脑机接口是指在有机生命的脑与具有计算能力的设备间创建用于信息交换的连接通路，实现信息交换及控制。依据信息流向的差异，可将脑机接口分为输入式脑机接口和输出式脑机接口。输入式脑机接口主要用于调控中枢神经活动，该模式下，外部设备直接向大脑输入刺激；输出式主要用于为残障人士等提供与外部世界通信的方式，该模式下，大脑向外部设备输出指令、最终结果又通过神经反馈给用户。现阶段，脑机接口研究及应用以输出式脑机接口为主。
1、发展环境
政策推进：利好政策持续发布，支撑行业成长
业内认为，脑机接口是下一个生命科学和信息技术交叉融合的主战场，各国相继启动脑科学研究计划，中国也陆续出台利好政策，明确脑机接口的战略性地位。国家层面，《“十三五”规划纲要》提出将“脑科学与类脑科学研究”列为“科技创新2030重大项目”，《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》提出将脑科学列为与生命健康和人工智能同等重要的国家战略性前沿科技与研究方向。
技术保障：底层技术的进步为脑机接口应用提供有力支撑
芯片方面，AI芯片算力步入超摩尔时代，算力的大幅提升为脑机记录通道数创造极大提速机会。此外，为适应植入式脑机芯片对微型化的需求，放大器与DAC结合的数字-模拟混合反馈技术得以应用；在算法方面，为满足控制过程中解码连续性的需求，类脑解码器得到进一步应用，随着深度学习算法在迁移算法中的应用，跨被试和跨时间的可变性问题得到了一定程度的解决，促进脑机接口走向落地应用。此外，脑深部电极刺激（DBS）、范式编码技术等研究突破均推动了脑机接口的技术创新与应用。目前，脑机接口已形成较为成熟的工作方式。
需求拉动：人类渴望开发大脑潜力及治愈复杂疾病
近两三百年来，社会信息量呈指数级增长，知识总量远超生物大脑进化速度，人类个体大脑学习能力有限性与人类文明指数级发展之间的矛盾日益凸显，通过脑机接口的方式，或可将计算机芯片的功能转移到人脑，大大提升大脑的信息存储和处理能力，提升个体的知识获取效率，从而进一步开发大脑潜力。此外，随着社会老龄化日益严重，记忆力下降、脑卒中、脑肿瘤、脑萎缩等脑疾病已成为重大的社会问题，但现阶段相关药物研发难度大，根据BIO数据，神经类疾病药物从临床一期研发到上市成功概率仅为5.9%，低于各类适应症药物研发成功率平均水平，并且多数神经疾病治疗类药物具有明显负作用，因此脑疾病的药物治疗方法有限。相对于药物研发的低速进展，近年来研究人员对大脑控制运动的复杂性理解有极大提升，随着大脑认知及脑机接口技术的不断进步，脑机接口系统创新疗法有望打破僵局，除脑部疾病外，脑机接口还可以治疗抑郁症、多动症、自闭症、癫痫等疾病，也可用于截肢后康复治疗。
2、发展现状
产业链：由上游底层软硬件、中游设备及平台、下游应用构成
产业链上游以脑机接口硬件、软件为主，硬件包括芯片、脑电采集设备厂商等，软件包括脑机信号的算法和软件等；产业链中游包括脑电采集平台和脑机接口设备；产业链下游以脑机接口应用为主，包括但不限于医疗，也覆盖科技、教育、传媒等领域。
技术路径：侵入式、半侵入式、非侵入式技术
脑机接口技术路径按接入方式可划分为侵入型、半侵入型、非侵入型三种。
侵入式脑机接口：通过有创方式对深入到颅骨以下的组织进行信号采集和记录，该方式获得的神经信号质量较高，但易引发免疫反应和愈伤组织，导致神经信号质量衰退。21世纪以来，随着神经科学、材料科学等学科的进步，侵入式脑机接口研究升温明显，正朝小型化、便携化、可穿戴化方向发展。
