腦機接口行業(yè)圖譜

腦機接口行業(yè)圖譜1【摘要】行業(yè)圖譜研究是本團隊科技成果轉(zhuǎn)化研究的一項子目標定位于清晰理解前沿科技成果的技術(shù)核心、科創(chuàng)企業(yè)的技術(shù)競爭力及科研工作者的研究進度，從而助力科技成果轉(zhuǎn)化效率的提升。行業(yè)圖譜研究將以系列形式展開，選取國家戰(zhàn)略重點科技領(lǐng)域的商業(yè)應(yīng)本報告為行業(yè)圖譜的計算機科學(xué)系列之腦機接口領(lǐng)域。美國、歐盟、日、韓、澳大利亞等多國已加速布局腦機接口，搶占全球腦科學(xué)競爭戰(zhàn)略高地。中國對該技術(shù)的重視程度不亞于發(fā)達國家，近兩年已經(jīng)將其上升為國家戰(zhàn)略。腦機接口是指在人或動物大腦與外部設(shè)備之1感謝資本市場與公司金融研究中心的實習(xí)生許間創(chuàng)建的直接連接實現(xiàn)腦與設(shè)備的信息交換，其工作流程包括腦電信號的采集、處理、輸出和執(zhí)行，最終再將信號反饋給大腦。其中，腦電信號的采集和處理是核心。腦電信號采集技術(shù)包括腦電信號的放大和模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，軟件主要由嵌入式程序、USB程序和腦電信號處理技術(shù)，包括腦電的預(yù)處理，神經(jīng)元信號提取算法，深度學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)管理，機器學(xué)習(xí)算法，軟件工程等各環(huán)節(jié)，都依賴于GPU、CPU等高性能硬件設(shè)備提供的算力作為基礎(chǔ)，并被集成于腦機接口芯腦機接口的電極、芯片是核心技術(shù)競爭的硬件設(shè)備。目前國內(nèi)缺乏商業(yè)化的侵入式陣列電極，而最先進的電極都是在國外生產(chǎn)或與外國有關(guān)。國內(nèi)的技術(shù)和產(chǎn)品無法與美國的重量級成果如Neuropixel等相媲美。芯片的生產(chǎn)上，高質(zhì)量的原材料和制造設(shè)備均依賴于國外供應(yīng)商，例如硅晶圓主要由美國的Global電等公司生產(chǎn)，金屬線材主要由美國的TEConnectivity和日本的腦機接口的數(shù)據(jù)處理技術(shù)也是關(guān)鍵的核心競爭力。具體指將采集能夠?qū)δX信號進行高效的分類和識別，實現(xiàn)對腦們利用機器學(xué)習(xí)算法實現(xiàn)了運動意圖的準確識別和肢體運動控制。國在侵入式腦機接口的數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面，美國的霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所開發(fā)的尖峰排序Kilosort算法可以從侵入式腦機接口的腦電信號中提取單個神經(jīng)元的信號，然而國內(nèi)沒有研究機構(gòu)或企業(yè)開發(fā)出可綜合來看，腦機接口是一項跨學(xué)科的合作項目，任何一個子領(lǐng)域的差距都使得項目整體無法前行。相比國外，例如芯片技術(shù)研發(fā)、電極材料學(xué)、傳感器的研究、腦神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)研通常從腦電信號采集的角度將腦機接口技術(shù)分為侵入式和非侵入式兩類。侵入式腦機接口目前適用于醫(yī)療、患者治療、神經(jīng)科學(xué)研究等場景，未來有望適用于消費級場景，其技術(shù)壁壘較高，需要進行開顱手術(shù)，將電極植入到大腦皮層及其內(nèi)部采集腦電信號，因此可獲得質(zhì)量較高的神經(jīng)信號；其缺點是容易引發(fā)人體的排異反應(yīng)，產(chǎn)生神經(jīng)瘢痕包裹電極，進而導(dǎo)致神經(jīng)信號質(zhì)量降低。非侵入式腦機接口目前要用電極連接頭皮來獲取信號，對人體傷害較小，技術(shù)難度較低，如使用腦電帽采集腦電信號；但由于顱骨對神經(jīng)信號的衰減作用和對神經(jīng)元發(fā)出的電場活動的分散和模糊效應(yīng)，使得信號分辨率不高。侵入式和非侵入式技術(shù)在場景應(yīng)用和技術(shù)實現(xiàn)上各有優(yōu)劣勢，因此腦機接口企業(yè)基于企業(yè)自身的技術(shù)儲備和戰(zhàn)略定位，選擇不同類別的技術(shù)解近年來新成立的腦機接口公司創(chuàng)始人基本都是由各自領(lǐng)域的專家和資深的從業(yè)者組成，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界與學(xué)術(shù)研究機構(gòu)以密切合作模式促進腦機接口技術(shù)發(fā)展。由于腦機接口技術(shù)壁壘相對較高，預(yù)計未來腦機接口產(chǎn)業(yè)的發(fā)展仍由學(xué)術(shù)研究機構(gòu)主導(dǎo)，產(chǎn)業(yè)資本與學(xué)術(shù)研究機構(gòu) 1 2 4 4 5 6 6 8 8 10 14 17 19 23 28 32 34 36 39 42 42 44 44 45 47 48 53 53 61 62 66 2 7 9 17 18 19 20 22 23 24 25 29 41 42 27 31 32 34 49 55 55 591腦機接口技術(shù)是將人腦與計算機、外部設(shè)備等智能系統(tǒng)相連的一種技術(shù)，它可以將人腦中的信息轉(zhuǎn)化為計算機可以理解的信號，實現(xiàn)對機器的控制和交互。BCI技術(shù)的出現(xiàn)，可以幫助那些因為身體殘疾無法使用手腳來控制機器的人們，實現(xiàn)用大腦思維來操作計算機等外部設(shè)備。此外，BCI技術(shù)還可以被應(yīng)用于認知神經(jīng)科學(xué)、本報告基于最新的科學(xué)文獻及行業(yè)報道進行資料梳理和匯總。