2025年医疗器械行业专题之脑机接口——中国脑机接口行业现状与展望

脑机接口的定义与分类

脑机接口：一种将大脑与外部设备连接的通讯系统

脑机接口是一种软件和硬件结合的通讯系统，是神经科学和科技的融合。脑机接口可以将大脑（人或动物）与外部设备连接起来，通过使用脑电活动产生的控制信号与周围环境互动，无需外周神经和肌肉的参与。 根据脑机接口与大脑的相互作用方式，可将脑机接口分为：侵入式、半侵入式和非侵入式三大类。

脑机接口发展历程：2020年以来，脑机接口应用逐步增多

脑机接口的发展主要分为：学术探索、科学论证和应用实验三个阶段。 1）学术探索阶段，主要在20世纪20年代至70年代，1924年脑电波首次被记录，为后续脑机接口的研究奠定了基础；2）科学论证阶段，主要在20世纪70年代至2000年，1973年脑机接口的概念正式被提出，1988年John Donoghue教授带领团队发明可将人脑与电脑芯片连接的技术，1998年PR Kennedy 和 RA Bakay 完成了首个脑机接口植入，是侵入式脑机接口研究的突破；3）应用实验阶段，主要从2000年至今，脑机接口的各种应用被陆续开发，2004年，在巴西世界杯上，一位截肢残疾者通过脑机接口和机械外骨骼开球，2020年，我国浙江大学完成中国首例植入式脑机接口临床研究。

脑机接口市场分析

全球脑机接口市场快速增长，中国脑机市场接口开始起步

全球脑机接口市场规模快速增长，据Grand View Research数据表明，全球脑机接口市场规模2019年为12亿美元，增长至2023年达到了19.8亿美元，预计2024年能达到24.8亿美元，同比增长25.25%，同时脑机接口行业进入高速发展时期，根据前瞻产业研究院基于海外机构预测测算，2025-2029年全球脑机接口市场规模将以年复合增长率25.22%的速度，增长至76.3亿美元规模。 中国脑机接口市场开始起步，根据量子位数据显示2019年，中国脑机接口市场规模为10亿元，据前瞻产业研究院测算，2022年，中国脑机接口市场规模为17.3亿元，同比增长20.14%，维持稳步发展。

投融资2022年达到高峰，行业回归稳步发展

中国脑机行业投融资在2022年达到高峰，据前瞻产业研究院数据表明，中国脑机接口投融资起步于2018年，2018年投融资金额为0.2亿元，2019-2022年增长迅速，2022年达到7.88亿元，同比增长60.16%，2023年后，受投融资环境影响，开始下滑，维持在2亿元左右规模。

脑机接口产业链：软件与硬件相结合，上中下游协同发展

脑机接口产业链主要涉及软件和硬件两部分。上游主要是脑机接口芯片和基础数据库和系统软件、中游主要包括硬件设备制造与软件/算法开发、下游主要是脑机接口的应用。

脑机接口的核心技术与挑战

脑机接口的核心技术与壁垒：传输、芯片、算法

脑机接口的技术体系主要分为硬件层和软件层。我们认为，脑机接口产业形成技术壁垒或造成技术瓶颈的主要有传输系统、芯片和核心算法。

传输系统：涉及脑电信号的采集。对于侵入式脑机接口设备，传输系统以电极的形式存在。传输系统对采集脑电信号的噪比、信号质量都有一定要求。目前国内缺乏商业化的侵入式电极，而美国的研究更深、产业成熟度更高，例如Blackrock的NeuroPort电极，以及后来的NeoruLink电极；国内研究团队主要集中在非侵入式脑电采集并取得了较多进展。

芯片：脑电信号预处理与分析。芯片是将脑电信号转化为数字信号的芯片。芯片原材料依赖于国外供应商，例如硅晶圆主要由美国的GlobalFoundries 和台积电生产，金属线材主要由美国的TE Connectivity和日本的Furukawa Electric等公司生产。

核心算法：脑电信号深度分析与算法。核心算法是脑机接口实现“脑-机”高效交互的核心驱动力，算法对脑电信号的信号处理和特征提取、意图解码与分类、提升系统性能和应用扩展有重要意义，直接影响技术应用的可行性与普及度。

脑机接口的产业趋势预判

脑科学和类脑研究是国策，呈现“一体两翼”布局

脑科学研究已经被提升至国家战略。我国的脑科学和类脑研究已经被提升为国家战略，中国脑计划自2016年启动，包括探索大脑秘密和攻克大脑疾病的脑科学研究以及建立并发展人工智能技术的类脑研究两个方向。在2017年《“十三五”国家基础研究专项规划》中，脑与认知、脑机智能和脑的健康被明确提出作为核心问题；在十四五规划和2035年远景目标纲要中，人工智能和脑科学为国家战略科技力量，其中类脑计算和脑机融合技术研发是重要领域之一，而脑机接口技术是脑机智能融合技术的关键之一。

