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未來已來——腦機接口開啟科技新紀元
時間：2025-03-04
一、前言
2025年初，腦機接口（Brain Computer Interface，BCI）領域重磅訊息頻傳，先是Elon Musk旗下的Neurolink宣布，已經成功為3名癱瘓患者植入侵入式電極。這些患者通過“心靈感應（Telepathy）”技術，重新獲得了與外界溝通的能力，可以在日常生活中自如地操控電子設備，享受科技帶來的便利。緊接著，Meta也公布了基于其AI模型Brain2Qwerty的腦機接口完成了對腦電圖（EEG）和腦磁圖（MEG）的電信號高度解析，受試者無需手術即可“用大腦打字”，平均字符錯誤率（CER）為32%，達到了早期手寫識別ORC技術的準確率。依托于AI大模型，無創與有創腦機接口的信號差距正在逐步縮小。這一系列信息都表明，雖然腦機接口聽起來似乎離我們很遙遠，但事實上，未來已經悄然降臨。
二、行業發展背景
1924年，德國科學家漢斯?貝格爾首次記錄到人類大腦的電信號，這一發現揭示了人腦活動存在電信號基礎，與電腦機械電子信號傳輸在信號形式上有一定的相似性，為后續腦機接口技術的發展提供了啟示。1973年，美國計算機科學家雅克?維達爾首次提出將腦電信號轉化為計算機信號的“腦機接口”定義，為腦機接口技術奠定了基礎。
近年來，隨著人類對生命科學、信息技術科學的不斷探索發展與積累，如微電子技術的突破使電子信號接收處理設備同時具備高性能與微型化，人工智能技術使快速解讀海量復雜的腦信號成為可能，新材料科學讓腦機接口電極等關鍵部件能夠更安全、舒適地與大腦接觸，同時還能提高信號傳輸的穩定性，減少信號干擾，延長設備的使用壽命。諸如此類技術的一一突破，腦機接口行業發展方向越來越清晰，當前腦機接口行業正處于技術突破的井噴階段。
高位截癱患者通過“心電感應”收發郵件、打電子游戲；失明患者重見光明；抑郁患者回歸正常生活……這些曾經只存在于科幻小說中的場景，如今通過腦機接口技術正一步步變為現實。腦機接口技術不僅在醫療康復領域展現出巨大潛力，還在消費娛樂、工業控制、教育等多個領域顯現出獨特的價值，有望為人類生活和社會發展帶來深遠影響。
三、什么是腦機接口
腦機接口（Brain Computer Interface，BCI），狹義上的定義為中樞神經與外界的直接交互，具體是在大腦與外部環境之間建立一種全新的不依賴于外周神經和肌肉組成的交流與控制通道，通過測量和采集中樞神經系統活動，并將其直接轉譯為可被外界人工設備識別的信號或指令，從而實現大腦與外部設備的直接交流與控制（輸出式 BCI）。
廣義的BCI還包括輸入式BCI和交互式 BCI。輸入式BCI是由外部設備或機器向大腦輸入電、磁、聲和光刺激的腦機接口系統，交互式 BCI 是由反饋神經將輸出環節和輸入環節連接起來形成閉環的腦機接口系統。
資料來源：興業國信資管
四、腦機接口實現的原理
1、腦機接口實現的生理基礎：
（1）神經元內部的信號傳輸依賴于電信號，腦神經在遇到刺激或思考時，細胞膜外大量鈉離子會涌入細胞內，進而打破原有電位差形成電荷移動，從而出現局部電流，電流傳遞過程中通過化學信號繼續刺激其他神經元，最終形成意識。通過監測電信號，即可捕捉大腦的意識活動。
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（2）大腦存在不同的功能分區，不同的分區負責知覺、運動、注意、記憶、語言等多種功能，腦機接口通過采集不同腦功能區的電信號，通過預處理、特征提取和模式識別，可以實現對大腦活動狀態或意圖的解碼。
