脑机接口产业竞争分析报告2024年-2026年

2024年-2026年脑机接口产业竞争分析报告汇报人：赵兰紫2024-08-01脑机接口定义产业链发展历程政治环境商业模式政治环境目录经济环境社会环境技术环境发展驱动因素行业壁垒行业风险行业现状目录行业痛点问题及解决方案行业发展趋势前景机遇与挑战竞争格局行业定义01什么是脑机接口脑机接口（BrainComputerInterface，BCI），指在人或动物大脑与外部设备之间创建的直接连接，实现脑与设备的信息交换。这一概念其实早已有之，但直到上世纪九十年代以后，才开始有阶段性成果出现。脑机接口，有时也称作“大脑端口”directneuralinterface或者“脑机融合感知”brain-machineinterface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑（例如视频重建），但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。脑机接口工作流程包括脑电信号的获取、信号处理（特征提取和分类判断）、信号的输出和执行，最终再将信号反馈给大脑。在信息采集层面，脑机接口可分为侵入式、部分侵入式和非侵入式。定义产业链02芯片、脑电采集设备、脑机接口系统、数据分析上游脑机接口产品中游医疗、教育、游戏、智能家居、军事下游产业链010203发展历程03哈佛大学的GarrettStanley试图解码猫的丘脑外侧膝状体内的神经元放电信息来重建视觉图像;杜克大学的MiguelNicolelis是支持用覆盖广大皮层区域的电极来提取神经信号、驱动脑机接口的代表;其它设计脑机接口算法和系统来解码神经元信号的实验室包括布朗大学的]ohnDonoghue、匹兹堡大学的AndrewSchwartz、加州理工的RichardAnderson。布朗大学研究团队完成首个大脑运动皮层脑机接口设备植入手术，能够用来控制鼠标。发展历程1999-2006年2008-2012年2012-2016年2019-2020年匹兹堡大学神经生物学家宣称利用脑机接口，猴子能用操纵机械臂给自己喂食，这标志着该技术发展已经容许人们将动物脑与外部设备直接相连。脑机接口设备已能够胜任更复杂和广泛的操作，得以让瘫痪病人对机械臂进行操控,自己喝水、吃饭、打字与人交流。巴西世界杯开幕式,高位截瘫青年JulianoPinto在脑机接口与人工外骨骼技术的帮助下开出一球。NathanCopeland用意念控制机械手臂和美国总统奥巴马握于。1月,Chmielewski作为约翰斯霍普金斯大学一项脑机接口研究的参与者，通过一次长达10小时的手术,将六个微电极阵列(MEA)植入大脑两侧。随后，研究者一直试图通过不断的改善和训练，让他获得同时控制两个假肢的能力。8月29日，埃隆马斯克自己旗下的脑机接口公司Neuralink举行发布会,找来“三只小猪"向全世界展示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。04政治环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER描述:863计划和973计划:“863”与“973”计划分别为国家高科技发展重点计划与国家重点基础研究发展计划，将“脑功能和脑重大疾病的基础研究"、"神经发育的基础研究"列入其中。:《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》:《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“脑科学与认知“列入基础研究的8个科学前沿问题之一。:"十三五规划":中确定脑科学为重大科技创新项目和工程之一，将围绕"脑与认知"。"脑机智能"和"脑的健康"3个核心问题，统筹安排脑科学的基础研究、转化应用和相关产业发展，形成“一体两翼”的布局，并搭建相关关键技术平台。:“十四五规划”:瞄准脑科学等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目，酝酿6年多的“中国脑计划”（脑科学与类脑科学研究计划）正式启动，整体规模有望达到百亿甚至千亿级。