近日，知名投资管理公司方舟投资(ARK Investment Management LLC)发布了最新的《Big Ideas》报告，这家由“女版巴菲特”之称的凯瑟琳·伍德创建的投资公司从2017年起，在每年年初发布一期《Big Ideas》报告，预测这一年最有投资价值的前沿技术。在之前的报告中，ARK就准确的预测到了特斯拉和比特币的投资机会。
本期的智能内参，我们分享ARK的报告《Big Ideas2021》，在这份报告中，ARK共分析了15个前言技术，包括深度学习、数据中心芯片革命、虚拟世界、数字钱包、电动汽车、自动驾驶网约车、送货无人机和3D打印等。
01、深度学习
深度学习技术可能是我们这一代人能够见到的最重要的软件突破。过去，所有的程序都是靠“人类”编写的，而深度学习的出现改变了这一局面。作为AI(人工智能)的一种形式，深度学习技术可以利用数据自动编写程序，它将为各行各业带去革命性的改变。
根据ARK的研究，未来15-20年，深度学习将为全球股票市场增加30万亿美元的市值。
在很多方面，深度学习正在创造全新的下一代计算平台。2020年，拥有AI技术的智能音箱在世界范围内回应了1000亿条语音指令，比2019年增长了75%。
在自动驾驶方面，美国Waymo公司的自动驾驶汽车已经在包括旧金山、底特律和凤凰城在内的25个城市收集了超过2000万英里的真实驾驶里程。
使用深度学习技术进行视频推荐的中国公司TikTok，已经超越了Snapchat加Pinterest。
尽管硬件和软件的进步使人工智能训练成本每年下降37%，但AI模型的增长速度更快，每年增长达10倍。因此，AI训练的总成本继续攀升。到2025年，最先进的AI训练成本将达到1亿美元。
▲AI训练成本逐年增加
作为深度学习的硬件载体，AI芯片也随着大趋势爆发。AI训练成本从1美元增长到1亿美元，这里面大部分的成本来自于训练用的芯片。
ARK估计，未来五年内，数据中心在AI处理器上的支出将增长四倍以上，从现在的每年50亿美元增至2025年的220亿美元。
▲AI芯片市场的增长
2020年是对话式AI的突破之年。AI系统第一次能够理解并生成具有人类精确度的语言。对话型AI需要10倍于计算机视觉的计算资源，应该会在未来几年刺激大量投资。
▲不同AI系统的训练时间
深度学习技术将创造比互联网更大的价值。在过去的20年里，互联网使全球股票市场的市值增加了13万亿美元。而到2020年，深度学习已经创造了2万亿美元的市场资本。ARK相信，在未来15-20年，深度学习将为股票市场增加30万亿美元的市值。
▲深度学习和互联网创造价值对比
02、数据中心的再次革命
数据中心，算力的发电站，正在经历一场革命。虽然英特尔占据了世界处理器收入的90%以上，现在更便宜、更快、更节能的处理器正开始取代英特尔。
ARK认为ARM、RISC-V和图形处理单元(GPU)可能会成为新的强大的云计算处理器，这两家公司的年收入将以45%的速度增长，到2030年达到190亿美元。
在数据中心，ARK认为GPU将成为主要加速器，到2030年将以每年21%的速度增长至410亿美元。
数据中心的上一次革命是在上世纪90年代，从RISC处理器到英特尔的低成本PC衍生的x86架构。凭借个人电脑市场的表现，英特尔颠覆了高端市场的老牌公司。
如今，ARM处理器正依靠移动生态系统来颠覆英特尔。将开源原则应用于硬件，RISC-V也正在成为低成本计算领域的标准。
ARK预测，ARM和RISC-V的结合将从2020年的0%市场份额，到2030年达到71%的服务器市场份额。
▲数据中心架构
这些年， Intel似乎对时代的变革表现得有些麻木。作为半导体制造业的世界领导者，Intel似乎已经迷失了方向。
英特尔在10nm处理器上纠结了四年，成功地让竞争对手台积电(TSMC)和AMD在2020年领先市场。
截至2020年，英特尔仍未推出10nm服务器芯片。而同时台积电正在批量生产5nm处理器。
▲Intel制程时间线
虽然现在几乎所有的软件开发人员都是在运行Windows、Mac或Linux操作系统的英特尔x86个人电脑上编写代码，但拥有世界三分之一开发者用户的苹果已计划在未来两年内将mac电脑从x86系统过渡到基于ARM的中央处理器(cpu)系统。
与此同时，微软也在加倍努力支持在ARM处理器上运行Windows操作系统。根据ARK的研究，到2030年，大多数开发人员的个人电脑将使用ARM处理器，这标志着英特尔x86时代的终结。
