A16Z合伙人Vijay Pande博士："Tech-Bio",人工智能与生物学带来的新工业革命

过去十年，生物技术领域出现了许多交叉学科的新技术。基于计算科学、机器学习、人工智能等技术改变了生物制药和医疗保健许多领域的发展规律，生物学的发展也开始呈现出摩尔定律。人们不仅仅实现了基因的“读”，还在CRISPR技术的加持下实现了基因的“写”，并且这个过程人们只用了10年的时间。此外，包括医院在内的护理迅速变迁与拆分，远程医疗和社区医疗突围，医疗护理开始以价值和结果为导向。

推动这场革命的是新一代的初创公司和创始人们，他们将生物和科技融合在一起。这种融合不仅仅是狭义的生物技术与数字技术（你可以理解为数字健康），而孕育着一个更广扩的、更颠覆的技术。简而言之，以科技为驱动的生物学正在影响全世界。他不仅改变了我们诊断、治疗和管理疾病的方式，也改变了我们获取、支付和提供医疗保健服务的方式。目前，由科技驱动的生物学也进入了制造业、食品和其他行业，生物学正在成为工业领域不可或缺第一部分。

“AI+生物学”，这个组合正在推动经验科学向更加工程化的研究方法转移，我们把这个叫做生物工业化新时代。这个时代将成为人类历史上的下一次工业革命，推动它前进的是巨大的新驱动力。

我们习惯把“Google、Amazon、Facebook、Apple”这样的传奇公司简称为“GAFA”。我们认为，生物版本的“GAFA”即将出现。

半个多世纪前，我们见证了战后几十年的现代工业革命。它始于战争期间或战后不久出现的医疗技术进步，如流感疫苗、青霉素的商业生产和输血的普及等，以及喷气发动机、雷达、微波和电子计算（最引人注目的是世界上最早的通用计算机之一ENIAC）等技术进步。然后，在几十年后的70年代，大规模制造和自动化生产（家居用品，汽车等）的创新又引发了最近一次工业革命，半导体、电子、计算、人工智能等方面也取得了进展。

而在近年，全球疫情也给我们敲响了警钟。疾病带来的大规模伤亡，刺激了生物制药和医疗领域的新一轮创新。这一点我们可以从mRNA疫苗的研发方式和速度上窥见医疗保健工程承诺背后的原因和方式。

这就是为什么我相信后疫情时代的技术革命中，将创造一个工业生物综合体。生物工业化将带来了新的工业革命，随之而来的是新的治疗方法、更健康的生活方式、新的制造和建筑等等。由此，生物成为新的制造业革命，无论是为了医疗健康还是工业安全，这个方向都值得关注、投资和努力。

这个过程中，人工智能（AI）将继续发挥它变革性的作用。

与之前的革命一样，技术平台的转变将对行业产生不同的影响。国际学者卡洛塔·佩雷斯（Carlota Perez）表示下一次工业革命的技术不一定是对前一次工业革命的帮助；例如，20世纪70年代的技术革命并没有对20世纪40年代和50年代的商品工业化产生重大影响。同样，人工智能也未必会对技术革命产生极大的影响。对于“计算”已经占主导地位的领域——这些领域已经遵循摩尔定律，人工智能的作用可能会被夸大。正如卡萨多和伯恩斯坦所说，人工智能并不一定对这些商业模式都做出巨大贡献。换句话说，人们很容易将人工智能本身贴上工业革命的标签，但正如佩雷斯所说，技术本身并不是革命。相反，工业革命反映了多种变革性技术与特定的、巨大的潜在市场的结合。

在主要由服务主导的生物和医疗保健市场中，人工智能可能会带来巨大的收益，至少在某种程度上，人工智能可以将服务转化为“计算”。人工智能在企业中并不总是那么有用，因为它的发展总是比现实的期待慢，且价格昂贵。但在生物领域，人工智能作用极大：它有助于将过去昂贵的、人力密集型、效率较低和较难获得的东西转变成成本更低、效率更高、更有效的“计算”。

一旦如此，技术就可以渗透到以前没有从IT革命中受益的行业。经济学家和创业者长期被一个问题困扰，即为什么他们无法取得其他行业（比如医疗保健领域）所取得的巨大收益——这一现象被叫做鲍莫尔成本效应。这是因为当技术成功渗透到医疗保健行业时，它将以前昂贵的服务转变为更实惠的商品，并释放人力从事更有意义的工作。换句话说，技术可以使人类医疗保健更加人性化。

