2024脑机接口发展机遇市场潜力国内进展及相关标的分析报告

2024年深度行业分析研究报告正文目录 51.1脑机接口：大脑与外部的直接通信 1.2从医疗走向多元应用 1.3脑机接口已进入技术爆发阶段 92.1脑控机器人技术落地 2.2脑机接口推动人形机器人技术发展 3.1市场潜力巨大，企业纷纷入局 3.2Neuralink获FDA“突破性设备”认定，产品上市提速 164.1国家级战略，新质生产力 4.2国内研究快速跟进，非侵入式进展显著 4.3国内脑机接口应用取得阶段性成果 20 215.1中科信息 215.2岩山科技 225.3诚益通 235.4东方中科 25图1：脑机接口示意图 图2：三种不同的检测大脑电活动方式：EEG、ECoG和皮层内记录 图3：Dreamgear绘梦仪产品图片 图4：脑机接口从医疗向更多领域拓展 图5：脑机接口发展历程 图6：脑控外骨骼机器人帮助瘫痪患者行走 图7：神功一号帮助中风患者康复 图8：NOIR系统可完成20种日常活动 图9：上海交大吕宝粮团队训练脑电大模型LaBraM 图10：脑机接口医疗应用市场预测（亿美元） 图11：2023-2033全球脑机接口市场规模（亿美元） 图12：全球脑机接口市场按类型细分 图13：中国脑机接口行业发展历程 图14：中国脑机接口注册临床试验状态分布 图15：华为新公开脑机接口专利 图16：华为脑机接口专利说明书 20图17：脑机接口产品NEO植入人体的示意模型 20图18：中科信息营收构成（亿元） 21图19：中科信息历史沿革 21图20：岩山科技营收构成（亿元） 22图21：岩山科技历史沿革 22图22：岩山科技脑电大模型 23 24图24：诚益通历史沿革 24图25：东方中科营收构成（亿元） 25图26：东方中科历史沿革 25表1：脑机接口分为侵入式与非侵入式 表2：脑机接口医疗、家居、娱乐、军事等领域应用 表3：各国在脑机接口领域重要计划 表4：海外主要脑机接口研究机构 表5：全球脑机接口临床注册所涉及适应症（截至2024年5月） 表6：Neuralink公司重要事件 表7：脑机接口政策 表8：2013年—2022年脑机接口医学应用领域研究论文最多的国家和研究机构 表9：国内主要脑机接口研究机构 脑机接口技术是一项革命性的人机交互技术，它直接连接大脑与外部设备，绕过传统神经肌肉路径。由于大脑和意识的物理本质是电活动，通过利用大脑的电活动，该技术捕捉脑信号并转化为电信号，以实现信息传递和控制。脑机接口系统主要由用户（大脑）、脑信号采集、脑信号处理与解码、控制接口、机器人等外设和神经反馈构成。脑机接口主要分为侵入式脑机接口与非侵入式脑机接口。由于技术成熟度和安全性等优势，非侵入式脑机接口仍是主流研究方向，已有较成熟的试用和应用案例。极以脑电图(EEG,采集头皮电信号)为诱发电位VEP、运动想象MI等。其中，运动想象是目前控制类产品的主要手段。如神经元(非侵入式目前仅能采集神经元间协作结果)与深部脑区状况(深层次认知等),在精2024年12月11日，脑姬科技宣布全球首款基于人工智能AGI算法的梦境检测与重建脑机接口产品——Dreamgear绘梦仪，将于2024年12月28日发布。该设备通过10个高灵敏度脑机信号通道，精准捕捉脑神经信号，搭载浙江大学联合研发的独家梦境模型Dreamer，将模糊梦境转化为清晰可永久珍藏的片段。这标志着脑机接口技术在梦境探索领域多元化应用的突破，将进一步拓展其在日常生活中的潜力。脑机接口的早期应用集中于医疗健康领域，最初旨在为运动障碍患者提供新型辅助技术。随着BCI技术的进步，脑机接口逐渐扩散至心理健康、智能家居、虚拟现实、游戏、军事等领域。目前，BCI约有43%属于非医疗用途。脑机接口的研究自二十世纪七十年代开始，经过近五十年的研究，脑机接口技术的发展经历了三个阶段：科学幻想阶段、科学论证阶段、技术爆发阶段。脑机接口技术正处于技术爆发阶段：1）脑机接口已经在医疗领域大放异彩，能够解决一系列传统医学无法解决的症状，如癫痫。2）机器学习技术的广泛应用，使得脑电信号得以有效地被解读与应用。