▲开发人员个人电脑处理器变化
而在云端，ARM处理器也将成为全新标准。公共云是部署新应用程序的默认平台，2020年在全球创造了1400亿美元的收入。
亚马逊网络服务(AWS)是全球最大的公共云提供商，它于2020年推出了Graviton 2 ARM CPU，减少了从英特尔和AMD购买芯片的需求。
AWS的Graviton 2比英特尔的cpu更便宜，速度更快，相同价格可以提供48%的额外性能。未来，AWS可能会将其大部分服务器迁移到基于ARM的处理器上。
▲搭载英特尔处理器和ARM处理器的AWS对比
到2030年，ARM和RISC-V可能成为新的处理器标准。采用ARM处理器的PC和服务器将创造出一个拥有足够规模、工具和供应商支持的生态系统，挑战英特尔的x86。
ARM服务器的收入可能会增长100倍，从2020年的不到10亿美元增长到2030年的1000亿美元，比现在的x86服务器的收入还要高。
虽然x86处理器可能会继续增长，但其收入可能会减少一半。
▲服务器总收入
加速器，包括GPU、张量处理单元(TPU)和现场可编程门阵列(FPGA)，在执行苛刻的计算任务，包括人工智能(AI)、分析、药物发现和云游戏方面有着广发的用途。到2030年，加速器将取代CPU成为服务器的主要计算引擎。
虽然竞争激烈，ARK相信GPU在未来五年将继续主导加速器市场，这要归功于它们无与伦比的可编程性和软件堆栈。
▲未来十年潜在的服务器开销
ARK相信服务器处理器将在未来十年发生变化。ARM和RISC-V很可能在云计算领域取代英特尔的x86。到2030年，两家公司的CPU收入和服务器收入将以每年45%的速度增长，分别达到190亿美元和1000亿美元。
而由GPU主导的加速器将成为数据中心的主导处理器，年增长率为21%，达到410亿美元。
▲数据中心CPU和加速器营收对比
03、虚拟世界
虚拟世界包括电子游戏、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)。
虚拟世界的定义是一个计算机模拟的环境，任何人都可以在任何时间访问。社会每天都与虚拟世界互动，而这些虚拟世界现在还处于起步阶段。
根据ARK的研究，虚拟世界的收入每年将增长17%，从现在的1800亿美元左右增长到2025年的3900亿美元。
今天，虚拟世界是相互独立的，但在未来，它们可能会相互操作，最终形成未来学家所认为的“Metaverse”世界。
随着电子游戏的发展，它们的商业模式也在不断发展，现在电子游戏的盈利模式正转向虚拟商品。根据ARK的研究，在过去10年里，游戏内部购买占游戏总收益的比例从20%上升到75%。到2025年，这一比例将达到95%。全球游戏收益细分
▲全球游戏收益细分
ARK相信游戏的盈利还会增加。在未来的五年里，每小时玩电子游戏的成本可能会增加20%，但与其他娱乐和信息来源相比仍是算便宜的。
▲美国游戏的直接盈利与间接盈利
现在，电子游戏正成为远离家庭和工作的“第三个地方”。根据ARK的研究，在未来五年内，平均玩电子游戏的时间将从每人每天1.1小时增加到1.5小时。
如果盈利和投入时间的增长趋势保持不变，那么游戏内置购买收益在未来5年将每年增长21%，从2020年的1300亿美元增长到2025年的3500亿美元。
▲全球虚拟游戏收益预测
AR已做好了规模化的准备。过去几年，Snapchat、Facebook和苹果等公司加大了对增强现实(AR)的投资，鼓励移动设备上广泛使用AR工具。
到2022年，消费级的AR耳机将助长这一趋势。ARK预测，到2030年，AR市场规模将从现在的不到10亿澳元扩大到1300亿美元。
▲AR市场机遇
“虚拟现实VR”将在2030年成为真正的现实。基于ARK专有的评分系统(UVI)，目前最好的VR头戴设备只能达到人类视觉沉浸的10%。
如果消费者虚拟现实仅限于掌机游戏市场，我们相信虚拟现实头盔将无法扩展到大众市场的人类沉浸能力。根据Wright定律，在与PC价格相当的情况下，完全的视觉沉浸感将要求VR头戴设备在2030年前遵循智能手机的使用曲线。
▲单位视觉沉浸(UVI)成本下降趋势
到2025年，虚拟世界的收入将接近4000亿美元。根据ARK的研究，全球游戏市场在未来5年将以16%的复合年增长率增长，从2020年的1750亿美元增长到2025年的3650亿美元。
