《2024腦機接口發展機遇、市場潛力、國內進展及相關標的分析報告(25頁).pdf》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《2024腦機接口發展機遇、市場潛力、國內進展及相關標的分析報告(25頁).pdf(25頁珍藏版)》請在三個皮匠報告上搜索。
1、 2024 年深度行業分析研究報告 正文目錄正文目錄 1 探秘腦機接口:起源、功能與演進歷程探秘腦機接口:起源、功能與演進歷程.5 1.1 腦機接口:大腦與外部的直接通信.5 1.2 從醫療走向多元應用.6 1.3 腦機接口已進入技術爆發階段.8 2 腦機接口與機器人融合發展腦機接口與機器人融合發展.9 2.1 腦控機器人技術落地.9 2.2 腦機接口推動人形機器人技術發展.11 3 市場潛力巨大,美國全球領先市場潛力巨大,美國全球領先.12 3.1 市場潛力巨大,企業紛紛入局.12 3.2 Neuralink 獲 FDA“突破性設備”認定,產品上市提速.15 4 列入新質生產力,研發與應用并
2、進列入新質生產力,研發與應用并進.16 4.1 國家級戰略,新質生產力.16 4.2 國內研究快速跟進,非侵入式進展顯著.16 4.3 國內腦機接口應用取得階段性成果.20 5 相關標的相關標的.21 5.1 中科信息.21 5.2 巖山科技.22 5.3 誠益通.23 5.4 東方中科.25 圖表目錄圖表目錄 圖 1:腦機接口示意圖.5 圖 2:三種不同的檢測大腦電活動方式:EEG、ECoG 和皮層內記錄.5 圖 3:Dreamgear 繪夢儀產品圖片.6 圖 4:腦機接口從醫療向更多領域拓展.7 圖 5:腦機接口發展歷程.8 圖 6:腦控外骨骼機器人幫助癱瘓患者行走.9 圖 7:神功一號幫
3、助中風患者康復.10 圖 8:NOIR 系統可完成 20 種日?;顒?10 圖 9:上海交大呂寶糧團隊訓練腦電大模型 LaBraM.11 圖 10:腦機接口醫療應用市場預測(億美元).12 圖 11:2023-2033 全球腦機接口市場規模(億美元).12 圖 12:全球腦機接口市場按類型細分.13 圖 13:中國腦機接口行業發展歷程.17 圖 14:中國腦機接口注冊臨床試驗狀態分布.19 圖 15:華為新公開腦機接口專利.19 圖 16:華為腦機接口專利說明書.20 圖 17:腦機接口產品 NEO 植入人體的示意模型.20 圖 18:中科信息營收構成(億元).21 圖 19:中科信息歷史沿革
4、.21 圖 20:巖山科技營收構成(億元).22 圖 21:巖山科技歷史沿革.22 圖 22:巖山科技腦電大模型.23 圖 23:誠益通營收構成(億元).24 圖 24:誠益通歷史沿革.24 圖 25:東方中科營收構成(億元).25 圖 26:東方中科歷史沿革.25 表 1:腦機接口分為侵入式與非侵入式.6 表 2:腦機接口醫療、家居、娛樂、軍事等領域應用.8 表 3:各國在腦機接口領域重要計劃.13 表 4:海外主要腦機接口研究機構.14 表 5:全球腦機接口臨床注冊所涉及適應癥(截至 2024 年 5 月).14 表 6:Neuralink 公司重要事件.15 表 7:腦機接口政策.16
5、表 8:2013 年2022 年腦機接口醫學應用領域研究論文最多的國家和研究機構.17 表 9:國內主要腦機接口研究機構.18 1 探秘腦機接口:起源、功能與演進歷程探秘腦機接口:起源、功能與演進歷程 1.1 腦機接口腦機接口:大腦與外部的直接通信大腦與外部的直接通信 腦機接口技術是一項革命性的人機交互技術,它直接連接大腦與外部設備,繞過傳統神腦機接口技術是一項革命性的人機交互技術,它直接連接大腦與外部設備,繞過傳統神經肌肉路徑。經肌肉路徑。由于大腦和意識的物理本質是電活動,通過利用大腦的電活動,該技術捕捉腦信號并轉化為電信號,以實現信息傳遞和控制。腦機接口系統主要由用戶(大腦)、腦信號采集、
6、腦信號處理與解碼、控制接口、機器人等外設和神經反饋構成。腦機接口腦機接口主要主要分為分為侵入式侵入式腦機接口與腦機接口與非侵入式非侵入式腦機接口。腦機接口。由于技術成熟度和安全性等優勢,非侵入式腦機接口仍是主流研究方向,已有較成熟的試用和應用案例。圖2:三種不同的檢測大腦電活動方式:EEG、ECoG 和皮層內記錄 資料來源:中國人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 圖1:腦機接口示意圖 資料來源:中國人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 表1:腦機接口分為侵入式與非侵入式 特征特征 相關現狀相關現狀 非侵入式 采集設備不會進入人腦,僅需體外佩戴。采集信號粒度在毫伏,主要采集多個神經元的協同活動
7、。以腦電圖(EEG,采集頭皮電信號)為主。還 包 括 功 能 近 紅 外 光 譜(fMIRS)、功 能 核 磁 共 振 成 像(fMRI)、腦磁(MEG)。易受外部干擾易受外部干擾:存在腦硬膜、顱骨等生物衰減作用、頭發摩擦、外部電磁等干擾。電極的采樣效率為業界改進重點 信號精細度較差,但足以滿足目前主流需求信號精細度較差,但足以滿足目前主流需求(生理指標檢測生理指標檢測):無法觀測單個神經元,難以探測深層腦區信號。但仍能通過記錄神經元間的協作行為達成檢測睡眠質量、注意力集中程度等目的。存在醫學金標準一癲癇、麻醉、睡眠 細分種類較多,運動想象為市面控制類產品的常用手段細分種類較多,運動想象為市面
