腦機接口現(xiàn)狀與未來

腦機接口：

定義與歷史01應(yīng)用場景廣闊，

產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾02典型場景與公司03投資建議04目錄腦機接口概況011.1

什么是腦機接口人的神經(jīng)系統(tǒng)可以大致分為中樞神經(jīng)系統(tǒng)（Central

Nervous

System，CNS）和外周神經(jīng)系統(tǒng)（Peripheral

Nervous

System,

PNS)。通常情況下，腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）的活動通過外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）連接身體的感覺、運動、語言等信息收發(fā)器官實現(xiàn)身體內(nèi)部與外部環(huán)境的信息交互。腦機接口（Brain-ComputerInterface，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)（PNS）和肌肉的交流與控制通道，通過測量和采集中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）活動，并將其直接轉(zhuǎn)譯為可被外界人工設(shè)備識別的信號或指令，從而實現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交流與控制（輸出式BCI）。除了狹義上的輸出式BCI，廣義的BCI還包括輸入式BCI和交互式BCI。其中，輸入式BCI主要由外部設(shè)備或機器繞過外周神經(jīng)（PNS）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。交互式BCI則是通過輸出式BCI和輸入式BCI由神經(jīng)反饋構(gòu)成交互式的閉環(huán)系統(tǒng)。最初研究腦機接口的主要驅(qū)動力是期望將其用作運動障礙患者的新型輔助技術(shù)。隨著腦機接口的快速發(fā)展也逐漸激發(fā)了其他領(lǐng)域的強烈興趣。目前，腦機接口的應(yīng)用范圍已遠遠超出了臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，拓展應(yīng)用到情緒識別、虛擬現(xiàn)實和游戲等非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。腦機接口理念示意圖資料來源：康橙投資，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.2

腦機接口的發(fā)展歷史以腦機接口的基礎(chǔ)理論及應(yīng)用里程碑為標(biāo)準(zhǔn)，腦機接口的發(fā)展可以分為三個階段：學(xué)術(shù)探索期（20世紀(jì)20年代–70年代）1924年德國精神醫(yī)學(xué)家Hans

Berger首次檢測發(fā)現(xiàn)了腦電波（Electroencephalogram,

EEG），為大腦研究奠定了基礎(chǔ)；發(fā)現(xiàn)了腦電分析重要指標(biāo)，即腦電圖、與大腦不同狀態(tài)相關(guān)的α波和β波?？茖W(xué)論證期（20世紀(jì)70年代–2000年）1970

年美國國防高級研究計劃局（DARPA）開始組建團隊研究腦機接口技術(shù)；1973年首篇以“腦計算機通訊”命名（brain-computercommunication）的論文；1998

年

Emory

大學(xué)的

Philip

Kennedy

和

Roy

Bakay

以侵入式腦機接口協(xié)助腦干中風(fēng)患者控制電腦光標(biāo)，布朗大學(xué)同年實現(xiàn)電腦芯片和人腦連接的

BrainGate

技術(shù)；1999

年和

2002

年兩次腦機接口國際會議的召開為腦機接口技術(shù)的發(fā)展指明了方向。應(yīng)用實驗期（2000年–至今）進入21世紀(jì)后，隨著神經(jīng)科學(xué)與相關(guān)技術(shù)的不斷突破，腦機接口技術(shù)開始快速發(fā)展，腦機接口技術(shù)進入科學(xué)論證階段。腦機接口技術(shù)的發(fā)展歷程資料來源：中國信息通信研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.3

腦機接口的原理大腦和意識的物理本質(zhì)是電活動。腦神經(jīng)在遇到刺激或思考時，細胞膜外大量鈉離子會涌入細胞內(nèi)，進而打破原有電位差形成電荷移動，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，這些意識或被解讀，或形成運動指令輸出給身體。大腦不同狀態(tài)下腦電信號特點各異，使腦電分析成為可能。大腦功能的分區(qū)對應(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、運動、注意、記憶、認(rèn)知、語言、思維、情緒等各種功能。腦機接口技術(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，通過預(yù)處理、特征提取和模式識別，從而實現(xiàn)對大腦活動狀態(tài)或意圖的解碼，并可以把大腦活動狀態(tài)、解碼結(jié)果、與外界通信或控制結(jié)果反饋給用戶，進而調(diào)節(jié)其大腦活動以獲得更好的性能。解讀腦信號是搭建腦機接口系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。腦信號的解讀通過事先在腦信號與思維任務(wù)之間建立映射模型，實時處理在線記錄的腦信號并將其轉(zhuǎn)化為機器指令從而控制外部設(shè)備。與此同時，大腦實時接收腦機接口的反饋結(jié)果。部分腦電信號種類及特點資料來源：蛋殼研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.4

腦機接口系統(tǒng)流程腦機接口的目的是把大腦活動轉(zhuǎn)變成對設(shè)備的控制指令，或者通過刺激大腦提供感覺反饋或修復(fù)神經(jīng)功能。腦機接口的實現(xiàn)通常涉及下述多個處理步驟：腦信號采集：感知和測量大腦信號，獲得足量的腦電數(shù)據(jù)，將信號傳遞給信號處理單元組件。腦信號處理與解碼：信號處理功能包括腦信號預(yù)處理、特征提取和模式識別三個步驟。腦信號預(yù)處理旨在去除信號噪聲以提升信號質(zhì)量，提高信噪比。特征提取根據(jù)特定的BCI范式所設(shè)計的心理活動任務(wù)相關(guān)的神經(jīng)信號規(guī)律，采用時域、頻域、空域方法或相結(jié)合的方法提取特征。模式識別通過采用先進的模式識別技術(shù)或機器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練分類模型，針對特定的用戶定制特征提取和解碼模型。控制接口：根據(jù)具體的通信或控制應(yīng)用要求，控制接口把上述解碼的用戶意圖所表征的邏輯控制信號轉(zhuǎn)換為語義控制信號，并由語義控制信號轉(zhuǎn)化為物理控制信號。機器人等外設(shè)：與腦機接口通信或可控制的外部設(shè)備可以是多種多樣的，視具體的應(yīng)用而不同，可以是計算機系統(tǒng)（操作其字符輸入/光標(biāo)移動等），也可以是機器系統(tǒng)（如康復(fù)機器人、神經(jīng)假肢和輪椅等）。神經(jīng)反饋：實現(xiàn)雙向腦機交互的關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用了條件反射和人腦可塑性通過神經(jīng)反饋可以把用戶的腦活動特征、解碼結(jié)果以及與外設(shè)通信或控制的結(jié)果以視覺、聽覺或觸覺等方式可視化地反饋給用戶，以調(diào)整用戶的心理活動，從而調(diào)節(jié)用戶的腦信號，最終提升腦機交互的性能。腦機接口系統(tǒng)示意圖資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.5

