目前世界各国相继提出脑计划研究，中国脑计划将脑机融合列为研究重点。脑机是依托高性能的生物电信号采集装备和计算机算法，实时记录脑电波，再通过一定的技术手段对采集到的脑电波进行解读，最后利用计算机语言将其转换成控制语言或命令以驱动外部设备，是人和外部设备间的全新通讯通路。随着计算机科学、神经生物学、数学、康复医学等相关学科的不断探索与交叉融合，脑机接*技口**术正从基础科研走向市场。一方面，对脑机制的根本理解可为脑疾病带来新型疗法，另一方面，依托脑机接口的意念控制机器、脑控开关等新一代交互方式在医疗、教育和消费品等市场具备较大的应用潜力。脑机接*技口**术成为了当前各国竞争的下一个主战场，当前发展已进入应用试验阶段。
下面我们将从脑机接口行业的定义入手，主要讲解脑机接口的原理、工作流程、以及技术路线等内容，并介绍行业发展的历程及现状。沿着此逻辑，我们对脑机接口行业的产业链及相关公司进行梳理，分析脑机接口的发展难点，展望未来市场及趋势，希望对大家了解脑机接口行业有所启发。
01
脑机接口概述
1、定义及作用
脑机接口（BCI）狭义上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。
最初研究脑机接口的主要驱动力是期望将其用作运动障碍患者的新型辅助技术。随着脑机接口的快速发展也逐渐激发了其他领域的强烈兴趣。目前，脑机接口的应用范围已远远超出了临床医学领域，拓展应用到情绪识别、虚拟现实和游戏等非医学领域。
2、脑机接口的原理
大脑和意识的物理本质是电活动。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，电流传递过程中继续刺激其他神经元，最终形成意识，这些意识或被解读，或形成运动指令输出给身体。大脑不同状态下脑电信号特点各异，使脑电分析成为可能。
大脑功能的分区对应于人体不同器官和肢体功能。大脑不同分区负责感知觉、运动、注意、记忆、认知、语言、思维、情绪等各种功能。脑机接*技口**术通过采集这些不同脑功能区位置与不同深度的电信号，通过预处理、特征提取和模式识别，从而实现对大脑活动状态或意图的解码，并可以把大脑活动状态、解码结果、与外界通信或控制结果反馈给用户，进而调节其大脑活动以获得更好的性能。
解读脑信号是搭建脑机接口系统的关键环节。脑信号的解读通过事先在脑信号与思维任务之间建立映射模型，实时处理在线记录的脑信号并将其转化为机器指令从而控制外部设备。与此同时，大脑实时接收脑机接口的反馈结果。
3、脑机接口系统流程
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：
（1）脑信号采集：感知和测量大脑信号，获得足量的脑电数据，将信号传递给信号处理单元组件。
（2）脑信号处理与解码：信号处理功能包括脑信号预处理、特征提取和模式识别三个步骤。脑信号预处理旨在去除信号噪声以提升信号质量，提高信噪比。特征提取根据特定的BCI范式所设计的心理活动任务相关的神经信号规律，采用时域、频域、空域方法或相结合的方法提取特征。模式识别通过采用先进的模式识别技术或机器学习算法训练分类模型，针对特定的用户定制特征提取和解码模型。
（3）控制接口：根据具体的通信或控制应用要求，控制接口把上述解码的用户意图所表征的逻辑控制信号转换为语义控制信号，并由语义控制信号转化为物理控制信号。
（4）机器人等外设：与脑机接口通信或可控制的外部设备可以是多种多样的，视具体的应用而不同，可以是计算机系统（操作其字符输入/光标移动等），也可以是机器系统（如康复机器人、神经假肢和轮椅等）。
（5）神经反馈：实现双向脑机交互的关键技术，其应用了条件反射和人脑可塑性通过神经反馈可以把用户的脑活动特征、解码结果以及与外设通信或控制的结果以视觉、听觉或触觉等方式可视化地反馈给用户，以调整用户的心理活动，从而调节用户的脑信号，最终提升脑机交互的性能。