8、控制類產品的常用手段:如事件相關電位 P300、視覺誘發電位 VEP、運動想象 MI 等。其中,運動想象是目前控制類產品的主要手段。如Nature 公布的意念打字和 Neurable 最新發布的腦機接口耳機 是市場上最為普遍的消費級設備和短期主要增長點是市場上最為普遍的消費級設備和短期主要增長點:底層技術相對成熟,在 B 端以腦電帽為主,在 C 端以頭環(如 Muse 頭環)、耳機(如 Neurable)的穿戴式設備為主。將基于注意力集中程度、睡眠質量等指標延展出系列應用 半侵入式 貼合硬腦膜 目前科研及應用層面的探討相對較少目前科研及應用層面的探討相對較少 侵入式 需通過手術植入大腦皮層,直
9、接從大腦皮層采集電信號。信號質量最高,可達到微伏,即單個神經元活動級別。對大腦的損傷相對較大。我國在該領域目前的技術差異較大,間接導致了在癱瘓、帕金森等高難醫學方向上的落我國在該領域目前的技術差異較大,間接導致了在癱瘓、帕金森等高難醫學方向上的落后后 距離大規模推廣仍有相當距離距離大規模推廣仍有相當距離:受限于底層技術、臨床試驗、倫理審批等,我國目前仍停留在動物試驗的科研階段。瑞金醫院等前沿機構已率先進入臨床試驗,但仍需充分的樣本及數據積累,及倫理、資質方面的考慮 需要多學科協同推進,技術難度高需要多學科協同推進,技術難度高:芯片及采集電極均需植入大腦內部,需額外考慮材料相容性(否則會因免疫及
10、愈傷,信號逐漸衰減)、電極形狀(經典的猶他電極由于比柔性電極更為堅硬、且體積更大,會造成更多腦損傷)、充電時長、植入手段等問題。成纖維細胞導致的瘢痕效應,是目前無法回避的醫學難題 腦機接口未來的重要選擇腦機接口未來的重要選擇:信號質量有明確提升,更少受到外部干擾。且能夠觀察單個神經元(非侵入式目前僅能采集神經元間協作結果)與深部腦區狀況(深層次認知等),在精細化操作或情感等方面會成為主要手段 資料來源:量子位、浙商證券研究所 1.2 從醫療走向多元應用從醫療走向多元應用 2024 年 12 月 11 日,腦姬科技宣布全球首款基于人工智能 AGI 算法的夢境檢測與重建腦機接口產品Dreamgea
11、r 繪夢儀,將于 2024 年 12 月 28 日發布。該設備通過 10 個高靈敏度腦機信號通道,精準捕捉腦神經信號,搭載浙江大學聯合研發的獨家夢境模型 Dreamer,將模糊夢境轉化為清晰可永久珍藏的片段。這標志著腦機接口技術在夢境探索領域多元化應用的突破,將進一步拓展其在日常生活中的潛力。圖3:Dreamgear 繪夢儀產品圖片 資料來源:腦姬小程序、浙商證券研究所 腦機接口腦機接口的早期應用集中于醫療健康領域,最初旨在為運動障礙患者提供新型輔助技的早期應用集中于醫療健康領域,最初旨在為運動障礙患者提供新型輔助技術。術。隨著 BCI 技術的進步,腦機接口逐漸擴散至心理健康、智能家居、虛擬現
12、實、游戲、軍事等領域。目前,BCI 約有 43%屬于非醫療用途。圖4:腦機接口從醫療向更多領域拓展 資料來源:沙特信息技術公司、浙商證券研究所 表2:腦機接口醫療、家居、娛樂、軍事等領域應用 領域領域 應用案例應用案例 醫療輸入型 通過腦機接口實時監控和測量人體神經系統狀態 醫療輸出型 用于治療和康復帕金森病、癲癇、輕度認知障礙、阿爾茨海默病、焦慮、抑郁、創傷后應激障礙及強迫癥等。智能家居 腦機接口可充當“遙控器”,幫助用戶通過意念控制燈光、門窗及窗簾等,甚至進一步操控家庭服務機器人。娛樂 為游戲玩家提供超越傳統控制方式的操作維度,允許通過意念控制虛擬現實(VR)界面的菜單和選項,極大豐富了游
13、戲內容并提升了體驗。軍事 協助操控無人裝備,替代戰士執行危險任務,未來腦控武器是軍事武器自動化與智能化的重要發展方向。資料來源:中國人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 1.3 腦機接口腦機接口已已進入技術爆發階段進入技術爆發階段 腦機接口的研究自二十世紀七十年代開始,經過近五十年的研究,腦機接口技術的發展經歷了三個階段:科學幻想階段、科學論證階段、技術爆發階段。腦機接口技術正處于技術爆發階段腦機接口技術正處于技術爆發階段:1)腦機接口已經在醫療領域大放異彩,能夠解決一系列傳統醫學無法解決的癥狀,如癲癇。2)機器學習技術的廣泛應用,使得腦電信號得以有效地被解讀與應用。3)以馬斯克旗下 Neur
14、alink 為代表的一系列企業入局腦機接口賽道,其產品 Blindsight 已獲得 FDA“突破性設備”認定。圖5:腦機接口發展歷程 資料來源:中國人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 2 腦機接口腦機接口與與機器人機器人融合發展融合發展 2.1 腦控機器人腦控機器人技術落地技術落地 腦控機器人腦控機器人:腦機接口可用于讀取大腦中的電信號,并將其轉化為可供機器人理解的指令,以實現對機器人的控制,這一技術被稱為腦控機器人。運動康復運動康復是腦控機器人需求最明確的場景之一是腦控機器人需求最明確的場景之一,因其可以為癱瘓患者或殘障人士帶來希望。例如,2024 年 9 月,中山三院利用研發的腦控外骨
15、骼機器人,成功幫助脊髓損傷而癱瘓的患者邁出了向前行走的步伐。當患者穿戴上設備,看著屏幕上的動畫,通過思考“如何走路”,便能驅動肢體做出相應的動作。圖6:腦控外骨骼機器人幫助癱瘓患者行走 資料來源:北青網、南方日報、浙商證券研究所 “神功一號”是由天津大學和天津市人民醫院共同研制的全球首臺適用于全肢體中風“神功一號”是由天津大學和天津市人民醫院共同研制的全球首臺適用于全肢體中風康復的康復的“純意念控制”“純意念控制”人工神經機器人系統人工神經機器人系統?!吧窆ひ惶枴辈粌H像腦控機械外骨骼可以起到“替代”作用,更有“修復”作用,與傳統的康復手段相比,“神工一號”使患者的康復由被動變為主動。僅體驗過三