3）以马斯克旗下Neuralink为代表的一系列企业入局脑机接口赛道，其产品Blindsight已获得FDA“突破性设备”认定。脑控机器人：脑机接口可用于读取大脑中的电信号，并将其转化为可供机器人理解的指令，以实现对机器人的控制，这一技术被称为脑控机器人。运动康复是脑控机器人需求最明确的场景之一，因其可以为瘫痪患者或残障人士带来希望。例如，2024年9月，中山三院利用研发的脑控外骨骼机器人，成功帮助脊髓损伤而瘫痪的患者迈出了向前行走的步伐。当患者穿戴上设备，看着屏幕上的动画，通过思考“如何走路”，便能驱动肢体做出相应的动作。“神功一号”是由天津大学和天津市人民医院共同研制的全球首台适用于全肢体中风康复的“纯意念控制”人工神经机器人系统。“神工一号”不仅像脑控机械外骨骼可以起到“替代”作用，更有“修复”作用，与传统的康复手段相比，“神工一号”使患者的康复由被动变为主动。仅体验过三次“神工一号”的一位患者，脚、腿和大拇指已经可以自主动作。使用时，患者头戴装有电极的脑电探测器，并在患病肢体的肌肉上安装电极，该系统就能无创读取脑电信息，解码运动意念，驱动神经肌肉电刺激，带动瘫痪肢体产生动作，实现大脑皮层与肌肉活动的同步耦合，促进患者康复。人脑操控通用机器人：斯坦福大学吴佳俊和李飞飞领导的一个多学科联合团队研发出了一种通用型的智能BRI系统“NOIR”——神经信号操作智能机器人，能将人类脑电波中的信号转换为机器人可以执行的技能集，使人类通过大脑信号指挥机器人执行日常活动。NOIR技术在20种家庭活动中展示了其功能，包括烹饪寿喜烧、熨烫衣物、刮奶酪、玩井字棋，甚至是抚摸机器狗。进一步展望，脑机接口有望推动人形机器人技术成熟：脑控机器人是人工对机器人进行的控制，而对于用于生产生活中的机器人，需要实现高度的自动化，此时人脑在作业任务中产生的脑电信号可作为训练机器人自动执行任务时宝贵的数据资产。目前，人形机器人在运动控制方面的控制技术还不算成熟，当前主要通过力学模型和自动驾驶算法实现运动控制。人类最擅长控制人形躯体，因此脑电信号对于帮助机器人学习如何像人一样运动具有重要的参考价值。在当前大模型技术、多模态学习、跨模态迁移技术的支持下，脑电信号有望作为一种模态用于机器人的学习当中。脑电大模型有望提高脑电信号下游任务性能。上海交通大学电子信息与电气工程学院计算机科学与工程系吕宝粮教授团队携手上海零唯一思科技有限公司合作发布《一个用大量脑机接口脑电数据学习通用表示的脑电大模型》，设计了名为LaBraM的通用大型脑电模型，该模型可有效处理不同通道和长度的各种脑电数据。通过对大量脑电数据进行无监督训练，研究团队设想该模型将具备通用的脑电表征能力，使其能够快速适应各种脑电下游任务。为了训练LaBraM，研究人员从20个公开的脑电数据集中收集了超过2500个小时的各种任务和格式的脑电数据。研究团队预训练了三个不同参数大小的模型，580万、4600万和3.69亿，这是迄今为止BCI领域最大的模型。随后，研究团队在四种不同类型的下游任务上对它们进行了微调，这些任务包括分类和回归。论文推断，只要有足够多的脑电数据，大规模脑电模型就能学习到更通用的脑电表征，从而提高脑电信号在各种下游任务上的性能。脑机接口市场潜力巨大：仅从医疗类市场看，麦肯锡预测脑机接口医疗应用市场规模有望在2030年达到400亿美元，并于2040年达到1450亿美元。其中，以中枢神经系统疾病治疗为主的严肃医疗的潜在应用规模2030年预计为150亿美元，2040年为850亿美元，而以情绪评估与干预为主的消费医疗的潜在应用规模2030年预计为250亿美元，2040年为600亿美元。严肃医疗消费医疗1600140012001000800600400200060060085025020302040根据量子位的测算，目前我国脑机接口设备的市场规模在十亿级，约占全球市场总份额不足十分之一。到2040年，我国脑机接口行业综合市场规模有望超过1200亿元，CAGR约26%，直接市场规模（主要为设备）可能超过500亿，CAGR达到21%。根据PrecedenceStatistics数据，2023年全球脑机接口市场规模为23.5亿美元，预计到2033年将增至108.9亿美元，2024年至2033年的复合年增长率为17.2%。