2023脑机接口行业 研究报告 创业邦研究中心 2023年07 研究问题 一、脑机接口概述 三、投融资分析 脑机接口的概念、科学意义、分类 投融资整体趋势 脑机接口50年发展沿革、国内发展情况 轮次分布 脑机接口政策梳理 地区分布 脑机接口头部企业Neuralink介绍 赛道分布 脑机接口产业链关键技术盘点 活跃投资机构 脑科学最新基础研究成果、人工智能带来的发展契机 大额融资事件 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 二、市场竞争分析 四、投资建议 行业图谱 行业总结 宏观市场情况 投资建议与风险提示 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 目录 01 02 03 04 行业综述 市场竞争 投融资分析 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 信号解析 硬件层 脑电信号采 集设备 核心材料和 器件 电极 诱发范式 软件层 脑电信号处 理设备 芯片 电源 脑电信号分 析 核心算法 通信计算 安全隐私 信号采集 信号预处理 特征提取 控制器 输出反馈 ▲脑机接口硬件和软件示意 识别模型与 机器学习 设备控制 ▲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 意义：脑疾病患者群体规模增多，但基础研究相对落后 • 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。 2011年~2020年各种类疾病药物从临床期到上市的成功率 2022年FDA批准药物的治疗领域分布 14 0.3 12 23.9% 10 10 0.2 8 15.5% 6 6 0.1 7.9% 5.9% 5 4 2 3 2 2 2 3 2 1 1 成功率 ▲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 ： B I O 、 Q L S A d v i s o r s 、 Biomedtracker） 消 化 神 经 肿 瘤 皮 肤 血 液 感 染 神经科学疾病 内 分 泌 代 自 谢 身 免 疫 性 疾 病 所有适应症 眼 科 代谢疾病 诊 断 试 剂 血液病 心 血 管 0 0 数量 ▲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 Drug Discovery） 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。 运动想象BCI 单一范式 按脑机接口范式 混合范式 侵入式 按脑信号采集的方式 半侵入式 非侵入式 SSVEP 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 AEP 听觉诱发电位 P300 脑诱发电位 侵入式脑机 ▲不同种信号采集方式的区别 半侵入式脑机 非侵入式脑机 通过手术等方式将电极直接植入 通过手术方式植入电极，但 无需手术，只需将电极附 机理 患者大脑皮层 电极处于颅腔内，未达到大 着在头皮上 脑皮层 可以获得高强度、高质量的信号 相较于侵入式脑机接口，免 避免昂贵的手术费用和不 优势 疫反应和炎症反应发生率均 良反应的发生 更低，安全系数更高。 经济成本和安全风险均较高，极 相较于侵入式脑机接口，采 采集信号弱 劣势 有可能引发免疫反应和炎症反应， 集到的信号较弱 从而导致信号质量下降 对科学研究 更微观更精确，擅长提取控制类信号，但采集数据量少，个 更宏观，擅长反映趋势性 ▲不同种信号采集方式的优劣势比较和用户行为，但不够精确 的贡献 体特征差异大 资料来源：创业邦研究中心综合整理 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。 2021年，FDA批准 2021年7月，中国电子 Synchron的BCI进 标准院正式发布了《脑 行人体试验 机接口标准化白皮书 2020年，Neuralink给 （2021版）》 猪植入脑芯片 2018年，DARPA以 2020年，中国浙大植入 BCI操控无人机 式BCI协助患者喝可乐 2017年，Facebook 实现意念打字 2019年天津大学脑语者芯片发 布，清华助力渐冻人意念打字 2016年，瘫痪病人用 BCI+VR实现行走 2018年，BCI领域山 2014年，巴西世界杯 东企业首获医疗器械 用机械外骨骼开球 产品注册认证 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 实时捕捉复 运动 杂神经信号 并控制外部 设备 1999年，清 华发表脑机 接口论文 1924 1970 学术探索 • 发现脑电波 1980 2 0 0 4 年 ， BrainGate实现侵 入式治疗瘫痪病人 1990 科学论证 • • • • • 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 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》 2016年，天津大学 促成中国天宫二号 太空脑机交互实验 2000 应用实验 • 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 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 未来发展趋势：从脑机接口向脑机智能进阶 • 随着相关技术的不断进步和创新，脑机接口在硬件、软件、算法等方面将会不断完善和提升，显现出三种发展趋势。  逐渐从简单的单向脑机接口（产生、获取解析脑信号）到人机交互，最后达到人机共融、协同决策的高智能状态； 接口 • 脑信号产生 • 脑信号获取 • 脑信号解析 交互 智能 • 神经调控 • 闭环控制 • 协同适应 • 人机共融 • 协同决策  产品将从单一模式向组合模式发展；  脑电信号采集设备将具备小型化、无线化等特征。 资料来源：华兴资本，创业邦研究中心 行业现状：技术壁垒众多，产品研发和迭代需平衡兼顾各种因素 • 从宏观的产业化角度看，脑机接口系统核心技术壁垒很多：非侵入式主要在脑科学的基础研究、AI算法等；侵入式主要在电 极、芯片、临床诊疗，产品研发和上市流程相对更复杂。 • 从微观的企业生产角度看，包括良品率提升等关键环节都成为研发和量产优质脑机接口产品的必修课。 技 术 流 程 核心技术壁垒 电极 芯片 手术 脑电信 号采集 脑电信 号处理 脑电信 号分析 应用端 外设 应用端 软件 硬件 产 业 链 数据+算法 硬件+软件 上游 ·脑电采集设备 ·芯片 ·相关算法 ·外部嵌套 中游 • 脑电采集平台 • 脑机接口设备 ▲脑机接口核心技术壁垒 下游 • 娱乐 • 教育 • 医疗机构 • 科研机构 • 军事 …… 软件 实验  供应商资源  软件开发  实验团队  设计经验  内容管理  实验经验  良品率提升  了解用户  实验范式  实验数据  成本控制 算法  特征提取  算法模型  数据结构 ▲脑机接口产品研发生产环节攻克难点 资料来源：创业邦研究中心综合整理 行业现状：技术壁垒众多，产品研发和迭代需平衡兼顾各种因素 • 同时，在产品研发和迭代的过程中，目前最大的技术挑战之一是平衡性能、可用性、可商业化等因素，同时符合政策审批要 求，未来有可能会涉及伦理、隐私安全等社会问题，更加考验企业的市场化策略和资源整合能力。 数据层 信号采 集层 反馈层 伦理标准 神经数据标准(格式、 共享、通讯等) 脑机接口系统 关键指标 安全 伦/理 脑机算法标准 安全与隐私保护标准 脑机应用标准 解析层 系统参考架构标准 基础共性 术语标准 应用层 衡量指标 响应时间 性能指标 识别正确率 可输出指令数量 菲茨吞吐量 可用性指标 易用性 长效性 脑机I/0接口标准 ▲脑机接口标准框架 ▲脑机接口系统关