16、次“神工一號”的一位患者,腳、腿和大拇指已經可以自主動作。使用時,患者頭戴裝有電極的腦電探測器,并在患病肢體的肌肉上安裝電極,該系統就能無創讀取腦電信息,解碼運動意念,驅動神經肌肉電刺激,帶動癱瘓肢體產生動作,實現大腦皮層與肌肉活動的同步耦合,促進患者康復。圖7:神功一號幫助中風患者康復 資料來源:百度百科、浙商證券研究所 人腦操控人腦操控通用機器人:通用機器人:斯坦福大學吳佳俊和李飛飛領導的一個多學科聯合團隊研發出了一種通用型的智能 BRI 系統“NOIR”神經信號操作智能機器人,能將人類腦電波中的信號轉換為機器人可以執行的技能集,使人類通過大腦信號指揮機器人執行日?;顒?。NOIR 技術在
17、20 種家庭活動中展示了其功能,包括烹飪壽喜燒、熨燙衣物、刮奶酪、玩井字棋,甚至是撫摸機器狗。圖8:NOIR 系統可完成 20 種日?;顒?資料來源:中國機器人網、浙商證券研究所 本報告來源于三個皮匠報告站(),由用戶Id:93117下載,文檔Id:185703,下載日期:2024-12-20 2.2 腦機接口腦機接口推動人形機器人推動人形機器人技術發展技術發展 進一步展望,腦機接口進一步展望,腦機接口有望有望推動推動人形機器人人形機器人技術成熟技術成熟:腦控機器人是人工對機器人進行的控制,而對于用于生產生活中的機器人,需要實現高度的自動化,此時人腦在作業任務中產生的腦電信號可作為訓練機器人自
18、動執行任務時寶貴的數據資產。目前,人形機器人在運動控制方面的控制技術還不算成熟,當前主要通過力學模型和自動駕駛算法實現運動控制。人類最擅長控制人形軀體,因此腦電信號對于幫助機器人學習如何像人一樣運動具有重要的參考價值。在當前大模型技術、多模態學習、跨模態遷移技術的支持下,腦電信號有望作為一種模態用于機器人的學習當中。腦電大模型有望提高腦電信號下游任務性能。腦電大模型有望提高腦電信號下游任務性能。上海交通大學電子信息與電氣工程學院計算機科學與工程系呂寶糧教授團隊攜手上海零唯一思科技有限公司合作發布 一個用大量腦機接口腦電數據學習通用表示的腦電大模型,設計了名為 LaBraM 的通用大型腦電模型,
19、該模型可有效處理不同通道和長度的各種腦電數據。通過對大量腦電數據進行無監督訓練,研究團隊設想該模型將具備通用的腦電表征能力,使其能夠快速適應各種腦電下游任務。為了訓練 LaBraM,研究人員從 20 個公開的腦電數據集中收集了超過 2500 個小時的各種任務和格式的腦電數據。研究團隊預訓練了三個不同參數大小的模型,580 萬、4600 萬和3.69 億,這是迄今為止 BCI 領域最大的模型。隨后,研究團隊在四種不同類型的下游任務上對它們進行了微調,這些任務包括分類和回歸。論文推斷,只要有足夠多的腦電數據,大規模腦電模型就能學習到更通用的腦電表征,從而提高腦電信號在各種下游任務上的性能。圖9:上
20、海交大呂寶糧團隊訓練腦電大模型 LaBraM 資料來源:上海交通大學中國機器人網、浙商證券研究所 3 市場潛力巨大,美國全球領先市場潛力巨大,美國全球領先 3.1 市場潛力巨大,企業紛紛入局市場潛力巨大,企業紛紛入局 腦機接口市場腦機接口市場潛力巨大:潛力巨大:僅從醫療類市場看,麥肯錫預測腦機接口醫療應用市場規模有望在 2030 年達到 400 億美元,并于 2040 年達到 1450 億美元。其中,以中樞神經系統疾病治療為主的嚴肅醫療的潛在應用規模 2030 年預計為 150 億美元,2040 年為 850 億美元,而以情緒評估與干預為主的消費醫療的潛在應用規模 2030 年預計為 250
21、億美元,2040 年為600 億美元。圖10:腦機接口醫療應用市場預測(億美元)資料來源:麥肯錫、每日經濟新聞、浙商證券研究所 根據量子位的根據量子位的測算測算,目前,目前我國我國腦機接口設備的市場規模在十億級,腦機接口設備的市場規模在十億級,約占全球市場總份額不足十分之一。到 2040 年,我國腦機接口行業綜合市場規模有望超過 1200 億元,CAGR 約26%,直接市場規模(主要為設備)可能超過 500 億,CAGR 達到 21%。根據 Precedence Statistics 數據,2023 年全球腦機接口市場規模為 23.5 億美元,預計到2033 年將增至 108.9 億美元,20
22、24 年至 2033 年的復合年增長率為 17.2%。圖11:2023-2033 全球腦機接口市場規模(億美元)資料來源:Precedence Statistics、浙商證券研究所 1508502506000200400600800100012001400160020302040嚴肅醫療消費醫療23.526.129.333.338.545.153.564.277.594.4108.92023 2024E 2025E 2026E 2027E 2028E 2029E 2030E 2031E 2032E 2033E 圖12:全球腦機接口市場按類型細分 資料來源:Precedence Statisti
23、cs、浙商證券研究所 2013 年以來,年以來,美國、歐盟美國、歐盟、日本、日本均在戰略層面對腦機接口進行布局均在戰略層面對腦機接口進行布局,帶動了產業發展,帶動了產業發展。美國啟動“大腦研究計劃”,歐盟發起“人類腦計劃”,日本制定 Brain/MINDS 計劃(Brain Mapping by Integrated Neurotechnologies for Disease Studies)。以 2013 年為分水嶺,此后全球新增腦機接口數量快速上升,直至 2018 年之后放緩。截至 2023 年 1 季度,截至 2023 年 1 季度,全球腦機接口代表性企業數量超過 500 家。據 Dat