未来五年，AR和VR市场将以每年59%的复合速度增长，从30亿美元增长到2025年的280亿美元。
▲世界游戏市场、AR和VR市场规模
04、数字钱包
数字钱包代表着口袋里价值4.6万亿美元的机会。Venmo、现金应用和风险投资初创公司很数字钱包来颠覆传统的银行业务。
如今，数字钱包正开始渗透到包括经纪和贷款在内的所有传统金融服务领域。数字钱包可以成为金融产品之外的商业活动的主导平台。
ARK的研究显示，数字钱包目前的价值在每用户250美元到1900美元之间，但到2025年，数字钱包的价值可能会扩大到每用户2万美元，这意味着美国将有4.6万亿美元的机会。
移动支付在中国已经其GDP的2.5倍。在短短5年时间里，中国移动支付的规模增长了15倍以上，从2015年的约2万亿美元增长到估计的36万亿美元，几乎是中国2020年GDP的三倍。
▲中国第三方移动支付和GDP对比
▲数字钱包已经成为一种全球现象
在美国，数字钱包用户的数量正在超过大型金融机构的存款账户持有者。Square的现金应用和PayPal的Venmo在过去7年和10年分别积累了约6,000万活跃用户，摩根大通用了30多年时间和5次收购才达到这一里程碑。截至2020年底，摩根大通存款账户持有者的总数约为6000万，而现金应用和Venmo的年度活跃用户(AAUs)分别增至5900万和6900万。
▲摩根大通存款账户和Venmo年度活跃用户(AAUs)对比
数字钱包能够以很小的成本来获取客户。数字钱包爆炸式增长的主要驱动力是较低的用户获取成本。ARK的研究显示，传统金融机构为获得一个新的支票账户客户可能需要支付约1000美元，而数字钱包的投资仅为20美元，这要归功于病毒式的点对点支付生态系统、精明的营销策略和大幅降低的成本结构。
▲跨金融产品的客户获取成本(CAC)
与此同时，银行机构的成本在上升，而它们的效用在下降。随着消费者放弃实体银行，转而青睐手机银行，银行分支机构的占用费用增加，2019年达到创纪录的56.8万美元。
▲美国银行的占用费用
传统银行面临着潜在的巨大风险。现在数字钱包正在进入无担保贷款市场，这意味着传统银行贷款不太可能恢复到2019年的峰值水平。据ARK估计，银行信用卡利息收入下降了10%以上，2020年约为160亿美元，可能还会进一步下降25%以上，从2019年的1300亿美元降至2025年的950亿美元。Square、PayPal、Affirm、Klarna和LendingClub等数字贷款机构可能会从传统银行手中抢走份额。
▲美国无担保消费者债务总额
成熟后，每个数字钱包用户的价值大约为2万美元。ARK估计，如果数字钱包成为消费者的金融仪表盘，与其金融服务收入相关的净现值将超过平均每个美国用户1万美元。
除了金融服务，数字钱包还可能成为线下和在线商务的领先平台，可能会给它们的收入净现值再增加9000美元至1万美元。
▲美国商业和金融产品中数字钱包客户的平均潜在价值
根据ARK的研究，如果到2025年，美国2.3亿数字钱包用户中的每个人的价值都达到1.99万美元，那么美国数字钱包的价值将达到4.6万亿美元。
05、比特币的基本面
在强劲的网络基本面的支持下，比特币的价格创下了历史新高。而ARK的研究表明，其网络基本面依然健康。
从2017年的搜索量来看，比特币价格的上涨似乎不太受炒作的驱动。随着比特币似乎获得了更多的信任，一些公司正将其视为资产负债表上的现金。
ARK估计，如果标准普尔500指数成份股公司将1%的现金用于比特币，比特币的价格将上涨约4万美元。
随着对比特币网络支持的增加，比特币价格在2020年末创下历史新高。
▲2020美国比特币价格
比特币的市场参与者从未像现在这样关注长期投资。截至2020年11月，大约有60%的比特币供应量在一年多的时间里没有变动，这证明了市场的长期关注，也证明了比特币持有者的信心更强。
▲比特币HODL线
而且，比特币市场和投资者群体似乎正在走向成熟。比特币的实际资本化(衡量持有者的成本基础)达到了历史最高水平。不断增长的成本基础表明早期投资者正在获利了结，而新的投资者正在建立头寸并创造更高的价格支撑水平。
▲2020年，比特币的总成本基础创下新高
另外，与2017年相比，围绕比特币的炒作似乎得到了控制。相对于其价格的上涨，比特币的搜索兴趣较低。随着比特币价格接近历史最高水平，其谷歌搜索兴趣也达到了历史最高水平的15%。