#主要写行业政策文件及其主要内容政治环境1政治环境863计划和973计划:“863”与“973”计划分别为国家高科技发展重点计划与国家重点基础研究发展计划，将“脑功能和脑重大疾病的基础研究"、"神经发育的基础研究"列入其中。《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》:《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“脑科学与认知“列入基础研究的8个科学前沿问题之一。政治环境上海市上海市发布全球有影响力科技创新中心建设二十二条，将脑科学与人工智能列为重大基础工程之首。杭州市杭州西湖区率先布局脑机智能产业，全力打造脑机智能产业链。西湖区脑机智能项目旨在探索以国有企业为主体、产学研深度融合的新路径，助力西湖区打造全国性的校地合作示范区，真正实现产学研深度融合，帮助优秀企业和科研团队在区内落地发展。《“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”。作为“一体两翼"布局的其中“一翼”,脑机智能的关键技术研发和产业发展备受重视《北京市机器人产业创新发展行动方案(2019-2022年)》该行动方案重点工作指出“面向养老、健康服务领域,布局机器学习。05商业模式FROMBAIDUWENKUCHAPTER06经济环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER我国经济不断发展，几度赶超世界各国，一跃而上，成为GDP总量仅次于美国的唯一一个发展中国家。我国经济赶超我国人口基数大，改革开放后人才竞争激烈，大学生就业情况一直困扰着我国发展过程中。就业问题挑战促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，个人需提前做好职业规划与人生规划重中之重。公平就业关注经济环境07社会环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER总体发展稳中向好我国总体发展稳中向好，宏观环境稳定繁荣，对于青年人来说，也是机遇无限的时代。关注就业公平与提前规划促进社会就业公平问题需持续关注并及时解决，对于个人来说提前做好职业规划、人生规划也是人生发展的重中之重。就业问题与人才竞争我国人口基数大，就业问题一直是发展过程中面临的挑战，人才竞争激烈，大学生毕业后就业情况、失业人士困扰国家发展。政治体系与法治化进程自改革开放以来，政治体系日趋完善，法治化进程也逐步趋近完美，市场经济体系也在不断蓬勃发展。中国当前的环境下描述了当前技术发展的日新月异，包括人工智能、大数据、云计算等前沿技术的涌现。技术环境需求增长、消费升级、技术创新等是行业发展的主要驱动因素，推动了行业的进步。发展驱动因素行业壁垒包括资金、技术、人才、品牌、渠道等方面的优势，提高了新进入者的难度。行业壁垒我国经济不断发展08技术环境FROMBAIDUWENKUCHAPTER技术驱动技术环境的发展为行业带来了新的机遇，是行业发展的重要驱动力。创新动力技术环境的不断创新和进步，为行业的创新发展提供了有力支持。人才需求技术环境的发展促进了人才的需求和流动，为行业的人才队伍建设提供了机遇。团队建设技术环境的发展要求企业加强团队建设，提高员工的技能和素质，以适应快速变化的市场需求。合作与交流技术环境的发展促进了企业间的合作与交流，推动了行业的整体发展。技术环境010203040509发展驱动因素FROMBAIDUWENKUCHAPTER发展驱动因素中国相对于美国等西方国家对脑机接口技术的研究起步较晚，但重视程度不分伯仲。在十四五规划和2035年远景目标纲要中提出，人工智能和脑科学为国家战略科技力量，而脑机接口技术为其中的关键技术之一。政策支持社会各界对脑科学尤其是脑机接口行业中的各产业、学校、研究所给予了充分的发展支持，促进了区域发展，在北京、上海、浙江和广东形成了集聚效应。社会支持全球脑科学创业企业获融阶段多集中于中早期，中国市场位列全球第二，其中的脑机接口为此赛道最热细分领域，火热的投融资市场将盘活中小企业，利于行业长远发展。投融资火热盘活中小企业中国人口基数庞大且老龄化日趋严重，高交通事故率导致慢性病患病率与残疾人群连年增长，庞大的患者群体基数扩大了对脑机接口的需求，未来将进一步推动行业发展。