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随着基于大模型的生成式AI的出现,我们看到AI+医疗有望迎来一波新的发展机遇,具体看好:1)基于大模型的实时问诊病例生成,2)按需生成新蛋白质结构提高药物发现效率等应用。另一方面,目前尚未看到面向医疗影像的新AI大模型服务,大模型在医疗影像领域主要作用是降本。
核心观点生成式AI为问诊、影像、制药等各个医疗健康场景注入新活力
医疗健康领域是人工智能率先落地的行业之一,也已经催生了Nuance、IBM Watson等一批全球知名企业。随着基于大模型的生成式AI的出现,我们看到AI+医疗有望迎来一波新的发展机遇,具体看好:1)基于大模型的实时问诊病例生成,2)按需生成新蛋白质结构提高药物发现效率等应用。另一方面,目前尚未看到面向医疗影像的新AI大模型服务,大模型在医疗影像领域主要作用是降本。AI+问诊:从语音录入到实时生成内容,提高临床记录环节效率病例的录入是AI+医疗中最经典的应用场景之一。生成式AI的出现,使病例的录入过程从过去医生问诊后口述总结,向基于大模型的自动实时问诊记录生成演进。今年3月,微软旗下的Nuance已经推出基于GPT-4的临床笔记软件DAX Express,可以在几秒钟内生成准确的临床记录,以及整合进微软Teams中来辅助远程医疗。AI+新药开发:根据功能需求设计/优化蛋白质,加速新药探索速度根据Statista,2021年全球制药行业总收入约1.5万亿美金,制药研发投入约2.4千亿美金。DeepMind是最早用AI赋能新药开发的企业之一,其推出的AlphaFold主要解决从已知的氨基酸序列,预测相应蛋白质3D结构的问题,为探索生命的起源迈出重要的一步。随着生成式AI的出现,业内开始探索自动根据功能需求设计/优化蛋白质、给定抗原等目标蛋白生成抗体等蛋白、给定靶点一键生成Binder蛋白等功能,为提高药物发现的效率作出贡献。英伟达于3月推出的生物医药大模型云服务BioNeMo也包含蛋白质生成等模型的调用服务。AI+医疗影像:应用相对成熟,关注AI大模型提升数据标注效率
医疗影像分析是AI的另一个重要应用场景。AI医疗影像企业通过分析GE、飞利浦、西门子、联影医疗等国内外企业厂商产生的医疗影像数据,为医生提供读片等诊疗辅助工作。我们认为,AI大模型或主要在效率方面赋能医疗影像领域,通过提升自动化标注、自动化模型筛选、参数调优、处理非结构化数据等能力,为行业带来缩短数据标注和分析时间、提升影像精细程度等变化。
正文包括制药、辅助诊断、影像、医疗器械在内的医疗健康领域是AI率先实现应用的行业之一。2015年开始,AI在图像识别方面的准确率大幅度提升,驱动AI+影像快速发展。而语音识别的精准度提升以及临床知识库的发展,也推动辅助诊断服务逐渐兴起。随着DeepMind两代AlphaFold实现了蛋白质空间结构预测的重大突破,AI+制药也进入高速发展期。
01AI+问诊:从语音录入到实时生成内容,提高临床记录环节效率
临床辅助决策分为诊前/诊中/诊后决策场景,包括医院数据实时处理、数据质量监控、知识库查询、临床辅助决策、临床辅助治疗、临床预警、患者画像、系统监控等功能。我们认为,医疗诊断场景涉及的信息为多模态且数据量大、交互频次高、及时性要求高,业内关注多模态大模型能否赋能诊断场景,发挥辅助医患沟通、诊断决策作用。
以问诊环节的病例录入为例,我们观察到,传统AI语音识别赋能的病例录入主要以医生口述-AI转写的形式展开,随着大语言模型(LLM)的出现,医患对话的实时记录、转写和总结能够大幅提升病例录入的效率。
