从脑电图的发现，到如今能够实现基本的神经信号解码与设备控制，脑机接口已经从科幻走向了现实。作为国家创新产业的重要应用领域，脑机接口技术也是新质生产力的重要体现！我国政策上大力支持脑科学与类脑研究的发展，技术上产学研医紧密协同，庞大的患者群体基数带动需求扩张，叠加优秀的脑机接口公司的引领，脑机接口行业在多因素促进下有望迈入发展快车道。市场也对脑机接口市场空间广阔持积极看法，认为其目前处于技术爆发的阶段，根据Data Bridge Market Research预测到2030年脑机接口的市场规模有望达到56.9亿美元！面对脑机接口技术正处于大规模应用的质变前夜的趋势，叠加AI的技术助力，脑机接口技术已经显示出巨大的应用潜力，未来有望对医疗、科技和社会产生深远的影响，建议积极把握。具体内容详见正文。脑机接口（Brain-Computer Interface，简称BCI）是一种直接连接大脑和外部设备的技术，它允许用户通过大脑活动来直接控制外部设备，如计算机、轮椅或假肢等，而无需借助传统的肌肉运动。通常这种技术的实现涉及到的是使用电极来监测大脑的电信号，然后将这些信号转换为控制命令。所以，底层技术的进步，如AI芯片算力的提升、脑深部电极刺激（DBS）、范式编码技术等，为脑机接口技术的应用提供了有力支撑。![]()
（资料来源：植入式脑机接口发展概况，
Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface，澎湃新闻）
作为在生物脑与智能机器之间建立信息交流的直接通道，脑机接口技术可以实现大脑与智能机器的双向交互、协同工作及功能融合，应用领域例如：帮助残疾人士恢复或增强运动能力；为患有神经退行性疾病的人提供辅助工具；用于军事和安全领域，提高操作效率；在游戏和娱乐领域提供新的交互方式。虽然脑机接口技术的这些应用发展还处于比较早期的探索阶段，但它已经显示出未来会对医疗、科技和社会产生深远以及非常广泛影响的巨大潜力。市场空间：（1）根据 Precedence Statistics的数据显示，2023年全球脑机接口市场规模为23.5亿美元，预计到2033年将达到108.9亿美元，2024-2033年的复合年增长率为16.55%；目前我国脑机接口设备市场规模在十亿量级，至2040年有望达到千亿规模。（2）Data Bridge Market Research则认为脑机接口技术在2030年市场规模有望达到56.9亿美元。（3）麦肯锡研究报告显示，2030-2040年脑机接口全球每年的市场规模可能在700亿到2000亿美元之间。展望未来，随着脑机接口技术的逐渐进步、应用的逐渐落地，全球脑机接口的市场规模将持续扩大，叠加政策面的支持，国内的市场规模也有望实现快速发展。![]()
（资料来源：脑机接口研究现状与展望（赵继宗），
中国科学报， TCCL，上海交通大学，南开大学，人民日报等）
脑机接口作为国家创新产业的重要应用领域，是新质生产力的重要体现。政策端：多个国家相继启动脑科学研究计划，中国也出台了利好政策，明确脑机接口技术的战略性地位。例如，《“十三五”规划纲要》和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》都将脑科学列为国家战略性前沿科技与研究方向；北京市经信局也发布了《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》，制定了脑机接口发展路线图。![]()
（资料来源：中国政府网，财政部官网，科技部官网，天风证券研究所）
2024年1月，工信部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，指出要突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件，研制一批易用安全的脑机接口产品，鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用。2024年2月，科技部发布《脑机接口伦理指引》，明确开展脑机接口研究应确保研究具有社会价值，应主要致力于修复型脑机接口技术，强调通过技术的发展服务公众的健康需求。2024年6月18日，《神经系统疾病脑机接口临床研究实施与管理的中国专家共识》（以下简称《专家共识》）正式发布。《专家共识》讨论了脑机接口技术的分类、临床研究现状、伦理原则及临床研究开展路径。