20232024E2025E202u侵入式脑机接口a半侵入式脑机接口a非侵入式脑机接口2013年以来，美国、欧盟、日本均在战略层面对脑机接口进行布局，带动了产业发展。美国启动“大脑研究计划”，欧盟发起“人类脑计划”，日本制定Brain/MINDS计划(BrainMappingbyIntegratedNeurotechnologiesforDiseaseStudies)。以2013年为分水岭，此后全球新增脑机接口数量快速上升，直至2018年之后放缓。截至2023年1季度，截至2023年1季度，全球脑机接口代表性企业数量超过500家。据DataBridgeMarketResearch统计，截止2022年底，全球脑机接口代表企业融资累计超过17.4亿美元，其中美国占全部总投融资额的50%，中国占比接近30%。投融资活动主要集中在早期风险投资（天使轮、种子轮、A轮马斯克旗下的Neuralink等明星企业受资本的关注度较等政府部门资助了多家高校和公司开启脑机接口相关研究，科研项目制造出转基因狨猴进行多种神经技术研究，以此加深对对人类大脑疾病，如老年性痴呆和精神分裂症等精神病和神经性疾病资料来源：Brain/MINDS、思瀚产业研究院、百度百科、中国科协创新美国在脑机接口的理论、方法和实践方面处于全球领先地位，大部分侵入式脑机接口研究集中在美国，神经界面技术不断创新并取得成果，如外周神经电极、三维电极、柔性电极、环形电极和光遗传技术的应用。相比之下，欧盟和欧洲国家更注重神经疾病研究，主要聚焦于非侵入式脑机接口，而日本则侧重非侵入式脑机接口，并推动脑机接口与机器人系统的集生物电系统（脑电及心电）研究。2019年，成功开在人类患者和非人类灵长类动物的神经元群体编码、脑机接口和神经假具有开创性研究。支持用覆盖广大皮层区域的电极来提取神发布了一款可同时采集脑电、功能近红外脑功能像，以及其他常规生理参数（脑机接口领域的全球临床试验动态中，干预性研究的数量显著多于观察性研究，占据80%健康受试者（Healthy）要性健康受试者（HealthySubject健康受试者的研究集中在评估脑机接口技术对正常功能Blindsight进入审查快车道：2024年9月，埃隆·马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink宣布，其实验性大脑植入设备“盲视”（Blindsight）已获得美国FDA的“突破性设备”认定。FDA的“突破性设备”认定是FDA2015年启动的一种“绿色通道”机制。获得这一认定后，“盲视”设备将享受FDA提供的优先审查权，从而加速其研发和上市进程。根据2024年4月马斯克公开发布的信息，该植入设备已经在猴子身上起效。Neuralink已经在两位患者身上植入了该设备。“盲视”Blindsight旨在帮助患者恢复视力。马斯克曾在社交平台上表示，这种设备“将使那些失去双眼和视神经的人恢复视觉”，并且如果视觉皮层完好无损，它甚至可以让那些从出生就失明的人重见光明。损伤患者通过思考控制设备；二是内置微电极的大脑护理设备，植入后可优化电信号，提高大脑效率。马斯克还Neuralink通过精细雕刻头骨表面以减少植入物下方间隙，降低脱落风资料来源：百度百科、凤凰网财经、36氪、澎脑机接口为新质生产力提出的九大未来产业之一。脑机接口技术快速发展，广泛应用于医疗健康和智能生活领域。我国虽研究起步较晚，但重视程度不亚于发达国家，2014年发布“脑科学与类脑科学研究”，2015年就已出现了诸多支持性政策，近两年已经将此技术上升为国家战略。中科院于2022年成立脑科学与智能技术卓越创新中心。中国政府高度重视BCI技术的发展，将其列为《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《“十四五”规划纲要》中的重点发展领域。能”等9项产业列入未来产业，并提出开展脑机接口标准化路线图研究。2024年，二十届三中全会提出“健全因地制宜发展新质生产力体制机制”，推动新质生产力发展。脑机接口作为新质生产力的代表，有望得到持续的政策支持。