腦機接口的分類根據(jù)腦機接口信號采集過程對大腦的侵入程度，可以被分為侵入式和非侵入式。侵入式：需要借助一定形式的外科手術(shù)來實現(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。因為大腦沒有內(nèi)部疼痛感受器，所以記錄本身并不會帶來痛苦。主要技術(shù)為皮層腦電（ECoG）和單個神經(jīng)元記錄（Spikes）。優(yōu)點：高質(zhì)量和高信噪比的神經(jīng)信號，細胞水平的空間分辨率和時間分辨率較高；缺點：1）穿透血腦屏障可能導(dǎo)致感染；2）免疫反應(yīng)組織對電極形成的包圍能使電信號質(zhì)量隨時間下降；3）植入過程中，可能對完好無損的大腦回路產(chǎn)生損害。非侵入式：無需動手術(shù)，直接從大腦外部采集大腦信號。常用的非侵入式信號有頭皮腦電（EEG）、功能近紅外光譜(fNIRS)、功能性磁共振成像(fMRI)、腦磁

(MEG)等。優(yōu)點：安全性高、成本低、可接受度高，成為面向消費應(yīng)用市場的主流；缺點：由于顱骨導(dǎo)致的信號衰減作用和電場分散模糊效應(yīng)，導(dǎo)致信號分辨率低，很難確定發(fā)出信號腦區(qū)或相關(guān)放電的單個神經(jīng)元，導(dǎo)電膏失效時信號也無法傳輸。三種不同的檢測腦電活動方式資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理不同腦信號采集技術(shù)的分辨率資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.5

腦機接口的分類資料來源：Nature，國信證券經(jīng)濟研究所整理未來腦機技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展按照信息傳輸方向分類，或?qū)⑹菑哪X到機、機到腦、腦到腦和腦機融合四個方向發(fā)展?！澳X到機”的信息傳輸方向是由大腦到機器。通過腦信號檢測技術(shù)獲取神經(jīng)系統(tǒng)的活動變化，識別信號類別和動作意圖，用計算機把思維活動轉(zhuǎn)變成命令信號驅(qū)動外部設(shè)備，實現(xiàn)大腦直接控制外部環(huán)境?！皺C到腦”的信息傳輸方向由機器到大腦。對生物大腦或其他神經(jīng)系統(tǒng)特定部位施加精細編碼的外部刺激(如微電刺激、光刺激)，來喚醒或控制生物的某些特定感受和行為?！澳X到腦”是大腦與大腦之間的網(wǎng)絡(luò)通信。通過對一個大腦的神經(jīng)信號實時解碼并重新編碼后直接傳輸?shù)搅硪粋€大腦，從而對另一個大腦產(chǎn)生作用。大腦間直接通信可作為新型生物體交互手段，對神經(jīng)康復(fù)、腦機協(xié)同具有重要參考價值。目前相關(guān)研究較少?！澳X機融合”是大腦和機器的深度融合。大腦與機器互相適應(yīng)、協(xié)同工作，把生物腦的感知能力與機器的計算能力結(jié)合，生物和機器在信息感知、信息處理、決策判斷，甚至記憶、意圖多個層次相互配合。“腦到機”-通過腦機接口將腦中筆跡轉(zhuǎn)為屏幕字句“腦到機”-漸凍癥患者通過腦機接口與外界交流資料來源：MIT

Technology

Review，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.6

腦機接口的主要技術(shù)腦機接口的技術(shù)體系主要分為硬件層和軟件層。硬件層包括腦電采集設(shè)備和外控設(shè)備腦電采集設(shè)備包括核心部件和器件、電極、芯片、電源和材料；外控外聯(lián)設(shè)備包括機械臂、仿生手、無人機等。軟件層包括生物信號分析、核心算法、通信計算和安全隱私。腦機理認(rèn)知方面一定程度上也屬于軟件仿真和實現(xiàn)的重要方面。隨著對腦機理的不斷認(rèn)知，采集獲取的數(shù)據(jù)量越來越龐大，未來將陸續(xù)面臨數(shù)據(jù)壓縮算法和存儲技術(shù)，以及高通量高速數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)确矫娴奶魬?zhàn)。此外，基于腦電的信息認(rèn)證及信息安全、隱私保護也將是軟件層重點研究和解決的問題。腦機接口技術(shù)體系資料來源：中國信息通信研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理1.7

腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈資料來源：量子位，國信證券經(jīng)濟研究所整理應(yīng)用場景廣闊，

產(chǎn)業(yè)發(fā)展方興未艾022.1

腦機接口前景廣闊腦機接口技術(shù)市場應(yīng)用廣闊。隨著計算機科學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、數(shù)學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的不斷探索與交叉融合，腦機接口技術(shù)正從基礎(chǔ)科研走向市場。一方面，對腦機制的根本理解可為腦疾病帶來新型療法，另一方面，業(yè)界認(rèn)為未來10-15年或?qū)⒊霈F(xiàn)新一代交互方式，用意念控制機器、腦控開關(guān)等都將會成為現(xiàn)實，在醫(yī)療、教育和消費品等市場應(yīng)用潛力巨大。預(yù)計未來市場規(guī)模發(fā)展?jié)摿Υ蟆８鶕?jù)Mckinsey于2020年出具的研究報告，預(yù)計腦機接口相關(guān)市場規(guī)模在2030-2040期間可達700億-2,000億美元。全球腦機接口預(yù)計市場規(guī)模（2030–2040）資料來源：

Mckinsey，國信證券經(jīng)濟研究所整理2.2

腦機接口

X

醫(yī)療健康資料來源：BrainCo官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理腦機接口在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用腦機接口技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。腦機接口技術(shù)可以直接實現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的交互，跨越常規(guī)的大腦信息輸出通路，在醫(yī)療健康領(lǐng)域應(yīng)用場景廣泛。同時，隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對大腦結(jié)構(gòu)和功能的不斷探索，人類已經(jīng)對運動、視覺、聽覺、語言等大腦功能區(qū)有了較為深入的研究，那么通過腦機接口設(shè)備獲取這些大腦區(qū)域的信息并分析，在神經(jīng)、精神系統(tǒng)疾病的體檢診斷、篩查監(jiān)護、治療與康復(fù)領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用。醫(yī)療健康領(lǐng)域是目前腦機接口最大的市場應(yīng)用領(lǐng)域，也是增長最快的領(lǐng)域。腦機接口在醫(yī)療健康的領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景包括：肢體運動障礙診療輔助性腦機接口：通過腦機接口設(shè)備獲取患者的運動意圖，實現(xiàn)對假肢、外骨骼或輪椅等外部設(shè)備的控制。例如2019年BrainCo旗下的BrainRobotics可以直接與肢體殘端的神經(jīng)和肌肉對接，用戶可以用自己的大腦來控制它。康復(fù)性腦機接口：由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)具備可塑性，經(jīng)過腦機接口設(shè)備直接作用于大腦進行重復(fù)性反饋剌激，可以增強神經(jīng)元突觸之間的聯(lián)系，實現(xiàn)修復(fù)?？祻?fù)性BCI常與虛擬現(xiàn)實（virtual

reality，VR）技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)建BCI同步閉環(huán)康復(fù)系統(tǒng)，模擬產(chǎn)生三維空間的虛擬場景，并通過VR

