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1、 1/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 行業研究報告 慧博智能投研 腦機接口行業深度：行業現狀、市場發展分腦機接口行業深度：行業現狀、市場發展分析、產業鏈及相關公司深度梳理析、產業鏈及相關公司深度梳理 目前世界各國相繼提出腦計劃研究，中國腦計劃將腦機融合列為研究重點。腦機是依托高性能的生物電信號采集裝備和計算機算法，實時記錄腦電波，再通過一定的技術手段對采集到的腦電波進行解讀，最后利用計算機語言將其轉換成控制語言或命令以驅動外部設備，是人和外部設備間的全新通訊通路。隨著計算機科學、神經生物學、數學、康復醫學等相關學科的不斷探索與交叉融合，腦機接口技

2、術正從基礎科研走向市場。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，依托腦機接口的意念控制機器、腦控開關等新一代交互方式在醫療、教育和消費品等市場具備較大的應用潛力。腦機接口技術成為了當前各國競爭的下一個主戰場，當前發展已進入應用試驗階段。下面我們將從腦機接口行業的定義定義入手，主要講解腦機接口的原理原理、工作流程工作流程、以及技術路線技術路線等內容，并介紹行業發展的歷程及現狀行業發展的歷程及現狀。沿著此邏輯，我們對腦機接口腦機接口行業的產業鏈及相關公司行業的產業鏈及相關公司進行梳理，分析腦機接口的發展難點發展難點，展望未來市場及趨勢未來市場及趨勢，希望對大家了解腦機接口行業有

3、所啟發。目錄目錄 一、腦機接口概述.1 二、腦機技術分類及優劣勢比較.4 三、行業發展歷程及現狀.6 四、腦機接口發展的驅動因素.9 五、產業鏈分析.10 六、相關公司.15 七、腦機接口發展難點.20 八、未來展望.22 九、參考研報.23 一、一、腦機接口腦機接口概述概述 1、定義定義及作用及作用 腦機接口（BCI）狹義上是在大腦與外部環境之間建立一種全新的不依賴于外周神經和肌肉組成的交流與控制通道，通過測量和采集中樞神經系統活動，并將其直接轉譯為可被外界人工設備識別的信號或指令，從而實現大腦與外部設備的直接交流與控制（輸出式 BCI）。2/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行

4、業|深度深度|研究報告研究報告 廣義的 BCI 還包括輸入式 BCI 和交互式 BCI。輸入式 BCI 是由外部設備或機器向大腦輸入電、磁、聲和光刺激的腦機接口系統，交互式 BCI 是由反饋神經將輸出環節和輸入環節連接起來形成閉環的腦機接口系統。最初研究腦機接口的主要驅動力是期望將其用作運動障礙患者的新型輔助技術。最初研究腦機接口的主要驅動力是期望將其用作運動障礙患者的新型輔助技術。隨著腦機接口的快速發展也逐漸激發了其他領域的強烈興趣。目前，腦機接口的應用范圍已遠遠超出了臨床醫學領域，拓展應用到情緒識別、虛擬現實和游戲等非醫學領域。2、腦機接口的原理腦機接口的原理 大腦和意識的物理本質是電活動

5、。腦神經在遇到刺激或思考時，細胞膜外大量鈉離子會涌入細胞內，進而打破原有電位差形成電荷移動，從而出現局部電流，電流傳遞過程中繼續刺激其他神經元，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。大腦功能的分區對應于人體不同器官和肢體功能。大腦不同分區負責感知覺、運動、注意、記憶、認知、語言、思維、情緒等各種功能。腦機接口技術通過采集這些不同腦功能區位置與不同深度的電信號，通過預處理、特征提取和模式識別，從而實現對大腦活動狀態或意圖的解碼，并可以把大腦活動狀態、解碼結果、與外界通信或控制結果反饋給用戶，進而調節其大腦活動以獲得更好的性能

6、。解讀腦信號是搭建腦機接口系統的關鍵環節。腦信號的解讀通過事先在腦信號與思維任務之間建立映射模型，實時處理在線記錄的腦信號并將其轉化為機器指令從而控制外部設備。與此同時，大腦實時接收腦機接口的反饋結果。3/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 3、腦機接口系統流程腦機接口系統流程 腦機腦機接口的目的是把大腦活動轉變成對設備的控制指令，或者通過刺激大腦提供感覺反饋或修復神經功接口的目的是把大腦活動轉變成對設備的控制指令，或者通過刺激大腦提供感覺反饋或修復神經功能。能。腦機接口的實現通常涉及下述多個處理步驟：（1）腦信號采集：）腦信號采集：感知和測量大腦信