我们今天正处在这个风口浪尖上。到目前为止，医疗保健和生物技术一直由受过专业培训的科学家和医生提供的服务所主导。算法无法取代这些服务，更不用说产生更多的价值。

但是现在，我们正处于一场革命的开端。人工智能正在将生物制药和医疗保健产业化，并应用于从药物设计和诊断到医疗保健交付和后台功能的所有领域。（就应用人工智能于生物领域常常涉及到的问题和挑战而言，在这里解答了人工智能在医疗保健领域中的“黑匣子”问题，以及我们在生物领域获得智能人工智能所需要的条件。）

在所有这些领域（以及其他尚未看到的领域）中，生物制药和医疗保健的工业化可以走得更远。例如，不再通过学徒式的培训来让人做某事，取而代之的是机器来学习这些技能。我们可以简单地制作副本，以与启动基于云服务相同的方式扩展专业知识：迅速、廉价（与专家劳动力相比）且规模巨大，并以前所未有的方式进一步实现生物学的真正可复现性，从而解决“前工业化”生物学的最大弱点之一。而且这不仅局限于计算，自动化和机器人技术同样可以实现规模化。

借鉴过去二十年科技行业的经验教训，我们对未来二十年的“Tech-bio”行业有何期待？当我们更多地转向工程生物学时会发生什么？两大趋势——生物产业化，疫情后的影响——结合在一起会产生什么后果？

卡洛塔·佩雷斯（Carlota Perez）曾提出，移动技术与之前的许多技术一样，在“部署”阶段之前有一个“安装”阶段。随后杰里·诺依曼（Jerry Neumann）将这一概念进行了总结，认为在“安装”阶段，资本就会流向建设技术革命所需的基础设施。这个“安装”阶段也需要更多的推动而不是拉动。这就是为什么市场营销、伙伴关系以及其他业务拓展对于生物科技初创公司尤其重要。

在“部署”阶段，公司通常会转向扩大和巩固现有的市场，而不仅仅是创造市场。在这个阶段，公司开始在成本、可用性和规模方面展开更激烈的竞争；对于移动设备而言，这种转变引发了新的问题，“当我们站在巨人的肩膀上时，我们能建造什么？”（移动通信的巨头是苹果和谷歌等公司。）

我们预测“Tech-bio”也会走上类似的发展道路。目前，我们需要生物工程化的能力，以及更全面的工程化能力（即，我们仍处于“安装”阶段）。在科技行业中，互联网行业在类似阶段催生了亚马逊和谷歌等大型企业。考虑综合趋势，以及医疗保健行业的巨大挑战和市场规模，预计医疗保健领域同样会出现一些市值万亿美元的大公司——他们或许会像“GAFA”一样崛起。

对于“Tech-bio”创始人来说，这意味着他们的雄心可以比以往任何时候都更大，——只要上述愿景能够实现。对于整个行业来说，这意味着要解决医疗保健行业系统性和结构性问题的方法。这些问题目前都以错误的方式分散或整合（技术可以绕开那些根深蒂固的壁垒体系和结构）。最重要的是，对于大众来说，工业生物综合体应该能够低成本的改善护理水平，为大众带来更健康、更长寿和更丰富的生活。

虽然现在还为时过早，但在这个早期阶段已经有一些迹象表明，未来的“Bio GAFA”公司会是什么样子：

全栈公司（构建完整的端到端产品或服务）的崛起，如果经营得当，可以绕过现有企业和其他竞争对手。类比于拼车，许多公司以前曾试图直接向出租车/豪华轿车行业构建和销售软件，但这些公司并没有设立评估或吸收这种软件的体系。只有当像Lyft和Uber这样的公司出现，并从头开始构建这个行业，使用技术进行拼车的服务才得以实现。

同样，医疗保健行业的现有企业也不准备吸收先进技术，他们仅仅在现有组织之上添加人工智能或其他技术，不会像在初创公司中那样，需从头开始重新设计整个组织以本地化这些技术。

在医疗保健领域有许多商业模式，但在这里使用的可扩展商业模式的一个框架是“竞争或连接”。“竞争”的Bio公司旨在成为三大生物企业类别（生命科学、供应商或购货商）中现有参与者的全面竞争对手，而不是向这些行业销售（通过其他公司“连接”客户）。这种竞争或连接框架还可以帮助创始人和投资者评估数千家初创公司中，哪些生物公司可能产生最大的影响和规模，以及哪些商业模式将经受住时间的考验。

曼哈顿计划早期是由美国总统和政府在第二次世界大战之前和期间成立，旨在结合和协调各种研究和技术努力来打赢战争。时任曼哈顿计划科学研究与发展办公室主任的范尼瓦尔·布什（Vannevar Bush），后来还撰写了著名的《科学，无尽的前沿》报告，该报告促使了国家科学基金会的成立。然而，我们并没有看到如今的美国政治体系中出现一个关于医疗保健（或环境）的曼哈顿计划，因为这个计划在结构上并不是为这种规模的协调和技术创新而建立的。

