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1、腦機(jī)接口：大腦與外部的直接通信
腦機(jī)接口（BCI-Brain-MachineInterface）的定義：指在人或動(dòng)物大腦與外部設(shè)備之間創(chuàng)建的直接連接實(shí)現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換，其工作流程包括腦電信號(hào)的采集和獲取、信號(hào)處理、信號(hào)的輸出和執(zhí)行，最終再將信號(hào)反饋給大腦。
腦機(jī)接口技術(shù)是一項(xiàng)革命性的人機(jī)交互技術(shù)，它直接連接大腦與外部設(shè)備，繞過(guò)傳統(tǒng)神經(jīng)肌肉路徑。由于大腦和意識(shí)的物理本質(zhì)是電活動(dòng)，通過(guò)利用大腦的電活動(dòng)，該技術(shù)捕捉腦信號(hào)并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞和控制。
腦機(jī)接口系統(tǒng)主要由用戶（大腦）、腦信號(hào)采集、腦信號(hào)處理與解碼、控制接口、機(jī)器人等外設(shè)和神經(jīng)反饋構(gòu)成。
2、腦機(jī)接口屬于新質(zhì)生產(chǎn)力和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，政策鼓勵(lì)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)
腦機(jī)接口是新質(zhì)生產(chǎn)力和未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向?？倳?023 年9 月在黑龍江考察時(shí)指出“積極培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)，加快形成新質(zhì)生產(chǎn)力，增強(qiáng)發(fā)展新動(dòng)能”。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議指出“要以科技創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新，特別是以顛覆性技術(shù)和前沿技術(shù)催生新產(chǎn)業(yè)、新模式、新動(dòng)能，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力”。當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速演進(jìn)，重大前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)持續(xù)涌現(xiàn)，科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展融合不斷加深，催生出元宇宙、人形機(jī)器人、腦機(jī)接口、量子信息等新產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，大力培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)已成為引領(lǐng)科技進(jìn)步、帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、開(kāi)辟新賽道、塑造新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略選擇。北京、上海、天津、湖北等多地陸續(xù)出臺(tái)培育未來(lái)產(chǎn)業(yè)的政策文件，鼓勵(lì)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2024 年4月，北京出臺(tái)《加快北京市腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案（2024-2030）（征求意見(jiàn)稿）》，是首個(gè)省級(jí)層面腦機(jī)接口專項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策文件。
醫(yī)保支持腦機(jī)接口：2021 年9 月，為促進(jìn)醫(yī)療新技術(shù)的推廣應(yīng)用，進(jìn)一步減輕患者就醫(yī)負(fù)擔(dān)，山東醫(yī)保局新增醫(yī)療服務(wù)項(xiàng)目“腦機(jī)交互康復(fù)訓(xùn)練”并納入醫(yī)?；鹬Ц斗秶?。2024 年4 月，《加快北京市腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案（2024—2030）（征求意見(jiàn)稿）》亦提出“鼓勵(lì)腦疾病的功能評(píng)估、功能康復(fù)、功能替代等醫(yī)療器械納入醫(yī)療保險(xiǎn)和收費(fèi)目錄”。
3、腦機(jī)接口分為三大發(fā)展階段
