马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink宣布已获得美国FDA批准启动首次脑植入物人体临床研究，这一事件引发市场关注。

Neuralink表示，FDA的批准是团队与FDA密切合作的难以置信的结果，代表了重要的第一步，未来公司的技术将帮助许多人。

马斯克提出的一个经典论述是“人类不能被AI淘汰，要与AI融合，在大脑和电脑之间创建一个接口”。随着我们对脑科学的不断认识和脑机接口技术下对人类肢体限制的不断突破，人脑的潜能或得到释放。

被称作“脑机接口之父”的尼可莱利斯教授在其《脑机穿越》一书中提到，在脑机接口的帮助下，思想或能转化为有形的动作、印象或情感，人可以用思想操控电脑、驾驶汽车、与他人进行交流，可以完美的转化为纳米工具的精细化操作，或者是应用了尖端科技的机器人的复杂动作。#脑机接口##人工智能# #人机交互#

脑机接口原理：

料来源：CSDN

脑机接口当前已成全球科技前沿热点，世界主要国家和地区都在加快脑机接口产业布局，积极开展相关技术研发。

根据Data Bridge Market Research数据显示，2022年脑机接口市场规模为17.40亿美元，预计到2030年将达到56.92亿美元，主要为科研相关设备，缺乏衍生产业。

量子位报告显示，到2040年，我国脑机接口行业综合市场规模有望超过1200亿元，CAGR26%，直接市场规模（主要为设备）可能超过500亿元。

量子位预测2040消费级脑机接口具有千亿市场空间：

面向未来，脑机接口技术有望在科技创新发展中占有重要地位，并引发产业链的变革。

关注乐晴，洞悉产业格局！

脑机接口行业概览

脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）1976年由加州大学洛杉矶分校的雅克·维达尔(Jacques J. Vidal)提出。

是指在人脑与外部设备间建立直接连接通路，通过测量和采集中枢神经系统活动，并将其直接转译为可被外界人工设备识别的信号或指令，从而实现大脑与外部设备的直接交流与控制，现阶段主要应用集中在医疗与诊断领域。

脑机接口作为横跨了多个学科的研究方向，除帮助无自主活动能力的病人改善生活外，还有望应用于商业、工业、娱乐等领域，乃至最终实现元宇宙世界中的数字孪生。

脑机接口的结构：

资料来源：经济学人

脑机接口的输出可替代由于损伤或疾病丧失的自然输出，有助于神经系统和肌肉系统瘫患者表达自己的意愿和康复训练。使用脑机接口，可以用脑电波替代计算机传统外设设备完成控制，这种方式不仅对残疾人/精神障碍患者恢复计算机操作/驾驶具有意义，也可能创造全新的娱乐形式，如VR游戏、意念购物、脑电耳机等，此外国外众多政府和研究结构也在探索脑机接口军事应用。

脑机接口重点发展领域：

资料来源：《创新产业集群行动计划》

一个完整的脑机接口过程包括脑电信号采集、信息解码处理、信号输出/执行、反馈四个步骤实现。

脑机接口系统从大脑皮层采集信号,并转换为可以被计算机识别的信号,提取信号特征、识别并转化为对外部设备的控制指令,实现对外部设备的控制。

脑电采集是BCI的关键步骤，采集的效果、信号强弱、稳定性及带宽大小直接决定后续的处理及输出。由于大脑的中枢神经元膜电位的变化会产生锋电位，或动作电位，并且神经细胞突触间传递的离子移动会形成场电位，通过在大脑皮质的运动神经位置外接或植入微型电极，可以采集并放大这些神经生理信号。

运用脑机接口技术可通过大脑控制的无人机：

资料来源：EEGSmart官网

信号处理是将转化为电信号的大脑活动，去除干扰电波以及其他信号，并将目标分类并处理，转化为可以执行输出的对应信号。

在信号执行后，设备将产生动作或显示内容，参与者将通过视觉、触觉或听觉感受到第一步产生的脑电波已被执行，并触发反馈信号。

根据“侵入性”可将脑机接口分为侵入式脑机接口、半侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口三类。

侵入式脑机接口是国际主流的脑机接口技术路线，需植入大脑皮层内，优点是更加靠近脑组织，脑电信号更加清晰准确，缺点是容易引起脑出血以及疤痕组织等免疫反应，从而导致信号质量下降。

将微小的侵入式脑机接口植入：

非侵入式脑机接口无需手术，是对人体创伤最小，采集方法最为简单的脑电信号采集方式，将信号采集电极置于头皮外部的非侵入式脑机接口，但由于电极与神经元距离较远，测得的信号噪声较大，对信号后期的处理要求较高。

半侵入式则是将脑机接口植入头皮与大脑皮层之间。通过手术方式植入电极，但电极处于颅腔内，未达到大脑皮层，相较于侵入式脑机接口，虽采集到的信号较弱，但免疫反应和炎症反应发生率均较低，安全系数较高。