24、a Bridge Market Research 統計,截止 2022 年底,全球腦機接口代表企業融資累計超過 17.4 億美元,其中美國占全部總投融資額的 50%,中國占比接近 30%。投融資活動主要集中在早期風險投資(天使輪、種子輪、A 輪),馬斯克旗下的 Neuralink 等明星企業受資本的關注度較高。表3:各國在腦機接口領域重要計劃 國家國家 時間時間 規劃規劃 內容內容 美國 2013 年 4 月 推進創新神經技術腦研究計劃(簡稱“腦計劃”)由奧巴馬發起,旨在探索人類大腦工作機制、繪制腦活動全圖,并最終開發出針對大腦疾病的療法。最初撥出逾 1 億美元啟動資金,并規劃未來 12 年總
25、共投入 45 億美元。國立衛生研究院、國家科學基金會、國防高級研究計劃局等政府部門資助了多家高校和公司開啟腦機接口相關研究,科研項目數量和資助資金總額全球領先。2019 年 6 月 美國腦科學計劃 2.0 從“Brain 1.0”升級為“Brain 2.0”,代表了從 2020 年開始到 2026 年結束的即將進行的計劃。歐盟 2013 年 10 月 人類腦計劃 為期 10 年,耗資約 6 億歐元,500 名左右科學家參與,是歐盟有史以來資助的最大研究項目之一。日本 2014 年 10 月 Brain/MINDS 制造出轉基因狨猴進行多種神經技術研究,以此加深對人類大腦的認識,加快對人類大腦疾
26、病,如老年性癡呆和精神分裂癥等精神病和神經性疾病的診斷治療方法。資料來源:Brain/MINDS、思瀚產業研究院、百度百科、中國科協創新戰略研究院、科創板日報、鈦媒體、博爾雅科技、浙商證券研究所 美國在腦機接口的理論、方法和實踐方面處于全球領先地位美國在腦機接口的理論、方法和實踐方面處于全球領先地位,大部分侵入式腦機接口研究集中在美國,神經界面技術不斷創新并取得成果,如外周神經電極、三維電極、柔性電極、環形電極和光遺傳技術的應用。相比之下,歐盟和歐洲國家更注重神經疾病研究,主要聚焦于非侵入式腦機接口,而日本則側重非侵入式腦機接口,并推動腦機接口與機器人系統的集成。9.53%8.54%81.93
27、%侵入式腦機接口半侵入式腦機接口非侵入式腦機接口 表4:海外主要腦機接口研究機構 單位單位 類別類別 研究方向和成果研究方向和成果 非侵入式 美國明尼蘇達大學賀斌研究團隊 生物電系統(腦電及心電)研究。2019 年,成功開發出第一款由大腦控制的機器人手臂,具有連續跟蹤計算機光標的能力。侵入式 加州大學 通過 ECoG 電極矩陣采集大腦顱內腦電,結合深度學習和最新語音合成技術,將神經信號轉化成自然的合成語音。非侵入式 美國加州大學圣地亞哥分校Swartz 計算神經科學中心 從 EEG、MEG、fMRI 等方法上觀察和模擬多個大腦區域的功能活動之間的動態相互作用,開發出 EEGLB、FMRLAB
28、和 BCILAB 平臺。非侵入式 美國 Wadsworth 中心 Wolpaw 教授團隊 首次證明了 EEG 感覺運動節律對基于 BCI 的通信和控制的有用性,并將其擴展到多維運動控制;開發了通用的 BCI 軟件平臺 BCI2000。非侵入式 杜克大學 NicolelisLab 在人類患者和非人類靈長類動物的神經元群體編碼、腦機接口和神經假體研究方面具有開創性研究。支持用覆蓋廣大皮層區域的電極來提取神經信號、驅動腦機接口。非侵入式 哈佛大學 LabofDr.SydneyCash 采用非侵入設備測量大腦活動和結構,獲取大腦整體視圖。非侵入式 奧地利格拉茨技術大學 采用事件相關同步/去同步電位作為
29、腦機接口輸入,完成了運動想象控制外圍設備。2015 年發布了一份腦機接口研究路線圖。非侵入式 柏林工業大學 發布了一款可同時采集腦電、功能近紅外腦功能像,以及其他常規生理參數(如心電、肌電和加速度等)的無線模塊化硬件架構。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據集。非侵入式 德國圖賓根大學 基于功能近紅外腦功能成像,實現了首個可應用于 CLIS 患者的腦機接口系統。侵入式 斯坦福大學神經義肢移動實驗室 為癱瘓患者提供腦機接口臨床治療方案。其目標是提取植入大腦的電極記錄信號,為輔助技術提供準確、高效、魯棒的控制。資料來源:人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 腦機接口領域的全球
30、臨床試驗動態中,干預性研究的數量顯著多于觀察性研究,占據 80%以上。表5:全球腦機接口臨床注冊所涉及適應癥(截至 2024 年 5 月)研究類型研究類型 適應癥適應癥 數量數量 內容內容 干預性 中風(stroke)38 項 改善運動功能和語言溝通方面 四肢癱瘓(Tetraplegia)12 項 幫助運動障礙患者恢復一定的自主性和生活質量 脊髓損傷(Spinal Cord injuries)11 項 恢復脊椎損傷患者運動功能 偏癱(Hemiparesis)6 項 改善中風后遺癥患者的運動功能 閉鎖綜合征(Locked-in Syndrome)健康受試者(Healthy)脊髓損傷(Spinal
31、 Cord Injury)各 5 項 治療運動和溝通障礙以及在健康人群中進行基礎研究,用于多樣化應用 四肢麻痹(Quadriplegia)運動障礙(Motor Disorders)各 4 項 進一步證明腦機接口技術對輔助運動功能嚴重受損患者的重要性 觀察性 肌萎縮側索硬化癥(ALS)中風(stroke)各 3 項 觀察疾病自然進程、長期影響及患者管理 健康受試者(Healthy Subjects)創傷性腦損傷(Traumatic Brain injury)各 2 項 健康受試者的研究集中在評估腦機接口技術對正常功能的影響或作為對照組,損傷性腦損傷的研究關注于疾病的長期影響和康復過程 個體差異(