4、脑机发展方向
脑机技术的创新发展按照信息传输方向分，或将是从脑到机、机到脑、脑到脑和脑机融合四个方向发展。
“脑到机”的信息传输方向是由大脑到机器。通过脑信号检测技术获取神经系统的活动变化，识别信号类别和动作意图，用计算机把思维活动转变成命令信号驱动外部设备，实现大脑直接控制外部环境。
“机到脑”的信息传输方向由机器到大脑。对生物大脑或其他神经系统特定部位施加精细编码的外部刺激（如微电刺激、光刺激），来唤醒或控制生物的某些特定感受和行为。
“脑到脑”是大脑与大脑之间的网络通信。通过对一个大脑的神经信号实时解码并重新编码后直接传输到另一个大脑，从而对另一个大脑产生作用。大脑间直接通信可作为新型生物体交互手段，对神经康复、脑机协同具有重要参考价值。目前相关研究较少。
“脑机融合”是大脑和机器的深度融合。大脑与机器互相适应、协同工作，把生物脑的感知能力与机器的计算能力结合，生物和机器在信息感知、信息处理、决策判断，甚至记忆、意图多个层次相互配合。
02
脑机技术分类及优劣势比较
根据脑机接口信号采集过程对大脑的侵入程度，可以被分为侵入式、非侵入式与半侵入式。
1、侵入式
需要借助一定形式的外科手术来实现，其过程为移除一部分颅骨，在大脑中植入电极或植入物，再将移除的颅骨部分放回原处，其采集电极主要分为刚性电极和柔性电极。刚性电极技术较为成熟，但存在容易减弱信号的劣势，因而柔性电极或成为未来发展方向。
侵入式具有高质量和高信噪比的神经信号，存在细胞水平的空间分辨率和时间分辨率较高的优势；但植入方式创伤大，穿透血脑屏障可能导致感染；并且电极通道数量低。针对上述问题，未来需着力研发蚕丝蛋白牺牲层/可注射网格状神经电极技术和生物器件集成电路制造技术。
2、半侵入式
半侵入式脑机接口，也称微创脑机接口，即基于皮层表面记录的脑机接口。区别于侵入式脑机接口，半侵入式脑机将脑机接口植入到颅腔内，但是在大脑皮层之外，主要基于皮层脑电图（ECoG）进行信息分析。
相比侵入式脑机，半侵入式脑机的损伤性较小、技术更为成熟。由于半侵入式脑机接入皮层表面，不易引起强烈的排斥反应，手术的危险性较低，同时技术成熟度更高。
相比非侵入式脑机，半侵入式脑机信号准确度更高，但伤害性稍强。
3、非侵入式
无需动手术，直接从大脑外部采集大脑信号。常用的非侵入式信号有头皮脑电（EEG）、功能近红外光谱（fNIRS）、功能性磁共振成像（fMRI）、脑磁（MEG）等。非侵入式的安全性高、成本低、可接受度高，是目前主流的脑机形式；但同时由于颅骨导致的信号衰减作用和电场分散模糊效应，导致信号分辨率低，很难确定发出信号脑区或相关放电的单个神经元，导电膏失效时信号也无法传输。
非侵入式脑机接口主要分为湿电极、干电极和半干电极三种。传统脑电极一般采用湿电极，但存在佩戴、清理过程复杂的缺陷。干电极在克服此缺陷的同时，降低了信号的质量和稳定性。半干电极则结合了两者的特点，达到简便程度和信号质量的均衡，当下自润湿、新型凝胶等半干电极是研究热点。
03
行业发展历程及现状
1、发展历程
以脑机接口的基础理论及应用里程碑为标准，脑机接口的发展可以分为三个阶段：
（1）学术探索期（20世纪20年代–70年代）
1924年德国精神医学家Hans Berger首次检测发现了脑电波（Electroencephalogram,EEG），为大脑研究奠定了基础；同时在探索期还发现了脑电分析重要指标，即脑电图、与大脑不同状态相关的α波和β波。
（2）科学论证期（20世纪70年代–2000年）
1970年美国国防高级研究计划局（DARPA）开始组建团队研究脑机接*技口**术；1973年出现首篇以“脑计算机通讯”命名（brain-computer communication）的论文；1998年Emory大学的Philip Kennedy和Roy Bakay以侵入式脑机接口协助脑干中风患者控制电脑光标，布朗大学同年实现电脑芯片和人脑连接的BrainGate技术；1999年和2002年两次脑机接口国际会议的召开为脑机接*技口**术的发展指明了方向。