▲比特币价格和比特币价格搜索量对比
比特币被越来越多的人接受，为以太坊和新一轮金融实验奠定了基础。ARK认为，去中心化金融是以太坊网络更多采用的积极催化剂。通过将以太坊作为“最小化信任”的抵押品，市场参与者可以解除传统金融公司的中介作用，并获得信贷和借贷、做市、交易、托管、投资等金融服务。
▲在以太坊网络上进行金融实验
比特币可以作为企业现金发挥关键作用。Square和Microstrategy都在资产负债表上投资了比特币，这为上市公司将比特币作为现金的合法替代品指明了方向。
根据ARK的研究，如果标准普尔500指数成份股公司将1%的现金配置给比特币，其价格可能会上涨约4万美元。
▲假设比特币将取代标普500指数成份股公司资产负债表上的现金，价格将上涨
06、比特币：为机构做准备
ARK认为，比特币的快速增长为它在投资组合中的配置定位，并且比特币提供了资产中最引人注目的风险回报。正如ARM分析显示的那样，在未来的5到10年里，它的网络资本规模可能从大约5000亿美元扩大到1-5万亿美元。
在ARK看来，资本配置者应该考虑忽视比特币作为一种新的资产类别的机会成本。ARK认为，比特币应该在机构投资组合中进行战略配置。
比特币不受传统规则和监管的束缚，通常与其他资产类别的行为不相关，它似乎在多元化的投资组合中赢得了战略配置。在过去10年里，比特币是唯一一种与传统资产类别相关性一直较低的主要资产。
比特币交易量与大盘股相当，并呈指数级增长。ARK估计，比特币的日交易量可能在不到4年的时间里超过美国股市的交易量，在不到6年的时间里超过全球外汇现货市场的交易量。
▲比特币现货市场主要交易所美元日交易量
机构投资者可以通过复杂的方式获取比特币。2020年10月，芝加哥商品交易所(CME)的比特币未平仓合约，即期货合约的总未偿价值创下历史新高。这一数字增长了10倍，到2020年达到近10亿美元。芝加哥商品交易所被整合到已建立的金融基础设施中，允许所有风险偏好的投资者获得敞口。
▲芝加哥商品交易所的BTC期货未平仓合约
ARK认为，比特币已经在分散化的投资组合中获得了一定份额。基于过去10年各资产类别的日回报率，ARK的分析表明，比特币的配置比例应该在2.55%(当波动性最小化时)到6.55%(当回报最大化时)之间。
在ARK的分析中，对由各种资产类别组成的100万个投资组合进行了蒙特卡罗模拟，如图所示。有效边界是指在给定的波动水平下可能获得的最高回报。星星表示与最大的夏普比率和最小的波动性相关的分配。
▲基于每日资产类别收益的模拟投资组合优化
机构投资可能会对比特币的价格产生重大影响。根据ARK的模拟投资组合配置，2.5%至6.5%之间的机构配置可能会对比特币价格产生20万至50万美元的影响。
▲机构投资对比特币价格的假设影响
07、电动汽车
电动汽车销量将大幅增长。电动汽车的标价正接近汽油动力汽车的平价，电动汽车市场的领导者正在开发创新的电池设计，创造出更低的成本行驶更远的电动汽车。
根据莱特定律，ARK预计到2025年，电动汽车销量将从2020年的220万辆增长约20倍，达到4000万辆。
无论是在繁荣时期还是艰难时期，电动汽车的销量都占据了不菲的市场份额。在最近的COVID-19疫情期间，汽油汽车的销量有所下降，但全球电动汽车销量继续增长。
▲全球电动车增长
根据莱特定律，每增加一倍的电池产量，电池成本就会下降28%。电动汽车最大的成本组成部分是电池，因此这些成本下降对于实现与汽油动力汽车的价格平价至关重要，莱特定律成功地模拟了电池成本的下降。
▲锂离子电池成本下降趋势
电动汽车的标价正接近汽油动力汽车的价格。2019年，同类电动汽车的总拥有成本低于丰田凯美瑞(Toyota Camry)。很快，标价可能也会如此。
▲汽车价格
除了价格，电动汽车还在里程和性能上展开竞争。汽车市场正在向电动汽车和自动驾驶汽车转变。ARK认为，传统汽车制造商缺乏成功所需的软件和电气工程人才。
▲电动汽车效能和性能对比
与集成到模块和电池组的电池相比，电池到汽车的设计增加了50%的电池体积密度。在大众市场领域，电池到汽车技术将使电动汽车制造商降低电池的能量密度和成本，生产更多的千瓦时，以增加汽车的续航里程。
在一个给定的电池组大小下，“电池到汽车”技术应该能够以更低的价格实现更远距离的汽车。
▲电动汽车电池
如果传统汽车制造商克服这些障碍，到2025年，全球电动汽车销量将从2020年的220万辆增长约20倍，达到4000万辆。
