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2023-2028年腦機(jī)接口行業(yè)動態(tài)分析報(bào)告
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院    2023-12-04

第一節(jié) 腦機(jī)接口發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢

一、發(fā)展歷程、重要時間節(jié)點(diǎn)及重要事件

腦機(jī)接口技術(shù)是將人腦與計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備等智能系統(tǒng)相連的一種技術(shù)，它可以將人腦中的信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可以理解的信號，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器的控制和交互。BCI技術(shù)的出現(xiàn)，可以幫助那些因?yàn)樯眢w殘疾無法使用手腳來控制機(jī)器的人們，實(shí)現(xiàn)用大腦思維來操作計(jì)算機(jī)等外部設(shè)備。此外，BCI技術(shù)還可以被應(yīng)用于認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、運(yùn)動控制、智能增強(qiáng)等多個領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。

腦機(jī)接口技術(shù)是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的前沿技術(shù)，其研究和發(fā)展將需要多個學(xué)科和行業(yè)之間的合作和協(xié)同。腦機(jī)接口技術(shù)的研究需要多個學(xué)科的融合，包括腦科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的專業(yè)知識。在產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)中，涉及到電極制備、信號處理、模型訓(xùn)練、應(yīng)用開發(fā)等多個領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)。因此，需要各個學(xué)科之間的密切合作，才能推動腦機(jī)接口技術(shù)的不斷發(fā)展。

腦機(jī)接口技術(shù)的研究可以追溯到二十世紀(jì)七十年代，近五十年的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，分別是科學(xué)幻想階段、科學(xué)論證階段和技術(shù)爆發(fā)階段。目前，腦機(jī)接口技術(shù)正在第三個階段中蓬勃發(fā)展。思瀚發(fā)布《2023-2028年中國腦機(jī)接口行業(yè)市場現(xiàn)狀及未來前景趨勢預(yù)測報(bào)告》

在第一個階段中，即科學(xué)幻想階段，1977年，Jacques J. Vidal開發(fā)了基于視覺事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，通過注視同一視覺刺激的不同位置實(shí)現(xiàn)了對4種控制指令的選擇；1980年，德國學(xué)者提出了基于皮層慢電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)。然而，由于技術(shù)限制，第一階段的研究并沒有取得明顯的進(jìn)展。

第二階段，即科學(xué)論證階段，從1980年代末至1990年代末。美國和歐洲的少數(shù)先驅(qū)們研發(fā)了首個實(shí)時且可行的腦機(jī)接口系統(tǒng)，并開拓了腦機(jī)接口領(lǐng)域。1988年，L.A.Farwell和E.Donchin提出了著名的腦機(jī)接口范式，即“P300拼寫器”，該系統(tǒng)有望幫助嚴(yán)重癱瘓患者與環(huán)境進(jìn)行通信和交互。腦機(jī)接口研究的主要驅(qū)動力是期望將其用作運(yùn)動障礙患者的新型輔助技術(shù)，特別是對于那些可能無法使用其他替代方案的患者。同年，Stevo ozinovski等人報(bào)道了利用腦電alpha波控制移動機(jī)器人，這是首個利用腦電進(jìn)行機(jī)器人控制的研究。

在這個時期，研究者們還開發(fā)了基于感覺運(yùn)動節(jié)律的腦機(jī)接口系統(tǒng)，其中根據(jù)操作性條件作用開發(fā)了用于控制一維光標(biāo)的腦機(jī)接口，利用該方法訓(xùn)練用戶自我調(diào)節(jié)其感覺運(yùn)動節(jié)律的幅度，以實(shí)現(xiàn)向上或向下移動小球。同時，Gert Pfurtscheller等人開發(fā)了另一種基于感覺運(yùn)動節(jié)律的腦機(jī)接口[6]，用戶必須明確地想象左手或右手運(yùn)動，并可以通過機(jī)器學(xué)習(xí)將其轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)命令，這定義了基于運(yùn)動想象的腦機(jī)接口。

1992年，ErichE.Sutter提出了一種高效的基于視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，利用從視覺皮層采集的視覺誘發(fā)電位識別用戶眼睛的注視方向來確定選擇拼寫器中哪個符號。這項(xiàng)研究是基于視覺誘發(fā)電位腦機(jī)接口的首次臨床應(yīng)用，肌萎縮側(cè)索硬化癥患者可以利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高于10個單詞/分鐘的通信速度。