（3）应用实验期（2000年–至今）
进入21世纪后，随着神经科学与相关技术的不断突破，脑机接*技口**术开始快速发展，脑机接*技口**术进入科学论证阶段。
2、行业现状
（1）脑机技术处于技术爆发期前期，潜在市场空间将逐步释放
目前脑机技术的发展仍处于早期阶段，市场将随技术发展稳步增长。21世纪以来，理解大脑的结构和功能成为重要课题，脑机应运成为资本市场重点关注的热门产业。近年来，多国陆续提出基于生物科学、信息科学的脑计划，促进了脑机市场的进一步增长。
（2）全球各国脑计划风起云涌，美国技术暂时领先
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。
（3）现有企业主要集中在中美，互联网科技巨头纷纷介入脑机接口领域
从现有企业来看，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。在2014年以后，由于脑机接*技口**术成熟度提升，产品和服务广泛被市场接受，不断有新公司进入该领域，目前每年新增公司超过10家，明显高于2014年前水平。
全球脑机接口专利申请近些年加速增长，成果转化践行积极。2010年至2021年期间，脑机接口的有效发明和实用新型专利许可量达到一百余件，2015年开始许可活动逐渐活跃，年许可量接近10件，一定程度体现出技术逐步走出实验室，向产业应用落地。
互联网科技巨头纷纷介入脑机接口领域。谷歌、微软、Facebook等科技巨头也开始布局开发底层技术。2014年后阿里、百度、科大讯飞等公司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。例如，科大讯飞研究课堂教学方法改进和效果评估；淘宝研究意念购物下单；游戏公司米哈游与大学合作打造结合脑机技术的“虚拟世界”游戏。
（4）我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链
在5月29日举办的2023中关村论坛的“脑机接口创新发展论坛”上，工信部总工程师介绍，在产业界共同努力下，我国已经形成覆盖基础层、技术层与应用层的脑机接口全产业链，并在医疗、教育、工业、娱乐等领域应用落地。工信部将把脑机接口作为培育未来产业发展的重要方向，加强脑机接口应用场景的探索，加速推动脑机接口产业蓬勃发展。
（5）国内布局非侵入式技术企业占比大
国内布局非侵入式技术企业占比大：2015-2022H1年国内脑机接口行业获得融资的企业共37家，其中仅4家 企业布局侵入式技术且获得融资，89%企业均采用非侵入技术切入脑机接口赛道。
04
脑机接口发展的驱动因素
1、智能的生活方式的追求以及老龄化问题驱动脑机产业发展
在我国老龄化趋势背景下，能应用于神经系统疾病治疗的脑机技术具有较大的潜在市场空间。我国正加速走向老龄化社会，老年脑疾病患者可占老年人总数的10%，而神经系统疾病患者多集中于老年群体，面对庞大的疾病人群，脑机接口正在脑疾病康复医疗领域发挥着不可替代的作用，医疗领域的脑机应用或将在我国迎来可观发展空间。
更加智能的生活方式有望带动脑机技术在智能生活和教育娱乐等新领域的发展。随着技术的发展、“智能化”已是社会生活方式的重要发展趋势。能提供更好人机交互体验的脑机技术在如元宇宙等新兴智能化生活方式中具有潜在应用空间。
2、政策驱动脑机接口发展
脑科学和类脑研究已成为我国国家战略。2016年我国启动中国脑计划——脑科学和类脑科学研究。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，规划中进一步指出需要加强原创性和引领性科技攻关，集中优势资源攻关科技前沿领域。我国脑计划分为两个方向：1）以探索大脑秘密并攻克大脑疾病为导向的脑科学研究；2）以建立并发展人工智能技术为导向的类脑研究。
