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未来已来——脑机接口开启科技新纪元
时间：2025-03-04
一、前言
2025年初，脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）领域重磅讯息频传，先是Elon Musk旗下的Neurolink宣布，已经成功为3名瘫痪患者植入侵入式电极。这些患者通过“心灵感应（Telepathy）”技术，重新获得了与外界沟通的能力，可以在日常生活中自如地操控电子设备，享受科技带来的便利。紧接着，Meta也公布了基于其AI模型Brain2Qwerty的脑机接口完成了对脑电图（EEG）和脑磁图（MEG）的电信号高度解析，受试者无需手术即可“用大脑打字”，平均字符错误率（CER）为32%，达到了早期手写识别ORC技术的准确率。依托于AI大模型，无创与有创脑机接口的信号差距正在逐步缩小。这一系列信息都表明，虽然脑机接口听起来似乎离我们很遥远，但事实上，未来已经悄然降临。
二、行业发展背景
1924年，德国科学家汉斯・贝格尔首次记录到人类大脑的电信号，这一发现揭示了人脑活动存在电信号基础，与电脑机械电子信号传输在信号形式上有一定的相似性，为后续脑机接口技术的发展提供了启示。1973年，美国计算机科学家雅克・维达尔首次提出将脑电信号转化为计算机信号的“脑机接口”定义，为脑机接口技术奠定了基础。
近年来，随着人类对生命科学、信息技术科学的不断探索发展与积累，如微电子技术的突破使电子信号接收处理设备同时具备高性能与微型化，人工智能技术使快速解读海量复杂的脑信号成为可能，新材料科学让脑机接口电极等关键部件能够更安全、舒适地与大脑接触，同时还能提高信号传输的稳定性，减少信号干扰，延长设备的使用寿命。诸如此类技术的一一突破，脑机接口行业发展方向越来越清晰，当前脑机接口行业正处于技术突破的井喷阶段。
高位截瘫患者通过“心电感应”收发邮件、打电子游戏；失明患者重见光明；抑郁患者回归正常生活……这些曾经只存在于科幻小说中的场景，如今通过脑机接口技术正一步步变为现实。脑机接口技术不仅在医疗康复领域展现出巨大潜力，还在消费娱乐、工业控制、教育等多个领域显现出独特的价值，有望为人类生活和社会发展带来深远影响。
三、什么是脑机接口
脑机接口（Brain Computer Interface，BCI），狭义上的定义为中枢神经与外界的直接交互，具体是在大脑与外部环境之间建立一种全新的不依赖于外周神经和肌肉组成的交流与控制通道，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（输出式 BCI）。
广义的BCI还包括输入式BCI和交互式 BCI。输入式BCI是由外部设备或机器向大脑输入电、磁、声和光刺激的脑机接口系统，交互式 BCI 是由反馈神经将输出环节和输入环节连接起来形成闭环的脑机接口系统。
资料来源：兴业国信资管
四、脑机接口实现的原理
1、脑机接口实现的生理基础：
（1）神经元内部的信号传输依赖于电信号，脑神经在遇到刺激或思考时，细胞膜外大量钠离子会涌入细胞内，进而打破原有电位差形成电荷移动，从而出现局部电流，电流传递过程中通过化学信号继续刺激其他神经元，最终形成意识。通过监测电信号，即可捕捉大脑的意识活动。
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（2）大脑存在不同的功能分区，不同的分区负责知觉、运动、注意、记忆、语言等多种功能，脑机接口通过采集不同脑功能区的电信号，通过预处理、特征提取和模式识别，可以实现对大脑活动状态或意图的解码。
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2、脑机接口的工作流程：
脑机接口的目的是把大脑活动转变成对设备的控制指令，或者通过刺激大脑提供感觉反馈或修复神经功能。脑机接口的实现通常涉及下述多个处理步骤：
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3、脑机接口范式：
在特定的脑成像技术下，由研发者精心选择或设计的一组心理活动或外部刺激范式。在用户操控脑机接口时，由计算机识别与范式相同的脑电信号，从而判断用户执行哪一个心理活动或接受哪一个外部刺激。常用的范式有：运动想象范式、稳态视觉诱发电位、视觉P300、听觉P300、选择性听觉注意等。
常用的脑机接口范式举例：
（1）运动想象范式：相关研究已经证实，想象激活了大脑中负责产生实际运动的区域。用户可以通过想象肢体运动进而控制感觉运动节律的幅度，使脑电能量的空域分布出现明显的差异。BCI系统可依据上述响应差异判断用户的控制意图。
（2）视觉P300：大脑对新奇刺激的特异性响应，通常出现在新奇刺激呈现后的300ms时间点附近，因此可通过不同的刺激时序排列对不同的任务目标进行编码，后续可通过算法检测P300成分出现的时间，即可判断使用者注视的目标位置（如下图）。
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五、脑机接口的分类
脑机接口尚无完全统一的分类标准。根据脑信号采集装置是否侵入颅骨，是否侵入大脑皮层，分为侵入式、半侵入式和非侵入式。
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六、脑机接口技术壁垒与行业上下游
