七、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

八、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。


▲劳动收入占比:标准普尔公司营业利润率和所有行业劳动收入占比的对比

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

九、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。

十二、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

十三、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

十四、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。


▲多种癌症筛查市场:成本和报销

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

十五、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。


▲基因疗法:进步的阶段

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。

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。