具体研究框架为脑科学研究指明方向。2017年四部委联合印发《“十三五”国家基础研究专项规划》明确提出了脑与认知、脑机智能、脑的健康三个核心问题。目前的布局可用“一体两翼”来概括，即以研究脑认知的神经原理为“主体”，其中又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”。
地方也重视并出台脑科学和类脑科学的相关政策。
05
产业链分析
从脑机接口产业链来看，上游主要包含电极、算法、BCI芯片等软硬件设备，中游为脑机接口相关企业及合作伙伴，下游为应用领域，多集中于科研设备和医疗健康领域。
1、上游设备：BCI芯片和算法为核心技术壁垒
脑机接口为新兴行业，技术体系主要分为硬件层和软件层。许多企业制作的软件多出于自身硬件/设备需要，基本都属于自研自用，最后与硬件/设备一起输出为解决方案。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、BIC芯片、电源和材料；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。脑机理认知方面一定程度上也属于软件仿真和实现的重要方面。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。从上游来看，BCI芯片和算法为核心技术壁垒。
（1）BCI芯片
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芯片主要有通用芯片和ASIC两种方案，通用芯片通常使用TIADS1299+ST32MCU+配套电源管理芯片+蓝牙/私有协议芯片等方案组成模组，而为了实现更高性能/更低功耗，特别是对于侵入式/半侵入式方案，需要研发定制ASIC混合信号处理芯片。目前Neuralink、复旦大学、布朗大学等，设计了自己的ASIC芯片。
BCI芯片需要同时实现高集成度、低功耗、高稳定性，尤其是对于侵入式脑机接口而言，具有极高的设计和工艺门槛。1）BCI芯片模拟电路设计挑战大，主要体现在AFE对噪声容忍度极低、ADC的超高精度、多通道、低噪声；2）低功耗是脑机芯片的核心难点，其中电路模块单通道平均功耗在微瓦数量级，需要权衡功耗和引入噪声，此外高效的电源管理电路十分重要，包括无线能量传输等新技术的使用；3）无线传输成为未来BCI芯片的主流通信技术，目前主要使用的为蓝牙或私有协议通讯，对于高集成度、低功耗也有非常高的设计要求。
（2）算法
在信号处理环节中，特征提取和识别分类的主流方法是机器学习，目前业界正在尝试深度学习以期提高计算速度和分类正确率。两种方法各有所长且适用场合不同，无法相互替代。
无论是机器学习还是深度学习，算法模型的建立和训练都需要大量脑相关数据支持，当前算法模型的一大难点是底层数据采集不够，没有足够庞大的数据训练集来提升模型精度。增加底层数据收集是算法进步的关键点。从具体路径来看，可以通过与基层医疗机构合作收集基层患者脑相关数据，从而构建脑疾病病理数据库，利用增量数据实现算法的动态更新，不断提升脑疾病算法模型精度，增强疾病诊断能力。
2、下游应用场景：脑机接*技口**术市场应用广阔
脑机技术能提供多种功能，主要分为五类：监测、替代、改善/恢复、增强和补充。围绕上述五大功能，脑机接口有覆盖面较广的下游应用领域。医疗健康为脑机的主要应用场景，在未来扫清伦理、技术成熟度等障碍之后，将逐渐渗透娱乐、智能家居、军事和其他领域，成为人机交互的重要形式之一。
（1）医疗健康领域
