脑机接口行业研究报告：当科幻走向现实

脑机接口行业研究1当科幻走向现实——脑机接口行业研究报告文/马屹峰摘要脑机接口（BCI）作为神经科学与信息科技交叉融合的战略性新兴技术，通过建立大脑与外部设备的直接通信通路，突破了传统人机交互的生理局限，在医疗康复、消费电子等领域具有广泛应用前景。本文系统阐释了脑机接口行业的定义、分类标准与技术体系，梳理了中央与地方协同的政策支持体系，剖析了产业链结构和市场规模增长趋势，分析了产业发展面临的挑战，并提出分阶段的发展建议。正文一、脑机接口行业的定义、分类及构成脑机接口（Brain-ComputerInterface,BCI）是神经科学与信息科技交叉融合的领域，通过特定技术手段在生物大脑与外部设备之间建立直接通信通路，达成脑信号与设备指令的双向转换，绕过神经肌肉等常规传导路径，实现人机交互。脑机接口技术打破了传统人机交互对肢体动作或语言输入的依赖，使大脑与设备的直接交互从科幻走向现实，为多个领域的发展提供了新的可能。从分类看，脑机接口通常可分为非侵入式、半侵入式和侵入式三类。从构成来看，脑机接口系统的工作流程主要包含五个环节：其一是信号采集，通过电极或传感器捕捉大脑神经元活动产生的相关信号；其二是信号处理，对采集到的微弱信号进行放大、滤波、去噪等预处理，去除干扰因素；其三是解码转换，利用算法将预处理后的神经信号转化为设备可识别的指令；其四是执行控制，外部设备接收指令并完成相应操作；最后是反馈环节，将设备执行结果通过适当方式回传至大脑。这五个环节共同构成了脑机接口技术的基本框架和循环通路，以保障信息传输的顺畅与有效。脑机接口行业研究行业研究脑机接口行业研究2图 1脑在环路通信系统资料来源：清华 IDG 麦戈文脑科学研究院高小榕/高上凯教授，大公国际整理二、未来的产业——脑机接口行业的政策支持脑机接口作为具有战略意义的新兴技术，其发展离不开政策的引导和支持。当前，中国已构建起多层次的政策支持体系，覆盖技术研发、临床转化、市场培育等多个环节，形成了国家战略引领、部门协同配合、地方精准落实的特点，搭建了全方位的政策保障网络，为产业发展提供了明确的方向指引和制度支撑。脑机接口行业研究3三、脑机接口行业市场概况随着技术突破的持续推进和政策支持的不断加强，脑机接口市场逐步从培育期进入发展期，形成了较为完整的产业链结构，应用场景不断拓展，市场规模逐步扩大，竞争格局也逐渐清晰，逐步形成了以中美为主，其他国家跟进的产业格局。其中，中美两国在脑机接口领域的专利数占全球总数的七成，企业数占全球总数的六成，融资占全球总数的七成。脑机接口行业研究4图 2全球脑机接口产业链国家分布（个）资料来源：中国信息通信研究院、脑机接口产业联盟，大公国际整理3.1 产业链结构脑机接口产业链主要包括技术研发、产品制造和场景应用，形成了上游核心器件与技术、中游系统集成与方案提供、下游应用场景的产业链结构。上游核心器件与技术是产业链的基础，主要包括电极材料与制造、芯片与硬件平台、算法与软件三个细分领域。电极材料与制造领域，侵入式电极以柔性电极、高密度微电极阵列为主要发展方向，非侵入式电极则以干电极、柔性传感器为主；芯片与硬件平台领域，信号采集芯片主要用于多通道信号同步采集，信号处理芯片主要是专用智能芯片；算法与软件领域，信号处理算法多用于降噪、特征提取等，解码模型分为专用算法和普适算法，开发平台则为相关技术研发和应用提供工具支持。中游系统集成与方案提供是产业链的核心，负责将上游核心器件整合为完整的脑机接口系统，并根据下游应用场景的需求提供定制化服务。