設(shè)備向用戶進行視覺反饋。BrainRobotics可以通過大腦控制的假肢 2014年巴西世界杯截肢殘疾者利用腦機接口技術(shù)開球2.2

腦機接口

X

醫(yī)療健康資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理腦機接口在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用腦機接口在醫(yī)療健康的領(lǐng)域的主要應(yīng)用場景包括：意識與認(rèn)知障礙診療：通過腦機接口設(shè)備獲取并分析“植物人”患者的腦電信號，掌握患者的意識狀態(tài)，實現(xiàn)意識障礙診斷與評定，甚至與意識障礙患者實現(xiàn)交流。有助于醫(yī)生判別患者是否有喚醒康復(fù)的可能，有針對性的采取治療措施。精神疾病診療：基于腦電信號的情感識別研究用于輔助抑郁癥、焦慮癥等精神類疾病發(fā)病機制的研究和治療。感覺缺陷診療：使患者自身的感覺信息被腦機接口設(shè)備解碼，實現(xiàn)感覺恢復(fù)，目前該項技術(shù)已經(jīng)在聽覺、視覺、觸覺等感覺缺陷診療中發(fā)揮積極作用，未來可期。癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙診療：通過腦電輸出和判斷大腦的功能和疾病的信號，以誘發(fā)患者功能區(qū)的響應(yīng)，通過手術(shù)切除、熱凝、激光損毀等技術(shù)實現(xiàn)改變和治療大腦的癲癇網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)在臨床成熟應(yīng)用。無意識植物人狀態(tài)患者使用腦機接口設(shè)備實現(xiàn)交流 非侵入式可穿戴腦電波康復(fù)系統(tǒng)被證明可改善孤獨癥兒童的神經(jīng)調(diào)節(jié)腦機接口在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用在娛樂領(lǐng)域，腦機接口呈現(xiàn)出與玩具、VR/AR

結(jié)合的發(fā)展特征。出現(xiàn)腦控小車、腦控

VR/AR

等產(chǎn)品。美國科技公司

Cognixion

在

2020年發(fā)布了基于腦機接口的

AR

頭顯，可在屏幕、游戲、電話、辦公影音等多個場景實現(xiàn)沉浸式體驗。云睿智能（EEGSmart）開發(fā)出了基于腦機接口技術(shù)用一年操控的意念無人機Udrone。目前腦機接口游戲產(chǎn)品主要以評估專注力為主的初級游戲為主。游戲模式相對簡單，與移動游戲產(chǎn)業(yè)最初的“捕魚”“切水果”模式類似。2.2

腦機接口

X

娛樂內(nèi)容Cognixion發(fā)布基于腦機接口的AR頭顯資料來源：Cognixion官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理EEGSmart發(fā)布的Udrone意念無人機資料來源：EEGSmart官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理NeuroSky發(fā)布的可用于玩游戲的頭戴設(shè)備Mindwave

Mobile

2資料來源：NeuroSky官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理2.3

腦機接口

X

教育、智能家居、汽車等腦機接口在其他領(lǐng)域的應(yīng)用教育領(lǐng)域：腦機接口技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用包括注意力監(jiān)測、壓力監(jiān)測、教學(xué)設(shè)計、智能學(xué)習(xí)和記憶增強，甚至?xí)嵏铂F(xiàn)有教育模式。清華大學(xué)心理學(xué)系和教育研究院聯(lián)合團隊已經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)期末考試中可以記錄到與學(xué)生數(shù)學(xué)焦慮特質(zhì)顯著相關(guān)的神經(jīng)生理標(biāo)志物，基于腦機接口技術(shù)和神經(jīng)反饋技術(shù)，可以通過調(diào)控該神經(jīng)生理標(biāo)志物緩解和改善學(xué)生的數(shù)學(xué)焦慮。其他領(lǐng)域：被動式腦機接口技術(shù)在應(yīng)急管理部門、安防、電力、鐵路、交通等行業(yè)也具有廣闊應(yīng)用前景。其中疲勞監(jiān)測是熱點方向。澳大利亞的

SmartCap

公司生產(chǎn)的智能帽可實時采集駕駛員（尤其是采礦、物流、客運等專業(yè)司機）的腦電信號并分析，從而判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)。SmartCap通過手機實時進行疲勞監(jiān)測資料來源：SmartCap官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理BrainCo為學(xué)生研發(fā)的專門設(shè)備NeuroMakerSTEMKit資料來源：BrainCo官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理2.3

腦機接口：元宇宙的終極入口？Roblox：通向“元宇宙”的8個關(guān)鍵特征，即Identity（身份）、Friends（朋友）、Immersiveness（沉浸感）、LowFriction（低延遲）、Variety（多樣性）、Anywhere（隨地）、Economy（經(jīng)濟）、Civility（文明）VR/AR構(gòu)成了當(dāng)前進入虛擬3D數(shù)字世界的主要方式《黑客帝國》

VS

《頭號玩家》，腦機接口有望成為元宇宙入口的終極形態(tài)《黑客帝國》《頭號玩家》Roblox元宇宙8個關(guān)鍵特征資料來源：公司公告，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：豆瓣，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：豆瓣，國信證券經(jīng)濟研究所整理2.4

腦機接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展加速腦機接口企業(yè)的增長數(shù)量加速，腦機產(chǎn)業(yè)邁入蓬勃發(fā)展階段。目前全球提供腦機接口產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的公司有兩百余家，主要集中在美國和中國。在

2014

年以后，由于腦機接口技術(shù)成熟度提升，產(chǎn)品和服務(wù)廣泛被市場接受,不斷有新公司進入該領(lǐng)域，目前每年新增公司超過10家，明顯高于2014年前水平。全球腦機接口專利申請近些年加速增長，成果轉(zhuǎn)化踐行積極。2010年至2021年期間，腦機接口的有效發(fā)明和實用新型專利許可量達到一百余件，2015年開始許可活動逐漸活躍，年許可量接近10件，一定程度體現(xiàn)出技術(shù)逐步走出實驗室，向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用落地?；ヂ?lián)網(wǎng)科技巨頭紛紛介入腦機接口領(lǐng)域。谷歌、微軟、Facebook

等科技巨頭也開始布局開發(fā)底層技術(shù)。2014年后阿里、百度、科大訊飛等公司以投資并購方式入局腦機接口領(lǐng)域，陸續(xù)推出各自人工智能腦計劃。