脑机接*技口**术在医疗健康领域有广阔的应用前景，是目前脑机接口最大的市场应用领域，也是增长最快的领域，主要集中在“监测”“改善/恢复”“替代”和“增强”四种功能中。脑机接*技口**术可以直接实现大脑与外部设备的交互，跨越常规的大脑信息输出通路，在医疗健康领域应用场景广泛。同时，随着现代医学对大脑结构和功能的不断探索，人类已经对运动、视觉、听觉、语言等大脑功能区有了较为深入的研究，那么通过脑机接口设备获取这些大脑区域的信息并分析，在神经、精神系统疾病的体检诊断、筛查监护、治疗与康复领域拥有广泛的应用。
脑机接口在医疗健康的领域的具体应用包括：
肢体运动障碍诊疗：包括辅助性脑机与康复性脑机接口。辅助性脑机：接口通过脑机接口设备获取患者的运动意图，实现对假肢、外骨骼或轮椅等外部设备的控制。例如2019年BrainCo旗下的Brain Robotics可以直接与肢体残端的神经和肌肉对接，用户可以用自己的大脑来控制它。康复性脑机接口：由于中枢神经系统具备可塑性，经过脑机接口设备直接作用于大脑进行重复性反馈剌激，可以增强神经元突触之间的联系，实现修复。康复性BCI常与虚拟现实技术结合，创建BCI同步闭环康复系统，模拟产生三维空间的虚拟场景，并通过VR设备向用户进行视觉反馈。
意识与认知障碍诊疗：通过脑机接口设备获取并分析“植物人”患者的脑电信号，掌握患者的意识状态，实现意识障碍诊断与评定，甚至与意识障碍患者实现交流。有助于医生判别患者是否有唤醒康复的可能，有针对性的采取治疗措施。
精神疾病诊疗：基于脑电信号的情感识别研究用于辅助抑郁症、焦虑症等精神类疾病发病机制的研究和治疗。
感觉缺陷诊疗：使患者自身的感觉信息被脑机接口设备解码，实现感觉恢复，目前该项技术已经在听觉、视觉、触觉等感觉缺陷诊疗中发挥积极作用，未来可期。
癫痫和神经发育障碍诊疗：通过脑电输出和判断大脑的功能和疾病的信号，以诱发患者功能区的响应，通过手术切除、热凝、激光损毁等技术实现改变和治疗大脑的癫痫网络，已经在临床成熟应用。
（2）娱乐领域
在娱乐领域，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。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*技口**术用一年操控的意念无人机Udrone。
目前脑机接口游戏产品主要以评估专注力为主的初级游戏为主。游戏模式相对简单，与移动游戏产业最初的“捕鱼”“切水果”模式类似。
（3）教育、智能家居、汽车等领域
教育领域：脑机接*技口**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*技口**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。
其他领域：被动式脑机接*技口**术在应急管理部门、安防、电力、铁路、交通等行业也具有广阔应用前景。其中疲劳监测是热点方向。澳大利亚的SmartCap公司生产的智能帽可实时采集驾驶员（尤其是采矿、物流、客运等专业司机）的脑电信号并分析，从而判断驾驶员的疲劳状态。
06
相关公司
1、国外代表公司及研究机构
（1）Synchron
Synchron是当前BCI领域领先企业，于2021年成为第一家从美国FDA获得临床研究性器械豁免（IDE）以进行永久植入BCI临床试验的公司。
公司产品stentrodeTM通过微创脑机接*技口**术，在减少对大脑侵入和提高大脑信号的清晰程度中实现相对平衡，以帮助失去行动和说话能力的患者通过设备实现交流。
Synchron的技术仍处于开发的早期阶段，公司未来的目标是缩小设备的尺寸，同时提高它们的计算能力，最终实现能够在每个患者大脑的不同部位放置大量的支架，让它们执行更多的功能。
（2）NeuraLink
2016年，包括马斯克在内的共八位创始人推出了脑机接口（BCI）技术初创公司NeuraLink。公司专注于高带宽侵入式脑机接*技口**术，致力于将大脑和网络相连通。