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(gè)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(gè)階段中蓬勃發(fā)展。
第一個(gè)階段為1970-1980 的科學(xué)幻想階段。1977 年，JacquesJ.Vidal 開(kāi)發(fā)了基于視覺(jué)事件相關(guān)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，通過(guò)注視同一視覺(jué)刺激的不同位置實(shí)現(xiàn)了對(duì)4 種控制指令的選擇；1980 年，德國(guó)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(méi)有取得明顯的進(jìn)展。
第二階段為1980 年代末至1990 年代末的科學(xué)論證階段。美國(guó)和歐洲的少數(shù)先驅(qū)們研發(fā)了首個(gè)實(shí)時(shí)且可行的腦機(jī)接口系統(tǒng)，并開(kāi)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(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)，特別是對(duì)于那些可能無(wú)法使用其他替代方案的患者。同年，Stevo Bozinovski 等人報(bào)道了利用腦電α波控制移動(dòng)機(jī)器人，這是首個(gè)利用腦電進(jìn)行機(jī)器人控制的研究在這個(gè)時(shí)期，研究者們還開(kāi)發(fā)了基于感覺(jué)運(yùn)動(dòng)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(kāi)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(jué)運(yùn)動(dòng)節(jié)律的幅度，以實(shí)現(xiàn)向上或向下移動(dòng)小球。同時(shí)，Gert Pfurtscheller 等人開(kāi)發(fā)了另一種基于感覺(jué)運(yùn)動(dòng)節(jié)律的腦機(jī)接口，用戶必須明確地想象左手或右手運(yùn)動(dòng)，并可以通過(guò)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(dòng)想象的腦機(jī)接口。1992 年，ErichE.Sutter 提出了一種高效的基于視覺(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，利用從視覺(jué)皮層采集的視覺(jué)誘發(fā)電位識(shí)別用戶眼睛的注視方向來(lái)確定選擇拼寫器中哪個(gè)符號(hào)。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(jué)誘發(fā)電位的腦機(jī)接口系統(tǒng)，可以讓用戶通過(guò)選擇意圖指令或控制物理設(shè)備。此外，1999 年的國(guó)際腦機(jī)接口會(huì)議促進(jìn)了歐美學(xué)者對(duì)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)。
第三階段為21 世紀(jì)以來(lái)的技術(shù)爆發(fā)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(lái)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(tīng)覺(jué)腦機(jī)接口、言語(yǔ)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(hào)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(hào)獲取技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，如功能磁共振成像測(cè)量的血氧水平依賴信號(hào)和功能近紅外光譜測(cè)量的皮層組織血紅蛋白濃度。
二、市場(chǎng)現(xiàn)狀
1、美國(guó)、歐盟、日本均有所布局，美國(guó)全球領(lǐng)先
（1）美國(guó)、歐盟、日本均在戰(zhàn)略層面對(duì)腦機(jī)接口進(jìn)行布局
2013 年以來(lái)，美國(guó)、歐盟、日本均在戰(zhàn)略層面對(duì)腦機(jī)接口進(jìn)行布局，帶動(dòng)了產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國(guó)啟動(dòng)“大腦研究計(jì)劃”，歐盟發(fā)起“人類腦計(jì)劃”，日本制定Brain/MINDS 計(jì)劃(Brain Mapping by IntegratedNeuro technologies for Disease Studies)。