例如，科大訊飛研究課堂教學(xué)方法改進和效果評估；淘寶研究意念購物下單；游戲公司米哈游與大學(xué)合作打造結(jié)合腦機技術(shù)的“虛擬世界”游戲。歷年新增腦機接口企業(yè)數(shù)量資料來源：中國信息通信研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理腦機接口全球?qū)＠暾堏厔葙Y料來源：中國信息通信研究院，國信證券經(jīng)濟研究所整理2.5

腦機接口政策支持腦科學(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劃——腦科學(xué)和類腦科學(xué)研究。在十四五規(guī)劃和

2035

年遠景目標(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)劃中進一步指出需要加強原創(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)研究專項規(guī)劃》明確提出了腦與認(rèn)知、腦機智能、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，而研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦機智能新技術(shù)為“兩翼”。地方也重視并出臺腦科學(xué)和類腦科學(xué)的相關(guān)政策。中國腦計劃框架圖資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理各地方腦機接口相關(guān)發(fā)展政策資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟、政府網(wǎng)站，國信證券經(jīng)濟研究所整理時間地區(qū)具體內(nèi)容2015年5月上海發(fā)布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。2018年12月上海腦與類腦智能基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化應(yīng)用研究市級重大專項啟動實施，隨之啟動的還有“全

腦神經(jīng)聯(lián)結(jié)圖譜與克隆猴模型計劃”等相關(guān)專項。2018年11月北京征集

2018

年六大技術(shù)領(lǐng)域儲備課題，其中第一大領(lǐng)域就是認(rèn)知與類腦技術(shù)。2019年北京北京市經(jīng)濟和信息化局發(fā)布關(guān)于印發(fā)《北京市機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2019—2022

年)》的通知，該行動方案重點工作指出“面向養(yǎng)老、健康服務(wù)領(lǐng)域，布局機器學(xué)習(xí)、

觸覺反饋、增強現(xiàn)實、腦機接口等關(guān)鍵技術(shù)，推動多功能手臂、外骨骼機器人

等康復(fù)機器人以及智能護理機器人的研發(fā)生產(chǎn)”。2021年杭州杭州西湖區(qū)率先布局腦機智能產(chǎn)業(yè)，全力打造腦機智能產(chǎn)業(yè)鏈。2022年10月上海上海市發(fā)布《上海打造未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地發(fā)展壯大未來產(chǎn)業(yè)集群行動方案》，加速非侵入式腦機接口技術(shù)、腦機融合技術(shù)、類腦芯片技術(shù)、大腦計算神經(jīng)模型等領(lǐng)域突破。加強腦科學(xué)相關(guān)研發(fā)創(chuàng)新，探索腦機接口技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的運用。2.6

腦機接口發(fā)展的技術(shù)挑戰(zhàn)腦電信號采集方法有待改進。1）侵入式接口最大的挑戰(zhàn)是手術(shù)如何將對腦部的損傷降到最低，并且隨著植入時間延長，穿刺電極被炎癥細胞包裹，會導(dǎo)致信號缺失；2）非侵入式信號較差，腦電信號采集過程中，夾雜著不少干擾成分，如肌信號干擾等，因此設(shè)計抗干擾能力強的腦電信號采集設(shè)備等問題有待解決。軟件系統(tǒng)穩(wěn)定性、自適應(yīng)性較差，信號處理方式和信息轉(zhuǎn)換速度有待提升。目前，腦機接口系統(tǒng)的最大信息轉(zhuǎn)換速度可大于300bit/min，此速度與正常交流時所需的速度存在差距。如何改善信號處理方法使之系統(tǒng)化、通用化，從而快速、精確、有效地設(shè)計出實用腦機接口系統(tǒng)的問題也有待研究。侵入式腦機接口對植入芯片的軟硬件要求較高。1）硬件設(shè)計開發(fā)上，植入芯片對集成工藝、微加工制造技術(shù)、測試技術(shù)、感應(yīng)供電提出新要求；2）軟件系統(tǒng)上，植入芯片的軟件系統(tǒng)則對數(shù)字模塊架構(gòu)和邏輯設(shè)計、建模、驅(qū)動

程序、信號放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮、編解碼提出較高的要求。如何把信號精確地傳送到腦內(nèi)相關(guān)技術(shù)有待探索。該技術(shù)的實現(xiàn)才意味著實質(zhì)性的腦機互動、甚至實現(xiàn)腦腦互動。由于大腦對視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺等感知非常復(fù)雜，不是單一而是混合的，如何進行多模態(tài)感知的混合解析，并高效地編譯為腦可“讀”的“兼容數(shù)據(jù)”，這些技術(shù)挑戰(zhàn)仍需要有待探索。腦機接口在市場化落地方面不確定性較高。侵入式腦機接口技術(shù)在市場化落地時，對基礎(chǔ)理論研究和工程實現(xiàn)具有極高要求，投入回報周期長，對復(fù)合型人才依賴度高，開發(fā)成本高，且需要進行臨床試驗等證明安全性耗時久，因此從市場角度看短時期內(nèi)應(yīng)用范圍仍然極窄，在一定時期內(nèi)仍主要集中在科學(xué)研究和重癥醫(yī)療領(lǐng)域。從安全和倫理的角度，包括黑客攻擊、意念控制、數(shù)據(jù)竊取等隱私泄露風(fēng)險存在。設(shè)備安全問題、個人隱私安全問題、知情和同意權(quán)問題、自主性和責(zé)任歸屬問題，以及使用腦機接口設(shè)備獲取某種“能力”之后可能引起的社會公平公正問題都成為腦機接口發(fā)展的潛在挑戰(zhàn)。2.7

腦機接口發(fā)展的其他挑戰(zhàn)國內(nèi)外代表公司和研究機構(gòu)03Synchron2016年公司成立，通過對羊的實驗成功展示其產(chǎn)品stentrodeTM實現(xiàn)血管ECoG的長期腦活動記錄2018年公司表明可以從血管內(nèi)部實現(xiàn)局部腦刺激而無需進行開放式腦部手術(shù)2021年公司在臨床試驗中對兩名患者成功植入stentrodeTM

，幫助患者實現(xiàn)通過外部設(shè)備獨立控制短信、電子郵件和網(wǎng)上銀行公司成為第一家從FDA獲得臨床研究性器械豁免（IDE）以進行永久植入BCI臨床試驗的公司2022年資料來源：Synchron官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理第一步：醫(yī)生在病人頸部切開一個切口，通過導(dǎo)管將支架通過頸靜脈注入運動皮層內(nèi)的血管。當(dāng)導(dǎo)管被移除時，

stentrodeTM

（右圖圓柱形中空金屬絲網(wǎng)）打開并開始與血管的外邊緣融合。該過程與植入冠狀動脈支架非常相似，只需幾分鐘。第二步：通過導(dǎo)線將stentrodeTM連接到到植入患者胸部的計算設(shè)備。外科醫(yī)生須在患者皮膚下為電線創(chuàng)建一個隧道，并為該設(shè)備創(chuàng)建一個口袋，就像安裝起搏器一樣。當(dāng)大腦神經(jīng)元放電時，腦內(nèi)支架讀取信號，計算設(shè)備放大這些信號，并通過藍牙將它們發(fā)送到電腦或智能手機。資料來源：Bloomberg