庞大的社会需求10行业壁垒FROMBAIDUWENKUCHAPTER11行业风险FROMBAIDUWENKUCHAPTER12行业现状FROMBAIDUWENKUCHAPTER市场情况描述行业现状目前，脑机接口的发展阶段还处在实验室展示的水平，离真正的商业化还有很长的距离。自20世纪70年代第一次提出脑机接口的概念以来，许多国家实验室通过不断的研究和探索，研发了多种脑机接口的实现方式，也在不断拓展脑机接口技术的应用领域。目前，各国实验室对脑机接口的研究主要集中在临床医学上对残障人士的康复训练，如交流和运动恢复等。随着对技术的进一步研究，还将广泛应用于教育、军事、娱乐、智能家居等领域。未来，脑机接口将成为一种全新的控制和通信方式。人们不仅可以借助脑机接口技术完成身体方面的康复，还可以提高认知能力、记忆力和专注力等能力。同时、非侵入式脑机接口也将从简单的运动区域分析发展至更多脑区的运动区域分析。行业现状01市场份额变化中国虽相对于美国等西方国家对脑机接口技术的研究起步较晚，但同样重视对其相关技术的研究，尤其是脑科学与类脑研究。2016年，中国"脑计划"启动，其主要包括两个方向∶以探索大脑秘密并攻克大脑疾病为导向的脑科学研究，以及以建立并发展人工智能技术为导向的类脑研究。在2021年3月提出的《中华人民共和国国民经济和社会发展第土四个五年规划和2035年远景目标纲要》中同样提出，人工智能和脑科学为国家战略科技力量，而脑机接口技术是其中的关键技术之一。行业现状02市场情况2019年，全球脑机接口市场规模达12亿美元，到2027年市场规模达36亿美元.年复合增长率约为17%。近年来，脑机接口市场仍主要以医疗为主，同时，受到技术及安全等因素的制约，脑机接口主要以非侵入式接口为主。未来，脑机接口在教育、游戏、智能家居、军事领域的应用占比将逐步提升。2020年，非侵入式脑机接口占脑机接口市场规模的86%。目前、受到脑机接口技术和伦理、安全等因素的制约，无论是各国科研院所还是企业，研究重点都侧重非侵入式脑机接口，对非侵入式脑机接口的研发投入也远高于侵入式脑机接口;2020年，脑机接口在医疗领域的市场规模占比达62%，主要为脑机接口在医疗器械上的应用。而非医疗领域的市场主要为教育和智能家居市场游戏领域暂无明晰的商业化应用。行业现状接口方面Interface旨在脑和机连通起来，最初研发的目的是给残障人士提供外部交流的机会。如今，很多实验室已开发了对假肢和外骨骼进行控制的系统，当下这种系统即使使用无创技术也可实现连续的控制;除了脑机连接外，也有人关注脑和脑的直接通讯。美国华盛顿大学开发了用于两个人之间通过颅内刺激传递信号进行通讯的系统，现在已经发展到可以连接到更多人的地步。01智能方面Intelligence旨在脑机协同智能，其包含生物学意义上的智能系统和物理机层面上的智能系统。目前，很多场合都在使用HumanAl的概念，即有人参与的Al，而非Al完全代替人。目前全世界每年有100万人需要做截肢手术，紧接着就是安装假肢，而通过人的大脑控制假肢才能完成最精细的动作，而非完全交给人工智能系统。因此，两个系统的协同运作是目前主要的研究方向。0213行业痛点FROMBAIDUWENKUCHAPTER跨学科的复杂性脑机接口技术是多学科交叉的研究领域，其涉及的学科包含信息工程、计算机工程、生物工程、运动康复和神经学等多个科学领域。脑机接口的发展需要多个学科发展的共同支撑，然而任何一个学科的落后都会造成短板效应，制约脑机接口技术的发展。安全伦理问题脑机接口在非技术类问题上也存在诸多难点,主要为安全和伦理问题,包括黑客攻击、意念控制、数据窃取,甚至人性问题、伦理问题、审查问题等等。脑机接口的落地势必伴随着一些列相关法律法规的出台，方可规模化应用。技术成熟度极低从脑机接口技术的角度来看，医学上神经元数量庞大且复杂，当前对大脑反馈剌激和大脑工作机制的研究十分有限。同时，对脑机接口技术的研究尚处在解决“从脑到机"方向的输出和控制问题,但控制的效率和准确率很低。研究“从机到脑"的问题难度更大，原因是目前神经科学相对于神经编码的具体方式还处于未知状态。此外，在信号采集的过程中，非侵入式接口存在采集信号差的问题,而侵入式接口需面临对脑部损伤的问题，随着接口植入时间延长，穿刺电极被炎症细胞覆盖会导致信号丢失。