半侵入式脑机接口：将脑机接口植入大脑皮层之外、颅腔之内，主要基于皮层脑电图进行信息分析。相比侵入式技术，半侵入式技术更成熟、手术危险度较低、损伤性较小；相比非侵入式技术，半侵入式脑机接口信号更精准，但伤害性也更强。
非侵入式脑机接口：通过附着在头皮上的穿戴设备测量大脑活动，无需进入大脑，安全性更强，是目前主流的脑机形式。但由于颅骨对神经信号存在衰减作用，所获信号精准性欠佳。非侵入式脑机接口可分为湿电极、干电极、半干电极三种。湿电极电性能好，但使用不便；干电极使用方便，但信号质量和稳定性较差；半干电极结合了前两项技术的优点，达到了便利性和信号质量的平衡，为当前行业研究重点。
应用：主要应用于医学领域，非医领域发展迅速
脑机接口已展现出巨大的价值潜力，目前主要应用于医疗场景。非侵入脑机接口主要应用于脑疾病的早期筛查和辅助诊疗，侵入式脑机接口主要应用于难治性脑部疾玻基于脑机接口医疗应用场景的不同，可划分为严肃医疗场景、消费场景及严肃医疗与消费场景跨界三类。在严肃医疗场景，脑机接口被用于治疗中枢神经系统疾病，包括器质性疾病及功能性疾病；在消费医疗场景，脑机接口被用于针对健康人群的可穿戴设备中，具备技术壁垒较低、市场竞争激烈，受众广泛的特点；在严肃医疗与消费跨界场景，临床获批的产品或治疗手段被用于C端患者治疗，具备技术壁垒高、竞争厂商少的特点。在非医学领域，脑机接口应用同样快速发展，尤其是在教育、娱乐游戏等行业。
市场规模 ：规模持续扩大，行业快速发展
截至2021年末，全球脑机接口市场规模已达15亿美元，这一数值有望在2027 年提升至33 亿美元。目前，我国脑机接口市场规模约10亿元，脑机接口作为新兴产业，各国在核心技术及市场拓展等方面尚未拉开差距，中国在核心器件设计方面不存在明显落后，在政策倾斜与资源加持下，有望实现弯道超车。
3、发展趋势
技术趋势：脑机接口将获得长足发展，神经技术与类脑计算技术加速融合
由于侵入式脑机接口容易对大脑造成损伤，非侵入式脑机接口获取的脑电信号质量不佳等原因，微创式脑机接口技术有望成为后续发展重点。此外，随着人机交互技术的不断发展，元宇宙等新场景需求的不断涌现，传统刚性接口硬件已难以满足需求。相比之下，柔性脑机接口能与人体组织更加紧密融合，能实现高效信息交换，因而也是未来的重点发展技术方向。交互手段方面，信息交互手段将从以电为主，走向电、光、磁、声等多种手段联合应用。脑机接口技术也将加速神经技术与类脑计算技术的融合，助力脑科学研究更好认知大脑工作机理，实现认识、解码、调控大脑的目的。
应用趋势：“脑联网”助力精准健康管理，脑机接口助力连接元宇宙实现数字永生
通过持续、精准、长期的生物特征和行为数据收集与分析，脑机接口技术有望推动实现个性化、精准化脑功能健康状态监测与干预，助力实现精准健康管理。此外，脑机接口技术的成熟或将加速“脑联网”时代将到来，单个人脑可通过无线脑电传输实现脑电信号的“云上传”，这使人脑“情绪复刻”成为现实，而“情绪复刻”将为治疗各类精神疾病带来希望。在非医学领域，机器的存储和运算能力与人脑的思维与创新能力有望实现深度结合，推动人工智能达到更高层次脑机智能融合。脑机接口还有望成为继VR/AR后的下一代元宇宙入口，在脑机接口辅助下，人的主观想象有望通过传感器、3D打英智能制造等手段转化为现实，并能一定程度改造真实世界。脑机接口与人工智能等技术相结合，人类的思想、情感、记忆的数字化存储成为可能，人类有望实现精神或人格的永续，达到数字永生。
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