在腦機(jī)接口領(lǐng)域，除了一些著名的研究外，還有一些其他的研究也受到了關(guān)注。比如，基于事件相關(guān)電位和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以讓用戶通過選擇意圖指令或控制物理設(shè)備。此外，1999年的國際腦機(jī)接口會議促進(jìn)了歐美學(xué)者對非侵入式腦機(jī)接口研究的深入探索，為后續(xù)的腦機(jī)接口研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

自21世紀(jì)以來，腦機(jī)接口技術(shù)進(jìn)入了一個快速發(fā)展階段，被稱為技術(shù)爆發(fā)階段。在這一階段，腦機(jī)接口研究的規(guī)模和范圍急劇擴(kuò)大，吸引了越來越多的研究人員參與。新型的腦機(jī)接口實(shí)驗(yàn)范式相繼涌現(xiàn)，如聽覺腦機(jī)接口、言語腦機(jī)接口、情感腦機(jī)接口以及混合腦機(jī)接口。先進(jìn)的腦電信號處理和機(jī)器學(xué)習(xí)算法也被廣泛應(yīng)用于腦機(jī)接口研究，如共空間模式算法和xDAWN算法等。此外，新型的腦信號獲取技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，如功能磁共振成像測量的血氧水平依賴信號和功能近紅外光譜測量的皮層組織血紅蛋白濃度。

腦機(jī)接口應(yīng)用最初主要集中在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但如今在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了迅速發(fā)展，例如增強(qiáng)正常個體感知覺和認(rèn)知、娛樂游戲、汽車和機(jī)器人行業(yè)等。隨著腦機(jī)接口人因工程的提出，從用戶體驗(yàn)、心理狀態(tài)和用戶訓(xùn)練等層面提高了腦機(jī)接口的滿意度和實(shí)用性，這將進(jìn)一步推動其在各個領(lǐng)域的應(yīng)用。

在全球范圍內(nèi)，美國在腦機(jī)接口的理論、方法和實(shí)踐方面具有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。侵入式腦機(jī)接口研究主要集中于美國，已成功開發(fā)出多種外周神經(jīng)電極、三維電極、柔性電極、環(huán)形電極以及光遺傳技術(shù)并將其應(yīng)用于腦機(jī)接口。相比之下，歐盟和歐洲國家更注重神經(jīng)疾病研究，主要關(guān)注非侵入式腦機(jī)接口。日本也主要關(guān)注非侵入式腦機(jī)接口，并倡導(dǎo)腦機(jī)接口和機(jī)器人系統(tǒng)的集成。

二、現(xiàn)狀分析、市場投資情況

我國腦機(jī)接口技術(shù)的研究起始于上世紀(jì)90年代末，清華大學(xué)創(chuàng)建了基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機(jī)接口新范式?，F(xiàn)在，這一范式已成為無創(chuàng)腦機(jī)接口的三種主要范式之一。近年來，國內(nèi)的腦機(jī)接口研究取得了顯著的進(jìn)展，如清華大學(xué)在高速無創(chuàng)腦機(jī)接口字符輸入方面，華南理工大學(xué)在多模態(tài)無創(chuàng)腦機(jī)接口方面，天津大學(xué)在神經(jīng)康復(fù)和航天應(yīng)用方面，上海交通大學(xué)在情感識別方面等。此外，還有國防科技大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、電子科技大學(xué)、北京師范大學(xué)、蘭州大學(xué)、中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所、華中科技大學(xué)、昆明理工大學(xué)等單位在腦機(jī)接口及腦機(jī)協(xié)作智能方面也做了重要工作。

盡管國內(nèi)研究團(tuán)隊(duì)主要集中在非侵入式腦機(jī)接口的研究并取得了較多進(jìn)展，但在侵入式腦機(jī)接口方面也進(jìn)行了研究。浙江大學(xué)研發(fā)了復(fù)雜環(huán)境下的大鼠導(dǎo)航系統(tǒng)，以及猴子用皮層腦電控制機(jī)械手完成不同手勢的抓握動作。清華大學(xué)實(shí)現(xiàn)了首個基于無創(chuàng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)導(dǎo)引的微創(chuàng)腦機(jī)接口系統(tǒng)。目前，我國在侵入式神經(jīng)接口設(shè)備領(lǐng)域處于發(fā)展初期，僅在應(yīng)用層面上有部分產(chǎn)品與歐美醫(yī)療公司臨床產(chǎn)品相似，但在核心范式、核心芯片、核心通信協(xié)議、核心算法、核心材料器件等方面存在較嚴(yán)重的短板。

我國的腦機(jī)接口技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目前還處于起步階段，整體發(fā)展水平與歐美發(fā)達(dá)國家仍存在一定的差距。