對比各國腦機接口發(fā)展政策，從技術(shù)背景、發(fā)展歷史和應(yīng)用方向三個方面展開宏觀視角分析；提煉當前腦機接口關(guān)鍵核心技術(shù)、產(chǎn)業(yè)一、全球技術(shù)發(fā)展政策對比分析爆發(fā)期，美國、歐盟、日、韓、澳大利亞等多國政府、科研機構(gòu)和企業(yè)都已加速布局腦機接口，搶占全球腦科學(xué)競爭戰(zhàn)略高地（圖1-府資金投入最多，技術(shù)發(fā)展水平最高的國家。中國相對于美國等西方國家對腦機接口技術(shù)（Brain-ComputerInterface，BCI）的研究起步較晚，但重視程度不亞于發(fā)達國家，近兩年已經(jīng)將此技術(shù)上升為2“腦計劃”（BRAINInitiative），該計劃旨在通過推進神經(jīng)技術(shù)創(chuàng)新，探索人類大腦工作機制、描繪腦活動全圖、促進神經(jīng)科學(xué)研究，并開發(fā)針對目前無法治愈的大腦疾病的新療法。美國政府最初撥出美國國立衛(wèi)生研究院（NationalInstitutesofHeal防高級研究計劃局（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，3學(xué)愿景》報告，詳細規(guī)劃了NIH腦科學(xué)計劃的研究內(nèi)容和階段性目計劃的腦科學(xué)計劃，旨在促進產(chǎn)業(yè)參與。此后，其他州也開始探討目，其中包括各種腦部疾病的檢測和治療、無創(chuàng)腦機接口和無創(chuàng)腦腦計劃與神經(jīng)倫理學(xué)：促進和增強社會中神經(jīng)科學(xué)的進步》報告，美國腦計劃重點研究包括建立大腦結(jié)構(gòu)圖譜、研發(fā)大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電活動記錄和調(diào)控工具、理解神經(jīng)元活動與個體行為的關(guān)聯(lián)、解析人腦成像基本機制、發(fā)明人腦數(shù)據(jù)采集的新方法以及與腦機接推進創(chuàng)新神經(jīng)元技術(shù)開展大腦研究”計劃的研究資助項目，其中涉及基于微小電傳感器的神經(jīng)末梢系統(tǒng)，該系統(tǒng)無線記錄大腦活動以美國軍方尤為重視腦機接口的創(chuàng)新研究及其在軍事和醫(yī)療方面4術(shù)（RE-NET）”、“革命性假肢”、“基于系統(tǒng)的神經(jīng)技術(shù)新興療法（SUBNETS）”、“手部本體感受和觸感界面（HAPTIX）”、“下一代非手術(shù)神經(jīng)技術(shù)（N3）”和“智能神經(jīng)接口（INI）”，探索神經(jīng)控制和恢復(fù)、腦機接口與外骨骼機器人、無人機和無人車等設(shè)備的聯(lián)用等，以研發(fā)治療和康復(fù)新途徑、增強和開拓腦功能和人不開腦機接口技術(shù)和設(shè)備的支持，同時社會倫理研究也對腦機接口的未來應(yīng)用提供倫理依據(jù)。歐盟中奧地利和德國等國家科研人員在腦機接口方面做了許多工作?？上У氖牵捎?旨在通過集成神經(jīng)技術(shù)，繪制用于疾病研究的腦圖。該項目的研究集中在三個領(lǐng)域：普通狨猴大腦的研究、腦圖繪制技術(shù)的開發(fā)以及人類腦圖譜的制定。相關(guān)研究涉及腦機接口技術(shù)，該領(lǐng)域已經(jīng)有不獲得來自日本教育部、文化部以及日本醫(yī)學(xué)研究與發(fā)展委員會的共計400億日元資助，用于推進其研究計劃。該項目的核心目標是將神經(jīng)科學(xué)、醫(yī)學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造出更加精確和詳盡的腦圖，業(yè)的互動。該計劃由韓國腦科學(xué)研究所、韓國科學(xué)技術(shù)研究院腦科礎(chǔ)研究，旨在開發(fā)適用于基礎(chǔ)和臨床研究的新型神經(jīng)技術(shù)，并對神經(jīng)退行性疾病進行臨床研究，如阿爾茲海默癥（Alzheimer'sdisease,AD）和帕金森?。≒D）。該計劃的研發(fā)項目包括建立多尺度的腦圖譜、開發(fā)繪制腦圖譜的創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)、加強與人工智能相關(guān)的研發(fā)和開發(fā)針對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的個性化藥物。韓國腦計劃在構(gòu)建大腦地圖的基礎(chǔ)上，進一步對老年癡呆、帕金森病、憂郁癥、成癮癥、孤獨癥、大腦發(fā)育障礙等疾病加大研究投入。此外，已有文獻報道韓國科研人員在基于腦電圖/功能近紅外光譜等的腦機接口方面取得6目標是破解大腦的密碼，即深入理解神經(jīng)回路的發(fā)展、信息編碼與檢索、復(fù)雜行為的基礎(chǔ)，以及適應(yīng)內(nèi)外部變化的機制。為了實現(xiàn)這一目標，澳大利亞腦計劃將重點研究優(yōu)化和恢復(fù)大腦功能、開發(fā)神經(jīng)接口記錄和控制大腦活動以恢復(fù)功能（即腦機接口）、探究整個生命周期學(xué)習(xí)的神經(jīng)基礎(chǔ)，并提供有關(guān)腦啟發(fā)式計算的新見解。澳大利亞腦計劃的潛在影響包括創(chuàng)造先進的神經(jīng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)、研發(fā)治療我國的腦科學(xué)和類腦研究已經(jīng)被提升為國家戰(zhàn)略（如圖1-2所病的腦科學(xué)研究以及建立并發(fā)展人工智能技術(shù)的類腦研究兩個方向。機智能和腦的健康被明確提出作為核心問題。目前的布局可用“一體兩翼”來概括，其中以研究腦認知的神經(jīng)原理為“主體”，其中以繪制腦功能聯(lián)結(jié)圖譜為重點，而研發(fā)腦重大疾病診治新手段和腦7作為“一體兩翼”布局的“一翼”，腦機智能的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受重視。腦機接口技術(shù)是腦與機智能的橋梁和融合的核心技術(shù)，也可能是腦重大疾病診治的新手段，例如深部腦刺激，要中，人工智能和腦科學(xué)為國家戰(zhàn)略科技力量，其中類腦計算和腦機融合技術(shù)研發(fā)是重要領(lǐng)域之一，而腦機接口技術(shù)是腦機智能融合2.