今年以来,脑机接口(BCI,Brain-Computer Interface)技术以其颠覆性的潜力成为全球科技领域的焦点,成为推动新一轮科技革命和产业变革的重要力量。作为新质生产力的重要组成部分,脑机接口不仅在医疗、工业、教育等领域展现出巨大的变革潜力,更成为全球科技强国竞相布局的战略高地。
什么是脑机接口?
脑机接口,是通过在大脑与机器之间建立信息通道,来实现生物智能与机器智能的协同交互。它绕过传统神经和肌肉路径,赋予人类直接通过“意念”控制设备的能力,应用场景涵盖医疗康复、工业制造、虚拟现实、教育、娱乐等多个领域。全球范围内,脑机接口技术正迎来快速发展期。
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全球脑机接口产业正呈现爆发式增长
脑机接口,简单来说,就是通过建立大脑与外部设备之间的“信息高速公路”,实现对神经系统的干预、增强与替代。在医疗领域,这项技术已经帮助高位截瘫患者通过意念操控机械臂恢复运动功能,甚至为失语患者重建语言能力,极大地提升了人类健康水平和生活质量。
脑机接口产业链:上游(核心电极/芯片)由企业如脑虎科技(NeuroXess)推动高通量柔性材料;中游(工具软件)由Neuro Vigil优化脑电分析算法;下游解决方案加速医疗场景渗透。
当前,全球脑机接口产业正呈现爆发式增长,形成“医疗替代+消费扩容”的双轮驱动格局。据麦肯锡预测,全球BCI医疗市场规模将在2030年达到400亿美元,2040年突破1450亿美元。在中国,脑机接口产业同样迅猛发展,2024年市场规模已达32.03亿元,同比增长18.81%,预计2025年将突破38亿元。中国信通院测算,BCI可替代全球神经药物市场10%–30%的需求,对应200–600亿美元增量。国内BCI下游企业超350家,医疗领域企业占56%,非医疗(教育、消费、工业)占44%。
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国家顶层设计与地方配套,推动技术再突破
日前,工业和信息化部、国家发展改革委、教育部、国家卫生健康委、国务院国资委、中国科学院、国家药监局发布关于推动脑机接口产业创新发展的实施意见。《意见》指出:
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到2027年 脑机接口关键技术取得突破
到2027年,脑机接口关键技术取得突破,初步建立先进的技术体系、产业体系和标准体系。电极、芯片和整机产品性能达到国际先进水平,脑机接口产品在工业制造、医疗健康、生活消费等加快应用。产业规模不断壮大,打造2至3个产业发展集聚区,开拓一批新场景、新模式、新业态。
到2030年,脑机接口产业创新能力显著提升,形成安全可靠的产业体系,培育2至3家有全球影响力的领军企业和一批专精特新中小企业,构建具有国际竞争力的产业生态,综合实力迈入世界前列。
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突破关键脑机芯片
意见提出,突破关键脑机芯片——
发展高通道、高速率脑信号采集芯片,强化模数转换、通道管理和噪声抑制,增强脑信号采集放大能力。
研发高性能、超低功耗脑信号处理芯片,强化并行处理能力,推动感知、计算和调节等功能的一体化集成。
研发超低功耗、高速率、高可靠的通信芯片,提升脑信号传输和抗干扰能力。
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研发用于植入脑机接口的高精度手术机器人
意见提出,发展辅助设备——
研发辅助生理信号设备,通过脑信号与肌电、眼电、心电、近红外等多模态信号的融合,提升交互控制和感知觉评估的精准度。
研发用于植入脑机接口的高精度手术机器人,突破亚微米级精度控制与动态调整技术,提升区域精准实时成像与三维重建能力。
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地方支持政策
此外,北京、上海、广东、四川等省市纷纷设立专项资金(每地亿元级),鼓励骨干企业和研发平台落地。广东省“南海行动计划”中,将半侵入式与非侵入式BCI列为重点产业,拟投入2亿元支持试点示范项目。四川省建立“天府脑科创新中心”,联合中科院、西南医院开展多中心临床验证。
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脑机接口发展前景
1.脑机接口发展加速,商业落地前景可期
(1)脑机接口是跨学科复合技术
脑机接口(brain-computerinterface,BCI)是一种前沿的跨学科复合技术,融合神经科学、脑科学、计算机科学、控制论、信息科学与技术、智能科学与技术、医学等多学科,可以直接读取大脑的神经信号来实现人脑与外部设备之间的通信。
(2)脑机接口技术路径丰富,处于技术加速变革期
2. 脑机接口将与机器人融合发展
(1)脑控机器人技术落地
运动康复是脑控机器人需求最明确的场景之一,因其可以为瘫痪患者或残障人士带来希望。
(2)脑机接口推动人形机器人技术发展
进一步展望,脑机接口有望推动人形机器人技术成熟。脑控机器人是人工对机器人进行的控制,而对于用于生产生活中的机器人,需要实现高度的自动化,此时人脑在作业任务中产生的脑电信号可作为训练机器人自动执行任务时宝贵的数据资产。
3. 脑机接口市场潜力巨大
仅从医疗类市场看,麦肯锡预测脑机接口医疗应用市场规模有望在2030年达到400亿美元,并于2040年达到1450亿美元。其中,以中枢神经系统疾病治疗为主的严肃医疗的潜在应用规模2030年预计为150亿美元,2040年为850亿美元,而以情绪评估与干预为主的消费医疗的潜在应用规模2030年预计为250亿美元,2040年为600亿美元。
4.半侵入式路径预计将在临床实现普及
相比于美国、日本等国家更聚焦于侵入式脑机接口技术的发展和应用,我国目前更聚焦半侵入式脑机接口技术。从目前实践案例来看,我国的半侵入脑机接口技术相比于国外领先企业Neuralink的案例在效果、安全性上表现更佳。
结合当前我国主要地区的脑机接口发展目标合规化,预计未来五年内我国半侵入式脑机接口技术将在临床实现普及。
5.北京、上海和深圳形成聚集效应,头部企业马太效应明显
当前国内脑机接口企业主要聚焦于北京、上海等一线城市,从地方政策规划和接受程度以及投入来看,预计上述地区仍将是我国脑机接口重点发展地区。
脑机接口属于医疗行业,而医疗行业也意味着最早通过临床试验实现上市的企业则有望优先占据行业较大的市场份额,目前国内已有企业进入临床阶段,预计未来行业马太效应将持续显现。
展望未来,中国脑机接口产业集群建设将呈现多极联动、优势互补的空间格局。京津冀、长三角、粤港澳大湾区等核心区域将形成各具特色的产业集群,带动全国脑机接口产业的快速发展。同时,随着技术的不断成熟和成本的逐步降低,脑机接口技术将在更多领域实现规模化应用,为人类社会带来更加深远的影响。
中国脑机接口产业集群的建设不仅关乎国家在全球科技竞赛中的位次,更将重新定义人类探索自身认知边界的可能。祥和启源坚信,这一前沿科技领域的蓬勃发展,将为人类社会的进步贡献更多中国智慧和力量!
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