News，國信證券經(jīng)濟研究所整理一名美國肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS）患者通過手術(shù)植入stentrodeTM成功實現(xiàn)通過意識操控電子設(shè)備，實現(xiàn)發(fā)送短信、在線購物等目的資料來源：Synchron官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理stentrodeTM

植入過程stentrodeTM

產(chǎn)品圖3.1

國內(nèi)外代表公司Synchron是當(dāng)前BCI領(lǐng)域領(lǐng)先企業(yè)，于2021年成為第一家從美國FDA獲得臨床研究性器械豁免（IDE）以進行永久植入BCI臨床試驗的公司。公司產(chǎn)品stentrodeTM通過微創(chuàng)腦機接口技術(shù)，在減少對大腦侵入和提高大腦信號的清晰程度中實現(xiàn)相對平衡，以幫助失去行動和說話能力的患者通過設(shè)備實現(xiàn)交流。Synchron的技術(shù)仍處于開發(fā)的早期階段，公司未來的目標(biāo)是縮小設(shè)備的尺寸，同時提高它們的計算能力，最終實現(xiàn)能夠在每個患者大腦的不同部位放置大量的支架，讓它們執(zhí)行更多的功能。公司發(fā)展歷程NeuraLink2016年，包括馬斯克在內(nèi)的共八位創(chuàng)始人推出了腦機接口（BCI）技術(shù)初創(chuàng)公司NeuraLink。公司專注于高帶寬侵入式腦機接口技術(shù)，致力于將大腦和網(wǎng)絡(luò)相連通。NeuraLink開發(fā)了馬斯克稱之為“神經(jīng)蕾絲”的柔性電極技術(shù)，在人腦中植入細小的電極，微米級的螺紋插入大腦控制運動的區(qū)域。每根線都包含許多電極，并將其連接到植入物。根據(jù)2019年NeuraLink首次對外公布的成果，這種接口系統(tǒng)由一組電子芯片和一些厚度只有4至6微米、寬度比人頭發(fā)絲還細的絲線組成。整個系統(tǒng)包含3072個傳感器，分布在大約100根柔性絲線上。公司發(fā)展歷程2016年馬斯克和多位專家學(xué)者一同創(chuàng)立公司2019年NeuraLink實現(xiàn)以數(shù)千電極記錄老鼠腦部活動2020年將直徑23mm的芯片（Link

V0.9）植入了豬腦，并且實現(xiàn)了神經(jīng)信號的讀取及寫入2021年發(fā)布最新研究成果讓大腦植入芯片的猴子通過意念玩游戲連接器植入大腦封裝好的連接器，將用于在大腦中處理和傳輸神經(jīng)信號的裝置“神經(jīng)蕾絲”每個小而柔軟的絲線都包含許多檢測神經(jīng)信號的電極充電器緊湊感應(yīng)型充電器能夠無線連接植入裝置，從外部為其充電資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟、公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理NeuraLink

BCI大腦植入物3.1

國內(nèi)外代表公司3.1

國內(nèi)外代表公司資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理MindMazeMindMaze創(chuàng)立于2012年，總部位于瑞士洛桑。公司致力于通過非侵入式腦機接口研究，加速人類恢復(fù)、學(xué)習(xí)和適應(yīng)的能力。通過在神經(jīng)科學(xué)、生物傳感、工程、混合現(xiàn)實和人工智能等交叉領(lǐng)域的研究，公司提高神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者的康復(fù)潛力，并獲得FDA批準(zhǔn)和CE標(biāo)志，致力于創(chuàng)建大腦健康的通用平臺。公司當(dāng)前主要產(chǎn)品主要涉及：MindMotion

Go：家庭神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)平臺；MindPod：通過動畫游戲體驗促進患者運動技能和認(rèn)知功能的恢復(fù)；Elvira：一款具有AR、VR、手部跟蹤和神經(jīng)傳感器的混合現(xiàn)實頭顯。

Elvira利用其神經(jīng)技術(shù)引擎，通過神經(jīng)讀數(shù)預(yù)測玩家的意圖，并將其與跟蹤的身體運動相協(xié)調(diào)以彌補虛擬世界和現(xiàn)實世界的差距，以增加游戲沉浸感。同時游戲中讀取的生理指標(biāo)有助于專注健康的游戲和應(yīng)用的開發(fā)，以促進放松和正念。家庭神經(jīng)體統(tǒng)康復(fù)平臺MindMotion

Go MindPod海豚動畫游戲 Elvira頭顯BrainRobotic

HandBrainCo開發(fā)的智能仿生手，這一款基于腦機接口技術(shù)的假肢不同于傳統(tǒng)的套筒假體基本上只是在肢體殘端開槽，新系統(tǒng)是一種神經(jīng)-肌肉-骨骼假體，它可以直接與肢體殘端的神經(jīng)和肌肉對接，用戶可以用自己的大腦來控制它，從而在使用過程中達到逼真的效果。BrainCo

強腦科技BrainCo于2015年創(chuàng)立，是哈佛創(chuàng)新實驗室孵化的第一支華人團隊。BrainCo最先從教育領(lǐng)域切入，同時也涉足醫(yī)療及游戲領(lǐng)域，產(chǎn)品包括

Focus

專注力訓(xùn)練系統(tǒng)、智能仿生手、正念舒壓等，其腦機接口

AI

假肢成為《時代》雜志發(fā)布的2019

年年度最佳創(chuàng)新產(chǎn)品之一。目前公司產(chǎn)品主要涉及兩個方面：1）BrainRoboticHand（智能仿生手）；2）FocusCalm（專注力訓(xùn)練設(shè)備）。BrainCo當(dāng)前產(chǎn)品服務(wù)介紹資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理Focus

Calm

–

專注力訓(xùn)練設(shè)備產(chǎn)品包括硬件、軟件兩部分。硬件頭環(huán)是信號精度領(lǐng)先的腦檢測設(shè)備，結(jié)合FocusNow軟件系統(tǒng)與腦神經(jīng)反饋訓(xùn)練，以提升專注力。Focus專注力訓(xùn)練設(shè)備已廣泛應(yīng)用于腦疾病治療與預(yù)防、運動員訓(xùn)練及學(xué)生專注力提升等多種場景。3.1

