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文檔簡介

2025年腦機接口產業(yè)藍皮書——未來將至,打造人機交互新范式前瞻產業(yè)研究院2025年1月報告核心觀點產業(yè)現狀全球腦機接口產業(yè)正處于攻堅突破期全球基礎學科技術發(fā)展已經達到可支撐腦機接口產業(yè)的發(fā)展的相對高度,各國政府現階段都在通過加強政策引導的方式鼓勵本國腦機接口產業(yè)實現突破,取得領先地位,目前全球腦機接口產業(yè)規(guī)模僅20億美元左右,具有巨大的潛在需求市場。中國腦機接口技術研究傾向半侵入式路徑,并處于全球相對領先地位目前相較于美國、以色列等國側重對侵入式路徑腦機接口的研究,半侵入式腦機接口技術手術風險更低,可能產生的免疫風險也更小,我國在腦機接口技術研究方面更傾向半侵入式路徑,目前我國已完成三例臨床實驗,患者恢復效果良好,整體技術應用水平和研究處于全球領先地位。高校、研究院是當前中國腦接機口技術研發(fā)的主力軍由于腦接機口技術研發(fā)涉及多學科、多領域的融合應用,且需要較高成本和長時間的投入,因此目前以及預計在未來國內腦機接口技術的研究突破主要還是依賴于高校和研究院,在產業(yè)化發(fā)展方面則是由企業(yè)或產業(yè)基金聯合孵化完成。提高準確性、反饋速度和安全性仍將是當前腦機接口新技術研究主要目的腦機接口的操作準確性、反饋速度和安全性是腦機接口技術的應用關鍵,會直接影響使用體驗和效果,預計未來幾年提高腦機接口技術的準確性、反饋速度和安全性仍是首要方向。北京市、上海市產業(yè)發(fā)展處于全國領先地位,北京強調技術突破,上海側 重戰(zhàn)略產品落地目前綜合各省市的腦機接口產業(yè)政策規(guī)劃、企業(yè)布局和專利研發(fā)環(huán)境等情況,我國腦機接口產業(yè)呈現出北京和上海兩強的既有格局,其中北京市依托本市的高校和醫(yī)療研究資源更側重技術研發(fā),上海市則希望通過特別審查程序加速腦機接口的產品臨床和應用落地。產業(yè)化應用醫(yī)療健康領域仍將是國內腦機接口產業(yè)應用研究的主要下游方向當前國內腦機接口產業(yè)應用下游領域,醫(yī)療健康領域占比超過50%。綜合考慮腦機接口對于醫(yī)療健康領域的應用潛力以及腦機接口技術產品的監(jiān)管需求,預計未來醫(yī)療健康領域仍將是國內腦機接口研發(fā)應用的主要下游市場。腦機接口技術將顛覆游戲交互體驗,因此商業(yè)娛樂領域腦機接口應用空間值得 重點關注腦機接口技術的應用將使游戲交互方式從通過傳統(tǒng)的外設操縱轉變?yōu)橐庾R直接操控,并還有可能實

現通過腦信號感官的直接傳遞,因此腦機接口技術和VR等技術的融合,將極大可能顛覆行業(yè)的體驗。結合當前全球VR游戲用戶數量,初步估算腦機接口技術量產后,全球商業(yè)娛樂腦機接口直接產生經濟效益將超過600億美元,僅次于醫(yī)療健康領域。腦機接口對基礎學科研究具有反哺作用,兩者協(xié)同發(fā)展對產業(yè)經濟的影響具有 乘數效應腦機接口技術在科學研究領域的應用有助于進一步推動研究者對人腦、信號傳輸等領域的研究和理解。參考AI大模型行業(yè),對基礎學科產業(yè)的反哺實現協(xié)同發(fā)展,將給一國產業(yè)經濟和科技進步產生疊加的乘數效應。預計全球腦機接口技術產業(yè)化應用后產生的直接經濟效益將超過3000億美元預計隨著腦機接口技術的成熟,在醫(yī)療健康領域侵入式/半侵入式腦機接口方案將在癱瘓、腦疾、精神和心理等疾病治療得到普及和廣泛應用,在其他商業(yè)化領域非侵入式腦機接口技術的應用場景也將更加多元化,預估達到量產規(guī)模后,侵入式腦機接口產品價格將控制在2000-3000美元,非侵入式產品則在1000美元以內,直接帶動產業(yè)經濟規(guī)模將超過3000億美元。報告核心觀點產業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)腦信號采集和解碼仍是腦機接口技術研發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)目前腦接機口產業(yè)化應用的挑戰(zhàn)主要還是集中在技術環(huán)節(jié)。其中該如何實現腦信號的精準采集和完整解碼仍是腦機接口技術面臨的核心挑戰(zhàn)。腦機接口技術將模糊人與機器、精神與物質的邊界,引發(fā)倫理問題挑戰(zhàn)腦機接口技術再與機械軀體技術的融合,將讓人腦可以脫離現有有機生命體而實現真正意義上的“永生”,但這也會進導致人與機器、精神世界與物質世界邊界的進一步模糊。根據目前已有的一些研究表明,僅神經刺激技術如腦深部電刺激(DBS)就已可能威脅到患者的人格同一性,導致患者感到喪失自我。因此腦機接口技術的應用將大概率進一步放大相關倫理問題矛盾。腦機接口技術應用會破壞原本生物腦安全性,引發(fā)隱私和生命安全問題人類的生物大腦由于自身內部的安全性、生物保護機制的存在以及非數字化的信息處理方式和結構,現階段可以被視為最安全的生物信息智能處理系統(tǒng)且具備不可替代性。腦機接口的應用在打通大腦與外界信息交流通道的同時會破壞原本生物腦安全性,從而引發(fā)個人隱私泄露和植入者大腦安全乃至生命安全等問題。監(jiān)管體系要求注定產業(yè)技術發(fā)展和投資面臨高成本、長時間和高風險挑戰(zhàn)當前全球和我國對于腦接機口技術及相關產品的監(jiān)管大都是遵循醫(yī)療器械的監(jiān)管體系。在這種

監(jiān)管體系下,腦機接口產品從研發(fā)到上市前需要經歷嚴苛的動物實驗和人體臨床試驗驗證,這將要求企業(yè)需要投入數年以及數億元的時間和成本投入,又由于新興技術具有巨大的不確定性,因此想要投資進入腦機接口產業(yè)的企業(yè)需做好長期投入的準備。趨勢前景從單一到多模態(tài)交互,行業(yè)將有望實現“全腦解碼”當前BCI應用依賴單模態(tài)信號(如腦電圖EEG、功能磁共振fMRI),未來的發(fā)展方向是多模態(tài)腦機接口,結合腦電、磁信號、光信號和外部環(huán)境數據,提升信號精度和適用性,實現“全腦解碼”。腦機接口產業(yè)區(qū)域、企業(yè)競爭馬太效應將進一步凸顯由于腦機接口技術的研發(fā)具有較高的技術、資金、時間成本和資質等門檻,因此先發(fā)企業(yè)一旦率先通過臨床試驗取得產品市場化許可,將形成短期壟斷并快速收割絕大部分應用市場份額。在區(qū)域競爭方面,腦機接口產業(yè)屬于新興技術產業(yè),企業(yè)區(qū)域聚集將優(yōu)化地區(qū)產業(yè)生態(tài),產業(yè)生態(tài)的優(yōu)化則將進一步提升生態(tài)內企業(yè)的整體競爭力從而進一步吸引外部企業(yè)聚集。因此總的來看,預計未來我國腦機產業(yè)區(qū)域、企業(yè)競爭馬太效應將進一步凸顯。非侵入式技術加速商業(yè)化融合應用相較于侵入式技術,非侵入式路徑不會產生免疫排斥反應,但同時也面臨信號采集不準確和不完善等問題。然而預計隨著腦機接口相關技術的進一步突破,非侵入式技術的更加成熟,其信號采集效果預計將持續(xù)改善,因此潛在應用的商業(yè)化場景也將進一步拓展。除此以外,由于不需要手術對于一般使用群體對非侵入式腦機接口技術的接受程度也遠遠會更高,從而推動腦機接口技術和商業(yè)化應用的進一步深度融合。重點關注半侵入式路徑發(fā)展機會目前我國從政策和技術路徑上都更傾向于半侵入式腦接機口技術的發(fā)展,且從目前實際應用效果來看,對比美國采用完全侵入式腦機接口治療方案的患者,國內已采用半侵入式治療方案的三例案例都取得了較好的療效且并未出現后續(xù)長期不適的問題。因此前瞻建議后續(xù)企業(yè)研發(fā)和投資仍可重點關注半侵入式路徑方向。錄目C

