亚洲国产午夜真人一级片中文字幕精品黄,精品久久久噜噜噜久久久,国产区综合精品国产www,www.国产精品.com,国产美女的第一次好痛在线看,最新国产乱人伦偷精品免费网站,日本欧美一区二区三区不卡视频,精品久久久无码人妻字幂,国产午夜精品理论片,国产午夜精品久久久久免费视

腦機(jī)接口定義、原理及產(chǎn)品類型腦機(jī)接口規(guī)模對(duì)比
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-12-04

一、定義及作用

腦機(jī)接口（BCI）狹義上是在大腦與外部環(huán)境之間建立一種全新的不依賴于外周神經(jīng)和肌肉組成的交流與控制通道，通過測(cè)量和采集中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)，并將其直接轉(zhuǎn)譯為可被外界人工設(shè)備識(shí)別的信號(hào)或指令，從而實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交流與控制（輸出式BCI）。

廣義的BCI還包括輸入式BCI和交互式BCI。輸入式BCI是由外部設(shè)備或機(jī)器向大腦輸入電、磁、聲和光刺激的腦機(jī)接口系統(tǒng)，交互式BCI是由反饋神經(jīng)將輸出環(huán)節(jié)和輸入環(huán)節(jié)連接起來形成閉環(huán)的腦機(jī)接口系統(tǒng)。

最初研究腦機(jī)接口的主要驅(qū)動(dòng)力是期望將其用作運(yùn)動(dòng)障礙患者的新型輔助技術(shù)。隨著腦機(jī)接口的快速發(fā)展也逐漸激發(fā)了其他領(lǐng)域的強(qiáng)烈興趣。目前，腦機(jī)接口的應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，拓展應(yīng)用到情緒識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲等非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。

據(jù)麥肯錫公司的預(yù)測(cè)，未來10到20年內(nèi)，全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)規(guī)模將達(dá)到700-2000億美元。這一數(shù)字無疑證明了腦機(jī)接口技術(shù)的巨大商業(yè)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的拓展，我們有理由相信，腦機(jī)接口技術(shù)將成為未來社會(huì)的重要推動(dòng)力。

二、腦機(jī)接口的原理

大腦和意識(shí)的物理本質(zhì)是電活動(dòng)。腦神經(jīng)在遇到刺激或思考時(shí)，細(xì)胞膜外大量鈉離子會(huì)涌入細(xì)胞內(nèi)，進(jìn)而打破原有電位差形成電荷移動(dòng)，從而出現(xiàn)局部電流，電流傳遞過程中繼續(xù)刺激其他神經(jīng)元，最終形成意識(shí)，這些意識(shí)或被解讀，或形成運(yùn)動(dòng)指令輸出給身體。大腦不同狀態(tài)下腦電信號(hào)特點(diǎn)各異，使腦電分析成為可能。

大腦功能的分區(qū)對(duì)應(yīng)于人體不同器官和肢體功能。大腦不同分區(qū)負(fù)責(zé)感知覺、運(yùn)動(dòng)、注意、記憶、認(rèn)知、語(yǔ)言、思維、情緒等各種功能。腦機(jī)接口技術(shù)通過采集這些不同腦功能區(qū)位置與不同深度的電信號(hào)，通過預(yù)處理、特征提取和模式識(shí)別，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦活動(dòng)狀態(tài)或意圖的解碼，并可以把大腦活動(dòng)狀態(tài)、解碼結(jié)果、與外界通信或控制結(jié)果反饋給用戶，進(jìn)而調(diào)節(jié)其大腦活動(dòng)以獲得更好的性能。

解讀腦信號(hào)是搭建腦機(jī)接口系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。腦信號(hào)的解讀通過事先在腦信號(hào)與思維任務(wù)之間建立映射模型，實(shí)時(shí)處理在線記錄的腦信號(hào)并將其轉(zhuǎn)化為機(jī)器指令從而控制外部設(shè)備。與此同時(shí)，大腦實(shí)時(shí)接收腦機(jī)接口的反饋結(jié)果。思瀚發(fā)布《2023-2028年中國(guó)腦機(jī)接口行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來前景趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》