▲全球电动汽车销量
08、自动化
机器人时代来临，创造更多就业机会。人们普遍担心自动化将摧毁就业机会，但ARK认为，自动化将赋予人类权力，提高生产率和工资增长。
自动化有可能将无偿劳动转变为有偿劳动。例如，随着食品服务的自动化，它们将把食品准备、清洁和杂货店购物转变为包括食品配送在内的市场活动。
ARK公司认为，未来5年，自动化将为美国GDP增加5%，即1.2万亿美元。美国经济正处于类似于上世纪90年代初美国制造业的自动化水平。虽然制造业花了大约25年时间才达到目前的自动化水平，但ARK认为，在未来5年里，美国经济的自动化速度将比现在快5倍。
在2008/2009年的“大衰退”(great recession)之后，或许是受此影响，工业机器人需求达到了一个拐点。
在2019冠状病毒病(COVID-19)在2020年造成阻力之前，美中之间的贸易紧张可能已经增加了这种势头。
根据ARK的研究，短期障碍不会阻止工业机器人销售的反弹，可能会鼓励企业实现自动化，更积极地削减成本。
▲工业机器人价格需求弹性
劳动力相对于资本的下降并不一定意味着工资在下降。相反，产出可以比工资增长更快。由于生产率的提高和自动化，ARK预计会有以下四种结果：
更高的工资：有利于员工；
更低的价格：有利于消费者；
更高的利润率：对企业有利；
更高的投资：创造良性循环。
▲美国制造业机器人密度vs制造业劳动份额(1991-2015)
ARK的研究显示，工业和农业的劳动收入占比每下降一个百分点，营业利润率就会分别上升30个基点和280个基点。如果在所有行业看到类似的关系，都不应该感到惊讶。
如果劳动收入占比和制造业一样下降15%，那么营业利润率可能会翻一番，达到20%以上。
1950年至2000年间，约700万农业失业人口中有82%是无薪家庭工人。一个行业，甚至是一个主要行业的失业并不意味着总就业人数会下降。随着洗衣机制造商和自助洗衣店的兴起，洗衣机把无偿洗衣服的时间变成了金钱。
随着食品服务的自动化，它们将继续把食品准备、清洁和购物转变为包括食品配送在内的市场活动。
未来5年，自动化将为美国GDP增加5%，即1.2万亿美元。ARK认为，自动化将使美国实际GDP增长率平均每年提高100个基点，达到3.4%。
▲自动化为美国GDP的贡献
09、自动驾驶网约车
ARK认为，自动叫车服务将把移动成本降低到目前出租车平均成本的十分之一，从而推动广泛采用。经通货膨胀调整后，拥有和经营一辆私人汽车的成本自T型车下线以来一直没有改变。ARK估计，如果大规模使用，自动驾驶出租车每英里的成本为0.25美元，这将推动其得到广泛采用。
▲每英里出行成本
ARK的研究显示，目前打车市场在全球范围内的营收约为1500亿美元，在表现优异的城市，利润率高达50%。
同样，自动叫车服务可以产生50%的利润率，但其较低的价格点将使整个市场的营收从1500亿美元扩大到60%，到2030年将达到6-7万亿美元。
▲叫车服务与自动叫车服务的经济对比
三种自动驾驶策略正在演变：
特斯拉的方法是基于摄像头。摄像头的传感器精度不如激光雷达，这使得实现完全自主的道路成为一个更难解决的问题。摄像头不依赖于高清地图，应该能提供更可扩展的服务。特斯拉可能成为第一个在全国范围内扩张的自动驾驶出租车网络。
Alphabet的Waymo使用激光雷达和高清地图。Waymo在亚利桑那州推出了自己的自动驾驶网络，但要想在全国推广，可能需要时间和大量资源。
包括百度的阿波罗在内的许多中国厂商正在建造基础设施传感器，以帮助车辆识别道路标志和交通状况。这种自动叫车方式需要大量的基础设施投资，似乎是三种方式中最严格、扩展性最差的一种。
▲三种自动驾驶策略对比
ARK估计，如果特斯拉在2022年成功推出自动叫车服务，到2025年，用户数量将接近20%。如果Waymo或GM成功了，那么在未来五年内，被采纳的比例可能会被限制在1%。
▲北美地区自动驾驶汽车的使用率占城市行驶里程的百分比
我们相信自动叫车服务的成本将在美国和中国分别降低约90%和50%。因此，发达国家对廉价自主旅行的需求响应可能高于发展中国家。
平台供应商，或拥有自动驾驶技术的公司，应该获得自动叫车服务利润的最大份额。
▲人工叫车vs自动叫车在中国和美国的每英里平均价格