以2013 年為分水嶺，此后全球新增腦機(jī)接口數(shù)量快速上升，直至2018 年之后放緩。截至2023 年1 季度，全球腦機(jī)接口代表性企業(yè)數(shù)量超過(guò)500 家。據(jù)Data Bridge Market Research 統(tǒng)計(jì)，截止2022 年底，全球腦機(jī)接口代表企業(yè)融資累計(jì)超過(guò)17.4 億美元，其中美國(guó)占全部總投融資額的50%，中國(guó)占比接近30%。投融資活動(dòng)主要集中在早期風(fēng)險(xiǎn)投資（天使輪、種子輪、A 輪），馬斯克旗下的Neuralink 等明星企業(yè)受資本的關(guān)注度較高。
（2）Neuralink 獲FDA“突破性設(shè)備”認(rèn)定，產(chǎn)品上市提速
Blindsight 進(jìn)入審查快車道：2024 年9 月，埃隆·馬斯克旗下的腦機(jī)接口公司Neuralink 宣布，其實(shí)驗(yàn)性大腦植入設(shè)備“盲視”（Blindsight）已獲得美國(guó)FDA 的“突破性設(shè)備”認(rèn)定。FDA 的“突破性設(shè)備”認(rèn)定是FDA2015 年啟動(dòng)的一種“綠色通道”機(jī)制。獲得這一認(rèn)定后，“盲視”設(shè)備將享受FDA 提供的優(yōu)先審查權(quán)，從而加速其研發(fā)和上市進(jìn)程。根據(jù)2024 年4 月馬斯克公開(kāi)發(fā)布的信息，該植入設(shè)備已經(jīng)在猴子身上起效。Neuralink 已經(jīng)在兩位患者身上植入了該設(shè)備。
“盲視”Blindsight 旨在幫助患者恢復(fù)視力。馬斯克曾在社交平臺(tái)上表示，這種設(shè)備“將使那些失去雙眼和視神經(jīng)的人恢復(fù)視覺(jué)”，并且如果視覺(jué)皮層完好無(wú)損，它甚至可以讓那些從出生就失明的人重見(jiàn)光明。
2、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)積極布局，目前處于創(chuàng)新突破關(guān)鍵期
（1）國(guó)內(nèi)上市公司積極布局腦機(jī)接口
國(guó)內(nèi)相關(guān)上市公司順應(yīng)產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，積極布局無(wú)創(chuàng)BCI 康復(fù)設(shè)備、侵入式BCI、介入式BCI、腦電大模型等方向，探索腦機(jī)接口在卒中康復(fù)、神經(jīng)調(diào)控、睡眠健康、專注培優(yōu)、智能家居互動(dòng)等領(lǐng)域的落地應(yīng)用。
（2）我國(guó)腦機(jī)接口處于創(chuàng)新突破關(guān)鍵期，部分領(lǐng)域處于國(guó)際領(lǐng)先水平
科研方面，2023 年10 月，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院趙國(guó)光教授團(tuán)隊(duì)、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院洪波教授團(tuán)隊(duì)，共同完成了無(wú)線微創(chuàng)植入腦機(jī)接口NEO（Neural Electronic Opportunity）首例臨床植入試驗(yàn)，將兩枚硬幣大小的腦機(jī)接口處理器植入高位截癱患者顱骨中，成功采集感覺(jué)運(yùn)動(dòng)腦區(qū)顱內(nèi)神經(jīng)信號(hào)。該臨床試驗(yàn)讓一位因車禍造成脊髓損傷、四肢癱瘓長(zhǎng)達(dá)14 年的患者在術(shù)后進(jìn)行3 個(gè)月的康復(fù)訓(xùn)練后，通過(guò)腦電活動(dòng)控制氣動(dòng)手套，完成了自主喝水等日常活動(dòng)，其抓握準(zhǔn)確率超過(guò)90%。本項(xiàng)目在無(wú)線微創(chuàng)方面實(shí)現(xiàn)了兩大突破，一方面通過(guò)植入腦機(jī)接口NEO，將內(nèi)機(jī)埋在顱骨內(nèi)，電極覆蓋在硬膜外，在保證顱內(nèi)信號(hào)質(zhì)量的同時(shí)，不破壞神經(jīng)組織；另一方面它采用了近場(chǎng)無(wú)線供電和傳輸信號(hào)，植入顱骨的體內(nèi)機(jī)無(wú)需電池。產(chǎn)業(yè)方面，2024 年3 月，高德紅外股份有限公司董事長(zhǎng)黃立介紹稱，他帶領(lǐng)衷華腦機(jī)接口公司團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)65000 通道雙向的腦機(jī)接口芯片，居于國(guó)際領(lǐng)先水平。2024 年4 月，北京腦科學(xué)與類腦研究所聯(lián)合北京芯智達(dá)神經(jīng)技術(shù)有限公司，成功構(gòu)建“北腦二號(hào)”高性能侵入式智能腦機(jī)系統(tǒng)。北腦二號(hào)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)獼猴對(duì)二維運(yùn)動(dòng)光標(biāo)的靈巧腦控。其自主研發(fā)的高通量柔性微絲電極、大通道數(shù)高速神經(jīng)電信號(hào)采集設(shè)備，能有效支撐高效運(yùn)動(dòng)想象神經(jīng)編解碼的開(kāi)發(fā)，電極性能參數(shù)世界領(lǐng)先。