3月20日,微软旗下语音识别公司Nuance Communications推出基于GPT-4的AI临床笔记软件Dragon Ambient eXperience (DAX) Express,可以在几秒钟内生成准确的临床记录,减少临床记录环节的时间,提升诊疗效率。Nuance曾在2020年推出DAX解决方案,将患者在就诊中与医生的交流转化为临床档案,由于以人工审核来确保信息准确性,全过程需要耗时约四个小时。接入GPT-4后,依靠大模型强大的推理能力,DAX Express生成临床记录的效率大幅提升。此外,DAX Express能够整合进微软Teams中,来辅助远程医疗。国内部分产业链公司也开始探索大模型在医疗辅助诊断领域的应用。
数据的质量和数量成为AI在辅助诊断等领域应用的主要挑战之一。大规模的数据标注是GPT-3.5这类语言模型突飞猛进的重要原因之一。然而,因为医疗数据的开源程度低,隐私敏感程度高且标注昂贵,往往缺乏高质量的医疗数据来保证大模型的训练效果。此外,医疗领域的容错相对更低。因此,我们认为构建兼具质量和数量的医疗数据集、打破医疗“数据孤岛”现象,促进医疗数据价值流通,将成为AI大模型在医疗领域应用的重要挑战。
02 AI+新药开发:根据功能需求设计/优化蛋白质,加速新药探索速度
DeepMind两代AlphaFold引领行业进入高速发展期。梳理AI+制药的发展历程,我们发现AI与制药的结合逐步深入,成为生物制药企业的常态化工具。经历了包括Exscientia、Atomwise、英矽智能、晶泰科技在AI新药研发领域的早期探索(2014-2017年)、最早一批AI+新药企业开始获得临床前候选药物(Pre-clinical candidate, PCC)一类的验证性成果(2018-2019年)后,DeepMind推出的AlphaFold和AlphaFold2实现了蛋白质空间结构预测的重大突破,引领行业进入高速发展期。近期,我们看到类Chat的生成式AI开始出现,印证AI与药物发现的结合逐渐深入。比如Salesforce Research、Tierra Biosciences 和加州大学研究团队发布的蛋白质语言模型ProGen,在数百万个原始蛋白质序列上训练,可生成跨多个家族和功能的人造蛋白质。不同于AlphaFold2利用AI的手段辅助理解自然界已有的蛋白结构,以ProGen为例的类ChatGPT生成式AI的目标是生成自然界不存在的人工蛋白质序列。虽然生成式AI在制药领域的应用仍处于起步阶段,但天壤XLab负责人苗洪江博士认为,从AlphaGo、AlphaFold2到生成式AI是一个从分析工具走向解决方案、并落地解决实际问题的过程。长期来看,生成式AI有望赋能生物医药源头创新。03 AI+医疗影像:应用相对成熟,关注AI大模型提升数据标注效率
AI图像识别技术在CT、MR影片诊断领域的应用也已相对成熟,未来十年将有望规模发展。我们看到AI在医疗影像领域的应用相对成熟。根据动脉橙数据,中国2022年医学影像赛道早期融资事件18起,和2021年相比数量增长约两倍。我们认为,AI大模型或主要在效率方面赋能医疗影像领域,通过提升自动化标注、自动化模型筛选、参数调优、处理非结构化数据等能力,为行业带来缩短数据标注和分析时间、提升影像精细程度等变化。
风险提示:
1)AI技术落地不及预期。虽然 AI技术加速发展,但由于成本、落地效果等限制,相关技术落地节奏可能不及我们预期。
2)本研报中涉及到未上市公司或未覆盖个股内容,均系对其客观公开信息的整理,并不代表本研究团队对该公司、该股票的推荐或覆盖。
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研报:《AI大模型+医疗:从问诊到新药开发》2023年4月06日黄乐平 S0570521050001 | AUZ066
胡宇舟 S0570121040041 | BOB674
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