國內(nèi)外代表公司2016年6月公司成立2018年12月推出C端腦機產(chǎn)品，與十余家醫(yī)院合作2019年10月公司首個面向個人市場的腦機產(chǎn)品上市2020年12月公司獲評“2020年度十大創(chuàng)新力公司”，擁有百余項專利2021年6月SleepUp腦機產(chǎn)品發(fā)布資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理資料來源：公司官網(wǎng)，國信證券經(jīng)濟研究所整理公司發(fā)展歷程BrainUp

腦陸科技腦陸科技成立于2016年6月，總部位于北京，是一家基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的腦機交互開放平臺，專注于突破腦機接口底層技術(shù)，將腦機接口與人工智能技術(shù)結(jié)合應(yīng)用落地，以實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化。公司當(dāng)前主要產(chǎn)品為：1）可穿戴醫(yī)療級睡眠儀，通過粉噪音、白噪音等節(jié)律聲波對神經(jīng)實時調(diào)控，優(yōu)化深度睡眠時長；2）BCI智慧安全帽，在完成安全防護的同時，對人的精神不安全狀況和生理狀況進行監(jiān)測，實時進行安全預(yù)警，提升安全管理?？纱┐麽t(yī)療級睡眠儀BCI智慧安全帽3.1

國內(nèi)外代表公司公司名稱國家專注領(lǐng)域信號采集技術(shù)產(chǎn)品NeuraLink美國腦科學(xué)應(yīng)用和人類智能侵入式2020年，將直徑23mm的芯片（Link

V0.9）植入了豬腦，并且實現(xiàn)了神經(jīng)信號的讀取及寫入。2021

年發(fā)布最新研究成果讓植入大腦芯片的猴子通過意念玩游戲。。開發(fā)“神經(jīng)蕾絲”的技術(shù)，在人腦中植入細小的電極，微米級的螺紋插入大腦控制運動的區(qū)域。每根線都包含許多電極，并將其連接到植入物。Kernel美國腦科學(xué)應(yīng)用和人類智能侵入式研究一種同時測量和刺激許多神經(jīng)元電脈沖的方法。用于抑郁癥或老年癡呆癥等疾病的臨床治療。BrainGate美國醫(yī)療健康侵入式產(chǎn)品主要應(yīng)用于失去四肢或其他身體功能失控的患者。2017

年實現(xiàn)

BCI

字符輸入、

控制自己的軀干和手吃飯。Paradromics美國醫(yī)療健康侵入式專注于侵入式腦機接口研究，能讓患有如失明、耳聾和癱瘓的患者使用該技術(shù)與外界重新獲得溝通和聯(lián)系。研發(fā)了名為“神經(jīng)輸入輸出總線（NIOB）”的腦機接口研究終端。NIOB

還在臨床前開發(fā)階段，預(yù)計將在2021年或2022年進行人體實驗。NeuroPace美國醫(yī)療健康侵入式通過響應(yīng)性腦刺激來治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病。用于癲癇治療的腦部植入裝置RNS

Stimulator，并于

2013

年11

月被

FDA

批準(zhǔn)上市。Synchron美國醫(yī)療健康微創(chuàng)式已獲得

FDA

的批準(zhǔn)，可以開始對其大腦芯片進行人體臨床試驗。其旗艦產(chǎn)品Stentrode采用類似于心臟搭橋，以微創(chuàng)的方式將網(wǎng)狀的Stentrode傳感器通過血管輸送到大腦。到達指定位置后，這種傳感器會自動膨脹，緊貼血管壁，從而捕捉大腦產(chǎn)生的電信號。BrainMaster美國醫(yī)療健康非侵入式提供臨床級和科研級的高精度腦電測量設(shè)備。NeuroSky美國消費級腦機接口產(chǎn)品非侵入式針對冥想、游戲等需求開發(fā)移動可穿戴

EEG

設(shè)備和情緒監(jiān)測產(chǎn)品。Emotiv美國消費級腦機接口產(chǎn)品非侵入式針對冥想、游戲等需求開發(fā)移動可穿戴

EEG

設(shè)備和情緒監(jiān)測產(chǎn)品。BrainCo美國醫(yī)療、教育和游戲非侵入式最先從教育領(lǐng)域切入，同時也涉足醫(yī)療及游戲領(lǐng)域，產(chǎn)品包括Focus專注力訓(xùn)練系統(tǒng)、智能仿生手、正念舒壓等Mindmaze瑞士醫(yī)療健康和游戲非侵入式致力于將

VR/AR

和腦機接口結(jié)合，切入醫(yī)療健康和游戲這兩大領(lǐng)域。開發(fā)了集成了可穿戴頭顯和

3D

動捕相機的用戶界面，用神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者創(chuàng)造

VR

和

AR環(huán)境。InteraXon加拿大消費級腦機接口產(chǎn)品非侵入式做針對于冥想、游戲等需求的移動可穿戴

EEG

設(shè)備，往往也有配套的

APP

和

SDK

提供給用戶和開發(fā)者。G.tec奧地利軟件系統(tǒng)非侵入式研發(fā)高精度腦電測量設(shè)備、軟件以及生物信號處理系統(tǒng)等。，資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理腦機接口國外主要公司3.1

國內(nèi)外代表公司公司名稱簡介研究方向產(chǎn)品博?？党闪⒂?011年，

由清華大學(xué)神經(jīng)工程實驗室專家創(chuàng)立非侵入式、微創(chuàng)腦機接口搭建以神經(jīng)信號采集、解析、反饋為核心的腦機接口技術(shù)平臺，形成無創(chuàng)微創(chuàng)系列產(chǎn)品與解決方案，研發(fā)重點在腦科學(xué)研究，精神與心理疾病篩查各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的監(jiān)護、診療與康復(fù)等領(lǐng)域。BrainCo（浙江強腦科技有限公司）2015年創(chuàng)立，哈佛創(chuàng)新實驗室孵化的第一支華人團隊非侵入式研發(fā)非侵入式可穿戴設(shè)備，用于認(rèn)知和情緒訓(xùn)練、半癱患者功能恢復(fù)。

采用無創(chuàng)的非侵入式混合腦機接口技術(shù)，通過佩戴設(shè)備收集

處理人體的腦電信號（EEG）和肌電信（EMG），實現(xiàn)對大腦信息的讀取和外部設(shè)備的控制。念通智能成立于2016年，

孵化于上海交通大學(xué)機電實驗室肢體康復(fù)設(shè)備的研發(fā)生產(chǎn)，主要產(chǎn)品是腦電帽一款

eCon

無線腦電采集設(shè)備，可以從大腦表皮采集和保存用戶的腦電波信號；eConHand

手功能康復(fù)設(shè)備，用于輔助中風(fēng)患者進行手功能康復(fù)訓(xùn)練。腦陸科技成立于2018年，總部位于北京專注于腦科學(xué)、腦健康篩查、腦電算法、腦電數(shù)據(jù)開放平臺等腦科學(xué)前沿科技應(yīng)用家用助眠智能腦機交互頭環(huán)