但政府确实扮演着极其重要的买家角色。特别是在医疗行业，医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）长期以来一直是医疗保健创新的中心和驱动力——无论是通过医疗保险和医疗补助保险计划，还是激励数据共享、定价和透明度的政策，CMS往往是支付者市场的尖端。特别是在报销方面，当他们实施新的报销政策和支付计划时，商业支付者往往会效仿。

因此，在即将到来的工业生物综合体中，一旦达到人口水平，获胜者将不可避免地接受与联邦和地方政府计划合作，以利用大规模的支付轨道。目前已有企业通过利用他们的平台（成本更低、更灵活）来做到这一点，成为CMS许多新护理计划的技术“执行臂”，重点关注老年人和低收入患者群体。这种合作通常以先进的初级保健模式或全栈技术支持的载体的形式发挥作用。

虽然下一批“Bio GAFA”公司的雄心是巨大的，而且必然具有远见卓识，但实现这一目标的公司必须将更加扎根于现实。为了取得成功，他们将意识到应用生物技术和其他技术需要面临的挑战。这些挑战在实践中仍然存在。

一家认为生物学“简单”或像其他技术领域一样可预测的制药公司，即使使用最强大的人工智能，其设计生物学的尝试也将会失败。同样，低估医疗保健系统的复杂性和挑战的医疗保健公司也将失败。成功的公司不仅会带来健康，还会将“Tech”和“Bio”领域的专家聚集在一起，从头开始建立自己的公司。

科技、生物制药和医疗保健在创业领域通常被视为独立的领域，每个领域都有不同的投资者群体。但目前这些界限已经变得模糊：临床医学承担了更多的医疗保健服务；制药公司直接接触付款人；诊断公司试图改变医疗保健的本质。

在生物制药领域，我们已经看到了专注于资产转向平台公司（如Jorge Conde所概述的那样）。这要归功于人工智能、自动化和其他工程技术将定制工艺转变为工业化的药物开发。然而，如果要走的更远，这些也可以成为渠道商。这也是“Bio GAFA”的另一个潜在指标。

传统的生物技术公司通常是所谓的单一资产公司——开发、测试和商业化来自发现的单一疗法。这在某种程度上是对一些在复杂的生物学背景下有效的药物的偶然搜索。

现在，新时代的平台公司可以从早期设计中设计出后续疗法，以迭代的方式构建知识。因为它们能够通过技术（通常非常快）进行衍生和复制。制药公司的人工智能可以使用工业化流程——将生物和化学实验自动化提供信息给先进的机器学习技术——将以前手动且命中率低的技术变成更可重复、可预测和大规模工业化的技术。即使出现失误，这些技术也能使我们从失败中学习，并通过连续迭代进行改进。这一点已经在CRISPR和CAR-T中得到验证。

随着生物平台的效率变得越来越高（能够实现多种新疗法），行业的发展瓶颈将从发现转移到开发。因此，资源有限的早期创业公司将需要平台确定其可以解决的疾病的优先级和进度，然后推动有前景的候选药物进行临床开发（内部或通过合作伙伴关系）。在这种环境下，创业公司自己解决分销问题的生产平台，现在可以成为许多其他公司的渠道，向市场销售多种产品——就像亚马逊利用其市场和商业基础设施从销售书籍到销售一切一样。

这不仅限于生物医药领域。如果通过技术手段来改进医疗保险制度——将患者、医疗服务提供者和付款人聚集在一起，通过基于价值的报销轨道，或许可以通过成为与患者的单一直接联系点来更有效地帮助患者，从而降低成本并改善患者生活。

生物工程具有极大的市场空间，不仅仅是制药和健康领域，还有制造业、建筑业和耐用品等。消费者的需求在不断增长，但迄今为止，生物领域还远远不能满足这一需求。

此外，将这些技术应用于生物可以为人们的生活带了更多改变。例如，可用应用材料科学取代获取蔬菜水果的物流冷链。

沿着这些思路，另一个前景广阔的技术是用生物材料（包括那些可以从空气中封存碳的材料）取代石油基塑料基础设施，从而使商品成本接近于零（甚至负，考虑到限额与交易）。虽然这些进步尚未惠及消费者，但取得这些进步的路线图已经清晰，消费者的力量也显而易见——消费者希望改变现状。

随着生物技术的发展，即将迎来一个前所未有的创新时代。这些力量可能最终会将我们引向更多基于生物而非石油的经济体系。

大流行疾病即使结束了，也会产生持久的影响。我相信这是我们这一代人经历的“战役”，不可置否，这里与二战期间的技术浪潮有相似之处。当这场“战役”结束，我们会迎来什么。或许我们将迎来一个基于生物的发展时代，将产生大规模的“Bio GAFA”公司。