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S研究背景01腦機接口產業(yè)現狀02腦機接口技術產業(yè)化應用分析03腦機接口技術發(fā)展應用挑戰(zhàn)分析04中國腦機接口產業(yè)發(fā)展趨勢前景及建議05腦機接口產業(yè)榜單0601研究背景全球競爭背景下的政策加速推動產業(yè)快速發(fā)展技術進步為腦機接口產業(yè)落地奠定基礎1.1政策加速推動產業(yè)快速發(fā)展進入2024年,工業(yè)和信息化部等七部門共同發(fā)布了《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》,該政策將腦機接口明確定義為未來產業(yè)之一,并提出了重點發(fā)展任務。隨后在2月和7月,工信部又先后發(fā)布了《腦機接口研究倫理指引》和《腦機接口標準化技術委員會籌建方案》,從政策標準層面引導腦機接口產業(yè)規(guī)范化創(chuàng)新發(fā)展。腦機接口產業(yè)集成了神經學、腦學、新材料、人工智能和信息技術等一些系列先進技術,可謂是未來產業(yè)中的高地產業(yè),將對社會產業(yè)變革、人類生命健康和全球競爭產生顛覆性的影響。重點任務1:全面布局未來產業(yè)。在未來健康方面研發(fā)融合數字孿生、腦機交互等先進技術的高端醫(yī)療裝備和健康用品。重點任務2:加快技術創(chuàng)新和產業(yè)化。加快突破關鍵核心技術,促進成果轉化,鼓勵探索腦機接口產品在醫(yī)療康復、無人駕駛、虛擬現實等典型領域的應用。重點任務3:打造標志性產品。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。工業(yè)和信息化部等七部門關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見指引要求1——倫理要求:需遵守《涉及人的生

命科學和醫(yī)學研究倫理審查辦法》等相關法規(guī),需要倫理審查;需要進行充分理論和動物實驗臨床驗證。指引要求2——數據安全要求:需遵守《中華人 民共和國個人信息保護法》、《中華人民共和 國數據安全法》等相關法律法規(guī),保障患者隱 私和個人信息。指引要求3——人員設備要求:臨床研究須有臨床醫(yī)師參與,符合臨床研究要求;應采用專業(yè)認證的設備,藥品設備安全性應符合《中華人民共和國藥品管理法》《醫(yī)療器械監(jiān)督管理條例》等法律法規(guī)。腦機接口研究倫理指引標準體系構成:基礎共性、I/O接口、腦機接口數據、應用、倫理和安全等5個部分。工作計劃1:優(yōu)化完善標準化路線圖。工作計劃2:加快關鍵技術標準研制。工作計劃3:推動標準宣貫實施。腦機接口標準化技術委員會籌建方案資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理1.2技術進步為腦機接口產業(yè)落地奠定基礎發(fā)展腦機接口技術不僅是政策引導和應用需求潛力,更是因為在當下全球和我國基礎科學產業(yè)技術已經達到了一定高度和成熟度,這些技術為腦機接口技術的發(fā)展和產業(yè)應用落地奠定了扎實的基礎。神經科學/腦科學

集成電路技術生物材料技術人工智能算法研究現狀:目前人類對大腦的研究已經完全知曉大腦的生理運行及組成機制。研究現狀:2023年,我國生物基材料產量已突破800萬噸,產值超過了1700億元,產量占據全球市場的份額超30%,在全球生物基材料市場中有著重要地位。研究現狀:目前全球芯片制造的最高量產化工藝已經達到了3納米,我國芯片制造的最高量產化工藝目前大概在7納米。研究現狀:2022年大模型技術的出現將AI技術提高到了新的維度,人工智能初步具備一定的創(chuàng)造能力和理解能力。外科手術技術資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理信息傳輸技術研究現狀:目前我國外科水平在國際上已達到一流水平。微創(chuàng)手術治療技術和相關設備醫(yī)療器械的發(fā)展也突飛猛進。研究現狀:目前除了有線傳輸方式以外,wifi、藍牙、

ZigBee、NFC等短距離低能耗的無線通信技術的發(fā)展也讓腦機接口信息的實時、高質量傳輸成為可能。02腦機接口產業(yè)現狀腦機接口技術原理腦機接口技術分類腦機接口技術產業(yè)畫像全球腦機接口產業(yè)現狀中國腦機接口產業(yè)現狀腦信號處理與解碼2.1腦機接口技術原理腦機接口(Brain

Computer

Interfaces,BCI)是指在生物腦與智能機器之間建立信息交流的直接通道,既可以解讀腦部信號、控制外部設備,也可以將信息編碼輸入大腦。腦機接口技術根據技術路徑可以分為輸出式和輸入式兩大類。腦機接口技術原理腦信號預處理腦信號特征提取腦活動模式識別與機器學習機器人等外設控制接口神經反饋腦信號采集TMSTUSTacstDCS

DBS(a)基于各種腦刺激的BCI,主要由外部設備或機器向大腦輸入電、磁、聲、光等刺激;顱骨大腦導電片導線延長導線電極丘腦底核(b)DBS示意圖;皮層-皮層連接皮層-皮層下連接皮層記錄觸發(fā)皮層刺激皮層記錄觸發(fā)深部腦刺激神經反饋(c)基于非侵入式腦刺激或DBS的BCI設置以促進或調節(jié)長程皮層-皮層和皮層-皮層下連接可塑性示意圖。傳統(tǒng)或狹義的BCI(輸出式)系統(tǒng)示意圖輸入式BCI系統(tǒng)示意圖資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理2.2腦機接口分為侵入式、半侵入式和非侵入式腦機接口的分類腦機接口(BCI)分類信號采集方式電生理信號的記錄位置檢測的電生理信號類型設備歸屬類型機理優(yōu)勢劣勢侵入式皮層組織內尖峰脈沖和局部場電位(Spikes&LFPs)三類醫(yī)療器械通過手術等方式將信號采集裝置(電極)直接植入患者大腦皮層可以獲得高強度、高質量的信號成本更貴安全風險更高(極容易引發(fā)免疫反應和炎癥反應,從而導致信號質量下降)半侵入式皮層表面皮層腦電(ECoG)三類醫(yī)療器械通過手術方式植入電極,單電機處于顱腔內,未達到大腦皮層介于侵入式與非侵入式之間非侵入式(占比75%)頭皮腦電(EEG)二類醫(yī)療器械無需手術,只需將電極附著在頭皮上成本低

方便易用無創(chuàng)傷采集的信號相對偏弱空間分辨率低易受外部環(huán)境干擾按腦信號采集方式分類依據信號類型分類單一感覺刺激單一腦信號混合BCI基于多種腦信號基于多種感覺刺激單一范式

基于多種范式…SSVEP-BCIP300-BCI基于視覺的BCI基于聽覺的BCIEEG-BCIfNIRs-BCIP300+MIP300+SSVEP視覺+聽覺視覺+觸覺聽覺+觸覺…SSVEP+MI…EEG+fNIRs

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EEG+fMRIEEG+MEG

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…目前腦機接口產業(yè)尚無完全統(tǒng)一的分類標準和結果。一種分類方法可以根據腦信號采集的方式,可分為侵入式、半侵入式和非侵入式腦機接口,也可以根據腦機接口范式/感覺刺激/采用的信號進行分類,可分為單一范式/單一感覺刺激/單一腦信號的腦機接口和混合腦機接口。資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理2.3腦機接口產業(yè)畫像中游下游應用上游腦機接口芯片德州儀器意法半導體主芯片博通集成泰凌微漢威科技神念科技東方中科腦虎科技BLE芯片、傳感器軟件/算法開發(fā)基礎數據庫和系統(tǒng)軟件硬件設備制造醫(yī)療健康創(chuàng)新醫(yī)療三博腦科慧創(chuàng)醫(yī)療誠益通

翔宇醫(yī)療商業(yè)娛樂世紀華通湯姆貓

盈趣科技三七互娛公共事業(yè)科大訊飛航天軍工工業(yè)及其他腦電采集平臺數據庫及傳輸算法視友科技布潤科技中電云腦妞諾科技傲意科技強腦科技Neuralink清華大學腦機接口硬件設備 外部接收設備仿生手 機器人頭環(huán)

回車科技OculusVR/XR主芯片Neuralink

寧矩科技 階梯醫(yī)療博???腦虎科技

Precision 強腦科技 應脈醫(yī)療 腦陸科技 柔靈科技資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理2.4.1全球發(fā)展歷程:全球腦機接口產業(yè)正處于攻堅突破期1970年1980年1990年2000年2010年2020年1973年,美國神經科學家 雅克·維達爾首次提出了

“腦機接口”概念。1857年,英國生理科學家

卡通(R.

