腦機接口：人腦與數字世界的融合

技術發(fā)展史

對BCI的研究可以追溯至1924年德國精神病學家漢斯·伯杰（Hans Berger）發(fā)明了腦電圖（EEG），作為非侵入性的大腦監(jiān)測技術。直至70年代，美國學者首次正式提出BCI的概念，并嘗試用計算機處理EEG信號。截至20世紀末期，BCI仍處于以基礎研究為主的鋪墊階段。

21世紀初，BCI技術研究逐步轉向以醫(yī)療為主的應用領域，成果產出集中于美國的各個校園，歷經50多年的研究，BCI技術得 到了迅速發(fā)展，目前正處于產業(yè)落地階段。技術競爭的戰(zhàn)略布局從以往多國政府、科研院所之間轉向了市場和企業(yè)，各大企業(yè)紛紛投資研發(fā)BCI技術。

應用領域

BCI的技術應用最初在醫(yī)療健康領域，由20世紀70年代首次開發(fā)了用于癲癇治療的植入性BCI，針對于神經功能障礙患者實施腦功能監(jiān)測和控制，起到了輔助溝通及運動功能、慢性疼痛管理、癲癇治療、精神治療以及意識與認知診斷治療的功效，在技術成熟度和高度專業(yè)化的協(xié)同作用下，醫(yī)療健康是BCI目前離商業(yè)化最近的應用領域。

隨著技術的發(fā)展應用領域不斷拓寬，BCI技術預期應用于游戲、教育、智能家居、自動駕駛甚至軍事等領域，BCI技術的發(fā)展可以最大化地泛化大腦功能，使各個領域更具便捷性。

BCI通過實現(xiàn)多感官體驗和深度社交互動，可以最大化滿足游戲娛樂的沉浸感和吸引力；教育方面，通過監(jiān)測學生的學習狀態(tài)和與VR的結合，為學生提供個性化的學習方案和更為身臨其境的學習環(huán)境；另外可以實現(xiàn)改善智能家居和自動駕駛的體驗感；至于軍事領域，BCI具有更廣泛的應用前景。BCI可以幫助士兵提高戰(zhàn)場意識、增強決策能力，以及實現(xiàn)更為精準的武器控制。此外，BCI還可以用于軍事訓練和康復等領域，提高軍事行動的效率和效果。

研究面臨的問題

當前BCI研究面臨的問題，包括技術短板效應明顯、安全問題和倫理問題。

技術短板效應明顯

作為跨學科研究促動的行業(yè)之一，BCI技術的發(fā)展需要多個學科發(fā)展的共同支撐，然而任何一個學科的落后都會造成短板效應，制約BCI技術發(fā)展。

對大腦反饋刺激和工作機制的神經科學研究受限。解決“從腦到機”方向的輸出、解讀問題，以及控制的效率和準確率則會遙遙無期。

若生物醫(yī)學工程學科的發(fā)展不夠，可能導致在BCI設備的設計和制造方面遇到瓶頸，難以實現(xiàn)設備的性能和穩(wěn)定性。

若計算機技術不夠先進，軟硬件設備性能低下，難以實現(xiàn)高精度的信號采集和處理。算法的研發(fā)不夠成熟，會使BCI難以實現(xiàn)準確的控制和反饋。

若生物材料學發(fā)展受制，侵入式接口則需面臨對腦部損傷的問題，刺激的準確性亦會受制。

安全問題

安全問題使BCI技術受到更多制約。BCI設備可以收集并傳輸用戶的大腦信號，這些信號可能包含用戶的私人思想和感受。如果這些信號被惡意第三方剽竊、攔截，可能會導致隱私泄露和數據安全風險；除此之外，身心健康問題亦值得重視，BCI設備的植入和佩戴存在潛在感染、組織損傷風險，長期使用BCI設備可能對使用者的心理健康產生成癮、依賴等負面影響。

倫理問題

包括潛在的思維控制和公平公正問題。BCI技術使得用戶可以利用思維控制外部設備。這種能力亦可能被惡意利用；此外，BCI技術也可能引發(fā)有關公平和公正的討論，如利用BCI技術增強人類能力是否公平等，是否從更深刻的意義上加劇數字鴻溝，導致社會不公平現(xiàn)象進一步加深。

產業(yè)市場結構

隨著科技的不斷發(fā)展，BCI技術逐漸成為全球關注的熱點。浙商證券預計，未來幾年BCI 產業(yè)將得到進一步的完善和發(fā)展，為多個行業(yè)帶來革命性的變革。

上游：BCI核心技術的研發(fā)位，集中在硬件層面，如傳感器、微電極、信號處理算法等。此外，這一環(huán)節(jié)還包括了BCI系統(tǒng)的關鍵硬件和軟件組件的制造。上游市場致力于開發(fā)更高效、更精確的BCI系統(tǒng)，企業(yè)分布占8%。

中游：包括BCI系統(tǒng)的集成和生產。企業(yè)負責將上游的硬件和軟件組件整合到完整的BCI系統(tǒng)中，并進行測試和驗證。此外，中游市場還包括了BCI系統(tǒng)的應用程序開發(fā)者，為特定應用場景開發(fā)定制化的軟件和解決方案，企業(yè)分布占30%。

下游：包括醫(yī)療、教育、游戲等領域的企業(yè)和機構，負責將BCI系統(tǒng)應用到實際場景中，為用戶提供服務，企業(yè)分布占62%。

市場結構方面，2023年，非侵入式BCI占BCI市場規(guī)模的86%。目前，受到BCI技術和倫理、安全等因素的制約，無論是各國科研院所還是企業(yè)，研究重點都側重非侵入式BCI，對非侵入式BCI的研發(fā)投入也高于侵入式BCI。

市場規(guī)模猛增

2023年，全球BCI市場規(guī)模達19.8億美元，預計到2027年市場規(guī)模達33億美元，7年間年復合增長率約為14%。 近年來，BCI市場仍主要以醫(yī)療為主，下游份額占比56%，其他領域包括消費、工業(yè)、教育等；受到技術及安全等因素的制約， BCI主要以非侵入式接口為主。