2023中国脑机接口行业研究报告

2023脑机接口行业研究报告创业邦研究中心2023年07二、市场竞争分析行业图谱宏观市场情况市场参与者、参与者画像、细分领域头部企业国内外企业发展情况研究问题三、投融资分析投融资整体趋势轮次分布地区分布赛道分布活跃投资机构大额融资事件一、脑机接口概述脑机接口的概念、科学意义、分类脑机接口50年发展沿革、国内发展情况脑机接口政策梳理脑机接口头部企业Neuralink介绍脑机接口产业链关键技术盘点脑科学最新基础研究成果、人工智能带来的发展契机脑机接口的技术应用：医疗健康、娱乐、教育、智能生活、军工等脑机接口当下技术成熟度、应用场景和痛点脑机接口未来发展趋势四、投资建议行业总结投资建议与风险提示目录01行 业 综 述02市 场 竞 争03投 融 资 分 析04投 资 建 议行业综述今年是脑机接口一个重要年份，脑机接口（brain computer interface，BCI）专有名词1973年创立，现在正好50年。作为人机交互的特殊形态，脑机接口颠覆传统的人机交互必须有肌肉组织参加的方式，可直接从大脑提取信号控制外部设备，替代、恢复、补充或改善大脑的功能，在医疗健康、教育、游戏娱乐等领域拥有广泛的应用场景。定义：人脑和外界环境间新的交互方式• 脑机接口（Brain Computer Interface，BCI )，旨在大脑与外部环境之间建立一种不依赖于外周神经系统的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。• 分类：脑机接口系统可以根据脑信号采集的方式，分为侵入式和非侵入式脑机接口；也可以根据脑机接口范式/感觉刺激/采用的信号进行分类，可分为单一范式/单一感觉刺激/单一脑信号的脑机接口和混合脑机接口。▲脑机接口硬件和软件示意▲脑机接口基本原理和框架资料来源：创业邦研究中心综合整理诱发范式信号采集识别模型与机器学习控制器设备控制输出反馈信号预处理特征提取信号解析脑机接口硬件层软件层脑电信号采集设备脑电信号处理设备核心材料和器件电极芯片电源脑电信号分析通信计算安全隐私核心算法意义：脑疾病患者群体规模增多，但基础研究相对落后▲脑部疾病相关药物从临床试验最终走向上市的概率仅5.9%，在所有疾病药物中的研发成功率最低，并且近年来批准的神经系统疾病药物的数量也维持在个位数。（数据来源：BIO、QLS Advisors、Biomedtracker）• 脑机接口在医疗领域的疾病治疗、功能恢复上展现出巨大的价值。首先，全球范围内脑疾病患者群体规模庞大，据世界卫生组织定量评价，全球脑疾病患者约占全部疾病的11%，社会负担接近人类疾病总负担的30%，已超过心血管疾病或癌症。数据显示，仅我国各种脑疾病患者人数近1.3亿未能满足的临床需求持续存在。• 其次，脑部疾病的药物研发难度很大，很多神经、精神疾病的致病机理尚未明确，临床试验设计的难度也很高，且神经类药物也常常伴随着较明显的副作用。▲肿瘤药物继续在批准名单中占据主导地位，而感染性疾病和神经疾病的批准数量相对较少。（数据来源：Nature Reviews DrugDiscovery）12222335106102468101214心血管诊断试剂眼科内分泌代谢自身免疫性疾病感染血液皮肤肿瘤神经消化2022年FDA批准药物的治疗领域分布数量23.9%15.5%7.9%5.9%00.10.20.3血液病代谢疾病所有适应症神经科学疾病2011年~2020年各种类疾病药物从临床期到上市的成功率成功率分类：侵入式信号采集质量更高，非侵入式更安全• 脑机接口系统可以根据脑信号采集的方式，分为侵入式和非侵入式脑机接口；• 也可以根据脑机接口范式/感觉刺激/采用的信号进行分类，可分为单一范式/单一感觉刺激/单一脑信号的脑机接口和混合脑机接口。资料来源：创业邦研究中心综合整理按脑信号采集的方式▲不同种信号采集方式的区别按脑机接口范式单一范式 混合范式运动想象BCISSVEPAEPP300激发大脑运动皮层脑电节律变化的脑电信号作为输入。稳态视觉诱发电位听觉诱发电位脑诱发电位▲不同种信号采集方式的优劣势比较侵入式脑机半侵入式脑机非侵入式脑机机理通过手术等方式将电极直接植入患者大脑皮层通过手术方式植入电极，但电极处于颅腔内，未达到大脑皮层无需手术，只需将电极附着在头皮上优势可以获得高强度、高质量的信号相较于侵入式脑机接口，免疫反应和炎症反应发生率均更低，安全系数更高。避免昂贵的手术费用和不良反应的发生劣势经济成本和安全风险均较高，极有可能引发免疫反应和炎症反应，从而导致信号质量下降相较于侵入式脑机接口，采集到的信号较弱采集信号弱对科学研究的贡献更微观更精确，擅长提取控制类信号，但采集数据量少，个体特征差异大更宏观，擅长反映趋势性和用户行为，但不够精确侵入式 半侵入式非侵入式发展沿革：诞生于50年前，近年来在应用实验阶段持续深入•50年前，美国加州大学洛杉矶分校的计算机科学家雅克·维达尔设想，通过放置在头皮上的电极可检测到大脑发出的实时信号翻译后用于控制计算机，首次描述了脑机接口的科学概念与设想，“脑机接口”概念诞生。•根据睿兽分析数据，2015年~2020年成立的中国脑机接口企业逐年缓慢攀升，至2021年达到顶峰，说明产业化进程逐渐加速，近两年随着头部企业进入临床阶段，行业技术迭代有利于消费级脑机接口找到落地场景，一系列行业标准和政策也在不断跟进。资料来源：信通院知产中心，《脑机接口技术创新与产业发展白皮书》2023脑机接口大事件•5月4日，由南开大学段峰教授团队牵头的全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京取得成功；•5月25日，Neuralink宣布已获美国食品和药物管理局批准开展人体试验；•7月13日，联合国教科文组织在巴黎召开会议，讨论如何规范读脑技术以保护隐私等人权19241970•DARPA国家力量介入•BCI首发论文•为盲人制造光幻觉•BrainGate技术实现脑机互连•国际会议召开指明方向•发现脑电波•多国科研高校纷纷研究脑机接口，科研论证已经非常充分•Neuralink为代表的初创公司推出概念产品198019902000证 实 猴 可 快速 学 会 控 制单 个 神 经 元放电频率找 到 猴 肢 体运 动 方 向 和神 经 元 放 电关 系 及 编 码运动实 时 捕 捉 复杂 神 经 信 号并 控 制 外 部设备1999年，清华 发 表 脑 机接口论文2 0 0 4 年 ，BrainGate实现侵入式治疗瘫痪病人学术探索科学论证应用实验2014年，巴西世界杯用机械外骨骼开球2016年，瘫痪病人用BCI+VR实现行走2017年，Facebook实现意念打字2021年，FDA批准Synchron的BCI进行人体试验2016年，天津大学促成中国天宫二号太空脑机交互实验2018年，BCI领域山东企业首获医疗器械产品注册认证2019年天津大学脑语者芯片发布，清华助力渐冻人意念打字2020年，中国浙大植入式BCI协助患者喝可乐2021年7月，中国电子标准院正式发布了《脑机 接 口 标 准 化 白 皮 书（2021版）》2018年，DARPA以BCI操控无人机2020年，Neuralink给猪植入脑芯片未来发展趋势：从脑机接口向脑机智