7、號，獲得足量的腦電數據，將信號傳遞給信號處理單元組件。（2）腦信號處理與解碼：）腦信號處理與解碼：信號處理功能包括腦信號預處理、特征提取和模式識別三個步驟。腦信號預處理旨在去除信號噪聲以提升信號質量，提高信噪比。特征提取根據特定的 BCI 范式所設計的心理活動任務相關的神經信號規律，采用時域、頻域、空域方法或相結合的方法提取特征。模式識別通過采用先進的模式識別技術或機器學習算法訓練分類模型，針對特定的用戶定制特征提取和解碼模型。（3）控制接口：）控制接口：根據具體的通信或控制應用要求，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換為語義控制信號，并由語義控制信號轉化為物理控制信號。（4）

8、機器人等外設：）機器人等外設：與腦機接口通信或可控制的外部設備可以是多種多樣的，視具體的應用而不同，可以是計算機系統（操作其字符輸入/光標移動等），也可以是機器系統（如康復機器人、神經假肢和輪椅等）。（5）神經反饋：）神經反饋：實現雙向腦機交互的關鍵技術，其應用了條件反射和人腦可塑性通過神經反饋可以把用戶的腦活動特征、解碼結果以及與外設通信或控制的結果以視覺、聽覺或觸覺等方式可視化地反饋給用戶，以調整用戶的心理活動，從而調節用戶的腦信號，最終提升腦機交互的性能。4、腦機腦機發展方向發展方向 腦機技術的創新發展按照信息傳輸方向分，或將是從腦到機腦到機、機到腦機到腦、腦到腦腦到腦和腦機腦機融合融合

9、四個方向發展?！澳X到機腦到機”的信息傳輸方向是由大腦到機器。通過腦信號檢測技術獲取神經系統的活動變化，識別信號類別和動作意圖，用計算機把思維活動轉變成命令信號驅動外部設備，實現大腦直接控制外部環境?！皺C到腦機到腦”的信息傳輸方向由機器到大腦。對生物大腦或其他神經系統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。4/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告“腦到腦腦到腦”是大腦與大腦之間的網絡通信。通過對一個大腦的神經信號實時解碼并重新編碼后直接傳輸到另一個大腦，從而對另一個大腦產生作用。大腦間直接通信可作為新型

10、生物體交互手段，對神經康復、腦機協同具有重要參考價值。目前相關研究較少?！澳X機融合腦機融合”是大腦和機器的深度融合。大腦與機器互相適應、協同工作，把生物腦的感知能力與機器的計算能力結合，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。二二、腦機技術分類及優劣勢比較腦機技術分類及優劣勢比較 根據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、非侵入式與半侵入式。1、侵入式侵入式 需要借助一定形式的外科手術來實現，其過程為移除一部分顱骨，在大腦中植入電極或植入物，再將移需要借助一定形式的外科手術來實現，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

11、骨部分放回原處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，其采集電極主要分為剛性電極和柔性電極。剛性電極技術較為成熟，但存在容易減弱信號的劣勢，因而柔性電極或成為未來發展方向。5/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 侵入式具有高質量和高信噪比的神經信號，存在細胞水平的空間分辨率和時間分辨率較高的優勢；但植入方式創傷大，穿透血腦屏障可能導致感染；并且電極通道數量低。針對上述問題，未來需著力研發蠶絲蛋白犧牲層/可注射網格狀神經電極技術和生物器件集成電路制造技術。2、半侵入式半侵入式 半侵入式腦機接口，也稱微創腦機接口，即基于皮層表面記錄的

12、腦機接口。半侵入式腦機接口，也稱微創腦機接口，即基于皮層表面記錄的腦機接口。區別于侵入式腦機接口，半侵入式腦機將腦機接口植入到顱腔內，但是在大腦皮層之外，主要基于皮層腦電圖（ECoG）進行信息分析。相比侵入式腦機，半侵入式腦機的損傷性較小、技術更為成熟。由于半侵入式腦機接入皮層表面，不易引起強烈的排斥反應，手術的危險性較低，同時技術成熟度更高。相比非侵入式腦機，半侵入式腦機信號準確度更高，但傷害性稍強。3、非侵入式非侵入式 無需動手術，直接從大腦外部采集大腦信號。無需動手術，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（fM