ARK认为，到2030年，自动叫车平台每年的运营利润将超过1万亿美元。拥有成功电动汽车平台的汽车制造商，与自动驾驶技术提供商合作，到2030年，每年可产生约2500亿美元的利润。
到2030年，拥有自动叫车服务车辆的车队所有者每年可以产生约700亿美元的收入。
到2025年，自主平台运营商的企业价值可能会扩大到3.8吨。
▲整个自主价值链的估计营业利润
10、无人机送货
无人机将大幅降低运输货物和人员的成本。更低的电池成本和自主技术应该为无人机提供动力。
ARK相信，在不久的将来，无人机将会比以往更快、更方便地递送包裹、食物，甚至是人。无人机可能会改变购物行为，减少旅行时间，拯救生命。
ARK认为，到2030年，无人机送货平台将产生约2750亿美元的送货收入，500亿美元的硬件销售收入，以及120亿美元的测绘收入。
自动空中旅行已经成为可能，而且价格低廉。电池技术正在改进，足以使飞行能量储备符合规定，使空中出租车和空中救护车能够安全升空。此外，机器学习技术的改进使自主飞行成为可能，大大降低了成本。
在过去的两年里，美国联邦航空局(FAA)通过允许公司在视线之外操作无人机，在某些情况下，允许运营无人机航空公司，启动了商用无人机行业。
佛罗里达州正在建造美国首个无人机载客垂直起降场，计划于2025年投入使用。新冠肺炎通过非接触式无人机配送加速了电子商务的试验和采用。ARK估计，在未来5年的某个时候，无人机将递送超过20%的包裹。
▲无人机在全球电子商务零售中的份额
2020年，全球食品外卖销售增长超过40%。ARK公司的研究显示，在约40%的外卖食品中，无人机配送将占到近一半。
▲全球无人机外卖营收
ARK公司预计，到2025年，无人机交付平台将带来近500亿美元的收入，140亿美元的硬件销售收入，以及30亿美元的测绘收入。
到2030年，无人机交付平台可能会再扩大四倍，产生约2750亿美元的收入，而硬件销售将增长近三倍，达到近500亿美元，地图业务收入将增长近四倍，达到120亿美元。
11、商业航天
航天产业正在腾飞。火箭和卫星成本的下降正在颠覆这个一度被视为垄断和官僚主义的行业。得益于深度学习、移动连接、传感器、3D打印和机器人技术的进步，几十年来一直膨胀的成本开始下降。结果，卫星发射和火箭着陆的数量激增。
根据ARK公司的研究，轨道航天机遇号——包括卫星连接和高超音速飞行——每年将超过3700亿美元。
航天产业未来将有三大用途：
1、连接全球：全球约有50%的人口缺乏互联网连接，但随着卫星数量的增加，云计算将走向全球。
2、高超音速点到点旅行：随着长途飞行时间从10多个小时减少到2-3小时，全球经济可能会发生转变。
3、太空移民：人类已经在国际空间站生活了20年。十年之内，人类就能在月球和火星定居。
火箭可重复使用可以将发射成本降低一个数量级，到目前为止，SpaceX已经成功发射了8次相同的猎鹰9号火箭助推器。
▲火箭发射成本
较低的卫星发射成本能够以较低的延迟实现持续的全球覆盖。虽然发射到地球静止轨道(GEO)的卫星试图提供全球覆盖，但延迟限制了它们提供引人注目的宽带互联网服务的能力。今天，许多公司开始在低地球轨道(LEO)发射数千颗卫星，以实现低延迟的持续全球覆盖。
由于发射成本降低，预定进入轨道的卫星数量显著增加。随着卫星网络的发射和利用数据为地面企业服务，卫星可以促进GDP增长。
▲工作中卫星数量变化
未来5-10年，美国的卫星宽带收入每年将接近100亿美元，全球将达到400亿美元。根据ARK的研究，花费400亿美元为无法接入的人群提供服务的机会，只是卫星宽带市场的一小部分。
到2025年，连接飞机、火车和汽车的市场规模可能会达到360亿美元。世界各国政府很可能会进一步增加对太空服务的需求。在中期内，卫星连接市场的总价值将达到每年1000亿美元。
方舟公司预计对高超音速飞行的需求将急剧上升。根据ARK的研究，短途航班的乘客愿意为私人飞机每节省两个小时支付大约1.5万美元。
根据短途飞行市场的经济情况，ARK估计，乘客和企业愿意支付10万美元，以节省从纽约到日本的2-3小时的私人高超音速飞行13小时。
如果270万名乘客为长途高超音速飞行支付约10万美元，该市场每年的收入将扩大到2700亿美元。
12、3D打印
3D打印节省了时间、成本和浪费，同时创造了全新的部件架构。3D打印是一种逐层制造物体的增材制造方式，与传统的减法制造不同，传统的减法制造是将材料从更大的块中去除。