32、Individuality)言語障礙(Speech Disorders)腦癱(Cerebral Palsy)腦干中風(Brain Stem Stroke)各 1 項 觀察在特定疾病或狀態下的應用 資料來源:ClinicalTrials.gov、蛋殼研究院、浙商證券研究所 3.2 Neuralink 獲獲 FDA“突破性設備”認定“突破性設備”認定,產品產品上市提速上市提速 Blindsight 進入進入審查審查快車道:快車道:2024 年 9 月,埃隆 馬斯克旗下的腦機接口公司 Neuralink 宣布,其實驗性大腦植入設備“盲視”(Blindsight)已獲得美國 FDA 的“突破性設備”認
33、定。FDA 的“突破性設備”認定是 FDA 2015 年啟動的一種“綠色通道”機制。獲得這一認定后,“盲視”設備將享受 FDA 提供的優先審查權,從而加速其研發和上市進程。根據 2024年 4 月馬斯克公開發布的信息,該植入設備已經在猴子身上起效。Neuralink 已經在兩位患者身上植入了該設備?!懊ひ暋盉lindsight 旨在幫助患者恢復視力。馬斯克曾在社交平臺上表示,這種設備“將使那些失去雙眼和視神經的人恢復視覺”,并且如果視覺皮層完好無損,它甚至可以讓那些從出生就失明的人重見光明。表6:Neuralink 公司重要事件 時間時間 事件事件 2016 年 馬斯克創立公司 2017 年
34、2017 年 8 月,Neuralink 宣布獲得 2696 萬美元融資,但這筆主要來自馬斯克本人的注資實際金額超過 1 億美元 2019 年 2019 年 5 月份 Neuralink 獲得 5100 萬美 元 B 輪融資。同年,Neuralink 發布了自研的 N1 腦部傳感器芯片,能夠通過濾波等處理將細胞膜表面電位轉化為數字信號 2020 年 Neuralink 將直徑 23mm 的 Link V0.9 芯片植入豬腦,實現了神經信號的讀取和寫入 2021 年 7 月,Neuralink 完成 C 輪融資,籌集資金 2.05 億美元。同年,Neuralink 展示了最新成果,讓植入芯片的猴
35、子通過意念玩游戲 2023 年 5 月,美國 FDA(美國食品藥品監督管理局)批準了 Neuralink 的完全植入式無線腦機接口設備試驗用器械豁免權限,Neuralink 首次啟動人體臨床試驗,能夠與 FDA 協商參與試驗的患者人數,并持續招募臨床試驗對象。同年 11 月,公司完成 D+輪融資,獲 3.2 億美元 2024 年 1 月,Neuralink 進行了首例腦機接口設備人體移植。8 月,第二名患者完成植入,公司計劃 2024 年完成 10 例,2026 年達 1000 例,2030 年前為 2.2 萬人植入。9 月,馬斯克宣布 Neuralink 的大腦植入芯片 Blindsight
36、 正式獲得 FDA(美國食品藥品監督管理局)的“突破性設備認定?!蔽磥硪巹?2024 年 7 月 10 日,馬斯克與 Neuralink 高管宣布兩款革命性產品:一是“心靈感應”(Telepathy),用于幫助神經損傷患者通過思考控制設備;二是內置微電極的大腦護理設備,植入后可優化電信號,提高大腦效率。馬斯克還展望未來,用戶可通過 Neuralink 控制特斯拉機器人、機械臂和輪椅等設備。Neuralink 通過精細雕刻頭骨表面以減少植入物下方間隙,降低脫落風險。馬斯克透露,公司正開發改進設備,通過精準放置植入線路,可在無需重大調整下實現數據傳輸帶寬翻倍。資料來源:百度百科、鳳凰網財經、36
37、氪、澎湃新聞、新浪財經、每日經濟新聞、浙商證券研究所 4 列入新質生產力列入新質生產力,研發與應用并進,研發與應用并進 4.1 國家國家級級戰略戰略,新質生產力,新質生產力 腦機接口為新質生產力提出的九大未來產業之一。腦機接口為新質生產力提出的九大未來產業之一。腦機接口技術快速發展,廣泛應用于醫療健康和智能生活領域。我國雖研究起步較晚,但重視程度不亞于發達國家,2014 年發布“腦科學與類腦科學研究”,2015 年就已出現了諸多支持性政策,近兩年已經將此技術上升為國家戰略。中科院于 2022 年成立腦科學與智能技術卓越創新中心。中國政府高度重視BCI 技術的發展,將其列為“十三五”國家戰略性新
38、興產業發展規劃和“十四五”規劃綱要中的重點發展領域。2023 年,工信部等四部門將“腦機接口”、“量子信息”、“人形機器人”、“生成式人工智能”等 9 項產業列入未來產業,并提出開展腦機接口標準化路線圖研究。2024 年,二十屆三中全會提出“健全因地制宜發展新質生產力體制機制”,推動新質生產力發展。腦機接口作為新質生產力的代表,有望得到持續的政策支持。表7:腦機接口政策 時間時間 單位單位/會議會議 文件文件 內容內容 2016 年 7 月28 日 國務院“十三五“國家科技創新規劃 將腦科學與類腦研究納入“科技創新 2030 重大項目”,推動腦機接口技術在神經科學、信息科學等多學科領域的交叉融
39、合與協同發展。2021 年 3 月12 日 十三屆全國人大四次會議“十四五”規劃綱要 明確腦科學等為前沿領域的戰略重要地位,指引腦機接口技術作為關鍵技術之一的發展方向,促使各界加大對腦機接口技術研發、應用推廣和產業化發展的投入力度。2023 年 08 月03 日 工信部等四部門 新產業標準化領航工程實施方案(20232035 年)將“腦機接口”、“量子信息”、“人形機器人”、“生成式人工智能”等 9 項產業列入未來產業,提出開展腦機接口標準化路線圖研究。2024 年 7 月21 日 二十屆三中全會 中共中央關于進一步全面深化改革、推進中國式現代化的決定 提出健全因地制宜發展新質生產力體制機制。