地方規(guī)劃出臺推動產(chǎn)業(yè)落地發(fā)展近年來，各地方政府出臺相關(guān)政策大力支持腦科學(xué)與類腦研究的發(fā)展，對腦科學(xué)和類腦科學(xué)的發(fā)展給予了高度關(guān)注。上海市在此方面領(lǐng)先全國，提出了以計算神經(jīng)科學(xué)為橋梁開展腦與類腦交叉研8政策出臺后，各地迅速落實落地，成立實體機構(gòu)開啟科研工作。北京和上海帶頭成立了北京腦科學(xué)與類腦研究中心、上海腦科學(xué)與化應(yīng)用研究”市級重大專項，其中還包括“全腦神經(jīng)聯(lián)結(jié)圖譜與克有影響力科技創(chuàng)新中心建設(shè)二十二條將腦科學(xué)與人工智能列為重大老、健康服務(wù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，如機器學(xué)習(xí)、觸覺反饋、增強現(xiàn)實和腦機接口等。這些政策和專項的出臺都推動了我國腦科學(xué)和類腦科學(xué)的研究和發(fā)展。2021年，杭州西湖區(qū)率先布局腦機智能產(chǎn)業(yè)，全力打造腦機智能產(chǎn)業(yè)鏈。該項目旨在探索以國有企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研深度融合的新路徑，助力西湖區(qū)打造全國性的校地合作示范區(qū)，真正實現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，幫助優(yōu)秀企業(yè)和科研團隊在區(qū)內(nèi)落地發(fā)展。這表明我國各地方政府在推動腦機智能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面，已經(jīng)9腦機接口技術(shù)的流程主要包括腦電信號采集、信號預(yù)處理、特電極將信號從腦部采集出來，因此腦機接口電極的制備是關(guān)鍵前提。信號預(yù)處理使用腦電信號預(yù)處理芯片，可以對采集到的信號進行濾波、降噪等處理，提高信號的質(zhì)量。特征提取需要從復(fù)雜的腦電信號中提取出與特定任務(wù)相關(guān)的特征，進而用于分類識別。分類識別則是將特征與已知任務(wù)的模型進行比較，最終實現(xiàn)對任務(wù)的識別和根據(jù)不同的信號來源和應(yīng)用場景，腦機接口技術(shù)可以分為多種不同類型，例如基于腦電信號、腦磁信號、腦血流動力學(xué)信號等不同的類型。此外，腦機接口技術(shù)還可以根據(jù)控制目標的不同，分為盡管腦機接口技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用前景，但其面臨著很多挑戰(zhàn)和難點。其中包括信號質(zhì)量不穩(wěn)定、信號處理和分類算法的精度和效率不高、可穿戴設(shè)備的舒適性不佳等問題。另外，由于涉及到腦科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識，技術(shù)的交叉和融合也腦機接口技術(shù)是將人腦與計算機、外部設(shè)備等智能系統(tǒng)相連的一種技術(shù)，它可以將人腦中的信息轉(zhuǎn)化為計算機可以理解的信號，實現(xiàn)對機器的控制和交互。BCI技術(shù)的出現(xiàn)，可以幫助那些因為身算機等外部設(shè)備。此外，BCI技術(shù)還可以被應(yīng)用于認知神經(jīng)科學(xué)、腦機接口技術(shù)是一項充滿挑戰(zhàn)和機遇的前沿技術(shù)，其研究和發(fā)展將需要多個學(xué)科和行業(yè)之間的合作和協(xié)同。腦機接口技術(shù)的研究需要多個學(xué)科的融合，包括腦科學(xué)、計算機科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域的專業(yè)知識。在產(chǎn)業(yè)鏈的各個環(huán)節(jié)中，涉及到電極制備、信號腦機接口技術(shù)的研究可以追溯到二十世紀七十年代，近五十年的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，分別是科學(xué)幻想階段、科學(xué)論證階段和技發(fā)了基于視覺事件相關(guān)電位的腦機接口系統(tǒng)，通過注視同一視覺刺出了基于皮層慢電位的腦機接口系統(tǒng)。然而，由于技術(shù)限制，第一國和歐洲的少數(shù)先驅(qū)們研發(fā)了首個實時且可行的腦機接口系統(tǒng)，并名的腦機接口范式，即“P300拼寫器”，該系統(tǒng)有望幫助嚴重癱瘓患者與環(huán)境進行通信和交互。腦機接口研究的主要驅(qū)動力是期望將其用作運動障礙患者的新型輔助技術(shù)，特別是對于那些可能無法使在這個時期，研究者們還開發(fā)了基于感覺運動節(jié)律的腦機接口系統(tǒng)，其中根據(jù)操作性條件作用開發(fā)了用于控制一維光標的腦機接口，利用該方法訓(xùn)練用戶自我調(diào)節(jié)其感覺運動節(jié)律的幅度，以實現(xiàn)并可以通過機器學(xué)習(xí)將其轉(zhuǎn)換為計算機命令，這定義了基于運動想腦機接口系統(tǒng)，利用從視覺皮層采集的視覺誘發(fā)電位識別用戶眼睛的注視方向來確定選擇拼寫器中哪個符號。這項研究是基于視覺誘發(fā)電位腦機接口的首次臨床應(yīng)用，肌萎縮側(cè)索硬化癥患者可以利用在腦機接口領(lǐng)域，除了一些著名的研究外，還有一些其他的研究也受到了關(guān)注。比如，基于事件相關(guān)電位和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機接口系統(tǒng)，可以讓用戶通過選擇意圖指令或控制物理設(shè)備。此為技術(shù)爆發(fā)階段。在這一階段，腦機接口研究的規(guī)模和范圍急劇擴大，吸引了越來越多的研究人員參與。新型的腦機接口實驗范式相繼涌現(xiàn)，如聽覺腦機接口、言語腦機接口、情感腦機接口以及混合腦機接口。