13、RI）、腦磁（MEG）等。非侵入式的安全性高、成本低、可接受度高，是目前主流的腦機形式；但同時由于顱骨導致的信號衰減作用和電場分散模糊效應，導致信號分辨率低，很難確定發出信號腦區或相關放電的單個神經元，導電膏失效時信號也無法傳輸。6/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 非侵入式腦機接口主要分為濕電極、干電極和半干電極三種。非侵入式腦機接口主要分為濕電極、干電極和半干電極三種。傳統腦電極一般采用濕電極，但存在佩戴、清理過程復雜的缺陷。干電極在克服此缺陷的同時，降低了信號的質量和穩定性。半干電極則結合了兩者的特點，達到簡便程度和信號質量的均衡，當下自潤濕

14、、新型凝膠等半干電極是研究熱點。三三、行業行業發展歷程及現狀發展歷程及現狀 1、發展歷程、發展歷程 以腦機接口的基礎理論及應用里程碑為標準，腦機接口的發展可以分為三個階段：（1）學術探索期學術探索期（20 世紀世紀 20 年代年代70 年代）年代）1924 年德國精神醫學家 Hans Berger 首次檢測發現了腦電波（Electroencephalogram,EEG），為大腦研究奠定了基礎；同時在探索期還發現了腦電分析重要指標，即腦電圖、與大腦不同狀態相關的 波和 波。（2）科學論證期科學論證期（20 世紀世紀 70 年代年代2000 年）年）1970 年美國國防高級研究計劃局（DARPA）

15、開始組建團隊研究腦機接口技術；1973 年出現首篇以“腦計算機通訊”命名（brain-computer communication）的論文；1998 年 Emory 大學的 Philip Kennedy和 Roy Bakay 以侵入式腦機接口協助腦干中風患者控制電腦光標，布朗大學同年實現電腦芯片和人腦連接的 BrainGate 技術；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的發展指明了方向。（3）應用實驗期應用實驗期（2000 年年至今）至今）進入 21 世紀后，隨著神經科學與相關技術的不斷突破，腦機接口技術開始快速發展，腦機接口技術進入科學論證階段。7/23 20

16、23 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、行業行業現狀現狀（1）腦機技術處于技術爆發期前期，潛在市場空間將逐步釋放腦機技術處于技術爆發期前期，潛在市場空間將逐步釋放 目前目前腦機技術的發展仍處于早期階段，市場將隨技術發展穩步增長。腦機技術的發展仍處于早期階段，市場將隨技術發展穩步增長。21 世紀以來，理解大腦的結構和功能成為重要課題，腦機應運成為資本市場重點關注的熱門產業。近年來，多國陸續提出基于生物科學、信息科學的腦計劃，促進了腦機市場的進一步增長。（2）全球各國腦計劃風起云涌，美國技術暫時領先全球各國腦計劃風起云涌，美國技術暫時領先 美國、日本、歐洲在腦機領

17、域的布局相對較早，通過長期的資本注入以及技術積累，在全球腦機領域中占據領先地位。其中，美國的優勢體現在技術深度和廣度（如侵入式腦機接口）兩個層面，是全球腦機技術領先者。8/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（3）現有企業現有企業主要集中在主要集中在中美，中美，互聯網科技巨頭紛紛介入腦機接口領域互聯網科技巨頭紛紛介入腦機接口領域 從現有企業來看，目前全球提供腦機接口產品和業務的公司有兩百余家，主要集中在美國和中國。從現有企業來看，目前全球提供腦機接口產品和業務的公司有兩百余家，主要集中在美國和中國。在2014 年以后，由于腦機接口技術成熟度提升，產品和

18、服務廣泛被市場接受，不斷有新公司進入該領域，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，成果轉化踐行積極。全球腦機接口專利申請近些年加速增長，成果轉化踐行積極。2010 年至 2021 年期間，腦機接口的有效發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，一定程度體現出技術逐步走出實驗室，向產業應用落地?；ヂ摼W科技巨頭紛紛介入腦機接口領域?；ヂ摼W科技巨頭紛紛介入腦機接口領域。谷歌谷歌、微軟微軟、Facebook 等科技巨頭也開始布局開發底層技術。2014 年后阿里阿里、百度百度、科大訊飛科大訊

19、飛等公司以投資并購方式入局腦機接口領域，陸續推出各自人工智能腦計劃。例如，科大訊飛研究課堂教學方法改進和效果評估；淘寶研究意念購物下單；游戲公司米哈游米哈游與大學合作打造結合腦機技術的“虛擬世界”游戲。（4）我國已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業鏈我國已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業鏈 在 5 月 29 日舉辦的 2023 中關村論壇的“腦機接口創新發展論壇”上，工信部總工程師介紹，在產業界共同努力下，我國已經形成覆蓋基礎層、技術層與應用層的腦機接口全產業鏈，并在醫療、教育、工業、娛樂等領域應用落地。工信部將把腦機接口作為培育未來產業發展的重要方向，加強腦機接