40、2024 年 01 月18 日 工信部等七部門 關于推動未來產業創新發展的實施意見 “腦機接口”被列入未來產業十大標志性產品,明確要“突破腦機融合、類腦芯片、大腦計算神經模型等關鍵技術和核心器件,研制一批易用安全的腦機接口產品,鼓勵探索在醫療康復、無人駕駛、虛擬現實等典型領域的應用”。資料來源:中國政府網、浙商證券研究所 4.2 國內研究快速跟進國內研究快速跟進,非侵入式,非侵入式進展顯著進展顯著 我國腦機接口研究始于我國腦機接口研究始于 1990 年代末年代末,清華大學率先創建了基于穩態視覺誘發電位(SSVEP)的腦機接口新范式,現已成為無創腦機接口的三大主要范式之一。近年來,國內研究取得顯
41、著進展:清華大學在高速無創腦機接口字符輸入方面,華南理工大學在多模態無創腦機接口方面,天津大學在神經康復和航天應用方面,上海交通大學在情感識別方面均取得了突出成果。圖13:中國腦機接口行業發展歷程 資料來源:智研咨詢、浙商證券研究所 盡管國內研究團隊主要集中于非侵入式腦機接口,并取得顯著進展,但也在侵入式腦機盡管國內研究團隊主要集中于非侵入式腦機接口,并取得顯著進展,但也在侵入式腦機接口方面有所探索。接口方面有所探索。浙江大學開發了大鼠導航系統和猴子皮層腦電控制機械手的研究,清華大學實現了首個基于無創醫學影像技術導引的微創腦機接口系統。目前,我國在侵入式神經接口設備領域處于初期階段,雖然部分產
42、品與歐美醫療公司臨床產品相似,但在核心范式、芯片、通信協議、算法及材料等方面仍存在短板。腦機接口技術的產業化發展處于起步階段,盡管與歐美發達國家仍有差距,但近年來差距逐漸縮小,部分領域已接軌國際水平,個別方面已走在前沿。在腦機接口在腦機接口醫學應用醫學應用研究中,中美位居前二研究中,中美位居前二。全球已有 92 個國家開展腦機接口醫學應用研究,其中美國(1789 篇)、中國(1102 篇)、德國(878 篇)位居前三。美中兩國的研究中心性分別為 0.45 和 0.39。在機構層面,德國圖賓根大學(144 篇)、美國加州大學圣地亞哥分校(142 篇)、美國哈佛大學(96 篇)位列前茅。排名前 1
43、0 的機構中心性均低于 0.1,顯示腦機接口醫學研究尚較為分散,未出現主導性頂尖研究機構,未來發展潛力巨大。表8:2013 年2022 年腦機接口醫學應用領域研究論文最多的國家和研究機構 排名排名 國家國家 發文量發文量 中心性中心性 1 美國 1789 0.45 2 中國 1102 0.39 3 德國 878 0.11 4 英國 511 0.14 5 意大利 359 0.12 資料來源:National library of medicine、浙商證券研究所 表9:國內主要腦機接口研究機構 類別類別 單位單位 研究方向和成果研究方向和成果 非侵入式 清華大學醫學院 BCI 實驗室高小榕教授團
44、隊 率先提出并實現基于 SSVEP 的非侵入型 BCI 技術,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,并轉換為相應的指令輸出。華南理工大學自動化科學與工程學院李遠清教授團隊 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平臺及多個腦機接口系統,包括腦控輪椅,腦控護理床、腦控電視、腦控電燈等。上海交通大學計算機科學與工程系呂寶糧教授團隊 在腦電與情感識別,以及疲勞駕駛方面的成果顯著。天津大學醫學工程與轉化醫學研究院明東教授團隊 以腦-機交互為研究主線,重點面向特種醫學與人機工程、物理醫學與康復工程等重大領域的工程應用,開展了以神經工效感知交互、人工神
45、經康復機器人、新型腦-機接口與定量腦電信息標定等為代表的神經系統認知與調控新方法、新技術研究。華東理工大學信息科學與工程學院金晶教授團隊 研究基于腦機接口技術的腦卒中病人的新型康復技術、肌萎縮側索硬化病人的輔助技術設計、模式識別與機器學習在生物信號識別中的應用。北京理工大學機械與車輛學院畢路拯教授團隊 基于運動想象的腦機接口在車輛控制方面的研究。上海大學機電工程與自動化學院楊幫華教授團隊 主要研究運動想象腦機接口解碼技術、虛擬現實技術、BCI 結合 VR 技術在醫療康復領域應用,包括腦卒中患者康復訓練系統等。華中科技大學自動化學院腦機接口與機器學習實驗室伍冬睿教授團隊 腦機接口的情感運算和智能
46、醫療。西安交通大學徐光華教授團隊 重點研究中風康復的腦機主被動協同康復機理,腦控中風康復機器人。昆明理工大學伏云發教授團隊 重點研究腦信息處理與腦-機交互控制和通信的理論、方法、模型及創新應用;腦功能神經成像、腦網絡連通性計算與腦-計算機接口及創新應用。侵入式 中國科學院自動化研究所余山研究員團隊 高生物兼容性電極材料、高性能腦機接口芯片、微創植入技術、高魯棒性編解碼算法等方面的研究。浙江大學腦機接口研究所鄭筱祥教授團隊 2020 年完成國內首例侵入式 BCI 臨床轉化研究。中國科學院神經科學研究所崔翯研究員團隊 研究興趣主要在于運動控制的神經基礎、解碼方法以及腦機接口,以期幫助類腦智能機器人
47、的設計和運動障礙病患的假肢和康復。資料來源:人工智能產業發展聯盟、浙商證券研究所 腦機接口正處于由基礎研究向臨床應用轉化的重要階段腦機接口正處于由基礎研究向臨床應用轉化的重要階段,新的想法和技術正在得到積極的探索與驗證。我國在腦機接口領域的臨床試驗數量正在逐漸增加。且當前正在進行的試驗數量遠超過已完成的試驗數量。在中國已注冊的腦機接口臨床試驗中,約有 65%屬于早期探索研究和預試驗階段,進入更高階段的研究(例如 1 期、2 期臨床試驗)則相對較少,距離真正的臨床應用還存在一定差距。就臨床試驗階段而言,中國在 1 期和 2 期試驗數量上已與國際水平基本持平,但在 3期試驗方面尚落后較多。3 期臨