先進的腦電信號處理和機器學(xué)習(xí)算法也被廣泛應(yīng)用于腦腦信號獲取技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用，如功能磁共振成像測量的血氧腦機接口應(yīng)用最初主要集中在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，但如今在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了迅速發(fā)展，例如增強正常個體感知覺和認知、娛樂游戲、汽車和機器人行業(yè)等。隨著腦機接口人因工程的提出，從用戶體驗、心理狀態(tài)和用戶訓(xùn)練等層面提高了腦機接口的滿意度和實在全球范圍內(nèi)，美國在腦機接口的理論、方法和實踐方面具有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。侵入式腦機接口研究主要集中于美國，已成功開發(fā)出多種外周神經(jīng)電極、三維電極、柔性電極、環(huán)形電極以及光遺傳技術(shù)并將其應(yīng)用于腦機接口。相比之下，歐盟和歐洲國家更注重神經(jīng)疾病研究，主要關(guān)注非侵入式腦機接口。日本也主要關(guān)注非侵2.我國腦機接口技術(shù)發(fā)展狀況建了基于穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位的腦機接口新范式?，F(xiàn)在，這一范式已成為無創(chuàng)腦機接口的三種主要范式之一。近年來，國內(nèi)的腦機接口研究取得了顯著的進展，如清華大學(xué)在高速無創(chuàng)腦機接口字符輸入方面，華南理工大學(xué)在多模態(tài)無創(chuàng)腦機接口方面，天津大學(xué)在神經(jīng)康復(fù)和航天應(yīng)用方面，上海交通大學(xué)在情感識別方面等。此外，還有國防科技大學(xué)、中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所、電子科技大學(xué)、北京師范大學(xué)、蘭州大學(xué)、中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院、中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所、華中科技大學(xué)、昆明理工大學(xué)等單位盡管國內(nèi)研究團隊主要集中在非侵入式腦機接口的研究并取得了較多進展，但在侵入式腦機接口方面也進行了研究。浙江大學(xué)研發(fā)了復(fù)雜環(huán)境下的大鼠導(dǎo)航系統(tǒng)，以及猴子用皮層腦電控制機械手完成不同手勢的抓握動作。清華大學(xué)實現(xiàn)了首個基于無創(chuàng)醫(yī)學(xué)影像技術(shù)導(dǎo)引的微創(chuàng)腦機接口系統(tǒng)。目前，我國在侵入式神經(jīng)接口設(shè)備領(lǐng)域處于發(fā)展初期，僅在應(yīng)用層面上有部分產(chǎn)品與歐美醫(yī)療公司臨床產(chǎn)品相似，但在核心范式、核心芯片、核心通信協(xié)議、核心算法、我國的腦機接口技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目前還處于起步階段，整體發(fā)醫(yī)療健康領(lǐng)域是腦機接口技術(shù)最初且最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，也是目前離商業(yè)化最近的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，未來將逐步應(yīng)用于醫(yī)療健康、娛樂、智能家居、軍事和其他領(lǐng)腦機接口技術(shù)在醫(yī)療健康領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。一方面，腦機接口技術(shù)可以幫助臨床醫(yī)生了解患者的大腦活動和行為認知，為診斷和治療提供重要的輔助信息。例如，在神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)和神經(jīng)疾病診斷中，腦機接口技術(shù)可以用于研究和評估受試者的大腦活動和行為認知，以及提供一種非侵入性的腦信號監(jiān)測方法。另一方面，腦機接口技術(shù)還可以作為一種康復(fù)手段，幫助康復(fù)患者恢復(fù)肢體運動和感知功能。例如，在中風(fēng)康復(fù)和肌無力康復(fù)中，腦機接口技術(shù)可以通過將大腦信號轉(zhuǎn)換為機械指令，幫助患者進行肢除此之外，腦機接口技術(shù)還可以在神經(jīng)康復(fù)、疼痛管理、情緒調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮作用。例如，在神經(jīng)康復(fù)中，腦機接口技術(shù)可以通過對患者的大腦信號進行監(jiān)測和控制，幫助患者改善運動障礙和感知障礙等神經(jīng)功能障礙。在疼痛管理中，腦機接口技術(shù)可以通過控制大腦信號的輸出，幫助患者減輕疼痛感覺和提高疼痛閾值。在情緒調(diào)節(jié)中，腦機接口技術(shù)可以通過監(jiān)測患者的大腦信號，及時發(fā)現(xiàn)腦機接口技術(shù)在娛樂領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。通過采集大腦信號并進行分析，可以實現(xiàn)一系列的人機交互應(yīng)用，例如電影、游戲和音樂等方面。其中，腦機接口技術(shù)在游戲領(lǐng)域的應(yīng)用較為突出。通過采集玩家的大腦信號，游戲開發(fā)者可以設(shè)計出更具有沉浸感和互動性的游戲。比如，腦機接口技術(shù)可以通過玩家的大腦信號來識別他們的注意力水平，然后根據(jù)這一信號來調(diào)整游戲的難度和除了游戲領(lǐng)域，腦機接口技術(shù)在音樂和電影方面的應(yīng)用也很有前途。通過采集聽眾或觀眾的大腦信號，可以了解他們對音樂或電影的反應(yīng)和情感狀態(tài)，從而設(shè)計更加個性化和優(yōu)質(zhì)的音樂和電影作品。例如，在音樂演唱會上，通過采集聽眾的大腦信號，可以實時了解他們對音樂的反應(yīng)和情感狀態(tài)，然后根據(jù)這些反饋來調(diào)整音樂隨著人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居正逐漸成為人們生活中不可或缺的一部分。