三、未來潛力及發(fā)展方向

醫(yī)療健康領(lǐng)域是腦機(jī)接口技術(shù)最初且最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，也是目前離商業(yè)化最近的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，未來將逐步應(yīng)用于醫(yī)療健康、娛樂、智能家居、軍事和其他領(lǐng)域。

1.醫(yī)療健康

腦機(jī)接口技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。一方面，腦機(jī)接口技術(shù)可以幫助臨床醫(yī)生了解患者的大腦活動和行為認(rèn)知，為診斷和治療提供重要的輔助信息。例如，在神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)和神經(jīng)疾病診斷中，腦機(jī)接口技術(shù)可以用于研究和評估受試者的大腦活動和行為認(rèn)知，以及提供一種非侵入性的腦信號監(jiān)測方法。另一方面，腦機(jī)接口技術(shù)還可以作為一種康復(fù)手段，幫助康復(fù)患者恢復(fù)肢體運(yùn)動和感知功能。例如，在中風(fēng)康復(fù)和肌無力康復(fù)中，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過將大腦信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械指令，幫助患者進(jìn)行肢體運(yùn)動訓(xùn)練和康復(fù)訓(xùn)練，從而提高康復(fù)效果和患者的生活質(zhì)量。

除此之外，腦機(jī)接口技術(shù)還可以在神經(jīng)康復(fù)、疼痛管理、情緒調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮作用。例如，在神經(jīng)康復(fù)中，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過對患者的大腦信號進(jìn)行監(jiān)測和控制，幫助患者改善運(yùn)動障礙和感知障礙等神經(jīng)功能障礙。在疼痛管理中，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過控制大腦信號的輸出，幫助患者減輕疼痛感覺和提高疼痛閾值。在情緒調(diào)節(jié)中，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過監(jiān)測患者的大腦信號，及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)節(jié)患者的情緒狀態(tài)，從而幫助患者緩解情緒問題。

2.娛樂

腦機(jī)接口技術(shù)在娛樂領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。通過采集大腦信號并進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)一系列的人機(jī)交互應(yīng)用，例如電影、游戲和音樂等方面。其中，腦機(jī)接口技術(shù)在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用較為突出。通過采集玩家的大腦信號，游戲開發(fā)者可以設(shè)計(jì)出更具有沉浸感和互動性的游戲。比如，腦機(jī)接口技術(shù)可以通過玩家的大腦信號來識別他們的注意力水平，然后根據(jù)這一信號來調(diào)整游戲的難度和挑戰(zhàn)性，從而實(shí)現(xiàn)更好的游戲體驗(yàn)。

除了游戲領(lǐng)域，腦機(jī)接口技術(shù)在音樂和電影方面的應(yīng)用也很有前途。通過采集聽眾或觀眾的大腦信號，可以了解他們對音樂或電影的反應(yīng)和情感狀態(tài)，從而設(shè)計(jì)更加個性化和優(yōu)質(zhì)的音樂和電影作品。例如，在音樂演唱會上，通過采集聽眾的大腦信號，可以實(shí)時了解他們對音樂的反應(yīng)和情感狀態(tài)，然后根據(jù)這些反饋來調(diào)整音樂的演唱和演出方式，從而實(shí)現(xiàn)更加動態(tài)和個性化的演出。

3.智能家居

隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居正逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。而腦機(jī)接口技術(shù)也可以為智能家居的控制和操作提供更加便捷、自然和個性化的方式。例如，在智能家居的控制方面，腦機(jī)接口技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“以意念控制”的方式，通過識別人腦中特定的想象圖案來控制家電的開關(guān)、調(diào)節(jié)家居環(huán)境溫度、改變燈光顏色等等。這種方式可以讓人們通過簡單的思考，就能實(shí)現(xiàn)對智能家居的控制，提高生活的便捷性和舒適度。

此外，腦機(jī)接口技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)智能家居的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過對大腦信號的監(jiān)測和分析，腦機(jī)接口技術(shù)可以了解用戶的心情和偏好，自動調(diào)節(jié)智能家居的溫度、音樂播放、燈光等等，以達(dá)到最佳的舒適度和使用體驗(yàn)。此外，腦機(jī)接口技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)智能家居的個性化定制，根據(jù)用戶的喜好和習(xí)慣，定制出適合他們的智能家居使用方案。