3D打印缩短了设计和生产之间的时间，将权力转移给设计师，并以传统制造成本的一小部分降低了供应链的复杂性。
ARK认为，3D打印将给制造业带来一场革命，其年增长率约为60%，从去年的120亿美元增长到2025年的1200亿美元。
2020年3D打印收入下降，但新用户在疫情期间利用了这项技术。
▲3D打印在上市公司的销售量
由于自动驾驶技术和电池技术的突破，飞机的数量和设计正在激增。由于低成本和快速成型，3D打印正在加速创新。它降低了体积小、高度复杂零件的重量，节省了大量成本。航空航天工业应该是主要的受益者。
ARK估计，到2025年，无人机硬件收入总额将达到1000亿美元左右。
▲无人机各种形态
3D打印和人工智能的融合，使传统制造无法实现的高度优化设计成为可能。ARK公司认为，未来五年，全球3D打印市场将以每年60%的复合速度增长，从120亿美元增长到2025年的1200亿美元左右。
▲2020年至2025年3D打印市场的全球预测
13、长读基因测序
长读基因测序(LRS)可以提供更完整的人类基因组图片。下一代DNA测序(NGS)是基因组革命背后的驱动力。虽然短读测序(SRS)在历史上占主导地位，但我们相信长读序测序以较快的速度获得市场份额。
ARK相信，与短读平台相比，长读技术提供了更高的准确性、更全面的变体检测和更丰富的功能集。到2025年底，高度精确的长读和短读测序将接近成本平价。
ARM估计，该公司的长期收入将以每年82%的速度增长，从2020年的2.5亿美元增长到2025年的50亿美元左右。
基因组“工具箱”正在扩展，为生物学提供更全面、更丰富、更准确的视角。
LRS和SRS系统有三个共同点：(a)将基因组分解成更小的片段；(b)用高分辨率光学分析片段；(c)用高效的计算机算法重新组装基因组。
SRS将许多小的(150-bp)片段(称为reads)混合到一个一致序列中。这种方法可以捕捉到小的突变，但不能检测到更大的重组，即所谓的结构变异，或隐藏在重复基因组区域的突变。
旧的LRS系统测量更大的读数(>10,000 bp)，虽然在每个碱基水平上不太准确，但提供了更完整的基因组图片。
由于LRS的成本与SRS趋同，许多临床应用可能转向LRS。在深度学习算法的催化下，例如谷歌(GOOGL)的DeepVariant，合成方法和基于纳米孔的LRS方法都可以迅速提高性能。
虽然目前在每个碱基水平上不那么精确，但基于纳米孔的LRS可以生成整个人类基因组序列，花费约500美元——比SRS更经济有效。
尽管价格更贵，但根据PrecisionFDA Truth Challenge V2的结果，基于合成的LRS比SRS精确2.5倍，比纳米孔的LRS精确30倍。
▲到2025年，基于合成技术的LRS和SRS的成本将接近平价
根据莱特定律，在其安装基础上产生的数据每增加一倍，基于合成的LRS的成本就会下降，并将继续下降28%。
主要是由于成本和吞吐量的提高，LRS的独特能力应该会激发更广泛的采用。LRS 的优点是：(a)不需要扩增；(b)可以天然检测甲基化；(c)可以跨全RNA分子。
据ARK公司估计，利用长读技术对整个人类基因组进行测序的成本将降至100至200美元，到2025年底，该技术在所有变体类型上的准确性都将优于SRS。
▲基于合成的LRS市场(SMRT)遵循莱特定律
ARK相信LRS分析在很多测序应用中都是优越的。一些临床应用，如儿科重症监护环境下的快速全基因组测序(WGS)，有很高的报销率，使诊断提供者更灵活地转向LRS。
各种大小的遗传变异——从小到大——都存在于容易排序和难以排序的基因组区域，可以影响患者的表型。在ARK看来，LRS工具提供了最全面的变体检测，而不考虑序列背景。
ARK预计，到2025年，LRS市场将以每年82%的速度增长。ARK相信，由于测序成本的降低以及对高精度和完整结果的需求，LRS的需求正在达到一个拐点。
包括测序耗材、仪器和服务在内，到2025年，LRS的收入将从2.5亿美元增加到50亿美元。
SRS将继续主导测序市场，特别是在液体活检成为肿瘤学护理标准的情况下。
▲LRS市场规模
14、癌症筛查
液体活组织检查比历史上任何医疗干预都能降低更多的癌症死亡率。根据ARK的研究，创新技术的融合将多种癌症筛查的成本从2015年的3万美元降至现在的1500美元，下降了20倍，到2025年将再下降80%以上，降至250美元。