BrainUp，進行全方位的腦電信號監(jiān)測。臻泰智能成立于2018年，

依托西安交通大學(xué)技術(shù)優(yōu)勢腦控主被動協(xié)同康復(fù)機器人及各類腦機接口相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用的研發(fā)無線便攜式醫(yī)療級腦電頭帶，可應(yīng)用于睡眠監(jiān)測、情緒識別以及認(rèn)知康復(fù)江蘇集萃腦機融合研究所2019

年成立于蘇州，依托中科院半導(dǎo)體所研究團隊專注于開發(fā)腦狀態(tài)檢測和腦-機接口的核心器件和解決方案采用腦電信號監(jiān)測、識別疲勞狀態(tài)，采用高能效比邊緣計算處理器實現(xiàn)復(fù)雜腦機接口算法的本地執(zhí)行。妞諾科技2014

年

12

月成立于杭州腦科學(xué)醫(yī)療整體解決方案、AI

算法技術(shù)研究、軟硬件產(chǎn)品研發(fā)腦科學(xué)病例數(shù)據(jù)庫及算法、腦科學(xué)大數(shù)據(jù)云平臺和腦電圖儀等自主研發(fā)配套硬件。中電云腦（天津科技有限公司）2018

年成立于天津天津大學(xué)和中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團合作，打造國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)云腦中心2019

年，研發(fā)了一款高集成腦-機交互芯片“腦語者”。腦機接口國內(nèi)主要公司資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理3.1

國內(nèi)外代表公司單位類別研究方向和成果美國明尼蘇達大學(xué)非侵入式生物電系統(tǒng)（腦電及心電）研究。2019

年，成功開發(fā)出第一款由大腦控制的機器人手臂，具有連續(xù)跟蹤計算機光標(biāo)的能力。加州大學(xué)侵入式通過

ECoG

電極矩陣采集大腦顱內(nèi)腦電，結(jié)合深度學(xué)習(xí)和最新語音合成技術(shù)，將神經(jīng)信號轉(zhuǎn)化成自然的合成語音。美國加州大學(xué)圣地亞哥分校

Swartz計算神經(jīng)科

學(xué)中心非侵入式從

EEG、MEG、fMRI

等方法上觀察和模擬多個大腦區(qū)域的功能活動之

間的動態(tài)相互作用，開發(fā)出

EEGLB、FMRLAB

和

BCILAB

平臺。美國

Wadsworth中心非侵入式首次證明了

EEG

感覺運動節(jié)律對基于

BCI

的通信和控制的有用性，并將其擴展到多維運動控制；開發(fā)了通用的

BCI

軟件平臺

BCI2000。杜克大學(xué)

NicolelisLab非侵入式在人類患者和非人類靈長類動物的神經(jīng)元群體編碼、腦機接口和神經(jīng)假體研究方面具有開創(chuàng)性研究。支持用覆蓋廣大皮層區(qū)域的電極來提取神經(jīng)信號、驅(qū)動腦機接口。哈佛大學(xué)

Lab

of

Dr.

SydneyCash非侵入式采用非侵入設(shè)備測量大腦活動和結(jié)構(gòu)，獲取大腦整體視圖。奧地利格拉茨技術(shù)大學(xué)非侵入式采用事件相關(guān)同步/去同步電位作為腦機接口輸入，完成了運動想象控制外圍設(shè)備。2015

年發(fā)布了一份腦機接口研究路線圖。柏林工業(yè)大學(xué)非侵入式發(fā)布了一款可同時采集腦電、功能近紅外腦功能像，以及其他常規(guī)生理參數(shù)（如心電、肌電和加速度等）的無線模塊化硬件架構(gòu)。推出了同時采集腦電與近紅外腦功能影像信息的混合腦機接口數(shù)據(jù)集。德國圖賓根大學(xué)非侵入式基于功能近紅外腦功能成像，實現(xiàn)了首個可應(yīng)用于

CLIS

患者的腦機接口系統(tǒng)。斯坦福大學(xué)神經(jīng)義肢移動實驗室侵入式為癱瘓患者提供腦機接口臨床治療方案。其目標(biāo)是提取植入大腦的電極記錄信號為輔助技術(shù)提供準(zhǔn)確、高效、魯棒的控制。資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理腦機接口技術(shù)國外主要研究機構(gòu)3.2

國內(nèi)外代表研究機構(gòu)單位類別研究方向和成果清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院

BCI實驗室

高小榕教授團隊非侵入式率先提出并實現(xiàn)基于

SSVEP

的非侵入型

BCI

技術(shù)，通過解碼大腦初級視覺皮層的振蕩頻率，確定用戶所注視的刺激物，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的指令輸出。華南理工大學(xué)自動化科

學(xué)與工程學(xué)院李遠清教授團隊非侵入式在基于腦機接口的植物人意識檢測方面取得很好的科研成果；建立了腦機接口研發(fā)平臺及多個腦機接口系統(tǒng)，包括腦控輪椅，腦控護理床、

腦控電視、腦控電燈等。上海交通大學(xué)計算機科學(xué)與工程系呂寶糧教授團隊非侵入式在腦電與情感識別，以及疲勞駕駛方面的成果顯著。天津大學(xué)醫(yī)學(xué)工程與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院明東教授團隊非侵入式以腦-機交互為研究主線，重點面向特種醫(yī)學(xué)與人機工程、物理醫(yī)學(xué)與康復(fù)工程等重大領(lǐng)域的工程應(yīng)用，開展了以神經(jīng)工效感知交互、人工神經(jīng)康復(fù)機器人、新型腦-機接口與定量腦電信息標(biāo)定等為代表的

神經(jīng)系統(tǒng)認(rèn)知與調(diào)控新方法、新技術(shù)研究。華東理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院金晶教授團隊非侵入式研究基于腦機接口技術(shù)的腦卒中病人的新型康復(fù)技術(shù)、肌萎縮側(cè)索硬化病人的輔助技術(shù)設(shè)計、模式識別與機器學(xué)習(xí)在生物信號識別中的應(yīng)用。北京理工大學(xué)機械與車輛學(xué)院畢路拯教授團隊非侵入式基于運動想象的腦機接口在車輛控制方面的研究。上海大學(xué)機電工程與自動化學(xué)院楊幫華教授團隊非侵入式主要研究運動想象腦機接口解碼技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、BCI