第二節(jié) 不同產(chǎn)品類型腦機(jī)接口分析

一、植入型bci

需要借助一定形式的外科手術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其過程為移除一部分顱骨，在大腦中植入電極或植入物，再將移除的顱骨部分放回原處，其采集電極主要分為剛性電極和柔性電極。剛性電極技術(shù)較為成熟，但存在容易減弱信號(hào)的劣勢(shì)，因而柔性電極或成為未來發(fā)展方向。

侵入式具有高質(zhì)量和高信噪比的神經(jīng)信號(hào)，存在細(xì)胞水平的空間分辨率和時(shí)間分辨率較高的優(yōu)勢(shì)；但植入方式創(chuàng)傷大，穿透血腦屏障可能導(dǎo)致感染；并且電極通道數(shù)量低。針對(duì)上述問題，未來需著力研發(fā)蠶絲蛋白犧牲層/可注射網(wǎng)格狀神經(jīng)電極技術(shù)和生物器件集成電路制造技術(shù)。

基于皮質(zhì)腦電的腦機(jī)交互，即在頭部皮層中植入計(jì)算機(jī)設(shè)備（芯片），實(shí)現(xiàn)腦機(jī)交互。同時(shí)，記錄信號(hào)較 EEG記錄振幅更大，頻譜更寬，空間分辨率更高，具有非常精確的功能定位，與特定的運(yùn)動(dòng)、言語(yǔ)、認(rèn)知高度相關(guān)并與單神經(jīng)元放電頻率及血氧水平相關(guān)信號(hào)有關(guān)，其次因?yàn)椴挥么┩钙?，可以把良好的信?hào)保真和長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性結(jié)合起來。侵入式腦機(jī)腦機(jī)接口技術(shù)的研究在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了多進(jìn)展，但在人體中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用難度大，因涉及復(fù)雜技術(shù)與倫理問題，目前已開展研究有限，目前順利開展的實(shí)驗(yàn)主要位于美國(guó)等傳統(tǒng)科技強(qiáng)國(guó)。

二、非植入型bci

無需動(dòng)手術(shù)，直接從大腦外部采集大腦信號(hào)。常用的非侵入式信號(hào)有頭皮腦電（EEG）、功能近紅外光譜（fNIRS）、功能性磁共振成像（fMRI）、腦磁（MEG）等。非侵入式的安全性高、成本低、可接受度高，是目前主流的腦機(jī)形式；但同時(shí)由于顱骨導(dǎo)致的信號(hào)衰減作用和電場(chǎng)分散模糊效應(yīng)，導(dǎo)致信號(hào)分辨率低，很難確定發(fā)出信號(hào)腦區(qū)或相關(guān)放電的單個(gè)神經(jīng)元，導(dǎo)電膏失效時(shí)信號(hào)也無法傳輸。

非侵入式腦機(jī)接口主要分為濕電極、干電極和半干電極三種。傳統(tǒng)腦電極一般采用濕電極，但存在佩戴、清理過程復(fù)雜的缺陷。干電極在克服此缺陷的同時(shí)，降低了信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定性。半干電極則結(jié)合了兩者的特點(diǎn)，達(dá)到簡(jiǎn)便程度和信號(hào)質(zhì)量的均衡，當(dāng)下自潤(rùn)濕、新型凝膠等半干電極是研究熱點(diǎn)。

非侵入式信號(hào)是利用無損的方式在頭皮表面控制信號(hào)，目前研究最多的是基于表面腦電圖的信號(hào)來源的腦機(jī)接口（Brain-Computer Interface，BCI）。EEG 是認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中最常用的電生理技術(shù)，表面 EEG 信號(hào)是在頭皮表面記錄到的腦電活動(dòng)，它是大量神經(jīng)元放電過程中突觸后電位的總和，依據(jù)提取信號(hào)產(chǎn)生的方式不同分為誘發(fā) EEG 和自發(fā)EEG 兩種。非侵入式因其操作相對(duì)簡(jiǎn)便而受到更多研發(fā)團(tuán)隊(duì)的青睞，主要有腦電圖（EEG）、腦磁圖（MEG）、近紅外光譜（NIRS）、功能性磁共振成像（FMRI）等研究方式，一些商用腦機(jī)交互產(chǎn)品已經(jīng)被開發(fā)和出現(xiàn)在市場(chǎng)上。