48、床試驗資金成本較高,通常需要招募大量患者、組建多中心試驗團隊、引入先進檢測設備等。未來,伴隨產業化前景進一步明朗、法規政策進一步完善,預計未來臨床三期數量將有所增加。圖14:中國腦機接口注冊臨床試驗狀態分布 資料來源:中國臨床試驗注冊中心,蛋殼研究院、浙商證券研究所 各大科技企業也在不斷進行腦機接口相關研究。各大科技企業也在不斷進行腦機接口相關研究。10 月,華為公開一項腦機接口新專利,名為“控制刺激器的方法、刺激器、腦機接口系統和芯片”,已在國家知識產權局網站發布,提供相關方法及系統設計。在 2023 年 6 月,公司曾公布過一項名為“一種腦機接口裝置和信息獲取方法”的專利。相比此前的專利,
49、華為本次公布的專利更接近腦機接口的具體實際應用層面,技術成熟度更高。11314251213422102468101214161期3期其他探索性研究/預試驗治療新技術臨床試驗1期回顧性研究其他探索性研究/預試驗治療新技術臨床試驗其他探索性研究/預試驗治療新技術臨床試驗進行中尚未開始已完成圖15:華為新公開腦機接口專利 資料來源:國家知識產權局、浙商證券研究所 4.3 國內腦機接口國內腦機接口應用取得階段性成果應用取得階段性成果 NEO 讓讓癱瘓癱瘓患者患者再次再次運動運動。2024 年 11 月,博??滇t療科技(上海)有限公司與清華大學生物醫學工程系洪波教授團隊合作研發的腦機接口產品 NEO,在
50、復旦大學附屬華山醫院完成了全國第三例、上海首例臨床植入手術?;颊咭寻c瘓 4 年,系因車禍導致頸椎錯位,手部無法抓握,無法站立。手術后患者恢復良好,術后第三天已能下床坐輪椅。該腦機接口系統由植入人體的芯片和一套體外裝置組成?;颊呖上窠o手機充電一樣,將小型磁吸線圈放置在頭皮上,與體內設備連接,提供電力、傳輸信號并進行實時算法更新。此外,系統還配有氣動手套,患者通過腦電信號控制手套完成抓握等動作。NEO 于今年 8 月成為我國首款進入創新醫療器械特別審查程序的腦機接口產品,計劃于 2025 年在全國約 10 個中心開展 30-50 例腦機接口植入手術,入組患者為脊髓損傷患者。圖17:腦機接口產品 N
51、EO 植入人體的示意模型 資料來源:上觀新聞、浙商證券研究所 圖16:華為腦機接口專利說明書 資料來源:華為專利說明書、證券時報網、浙商證券研究所 2022 年,強腦科技研發的智能仿生手拿到了 FDA 認證,該產品的使用者不需要做任何手術,就可以靈活地控制每一根手指,完成彈鋼琴或者攀巖這種對精度要求非常高的活動,做到“手隨心動”。強腦科技的智能仿生手價格在 10 萬元20 萬元,是海外同類型產品價格的 1/5。5 相關標的相關標的 5.1 中科信息中科信息 中科信息中科信息:公司由創立于 1958 年的中國科學院成都計算機應用研究所整體轉制而來,擁有張景中院士和楊路首席科學家領銜的包括基礎理論
52、、關鍵技術、工程與產品全過程的創新體系,團隊近 500 人,其中高級職稱人員近 87 人,還包括四川省學術帶頭人 5 人,國務院政府津貼專家 7 人。公司作為國內領先的基于人工智能的行業信息化整體解決方案提供商,以高速機器視覺、大數據為核心技術,在智慧政務、智能制造、智慧城市、智慧健康領域,面向政府、煙草、油氣、醫療、特種印刷等行業提供信息化整體解決方案、智能化工程和相關產品與服務。公司是中共中央辦公廳、全國人大常委會辦公廳指定的全國大會的選舉設備和服務提供商。圖18:中科信息營收構成(億元)資料來源:wind、浙商證券研究所 圖19:中科信息歷史沿革 72.93%80.55%69.80%66
53、.55%71.65%26.02%18.79%28.22%32.49%27.53%1.05%0.67%1.98%0.97%0.81%0.001.002.003.004.005.006.007.0020192020202120222023信息化解決方案技術服務與開發其他主營業務其他業務 資料來源:中科信息官網、浙商證券研究所 中科信息中科信息引入醫療腦機接口技術用于麻醉與康復引入醫療腦機接口技術用于麻醉與康復,利用引進的腦機接口設備采集病患者疼痛反應數據,傳輸到公司自主研發的醫療產品中,以提升產品的分析精準度和治療效果。在智慧麻醉方面,公司將腦機接口技術引入自主研發的、應用于醫療的智能麻醉輔助系統
54、(智能麻醉機器人),以提升該系統診斷功能。在智慧康復方面,公司與四川大學華西醫院專家進行合作研發。在腦科學研究方面,公司 2022 年獲成都市批準成立“腦認知與智慧醫療創新應用實驗室”,主要開展人工智能關鍵技術、醫工交叉關鍵技術研究,搭建技術研發平臺、業務研發平臺、移動應用研發平臺,研發麻醉智能輔助維持系統升級產品、醫療設備物聯網系列化產品、區域智慧醫康養一體化平臺升級產品、醫療康復升級產品等系列產品。5.2 巖山科技巖山科技 巖山科技巖山科技:公司創立于 2005 年,坐落于上海張江高科技園區,發展至今,辦公面積達一萬五千平方米。作為一家互聯網企業,公司以互聯信息服務業務為基礎,開始著力打造
55、“移動互聯+多元投資”的雙輪驅動發展戰略。旗下擁有 12 款知名軟件和產品,覆蓋用戶 2.6 億。公司以互聯信息服務為基礎,推動“移動互聯+多元投資”的雙輪驅動發展戰略。業務涵蓋計算機軟硬件系統的開發、集成、咨詢、銷售與服務,出口自產產品及進口相關設備和材料,以及信息服務業務(如短信息服務,不含互聯網信息服務)。公司還涉足實業投資和控股成員企業的相關經營活動。圖20:巖山科技營收構成(億元)資料來源:wind、浙商證券研究所 圖21:巖山科技歷史沿革 68.23%85.62%84.44%81.64%85.80%15.56%16.64%42.07%14.19%12.66%0.02%0.19%1.