术之一的发展方向，促使各界加大对脑机接口技术研发、应用推产业列入未来产业，提出开展脑机接口标准展的实施意见类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心的脑机接口产品，鼓励探索在医疗康复、无人驾我国脑机接口研究始于1990年代末，清华大学率先创建了基于稳态视觉诱发电位（SSVEP）的脑机接口新范式，现已成为无创脑机接口的三大主要范式之一。近年来，国内研究取得显著进展：清华大学在高速无创脑机接口字符输入方面，华南理工大学在多模态无创脑机接口方面，天津大学在神经康复和航天应用方面，上海交通大学在情感识别方面均取得了突出成果。尽管国内研究团队主要集中于非侵入式脑机接口，并取得显著进展，但也在侵入式脑机接口方面有所探索。浙江大学开发了大鼠导航系统和猴子皮层脑电控制机械手的研究，清华大学实现了首个基于无创医学影像技术导引的微创脑机接口系统。目前，我国在侵入式神经接口设备领域处于初期阶段，虽然部分产品与欧美医疗公司临床产品相似，但在核心范式、芯片、通信协议、算法及材料等方面仍存在短板。脑机接口技术的产业化发展处于起步阶段，尽管与欧美发达国家仍有差距，但近年来差距逐渐缩小，部分领域已接轨国际水平，个别方面已走在前沿。在脑机接口医学应用研究中，中美位居前二。全球已有92个国家开展脑机接口医学应中心性分别为0.45和0.39。在机构层面，德国图宾根大学（144篇）、美国加州大学圣地亚哥分校（142篇）、美国哈佛大学（96篇）位列前茅。排名前10的机构中心性均低于0.1，显示脑机接口医学研究尚较为分散，未出现主导性顶尖研究机构，未来发展潜力巨大。表8：2013年—2022年脑机接口12345资料来源：Nationallibrary队在基于脑机接口的植物人意识检测方面取得很好的科研成果；接口研发平台及多个脑机接口系统，包括脑控轮椅，脑控护理床、脑控电工程等重大领域的工程应用，开展了以神经工效感知交互、人工机器人、新型脑-机接口与定量脑电信息标定等为代表的神经系统认研究基于脑机接口技术的脑卒中病人的新型康复技术、肌萎缩侧索硬重点研究脑信息处理与脑-机交互控制和通信的队脑机接口正处于由基础研究向临床应用转化的重要阶段，新的想法和技术正在得到积极的探索与验证。我国在脑机接口领域的临床试验数量正在逐渐增加。且当前正在进行的试验数量远超过已完成的试验数量。在中国已注册的脑机接口临床试验中，约有65%属于早期探索研究和预试验阶段，进入更高阶段的研究（例如1期、2期临床试验）则相对较少，距离真正的临床应用还存在一定差距。就临床试验阶段而言，中国在1期和2期试验数量上已与国际水平基本持平，但在3期试验方面尚落后较多。3期临床试验资金成本较高，通常需要招募大量患者、组建多中心试验团队、引入先进检测设备等。未来，伴随产业化前景进一步明朗、法规政策进一步完善，预计未来临床三期数量将有所增加。86420543221111各大科技企业也在不断进行脑机接口相关研究。10月，华为公开一项脑机接口新专利，名为“控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片”，已在国家知识产权局网站发布，提供相关方法及系统设计。在2023年6月，公司曾公布过一项名为“一种脑机接口装置和信息获取方法”的专利。相比此前的专利，华为本次公布的专利更接近脑机接口的具体实际应用层面，技术成熟度更NEO让瘫痪患者再次运动。2024年11月，博睿康医疗科技（上海）有限公司与清华大学生物医学工程系洪波教授团队合作研发的脑机接口产品NEO，在复旦大学附属华山医院完成了全国第三例、上海首例临床植入手术。患者已瘫痪4年，系因车祸导致颈椎错位，手部无法抓握，无法站立。手术后患者恢复良好，术后第三天已能下床坐轮椅。该脑机接口系统由植入人体的芯片和一套体外装置组成。患者可像给手机充电一样，将小型磁吸线圈放置在头皮上，与体内设备连接，提供电力、传输信号并进行实时算法更新。此外，系统还配有气动手套，患者通过脑电信号控制手套完成抓握等动作。NEO于今年8月成为我国首款进入创新医疗器械特别审查程序的脑机接口产品，计划于2025年在全国约10个中心开展30-50例脑机接口植入手术，入组患者为脊髓损伤患者。