而腦機接口技術(shù)也可以為智能家居的控制和操作提供更加便捷、自然和個性化的方式。例如，在智能家居的控制方面，腦機接口技術(shù)可以實現(xiàn)“以意念控制”的方式，通過識別人腦中特定的想象圖案來控制家電的開關(guān)、調(diào)節(jié)家居環(huán)境溫度、改變燈光顏色等等。這種方式可以讓人們通過簡單的思考，就能實此外，腦機接口技術(shù)還可以實現(xiàn)智能家居的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。通過對大腦信號的監(jiān)測和分析，腦機接口技術(shù)可以了解用戶的心情和偏好，自動調(diào)節(jié)智能家居的溫度、音樂播放、燈光等等，以達到最佳的舒適度和使用體驗。此外，腦機接口技術(shù)還可以實現(xiàn)智能家居的個性化定制，根據(jù)用戶的喜好和習(xí)慣，定制出適合他們的智能家居腦機接口在軍事領(lǐng)域主要應(yīng)用于“替代”和“增強”兩個方向。腦機接口系統(tǒng)能夠輔助操縱各類無人設(shè)備，代替士兵深入危險或高風(fēng)險場合執(zhí)行任務(wù)。腦控武器是軍事武器自動化和智能化的一個重要發(fā)展方向。結(jié)合腦控和手控可以發(fā)揮士兵個體控制的最大潛能，這是武器研制和使用的智能化目標。腦控外骨骼是提升單兵作戰(zhàn)能力的最有效手段之一，將機械外骨骼附著在人體外部，利用想象思維控制外骨骼的運動和動作，增加單兵作戰(zhàn)的力量、速度和準確度，是腦控外骨骼的最終目標。此外，動物偵察兵利用動物的偵察能力，將腦控芯片植入動物體內(nèi)，由人類遠程控制動物的行動和偵察路線，延伸人類偵察范圍和時間。還可以借助腦機接口進行更高效和更保腦機接口在其他方向主要應(yīng)用于“增強”和“補充”健康人群實時監(jiān)測用戶的疲勞狀態(tài)。同時，部分公司將腦機接口應(yīng)用于駕駛狀態(tài)監(jiān)測，隨時關(guān)注駕駛員的疲勞狀態(tài)，以降低疲勞駕駛所帶來的風(fēng)險。在教育領(lǐng)域，腦機接口技術(shù)可以實時探測學(xué)生的注意力表現(xiàn)，幫助教師及時了解課堂情況以改變教學(xué)方法。在市場營銷領(lǐng)域，腦機接口技術(shù)可用于評價觀看廣告、電影和電視等媒體內(nèi)容的觀眾情硬件層包括腦電采集設(shè)備和腦電信號處理設(shè)備。腦電采集設(shè)備包括核心材料和器件、電極，腦電信號處理設(shè)備包括芯片、電源等。軟件層包括腦電信號分析、核心算法、通信計算和安全隱私。隨著材料科學(xué)、信號處理、醫(yī)療設(shè)備的不斷進步，可以采集到的腦電信號的數(shù)據(jù)量越來越龐大，如何從海量的數(shù)據(jù)中提取出所需粒度的信息，其中的算法是仍需突破的。而面對海量的數(shù)據(jù)，硬件層面將面臨存儲技術(shù)的問題，存算一體架構(gòu)如憶阻器等離線計算是可能的解決方案，軟件層則面臨數(shù)據(jù)壓縮算法，以及高通量高速數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)确矫娴奶魬?zhàn)。此外，基于腦電的信息認證及信息安全、隱私保護也電極、腦機接口芯片、腦機接口手術(shù)，中游包括腦電信號采集、腦電信號處理、腦電信號分析，下游包括應(yīng)用端外設(shè)和應(yīng)用端軟件，腦科學(xué)研究是腦機接口行業(yè)出現(xiàn)和發(fā)展的基礎(chǔ)。腦科學(xué)是對神經(jīng)系統(tǒng)（大腦、脊髓和周圍神經(jīng)系統(tǒng)）及其功能和障礙的科學(xué)研究。它是一門交叉學(xué)科，結(jié)合了生理學(xué)、解剖學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、細胞學(xué)、心理學(xué)、物理學(xué)、計算機科學(xué)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)建模，以了解神經(jīng)元、膠質(zhì)細胞、神經(jīng)環(huán)路、神經(jīng)系統(tǒng)的特性。隨著技術(shù)的進步，神經(jīng)科學(xué)的研究尺度已得到極大擴展，從對單個神經(jīng)元的分子和細胞研究，到對感覺、運動和認知任務(wù)的研神經(jīng)元是構(gòu)成神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，分為細胞體和突起兩部分。細胞體由細胞核、細胞膜、細胞質(zhì)組成，具有聯(lián)絡(luò)和整合輸入信息并傳出信息的作用。突起可分為軸突和樹突，軸突負 動作電位是指神經(jīng)細胞受到刺激時在靜息電位的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的可擴神經(jīng)元構(gòu)成了神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，而突觸使得這些結(jié)構(gòu)相互連接構(gòu)成真正的系統(tǒng)。突觸又分為電突觸和化學(xué)性突觸，電突觸不需要神經(jīng)遞質(zhì)來介導(dǎo)，而是電信號的雙向直接傳遞?；瘜W(xué)突觸是以神經(jīng)遞質(zhì)為媒介，將電信號轉(zhuǎn)為化學(xué)信號再轉(zhuǎn)為電信號的單向傳遞，根據(jù)神經(jīng)遞質(zhì)的不同可分為興奮性突觸后電位（EPSP）和抑制性突觸決問題、判斷和運動功能，頂葉管理感覺、書寫和身體姿勢，顳葉現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)的研究主要可以分為：分子和細胞神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)環(huán)路和系統(tǒng)、認知和行為神經(jīng)科學(xué)、計算神經(jīng)科學(xué)、轉(zhuǎn)化和臨床神經(jīng)科學(xué)。