Caton)在兔腦和 猴腦上發(fā)現了腦電活動。1924年,德國生理學家漢斯·柏格(H.Berger)首次記錄到人腦的能量活動,這種能量活動后來被命名為腦電波。70年代,通過腦電圖(EEG)研究大腦電活 動的潛力逐漸被認識。此時的研究主要集中在如何從腦電圖中提取信號,并探索其潛力。最初的實驗主要集中在生物反饋和簡單的控制任務上。隨著計算機技術和信號處理技術的發(fā)展,研究者開始嘗試開發(fā)更精確的腦電波解碼技術。科學家們開始探索將EEG信號轉換為控制信號,實現對外部設備(如計算機光標或機械臂)的控制。研究者在動物實驗中成功實現了通 過思維控制機械手臂的實驗。1998 年,美國研究人員成功通過EEG信 號控制計算機中的光標,標志著腦 機接口技術逐漸進入應用階段。2004年,MIT和哈佛大學的研究團隊合作,成功地讓一名猴子 通過腦機接口控制機械手臂完成取物動作,這為日后腦機接口 在醫(yī)療領域的應用奠定了基礎。2006年美國的BrainGate項目在病人中進行腦機接口植入實驗,為 臨床應用打開了大門。該項目幫助癱瘓患者通過腦電信號控制外部 設備,實現了簡單的控制任務,如移動光標、打字等。2010年代隨著技術的進步,研究者開始探索非侵入性BCI(如EEG設備),不僅限于醫(yī)療領域,還拓展到了游戲、教育、軍事實驗等多領域。多個腦機接口公司和研究機構實現 了“半侵入式”腦機接口技術的突 破,植入過程相對簡單,且對大腦 的損傷較小。中國、美國等多個國 家和地區(qū)的機構開始在腦機接口領 域進行更廣泛的臨床實驗。探索階段

技術發(fā)展

應用初期

攻堅突破期在19世紀下半世紀到二十世紀初,人類逐步認識并發(fā)現到腦電活動,但一直到二十世紀七十年代,“腦機接口”的概念才由美國神經科學家雅克·維達爾首次提出,并進入科學論證和技術發(fā)展的階段。到了二十一世紀以后,腦機接口技術隨著半導體等電子信息技術的發(fā)展,腦機接口的落地實現愈發(fā)成為可能,應用場景也被無限拓展,各國紛紛開始希望通過落地應用率先搶占行業(yè)技術高地。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理美國-《神經工程系統(tǒng)設計計劃》美國于2017年正式進入腦機接口領域;該計劃的目標是制造能夠連接一百萬個神經元的高保真度大腦植入芯片。NESD計劃將耗資6500萬美元,同時集結腦機接口領域最精干的研發(fā)力量。俄羅斯-《國家科技發(fā)展戰(zhàn)略》俄羅斯在《國家科技發(fā)展戰(zhàn)略》文件中列舉的重點領域包括腦科學和神經技術,BCI技術被納入神經科學研究范疇,支持技術創(chuàng)新。日本-《腦/心機能利用技術推進戰(zhàn)略》日本政府制定的戰(zhàn)略,旨在推進腦科學研究和腦機接口等相關技術的發(fā)展。新加坡-《智慧國家計劃》以數字化技術為核心,支持包括腦機接口在內的神經技術研究與應用。新加坡科技研究局資助相關項目。歐盟-《人類大腦計劃(HumanBrain

Project)》歐盟于2013年啟動的項目,旨在模擬人類大腦,推動神經科學和腦機接口等領域的研究。加拿大-《國家科技與創(chuàng)新計劃》盡管未專門提及腦機接口,加拿大科學研究委員會(NSERC)支持神經工程和腦機接口技術的基礎研究。印度-《科學與工程研究優(yōu)先計劃》印度科學與工業(yè)研究理事會(CSIR)支持腦科學和神經技術研究,包括腦機接口在內的多項前沿技術。以色列-《國家創(chuàng)新計劃

》以色列將腦科學和人工智能結合,用于神經康復和軍事領域,支持腦機接口技術的開發(fā)和應用。沙特阿拉伯-《Vision

2030》沙特將腦科學研究納入未來產業(yè)

發(fā)展,支持腦機接口技術在健康和康復領域的應用研究。2.4.2全球政策現狀:全球主流國家都在積極搶占行業(yè)高地全球腦機接口產業(yè)政策規(guī)劃中國-《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》中國政府將腦機接口定義為未來產業(yè),鼓勵腦機接口打造標志性產品。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理2.4.3全球區(qū)域現狀:中美聚焦不同技術路線方式半侵入式侵入式腦機接口部署方式中國主要研究應用方向:智能腦機接口系統(tǒng)、認知訓練與 增強、腦科學與人工智能結合頭部企業(yè):強腦科技、品馳醫(yī)療、博??禋W盟主要研究應用方向:神經反饋訓練與心理健康、腦機 接口與智能城市、醫(yī)療康復與運動控制頭部企業(yè):Corti、g.tec、Neuronet美國主要研究應用方向:神經修復與康復、增強現實與虛 擬現實的整合、智能假肢控制頭部企業(yè):InteraXon、NeuroWaveTechnologies日本主要研究應用方向:機器人控制、虛擬現實與腦波交 互、腦波監(jiān)測與疾病預防頭部企業(yè):Fujitsu、Hitachi、NeuroJapan以色列主要研究應用方向:神經接口與醫(yī)學應用、增強現實 與虛擬互動、神經信號解碼頭部企業(yè):Neurosteer、Brainstorm不同腦機接口技術路線主要布局國家情況加拿大主要研究應用方向:無創(chuàng)腦機接口技術、精神健康應 用、BCI在教育中的應用頭部企業(yè):InteraXon、NeuroWaveTechnologies資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理全球各國聚焦不同發(fā)展路徑從目前實際進展來看,雙方都已有企業(yè)/產品進入了臨床階段,但實際效果方面,半侵入式的由于對患者傷害更小,免疫反應也更小,因此整體表現、進展相對更佳。12.013.415.017.419.824.876.30.020.010.030.040.080.070.060.050.090.02019年2020年2021年2022年2023年2024E2029E資料來源:Gr

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arch前瞻產業(yè)研究院整理近年來,腦機接口技術成為全球科技前沿領域中最受矚目的增長點之一,隨著神經科學、人工智能和微電子技術的迅速發(fā)展,BCI技術正逐漸從實驗室走向商業(yè)化應用。據Grand

ViewResearch統(tǒng)計數據,全球腦機接口市場規(guī)模由2019年的12億美元,增長至2023年近20億美元,

2019-2023年復合增長率超13%。行業(yè)前景方面,盡管腦機接口技術的應用可能性和潛力巨大,但目前腦機接口技術在人體上的應用仍處在臨床試驗階段,且還面臨著巨大的倫理道德和社會接受度的難題,因此當前不同機構對于腦機接口產業(yè)的前景增速預測有較大差異,取均值計算預計到2029年全球腦機接口產業(yè)規(guī)模將達到76.3億美元。2.4.4全球規(guī)?,F狀:全球腦機接口市場規(guī)模持續(xù)增長機構預測增速Grand

