告显示,2016 年中国医疗人工智能的市场规模达到 96.61 亿元,增长 37.9%;2017 年将超过 130 亿元,增长 40.7%;2018 年有望达到 200 亿元。市场需求增加在市场需求方面,中国医疗行业长期存在优质医生资源分配不均,诊断误诊漏诊率较高,医疗费用成本过高,医生资源供需缺口大等问
5、题。而在中国医疗改革逐步推进,分级诊疗逐步落地的过程中,这种问题更加突出。在此背景下,人工智能将在各种场景的共同作用下,提高医疗服务水平,改善现有现状。比如在辅助医生诊断方面,人工智能可以利用图像识别技术,在经过学习大量医学影像的基础上,产品可以辅助医生进行病灶区域定位,从而在一定程度上缓解漏诊误诊问题。同时,将人工智能辅助诊断技术应用在某些特定病种领域,也可以代替医生完成疾病筛查任务,从而提高诊断效率,弥补资源供需缺口。此外,人工智能还能够填补健康管理空缺,以增加医疗服务供给,辅助制药、手术等,提升相关工作效率。这一方面得益于中国医疗市场的迫切需求,另一方面也得益于近年来医疗人工智能技术的发
6、展以及相关政策对医疗人工智能的支持。中国医疗人工智能产业市场规模2015 年050100150200单位:亿元2016 年2017 年2018 年1智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT0405以提高诊断效率,弥补资源供需缺口为例。有数据显示,目前中国每千人的平均医生拥有量仅为 2.1 人,医生资源缺口问题较为严重。这种现象在影像科、病理科等科室中更加明显。就影像科室而言,目前我国医学影像数据的年增长率约为 30%,而放射科医师数量的年增长率仅为4.1%。放射科医师数量的增长远不及影像数据增长。这个现象意味着放射科医师在未来处理影像
7、数据的压力会越来越大,甚至远远超过负荷。据国家卫生健康委员会统计显示,2013 至 2015 年三年中,全国累计完成放射诊疗12.4 亿人次。而“2017 中国医师协会放射医师年会”数据也显示,全国放射从业人员约 15.8 万,其中放射医师只有约 8 万,具有副主任医师以上职称的只有 2 万人。以此推算平均每一位影像医师每年需要处理 5100 多人次的报告,以每一例报告最少需要两个医师阅片和报告估算,每位放射医师全年的诊疗人次约为 12000,而 2 万名副高以上职称的影像科医师由于有审核工作,诊疗人次将会更多。面对如此严峻的医疗资源短缺难题,人工智能技术成为一个重要的解决方案。也正因如此,近
8、年来中国将人工智能技术应用于医学影像的企业发展迅速。技术走向成熟在技术方面,过去,由于软硬件条件的不成熟,优质数据资源的短缺,人工智能并未实现广泛的应用。如今,算法、算力等基础技术条件日渐成熟,医疗行业也积累了大量的数据,医疗人工智能行业也随之快速发展。美国人工智能的发源地,早在上个世纪 30 年代末到 50年代,美国诸多学科的科学家已经开始研究探讨制造人工大脑的可能性。维纳的控制论、香农的信息论及图灵的计算理论,为现代人工智能的出现奠定了基础。而后欧美强国相继加入人工智能研究行列,英国在 60 年代就起步人工智能的研究,并在 70 年代,在爱丁堡大学成立了 人工智能 系。日本和西欧大陆一些国
9、家虽起步较晚,但是发展速度很快,很快占有一席之地,前苏联也关注到人工智能的重要性也参与了诸多人工智能研究。相比之下,我国人工智能起步较晚。1978 年中国将“智能模拟”纳入国家研究计划,1984 年召开智能计算机及其系统的全国学术研讨会;后续中国人工智能学会(CA 人工智能)相继成立,越来越多的人工智能研究项目获得国家相关基金资助并将智能控制与智能自动化等项目列入国家科技攀登计划。进入 21 世纪,我国科技开始崛起,已经参与到第三次人工智能浪潮中,并成为主要玩家之一。2017 年11 月 15 日,我国科技部召开新一代人工智能发展规划暨重大科技项目启动会,标志着新一代人工智能发展规划和重大科技