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2、腦機接口的工作流程：
腦機接口的目的是把大腦活動轉變成對設備的控制指令，或者通過刺激大腦提供感覺反饋或修復神經功能。腦機接口的實現通常涉及下述多個處理步驟：
資料來源：興業國信資管
3、腦機接口范式：
在特定的腦成像技術下，由研發者精心選擇或設計的一組心理活動或外部刺激范式。在用戶操控腦機接口時，由計算機識別與范式相同的腦電信號，從而判斷用戶執行哪一個心理活動或接受哪一個外部刺激。常用的范式有：運動想象范式、穩態視覺誘發電位、視覺P300、聽覺P300、選擇性聽覺注意等。
常用的腦機接口范式舉例：
（1）運動想象范式：相關研究已經證實，想象激活了大腦中負責產生實際運動的區域。用戶可以通過想象肢體運動進而控制感覺運動節律的幅度，使腦電能量的空域分布出現明顯的差異。BCI系統可依據上述響應差異判斷用戶的控制意圖。
（2）視覺P300：大腦對新奇刺激的特異性響應，通常出現在新奇刺激呈現后的300ms時間點附近，因此可通過不同的刺激時序排列對不同的任務目標進行編碼，后續可通過算法檢測P300成分出現的時間，即可判斷使用者注視的目標位置（如下圖）。
資料來源：興業國信資管
五、腦機接口的分類
腦機接口尚無完全統一的分類標準。根據腦信號采集裝置是否侵入顱骨，是否侵入大腦皮層，分為侵入式、半侵入式和非侵入式。
資料來源：興業國信資管
六、腦機接口技術壁壘與行業上下游
腦機接口行業的產業鏈上游主要包括各類軟硬件設備，如核心的腦電采集設備、芯片、系統軟件算法以及外控外聯設備等；中游是腦機接口產品，包括腦電采集平臺和腦電接口設備，是將上游的軟硬件進行的整合與應用；下游則涵蓋了多個應用領域，如嚴肅醫療、科研、消費醫療、智能家居、文教娛和軍事等，通過將腦機接口技術應用于不同場景，滿足多樣化的市場需求。
資料來源：興業國信資管
1、技術壁壘：
腦機接口是一個跨學科行業，建立在神經科學、材料學、計算機科學、機器學習和工程學等領域的交叉點，具有較高的技術壁壘。腦機接口核心技術難點為：（1）如何高效、長期、穩定的獲得精確的腦電信號。（2）如何更好的識別和運算腦電信號。
因此，目前限制腦機接口發展的主要技術難點為電極界面設計、腦電信號處理芯片以及腦信號識別的算法與AI大模型，這也是行業最具價值企業的核心競爭力所在。
2、上下游產業鏈：
（1）腦機接口上游核心元件為電極和芯片，目前全球腦機接口尚處于初期階段，且各中游公司技術路徑差別較大，電極制備尚處于少量定制研發階段，BCI主芯片目前國內發展較為薄弱，當前供應商主要以德州電氣(TexasInstruments，TI)、意法半導體等國際大廠為主。
（2）腦機接口下游主要應用于醫療健康、消費娛樂、智能家居、軍事等領域，主要具備監測、改善/恢復、替代和增強四大功能。目前因中游產品端尚在研發階段，下游應用市場尚未完全放量。
資料來源：興業國信資管
七、腦機接口市場規模與融資現狀
1、 腦機接口市場規模增長迅速：
2024年規模約21億美元，2033年達87億美元。中國市場也快速崛起，2021年腦機接口設備市場規模約10億元，預計到2040年綜合市場規模將超1,200億元。
資料來源：金鼎資本、興業國信資管
2、投融資市場經歷爆發期后逐步趨于冷靜：