4.軍事

腦機(jī)接口在軍事領(lǐng)域主要應(yīng)用于“替代”和“增強(qiáng)”兩個方向。腦機(jī)接口系統(tǒng)能夠輔助操縱各類無人設(shè)備，代替士兵深入危險(xiǎn)或高風(fēng)險(xiǎn)場合執(zhí)行任務(wù)。腦控武器是軍事武器自動化和智能化的一個重要發(fā)展方向。結(jié)合腦控和手控可以發(fā)揮士兵個體控制的最大潛能，這是武器研制和使用的智能化目標(biāo)。腦控外骨骼是提升單兵作戰(zhàn)能力的最有效手段之一，將機(jī)械外骨骼附著在人體外部，利用想象思維控制外骨骼的運(yùn)動和動作，增加單兵作戰(zhàn)的力量、速度和準(zhǔn)確度，是腦控外骨骼的最終目標(biāo)。此外，動物偵察兵利用動物的偵察能力，將腦控芯片植入動物體內(nèi)，由人類遠(yuǎn)程控制動物的行動和偵察路線，延伸人類偵察范圍和時間。還可以借助腦機(jī)接口進(jìn)行更高效和更保密的軍事通信，提高作戰(zhàn)人員的認(rèn)知能力。

5.其他

腦機(jī)接口在其他方向主要應(yīng)用于“增強(qiáng)”和“補(bǔ)充”健康人群的機(jī)能。例如，澳大利亞的SmartCap公司通過在帽子內(nèi)植入電極，實(shí)時監(jiān)測用戶的疲勞狀態(tài)。同時，部分公司將腦機(jī)接口應(yīng)用于駕駛狀態(tài)監(jiān)測，隨時關(guān)注駕駛員的疲勞狀態(tài)，以降低疲勞駕駛所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。在教育領(lǐng)域，腦機(jī)接口技術(shù)可以實(shí)時探測學(xué)生的注意力表現(xiàn)，幫助教師及時了解課堂情況以改變教學(xué)方法。在市場營銷領(lǐng)域，腦機(jī)接口技術(shù)可用于評價(jià)觀看廣告、電影和電視等媒體內(nèi)容的觀眾情緒體驗(yàn)，以及評估更廣義的人機(jī)交互情景下的用戶體驗(yàn)。

第二節(jié) 腦機(jī)接口發(fā)展機(jī)遇、挑戰(zhàn)及潛在風(fēng)險(xiǎn)

一、腦機(jī)接口當(dāng)前及未來發(fā)展機(jī)遇

1、國家宏觀政策引導(dǎo)科技戰(zhàn)略研究規(guī)劃

我國的腦科學(xué)和類腦研究已經(jīng)被提升為國家戰(zhàn)略(如圖1-2所示)，中國腦計(jì)劃自2016年啟動，包括探索大腦秘密和攻克大腦疾病的腦科學(xué)研究以及建立并發(fā)展人工智能技術(shù)的類腦研究兩個方向。在2017年《“十三五”國家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)規(guī)劃》中，腦與認(rèn)知、腦機(jī)智能和腦的健康被明確提出作為核心問題。目前的布局可用“一體兩翼”來概括，其中以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為“主體”，其中以繪制腦功能聯(lián)結(jié)圖譜為重點(diǎn)，而研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。

作為“一體兩翼”布局的“一翼”，腦機(jī)智能的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受重視。腦機(jī)接口技術(shù)是腦與機(jī)智能的橋梁和融合的核心技術(shù)，也可能是腦重大疾病診治的新手段，例如深部腦刺激，同時也是研究大腦的一種工具。在十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中，人工智能和腦科學(xué)為國家戰(zhàn)略科技力量，其中類腦計(jì)算和腦機(jī)融合技術(shù)研發(fā)是重要領(lǐng)域之一，而腦機(jī)接口技術(shù)是腦機(jī)智能融合技術(shù)的關(guān)鍵之一。

2、地方規(guī)劃出臺推動產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展

近年來，各地方政府出臺相關(guān)政策大力支持腦科學(xué)與類腦研究的發(fā)展，對腦科學(xué)和類腦科學(xué)的發(fā)展給予了高度關(guān)注。上海市在此方面領(lǐng)先全國，提出了以計(jì)算神經(jīng)科學(xué)為橋梁開展腦與類腦交叉研究的地方腦計(jì)劃，并在2015年開始實(shí)施。北京市也加大了政策支持，2018年發(fā)布了通知，其中第一大領(lǐng)域是認(rèn)知與類腦技術(shù)。