56、72%1.54%-10.33%-5.000.005.0010.0015.0020.0025.0030.0020192020202120222023互聯網信息服務多元投資互聯網金融服務網站推廣與營銷業務軟件銷售收入搜索引擎分流業務軟件服務硬件人工智能及其他其他主營業務其他業務內部抵銷 資料來源:巖山科技官網、浙商證券研究所 巖山科技已于巖山科技已于 2023 年年 8 月成立了上海巖思類腦人月成立了上海巖思類腦人工智能研究院有限公司工智能研究院有限公司,致力于開展大腦內部狀態解析、非器質性重大腦疾病的診斷和干預等前沿領域的研究,通過群體神經信號分析建模、腦電大數據和神經大模型等研究方法,將大腦動
57、態網絡實時精準解碼作為核心突破方向展開系統性研究,并拓展其在腦疾病、人機交互等領域的廣泛應用。巖思類腦研究院聚焦腦電大模型研發,跳過電極與芯片等硬件開發,前瞻性布局適配非侵入式與侵入式腦電信號的海量數據處理。通過預訓練腦電大模型,研究院旨在捕捉腦電信號變化規律,將壓縮提取的本征特征用于下游任務,實現大腦意圖的精準轉譯,從而賦能實時、高效的人機交互系統。目前巖思類腦研究院已經開始嘗試進行腦電大模型的預訓練。圖22:巖山科技腦電大模型 資料來源:巖山科技 2023 年報、浙商證券研究所 公司已經完成了部分基于腦電閉環實時調控技術的商業化產品的原理測試,并正在進行工程驗證測試。這項技術預計將在近期發
58、布,標志著巖山科技在腦機接口領域的持續探索和創新。巖思類腦研究院目前尚處于研究階段,尚未產生營業收入。5.3 誠益通誠益通 誠益通誠益通:公司成立于 2003 年,2015 年在深交所創業板上市,是國內領先的生物制藥智能制造與康復醫療設備綜合解決方案提供商??偛课挥诒本┦兄嘘P村大興生物醫藥產業基地,在北京、江蘇鹽城、廣東廣州設有三大生產基地。在生物醫藥智能制造領域,公司通過數字化技術、自動化控制、人工智能和過程分析技術,集成智能裝備、物流系統及 MES、ERP 等信息化管理平臺,助力生物制藥企業實現數字化轉型與全生命周期質量追溯。2017 年整合龍之杰后,業務拓展至康復醫療設備領域,提供康復學
59、科建設綜合解決方案。目前,公司業務涵蓋醫藥生物智能制造和康復醫療設備兩大板塊。未來,誠益通將秉承“讓制造更智能,讓大眾更健康”的使命,實施“一體兩翼”與“雙輪驅動”戰略,致力成為智能制造與大健康領域的行業領導者。圖23:誠益通營收構成(億元)資料來源:wind、浙商證券研究所 圖24:誠益通歷史沿革 資料來源:誠益通官網、浙商證券研究所 誠益通公司在腦機接口業務方向布局主要分為非侵入式和侵入式。誠益通公司在腦機接口業務方向布局主要分為非侵入式和侵入式。在非侵入式方面,公司主要致力于將腦機接口技術與龍之杰現有康復產品進行融合,實現現有康復產品的功能升級。2024 年 7 月 10 日,公司完成了
60、 3 款樣機的發布,并計劃后續推進產品取證。同時,公司也在積極推進知識產權申報以及聯合課題申報。在侵入式方面,目前正在積極推進公司三級子公司北京腦連科技有限公司與大興醫藥基地管委會聯合成立“腦機接口植入式生物實驗52.44%53.47%54.31%53.03%57.87%24.36%21.81%24.33%27.84%27.67%1.87%0.32%0.29%0.80%0.60%21.34%24.40%21.07%18.33%13.86%0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0020192020202120222023控制系統醫療及康復設備技術服務產品銷售及其他其他
61、業務 室”項目落地,實驗室以植入式腦機接口技術探索為目標,致力于構建高效的研發與轉化平臺。上述業務目前尚未產生收入。5.4 東方中科東方中科 東方中科東方中科:北京東方中科集成科技股份有限公司是東方科儀控股集團有限公司成員企業,成立于中關村科技園區,是一家高新技術企業,2016 年在深交所上市。作為國內領先的測試技術科技服務公司和數字安全保密綜合服務商,東方中科提供儀器增值銷售、科技租賃、系統集成及相關技術服務的“一站式”綜合解決方案,并深耕信息安全保密、大數據與人工智能應用、智慧政務、信創工程、生物特征識別及專用操作系統等領域,覆蓋全國生產制造和研發基地。公司以戰略新興產業測試應用為核心發展
62、方向,緊密結合高技術產業的進步,不斷拓展硬科技領域與應用前沿。通過內生增長與投資并購,東方中科持續擴大業務規模,優化服務體系,秉承“科技無限、服務創新”的使命,致力于成為行業領先的技術與服務提供商。圖25:東方中科營收構成(億元)資料來源:wind、浙商證券研究所 圖26:東方中科歷史沿革 資料來源:誠益通官網、浙商證券研究所 東方中科與靈汐科技合作,基于其自主知識產權的類腦芯片和模組,面向各行業客戶的各類邊緣計算應用場景,提供全國產化的 AI 設計方案,以及類腦智能感知平臺和開發者套82.24%79.67%65.57%54.17%62.60%16.39%10.90%29.02%12.33%5
63、.82%9.46%5.10%2.14%0.63%0.79%0.48%2.35%3.71%2.98%4.05%4.74%6.12%3.58%2.22%4.74%6.12%3.58%2.22%3.59%4.36%2.79%1.62%0.26%0.23%0.23%2.79%0.005.0010.0015.0020.0025.0030.0020192020202120222023儀器銷售(新能源)汽車測試業務政務行業系統集成業務專業服務安全保密產品虹膜識別業務系統集成設備招標業務儀器租賃保理業務測試技術服務其他業務其他主營業務 件產品。此外,東方中科控股子公司北匯信息為中國一汽“腦機接口測試技術采購”項目成交供應商,后續將完成合同簽訂及相關項目交付工作。