20、口應用場景的探索，加速推動腦機接口產業蓬勃發展。（5）國內布局非侵入式技術企業占比大國內布局非侵入式技術企業占比大 國內布局非侵入式技術企業占比大：2015-2022H1 年國內腦機接口行業獲得融資的企業共 37 家，其中僅 4 家 企業布局侵入式技術且獲得融資，89%企業均采用非侵入技術切入腦機接口賽道。9/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 四四、腦機接口發展腦機接口發展的的驅動因素驅動因素 1、智能的生活方式的追求以及老齡化問題驅動腦機產業發展智能的生活方式的追求以及老齡化問題驅動腦機產業發展 在我國老齡化趨勢背景下，能應用于神經系統疾病治療的

21、腦機技術具有較大的潛在市場空間。在我國老齡化趨勢背景下，能應用于神經系統疾病治療的腦機技術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的 10%，而神經系統疾病患者多集中于老年群體，面對龐大的疾病人群，腦機接口正在腦疾病康復醫療領域發揮著不可替代的作用，醫療領域的腦機應用或將在我國迎來可觀發展空間。更加智能的生活方式有望帶動腦機技術在智能生活和教育娛樂等新領域的發展。更加智能的生活方式有望帶動腦機技術在智能生活和教育娛樂等新領域的發展。隨著技術的發展、“智能化”已是社會生活方式的重要發展趨勢。能提供更好人機交互體驗的腦機技術在如元宇宙等新興智能化生活方式中具有

22、潛在應用空間。2、政策驅動腦機接口發展政策驅動腦機接口發展 腦科學和類腦研究已成為我國國家戰略。2016 年我國啟動中國腦計劃腦科學和類腦科學研究。在十四五規劃和 2035 年遠景目標綱要中，人工智能和腦科學為國家戰略科技力量，規劃中進一步指出需要加強原創性和引領性科技攻關，集中優勢資源攻關科技前沿領域。我國腦計劃分為兩個方向：我國腦計劃分為兩個方向：1）以探）以探索大腦秘密并攻克大腦疾病為導向的腦科學研究；索大腦秘密并攻克大腦疾病為導向的腦科學研究；2）以建立并發展人工智能技術為導向的類腦研究。）以建立并發展人工智能技術為導向的類腦研究。具體研究框架為腦科學研究指明方向。2017 年四部委聯

23、合印發“十三五”國家基礎研究專項規劃明確提出了腦與認知、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，即以研究腦認知的神經原理為“主體”，其中又以繪制腦功能聯結圖譜為重點，而研發腦重大疾病診治新手段和腦機智能新技術為“兩翼”。地方也重視并出臺腦科學和類腦科學的相關政策。10/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 五五、產業鏈分析、產業鏈分析 從腦機接口產業鏈來看，上游上游主要包含電極、算法、BCI 芯片等軟硬件設備，中游中游為腦機接口相關企業及合作伙伴，下游下游為應用領域，多集中于科研設備和醫療健康領域。1、上游設備上游設備：BCI

24、 芯片和算法為核心技術壁壘芯片和算法為核心技術壁壘 腦機接口為新興行業，腦機接口為新興行業，技術體系主要分為硬件層和軟件層。技術體系主要分為硬件層和軟件層。許多企業制作的軟件多出于自身硬件許多企業制作的軟件多出于自身硬件/設備設備需要，基本都屬于自研自用，最后與硬件需要，基本都屬于自研自用，最后與硬件/設備一起輸出為解決方案。設備一起輸出為解決方案。硬件層硬件層包括腦電采集設備和外控 11/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 設備。腦電采集設備包括核心部件和器件、電極、BIC 芯片、電源和材料；外控外聯設備包括機械臂、仿生手、無人機等。軟件層軟件層包

25、括生物信號分析、核心算法、通信計算和安全隱私。腦機理認知方面一定程度上也屬于軟件仿真和實現的重要方面。隨著對腦機理的不斷認知，采集獲取的數據量越來越龐大，未來將陸續面臨數據壓縮算法和存儲技術，以及高通量高速數據無線傳輸等方面的挑戰。此外，基于腦電的信息認證及信息安全、隱私保護也將是軟件層重點研究和解決的問題。從上游來看，從上游來看，BCI 芯片和算芯片和算法為核法為核心技術壁壘。心技術壁壘。（1）BCI 芯片芯片 BCI 芯片涵蓋模擬、數字、通信多種功能，中美角力高端芯片設計。芯片涵蓋模擬、數字、通信多種功能，中美角力高端芯片設計。目前 BCI 芯片主要有通用芯片和ASIC 兩種方案，通用芯片