分子和細胞神經(jīng)科學(xué)尋求理解神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)內(nèi)部和之間的基本過程，這些過程和成分通常與神經(jīng)系統(tǒng)疾病直接相關(guān)，并可能被證明是新藥治療的臨床相關(guān)靶點。神經(jīng)環(huán)路和系統(tǒng)的研究包括神經(jīng)回路是如何形成的，并在解剖學(xué)和生理學(xué)上用于產(chǎn)生反射、多感官整合、運動協(xié)調(diào)、晝夜節(jié)律、情緒反應(yīng)、學(xué)習(xí)和記憶等功能。換句話說，他們解決了這些神經(jīng)回路在大規(guī)模腦網(wǎng)絡(luò)中的功能，以及產(chǎn)生行為的機制。認知和行為神經(jīng)科學(xué)研究神經(jīng)環(huán)路如何產(chǎn)生心理功能的問題。新測量技術(shù)的出現(xiàn)，如神經(jīng)成像、腦電圖、腦磁圖、電生理學(xué)、光遺傳學(xué)和人類基因分析，結(jié)合認知心理學(xué)的復(fù)雜實驗技術(shù)，使神經(jīng)科學(xué)家和心理學(xué)家能夠解決抽象問題，如認知和情緒的神經(jīng)機制。計算神經(jīng)科學(xué)的研究利用數(shù)學(xué)模型、理論分析和計算機模擬來描述和驗證生物學(xué)上合理的神經(jīng)元和神經(jīng)系統(tǒng)。例如，生物神經(jīng)元模型是對尖峰神經(jīng)元的數(shù)學(xué)描述，可用于描述單個神經(jīng)元的行為以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)，計算神經(jīng)科學(xué)最新研究包括神經(jīng)編碼、神經(jīng)解碼、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動力學(xué)、腦機接口。轉(zhuǎn)化和臨床神經(jīng)科學(xué)，致力于將基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，如特發(fā)性震顫、神經(jīng)退行性疾病等的研究，神經(jīng)退行性的疾病主要有腦萎縮、老年癡呆癥、腦機接口在腦科學(xué)的研究中起到了關(guān)鍵作用，腦科學(xué)的進步反過來促進腦機接口的發(fā)展。在腦科學(xué)研究中，腦機接口主要用于電生理信號的采集，采集的信號可用于腦科學(xué)研究分析。同時，腦科學(xué)的研究成果可以通過腦機接口得到成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用。如神經(jīng)環(huán)路、不同的深度腦機接口檢測到的信號的精細度和特征不同，如圖EEG，是距離皮層較近的按特定幾何形態(tài)排布并被同步激活的大量神經(jīng)元突觸活動。侵入式腦機接口可以分為皮層腦電（ECoG）和深部腦電信號，皮層腦電是指直接從皮層獲得的電信號記錄。深部腦電信號可分為單個神經(jīng)元信號（Spike）和局部場電位（LFP）。深部腦電信號源于插入大腦的小型電極的記錄。單個神經(jīng)元信號記錄上限的帶通進行的。電極采集到的信號是電極周圍不同距離的神經(jīng)元電信號的疊加，類似于雞尾酒會效應(yīng)，需要通過算法提取出單個神經(jīng)元的信號，如Neuropixel電極使用的是尖峰排序和模板匹配等算新一代腦科學(xué)研究已經(jīng)形成以神經(jīng)性疾病與治療、腦科學(xué)技術(shù)與方法、腦科學(xué)信息與服務(wù)為中間層，以大腦控制、腦機接口、大腦模擬、人工智能、新藥研發(fā)、腦控仿生科技、新型教育教學(xué)等為應(yīng)用層的腦科學(xué)發(fā)展圖譜。神經(jīng)性疾病與治療是通過對腦損傷和疾病的研究，發(fā)展治療方法；腦科學(xué)技術(shù)與方法是通過發(fā)展神經(jīng)科學(xué)研究的技術(shù)和方法，如腦成像、腦電圖、單細胞測量等，推動腦科學(xué)的發(fā)展；腦科學(xué)信息與服務(wù)是將腦科學(xué)的成果應(yīng)用于人們的生活綜上，高科技行業(yè)的競爭基礎(chǔ)來源于所屬領(lǐng)域基礎(chǔ)科學(xué)的競爭，隨著腦機接口技術(shù)的發(fā)展，不同的研究組或不同的研究人員使用不同的分類方法來區(qū)分腦機接口，目前還沒有一個完全統(tǒng)一的分以分為侵入式和非侵入式腦機接口；另一種分類方法是根據(jù)腦機接口的范式、感覺刺激和采用的信號類型進行分類，可以分為單一范侵入式腦機接口是一種將電極或探針插入大腦皮層以獲取神經(jīng)信號的腦機接口技術(shù)。相較于非侵入式腦機接口技術(shù)，侵入式腦機接口具有更高的信號精度和穩(wěn)定性，能夠提供更好的控制精度和響應(yīng)速度，可以實現(xiàn)更復(fù)雜的運動和交互任務(wù)。同時，侵入式腦機接口技術(shù)還可以提供更多的神經(jīng)信息，幫助科學(xué)家研究人類大腦的神經(jīng)機制。不過，侵入式腦機接口技術(shù)也存在一些缺點。首先，該技術(shù)需要進行外科手術(shù)，對患者具有一定的風(fēng)險和副作用；其次，電極或探針長期插在大腦中可能會引起感染、出血等并發(fā)癥；此外，侵入式腦機接口技術(shù)的實現(xiàn)成本較高，難以普及和推廣。因此，侵入式腦機接口技術(shù)適用于一些特定場景，例如臨床應(yīng)用和科學(xué)研究侵入式腦機接口包括侵入式微納電極和深部腦刺激器（Deep），記錄神經(jīng)元信號。由于這些設(shè)備需要在人腦內(nèi)進行植入和操作，因核心研發(fā)平臺是腦機接口植入設(shè)備研發(fā)的重要部分，主要包括電極的設(shè)計和制造、手術(shù)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析軟件等。這些平臺需要高精度、高質(zhì)量的設(shè)備和原材料，如微納加工技術(shù)、生物材料、顯微鏡等。此外，匹配硬件設(shè)備也是關(guān)鍵，如放大器、多通道數(shù)據(jù)將侵入式腦機接口植入大腦的過程中所需的設(shè)備也是侵入式腦機接口的關(guān)鍵一環(huán)。