View

Research17.50%SM

Research51.57%Precedence

Research16.70%Strategic

MarketResearch15.11%平均值25.22%2019-2029年全球腦機接口產業(yè)規(guī)模及前景預測(單位:億美元)2.5.1中國發(fā)展歷程及目標:預計在2030年實現產品應用突破2030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,研制一批醫(yī)用安全的腦機接口產品。鼓勵在醫(yī)療健康、無人駕駛、虛擬現實等領域的應用。《關于推動未來產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實施意見》腦機接口2030年發(fā)展目標2月,出臺首個《腦機接口研究倫理指引》指導腦機接口研究合規(guī)開展。7月,工信部發(fā)布《腦機接口標準化技術委員會籌建方案》明確了三大工作計劃。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理我國腦機接口相關研究始于二十世紀九十年代末,清華大學創(chuàng)建了基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位(SSVEP)的腦機接口新范式,目前,這一范式已經成為無創(chuàng)腦機接口三種主要范式之一。出于謹慎和科學嚴謹的原則,直到2023年以前我國腦機接口產業(yè)都處于理論技術層面和動物實驗上的安全性和有效性驗證,2023年我國才有首例人體臨床應用,進入2024年我國出臺首個《腦機接口研究倫理指引》并發(fā)布了《腦機接口標準化技術委員會籌建方案》指導腦機接口研究和應用的合規(guī)開展。根據我國規(guī)劃,預計在2030年將在腦機接口產業(yè)取得產品和技術的突破。中國腦機接口產業(yè)發(fā)展歷程及目標2.5.2中國規(guī)?,F狀:中國腦機接口產業(yè)規(guī)模占全球比重持續(xù)提高資料來源:量子位、中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理注:該數據統(tǒng)計為下游應用領域解決方案企業(yè)分布。10.012.014.417.311.4%11.8%12.5%10%10%11%11%12%12%13%13%8.06.04.02.00.010.012.014.016.020.018.02020年2021年2022年2023年我國腦機接口產業(yè)處于全球領先水平據量子位數據,2020年我國腦機接口市場規(guī)模約十億元。前瞻結合全球腦機接口市場規(guī)模增速及我國近三年腦機接口行業(yè)投融資和招投標情況測算,2023年我國腦機接口行業(yè)市場規(guī)模增至約17.3億元,我國腦機接口市場規(guī)模占全球腦機接口市場規(guī)模也增長至12.5%。2020-2023年中國腦機接口行業(yè)市場規(guī)模及占全球市場規(guī)模比重(單位:億元,%)市場規(guī)模(億元) 占全球市場規(guī)模比重(%)2.5.3中國投融資現狀:產業(yè)投融資仍處于萌芽階段2018-2024中國腦機接口產業(yè)融資事件數量及金額(單位:件,億元)我國腦機接口產業(yè)投融資事件主要始于2018年,并于2021-2022年受到資本的追捧,2023行業(yè)雖然投融資事件續(xù)創(chuàng)新高,但由于受整體?觀經濟環(huán)境和資本市場表現低迷所影響,行業(yè)投融資金額大幅減少。投融資規(guī)模及輪次

投資賽道分類資料來源:IT桔子、前瞻產業(yè)研究院整理537510.21.641.314.927.88

872.031.8198765432109876543210201820192020

2021投資事件數量(件)2022

2023投資金額(億元)2024侵入式整體解決方案類腦芯片腦機接口輸出控制設備腦機接口服務應用非侵入式腦機接口整體解決方案腦科學大數據等軟件信息服務商141171

1

1

116141210864202018-2024中國腦機接口產業(yè)投融資事件輪次分布(單位:件)從投融資事件輪次來看,當前我國腦機接口產業(yè)投融資事件主要集中于A輪及以前,其中天使輪投融資事件數量最多,達14件。投融資所處階段萌芽期 成長期經營風險極高

經營風險高+

+權益融資

權益融資為主市場增長率成熟期經營風險中等+權益+債務融資衰退期經營風險低+權益+債務融資腦機接口產業(yè)2.5.4中國科研創(chuàng)新現狀:高校是主力軍優(yōu)勢:充沛的學術研究人才無逐利目標要求良好學術研究環(huán)境優(yōu)勢:資金支持推動技術的應用落地創(chuàng)造價值高行業(yè)門檻導致腦機接口企業(yè)數量較少截至2024年底,我國腦機接口產業(yè)累計存續(xù)在業(yè)企業(yè)數量僅300余家。高校是我國腦機接口研發(fā)主力軍截至2024年底我國腦機接口產業(yè)累計發(fā)明和實用新型專利數量2276項,歷年申請數量呈波動上升的態(tài)勢,主要專利申請人以高校為主。26418070144

14520529237138633245040035030025020015010050

1902013

2014

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2017

2018

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2021

2022

2023

20242013-2024年腦機接口產業(yè)歷年專利申請數量(單位:項)資料來源:in

copa

t、前瞻產業(yè)研究院整理注:該數據統(tǒng)計關鍵詞為“腦機接口”,統(tǒng)計范圍是僅統(tǒng)計發(fā)明專利和實用新型專利,后文一致。12182313191722181613125201510

7502013-2024年腦機接口產業(yè)歷年新增企業(yè)數量(單位:家)4241404062588095109187

海天智能衷華腦機腦控智能腦虎科技中國一汽小舟科技腦陸科技浙江邁聯睿瀚醫(yī)療前瞻創(chuàng)新天津大學華南理工大學西安交通大學浙江大學清華大學杭州電子科技大學北京理工大學中國科學院自動化研…重慶郵電大學東南大學111110101316151921202024年中國腦機接口產業(yè)專利申請情況(整體&僅統(tǒng)計企業(yè))(單位:項)2.5.4中國科研創(chuàng)新現狀:提高精度、準確性是產業(yè)研究主要方向資料來源:in

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t、前瞻產業(yè)研究院整理專利研發(fā)方向來看,一直以來提高腦機接口系統(tǒng)或設備的精度、準確性是我國腦機接口產業(yè)技術研發(fā)的主要方向。除此以外提高反饋速度、實時性、安全可靠性近幾年的研發(fā)重視程度也有顯著地提高。2016-2024年中國腦機接口產業(yè)專利研發(fā)功效方向變化(單位:項)180155757055484820040608014012010016020162017精度、準確性提高2020安全可靠性提高2021復雜性降低2022穩(wěn)定性提高2023便利性提高20242018

2019反饋速度、實時性2.5.5監(jiān)管體系現狀:主要基于醫(yī)療器械監(jiān)管體系腦機接口產業(yè)監(jiān)管體系資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理國務院國家發(fā)改委科技部市場監(jiān)督管理局衛(wèi)健委工信部國家藥品監(jiān)督管理局國家標準管理委員會腦機接口設備企業(yè)注冊/資質申請腦機接口技術研究腦機接口設備產品注冊腦機接口設備產品銷售基于腦機接口技術提供醫(yī)療服務行業(yè)長期發(fā)展規(guī)劃的制定參與行業(yè)標準的制定和管理腦機接口信號采集設備企業(yè)需要具備二類或三類器械生產資質腦機接口信號采集設備需通過對應的臨床試驗流程腦機接口信號采集設備的銷售須具備醫(yī)療器械銷售資質注冊申報1-2年一期臨床安全性和耐受性二期臨床在特定疾病或病癥患者中的安全性和初步療效三期臨床有效性和安全性四期臨床長期療效、安全性和適應性動物實驗有效性、安全性和耐受性上市上市前臨床階段:1-5年一般醫(yī)療器械上市前一般臨床試驗流程腦接機口設備遵循醫(yī)療器械管理體,行業(yè)研發(fā)周期較長、監(jiān)管較為嚴苛按照現行《醫(yī)療器械分類目錄》的規(guī)定,當前腦機接口相關腦電采集/植入設備或者系統(tǒng)應歸屬于二類或三類醫(yī)療器械,因此其主管部門為國務院下屬市場監(jiān)督管理局的國家藥品監(jiān)督管理局。部分地區(qū)可通過特別審查程序加速產品研發(fā)進程、縮短產品上市周期腦機接口相關設備上市前都需要經過人體臨床試驗,但當前在上海等部分地區(qū)已支