因此，美国的多种癌症筛查市场将扩大到1500亿美元。在美国，一项多种癌症筛查方案每年可以避免66000例癌症死亡，每年挽救140万人的生命。
所有实体肿瘤都遵循一条可预测的路径，从局部可治疗到转移和致命，这为早期发现提供了基础。转移性癌症仅占新发病例的17%，但在五年的癌症死亡病例中占55%。局限性癌症的加权平均5年生存率是89%，而转移性癌症的加权平均5年生存率只有24%。
基于单一的血液检测，多种癌症筛查可以发现数十种早期癌症。除了体细胞突变、循环蛋白和免疫特征外，机器学习算法已经将DNA甲基化作为一种新的、高度敏感的生物标志物，用于早期癌症检测。
下一代DNA测序(NGS)成本的快速下降使液体活检成为可能。
合成生物学的进步正在帮助临床医生在像血液这样的高噪音环境中发现癌症的微弱信号。
▲创新技术的结合正在降低筛查成本
由于成本迅速下降，多种癌症筛查的价格已接近可报销的水平。随着人口规模临床效用数据的激增，ARK相信1500美元的价格标签将打开针对65至80岁人群的多种癌症筛查市场，这一年龄段是癌症发病率最高的年龄段。
当价格降至1000美元以下时，几乎所有年龄超过40岁的人群都可以进行有效地癌症筛查，仅在美国就可能每年拯救140万人的生命。
以常规血液为基础的多种癌症筛查结合单一癌症筛查的改进，可以预防40%的转移性诊断，并将局部区域诊断提高10%。ARK估计，即使没有癌症治疗的改善，早期干预每年仅在美国就可以防止66000例癌症死亡。
▲早期发现可以降低癌症死亡率
虽然1500美元的单价可以打开市场，但1000美元的单价可能会改变癌症死亡率曲线。创新技术之间的融合使多种癌症筛查的成本下降了20倍，从2015年的3万美元降至今天的1500美元，到2025年再下降80%至250美元。
如果完全采用，单是在美国，多种癌症筛查将扩大到1500亿美元的市场。
▲多种癌症筛查可能是最大的基因组学市场之一
15、第二代细胞与基因治疗
虽然细胞和基因疗法还处于早期阶段，但是新的细胞和基因治疗创新可以使肿瘤治疗的总目标市场增加20倍以上。
通常，癌症疗法首先在液体肿瘤上进行测试。然而，实体肿瘤占确诊癌症的88%。经过10年的试验，美国食品和药物管理局(FDA)批准了口服化疗格列卫(Gleevec)，其中7年用于实体肿瘤。这条时间表表明，FDA可能会在2025年批准首个用于实体肿瘤的CAR-T疗法。
由于人工智能(AI)、基因编辑和下一代测序(NGS)的出现，失败率和上市时间应该会下降，批准率也会加快。
▲癌症治疗的时间表
肿瘤学试验正从自体细胞疗法转向异体细胞疗法。异体细胞疗法涉及现成的或捐赠的细胞，而自体细胞疗法修饰患者自身的细胞。
异体疗法的一个风险是移植物对抗宿主病，导致病人的免疫系统攻击新工程的细胞。尽管存在这种风险，异体细胞可以促进癌症早期治疗，并将成本降低一个数量级。
在今天的基因治疗试验中，完成的40%和患者招募阶段的47%是异体的。在ARK看来，向异体试验的转变将继续下去。
基因疗法可以从体外编辑转向体内编辑。体外改造病人体外的细胞，然后再把它们移植回病人体内。体内基因疗法改变病人体内的细胞。
与体外治疗不同，体内治疗不能在转导前检查编辑过的细胞。也就是说，体内基因治疗更经济，更容易制造和扩大规模。它还能使更多的器官进入肝脏、眼睛、中枢神经系统(CNS)和肌肉。
自2010年以来，基因治疗和编辑试验增加了5倍。到目前为止，FDA只批准了10种基因疗法。截至2020年底，712项积极的基因治疗临床试验正在进行中，其中238项是在2020年启动的。根据典型的试验失败率调整后，大约有170种基因疗法可能会在未来十年内获得批准并商业化，细胞和细胞免疫疗法可以增加2500亿美元的收入。
细胞免疫疗法的创新，包括TILs、TCRs和CAR-T细胞疗法，可以将潜在市场增加近三倍，在目前130亿美元的总潜在市场(TAM)上增加300亿美元。异体疗法使癌症早期更容易应用，可能增加700亿美元的TAM。细胞治疗创新和异体细胞的结合可以额外增加1500亿美元，将肿瘤基因治疗的总TAM增加约20倍，达到2600亿美元以上。
体内基因治疗可以使基因编辑随着时间的推移治愈数千种罕见疾病。
智东西认为，作为美股近些年的明星，女版巴菲特的ARK公司近些年可谓赚足了眼球。但是，ARK公司的成功绝不是偶然，他们对新技术的研讨与预测可以看得出是下足了工夫的。细读ARK的报告，对多有相关从业人员和投资者来说都是一个很不错的“抄作业”机会。