10、项目进入全面启动实施阶段,目标是要举全国之力,在 2030 年一定要抢占人工智能全球制高点,成为世界领先的人工智能创新中心。2MATURITY OF TECHNOLOGY实际上,在过去的 30 年里,人工智能已经建立了包括问题求解、自然语言处理、人工智能方法、程序语言处理、机器学习、自动程序设计等等在内的应用。此后,随着2006 年深度神经算法的出现,人工智能发展迎来了自 1970、1990 两次人工智能爆发之后又一浪潮,各类人工智能公司呈雨后春笋般产生。深度神经网络发展催生了新一波人工智能的发展热潮。纵观人工智能技术发展历史,主要分为三个阶段:萌芽阶段(1956 年前)、形成时期(1956-
11、1961年)、发展时期(1961年后)。智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT06人工智能大事记-时间轴1946 年 ENIAC 诞生:美国数学家 Mauchly,Eckert 等制造出世界上第一台通用计算机,为人工智能奠定了物质基础。1950 年图灵测试:图灵在其一篇发表的论文中预言能够制造出“智能”机器的可能性。如果计算机能使被测人相信在与人类交流,那么计算机是拥有智能的。1956 年人工智能的诞生:在第一次人工智能研讨会上,麦卡锡(John Mc Carthy)首次提出“人工智能”的概念。纽厄尔与西蒙展示了逻辑理论机器(The
12、 Logic Theory Machine)可证明数学原理的定理,这次研讨会被广泛认为是人工智能的诞生标志。1964 年 ELIZA 与人机对话:约瑟夫(Joseph)开发出了 ELIZA 的机器人可实现与人进行固定文本对话。1966-1972 首台人工智能机器人 Shakey 诞生:美国斯坦福国际研究所(SRI)研制出首台采用人工智能的移动机器人1970 年 SHRDLU 与模块世界:斯坦福大学计算机教授 Winnograd 开发出能够分析命令并且能够真正理解语言,被认为是人工智能研究一次巨大成功。1976 年 DENDRAL 和 MYCIN 专家系统:专家系统是基于专家的专业知识和工作经验
13、,由于解答专门问题的计算机系统,DENDRAL 是由 Edward 等研制的1946 年1984 年1950 年1997 年1956 年2011 年1964 年2016 年1970 年2017 年1976 年1966-1972 年化学分析专家系统,MYCIN 则是 Shortliffe 等研发的医疗咨询系统,可用于传染病血液病的诊断。1984 年 Cyc 项目:Douglas 启动 Cyc(大百科全书)项目,试图将人类知识输入计算机中实现知识类推。1997 年“深蓝”与国际象棋:IBM 公司国际象棋电脑(DeepBlue)战胜国际象棋国际冠军 Kasparov,成为首个在标准比赛时限内击败世界
14、冠军的电脑系统。2011 年 Watson 与智力回答:IBM 开发的自然语言人工智能程序 Watson在美国智力回答节目“危险边缘”中打败两位人类冠军。这一人工智能后被用于医疗诊断领域,通过庞大的大数据分析,能够找出准确的治疗方案。2016年深度学习与AlphaGo:谷歌(Google)旗下DeepMind公司戴密斯哈萨比斯领衔的团队开发的阿尔法狗(AlphaGo)是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能程序。以 4:1 战胜顶尖人类职业棋手李世石。AlphaGo 在树搜索的框架下使用了深度学习,监督学习和增强学习等方法。2017 年升级版人工智能 AlphaGo Ze