持腦機接口產品進入國家和城市創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審查程序,以鼓勵產品加速上市。2.5.5監(jiān)管體系現狀:已有超200多項產品通過臨床注冊備案二類,194三類,28截至2024年中國腦機接口相關醫(yī)療器械臨床注冊備案情況(按管理類型)(單位:項)現階段國內腦機接口產品開發(fā)主要以非侵入式路徑為主截至2024年底,我國腦機接口相關醫(yī)療器械備案注冊數量信息有222項,其中二類醫(yī)療器械數量達到194項,可見當前我國腦機接口產品的研發(fā)主要還是聚焦于無需手術治療的非侵入式產品領域。腦信號采集設備是企業(yè)主要研發(fā)產品類別方向從具體的產品類型分類來看,當前我國腦機接口相關醫(yī)療器械臨床注冊備案主要集中在腦電傳感器、腦電圖機/儀/系統(tǒng)、侵入式腦深部電刺激適配器和腦電電極方向。腦電傳感器,52資料來源:國家藥品監(jiān)督管理局、前瞻產業(yè)研究院整理腦電圖機/儀/系統(tǒng),48植入式腦深部電刺激適配器,26腦電電極,26腦電治療儀,6腦電采集器/設備,8腦電數據處理軟件,9腦電監(jiān)測/記錄儀,23其他,24截至2024年中國腦機接口相關醫(yī)療器械臨床注冊備案情況(按產品類型)(單位:項)2.5.6企業(yè)競爭現狀:領先企業(yè)已進入臨床階段浙江一洋醫(yī)療科技有限公司6博睿康智能科技(常州)有限公司5杭州沃維醫(yī)療科技有限公司4重慶璽德爾醫(yī)療器械有限公司4北京太陽電子科技有限公司3廣西威利方舟科技有限公司3廣州安迪特醫(yī)療技術有限公司3青島泰諾康醫(yī)療技術有限公司3肇慶美蘭特科技有限公司317北京品馳醫(yī)療設備股份有限公司截至2024年中國腦機接口相關醫(yī)療器械注冊情況企業(yè)排名(按注冊量)(單位:項)領先企業(yè)已步入臨床階段,但行業(yè)競爭仍處于初期。目前我國腦機接口產業(yè)已有百家企業(yè)有產品進入臨床階段,其中醫(yī)療器械臨床備案注冊數量最多的企業(yè)分別是品馳醫(yī)療、浙江一洋和博??档取1M管如此,目前我國腦接機口企業(yè)的競爭仍處于相對初期。截至2024年中國腦機接口領域頭部企業(yè)腦機接口醫(yī)療器械臨床注冊備案情況和布局方向企業(yè)名稱腦機接口醫(yī)療器械備案方向腦機接口布局方向品馳醫(yī)療侵入式腦深部電刺激適配器套件等研制成功了國內第一個治療帕金森病的侵入式腦深部刺激器--腦起搏器,使我國成為繼美國之后,全球第二個能夠設計生產制造腦起搏器并將其應用于臨床的國家。腦虎科技數字腦電圖機集成式顱頂半侵入醫(yī)用級BCI、高頻腦電信號處理儀等。浙江一洋一次性使用腦電傳感器聚焦腦電電極/傳感器的研發(fā)和生產博??禂底帜X電圖機博睿康與清華大學團隊合作開發(fā)的腦機接口產品neo率先在國內實現臨床手術,目前已完成三次手術案例。強腦科技腦電采集器腦機智能安睡儀、兒童注意力調控系統(tǒng)、智能仿生手等。海天智能腦機接口康復訓練系統(tǒng)公司自主研發(fā)的腦機接口康復訓練系統(tǒng)是工信部認定的首臺(套)核心技術裝備資料來源:國家藥品監(jiān)督管理局、前瞻產業(yè)研究院整理2.5.7區(qū)域競爭格局:企業(yè)主要聚集于一線城市資料來源:企查貓、前瞻產業(yè)研究院整理33292715131110980102030405060北京市深圳市上海市杭州市廣州市蘇州市天津市南京市濟南市成都市50家以上56家四川9家浙江江蘇36家上海29家截至2025年1月腦機接口產業(yè)存續(xù)在業(yè)企業(yè)TOP10城市(單位:家)56廣東60家11家截至2025年1月腦機接口產業(yè)存續(xù)在業(yè)企業(yè)區(qū)域分布(單位:家)35家山東天津19家陜西7家湖北7家河北5北家京20-50家10-20家5-10家5家以內腦機接口企業(yè)區(qū)域分布方面,截至2024年底,我國腦機

接口相關企業(yè)主要集中于京津冀、長三角和珠三角地區(qū)。除此以外四川、陜西、湖北等中部地區(qū)也有個別企業(yè)分布。城市方面,當前北京、深圳和上海三大傳統(tǒng)超一線城市是腦機接口產業(yè)企業(yè)重點布局的地區(qū)。除此以外的腦機接口企業(yè)主要集中于杭州、廣州、蘇州等一線城市。2.5.7區(qū)域競爭格局:北京、天津和上海研發(fā)成果數量較多資料來源:in

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t、前瞻產業(yè)研究院整理300項以上北京378項浙江江蘇214項上海189項廣東210家151項山東天津59項陜西153項89項200-300項100-200項50-100項50項以內37821018918115314293897752400350300250200150100500北京市天津市上海市杭州市西安市廣州市深圳市武漢市南京市蘇州市截至2025年1月腦機接口產業(yè)專利申請TOP10城市(單位:項)截至2025年1月腦機接口專利申請區(qū)域分布(單位:項)湖南280項湖北51項腦機接口專利申請區(qū)域分布方面,截至2024年底,我國

腦機接口相關專利申請最多的省份除了本身企業(yè)數量比較多的北京、上海、廣東、浙江和江蘇等地以外,天津市憑借豐富的高校研究資源以及在醫(yī)療領域的基礎優(yōu)勢,其腦機接口專利申請數量也處于全國領先地位,僅次于北京市。2.5.7區(qū)域競爭格局:北京上海率先出臺針對性的行業(yè)政策上?!渡虾J心X機接口未來產業(yè)培育行動方案(2025-2030年)》2027年前,推動5款以上侵入式、半侵入式腦機接 口產品完成臨床試驗,面向失語、癱瘓等患者,實 現部分語言和運動功能恢復,實現高質量腦控。引育5家以上具有腦機接口核心技術與產品研發(fā)能 力的自主創(chuàng)新企業(yè),10家以上產業(yè)鏈上下游國內骨 干企業(yè)。腦機接口創(chuàng)新生態(tài)初步構建。2030年前,實現高質量控腦,腦機接口產品全面實 現臨床應用廣東《廣東省培育未來生命健康產業(yè)集群行動計劃》加快合成生物、AI+生物醫(yī)藥、細胞和 基因治療、腦科學與腦機接口、類器 官等技術突破和產業(yè)化,推動生物技 術和信息技術融合發(fā)展。北京市《加快北京市腦機接口創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2025-2030年)》提出到2030年,本市腦機接口產業(yè)生態(tài)初步形成, 在前沿基礎研究、關鍵核心技術攻關、重大產品研 發(fā)與創(chuàng)制、應用場景搭建等方面取得突破,技術創(chuàng) 新體系逐漸完善。加快腦認知神經機制、腦疾病診治等重大技術變革,支撐腦啟發(fā)人工智能顛覆性技術發(fā)展。重點方向:腦認知原理解析、重大腦疾病發(fā)病機理與干預、類腦智能計算芯片、腦機接口等。山東《山東省醫(yī)養(yǎng)健康產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2023-2027年)》推進醫(yī)學人工智能數據及推理運算場景、智慧醫(yī)療圖

腦、醫(yī)療可穿戴、醫(yī)療終端邊緣計算、神經芯片及腦機智能接口等推廣應用,積極開展臨床決策支持系統(tǒng)、醫(yī)學影像輔助診斷、醫(yī)用機器人、疾病風險預測與診斷等項目。江蘇《江蘇省加強基礎研究行動方案》湖南《湖南省現代化產業(yè)體系建設實施方案》推動人工生物設計、腦機接口、類腦芯片等領域研發(fā)創(chuàng)新,探索在肢體運動障礙、慢性意識障礙等診療領域的應用。江西《江西省未來產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2023-2035年)》布局發(fā)展腦圖譜技術、腦診治技術、類腦智能等領域,積極開展類腦算法基礎理論研究與前沿技術開發(fā),實現腦機融合技術在重大腦功能疾病診斷、治療、康復的臨床應用,探索建設“類腦智能”產業(yè)發(fā)展先導區(qū)。探索開發(fā)腦機接口系統(tǒng)、高生物相容性的侵入式生物芯片、腦電圖掃描儀等核心部件。重慶《重慶市智慧醫(yī)療裝備產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2025—2027年)》推動醫(yī)工融合創(chuàng)新。圍繞腦磁心磁、連