在脑控机器人系统中，根据人和机器之间的互动程度，脑机接口控制系统有两种典型的交互方式：直接控制和共享控制。

直接控制方式下，脑机接口控制系统完全由脑机接口控制，其性能完全取决于脑机接口的性能，并不需要机器人额外的智能。

但当前脑机接口控制系统准确率和信息传输率欠佳，输出的控制命令有限，同时当前脑机接口直接控制完成较为复杂的控制任务时，给使用者带来巨大压力和精神负担。

脑机接口产业链

脑机接口产业链发展仍在初期阶段。

脑机接口硬件层包括脑电采集设备和外控设备。

脑电采集设备包括核心部件和器件、电极、芯片、电源和材料。

脑电采集设备若为非侵入式主要为采用干电极/湿电极的脑电采集帽（或为耳机、头箍形态），若为侵入式则为微电极/探针。

外控外联设备包括机械臂、仿生手、无人机等。软件层包括生物信号分析、核心算法、通信计算和安全隐私。

脑机接口产业链概览：

脑机接口上游设备尚未实现标准化量产，自研BCI芯片和算法成为核心技术壁垒。

其高门槛体现在模拟电路设计挑战大、低功耗要求高以及同时具备无线能量传输的无线通信技术。

BCI芯片涵盖模拟、数字、通信多种功能，中美角力高端芯片设计。

目前BCI芯片主要有通用和ASIC两种方案，美国如Neuralink、布朗大学，国内如复旦大学等均设计了自己的专用芯片。

脑机接口完全闭环能力的研发不仅将大幅提升诊疗效果而且将成为未来“人机共生”的重要接口。

BCI需要实现脑电信号的预处理、信号通信甚至部分信号处理环节。由于目前业界对脑信号的模拟和“写入”了解非常不充分，目前脑机接口活动尚未实现完全闭环。

脑机接口市场格局

当前脑机接口处于非常早期阶段，近年脑机接口技术成熟度不断提升，产业发展加速走向商业化早期阶段。

从全球相关专利数量和企业数量来看，脑机接口专利数加速增长，并逐步走出实验室向产业应用落地，目前全球提供脑机接口产品和业务的公司有两百余家，主要集中在美国和中国。

此次Neuralink获批人体临床实验的最新植入式设备N1体积仅为硬币大小，由电池供电，可进行无线充电。

Neuralink植入物包含生物相容性外壳、电池、芯片及电子、导线：

在其获批开展人体实验之前，Cyberkinetics公司的犹他阵列电极于2004年获得FDA上市，并开展了首次关于运动皮层脑机接口临床试验，尝试通过运动意图来完成对机械臂的控制。

2021年，Synchron公司的血管支架电极获得FDA批准在美国开始人体试验，并于2022年7月宣布在美国首次植入脑机接口。

Synchron的技术是微创的，通过一种类似血管支架的电极放置在大脑血管的内部，来采集血管附近的神经信号。

Onward专注于创伤后神经功能的恢复，比如用脑机接口恢复脊髓损伤后的行走能力，通过ARC疗法旨在对脊髓进行有针对性的程序性刺激，属于“皮层表面”路线。

采用非侵入式技术的代表性企业BrainGate 致力于针对中风、渐冻症等疾病的脑机接口设备研究,研发了目前市面上首家被FDA 批准的用于人体实验的大脑皮层植入式电极。

同时互联网科技巨头纷纷布局脑机接口领域，海外谷歌、微软、Meta等科技巨头布局开发底层技术，国内阿里、百度、科大讯飞等公司也以投资并购方式入局脑机接口领域，陆续推出各自人工智能脑计划，加速产业发展及应用落地。

脑机接口主要研究机构和企业：

国内布局脑机接口的各环节相关厂商还包括汉威科技、盈趣科技、汤姆猫、佳禾智能、奥谱光电、中科信息、东富龙、爱朋医疗、三博脑科等厂商。

结语

脑机接口提供人与数字世界交互的全新方式，技术应用前景广阔。当前脑机接口已在医疗领域取得众多突破性进展，譬如帮助植物人通过脑机接口与外界实现交流等。

娱乐教育领域上，也出现一些与脑机接口技术相结合的突破性产品，譬如脑机接口AR头显、通过脑信号操控的无人机等。未来，脑机接口有望结合AI、AR/AR/MR等技术全面探索。

随着对脑机理的不断认知，采集获取的数据量越来越庞大，未来将陆续面临数据压缩算法和存储技术，以及高通量高速数据无线传输等方面的挑战。此外，基于脑电的信息认证及信息安全、隐私保护也将是软件层重点研究和解决的问题。#6月财经新势力#

在脑机接口高速发展的当下，也存在很多风险，因此需要医师、科学家、工程师、伦理学家、政府监督机构和患者权益团体密切合作，共同推进脑机接口的健康快速发展。

关注乐晴，洞悉产业格局！