26、通常使用 TIADS1299+ST32MCU+配套電源管理芯片+藍牙/私有協議芯片等方案組成模組，而為了實現更高性能/更低功耗，特別是對于侵入式/半侵入式方案，需要研發定制ASIC 混合信號處理芯片。目前 Neuralink、復旦大學、布朗大學等，設計了自己的 ASIC 芯片。BCI 芯片需要同時實現高集成度、低功耗、高穩定性，尤其是對于侵入式腦機接口而言，具有極高的設芯片需要同時實現高集成度、低功耗、高穩定性，尤其是對于侵入式腦機接口而言，具有極高的設計和工藝門檻。計和工藝門檻。1）BCI 芯片模擬電路設計挑戰大，主要體現在 AFE 對噪聲容忍度極低、ADC 的超高精度、多通道、低噪聲；2）

27、低功耗是腦機芯片的核心難點，其中電路模塊單通道平均功耗在微瓦數量級，需要權衡功耗和引入噪聲，此外高效的電源管理電路十分重要，包括無線能量傳輸等新技術的使用；3）12/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 無線傳輸成為未來 BCI 芯片的主流通信技術，目前主要使用的為藍牙或私有協議通訊，對于高集成度、低功耗也有非常高的設計要求。（2）算法）算法 在信號處理環節中，特征提取和識別分類的主流方法是機器學習，目前業界正在嘗試深度學習以期提高計算速度和分類正確率。兩種方法各有所長且適用場合不同，無法相互替代。無論是機器學習還是深度學習，算法模型的建立和訓練都需要

28、大量腦相關數據支持，當前算法模型的一大難點是底層數據采集不夠，沒有足夠龐大的數據訓練集來提升模型精度。增加底層數據收集是算法進增加底層數據收集是算法進步的關鍵點。步的關鍵點。從具體路徑來看，可以通過與基層醫療機構合作收集基層患者腦相關數據，從而構建腦疾病病理數據庫，利用增量數據實現算法的動態更新，不斷提升腦疾病算法模型精度，增強疾病診斷能力。2、下游下游應用場景應用場景：腦機接口技術市場應用廣闊腦機接口技術市場應用廣闊 腦機技術能提供多種功能，主要分為腦機技術能提供多種功能，主要分為五類五類：監測、替代、改善：監測、替代、改善/恢復、增強和補充?；謴?、增強和補充。圍繞上述五大功能，腦機接口有覆

29、蓋面較廣的下游應用領域。醫療健康為腦機的主要應用場景，在未來掃清倫理、技術成熟度等障礙之后，將逐漸滲透娛樂、智能家居、軍事和其他領域，成為人機交互的重要形式之一。（1）醫療健康領域醫療健康領域 腦機接口技術在醫療健康領域有廣闊的應用前景，是目前腦機接口最大的市場應用領域，也是增長最快腦機接口技術在醫療健康領域有廣闊的應用前景，是目前腦機接口最大的市場應用領域，也是增長最快的領域的領域，主要集中在主要集中在“監測監測”“改善改善/恢復恢復”“替代替代”和和“增強增強”四種功能中四種功能中。腦機接口技術可以直接實現大腦與外部設備的交互，跨越常規的大腦信息輸出通路，在醫療健康領域應用場景廣泛。同時，

30、隨著現代醫學對大腦結構和功能的不斷探索，人類已經對運動、視覺、聽覺、語言等大腦功能區有了較為深入的研究，那么通過腦機接口設備獲取這些大腦區域的信息并分析，在神經、精神系統疾病的體檢診斷、篩查監護、治療與康復領域擁有廣泛的應用。13/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 腦機接口在醫療健康的領域的腦機接口在醫療健康的領域的具體應用具體應用包括：包括：肢體運動障礙診療肢體運動障礙診療：包括輔助性腦機與康復性腦機接口。輔助性腦機：接口通過腦機接口設備獲取患者的運動意圖，實現對假肢、外骨骼或輪椅等外部設備的控制。例如 2019 年 BrainCo 旗下的 Br

