探·新脑机接口
当人脑可以接上电脑——
你准备好了没？！
通过在脑后插入一根线缆，我们就能够畅游计算机世界；
只需一个意念我们就能改变“现实”；
学习知识不再需要通过书本、视频等媒介，也不需要花费大量的时间，只需直接将知识传输到大脑当中即可——
1999年上映的《黑客帝国》中描述的场景：
这种通过“意念”控制的科幻场景，
正在通过脑机接口技术，
大踏步走进现实，
成为科技创新和产业发展的新赛道！
图源北京日报
那么，作为现实生活的我们，准备好了没？
作为未来产业这一的脑机接口，经过了前几年的蓄力阶段之后，已经开始展现收获：
北京。4月10日举行的“聚焦北京国际科技创新中心建设”第4场主题采访活动中，位于中关村生命科学园的北京脑科学与类脑研究所，由研究所孵化、北京芯智达神经技术有限公司研制的脑皮层电极等成果对外亮相。研究人员透露，北京市牵头支持的侵入式脑机接口“北脑一号”已完成核心部件研发和动物实验验证。
同时亮相的还有天津脑机交互与人机共融海河实验室推出的“神工-神心”系统。
国内首款自主研发的面向抑郁诊断的情感脑机交互系统“神工-神心”。图源天津日报
此前，3月23日，马斯克旗下脑机接口公司Neuralink的首位脑机芯片植入受试者诺兰德·阿博（Noland Arbaugh）3月22日用意念操作，发布了他在X平台上的首条帖子。马斯克转发了这条帖子，并写道：“通过意念发出的第一条帖子，使用Neuralnk心灵感应装置。”两天前，Neuralink展示了诺兰德·阿博用意念操作电脑下国际象棋和玩电子游戏。
来自第三方机构的预估，自区块链、AI大模型、量子计算之后，
脑机接口
大有成为下一个全球风口之势，
预计未来10到20年，
产业价值将达2000亿美元，
妥妥的“万亿蓝海”。
在政策层面，“十四五”规划第一次将脑机技术明确写入需要攻关的重点技术品类中。
但与此同时，业内专家认为：基于当前技术及专业人才的限制，虽然脑机接口逐步进入大众视野，但短时间内仍难形成现实产品。
01
何谓脑机接口？
脑机接口（Brain-Computer Interface，BCI）是指通过在人脑神经与外部设备（包括电子和机械设备）间建立直接连接通路，来实现神经系统和外部设备间信息交互与功能整合的技术。脑机交互是人机交互的终极手段。
也就是说，在人或动物脑与计算机或其他电子设备之间，建立一种不依赖常规大脑信息输出通路。
不仅仅是通讯，而且还包括控制。
在这里，“脑”意指有机生命形式的脑或神经系统，而并非仅仅是“mind”（抽象的心智）。“机”意指任何处理或计算的设备，其形式可以从简单电路到硅芯片到外部设备和轮椅。“接口” = “用于信息交换的中介物”。
图源央视新闻
按照常规的分类方式，脑机接口被分为浸入式、半浸入式和非浸入式三类。
顾名思义，浸入式，就是通过手术等方式，直接将电极植入大脑皮层，这样可以获得高质量的神经信号，但是却存在着较高的安全风险和成本。另外，由于异物侵入，可能会引发免疫反应和愈伤组织（疤痕组织），导致电极信号质量衰退甚至是消失。
半浸入式，则是将脑机接口植入颅腔内，但在大脑皮层之外；
非浸入式，则是通过附着在头皮上的穿戴设备来进行大脑信息记录和解读。
市场规模方面，在新的BCI技术催化、国家战略的重视以及应用需求的不断扩张的协同作用下，BCI市场规模持续扩张。根据中商情报网报告，2023年，全球BCI市场规模达19.8亿美元，预计到2027年市场规模达33亿美元，7年间年复合增长率约为14%。