《专家共识》通过明确研究伦理规范和优化临床研究流程，有助于进一步推动脑机接口技术在神经系统疾病治疗及其他相关临床医学中的应用创新与深入发展，加速科学发现向临床实践的转化，助推脑机接口技术惠及广大患者。2024年7月1日，科技司发布《工业和信息化部脑机接口标准化技术委员会筹建方案公示》。2024年9月19日，国家药监局网站发布《采用脑机接口技术的医疗器械 术语及定义》。从技术路径来看，脑机接口技术路径按接入方式可划分为侵入式、半侵入式、非侵入式三种，各有优势和局限：（1）侵入式脑机接口在信号质量和控制精度方面具有优势，但手术风险和后续维护难度较大。（2）半侵入式脑机接口提供了一种折中方案，减少了侵入式的风险，同时保持了相对较高的信号质量。（3）非侵入式脑机接口在安全性和便携性方面具有明显优势，适合广泛的应用场景，但信号质量的限制可能影响其在高精度控制领域的应用。![]()
（资料来源：《 2022 脑机交互神经调控前沿进展白皮书》）
1、侵入式脑机接口：侵入式脑机接口是通过手术等方式将信号采集装置（电极）直接植入患者大脑皮层，以获得高强度、高质量的信号，但此种方式经济成本和安全风险均较高，极有可能引发免疫反应和脑胶质细胞结痂等炎症反应，从而导致信号质量下降。优势方面包括：（1）信号质量高：侵入式脑机接口通过直接植入大脑皮层或其下方，能够获取更高质量的神经信号；（2）精准控制：适合需要高精度控制的应用，如某些类型的神经假肢。局限方面包括：（1）手术风险：需要进行开颅手术，存在感染和手术并发症的风险；（2）免疫反应：植入的异物可能引起人体免疫反应，导致电极被包裹，影响信号质量；（3）维护难度：一旦植入，维护和升级设备更加困难。2、半侵入式脑机接口：半侵入式脑机接口同样是通过手术方式植入电极，但电极处于颅腔内，未达到大脑皮层，相较于侵入式脑机接口，虽采集到的信号较弱，但免疫反应和炎症反应发生率均较低，安全系数较高。优势方面包括：（1）微创：相比侵入式，半侵入式对大脑的损伤较小，可能通过较小的创口进行植入；（2）信号质量较好：虽然不如侵入式，但仍然可以获得相对高质量的信号。局限方面包括：（1）适用范围限制：可能不适用于需要极高信号精度的应用；（2）技术要求高：需要精确地将电极放置在适当的位置以获取最佳信号。3、非侵入式脑机接口：非侵入式脑机接口无需手术，只需将电极附着在头皮上，虽记录到的信号强度较弱，但避免了昂贵的手术费用和不良反应的发生。优势方面包括：（1）使用安全：无需手术，通过穿戴设备如脑电帽进行信号采集，风险较低；（2）便携性：设备通常较小，便于携带和使用；（3）广泛的潜在应用：适用于消费级应用，如睡眠监测、疲劳驾驶预警等。局限方面包括：（1）信号质量较低：由于颅骨对信号的衰减作用，信号的精准性和稳定性可能不如侵入式；（2）功能受限：可能无法满足一些高精度控制的需求。![]()
（资料来源：人工智能实验室，华兴资本分析，天津大学新闻网，《植入式脑机接口在医疗与科研中的作用与应用》）
2024年1月29日，马斯克在社交媒体上宣布其脑机接口公司（Neuralink）已经完成首例人类大脑设备植入手术，接入者“恢复良好”——初步结论显示，神经元相关活动的检测效果良好，患者在Neuralink的N1植入物the Link的辅助下可以用意念控制鼠标光标。到了当地时间9月17日，Neuralink公司宣布其旨在助视障者恢复视力的Blindsight（盲视）项目已获得美国食品药品管理局（FDA）的“突破性设备认定”，而盲视项目采用的侵入性接口——需要打开颅骨，将皮层内微电极植入人脑，是三类中信号质量最好的。2024年6月12日，卡内基梅隆大学贺斌教授团队在非侵入性脑机接口领域取得了重大突破，在针对25名受试者的研究中，该团队首次成功整合新型聚焦超声刺激技术，即通过机器学习对脑电波进行编码和解码， 实现了双向脑机接口功能，从而显著提升了信号质量和整体脑机接口技术性能。同时，卡内基梅隆大学贺斌教授团队通过深度学习技术解码个体思维并实现控制光标或机械臂，通过精确的非侵入性神经调制，利用聚焦超声显著提升了脑机接口技术的通信性能，并增强了受试者的注意力。该研究突破了非侵入式脑机接口技术因信号质量低而面临的限制，为非侵入性脑机接口技术在更广泛大脑区域的应用和集成奠定了基础。2024年8月29日消息，瑞士团队打造超小脑机接口，名为MiBMI（微型脑机接口）——由两个总面积仅为 8 平方毫米的薄片组成，侵入性小。