31、ain Robotics 可以直接與肢體殘端的神經和肌肉對接，用戶可以用自己的大腦來控制它?？祻托阅X機接口：由于中樞神經系統具備可塑性，經過腦機接口設備直接作用于大腦進行重復性反饋剌激，可以增強神經元突觸之間的聯系，實現修復?？祻托?BCI 常與虛擬現實技術結合，創建 BCI 同步閉環康復系統，模擬產生三維空間的虛擬場景，并通過 VR 設備向用戶進行視覺反饋。意識與認知障礙診療意識與認知障礙診療：通過腦機接口設備獲取并分析“植物人”患者的腦電信號，掌握患者的意識狀態，實現意識障礙診斷與評定，甚至與意識障礙患者實現交流。有助于醫生判別患者是否有喚醒康復的可能，有針對性的采取治療措施。精神疾病診療

32、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病機制的研究和治療。感覺缺陷診療感覺缺陷診療：使患者自身的感覺信息被腦機接口設備解碼，實現感覺恢復，目前該項技術已經在聽覺、視覺、觸覺等感覺缺陷診療中發揮積極作用，未來可期。癲癇和神經發育障礙診療癲癇和神經發育障礙診療：通過腦電輸出和判斷大腦的功能和疾病的信號，以誘發患者功能區的響應，通過手術切除、熱凝、激光損毀等技術實現改變和治療大腦的癲癇網絡，已經在臨床成熟應用。14/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告（2）娛樂領域娛樂領域 在娛樂領域，腦機接口呈現出與玩具、VR/AR

33、結合的發展特征，出現腦控小車、腦控 VR/AR 等產品，還可以作為更加沉浸的“元宇宙”入口。美國科技公司 Cognixion 在 2020 年發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沉浸式體驗。云睿智能云睿智能（EEGSmart）開發出了基于腦機接口技術用一年操控的意念無人機 Udrone。目前腦機接口游戲產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，與移動游戲產業最初的“捕魚”“切水果”模式類似。（3）教育、智能家居、汽車等領域教育、智能家居、汽車等領域 教育領域：教育領域：腦機接口技術在教育領域的應用包括注意力監測、壓力監測、教學設計、智能學

34、習和記憶增強，甚至會顛覆現有教育模式。關于 BCI 對于教育行業的實驗，根據數值表明，BCI 對于閱讀障礙、多動癥等兒童的治療是有效的。同時清華大學心理學系和教育研究院聯合團隊研究發現，數學期末考試中可以記錄到與學生數學焦慮特質顯著相關的神經生理標志物，基于腦機接口技術和神經反饋技術，可以通過調控該神經生理標志物緩解和改善學生的數學焦慮。其他領域：其他領域：被動式腦機接口技術在應急管理部門、安防、電力、鐵路、交通等行業也具有廣闊應用前景。其中疲勞監測是熱點方向。澳大利亞的 SmartCap 公司生產的智能帽可實時采集駕駛員（尤其是采礦、物流、客運等專業司機）的腦電信號并分析，從而判斷駕駛員的疲

35、勞狀態。15/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 六六、相關公司相關公司 1、國外國外代表公司及研究機構代表公司及研究機構 （1）Synchron Synchron 是當前 BCI 領域領先企業，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。公司產品 stentrodeTM通過微創腦機接口技術，在減少對大腦侵入和提高大腦信號的清晰程度中實現相對平衡，以幫助失去行動和說話能力的患者通過設備實現交流。16/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 S

36、ynchron 的技術仍處于開發的早期階段，公司未來的目標是縮小設備的尺寸，同時提高它們的計算能力，最終實現能夠在每個患者大腦的不同部位放置大量的支架，讓它們執行更多的功能。（2）NeuraLink 2016 年，包括馬斯克在內的共八位創始人推出了腦機接口（BCI）技術初創公司 NeuraLink。公司專注于高帶寬侵入式腦機接口技術，致力于將大腦和網絡相連通。NeuraLink 開發了馬斯克稱之為“神經蕾絲”的柔性電極技術，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域。每根線都包含許多電極，并將其連接到植入物。根據 2019 年 NeuraLink 首次對外公布的成果，這種接口系

37、統由一組電子芯片和一些厚度只有 4 至 6 微米、寬度比人頭發絲還細的絲線組成。整個系統包含 3072 個傳感器，分布在大約 100 根柔性絲線上。17/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （3）MindMaze MindMaze 創立于 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、學習和適應的能力。通過在神經科學、生物傳感、工程、混合現實和人工智能等交叉領域的研究，公司提高神經系統疾病患者的康復潛力，并獲得 FDA 批準和 CE 標志，致力于創建大腦健康的通用平臺。公司當前主要產品主要涉及：1）MindMoti