第三節(jié) 全球市場(chǎng)產(chǎn)品類型腦機(jī)接口規(guī)模對(duì)比

國(guó)際市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IMARC Groupe的數(shù)據(jù)顯示，2019-2022年全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模從12億美元增長(zhǎng)至17.4億美元，期內(nèi)年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)13.19%。全球腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)仍處于初期發(fā)展階段，未來市場(chǎng)增長(zhǎng)空間巨大，中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預(yù)測(cè)，2023年全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到19.7億美元。該機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2028年，全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到40億美元，約合280億元人民幣。

腦機(jī)接口（BCI）可分為植入式腦機(jī)接口、非植入式腦機(jī)接口兩大類，其中植入式腦機(jī)接口具有準(zhǔn)確率高、時(shí)間分辨率高、信息傳輸率高等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高、感染率高、植入創(chuàng)傷大等問題。近年來，隨著技術(shù)進(jìn)步，全球植入式腦機(jī)接口研究和應(yīng)用取得了巨大進(jìn)展，行業(yè)發(fā)展持續(xù)向好。

植入式腦機(jī)接口是通過手術(shù)等方式將信號(hào)采集裝置（電極）直接植入患者大腦皮層。目前全球腦機(jī)接口技術(shù)仍處于發(fā)展早期，相關(guān)布局企業(yè)達(dá)到300多家，主要分布在美國(guó)、中國(guó)等地區(qū)。由于植入式腦機(jī)接口技術(shù)壁壘高，目前全球布局非植入式腦機(jī)接口的企業(yè)占比較高。

腦機(jī)接口在軍事國(guó)防、生物醫(yī)療、消費(fèi)電子、科學(xué)研究、娛樂等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊，2023年，全球腦機(jī)接口市場(chǎng)規(guī)模將突破50億美元。與海外市場(chǎng)相比，我國(guó)腦機(jī)接口研究和應(yīng)用起步較晚，但近年來，在政策引導(dǎo)、科技賦能等因素驅(qū)動(dòng)下，我國(guó)腦機(jī)接口技術(shù)水平得到提升，部分技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

根據(jù)思瀚發(fā)布的《2023-2028年中國(guó)腦機(jī)接口行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來前景趨勢(shì)預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，植入式腦機(jī)接口相關(guān)企業(yè)有Neuralink、Synchron、BrainGate、Kemel、衷華腦機(jī)、微靈醫(yī)療等，其中Neuralink在植入式腦機(jī)接口領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平。由于技術(shù)壁壘高，植入式腦機(jī)接口商業(yè)化進(jìn)程緩慢，目前多停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

植入式腦機(jī)接口相關(guān)研發(fā)機(jī)構(gòu)或院校有加州大學(xué)、斯坦福大學(xué)神經(jīng)義肢移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所、中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所等。近年來，隨著研究不斷深入，我國(guó)植入式腦機(jī)接口研究取得一定進(jìn)展。

具體來看，浙江大學(xué)腦機(jī)接口研究所鄭筱祥教授團(tuán)隊(duì)于2020年完成國(guó)內(nèi)首例植入式BCI臨床轉(zhuǎn)化研究；微靈科研團(tuán)隊(duì)搭建了基于非人靈長(zhǎng)類的植入式腦機(jī)接口臨床前研究范式和功能評(píng)估系統(tǒng)，并成功完成多只腦機(jī)接口獼猴的植入手術(shù)；2023年，衷華腦機(jī)自主研發(fā)的“植入式腦機(jī)接口系統(tǒng)”通過科技成果評(píng)價(jià)，技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

思瀚行業(yè)分析人士表示，全球腦機(jī)接口市場(chǎng)景氣度較高，截止至目前，全球腦機(jī)接口融資金額已突破20億元。非植入式是腦機(jī)接口主流賽道，但植入式腦機(jī)接口準(zhǔn)確率高、信息傳輸率高，隨著相關(guān)技術(shù)突破，植入式腦機(jī)接口研究也取得了巨大突破，同時(shí)在資本、技術(shù)助力下，植入式腦機(jī)接口商業(yè)化進(jìn)程有望加快。