NeuraLink开发了马斯克称之为“神经蕾丝”的柔性电极技术，在人脑中植入细小的电极，微米级的螺纹插入大脑控制运动的区域。每根线都包含许多电极，并将其连接到植入物。根据2019年NeuraLink首次对外公布的成果，这种接口系统由一组电子芯片和一些厚度只有4至6微米、宽度比人头发丝还细的丝线组成。整个系统包含3072个传感器，分布在大约100根柔性丝线上。
（3）MindMaze
MindMaze创立于2012年，总部位于瑞士洛桑。公司致力于通过非侵入式脑机接口研究，加速人类恢复、学习和适应的能力。通过在神经科学、生物传感、工程、混合现实和人工智能等交叉领域的研究，公司提高神经系统疾病患者的康复潜力，并获得FDA批准和CE标志，致力于创建大脑健康的通用平台。
公司当前主要产品主要涉及：1）MindMotion Go：家庭神经系统康复平台；2）MindPod：通过动画游戏体验促进患者运动技能和认知功能的恢复；3）Elvira：一款具有AR、VR、手部跟踪和神经传感器的混合现实头显。Elvira利用其神经技术引擎，通过神经读数预测玩家的意图，并将其与跟踪的身体运动相协调以弥补虚拟世界和现实世界的差距，以增加游戏沉浸感。同时游戏中读取的生理指标有助于专注健康的游戏和应用的开发，以促进放松和正念。
2、国内代表公司及研究机构
（1）BrainCo强脑科技
BrainCo于2015年创立，是哈佛创新实验室孵化的第一支华人团队。BrainCo最先从教育领域切入，同时也涉足医疗及游戏领域，产品包括Focus专注力训练系统、智能仿生手、正念舒压等，其脑机接口AI假肢成为《时代》杂志发布的2019年年度最佳创新产品之一。
目前公司产品主要涉及两个方面：1）BrainRobotic Hand（智能仿生手）；2）Focus Calm（专注力训练设备）。
（2）BrainUp脑陆科技
脑陆科技成立于2016年6月，总部位于北京，是一家基于神经网络算法的脑机交互开放平台，专注于突破脑机接口底层技术，将脑机接口与人工智能技术结合应用落地，以实现其产业化。
公司当前主要产品为：1）可穿戴医疗级睡眠仪，通过粉噪音、白噪音等节律声波对神经实时调控，优化深度睡眠时长；2）BCI智慧安全帽，在完成安全防护的同时，对人的精神不安全状况和生理状况进行监测，实时进行安全预警，提升安全管理。
07
脑机接口发展难点
1、难以高效率、准确地理解神经元的输出
（1）信号识别精度低
人脑中存在数百亿的神经元，目前人们尚未对其功能和信息传输机制拥有足够的了解，脑机接口系统所能识别的神经信号内容较少且准确度低。脑机系统记录的信号涉及的神经元越多、信号复杂度越高、识别难度越大，进一步降低脑机系统的识别精度；
研究表明，目前脑机接口系统对2类思维任务的识别率约为90%、对3类任务的识别率约为80%、对4类运动的识别率仅有70%左右。
（2）信号识别速度慢
脑机接口系统需要把获取的脑电波信号识别、转换为计算机理解的信号，其中所需要的算法对算力的要求远远超出如今的算力水平，这意味着现阶段的脑机接口系统无法快速、即时、准确地识别神经电信号。目前，脑机接口系统所能达到的信息识别、转换速度为68bit/min，远远不及真人正常交流所需的速度。
2、如何实现向人脑的输入
在脑机接*技口**术领域，未来脑机接口的发展按照信息传输方向分类，将从经典的脑机接口逐渐演变为脑机交互最后到脑机智能的模式。如何实现“机→脑”的信息传输（即将感知反向编码成能被大脑读懂的信号），成为模式突破的关键。
然而，基于理论的从机到脑的反馈研究如今仍处于一片黑暗。目前神经科学对于神经编码的具体方式仍处于未知状态，而由机→脑对神经编码知识的需求要远大于“脑→机”，因此，“机→脑”的研究相比“脑→机”的研究更缓慢。
3、缺乏脑机性能的科学评价体系
脑机接口的评估通常包括硬件和软件评估。硬件评估是评价脑机接口性能的关键部分，包括采集设备、外形尺寸和电子设备三个评估方向，一般从数据采集基准和生理指标两个层面进行评价。软件主要涉及界面和机器学习技术，一般从软件基准层面进行评价。