設(shè)備需要確保高精度的植入目標位置，涉及到高精度機械自動化控制。得益于植入設(shè)備的研發(fā)，醫(yī)生通過開顱手供應(yīng)商來源包括原材料供應(yīng)商和設(shè)備制造商，這些公司通常具示）。這些公司提供高質(zhì)量的電極材料和設(shè)備，為腦機接口植入設(shè)中國在植入式腦機接口的生產(chǎn)能力相對較弱，這主要是由于技術(shù)和經(jīng)驗的長期缺乏。長期以來，腦起搏器受到國外壟斷。清華大學(xué)李路明團隊通過二十年的潛心攻堅，孵化出腦起搏器公司——品馳醫(yī)療，一舉打破國外壟斷，在臨床中開展大規(guī)模的植入。腦機接口植入設(shè)備需要高水平的制造和工程技術(shù)，需要高精度、高質(zhì)量的設(shè)備和原材料，這些都是需要長期積累和發(fā)展的。同時，由于這些設(shè)備需要進行嚴格的安全檢測和臨床試驗，因此對于技術(shù)和管理要求更高。雖然中國在生產(chǎn)相關(guān)設(shè)備和原材料方面取得了一些進展，但在腦機接口植入設(shè)備領(lǐng)域的生產(chǎn)能力相對較弱，需要更多的研究總部位于北京市中關(guān)村科技園區(qū)昌平園，是專業(yè)從事腦起搏器、迷走神經(jīng)刺激器、脊髓刺激器、骶神經(jīng)刺激器等系列化神經(jīng)調(diào)控產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技總部位于愛爾蘭的醫(yī)療器械公司，是全球領(lǐng)先的腦起搏器制造商之一，生產(chǎn)多種類型的腦起搏深部腦刺總部位于美國的醫(yī)療器械公司，專注于生產(chǎn)高品質(zhì)的腦機接口植入設(shè)備，包括深部腦刺激器和植深部腦刺激器、植入式腦電總部位于美國的醫(yī)療器械公司，生產(chǎn)多種類型的腦機接口植入設(shè)備，包括深部腦刺激器和植入式深部腦刺激器、植入式腦電Neuralink總部位于美國加利福尼亞州的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)公司，由埃隆·馬斯克深部腦刺激器、植入式腦電N1ImplantNeuroPace總部位于美國加利福尼亞州的醫(yī)療器械公司，專注于研發(fā)和生產(chǎn)植入式腦總部位于美國的醫(yī)療器械公司，生產(chǎn)多種類型的腦機接口植入設(shè)備，包括深部腦刺激器和植入式深部腦刺激器、植入式腦電2.非侵入式腦機接口非侵入式腦機接口是指在不需要切開頭骨或在大腦內(nèi)植入電極的情況下，通過放置在頭皮表面的電極陣列來獲取大腦的電信號，以實現(xiàn)人機交互的技術(shù)。相較于侵入式腦機接口，非侵入式腦機接非侵入式腦機接口的優(yōu)點在于其操作相對侵入式腦機接口來說更為簡單，不需要進行手術(shù)或切開頭骨，安全性更高，而且不會給患者帶來疼痛或不適。同時，這種技術(shù)還可以用于實時監(jiān)測大腦信然而，非侵入式腦機接口技術(shù)也存在一些缺點。首先，由于頭皮和頭發(fā)的存在，信號采集時的信噪比比較低，信號的分辨率和準確性受到一定限制。此外，由于大腦信號會受到許多因素的影響，例如肌肉運動、情緒、呼吸等，因此需要采用復(fù)雜的算法來處理這非侵入式腦機接口目前是主流的研究方向，已有較為成熟的試用或應(yīng)用案例。而侵入式腦機接口的研究組或人員相對較少，但是該類腦機接口研究具有探索價值和潛在的應(yīng)用，關(guān)鍵在于相關(guān)技術(shù)理的裝置通常由微納電極、頭戴式腦電帽電極和腦起搏器電極組成。入式腦機接口Neuropixel的微納電極使用光刻、電子束曝光和化學(xué)蝕刻等步驟，以在硅基底上形成微米級別的電極。在此過程中，需要高精度的加工設(shè)備和耐高溫、化學(xué)蝕刻的化學(xué)材料。一些關(guān)鍵的研發(fā)平臺要求包括電子束曝光機、等離子刻蝕機等。微納電極的生產(chǎn)主要依賴于一些專業(yè)硅片加工公司，頭戴式腦電帽電極的制備較為簡單，通常是將金屬電極嵌入到頭戴式帽子中，并與放大器相連。這些電極通常由銀/銀氯化物和碳納米管等材料制成，其制備過程涉及金屬電極的制備和頭戴式電極的集成。頭戴式腦電帽電極需要與腦機接口放大器相匹配，以確保信號的質(zhì)量和可靠性。一些腦機接口設(shè)備制造商，如美國的腦起搏器電極制備需要精確的電極設(shè)計和制造，以確保準確的定位和有效的刺激。腦起搏器電極通常由鉑/銥等高導(dǎo)電性材料制成，并使用微納加工技術(shù)制造。腦起搏器電極需要與腦機接口放大器相匹配，以確保信號的質(zhì)量和可靠性。一些腦機接口設(shè)備制造商，如總的來說，腦機接口電極的制備需要高精度的加工設(shè)備、耐高溫、化學(xué)蝕刻的化學(xué)材料、精確的電極設(shè)計和制造等。這些設(shè)備均為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)所需，而中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從設(shè)備到材料都處于被卡脖子的狀態(tài)，目前正處于攻堅階段。腦機接口從源頭上受到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制造水平的制約，進而限制了中國腦機接口的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。此外，腦機接口電極還需要與相應(yīng)的硬件和軟件設(shè)備相匹配，例如放大器和數(shù)據(jù)處理軟件等。這些設(shè)備通常是由腦機接口設(shè)備制造商提供），的原材料也需要高精度和高質(zhì)量，這些原材料通常需要進口，而中國可能缺乏相關(guān)技術(shù)和原材料的供應(yīng)。