續(xù)動態(tài)監(jiān)測器械(可穿戴器械)、神經外科植入器械、侵入式神經刺激器(腦機接口)等新興產品,支持醫(yī)療機構開展聯合研發(fā),積極推進試用和應用推廣。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理2.5.7北京強調技術突破,上海側重戰(zhàn)略產品落地政策規(guī)劃:《上海市腦機接口未來產業(yè)培育行動方案(2025-2030年)》政策目標:2027年前,半侵入式腦機接口產品在國內率先實現臨床應用,侵入式腦機接口研發(fā)取得突破,腦機接口創(chuàng)新生態(tài)初步構建,非侵入式腦機接口形成一批新業(yè)務、新應用、新模式、新業(yè)態(tài),推動5款以上侵入式、半侵入式腦機接口產品完成醫(yī)療器械型式檢驗,完成臨床試驗;2030年前,腦機接口產品全面實現臨床應用,產業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)實現自主可控;聚焦產品方向:腦機接口超柔性電極、超低功耗芯片、位點腦區(qū)、解碼調控算法等方面;聚焦應用方向:康復、教育、娛樂等領域;領先企業(yè):腦虎科技、博睿康醫(yī)療科技;北京市V.S上海市政策規(guī)劃:《加快北京市腦機接口創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2025-2030年)》政策目標:到2027年,產出一批重大原創(chuàng)性成果,突破腦機接口電極、芯片、編解碼算法等關鍵核心技術,培育3-5家具有核心競爭力的潛在獨角獸和獨角獸企業(yè);到2030年,腦機接口產業(yè)生態(tài)初步形成,培育3-5家具有全球影響力的科技領軍企業(yè)、100家左右創(chuàng)新型中小企業(yè);聚焦產品方向:小型化高通量侵入式傳感器、高通道采集刺激一體化侵入式芯片、侵入式微型電池等產品;聚焦應用方向:醫(yī)療、康養(yǎng)、工業(yè)、教育等領域;領先企業(yè):品馳醫(yī)療、腦陸科技、視友科技;5637832企業(yè)數量專利數量臨床注冊備案產品數量29資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理1897企業(yè)數量專利數量臨床注冊備案產品數量競爭優(yōu)勢:上海目前鼓勵腦接機口企業(yè)通過創(chuàng)新醫(yī)療器械特別審批“綠色通道”加快腦機接口產品的快速落地。競爭優(yōu)勢:北京匯聚了清華大學、北京大學等國內醫(yī)療研究領域頂尖高校以及全國頂尖的醫(yī)療資源,擁有豐富的技術研究基礎和良好的研究環(huán)境。企業(yè)選址建議:技術研發(fā)選擇北京,產業(yè)應用關注上海03腦機接口產業(yè)應用分析腦機接口應用場景分析醫(yī)療健康領域應用分析游戲娛樂領域應用分析科學研究領域應用分析其他領域應用分析腦機接口應用需求空間分析3.1應用場景分析:醫(yī)療領域應用占比超50%資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理腦機接口技術的功效及應用場景腦機接口五大功效賦能下游個行業(yè):監(jiān)測(使用腦機接口系統(tǒng)監(jiān)測部分人體意識狀態(tài))替代(腦機接口系統(tǒng)的輸出可以取代由于損傷或疾病而喪失的自然輸出)改善/恢復(主要針對康復領域,改善某種疾病的癥狀或恢復某種功能)增強(主要是針對健康人而言,實現機能的提升和擴展)補充(主要針對控制領域,增加腦控方式,作為傳統(tǒng)單一控制方法的補充,實現多模態(tài)控制)醫(yī)療領域仍是當前腦機接口產業(yè)最主要關注的下游應用行業(yè)。從下游應用結構來看,目前全國腦機接口下游應用解決方案企業(yè)中醫(yī)療領域占比達到56%,其他消費類、工業(yè)類、教育類等非醫(yī)療領域企業(yè)占比44%。意識監(jiān)測功能替代改善/恢復控制補充機能增強公共事業(yè)醫(yī)療健康航天軍工商業(yè)娛樂醫(yī)療56%非醫(yī)療44%2023年中國腦機接口技術的應用下游場景結構(單位:%)3.2醫(yī)療健康領域應用分析:肢體運動障礙診療應用方面已進入臨床階段意念對話肢體運動障礙診療進展2024年12月6日在首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院54歲的高位截癱患者老楊接受了全球首例無線微創(chuàng)腦機接口臨床試驗手術,成為國內植入腦機接口手術的首位受試者。目前患者已經可以用

“意念”抓取水瓶并自主完成喝水。2023年10月24日2023年12月19日首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院神經外科賈旺教授團隊與清華大學洪波教授團隊攜手合作,成功為一名高位截癱患者實施了微創(chuàng)無線腦機接口植入手術。經過康復訓練,該患者已實現通過腦電活動驅動氣動手套實現自主抓握。在上海華山醫(yī)院,完成了上海首例、國內第三例腦機接口植入。目前術后一個月,患者已經可以在氣囊手套輔助下,順利舉起杯子喝水。X案例內容:2024年12月,腦虎科技、華山醫(yī)院神經外科、天橋腦科學研究院合作,基于全自主研發(fā)的256導高通量侵入式柔性腦機接口,團隊先后開展高精度實時運動解碼和語言解碼臨床試驗研究,成功實現了

“腦控”智能設備和“意念對話”。這項臨床試驗的最大意義在于,失語患者有望重建語言功能。受試者實時意念操控

XessOS系統(tǒng)實現實時漢語言解碼X健康監(jiān)測案例內容:北京視友科技研發(fā)了一款“大腦

360系統(tǒng)”,旨在通過非侵入式腦機接口技術,評估和改善用戶的認知能力與心理健康狀態(tài)。該系統(tǒng)特別針對現代社會中因壓力、焦慮、抑郁等導致的心理問題,結合腦電波監(jiān)測和人工智能分析,為用戶提供個性化的心理干預方案。案例內容:首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院神經外科賈旺教授團隊與清華大學洪波教授團隊攜手合作,成功為一名高位截癱患者實施了微創(chuàng)無線腦機接口植入手術。經過康復訓練,該患者已實現通過腦電活動驅動氣動手套實現自主抓握。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理3.2醫(yī)療健康領域應用分析:多場景適用腦機接口治療技術意識與認知障礙診療后判斷,甚至與意識障礙患者實現交流。由于腦機接口技術可以直接實現大腦與外部設備的交互,因此腦機接口技術還可以廣泛的應用于意識與認知障礙診療、精神心理疾病診療和感覺缺陷診療等領域。腦機接口在醫(yī)療健康領域應用場景應用場景 應用方式 應用案例1)國外:美國南加州大學TheodoreBerger教授團隊發(fā)現大腦海馬體的記憶密碼,對老鼠和猴子大通過腦機接口設備獲取并分析患者的腦電信號,可以腦進行了實驗,證實大腦信息可通過硅芯片的電信號進行復制以實現記憶移植,通過植入芯片可以幫掌握患者的意識狀態(tài),實現意識障礙診斷與評定、預助局部大腦受損、中風和老年癡呆癥患者恢復記憶。2)國內:首都醫(yī)科大學附屬北京天壇醫(yī)院神經外科意識障礙病區(qū)建成。這個病區(qū)將主要面向俗稱

“植物人”的意識障礙患者,運用神經調控、腦機接口等技術最大限度實現意識恢復、神經功能改善診療1)國外:Neuralink正在探索通過該技術解決精神分裂癥和記憶力喪失等相關精神疾病。Alphabet相比于其他生理信號,腦電信號可以提供更多深入、實驗性研發(fā)實驗室的Amber項目旨在通過腦機接口設備獲取并分析腦電波,開發(fā)針對抑郁和焦慮的精神心理疾病真實的情感信息。通過學習算法,提取腦電信號特征,客觀測量方法,幫助醫(yī)療保健專業(yè)人員更容易和客觀地診斷抑郁癥??梢詫崿F多種情緒(諸如愉悅、悲傷、平靜、憤怒、害怕、驚訝、生氣等)的判別分析。2)國內:清華大學心理學系團隊設計并實現了國際上首個基于腦電情緒響應的人格量化測評方法,測評性能達到實用化水平,可通過大五人格測評得分異常情況實現對個體抑郁、焦慮水平的評估。感覺缺陷診療設備解碼,實現感覺恢復。1)國外:2020年5月14日,美國貝勒醫(yī)學院DanielYoshor教授團隊通過腦機接口技術,使用動態(tài)電流電極刺激大腦皮層,在受試者腦海中成功呈現指定圖像,幫助盲人恢復視覺,這一成果發(fā)表在國際腦機接口技術可以使患者自身的感覺信息被腦機接口頂級期刊《Cell》。2)國內:天津大學神經工程團隊聯合國家兒童醫(yī)學中心、首都醫(yī)科大學附屬北京兒童醫(yī)院聽力學團隊利用腦電技術提供客觀有效的人工耳蝸植入兒童聽覺康復評估方法,為腦機接口在兒童聽覺康復方面的應用奠定了基礎,有助于為人工耳蝸調試和聽覺言語康復訓練提供更準確的參考依據。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理3.2醫(yī)療健康領域應用分析:多場景適用腦機接口治療技術腦機接口技術在醫(yī)療健康領域的應用還能實現通過神經調控從而治療癲癇和神經發(fā)育障礙等疾病,目前包括DBS、SNM、VNS、SCS、CCS、tDCS、tACS和PTNS等在內的不同神經調控技術已經經過了臨床驗證驗證了對多項適應癥均有效性。其中DRGS和PNS主要用于治療疼痛,包含范圍較廣,且適應癥已經獲批,目前臨床試驗主要集中在拓展治療疼痛的類型。神經調控技術國內外臨床試驗驗證有效性適應癥神經調控技術國內外臨床試驗驗證有效性適應癥侵入式腦深部電刺激(DBS)亨廷頓舞蹈病、精神分裂癥、難治性強迫癥、難治性抑郁癥、阿爾茨海默癥、耳鳴、抽動穢語綜合征、成癮骶神經電刺激(SNM)間質性膀胱炎/膀胱疼痛綜合征、便秘、神經源性膀胱、非神經源性非梗阻性排尿困難迷走神經電刺激(VNS)耳鳴、纖維肌痛綜合征、心力衰竭、慢性和急性叢集性頭痛、偏頭痛脊髓神經電刺激(SCS)內臟痛、中樞催醒、頑固性心絞痛、改善腸胃功能、臟器功能保護、周圍血管性疾病背根神經節(jié)電刺激(DRGS)無外周神經電刺激(PNS)無反應性神經電刺激(RNS)無腦皮層電刺激(CCS)癲癇、頑固性疼痛、抑郁癥、耳鳴、腦卒中后神經功能的恢復、腦癱胃電刺激(GES)無非侵入式經顱直流電刺激(tDCS)抑郁癥、疼痛、難治性強迫癥、阿爾茨海默癥、酒精使用障礙、肥胖、小腦共濟失調經顱交流電刺激(tACS)強迫癥、阿爾茨海默癥經皮脛神經電刺激(PTNS)膀胱過度活動癥、慢性肛門裂經顱隨機噪聲刺激(tRNS)無資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理3.3游戲娛樂領域應用分析:腦機接口技術將顛覆游戲交互體驗運動想象信號為主:用戶僅通過想象特定的肢體動作,但實際 上并不執(zhí)行該動作的行為主動式特定刺激誘發(fā)反應為主:當某種特定類型的刺激作用時,誘發(fā) 大腦特定的神經響應,通過分析神經,進行指令輸出反映式檢測腦電信號為主:通過檢測腦電信號,來識別人的情緒、疲 勞、腦力負荷等心理、生理狀態(tài)的系統(tǒng)被動式混合式由多個范式組成:混合腦機接口既豐富了游戲的控制手段也增 強了娛樂性,還解決了部分游戲單一模式較難實現的問題游戲娛樂領域腦機接口應用類型分析現階段腦接機口在游戲領域應用尚不成熟。腦機接口在游戲娛樂領域的應用主要是為游戲玩家提供有別于傳統(tǒng)游戲控制之外的新的操作維度,目前腦機接口游戲娛樂