2014年~2023年8月，中國腦機接口行業發生融資事件170起，涉及公司數60家，已披露融資金額事件78起，已披露融資總額58.45億人民幣。2014年~2020年中國腦機一級融資數量與金額呈平穩上升趨勢，2021與2022年迎來短暫爆發期，兩年的投融資事件數占總事件數的41.1%；兩年披露的融資總額42.17億人民幣，占歷年總金額數的72.1%；2023年，受整體大環境影響，腦機接口一級市場逐步進入冷靜期，2023H1事件數僅為4件。
上述發生170起融資事件的輪次主要集中在A輪，占比52%（89起）；其次是天使輪，占比25%（42起）。整個行業尚處于發展初期。B輪和Pre-IPO的輪次主要集中于2021-2022年，事件數17，占B輪至Pre-IPO融資事件數的43.5%，在2018年左右獲得早期融資的企業已經進入高速成長期。
資料來源：醫藥魔方、興業國信資管
興業國信資管觀察：目前腦機接口在全球都處于前沿領域，在醫療健康、消費娛樂、軍事領域等具有明顯的潛在優勢和較大的社會經濟價值，是值得關注的領域。
腦機接口融資在經歷20-22年的爆發期后進入冷靜期，腦機接口產品落地時間較長，國內技術發展不平衡，同時臨床、政策與審批帶有較多的不確定性，導致腦機接口領域在當下時間段，投資趨穩，一級市場更關注能實現具體產品的項目。
八、行業細分賽道代表公司
腦機接口行業地圖
資料來源：興業國信資管公開資料收集整理
注：以上分類基于公司公開代表產品分類，不代表僅從事單核心業務
行業地圖現狀：腦機接口按照實現的技術難度排序為：無創消費及監測類設備、醫用神經刺激調節設備、半侵入式腦機接口、侵入式腦機接口。其中神經刺激調節設備相對成熟，產品已經在中國成功商業化，頭部企業如美敦力、品馳等市占率有明顯的先發優勢。
非侵入式腦機接口目前主攻市場有醫療監測、科研儀器與消費醫療，目前已經有產品成功商業化，但是醫療監測、科研儀器領域現階段市場規模相對受限，競爭較為激烈，細分賽道主要玩家也在積極探索向大數據、神經刺激產品、侵入類產品和消費級產品等細分賽道拓展。
侵入式與半侵入產品因為電極長期植入安全性與有效性的問題，尚處于概念驗證階段，長期安全有效的電極材料，更為微創的植入方式可能為未來短期內需要突破的技術難點。目前進展最快的為Neurolink的N1，目前已經成功完成3例患者植入。第1例患者在植入電極3個月后公開采訪時表示，使用效果較剛植入時有一定的減弱，部分功能無法完成，Neurolink工程師認為可能是大腦在顱腔中的晃動導致電極與接觸神經元的匹配出現漂移。現階段國內企業如腦虎科技、博睿康等企業也已經完成了動物實驗，目前處于向FIM實驗積極探索階段。
九、結語
雖然腦機接口核心產品尚處于早期研發階段，但可以預見的是，Deepseek等AI大模型的迅速發展將會明顯提升腦電信號的辨別能力，進一步縮小現階段因材料、芯片等物理壁壘造成的技術堵點，為腦機接口領域提供一輪新的加速發展動力。但同時，腦機接口收費模式尚未打通，中國初創企業在產品商業化后，短期內業績達到上市體量具有一定難度，投資仍然具有較高風險。
興業國信資管觀點：
（1）供應鏈端，因上游供應鏈尚未成熟，下游市場尚未打開，現階段市場投資熱點主要集中于中游產品生產制造企業。
（2）選品端，投資機構會給有終端產品的平臺型公司更高的估值，這類終端產品具有市場想象力大（如侵入性腦機接口），可實現性強（如DBS等）等特點。
（3）團隊端，全球腦機接口尚處于早期階段，是一場馬拉松式競賽，研發時間久，商業化回報周期久。創始人及團隊除了需要具備材料學、芯片、編程、臨床等多方面技術整合能力之外，較強的融資能力也是投資機構關注要點。