脑机接口行业的产业链上游主要包括各类软硬件设备，如核心的脑电采集设备、芯片、系统软件算法以及外控外联设备等；中游是脑机接口产品，包括脑电采集平台和脑电接口设备，是将上游的软硬件进行的整合与应用；下游则涵盖了多个应用领域，如严肃医疗、科研、消费医疗、智能家居、文教娱和军事等，通过将脑机接口技术应用于不同场景，满足多样化的市场需求。
资料来源：兴业国信资管
1、技术壁垒：
脑机接口是一个跨学科行业，建立在神经科学、材料学、计算机科学、机器学习和工程学等领域的交叉点，具有较高的技术壁垒。脑机接口核心技术难点为：（1）如何高效、长期、稳定的获得精确的脑电信号。（2）如何更好的识别和运算脑电信号。
因此，目前限制脑机接口发展的主要技术难点为电极界面设计、脑电信号处理芯片以及脑信号识别的算法与AI大模型，这也是行业最具价值企业的核心竞争力所在。
2、上下游产业链：
（1）脑机接口上游核心元件为电极和芯片，目前全球脑机接口尚处于初期阶段，且各中游公司技术路径差别较大，电极制备尚处于少量定制研发阶段，BCI主芯片目前国内发展较为薄弱，当前供应商主要以德州电气(TexasInstruments，TI)、意法半导体等国际大厂为主。
（2）脑机接口下游主要应用于医疗健康、消费娱乐、智能家居、军事等领域，主要具备监测、改善/恢复、替代和增强四大功能。目前因中游产品端尚在研发阶段，下游应用市场尚未完全放量。
资料来源：兴业国信资管
七、脑机接口市场规模与融资现状
1、 脑机接口市场规模增长迅速：
2024年规模约21亿美元，2033年达87亿美元。中国市场也快速崛起，2021年脑机接口设备市场规模约10亿元，预计到2040年综合市场规模将超1,200亿元。
资料来源：金鼎资本、兴业国信资管
2、投融资市场经历爆发期后逐步趋于冷静：
2014年~2023年8月，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。2014年~2020年中国脑机一级融资数量与金额呈平稳上升趋势，2021与2022年迎来短暂爆发期，两年的投融资事件数占总事件数的41.1%；两年披露的融资总额42.17亿人民币，占历年总金额数的72.1%；2023年，受整体大环境影响，脑机接口一级市场逐步进入冷静期，2023H1事件数仅为4件。
上述发生170起融资事件的轮次主要集中在A轮，占比52%（89起）；其次是天使轮，占比25%（42起）。整个行业尚处于发展初期。B轮和Pre-IPO的轮次主要集中于2021-2022年，事件数17，占B轮至Pre-IPO融资事件数的43.5%，在2018年左右获得早期融资的企业已经进入高速成长期。
资料来源：医药魔方、兴业国信资管
兴业国信资管观察：目前脑机接口在全球都处于前沿领域，在医疗健康、消费娱乐、军事领域等具有明显的潜在优势和较大的社会经济价值，是值得关注的领域。
脑机接口融资在经历20-22年的爆发期后进入冷静期，脑机接口产品落地时间较长，国内技术发展不平衡，同时临床、政策与审批带有较多的不确定性，导致脑机接口领域在当下时间段，投资趋稳，一级市场更关注能实现具体产品的项目。
八、行业细分赛道代表公司
脑机接口行业地图
资料来源：兴业国信资管公开资料收集整理
注：以上分类基于公司公开代表产品分类，不代表仅从事单核心业务
行业地图现状：脑机接口按照实现的技术难度排序为：无创消费及监测类设备、医用神经刺激调节设备、半侵入式脑机接口、侵入式脑机接口。其中神经刺激调节设备相对成熟，产品已经在中国成功商业化，头部企业如美敦力、品驰等市占率有明显的先发优势。
非侵入式脑机接口目前主攻市场有医疗监测、科研仪器与消费医疗，目前已经有产品成功商业化，但是医疗监测、科研仪器领域现阶段市场规模相对受限，竞争较为激烈，细分赛道主要玩家也在积极探索向大数据、神经刺激产品、侵入类产品和消费级产品等细分赛道拓展。
侵入式与半侵入产品因为电极长期植入安全性与有效性的问题，尚处于概念验证阶段，长期安全有效的电极材料，更为微创的植入方式可能为未来短期内需要突破的技术难点。目前进展最快的为Neurolink的N1，目前已经成功完成3例患者植入。第1例患者在植入电极3个月后公开采访时表示，使用效果较刚植入时有一定的减弱，部分功能无法完成，Neurolink工程师认为可能是大脑在颅腔中的晃动导致电极与接触神经元的匹配出现漂移。现阶段国内企业如脑虎科技、博睿康等企业也已经完成了动物实验，目前处于向FIM实验积极探索阶段。
九、结语
虽然脑机接口核心产品尚处于早期研发阶段，但可以预见的是，Deepseek等AI大模型的迅速发展将会明显提升脑电信号的辨别能力，进一步缩小现阶段因材料、芯片等物理壁垒造成的技术堵点，为脑机接口领域提供一轮新的加速发展动力。但同时，脑机接口收费模式尚未打通，中国初创企业在产品商业化后，短期内业绩达到上市体量具有一定难度，投资仍然具有较高风险。
兴业国信资管观点：
（1）供应链端，因上游供应链尚未成熟，下游市场尚未打开，现阶段市场投资热点主要集中于中游产品生产制造企业。
（2）选品端，投资机构会给有终端产品的平台型公司更高的估值，这类终端产品具有市场想象力大（如侵入性脑机接口），可实现性强（如DBS等）等特点。
（3）团队端，全球脑机接口尚处于早期阶段，是一场马拉松式竞赛，研发时间久，商业化回报周期久。创始人及团队除了需要具备材料学、芯片、编程、临床等多方面技术整合能力之外，较强的融资能力也是投资机构关注要点。