产业链方面，脑机接口的下游主要负责将脑机接口系统应用到实际场景中，按中商情报网报告显示，下游企业数量占该产业的比例为62%。上游软硬件核心技术厂商较为稀缺，企业分布占8%。中游的系统集成和生产厂商占比为30%。产业应用上，BCI市场仍主要以医疗为主。未来，BCI在教育、游戏、智能家居、军事领域的应用占比将逐步提升。
软件层面，人工智能技术的高速发展将为BCI带来更多的创新机会，深度学习具有强大的特征提取和模式识别能力，在近年来技术不断更新迭代，实现了算法的更新迭代并有望突破BCI数据个体差异化的障碍。
硬件层面，更高精度的传感器正在被开发，设备越来越轻便、便携，侵入性与人体的兼容性正在持续改善。
02
脑机接口的发展现状如何？
鉴于未来脑机接口技术对社会发展所能够带来的强大的推力，目前，脑机接口技术已经成为了全球各国科技竞争的战略高地。
美国、日本、欧洲在脑机领域的布局相对较早，通过长期的资本注入以及技术积累，在全球脑机领域中占据领先地位。其中，美国的优势体现在技术深度和广度（如侵入式脑机接口）两个层面，是全球脑机技术领先者。
马斯克旗下脑机接口公司Neuralink，无疑是这一行业的先行者。
2019年7月17日，埃隆·马斯克召开发布会，宣布成立两年的脑机接口（BCI）公司Neuralink的脑机接口技术获重大突破，他们已经找到了高效实现脑机接口的方法。这实际上是一套脑机接口系统：利用一台神经手术机器人在脑部28平方毫米的面积上，植入96根直径只有4-6微米的“线”，总共包含3072个电极，然后可以直接通过USB－C接口读取大脑信号。与以前的技术相比，新技术对大脑的损伤更小，传输的数据也更多。
神经链接公司的“N1植入体”，图源Neuralink官网
2023年5月，马斯克旗下脑机接口公司 Neuralink 宣布，该公司已获得美国食品药物管理局 (FDA) 的批准，将启动其首个人体临床研究。这意味着，Neuralink 将把他们的设备植入人类的大脑中。
2024年1月30日，埃隆·马斯克在社交媒体平台X上宣布，在1月29日，人类首次接受脑机接口（Neuralink）芯片植入，植入者恢复良好。随后的3月20日，Neuralink披露了首位脑机芯片植入受试者的最新情况，并表示这位四肢瘫痪的男子已经能够通过意念玩游戏和在线国际象棋。
与之相对比，国内的脑机接口同样也在加速发展过程中。
中科院于今年初成立包含20个院所80个精英实验室的脑科学和智能技术卓越创新中心。
对“中国脑计划”，各领域科学家提出了“一体两翼”的布局建议：即以研究脑认知的神经原理为“主体”，研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。目标是在未来15年内，在脑科学、脑疾病早期诊断与干预、类脑智能器件三个前沿领域取得国际领先的成果。
在具体推进领域：
2020年浙江大学研究团队与浙江大学附属第二医院共同合作成功完成了国内首例侵入式接口手术，在这之后，植入式脑机接口的市场热度越来越高。2021年4月，首位接受我国自主研发的首款闭环神经刺激器植入手术的癫痫患者，在浙大二院出院，实现脑机接口应用新突破。
浙江大学脑机接口临床转化研究团队 图源浙江大学
2023年10月24日，清华大学医学院洪波教授带领团队设计研发的无线微创植入脑机接口NEO（Neural Electronic Opportunity），在宣武医院成功进行首例临床植入试验。2024年1月29日，联合团队召开临床试验阶段总结会，宣布首例患者脑机接口康复取得突破性进展。
03
当前的应用场景有哪些?
