1999年3月31日，科幻电影《黑客帝国》上映。作为赛博朋克的代表作之一，其想象了一个在脑后插入线缆，实现意念改变现实的故事。

2024年1月，美国企业家埃隆·马斯克的脑机接口公司Neuralink宣布成功进行首例脑机接口设备人体植入手术，移植者恢复良好。清华大学医学院洪波教授团队和首都医科大学宣武医院团队联合宣布，成功完成全球首例无线微创脑机接口临床试验，四肢截瘫患者实现自主脑控喝水。

国内外两大团队几乎同时宣布实现脑机接口重大突破，“意念控制”改变生活的科幻场景照进现实。

脑机接口是什么？

脑机接口（Brain Computer Interface，BCI），指无需经过传统的肌肉运动或神经系统，通过捕捉大脑信号并转为电信号，实现脑与设备的信息传输与控制。简言之，大脑发出指令，外部设备即可实现目标。脑机接口一词最早出现于20世纪70年代，美国加州大学洛杉矶分校计算机科学家Jacques J. Vidal在一篇论文中率先提出“脑机接口”的科学概念与设想，描述了一个可以将脑电信号转化为计算机控制信号的系统。

脑机接口的发展源于人类对扩展大脑智能的渴望。近五十年来，其经历了学术探索——科学论证——应用实验三个发展时期，目前正处于由实验室走向市场的拐点，成为各国抢占“新赛道”的必争之地。

国内外脑机接口领域发展现状

目前，脑机接口技术主要分为侵入式、半侵入式（也称介入式）、非侵入式三种方式。

2014年，脑机接口领域学术奠基人米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）采用非侵入式技术为巴西世界杯制作一套“机械战甲”，让一位瘫痪少年通过大脑控制机械外肢，成功完成世界杯开球。2016年，特斯拉创始人埃隆·马斯克创立Neuralink，致力于研究脑机接口技术，2024年已完成侵入式技术的首次人体实验。我国脑机接口领域起步较晚，处于发展初期。近年来，我国实现首次在羊脑内植入介入式脑机接口、全球首例非人灵长类动物介入式（猴脑脑控）脑机接口试验。2023年3月，拥有世界最大的脑机交互领域专利池的脑机交互与人机共融海河实验室在天津大学正式揭牌。2024中关村论坛年会上，植入式脑机接口“北脑二号”、脑机接口产业创新十大案例、《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》等重要成果相继发布，推动脑机接口技术在更多领域转化落地。

脑机接口的应用

作为人工智能与脑学科交叉融合的前沿方向，脑机接口技术被认为是新质生产力的典型代表，是培育未来产业发展的重要方向。2024年1月22日，《自然》杂志（Nature）发布2024年值得关注的七项技术，脑机接口技术促进神经功能恢复位列其中。脑机接口产业链包括软硬件设备组成的上游产业、相关企业及合作伙伴组成的中游产业、医疗健康、教育娱乐等用户组成的下游产业。目前，我国脑机接口产业链发展仍在初期阶段。

上游设备尚未实现标准化量产，芯片算法等核心技术壁垒尚未形成。从研究文献情况上看，主要集中于技术研究层面，在技术开发、临床试验等方面研究较少。中国临床试验注册中心相关统计数据显示，目前我国约有65%的临床试验属于早期探索研究和预试验阶段，距离临床应用还存在一定差距。

中游企业大部分规模较小，同时，因为受到技术、伦理和安全等因素的制约，且侵入式具有更高的技术壁垒与实验成本，现阶段研究方向多聚焦于非侵入式。近年来，我国相关专利申请量升至全球总量的35%，美国占30%，日本占10%。

下游产业中，“脑机+”特点突出，医疗健康是脑机接口技术最主要且目前最接近商业化的应用领域，在疾病监测、诊断和康复中发挥重要作用，其市场规模占比过半。医疗健康、教育娱乐等领域部分消费级产品已成功落地。

脑机接口技术功能可分为五类，主要应用于医疗健康、教育娱乐、智能家居等领域。

医疗健康领域：主要集中于“监测”、 “改善/恢复”、 “替代”、 和“增强”四个方向。具体包括肢体运动障碍、意识与认知障碍、精神疾病、感觉缺陷、癫痫和神经发育障碍、生理评估和调节等多个应用场景。但由于技术难度高、临床试验监管严、商业化成本高等原因，尚未出现获得上市批准的医疗器械产品。教育娱乐领域：主要集中于“补充”方向。根据学生的脑电波模式，建立基于脑机接口的个性化教学环境，实时识别学习状态，实现注意力监测、压力监测、记忆增强等功能，提高学习效果。与虚拟现实技术结合，研发脑控小车、脑控VR/AR等产品，提升游戏体验。

智能家居领域：主要集中于“补充”方向。脑机接口技术扮演类似遥控器的角色，帮助实现“意念控制”开关各种家居设备（灯光、电视、空调等），提高智能家居的自动化程度。

“十四五”期间，我国大部分地区仍聚焦于脑机接口基础研究和技术突破方面，随着技术不断迭代升级，其有望成为继VR/AR后的下一代元宇宙入口，并在医疗健康领域发挥重要作用。当下，我国脑机接口行业虽涌现众多初创企业，但距产业化仍有一定距离。为此，应进一步加强脑科学等基础研究，推进相关科普工作，同时鼓励企业加快产品在各领域开展应用。根据中商情报网数据显示，2023年全球脑机接口市场规模达到19.8亿美元，预计2027年达到33亿美元。麦肯锡预测，未来10—20年，全球脑机接口产业将产生最多2000亿美元的经济价值。而我国脑机接口市场规模仅占全球市场规模不到10%，行业发展空间巨大。未来，随着脑机接口技术的进步，人类只需意念控制就能传递心之所想，在虚拟世界中与外界产生直接联系，这也将进入元宇宙的“终极形态”，也许“意念互联”就在不远的明天。

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