15、ro 出现:采用新的机器学习形式,升级版人工智能 AlphaGo Zero 可以自学围棋棋谱中的一招一式。Alphabet Zero与 AlphaGo 截然不同,它从零开始,面对的只是一张空白棋盘和游戏规则。它无师自通,仅仅通过自学使自己的游戏技能得以提高。07智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT0908算法和算力的进步是人工智能发展的基础之一。具体而言,从算力的角度,GPU(图形处理器)显著提升了计算机的性能,拥有远超 CPU 的并行计算能力。而从算法的角度,深度学习是人工智能领域研究和应用的热点算法。目前深度学习通过构建多隐层
16、模型和学习海量训练数据,可以获取到数据有用的特征。通过数据挖掘进行数据处理,自动学习数据特征,尤其适用于包含少量未标识数据的大数据集。从数据积累的角度来讲,中国发展医疗人工智能的优势明显。据 IDC 统计,2011 年全球数据总量已经达到 1.8ZB,并以每两年翻一番的速度增长,预计到 2020 年全球将总共拥有 35ZB 的数据量,数据量增长近 20 倍;数据规模方面,预计到 2020 年,全球大数据产业规模将达到 2047亿美元,我国产业规模将突破万亿元人民币。此前,飞利浦中国副总裁兼首席技术官王熙在接受健康点采访时曾提到,医疗数据量巨大是中国医疗大数据的特点。有数据显示,到 2020年,
17、医疗数据将增至 35ZB,相当于 2009 年数据量的 44 倍。届时,中国的数据量将占全球的20,成为世界第一数据资源大国。而这些包含患者病历报告、检验信息、以及日常行为信息在内的大数据将对医疗人工智能的发展产生不可估量的价值。政策推动发展近年来,人工智能技术对人类社会的影响越来越深远与广泛,它正在为农业、医疗、教育、能源、国防等诸多领域提供了大量新的发展机遇。人工智能在全球范围内的关注度日渐升高,发展速度迅猛,已经成为世界各个战略布局重点。中国、美国、日本、欧盟、英国等国家陆续出台人工智能有关战略、政策和计划,来应对当前白热化的人工智能浪潮。对中国而言,在政策方面,自 2015 年以来,中
18、国各相关政府部门陆续颁布了近 20 项相关政策,从人才培养、技术创新、标准监管、行业融合、产品落地等方面做出了相关指导。2017年 7 月 20 日,国务院正式印发新一代人工智能发展规划,并指出以提升新一代人工智能科技创新能力为主攻方向,构建开放协同的人工智能科技创新体系,把握人工智能技术属性和社会属性高度融合的特征,坚持人工智能研发攻关、产品应用和产业培育“三位一体”推进。随后,2018 年 4 月,教育部印发高等学校人工智能创新行动计划,提出引导高等学校瞄准世界科技前沿,不断提高人工智能领域科技创新、人才培养和国际合作交流等能力,为我国新一代人工智能发展提供战略支撑。同月,国务院印发关于促
19、进“互联网医疗健康”发展的意见,明确指出,“互联网+医疗健康”支持研发医疗健康相关的人工智能技术、医用机器人、大型医疗设备、应急救援医疗设备、生物三维打印技术和可穿戴设备等。顺应工业互联网创新发展趋势,提升医疗健康设备的数字化、智能化制造水平,促进产业升级。POLICY31110智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE INDUSTRYREPORT 在中国的医疗人工智能市场上,创业企业是一股不可忽视的重要力量。据健康点统计,截至2018年6月,中国共有 89 家医疗人工智能创业企业获得投资,总金额约 219.38 亿元。其中,仅 2018 年上半年度就发生 18
20、起投融资事件,其中 8 起融资超过亿元。值得注意的是,健康点经过统计发现,目前中国医疗人工智能创业公司,就融资阶段而言,天使轮到IPO 阶段均有分布,但目前大部分医疗人工智能企业处于 A 轮融资阶段,且融资额度跨度较大,从数百万人民币到数亿美元均有分布。疾病较广,但多于偏重于基于图像识别技术的影像学、病理图片识别的疾病,如肺癌、肺结节、皮肤科疾病等。实际上,一直以来“人工智能+医学影像”是行业内公认的最容易切入且最有可能率先实现商业化的细分领域。今年上半年,“人工智能+医学影像”细分领域陆续发生了几笔巨额融资。其中,视见科技完成 6000 万元的 A 轮融资,由深创投领投,盛世方舟、臻善投资跟