我国脑机接口框架呈现“一体两翼”的布局。国家对脑机接口的布局设想可用“一体两翼”来概括，其中以研究脑认知的神经原理为“主体”，其中以绘制脑功能联结图谱为重点，而研发脑重大疾病诊治新手段和脑机智能新技术为“两翼”。

中央上升至国家战略，地方出台政策快速跟进

各地方政府出台相关政策大力支持脑科学与类脑研究的发展，上海和北京优先成立脑科学和类脑研究机构。我国的脑科学和类脑研究已经被提升为国家战略，中国脑计划自 2016年启动，包括探索大脑秘密和攻克大脑疾病的脑科学研究以及建立并发展人工智能技术的类脑研究两个方向。2016年国务院《“十三五”规划纲要》中提出，将“脑科学与类脑研究”列为国家重大科技创新项目和工程，标志“中国脑计划”启动。在 2017 年《“十三五”国家基础研究专项规划》中，脑与认知、脑机智能和脑的健康被明确提出作为核心问题。地方陆续出台政策跟进，其中以北京和上海最快。

全球政策现状：主流国家均支持或推动脑机接口产业发展

主流国家高度重视脑机接口产业的发展，通过政策、资金和技术等多方面支持，抢占脑机接口行业高地。美国最早通过奥巴马提出了脑计划项目的设想，在2017年正式通过DARPA神经工程系统设计项目（NESD）进入脑机接口领域，民间资本活跃，是推动脑机接口产业技术进步和应用落地最快的国家；中国将脑科学与类脑研究列为国家战略科技力量，2024年出台了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，将脑机接口设定为未来产业；欧盟、日韩等国家也均通过政策引导和资金支持，加速脑机接口技术的创新与应用。

产业应用发展现状：医疗应用为起点，未来不断迭代完善

美国案例：Neuralink专注于侵入式脑机接口技术的医学应用。其核心目标是通过植入柔性电极和自主研发的高集成度芯片，实现脑部信号的精准采集与解码。目前，Neuralink已获得美国FDA批准开展人体临床试验，主要针对瘫痪患者和神经系统疾病（如帕金森病、脊髓损伤） 的康复治疗。例如，其技术旨在帮助患者通过脑电信号直接控制外部智能设备（如机械臂、电脑光标），从而恢复部分运动功能。此外，Neuralink也在探索通过电刺激改善失明患者的视觉感知能力。

中国案例：清华大学医学院洪波教授团队设计研发的无线微创植入脑机接口NEO在宣武医院成功完成首例临床植入。首例患者是一位车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤（ASIA评分A级），处于四肢瘫痪状态已经14年。该系统采用无线微创设计，体内机埋在颅骨内，电极覆盖在硬膜外，不损伤大脑细胞，手术后10天患者出院回家。经过三个月的居家脑机接口康复训练，患者可以通过脑电活动驱动气动手套，实现自主喝水等脑控功能，抓握解码准确率超过90%。

中国非侵入式脑机技术引领全球，全球首次实现双环路

天津大学和清华大学合作研发“双环路”脑机接口系统，标志着脑机交互的重大突破。该系统利用忆阻器神经形态器件，实现了大脑与机器之间的高效协同演进，提升了脑机交互性能，解决了传统脑机接口系统长时程适应性差的问题；该成果成功实现了人脑对无人机的四自由度操控。相比传统方案，“双环路”系统不仅精度更高，能耗更低，而且能够处理更复杂的任务，例如控制无人机进行更复杂的飞行动作。

“双环路”系统是基于忆阻器对脑机协同演进概念的一次技术验证。“双环路”通过长时程大脑与忆阻器神经形态器件之间的信息交互初步实现了人与机器的互适应、互学习，为未来实用型脑机接口系统提供了重要的理论基础与技术支撑，有望拓展到更多便携式或可穿戴脑机接口设备中，服务于消费级、医疗级等各类智能人机交互实用场景。

未来发展趋势：颠覆产业形态，开创下一代人机交互系统

脑机接口设备的规模化和商业化将颠覆产业形态，开创下一代人机交互系统。随着脑机接口的硬件设备不断突破，核心算法持续迭代，通过脑电信号直接操控设备，将取代键盘、鼠标甚至触摸屏等传统交互方式，通过意识驱动形成“人-机”直连通道。这种“去中介化”的人机交互系统的必然结果是，人类让渡一部分权力交给机器/算法代理做决策。

脑机接口技术有助于反哺各学科研究的进步，提升新质生产力的发展。1）生物医学：脑机接口技术有利于更深入、直接地了解大脑工作机制，例如运动控制、情绪调节和认知功能，并帮助开发治疗神经疾病的新疗法。2）心理学：更加深入理解注意力缺失/成瘾机制/心理状态研究等，帮助人类增强心理建设。3）人工智能和通讯技术：对于人脑的深入研究和了解，也有助于人类在开发AI算法方面实现优化，同时改变传统通讯技术方式，也为未来高速通讯提供新思路。

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编辑：火腿肠