政策出臺后，各地迅速落實(shí)落地，成立實(shí)體機(jī)構(gòu)開啟科研工作。北京和上海帶頭成立了北京腦科學(xué)與類腦研究中心、上海腦科學(xué)與類腦研究中心。2018年12月，上海市啟動了“腦與類腦智能基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究”市級重大專項(xiàng)，其中還包括“全腦神經(jīng)聯(lián)結(jié)圖譜與克隆猴模型計(jì)劃”等相關(guān)專項(xiàng)。此外，2015年5月上海市發(fā)布的全球有影響力科技創(chuàng)新中心建設(shè)二十二條將腦科學(xué)與人工智能列為重大基礎(chǔ)工程之首。在2019年，北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局發(fā)布了《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2019—2022年)》，其中提到了面向養(yǎng)老、健康服務(wù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)、觸覺反饋、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和腦機(jī)接口等。

這些政策和專項(xiàng)的出臺都推動了我國腦科學(xué)和類腦科學(xué)的研究和發(fā)展。2021年，杭州西湖區(qū)率先布局腦機(jī)智能產(chǎn)業(yè)，全力打造腦機(jī)智能產(chǎn)業(yè)鏈。該項(xiàng)目旨在探索以國有企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研深度融合的新路徑，助力西湖區(qū)打造全國性的校地合作示范區(qū)，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，幫助優(yōu)秀企業(yè)和科研團(tuán)隊(duì)在區(qū)內(nèi)落地發(fā)展。這表明我國各地方政府在推動腦機(jī)智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面，已經(jīng)邁出了實(shí)質(zhì)性的步伐。

二、腦機(jī)接口發(fā)展的推動因素、有利條件

1、智能的生活方式的追求以及老齡化問題驅(qū)動腦機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展

在我國老齡化趨勢背景下，能應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療的腦機(jī)技術(shù)具有較大的潛在市場空間。我國正加速走向老齡化社會，老年腦疾病患者可占老年人總數(shù)的10%，而神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者多集中于老年群體，面對龐大的疾病人群，腦機(jī)接口正在腦疾病康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用，醫(yī)療領(lǐng)域的腦機(jī)應(yīng)用或?qū)⒃谖覈瓉砜捎^發(fā)展空間。

更加智能的生活方式有望帶動腦機(jī)技術(shù)在智能生活和教育娛樂等新領(lǐng)域的發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展、“智能化”已是社會生活方式的重要發(fā)展趨勢。能提供更好人機(jī)交互體驗(yàn)的腦機(jī)技術(shù)在如元宇宙等新興智能化生活方式中具有潛在應(yīng)用空間。

2、政策驅(qū)動腦機(jī)接口發(fā)展

腦科學(xué)和類腦研究已成為我國國家戰(zhàn)略。2016年我國啟動中國腦計(jì)劃——腦科學(xué)和類腦科學(xué)研究。在十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中，人工智能和腦科學(xué)為國家戰(zhàn)略科技力量，規(guī)劃中進(jìn)一步指出需要加強(qiáng)原創(chuàng)性和引領(lǐng)性科技攻關(guān)，集中優(yōu)勢資源攻關(guān)科技前沿領(lǐng)域。我國腦計(jì)劃分為兩個方向：1）以探索大腦秘密并攻克大腦疾病為導(dǎo)向的腦科學(xué)研究；2）以建立并發(fā)展人工智能技術(shù)為導(dǎo)向的類腦研究。

具體研究框架為腦科學(xué)研究指明方向。2017年四部委聯(lián)合印發(fā)《“十三五”國家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)規(guī)劃》明確提出了腦與認(rèn)知、腦機(jī)智能、腦的健康三個核心問題。目前的布局可用“一體兩翼”來概括，即以研究腦認(rèn)知的神經(jīng)原理為“主體”，其中又以繪制腦功能聯(lián)結(jié)圖譜為重點(diǎn)，而研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機(jī)智能新技術(shù)為“兩翼”。

三、腦機(jī)接口發(fā)展面臨的主要挑戰(zhàn)及風(fēng)險(xiǎn)

1、技術(shù)限制：目前的植入式腦機(jī)接口技術(shù)仍處于發(fā)展階段，存在許多技術(shù)限制和挑戰(zhàn)。這些技術(shù)限制包括精確植入、穩(wěn)定信號采集、長期耐用性和健康安全性等方面。因此，我們無法確定這些限制何時能夠被克服，以及未來的技術(shù)能夠達(dá)到怎樣的水平。這種不確定性導(dǎo)致了人們對于具體應(yīng)用場景的想象受到限制。

2、復(fù)雜性與多樣性：大腦是一個極為復(fù)雜、神秘且高度個體化的器官，人類對于其工作方式和信息處理機(jī)制尚未完全理解。植入式腦機(jī)接口需要解決這種復(fù)雜性和多樣性，以能夠與每個人的大腦進(jìn)行有效的交互和信息傳遞。我們目前對于大腦的理解還有限，因此難以準(zhǔn)確預(yù)測未來應(yīng)用場景的細(xì)節(jié)。