產品主要為評估專注力為主的初級游戲,這種簡單的模式與移動游戲產業(yè)最初“捕魚”、“切水果”等簡單游戲的模式類似。游戲娛樂領域腦機接口技術應用的融合前景巨大。未來,隨著腦機接口技術的成熟,腦機接口技術還將實現游戲感知的直接反饋,從而真正實現沉浸式VR游戲的體驗。游戲控制技術的演進及未來趨勢鍵盤鼠標手柄語音控制體感控制腦機控制腦部感官反饋資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理腦機接口技術有利于更深入、直接地了解大腦工作機制,例如運動控制、情緒調節(jié)和認知功能,并幫助開發(fā)治療神經疾病的新療法。3.4科學研究領域應用分析:腦機接口技術有助于反哺各學科研究的進步資料來源:《中國腦科學計劃進展》、前瞻產業(yè)研究院整理腦機接口技術與基礎科學研究的協(xié)同發(fā)展對產業(yè)經濟的影響具有乘數效應:腦機接口技術的應用和發(fā)展可以幫助人類更清楚直接地了解腦活動的方式,因此目前腦機接口技術也

被廣泛應用與科研機構的科學研究領域。目前,腦機接口在科研機構領域主要應用便是助力“腦計劃”的基礎研究工具平臺,包括腦部運作機制研究、腦部疾病/成癮機制/心理狀態(tài)研究、類腦芯片等。腦機接口技術腦機接口技術有助于開發(fā)個性化的康復設備,例如幫助癱瘓患者的腦控假肢。發(fā)展腦機接口技術對各學科研究進步的幫助神經科學/腦科學

生物醫(yī)學腦機接口技術的應用有助于實現大

規(guī)模腦信號數據的快速傳輸和處理。改變傳統(tǒng)通訊技術方式,也為未來高速通訊交流技術提供新思路方向。通訊技術腦機接口技術對于人腦的深入研究和了解,也有助于人類在開發(fā)人工智能算法方面實現進一步的優(yōu)化。人工智能腦機接口技術為心理疾病的治療提供新的治療思路和方法,也有利于開發(fā)情緒調控與注意力增強工具或個性化心理健康方案。心理學3.5其他領域應用分析資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理在隧道施工已初步驗證,獲從業(yè)人員高度評價,將人員感知數字化,工業(yè)安全監(jiān)測效果好。基于腦電設備實時監(jiān)測玩家心理和精神狀態(tài)給分數。測試、評估預測機組人員長期深空任務認知健康,為模擬體驗提供及時反饋,應用前景良好。協(xié)助放松、專注訓練,助理現代體育科技化。對冰箱新增功能進行有效性測試,從而優(yōu)化產品體驗,折射用戶對產品感受,協(xié)助產品上市前優(yōu)化。結合外設實現控制和交互,助理特殊人群樂享生活測量旅客的心理生理反應,簡化登機安檢流程,協(xié)助建筑規(guī)劃和布局優(yōu)化,充分體現以人為本?;谏窠浄答伒闹悄苎坨R,分心時變暗以提醒保持專注。安全作業(yè)·疲勞監(jiān)測

航空航天·模擬體驗商用營銷·產品測評安全保障·安全檢測娛樂游戲·玩家訓練體育運動·訓練監(jiān)測交互輔助·輔助出行教育規(guī)劃·訓練專注腦機接口商業(yè)化應用主要采取非侵入式,且以監(jiān)測/監(jiān)測應用為主。除了醫(yī)療健康場景以外,在其他非醫(yī)療場景腦機接口產品也有廣泛的應用,但目前這些場景主要都采用的是非侵入式技術,目前已有覆蓋應用的場景包括工業(yè)、航空航天、商用營銷等,但從實際應用功能來看更多聚焦的還是腦機接口的監(jiān)測/檢測功效的應用。3.6腦機接口技術產業(yè)應用的需求空間將超過3000億美元資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理領域潛在用戶數量腦機接口技術滲透率腦機接口設備服務價格預估全球腦機接口直接需求空間醫(yī)療健康全球腦疾患者數量約9.7億人侵入式(含半侵入式)1%侵入式(含半侵入式)硬件設備2000美元/人硬件設備規(guī)模2134億美元醫(yī)療植入服務規(guī)模291億美元3102億美元腦機接口核心產業(yè)直接帶動經濟效益超千億美元間接每年帶動經濟效益(包括但不限于基于腦控設備的專業(yè)游戲、教育等應用軟件開發(fā)及增值服務)非侵入式20%商業(yè)娛樂參考全球VR重度游戲玩家數量約1.2億人侵入式(含半侵入式)0%硬件設備規(guī)模600億美元非侵入式50%植入手術服務3000美元/人公共事業(yè)全球適齡兒童數量15億人侵入式(含半侵入式)0%硬件設備規(guī)模75億美元非侵入式0.5%航天軍工全球現役軍人總數1320萬人侵入式(含半侵入式)0%非侵入式1000美元/人硬件設備規(guī)模2億美元非侵入式1%注:該價格數據是基于2024年全球神經外科醫(yī)生大會上,特斯拉CEO埃隆?馬斯克提出的關于腦機接口設備量產化后的價格預估。腦機接口技術應用潛力巨大,重點關注醫(yī)療健康和商業(yè)娛樂應用場景。基于特斯拉CEO馬斯克提到的腦機接口設備若進行大規(guī)模量產,價格大概將在1000美元至2000美元,包含手術費用整體也將僅在5000美元左右?;诖顺醪焦浪阄磥黼S著腦機接口的技術成熟,預估全球腦機接口產業(yè)將直接產生超過3000億美元的經濟價值。腦機接口技術量產化預計將帶動的經濟效益估算04腦機接口技術產業(yè)化應用挑戰(zhàn)技術挑戰(zhàn)產業(yè)化挑戰(zhàn)4.1腦機接口技術挑戰(zhàn):如何“聽到”和“理解”腦是主要難點腦信號的采集和解碼是目前仍是腦機接口企業(yè)博弈的主要方向:腦機接口技術主要是通過電極采集腦電信號,再借由理解算法分析解讀意圖并實施反饋給對應的外部設備,而由于腦電信號較為微弱且大腦活動非常復雜,因此“如何聽到腦”和“如何理解腦”是現階段腦機接口技術發(fā)展現階段面臨的核心難點。腦機接口技術難點簡化難:大腦的活動非常復雜,信號中包含的

信息量巨大,如何簡化這些信號的提取和分析,同時避免過多的數據丟失,是技術上的一個難點。理解難:如何從大腦信號中提取并理解意圖,是腦機接口的核心問題。目前的解碼算法通常存在精度和實時性的局限,且需要高度個性化的調節(jié)。難點二:如何理解腦難點四:如何適應腦適應難:腦機接口在長期使用中的穩(wěn)定性仍是一