38、on Go：家庭神經系統康復平臺；2）MindPod：通過動畫游戲體驗促進患者運動技能和認知功能的恢復；3）Elvira：一款具有 AR、VR、手部跟蹤和神經傳感器的混合現實頭顯。Elvira 利用其神經技術引擎，通過神經讀數預測玩家的意圖，并將其與跟蹤的身體運動相協調以彌補虛擬世界和現實世界的差距，以增加游戲沉浸感。同時游戲中讀取的生理指標有助于專注健康的游戲和應用的開發，以促進放松和正念。18/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、國內、國內代表公司及研究機構代表公司及研究機構 （1）BrainCo 強腦科技強腦科技 BrainCo 于 201

39、5 年創立，是哈佛創新實驗室孵化的第一支華人團隊。BrainCo 最先從教育領域切入，同時也涉足醫療及游戲領域，產品包括 Focus 專注力訓練系統、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布的 2019 年年度最佳創新產品之一。目前公司產品主要涉及兩個方面：1）BrainRobotic Hand（智能仿生手）；2）Focus Calm（專注力訓練設備）。19/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 （2）BrainUp 腦陸科技腦陸科技 腦陸科技成立于 2016 年 6 月，總部位于北京，是一家基于神經網絡算法的腦機交互開放平臺，專注

40、于突破腦機接口底層技術，將腦機接口與人工智能技術結合應用落地，以實現其產業化。公司當前主要產品為：1）可穿戴醫療級睡眠儀，通過粉噪音、白噪音等節律聲波對神經實時調控，優化深度睡眠時長；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測，實時進行安全預警，提升安全管理。20/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 七七、腦機接口發展腦機接口發展難點難點 1、難以高效率、準確地理解神經元的輸出難以高效率、準確地理解神經元的輸出（1）信號識別精度低信號識別精度低 人腦中存在數百億的神經元，目前人們尚未對其功能和信息傳輸機制擁有

41、足夠的了解，人腦中存在數百億的神經元，目前人們尚未對其功能和信息傳輸機制擁有足夠的了解，腦機接口系統所能識別的神經信號內容較少且準確度低。腦機系統記錄的信號涉及的神經元越多、信號復雜度越高、識別難度越大，進一步降低腦機系統的識別精度；研究表明，目前腦機接口系統對 2 類思維任務的識別率約為 90%、對 3 類任務的識別率約為 80%、對4 類運動的識別率僅有 70%左右。（2）信號識別速度慢信號識別速度慢 腦機接口系統需要把獲取的腦電波信號識別、轉換為計算機理解的信號，其中所需要的算法對算力的要求遠遠超出如今的算力水平，這意味著現階段的腦機接口系統無法快速、即時、準確地識別神經電信號。目前，腦

42、機接口系統所能達到的信息識別、轉換速度為 68bit/min，遠遠不及真人正常交流所需的速度。21/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 2、如何實現向人腦的輸入如何實現向人腦的輸入 在腦機接口技術領域，未來腦機接口的發展按照信息傳輸方向分類，將從經典的腦機接口逐漸演變為腦在腦機接口技術領域，未來腦機接口的發展按照信息傳輸方向分類，將從經典的腦機接口逐漸演變為腦機交互最后到腦機智能的模式。機交互最后到腦機智能的模式。如何實現“機腦”的信息傳輸（即將感知反向編碼成能被大腦讀懂的信號），成為模式突破的關鍵。然而，基于理論的從機到腦的反饋研究如今仍處于一片黑

43、暗。然而，基于理論的從機到腦的反饋研究如今仍處于一片黑暗。目前神經科學對于神經編碼的具體方式仍處于未知狀態，而由機腦對神經編碼知識的需求要遠大于“腦機”，因此，“機腦”的研究相比“腦機”的研究更緩慢。3、缺乏腦機性能的科學評價體系缺乏腦機性能的科學評價體系 腦機接口的評估通常包括硬件和軟件評估。腦機接口的評估通常包括硬件和軟件評估。硬件評估是評價腦機接口性能的關鍵部分，包括采集設備、外形尺寸和電子設備三個評估方向，一般從數據采集基準和生理指標兩個層面進行評價。軟件主要涉及界面和機器學習技術，一般從軟件基準層面進行評價。盡管在量化腦機接口盡管在量化腦機接口獨立組成部分的性能方面已經有了一些成果，