尽管在量化脑机接口独立组成部分的性能方面已经有了一些成果，但整个脑机接口系统还没有全面的标准或基准。当前脑机产业从业者正在通过如公开标准化数据库、允许开发人员测试他们的方法等形式开发脑机接口系统的基准。
4、对植入芯片的软硬件要求高
侵入式脑机接口对植入芯片的软硬件要求较高。1）硬件设计开发上，植入芯片对集成工艺、微加工制造技术、测试技术、感应供电提出新要求；2）软件系统上，植入芯片的软件系统则对数字模块架构和逻辑设计、建模、驱动程序、信号放大、模数转换、数据压缩、编解码提出较高的要求。
5、市场落地不确定性高，存在安全隐私泄露问题
脑机接口在市场化落地方面不确定性较高。侵入式脑机接*技口**术在市场化落地时，对基础理论研究和工程实现具有极高要求，投入回报周期长，对复合型人才依赖度高，开发成本高，且需要进行临床试验等证明安全性耗时久，因此从市场角度看短时期内应用范围仍然极窄，在一定时期内仍主要集中在科学研究和重症医疗领域。
从安全和伦理的角度，包括黑客攻击、意念控制、数据窃取等隐私泄露风险存在。设备安全问题、个人隐私安全问题、知情和同意权问题、自主性和责任归属问题，以及使用脑机接口设备获取某种“能力”之后可能引起的社会公平公正问题都成为脑机接口发展的潜在挑战。
08
未来展望
1、未来全球脑机接口产业产生经济规模将达700-2000亿美金
根据中国电子技术标准化研究院的《脑机接口标准化白皮书2021》，2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年达37亿美元，CAGR15.5%。目前脑机接口主要以非侵入式为主，用于诊疗康复领域，其中医疗保健领域占比62%，剩余为疾病治疗领域。脑机接*技口**术的发展将撬动医疗健康、教育、游戏甚至智能家居行业，麦肯锡《The Bio Revolution Report》预计未来10到20年，全球脑机接口产业产生经济规模达700-2000亿美金。
2、侵入式与非侵入式将长期并存
侵入式与非侵入式技术优缺各异无法相互替代，两项技术将长期并存、共同发展，直到技术成熟衍生出细分市场。
开发包括脑机接口在内的多种认识大脑的工具能够增强人对大脑的理解，从而推动脑科学进步；脑科学发展意味着人们对大脑的认识更全面、深刻，有助于开发更具针对性且性能更好的认识大脑工具，由此形成良性循环一同加速脑机接*技口**术成熟度提升，促进细分市场出现。
3、商业落地将以“康复医疗”作为行业标杆，并形成“1+N”百花齐放的产业新格局
当下脑机产业尚未成体系，企业、研究机构大多自给自足，场景覆盖面较窄。随着技术愈发成熟和资本的持续入场，目前在康复医疗已然成为主要市场，随着技术的推进和医疗商业化的奠基，有望推动脑机接口+N个行业的深度结合
未来10年间是脑机接口高速发展的10年，全球多家脑机技术创业公司崛起，商业发展潜力巨大。创新技术将推动了市场应用的想象力，未来脑机接口不再单一出现，而是与商业生态系统共进退。以康复医疗为标杆，脑机接口将落实在多行业生态中。
4、建立相应的规范标准是必要的，其中隐私风险最为重要
未来政策及监管制度随着技术更新而持续完善。随着BCI发展到更多的领域，现有的问责制和执法结构可能无法应对新型BCI应用程序所带来的挑战。为了促进隐私和负责任的BCI使用，可能还需要新的政策方法来减轻潜在风险。
09
参考研报
1.国信证券-传媒行业元宇宙系列深度研究：脑机接口现状与未来
2.国泰君安-科技行业数字科技前沿产业研究系列（一）：脑机技术，人机交互的新通路
3.华安证券-通信行业周报：上海发布脑机接口支持政策，脑机接口开启人机交互新范式
4.亿欧智库-脑机接口行业：2022全球脑机接*技口**术与应用发展研究报告
5.蛋壳研究院-2022年脑机接口行业研究报告：关注提升，场景落地，技术迭代