具体分为三类：一是侵入式系统提供商，多用于医疗的植入式系统研发与生产；二是非侵入式系统提供商，多用于消费电子和大众健康领域的产品开发；三是综合解决方案提供商，提供从硬件设备到软件算法的一体化服务。下游应用场景是产业链的需求端，决定了市场规模的增长潜力和产业发展方向。目前，脑机接口的应用场景已覆盖医疗健康、消费电子、工业与专业应用、科研等领域。医疗健康是目前规模较大的应用领域，主要包括神经康复、神经疾病治疗、辅助沟通、精神健康监测等，是当前市场发展的主要驱动力；消费电子领域的应用包括娱乐互动、智能设备控制、健康监测等，随着技术的普及和成本的降低，市场潜力逐步增长；工业脑机接口行业研究5与专业应用领域包括高危环境作业辅助、精密操作支持等，具有特定的市场需求；科研领域的应用主要为脑科学研究提供技术工具，助力基础研究的开展。3.2 市场规模与增长预测全球脑机接口市场正处于逐步增长阶段，技术进步、政策支持和需求释放共同推动市场规模扩大，根据 Precedence Research 发布的数据，2024 年全球脑机接口市场规模约 27.4 亿美元。据麦肯锡测算，2030 年全球脑机接口在医疗应用领域的市场规模或达400 亿美元，随着临床应用的逐步推广和消费电子产品的不断普及，市场将进入稳步增长阶段。图 32018～2033 年全球脑机接口市场规模（十亿美元）资料来源：Precedence Research，大公国际整理中国市场的增长势头较为明显，2024 年中国脑机接口市场规模为 32 亿元，年增长率为 18.8%。得益于政策支持力度的加大、临床应用的加速推进和消费市场的逐步兴起，根据 Precedence Statistics 预测，2040 年中国脑机接口行业市场规模有望超过 1200亿元，复合年均增长率约 26%，保持在较高水平，成为全球脑机接口市场的关键增长极。分应用场景来看，医疗健康领域仍是中国市场的主要组成部分，随着医保覆盖范围的扩大和临床应用的普及，医疗健康领域将保持稳定增长；消费电子领域是增长较快的细分市场，预计在未来几年进入规模扩张期，相关产品将逐步走向大众消费市场；工业与专业应用领域目前规模较小，但具有特定的发展潜力，未来有望成为市场增长的补充。市场增长的主要驱动因素包括四个方面：一是技术进步降低了应用门槛，侵入式技术的安全性和有效性逐步提升，非侵入式技术的精度和成本控制取得进展，推动技术在更多场景的应用；二是政策支持为市场发展创造了良好环境，多个国家和地区出台相关脑机接口行业研究6政策，支持技术研发和临床转化，加速产品上市进程；三是医疗健康领域的需求为市场提供了稳定支撑，相关患者的康复需求较为迫切，为医疗级脑机接口产品提供了持续的市场需求；四是消费电子市场的潜力逐步释放，随着消费者对新兴科技产品的接受度提升，相关消费级产品将迎来更广泛的应用。四、脑机接口产业面临的挑战及解决方案尽管脑机接口产业发展势头良好，技术突破和政策支持为产业发展提供了重要支撑，但当前产业仍处于发展初期，面临技术、临床应用、人才、伦理安全等多方面的挑战。4.1 技术挑战技术层面的挑战是当前脑机接口产业面临的主要问题，主要集中在信号质量与稳定性、功耗与续航两个方面。在信号质量与稳定性方面，不同技术路线面临各自的问题：非侵入式技术受颅骨和头皮组织的影响，信号强度较弱、空间分辨率不高，难以捕捉深层脑区的神经元活动；侵入式技术虽然信号质量更优，但植入物可能引发脑组织的炎症反应和组织增生，导致信号随时间变化而衰减；同时，由于人体的脑电信号模式存在差异，算法的通用性不足，使用者往往需要经过长时间的训练才能熟练操作，增加了技术