3、社會和倫理問題：植入式腦機(jī)接口的廣泛應(yīng)用涉及到眾多社會和倫理問題，例如隱私、安全、自主權(quán)和公平性等。這些問題沒有明確的答案，需要進(jìn)行廣泛的討論和制定相應(yīng)的法律和倫理框架。社會的態(tài)度和觀念也會對應(yīng)用場景的發(fā)展產(chǎn)生重要影響，因此人們的想象和幻想受到這些因素的制約。

第三節(jié) 腦機(jī)接口市場不利因素分析

1、技術(shù)挑戰(zhàn)：腦機(jī)接口技術(shù)涉及跨學(xué)科的復(fù)雜研究領(lǐng)域，包括神經(jīng)科學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等。目前的技術(shù)還存在一些挑戰(zhàn)，如獲取高質(zhì)量的神經(jīng)信號、對信號進(jìn)行準(zhǔn)確的解碼、實(shí)現(xiàn)高度精準(zhǔn)的控制等方面的挑戰(zhàn)。這些技術(shù)上的困難限制了商業(yè)化產(chǎn)品的發(fā)展。

2、安全性和可靠性：腦機(jī)接口技術(shù)涉及將設(shè)備直接連接到大腦或神經(jīng)系統(tǒng)，因此必須保證安全性和可靠性?？煽啃苑矫妫壳暗哪X機(jī)接口產(chǎn)品在長時間使用、長期穩(wěn)定性和耐久性方面仍存在挑戰(zhàn)。安全性方面，需要確保設(shè)備不會引起意外的傷害或感染，并保護(hù)用戶的隱私和數(shù)據(jù)安全。

3、人體適應(yīng)性和個體差異：每個人的大腦結(jié)構(gòu)和功能都不同，對腦機(jī)接口技術(shù)的適應(yīng)性存在差異。一些人可能由于個體差異而無法獲得良好的控制效果，或者可能出現(xiàn)不適或副作用。這就需要更深入的研究和個性化的解決方案，以滿足不同用戶的需求。

4、成本和可用性：現(xiàn)階段的腦機(jī)接口設(shè)備通常非常昂貴，且只能在實(shí)驗(yàn)室或臨床環(huán)境中使用。這限制了普通消費(fèi)者獲得腦機(jī)接口技術(shù)的機(jī)會。降低成本、提高可用性以及推動設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)和支持是推動商業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。

5、倫理和法律問題：腦機(jī)接口技術(shù)涉及大量個人身體信息和神經(jīng)數(shù)據(jù)的采集和使用，引發(fā)了倫理和法律方面的問題。需要解決隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)安全、知情同意和信息共享等方面的問題，以確保腦機(jī)接口技術(shù)的合法性和可接受性。

盡管存在這些難題和缺陷，但腦機(jī)接口技術(shù)仍在穩(wěn)步發(fā)展。隨著科學(xué)研究的進(jìn)展、技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化以及對商業(yè)化需求的增加，預(yù)計(jì)在未來會有更成熟、可靠和廣泛應(yīng)用的腦機(jī)接口產(chǎn)品面世。

第四節(jié) 國內(nèi)外宏觀環(huán)境分析

一、當(dāng)前國內(nèi)政策及未來可能的政策分析

中國相對于美國等西方國家對腦機(jī)接口技術(shù)的研究起步較晚，但重視程度不分伯仲。在十四五規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中提出，人工智能和腦科學(xué)為國家戰(zhàn)略科技力量，而腦機(jī)接口技術(shù)為其中的關(guān)鍵技術(shù)之一。

隨著腦機(jī)接口（Brain-computer interface, BCI）的發(fā)展，其內(nèi)涵和外延也在不斷豐富。廣義的BCI包含輸出式BCI和輸入式BCI。輸出式BCI主要由大腦向外部設(shè)備輸出通信或控制指令，并把結(jié)果通過神經(jīng)反饋給用戶或被試形成閉環(huán)以調(diào)節(jié)其腦活動信號，從而提升腦機(jī)交互的性能；輸入式 BCI主要由外部設(shè)備或機(jī)器繞過外周神經(jīng)或肌肉系統(tǒng)直接向大腦輸入電、磁、聲和光的刺激等或神經(jīng)反饋，以調(diào)控中樞神經(jīng)活動。