相比之下，埃隆・马斯克的 Neuralink 设备尺寸相对较大，约为 23 x 8 毫米。国内情况：2024年1月29日，清华大学研究团队召开临床试验阶段总结会，会上联合团队宣布首例患者脑机接口康复取得突破性进展。该研究团队是由洪波教授带领的团队设计研发的无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity），在宣武医院成功进行了首例临床植入试验。NEO系统与Neuralink脑机接口不同，它把电极放在大脑硬膜外，通过长期动物试验验证信号稳定，且采用近场无线供电和通信技术，体内无需电池。概括而言，我国政策上大力支持脑科学与类脑研究的发展，技术上产学研医紧密协同，庞大的患者群体基数带动需求扩张，叠加优秀的脑机接口公司的引领，脑机接口技术在医疗健康领域的应用有望在多因素促进下迈入发展快车道。由于脑机接口技术已经从概念期进入临床试验期，国内外创新公司产品都在开展临床试验，国内首例自主研发介入式脑机接口也完成动物实验，资本下一阶段将关注临床试验后的商业化落地。展望未来，脑机接口技术中的神经技术与类脑计算技术有望加速融合，微创式和柔性脑机接口或成为后续发展重点。![]()
（资料来源：动脉网）
脑机接口技术作为一项前沿科技，正迅速发展并展现出广泛的应用潜力。以下是对脑机接口技术未来应用趋势的展望：
医疗健康是目前脑机接口最大的应用市场，也是最主要且最接近商业化的领域。首先，在原理上，脑机接口的原理基础就是脑科学——通过采集不同脑功能区位置与不同深度的电信号，并利用预处理、特征提取和模式识别，从而实现对大脑活动状态或意图的解码，可以把大脑活动状态、解码结果、与外界通信或控制结果反馈给用户。其次，应用端，目前趋势主要是开展以脑疾病诊治与康复为核心的重大基础科学问题和智能决策、人机交互等关键技术应用基础研究，布局神经数字疗法、神经电子药物和智能神经康复三个研究方向。根据麦肯锡的测算，全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在2030-2040年有望达到400-1450亿美元，其中严肃医疗应用潜在规模在150-850亿美元，消费医疗应用潜在规模在250-600亿美元。
图表7：2030-2040年全球脑机接口在医疗应用方面潜在市场规模![]()
（资料来源：麦肯锡，器械之家，浙商证券研究所）
除此之外，随着虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的发展，BCI技术可以提供更自然、更直观的交互方式。用户可以通过思维来控制游戏中的角色或环境，提供沉浸式的娱乐体验。随着人工智能和机器学习技术的进步，BCI技术将与这些技术结合，创造出更加智能和直观的人机交互界面。这将使得用户能够通过思维来控制智能家居设备、汽车等。
综合来看，资本市场对脑机接口技术持乐观态度，同时也意识到了技术发展和商业化过程中需要克服的挑战，所以资本市场较为看好的是脑机接口领域的长期增长潜力，特别是在医疗健康领域的应用，以及与人工智能等技术结合的创新产品。风险因素方面，尽管市场潜力巨大，脑机接口技术的发展还面临技术难题、伦理审查、隐私保护等挑战。随着科技部等相关部门发布科技伦理治理指导性文件，预计脑机接口领域的研究和应用后续会在严格的伦理和监管框架下进行。
结论：脑机接口技术正处于大规模应用的质变前夜
医疗健康是目前脑机接口最大的市场应用领域，也是最主要且最接近商业化的领域。对于因事故、疾病等原因导致身体残疾的患者，脑机接口技术可以提供一种新的康复手段。通过解码大脑信号，患者能够控制外部设备，如假肢或轮椅，或者帮助那些因疾病或损伤而失去语言能力的人恢复与外界的交流，从而提高生活质量。此外，脑机接口技术在治疗癫痫、帕金森病等神经系统疾病方面也展现出巨大潜力。从技术路径来看，脑机接口技术路径按接入方式可划分为侵入式、半侵入式、非侵入式三种，每种技术路径的选择取决于具体的应用需求、风险评估和用户偏好，我们预计这些局限性可能会随着技术的发展逐渐被克服，使得脑机接口技术更加成熟和普及。总之，我们认为脑机接口技术在医疗健康、人机交互、生活娱乐等领域有广泛应用前景，尤其在难治性脑部疾病的治疗、康复辅助、情绪评估与干预等方面，叠加AI的助力，建议把握相应重点方向的发展空间，积极关注脑机接口作为生物医药领域新质生产力的投资机会！