個挑戰(zhàn)。隨著時間推移,人的腦電信號可能發(fā)生變化,如何使設備適應這些變化并保持高效運作,仍需要大量的研究和技術改進。難點三:如何保護腦保護難:在侵入式部署方式中,如何避免生物兼容性問題,如感染、排異反應等,面臨較大挑戰(zhàn)。采集難:腦電信號較為微弱且分布廣泛,

如何從大腦中準確獲取有效信號,并且盡可能減少噪聲干擾,仍然是一個技術難題。傳輸難:信號采集后,如何高效、快速地

傳輸到計算平臺進行分析和處理,尤其在實時控制系統(tǒng)中,對延遲的要求極為嚴格。難點一:如何聽到腦資料來源:中國信通院、前瞻產業(yè)研究院整理人類與機器的邊界問題挑戰(zhàn)腦機接口技術的實現,再與機械軀體技術的融合,將讓人腦可以脫離現有有機生命體而實現真正意義上的“永生”,然而這引發(fā)了對人類與機器邊界劃分的挑戰(zhàn)。脫離肉體以后的人是否還是人類,是否還是原來的“自己”,這存在巨大的爭議和探討,也是目前一部分群體堅決反對腦機接口技術的理由。12人格同一性和身份認同問題挑戰(zhàn)目前一些研究表明,神經刺激技術如腦深部電刺激(DBS)可能威脅到患者的人格同一性,導致患者感到喪失自我。這引發(fā)了對腦機接口技術對人格同一性和身份認同影響的擔憂。34.2.1產業(yè)化挑戰(zhàn)一:倫理與道德挑戰(zhàn)精神與物質的邊界問題挑戰(zhàn)腦機接口技術的發(fā)展使得神經技術與人的大腦深度融合,人對外界事物的感知和精神世界都將可以通過機器實現操控。那么未來隨著神經技術的植入,人類的思維和決策過程是否會受到技術的支配和影響,接受腦機接口的患者如何區(qū)分現實世界與腦機接口影響的精神世界將成為難題。資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理4.2.2產業(yè)化挑戰(zhàn)二:信息安全和隱私泄露挑戰(zhàn)人類的大腦是由生物神經元和神經網絡組成的高度復雜系統(tǒng)。這種結構復雜性使得攻擊者要直接入侵和操控大腦變得非常困難。大腦的內部連接和處理方式是高度復雜和動態(tài)的,從而為保護個體的思維和意識提供了一定程度的安全性。內部安全性人類的大腦受到自然的生物保護機制的保護。頭骨和脊椎骨提供了堅固的保護層,防止外部物理傷害。此外,身體還具備自主神經系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)等生理機制,用于應對外界威脅,并保持大腦的健康和功能。生物保護機制人類大腦的信息處理方式與

傳統(tǒng)的數字計算機系統(tǒng)不同。大腦的處理是基于模式識別和并行處理的,而不是基于二進制的序列計算。這種非線性和模糊的信息處理方式使得直接將人類大腦視為傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)的目標變得困難。非數字化結構現階段生物腦的安全性無可替代人類的生物大腦在某種程度上由于自身內部的安全性、生物保護機制的存在以及非數字化的信息處理方式和結構,目前可以被視為最安全的生物信息智能處理系統(tǒng)。安全問題是腦機接口發(fā)展過程繞不過的難題腦機接口技術的突破和應用,尤其是侵入式腦接機口產品將打通人腦的生物信息和數字信息的交換通道,再進一步拓展人類大腦功能的同時也是相當于將大腦嚴密的保護體系打開了缺口連上了外部世界,被接入者自身將面臨外部風險的直接威脅以及腦內信息的外流風險。人類生物大腦的安全隱私保護機制資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理4.2.3產業(yè)化挑戰(zhàn)三:投入成本挑戰(zhàn)高風險、高成本,腦機接口產業(yè)投資僅適合長期耐心資本投資目前我國腦機接口產品按照二類或者三類醫(yī)療器械進行產品注冊備案和上市銷售管理,初步估算,單一產品的投入至少需要達到數億元人民幣,投資回收期也需要至少3年以上,且該投入還存在效果不及預期或者失敗的風險。因此高昂的投入成本也成為了產業(yè)發(fā)展的巨大阻礙。研發(fā)成本(主要是人力、材料成本)車間建設成本腦機接口設備的生產車間需要符合GMP標準,具備一定規(guī)模的GMP實驗室的建設成本至少在百萬元以上。臨床試驗成本一例微創(chuàng)腦機接口試驗粗略計算需要花費30萬到50萬元,完成臨床至少需要數十例臨床。腦機接口的研發(fā)需要有豐富的神經學科和腦學以及電子信息學科的經驗。這類人才團隊的用人成本都較高。腦機接口的研發(fā)過程需要用到大量的高精度芯片和前沿生物新材料,這些材料成本都較高。投資金額:數億元投資時間:3-10年腦機接口產品研發(fā)到上市前的投入估算資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理05中國腦機接口產業(yè)發(fā)展趨勢前景及建議中國腦機接口產業(yè)化發(fā)展趨勢中國腦機接口產業(yè)化發(fā)展前景中國腦機接口產業(yè)化發(fā)展建議5.1中國腦機接口產業(yè)發(fā)展趨勢相比于美國、日本等國家更聚焦于侵入式腦機接口技術的發(fā)展和應用,我國目前更聚焦半侵入式腦機接口技術。從目前實踐案例來看,我國的半侵入腦機接口技術相比于國外領先企業(yè)Neuralink的案例在效果、安全性上表現更佳。結合當前我國主要地區(qū)的腦機接口發(fā)展目標合規(guī)化,預計

未來五年內我國半侵入式腦機接口技術將在臨床實現普及。技術趨勢1:重點關注半侵入式路徑資料來源:企業(yè)調研訪談、前瞻產業(yè)研究院整理美國VS中國腦機接口技術進展當前BCI應用依賴單模態(tài)信號(如腦電圖EEG、功能磁共振fMRI),未來的發(fā)展方向是多模態(tài)腦機接口,結合腦電、磁信號、光信號

和外部環(huán)境數據,提升信號精度和適用性,實現“全腦解碼”。這種技術將不僅捕捉顯性意識信號,還能識別潛意識活動,實現更精確和穩(wěn)定的大腦信號捕獲,帶來更廣泛的應用場景。技術趨勢2:從單一到多模態(tài)交互,推動實現“全腦解碼”大腦功能區(qū)分圖V.S.23324357781050204060801001202024E

2025E

2026E2027E2028E2029E5.2中國腦機接口產業(yè)發(fā)展前景中國腦機接口產業(yè)其他趨勢:中2024-2029年中國腦機接口產業(yè)市場規(guī)模預測(單位:億元,%)國腦機接口產業(yè)前景預測企業(yè)競爭趨勢:頭部企業(yè)馬太效應明顯腦機接口屬于醫(yī)療行業(yè),而醫(yī)療行業(yè)也意味著最早通過臨床試驗實現上市的企業(yè)則有望有限占據行業(yè)較大的市場份額,目前國內已有企業(yè)進入臨床階段,預計未來行業(yè)馬太效應將持續(xù)顯現。區(qū)域競爭趨勢:北京、上海和深圳形成聚集效應當前國內腦機接口企業(yè)主要就聚焦于北京、上海等一線城市,從地方政策規(guī)劃和接受程度以及投入來看,預計上述地區(qū)仍將是我國腦機接口重點發(fā)展地區(qū)。應用趨勢:非侵入式技術加速商業(yè)化融合應用除了侵入式技術在醫(yī)療健康領域的快速突破,預計未來非侵入式技術在包括商業(yè)娛樂、數字孿生、教育和航天軍工等領域的商業(yè)化融合應用也將成為行業(yè)重要方向。我國人口基數龐大且老齡化日趨嚴重,神經系統(tǒng)疾病人群數目龐大,為腦機接口行業(yè)帶來了強勁的市場需求。隨著腦機接口技術進步與規(guī)范管理的協(xié)調發(fā)展,在國家政策的推動下我國腦機接口行業(yè)將有廣闊的應用前景。我們預計到2029年我國腦機接口產業(yè)的市場規(guī)模將突破百億元。龐大的人口基數奠定了行業(yè)需求基礎資料來源:前瞻產業(yè)研究院整理5.3中國腦機接口產業(yè)發(fā)展建議——對政府在腦機接口產業(yè)的發(fā)展方面,政府應延續(xù)我國在電子支付、電商等互聯網產業(yè)領域高效商業(yè)化應用落地的經驗優(yōu)勢,加速腦機接口技術,尤其是非侵入式技術在商業(yè)化方面應用落地。延

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