030201行业痛点14问题及解决方案FROMBAIDUWENKUCHAPTER问题及解决方案建立道德风险体系与伦理标准加强政府、使用终端与各类企业间的联系，根据行业道德风险形成约束体系、制定一套伦理标准，保障脑机接口技术在研发、生产、流通以及使用过程中的合规性。加强核心产业发展,适应多应用场景中国市场起步较晚,且在芯片研发等核心技术环节与国际水平尚有落差，受近年利好政策推动等多重因素影响，行业将迎来高成长爆发期;未来核心技术的落地将形成系列产品以适用于多应用场景。突破人才壁垒和核心零部件壁垒一方面，脑机接口技术是一门交叉学科，需要多方面的人才，包括神经学、人工智能、材料学、生物学等等，然而国内外高校并没有开设脑机接口相关的专业课，这也导致了脑机接口领域人才的匮乏;另一方面，脑机接口的信号采集涉及到各种材料和零部件，以及芯片算法等软硬件相结合的技术，技术要求极高。目前，脑机接口平台的核心零部件仍依靠进口，其国产化水平在未来有待提升。中国要想在脑机接口领域迎头赶上，甚至弯道超车，赢在脑机接口产业发展初期参与其中，加强核心零部件的国产化率。15行业发展趋势前景FROMBAIDUWENKUCHAPTER发展趋势前景描述材料的改进与更迭:侵入式脑机接口的材料易同人体发生排异，后期可能会形成瘢痕组织影响信号采集，且坚硬的材料会在后期移动中对大脑造成损失。未来会更注意材料的安全性、生物相容性、材料柔软度。增强脑机接口在信号采集及处理技术:为保证高采集通量以及采集的信号的高信噪比和分辨率，需要对脑电采集技术不断升级;在信号处理过程中，需要增强数据分析能力并增加脑电信号转化为计算机语言的成功率和精准度。信号处理方法技术的进步:高度复杂的信号处理方法技术的进步以及对大脑信号以及活动特征的日益了解是丰富脑机接口技术市场格局的两项关键技术发展。依赖活动的大脑可塑性的不断进步也带来了新的发展途径辅助技术的范围不断扩大是研究脑机接口技术市场的关键驱动力。机器人与人工智能技术发展:中国康复机器人行业的发展将推动脑机接口技术在下游应用端不断纵向加深，人工智能市场的高速扩张将提升识别脑信号的精确度与处理脑信号的速度。行业发展趋势前景材料的改进与更迭侵入式脑机接口的材料易同人体发生排异，后期可能会形成瘢痕组织影响信号采集，且坚硬的材料会在后期移动中对大脑造成损失。未来会更注意材料的安全性、生物相容性、材料柔软度。行业发展趋势前景01020304增强脑机接口在信号采集及处理技术为保证高采集通量以及采集的信号的高信噪比和分辨率，需要对脑电采集技术不断升级;在信号处理过程中，需要增强数据分析能力并增加脑电信号转化为计算机语言的成功率和精准度。信号处理方法技术的进步高度复杂的信号处理方法技术的进步以及对大脑信号以及活动特征的日益了解是丰富脑机接口技术市场格局的两项关键技术发展。依赖活动的大脑可塑性的不断进步也带来了新的发展途径辅助技术的范围不断扩大是研究脑机接口技术市场的关键驱动力。机器人与人工智能技术发展中国康复机器人行业的发展将推动脑机接口技术在下游应用端不断纵向加深，人工智能市场的高速扩张将提升识别脑信号的精确度与处理脑信号的速度。16机遇与挑战FROMBAIDUWENKUCHAPTER17竞争格局FROMBAIDUWENKUCHAPTER竞争格局美国为脑科学领域研究的超级大国，拥有远超于中国的研究机构以及发表论文数量;但因行业的前瞻性与高技术性，全行业的技术研究多以高校为主、企业为辅。全球脑机接口行业起步较早，已涌现一批商业化落地的系列产品，并影响到医疗、军事、娱乐游戏等领域;部分企业具有独特商业模式，在芯片、VR等技术上深挖亮点，做精做专。在中国脑科学研究机构中，北京与上海的脑科学与类脑研究中心负责了国内一北一南的脑科学研究工作，是“中国脑计划”的重要组成部分，近年来向行业贡献了大量高价值性科研成果。受利好政策推动，中国脑机接口行业内涌现出一批拥有过硬技术水平、代表性商业化产品的企业，在教育、医疗、运动等应用场景中贡献了一份力量。竞争格局美国为脑科学领域研究的超级大国，拥有远超于中国的研究机构以及发表论文数量;但因行业的前瞻性与高技术性，全行业的技术研究多以高校为主、企业为辅。全球脑机接口行业起步较早，已涌现一批商业化落地的系列产品，并影响到医疗、军事、娱乐游戏等领域;部分企业具有独特商业模式，在芯片、VR等技术上深挖亮点，做精做专。在中国脑科学研究机构中，北京与上海的脑科学与类脑研究中心负责了国内一北一南的脑科学研究工作，是“中国脑计划”的重要组成部分，近年来向行业贡献了大量高价值性科