44、但整個腦機接口系統還沒有全面的標獨立組成部分的性能方面已經有了一些成果，但整個腦機接口系統還沒有全面的標準或基準。準或基準。當前腦機產業從業者正在通過如公開標準化數據庫、允許開發人員測試他們的方法等形式開發腦機接口系統的基準。4、對、對植入芯片的植入芯片的軟硬件要求高軟硬件要求高 22/23 2023 年年 6 月月 2 日日 行業行業|深度深度|研究報告研究報告 侵入式腦機接口對植入芯片的軟硬件要求較高。侵入式腦機接口對植入芯片的軟硬件要求較高。1）硬件設計開發上，植入芯片對集成工藝、微加工制造技術、測試技術、感應供電提出新要求；2）軟件系統上，植入芯片的軟件系統則對數字模塊架構和邏輯設計、

45、建模、驅動程序、信號放大、模數轉換、數據壓縮、編解碼提出較高的要求。5、市場落地不確定性高，存在安全、市場落地不確定性高，存在安全隱私泄露問題隱私泄露問題 腦機接口在市場化落地方面不確定性較高。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在市場化落地時，對基礎理論研究和工程實現具有極高要求，投入回報周期長，對復合型人才依賴度高，開發成本高，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應用范圍仍然極窄，在一定時期內仍主要集中在科學研究和重癥醫療領域。從安全和倫理的角度，包括黑客攻擊、意念控制、數據竊取等隱私泄露風險存在。從安全和倫理的角度，包括黑客攻擊、意念控制、數

46、據竊取等隱私泄露風險存在。設備安全問題、個人隱私安全問題、知情和同意權問題、自主性和責任歸屬問題，以及使用腦機接口設備獲取某種“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展的潛在挑戰。八八、未來未來展望展望 1、未來全球腦機接口產業產生經濟規模將達未來全球腦機接口產業產生經濟規模將達 700-2000 億美金億美金 根據中國電子技術標準化研究院的腦機接口標準化白皮書 2021，2019 年全球腦機接口市場規模約12 億美元，預計 2027 年達 37 億美元，CAGR15.5%。目前腦機接口主要以非侵入式為主，用于診療康復領域，其中醫療保健領域占比 62%，剩余為疾病治療領域。腦機接

47、口技術的發展將撬動醫療健康、教育、游戲甚至智能家居行業，麥肯錫The Bio Revolution Report預計未來 10 到 20 年，全球腦機接口產業產生經濟規模達 700-2000 億美金。2、侵入式與非侵入式將長期并存侵入式與非侵入式將長期并存 侵入式與非侵入式技術優缺各異無法相互替代，兩項技術將長期并存、共同發展，直到技術成熟衍生出細分市場。開發包括腦機接口在內的多種認識大腦的工具能夠增強人對大腦的理解，從而推動腦科學進步；腦科學發展意味著人們對大腦的認識更全面、深刻，有助于開發更具針對性且性能更好的認識大腦工具，由此形成良性循環一同加速腦機接口技術成熟度提升，促進細分市場出現。

48、3、商業落地將以商業落地將以“康復醫療康復醫療”作為行業標桿，并形成作為行業標桿，并形成“1+N”百花齊放的產百花齊放的產業新格局業新格局 當下腦機產業尚未成體系，企業、研究機構大多自給自足，場景覆蓋面較窄。隨著技術愈發成熟和資本的持續入場，目前在康復醫療已然成為主要市場，隨著技術的推進和醫療商業化的奠基，有望推動腦機接口+N 個行業的深度結合 未來 10 年間是腦機接口高速發展的 10 年，全球多家腦機技術創業公司崛起，商業發展潛力巨大。創新技術將推動了市場應用的想象力，未來腦機接口不再單一出現，而是與商業生態系統共進退。以康復醫療為標桿，腦機接口將落實在多行業生態中。23/23 2023

49、年年 6 月月 2 日日行業行業|深度深度|研究報告研究報告 4、建立相應的規范標準是必要的，其中隱私風險最為重要、建立相應的規范標準是必要的，其中隱私風險最為重要未來政策及監管制度隨著技術更新而持續完善。隨著 BCI 發展到更多的領域，現有的問責制和執法結構可能無法應對新型 BCI 應用程序所帶來的挑戰。為了促進隱私和負責任的 BCI 使用，可能還需要新的政策方法來減輕潛在風險。九、參考研報九、參考研報 1.國信證券-傳媒行業元宇宙系列深度研究：腦機接口現狀與未來2.國泰君安-科技行業數字科技前沿產業研究系列（一）：腦機技術，人機交互的新通路3.華安證券-通信行業周報：上海發布腦機接口支持政策，腦機接口開啟人機交互新范式4.億歐智庫-腦機接口行業：2022 全球腦機接口技術與應用發展研究報告5.蛋殼研究院-2022 年腦機接口行業研究報告：關注提升，場景落地，技術迭代免責聲明：以上內容僅供學習交流，不構成投資建議。