美國Neurolutions公司的“IpsiHand上肢康復(fù)系統(tǒng)”于2021年4月成為首個FDA批淮的用于康復(fù)的非侵入式腦機(jī)接口機(jī)器人，該系統(tǒng)由腦電頭套、機(jī)器人外骨骼和平板電腦組成（下圖所示），能夠通過檢測大腦未受損部分電信號，控制裝在患側(cè)手上的外骨酪，從而改善病患的抓握能力。該產(chǎn)品的類別為腦電圖（EEG）驅(qū)動的上肢動力鍛煉器，屬于二類醫(yī)療器械。

根據(jù)廣義BCI的定義，結(jié)合我國現(xiàn)行《醫(yī)療器械分類目錄》的規(guī)定，與BCI相關(guān)設(shè)備的分類主要為II類和III類。

由于III類醫(yī)療器械在注冊難度、監(jiān)管要求、申請受理部門層級和申請時長等方面都遠(yuǎn)高于II類醫(yī)療器械，我國腦機(jī)企業(yè)目前大多選擇非侵入式采集技術(shù)路線。對于侵入式腦機(jī)設(shè)備，目前都處在臨床性研究和動物實(shí)驗(yàn)階段。目前暫無公開性的由國家藥品監(jiān)督管理局正式批準(zhǔn)進(jìn)入人體臨床試驗(yàn)階段的侵入式腦機(jī)器械。

二、當(dāng)前全球主要國家政策及未來的趨勢

隨著開放生態(tài)和基礎(chǔ)設(shè)施的逐漸形成，也會有越來越多以市場需求為導(dǎo)向的應(yīng)用類腦機(jī)接口公司出現(xiàn)。在率先完成領(lǐng)頭布局，爭奪完核心技術(shù)人才后，腦機(jī)接口領(lǐng)頭公司的壟斷效應(yīng)可能會進(jìn)一步增強(qiáng)。部分規(guī)模較大的公司還會針對高潛力新場景連接其它行業(yè)合作伙伴，一起進(jìn)行產(chǎn)品定制，搶占新賽道。

三、國內(nèi)及國際上總體外圍大環(huán)境分析

1、國際宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境

首先，貿(mào)易保護(hù)主義給全球經(jīng)濟(jì)帶來了重大風(fēng)險(xiǎn)。近年來，一些國家采取了保護(hù)主義政策，設(shè)立貿(mào)易壁壘，限制進(jìn)口，這引發(fā)了全球貿(mào)易戰(zhàn)，導(dǎo)致全球貿(mào)易增長放緩，影響了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這種保護(hù)主義政策不僅損害了其他國家的利益，也破壞了全球供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。

其次，債務(wù)危機(jī)也是全球經(jīng)濟(jì)面臨的重要挑戰(zhàn)。一些國家和地區(qū)由于過度借債，導(dǎo)致債務(wù)規(guī)模龐大，償債壓力大，這可能引發(fā)金融市場的動蕩，甚至導(dǎo)致金融危機(jī)。此外，部分國家的債務(wù)問題還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，影響全球經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定。

再者，氣候變化對全球經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。氣候變化導(dǎo)致極端天氣事件頻繁發(fā)生，對農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)等自然資源產(chǎn)生負(fù)面影響，從而影響全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時，應(yīng)對氣候變化需要巨大的資金投入和技術(shù)創(chuàng)新，也給世界經(jīng)濟(jì)帶來了挑戰(zhàn)。

最后，技術(shù)變革帶來的不確定性對世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了影響。新興技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，如人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等，給全球經(jīng)濟(jì)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。這些技術(shù)的快速發(fā)展和普及，可能對就業(yè)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、收入分配等產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，需要各國加強(qiáng)合作，共同應(yīng)對。

2、國內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展仍處于外生沖擊下的恢復(fù)階段，經(jīng)濟(jì)環(huán)境整體向好，推動經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步回升。

一是經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)恢復(fù)性增長。目前，工業(yè)生產(chǎn)活動總體呈現(xiàn)恢復(fù)態(tài)勢，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)恢復(fù)快于傳統(tǒng)制造業(yè)，新能源汽車、電氣機(jī)械和器材制造等成為制造業(yè)恢復(fù)的重要支撐，2022年新能源汽車產(chǎn)量比上年增長97.5%，電氣機(jī)械和器材制造業(yè)增長11.9%，遠(yuǎn)高于其他工業(yè)產(chǎn)品和傳統(tǒng)制造業(yè)增速。同時，固定資產(chǎn)投資增速較為平穩(wěn)，基礎(chǔ)設(shè)施和制造業(yè)投資增速相對較高，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)投資增長較快，2022年同比增長18.9%。其中醫(yī)療儀器設(shè)備及儀器儀表制造業(yè)、電子及通信設(shè)備制造業(yè)、科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)業(yè)、研發(fā)設(shè)計(jì)服務(wù)業(yè)投資同比分別增長27.6%、27.2%、26.4%、19.8%，為經(jīng)濟(jì)恢復(fù)發(fā)揮了穩(wěn)定器作用。