作为一项颠覆性的技术，脑机接口在医疗领域的疾病治疗、功能恢复上展现出巨大的价值，同时，在工业自动化、军事侦察和娱乐消费行业中，也有充足的应用场景。
首先就是医疗健康。医疗方向主要分为两个方向，分别是“强化”和“恢复”，这两个方向都有着极其远大的“钱景”，尤其是强化方向。现阶段以恢复类为主，因为更易实现。
“恢复”方向主要是指可以针对多动症、中风、癫痫等疾病以及残障人士做对应的恢复训练，采取的主要方式是神经反馈训练。这一方向在全球的一些医院、诊所、康复中心中已经得到广泛应用，也有不少创业公司在做这方面的可穿戴设备。
加州大学研究团队在训练人工智能算法。图源中国新闻周刊
这一点，从众多新闻报道中也“可见一斑”：如利用假肢弹钢琴，在足球比赛中瘫痪患者利用脑机接口设备开球，等等。
在娱乐方面，BCI技术的前景也是非常的广阔，脑机接口呈现出与玩具、VR/AR结合的发展特征，出现脑控小车、脑控VR/AR等产品，还可以作为更加沉浸的“元宇宙”入口。
这种与虚拟现实技术结合、无需额外的外设操控设备，可以直接通过思维来控制游戏中的角色，让参与游戏者获得更加沉浸式的游戏体验。美国科技公司Cognixion在2020年发布了基于脑机接口的AR头显，可在屏幕、游戏、电话、办公影音等多个场景实现沉浸式体验。云睿智能（EEGSmart）开发出了基于脑机接口技术用意念操控的无人机Udrone。
在教育方面，脑机接口技术在教育领域的应用包括注意力监测、压力监测、教学设计、智能学习和记忆增强，甚至会颠覆现有教育模式。
关于BCI对于教育行业的实验，根据数值表明，BCI对于阅读障碍、多动症等儿童的治疗是有效的。同时清华大学心理学系和教育研究院联合团队研究发现，数学期末考试中可以记录到与学生数学焦虑特质显著相关的神经生理标志物，基于脑机接口技术和神经反馈技术，可以通过调控该神经生理标志物缓解和改善学生的数学焦虑。
在军事方面，BCI技术可以帮助军人更好地操控无人机、无人车、机器人等设备，代替军人或者特殊职业的人士从事各种危险的任务，以及在不适宜人工操作的环境中工作。也可以帮助军人获得能力上的增强，比如通过BCI控制外骨骼机器人提升单兵作战能力。
还有其他领域的诸多应用，不一列举。
04
下一个资本追捧的新风口?
资本对于新赛道新风口的发展，最为敏感。
全球脑机接口产业仍处于初期发展阶段，未来市场增长空间巨大。中商产业研究院发布的《2022-2027年中国脑机接口产业发展趋势及投资风险研究报告》显示，2019-2022年全球脑机接口市场规模从12亿美元增长至17.4亿美元，期内年均复合增长率达13.19%。
脑机接口领域在资本市场上的表现十分活跃，吸引了众多投资机构的关注和资金投入，特别是在医疗健康和消费电子等领域，资本市场对脑机接口技术的发展前景持乐观态度。
根据睿兽分析数据，2014年~2023年8月20日，中国脑机接口行业发生融资事件170起，涉及公司数60家，已披露融资金额事件78起，已披露融资总额58.45亿人民币，涉及投资机构数149家。
城市新语梳理发现，目前，包括红杉中国、鼎晖投资、蓝驰创投、经纬创投、金沙江联合资本等创投机构近年均在脑机接口赛道出手投资，行业中也涌现出脑虎科技、臻泰智能、博睿康、微灵医疗、迈联脑控等热门公司。
目前脑机接口赛道大量创业公司仍处于初创阶段，如星愿智能、微灵医疗、元籁科技、应和脑科学、畅享医疗等均在2023年上半年完成天使轮融资。
但也有发展相对较快的公司，已经完成数轮融资。
工业和信息化部总工程师赵志国在2023年中关村论坛上表示，工业和信息化部将加强脑机接口应用场景探索，提升与医疗健康、消费电子、教育、民生等领域的融合应用水平。这表明政府层面对脑机接口产业的支持，有助于吸引更多资本投入。
随着技术的不断进步和应用场景的拓展，
预计未来脑机接口领域，
将继续获得资本市场的大力支持，
成为继低空经济、人工智能等之后
下一个资本追捧的“新风口”！
编辑 钟文 部分图据成都日报锦观新闻、中国新闻周刊、北京日报、天津日报等。