2022年，强脑科技研发的智能仿生手拿到了FDA认证，该产品的使用者不需要做任何手术，就可以灵活地控制每一根手指，完成弹钢琴或者攀岩这种对精度要求非常高的活动，做到“手随心动”。强脑科技的智能仿生手价格在10万元—20万元，是海外同类型产品价格的1/5。中科信息：公司由创立于1958年的中国科学院成都计算机应用研究所整体转制而来，拥有张景中院士和杨路首席科学家领衔的包括基础理论、关键技术、工程与产品全过程的创新体系，团队近500人，其中高级职称人员近87人，还包括四川省学术带头人5人，国务院政府津贴专家7人。公司作为国内领先的基于人工智能的行业信息化整体解决方案提供商，以高速机器视觉、大数据为核心技术，在智慧政务、智能制造、智慧城市、智慧健康领域，面向政府、烟草、油气、医疗、特种印刷等行业提供信息化整体解决方案、智能化工程和相关产品与服务。公司是中共中央办公厅、全国人大常委会办公厅指定的全国大会的选举设备和服务提供商。 中科信息引入医疗脑机接口技术用于麻醉与康复，利用引进的脑机接口设备采集病患者疼痛反应数据，传输到公司自主研发的医疗产品中，以提升产品的分析精准度和治疗效果。在智慧麻醉方面，公司将脑机接口技术引入自主研发的、应用于医疗的智能麻醉辅助系统（智能麻醉机器人以提升该系统诊断功能。在智慧康复方面，公司与四川大学华西医院专家进行合作研发。在脑科学研究方面，公司2022年获成都市批准成立“脑认知与智慧医疗创新应用实验室”，主要开展人工智能关键技术、医工交叉关键技术研究，搭建技术研发平台、业务研发平台、移动应用研发平台，研发麻醉智能辅助维持系统升级产品、医疗设备物联网系列化产品、区域智慧医康养一体化平台升级产品、医疗康复升级产品等系列产品。岩山科技：公司创立于2005年，坐落于上海张江高科技园区,发展至今,办公面积达一万五千平方米。作为一家互联网企业，公司以互联信息服务业务为基础，开始着力打造“移动互联+多元投资”的双轮驱动发展战略。旗下拥有12款知名软件和产品，覆盖用户2.6亿。公司以互联信息服务为基础，推动“移动互联+多元投资”的双轮驱动发展战略。业务涵盖计算机软硬件系统的开发、集成、咨询、销售与服务，出口自产产品及进口相关设备和材料，以及信息服务业务（如短信息服务，不含互联网信息服务）。公司还涉足实业投资和控股成员企业的相关经营活动。 搜索引擎分流业务岩山科技已于2023年8月成立了上海岩思类脑人工智能研究院有限公司，致力于开展大脑内部状态解析、非器质性重大脑疾病的诊断和干预等前沿领域的研究，通过群体神经信号分析建模、脑电大数据和神经大模型等研究方法，将大脑动态网络实时精准解码作为核心突破方向展开系统性研究，并拓展其在脑疾病、人机交互等领域的广泛应用。岩思类脑研究院聚焦脑电大模型研发，跳过电极与芯片等硬件开发，前瞻性布局适配非侵入式与侵入式脑电信号的海量数据处理。通过预训练脑电大模型，研究院旨在捕捉脑电信号变化规律，将压缩提取的本征特征用于下游任务，实现大脑意图的精准转译，从而赋能实时、高效的人机交互系统。目前岩思类脑研究院已经开始尝试进行脑电大模型的预训练。公司已经完成了部分基于脑电闭环实时调控技术的商业化产品的原理测试，并正在进行工程验证测试。这项技术预计将在近期发布，标志着岩山科技在脑机接口领域的持续探索和创新。岩思类脑研究院目前尚处于研究阶段，尚未产生营业收入。诚益通：公司成立于2003年，2015年在深交所创业板上市，是国内领先的生物制药智能制造与康复医疗设备综合解决方案提供商。总部位于北京市中关村大兴生物医药产业基地，在北京、江苏盐城、广东广州设有三大生产基地。在生物医药智能制造领域，公司通过数字化技术、自动化控制、人工智能和过程分析技术，集成智能装备、物流系统及MES、ERP等信息化管理平台，助力生物制药企业实现数字化转型与全生命周期质量追溯。2017年整合龙之杰后，业务拓展至康复医疗设备领域，提供康复学科建设综合解决方案。目前，公司业务涵盖医药生物智能制造和康复医疗设备两大板块。未来，诚益通将秉承“让制造更智能，让大众更健康”的使命，实施“一体两翼”与“双