二是創(chuàng)新綜合實(shí)力穩(wěn)步增強(qiáng)。一方面，創(chuàng)新驅(qū)動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的能力不斷提升，高技術(shù)產(chǎn)業(yè)對經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)持續(xù)增大，大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)帶動新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)快速發(fā)展，2022年移動通信基站設(shè)備、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及系統(tǒng)產(chǎn)量同比分別增長16.3%、15.0%。另一方面，科技創(chuàng)新體系不斷優(yōu)化，企業(yè)作為創(chuàng)新主體的地位明顯增強(qiáng)，國家實(shí)驗(yàn)室體系進(jìn)一步完善，科技人才評價(jià)改革試點(diǎn)工作有序推開，全球創(chuàng)新指數(shù)排名穩(wěn)步上升至第11位。

三是改革開放持續(xù)推進(jìn)。隨著要素市場化配置綜合改革試點(diǎn)逐步展開，行政許可事項(xiàng)清單管理全面實(shí)行，我國財(cái)稅金融體制改革扎實(shí)推進(jìn)，4萬億元財(cái)政直達(dá)資金加速落地支出，社會主義市場經(jīng)濟(jì)改革持續(xù)深化，截至2022年12月15日，全國稅務(wù)系統(tǒng)合計(jì)辦理的新增減稅降費(fèi)及退稅緩稅緩費(fèi)超過4萬億元，已退到納稅人賬戶的增值稅留抵退稅款達(dá)到2.4萬億元。

隨著新版外資準(zhǔn)入負(fù)面清單深入實(shí)施，銀行間和交易所債券市場對外開放同步推進(jìn)，西部陸海新通道多條鐵路建成通車，自貿(mào)區(qū)、海南自由貿(mào)易港建設(shè)扎實(shí)推進(jìn)，我國對外開放水平不斷提升，截至2022年11月，我國實(shí)際使用外資1.16萬億元，同比增長9.9%，對外非金融類直接投資6878.6億元，同比增長7.4%。

四是物價(jià)水平總體穩(wěn)定。面對疫情、氣象災(zāi)害、國際市場波動等市場干擾因素，我國保供穩(wěn)價(jià)系列舉措有效實(shí)施，確保了糧油等重要民生商品貨足價(jià)穩(wěn)，物價(jià)總體保持低位溫和運(yùn)行，各月CPI同比增幅均在3%以下，全年上漲2%。隨著價(jià)格監(jiān)測預(yù)警機(jī)制不斷完善，我國大宗商品儲備調(diào)節(jié)能力進(jìn)一步增強(qiáng)。煤電價(jià)格形成機(jī)制改革持續(xù)推進(jìn)，煤炭、電力等能源供應(yīng)總體平穩(wěn)有序，2022年我國發(fā)電量同比增長2.2%，居民水電燃料價(jià)格上漲2.9%，略高于CPI總體水平。目前核心CPI處于較低水平，PPI快速下行，前期高企的剪刀差收窄并出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，工業(yè)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)性通脹壓力有所緩解。

展望2023年，一方面，全球經(jīng)濟(jì)增速將顯著低于2022年，給我國外貿(mào)出口帶來較大壓力，前期疫情導(dǎo)致的疤痕效應(yīng)也將影響經(jīng)濟(jì)增速；另一方面，我國因時因勢不斷優(yōu)化完善疫情防控措施，恢復(fù)和擴(kuò)大消費(fèi)將被擺在優(yōu)先位置，國內(nèi)消費(fèi)場景將逐漸恢復(fù)，服務(wù)消費(fèi)和接觸性消費(fèi)有望得到顯著提振；我國將繼續(xù)堅(jiān)定不移深化改革擴(kuò)大開放，優(yōu)化營商環(huán)境，大力提振市場主體信心，更大力度吸引和利用外資，穩(wěn)定和提升民營企業(yè)投資信心。此外，考慮到2022年GDP增速較低所產(chǎn)生的基數(shù)效應(yīng)也將有助于推高2023年經(jīng)濟(jì)增長率，預(yù)計(jì)我國經(jīng)濟(jì)增速將會向潛在增速回歸，呈現(xiàn)明顯復(fù)蘇態(tài)勢，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行整體好轉(zhuǎn)。

思瀚發(fā)布《2023-2028年中國腦機(jī)接口行業(yè)市場現(xiàn)狀及未來前景趨勢預(yù)測報(bào)告》