21、投;深睿医疗完成 1.5 亿元 B轮融资,由君联资本领投,联想之星跟投,A 轮及 A 轮+投资方丹华资本、昆仲资本、同渡资本、道彤投资、弘道资本继续跟投;人工智能 rdoc 完成复星领投、搜狗追投的数亿元人民币 B 轮融资;推想科技完成襄禾资本、尚珹基金、元生资本、红杉资本、启明创投投资的 3 亿元 C 轮融资;依图科技完成 2 亿美元的 C+轮融资,投资方为高成资本、工银国际、浦银国际。不过需要强调的是,虽然资本的热情将医疗人工智能初创企业捧上风口,但对于创业公司来说,如何实现商业化是一个巨大的难题。与此同时,同行之间的激烈竞争以及巨头排挤吞并也给这些企业带来了一定的困难。B()轮21%(P
22、re)A 轮()轮50%C()轮7%战略投资5%尚未获投15%D 轮1%药物研发4%辅助诊断61%健康管理14%医院管理15%手术替代6%中国医疗 AI 企业融资轮次占比中国医疗 AI 初创公司应用领域分布从医疗人工智能业务上看,人工智能在医疗健康领域的应用主要包括辅助诊断、药物研发、健康管理、医院管理、手术替代等方向。健康点统计发现,目前中国大多数初创企业以辅助诊断为主要业务,而具体业务又多以影像学智能辅助诊断系统、语音识别为主,这主要和人工智能领域图像识别与语音识别技术较为成熟有关。另外涵盖的4 创业企业涌现1312智为健康中国医疗人工智能产业报告CHINA AI+HEALTHCARE I
23、NDUSTRYREPORT巨头大手笔入场在创业企业开始抢占市场的同时,包括 BAT 在内的互联网巨头以及包括 GPS 在内的传统医疗相关企业也纷纷开始了自己的布局。他们或是自主研发相关产品,或是通过投资并购的形式去深入产业。据健康点统计,目前共 27 家上市公司已在医疗人工智能领域有所动作。从 BAT 角度来讲,他们更倾向利用自身平台特点与优势的互联网技术来进行布局。百度和阿里都推出了自己的人工智能+医疗解决方案,而腾讯主要以投资创业公司的形式在人工智能+医疗领域布局,最近也推出了具体的人工智能医疗产品。与 BAT 等互联网巨头相比,传统医疗相关企业在医疗人工智能领域的布局则更注重“医疗”属性
24、。以飞利浦为例,在医疗人工智能领域,飞利浦的布局战略是凭借临床经验和数字化、人工智能等技术,在“健康关护全程”的理念下不断推出整合的解决方案,以更低的成本为人们提供更好的健康保障和医疗关护。实际上,包括飞利浦、GE、西门子等在内的传统医疗相关企业有着独特的优势。此前,飞利浦中国副总裁兼首席技术官王熙曾对健康点表示,器械厂商更适合来做医疗人工智能。一方面,有设备就更容易获取数据,对数据有更深刻的把握。比如目前很多肺癌筛查产品的数据来自于公开数据集,而飞利浦的数据则来源于其临床实践。另一方面,这些器械厂商的销售渠道已经非常成熟。近年来,通过合作飞利浦可以更加了解客户的需求,并且与医疗机构之间建立起
25、信任关系。比如飞利浦“星云影像平台”已经通过了 FDA 和 CFDA 的认证,相应搭载该系统的产品及平台就会更加容易被接受。作为一种提高效率的工具,目前,医疗人工智能已经覆盖了医疗产业链条上的四大环节。其中,医疗环节以服务患者为主,针对患者提供一系列更精准、更高效的医疗服务。而医药、医保、医院环节则更多是为 B 端的医疗机构、企业等服务。围绕服务患者构建生态在医疗领域,患者永远是最核心的用户,对于医疗人工智能来说也不例外。目前,中国绝大多数医疗人工智能企业首选以患者为主要服务对象研发产品,且已经有成功实践的案例。具体来说,医疗人工智能围绕患者提供的服务主要可以分为四部分,分别为:健康管理、智能
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