結(jié)合

VR

技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用，包括腦卒中患者康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)等。華中科技大學(xué)自動化學(xué)院腦機接口與機器學(xué)習(xí)實驗室伍冬睿教授團隊非侵入式腦機接口的情感運算和智能醫(yī)療。西安交通大學(xué)徐光華教授團隊非侵入式重點研究中風(fēng)康復(fù)的腦機主被動協(xié)同康復(fù)機理，腦控中風(fēng)康復(fù)機器人。昆明理工大學(xué)伏云發(fā)教授團隊非侵入式重點研究腦信息處理與腦-機交互控制和通信的理論、方法、模型及創(chuàng)新應(yīng)用；腦功能神經(jīng)成像、腦網(wǎng)絡(luò)連通性計算與腦-計算機接口及創(chuàng)新應(yīng)用。中國科學(xué)院自動化研究所余山研究員團隊侵入式高生物兼容性電極材料、高性能腦機接口芯片、微創(chuàng)植入技術(shù)、高魯棒性編解碼算法等方面的研究。浙江大學(xué)腦機接口研究所鄭筱祥教授團隊侵入式2020年完成國內(nèi)首例侵入式

BCI

臨床轉(zhuǎn)化研究。中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所崔翯研究員團隊侵入式研究興趣主要在于運動控制的神經(jīng)基礎(chǔ)、解碼方法以及腦機接口，以期幫助類腦智能機器人的設(shè)計和運動障礙病患的假肢和康復(fù)。腦機接口技術(shù)國內(nèi)主要研究機構(gòu)資料來源：中國人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟，國信證券經(jīng)濟研究所整理3.2

國內(nèi)外代表研究機構(gòu)投資觀點04投資建議腦機接口具備廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域與市場前景。1）根據(jù)Mckinsey的研究報告，預(yù)計腦機接口相關(guān)市場規(guī)模在2030-2040期間可達700億-2000億美元，具備廣闊的市場應(yīng)用前景；2）應(yīng)用場景上來看，一方面對腦機制的根本理解可為腦疾病帶來新型療法，另一方面，依托腦機接口的意念控制機器、腦控開關(guān)等新一代交互方式在醫(yī)療、教育和消費品等市場具備較大的應(yīng)用潛力。具體來看，腦機接口技術(shù)有望在醫(yī)療健康、游戲娛樂（VR/AR、游戲等）、教育等場景大放異彩；3）從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，目前全球提供腦機接口產(chǎn)品和業(yè)務(wù)的公司有兩百余家，主要集中在美國和中國；互聯(lián)網(wǎng)科技巨頭紛紛介入腦機接口領(lǐng)域。谷歌、微軟、Facebook

等科技巨頭也開始布局開發(fā)底層技術(shù)。2014年后阿里、百度、科大訊飛等公司以投資并購方式入局腦機接口領(lǐng)域，陸續(xù)推出各自人工智能腦計劃。例如，科大訊飛研究課堂教學(xué)方法改進和效果評估；淘寶研究意念購物下單；游戲公司米哈游與大學(xué)合作打造結(jié)合腦機技術(shù)的“虛擬世界”游戲等等；4）產(chǎn)業(yè)政策上，2016年我國啟動中國腦計劃——腦科學(xué)和類腦科學(xué)研究。在十四五規(guī)劃和

2035

年遠景目標(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)劃中進一步指出需要加強原創(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。2022年10月，上海市則發(fā)布《上海打造未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地發(fā)展壯大未來產(chǎn)業(yè)集群行動方案》，加速非侵入式腦機接口技術(shù)、腦機融合技術(shù)、類腦芯片技術(shù)、大腦計算神經(jīng)模型等領(lǐng)域突破。加強腦科學(xué)相關(guān)研發(fā)創(chuàng)新，探索腦機接口技術(shù)在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的運用。技術(shù)尚未成熟，但部分頭部公司在場景和產(chǎn)品上邁出重要里程碑。1）海外市場來看，Synchron于2021年成為第一家從美國FDA獲得臨床研究性器械豁免（IDE）以進行永久植入BCI臨床試驗的公司。創(chuàng)立于2012年的MindMaze已經(jīng)推出MindMotion

Go（家庭神經(jīng)系統(tǒng)康復(fù)平臺）、MindPod（通過動畫游戲體驗促進患者運動技能和認(rèn)知功能的恢復(fù)）、Elvira（具有AR、VR、手部跟蹤和神經(jīng)傳感器的混合現(xiàn)實頭顯）三大產(chǎn)品平臺，并有眾多頭部公司、創(chuàng)業(yè)團隊、科研機構(gòu)持續(xù)加入；2）國內(nèi)亦出現(xiàn)了以腦陸科技、博?？档葹榇淼膭?chuàng)業(yè)團隊、以清華大學(xué)、中科院等為代表科研機構(gòu)持續(xù)加大投入。投資建議：關(guān)注技術(shù)進展，把握上下游投資機會及場景落地所帶來的主題投資機會。當(dāng)前腦機接口相關(guān)技術(shù)尚處于早期，但是從應(yīng)用領(lǐng)域和未來商業(yè)價值上均具備較大潛力，建議重點關(guān)注兩條主線：1）技術(shù)驅(qū)動下的軟硬件領(lǐng)域，關(guān)注采集、外控、醫(yī)療設(shè)備、消費電子等領(lǐng)域進展；2）長期來看，腦機接口相關(guān)軟硬件技術(shù)有望在VR/AR、元宇宙等領(lǐng)域成熟落地并帶來全新交互體現(xiàn)，持續(xù)看好元宇宙、VR/AR等領(lǐng)域發(fā)展，關(guān)注a）在腦機接口領(lǐng)域布局的相關(guān)標(biāo)的三七互娛（旗下產(chǎn)業(yè)基金投資腦機

AI

技術(shù)公司華南腦控）、湯姆貓（與杭州妞諾霄云戰(zhàn)略合作，設(shè)立金科湯姆貓生命科技與浙江大學(xué)等機構(gòu)合作）等標(biāo)的；b）元宇宙/VRAR受益標(biāo)的：游戲（愷英網(wǎng)絡(luò)、寶通科技、完美世界、三七互娛等），視頻（頭部視頻平臺、影視內(nèi)容公司、直播電商等場景，關(guān)注芒果超媒、星期六、華策影視、奧飛娛樂、光線傳媒、中文在線、捷成股份等），數(shù)字藏品（視覺中國、浙文互聯(lián)、三人行等）。重點公司盈利預(yù)測與估值公司公司投資昨收盤總市值EPSPE代碼名稱評級（元）（億元）202020212022E2023E202020212022E2023E300788.SZ中信出版增持20.338.601.481.271.101.34 14161815603096.SH新經(jīng)典增持18.3729.851.350.801.131.38 14231613603999.SH讀者傳媒增持4.9928.7490.22 39342723002292.SZ奧飛娛樂增持4.6368.46(0.30)(0.28)0.010.10 (15)(16)38047002739.SZ萬達電影增持11.68254.55(3.06)0.05(0.18)0.53 (4)239(66)22300133.SZ華策影視買入4.5285.930.28 22211916300251.SZ光線傳媒買入7.67225.010.10(0.11)0.250.