因此，中國目前還不能完全獨立生產(chǎn)高質(zhì)量的腦機接口電極和相應(yīng)的設(shè)備，但隨著技術(shù)的不斷總部位于比利時魯汶的技術(shù)公司，專注于納米電子和數(shù)字技微納電極陣列NeuropixelNeuroNexus總部位于美國密歇根州的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)公司，專注于開發(fā)和生產(chǎn)微納電極陣列和相關(guān)的電微納電極陣列、電子學(xué)NeuroNexusProbes總部位于美國猶他州的醫(yī)療器械公司，專注于生產(chǎn)高品質(zhì)的神經(jīng)科學(xué)研究工具和腦機接口微納電極陣列、頭戴式腦電帽、腦NeuralMatrixNeuralink總部位于美國加利福尼亞州的研發(fā)高密度、高帶寬的腦機接微納電極陣列N1Link總部位于奧地利的醫(yī)療器械公司，專注于腦機接口和腦-機器頭戴式腦電帽、腦起搏、、總部位于愛爾蘭的醫(yī)療器械公司，是全球領(lǐng)先的腦起搏器制造商之一，生產(chǎn)多種類型的腦腦起搏器電極總部位于德國的醫(yī)療器械公司，專注于腦起搏器電極和相關(guān)的腦機接口設(shè)備的研發(fā)和生腦起搏器電極總部位于美國的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)公司，生產(chǎn)高品質(zhì)的頭戴式腦頭戴式腦電帽NeuroSky總部位于美國的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)公司，生產(chǎn)基于干式腦電技術(shù)的頭戴式腦電帽和相關(guān)的腦機頭戴式腦電帽MindWaveMobile2腦電信號處理芯片是將腦電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的芯片，通常由模數(shù)轉(zhuǎn)換器、濾波器、放大器和數(shù)字信號處理器等組成。這些芯片需要高精度的設(shè)計和制造，以確保信號的準確性和可靠性。腦電信號處理芯片通常需要與相應(yīng)的硬件和軟件設(shè)備相匹配，例如放大器、采集器和數(shù)據(jù)處理軟件等。這些設(shè)備通常是由腦電信號處理芯腦電信號處理芯片的研發(fā)需要高水平的集成電路設(shè)計和制造技術(shù)，其中包括模擬電路設(shè)計、數(shù)字電路設(shè)計、射頻設(shè)計、低功耗設(shè)計等多個領(lǐng)域的專業(yè)知識。一些關(guān)鍵的研發(fā)平臺要求包括高精度的芯片設(shè)計軟件、電路仿真軟件、射頻測試設(shè)備和集成電路制造設(shè)備腦電信號處理芯片所使用的原材料包括硅晶圓、金屬線材、芯片封裝材料等，這些原材料需要高精度和高質(zhì)量。目前，這些原材GlobalFoundries和臺灣的臺積電等公司生產(chǎn)，金屬線材主要由美國總部位于美國馬薩諸塞州的集成電路公司，是腦電信號處理芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商之一，提供多種高品質(zhì)模擬和數(shù)字、總部位于美國德克薩斯州的半導(dǎo)體公司，也是腦電信號處理芯片領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商之一，提供多種高品質(zhì)模擬和數(shù)字NXP總部位于荷蘭的集成電路公司，專注于設(shè)計和生產(chǎn)高品質(zhì)的模擬和數(shù)字信號處理器，包括腦電信號處理模擬和數(shù)字總部位于中國深圳的醫(yī)療器械公司，生產(chǎn)多種類型的醫(yī)療設(shè)備，包括腦電信號處理芯片和相應(yīng)的數(shù)據(jù)模擬和數(shù)字器、數(shù)據(jù)采BeneVisionN-NeuroSky總部位于美國的神經(jīng)科學(xué)技術(shù)公司，生產(chǎn)基于干式腦電技術(shù)的腦機接口設(shè)備和相應(yīng)的腦電信號處理芯模擬和數(shù)字總部位于中國北京的半導(dǎo)體公司，是中國領(lǐng)先的腦電信號處理芯片廠商之一，生產(chǎn)多種類型的模擬和數(shù)模擬和數(shù)字總部位于中國北京的科技公司，生產(chǎn)多種類型的醫(yī)療設(shè)備，包括腦電信號處理芯片和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集設(shè)模擬和數(shù)字器、數(shù)據(jù)采在腦機接口產(chǎn)業(yè)方面，為了實現(xiàn)腦電信號的預(yù)處理、信號通信以及部分信號處理環(huán)節(jié)，整個產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游、中游和下游三個環(huán)節(jié)。上游包括腦電采集設(shè)備（如非侵入式電極和侵入式微電軟件和外部嵌套等。中游主要包括腦機接口產(chǎn)品提供商。下游則包括醫(yī)療保健、教育培訓(xùn)、游戲娛樂、智能家居、軍事國防等各種應(yīng)與者包括芯片和腦電采集設(shè)備商、操作系統(tǒng)和軟件商、數(shù)據(jù)分析商BrainProducts,NeuroScan,RexBionics,Oculus,NeuroSky(神念科技),Synchron,g.tec,NeNeuroXess(腦虎科技)等創(chuàng)新醫(yī)療、世紀華通、浙大網(wǎng)新、湯姆貓、科大訊飛(醫(yī)療，科研，教育，娛樂，軍事國防等領(lǐng)全球腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還處于初期階段，其上游設(shè)備尚未實現(xiàn)標準化量產(chǎn)，自研BCI芯片和算法是核心技術(shù)壁壘。在國內(nèi)市場上，腦機接口產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展還不夠完善，芯片等環(huán)節(jié)發(fā)展也較為薄弱，當前主要以德州電氣（TexasInstruments，TI）、意法半導(dǎo)體BCI芯片的設(shè)計涵蓋了模擬、數(shù)字、通信等多種功能，其技術(shù)門檻在于模擬電路設(shè)計挑戰(zhàn)大、低功耗要求高，且具備無線能量傳具有更高的性能和功耗優(yōu)化。一些企業(yè)和高校已開始自主設(shè)計腦機腦機接口技術(shù)是一種交叉學(xué)科，需要涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域的人才，包括神經(jīng)學(xué)、人工智能、材料學(xué)、生物學(xué)等。然而，在國內(nèi)外高校中，并沒有開設(shè)與腦機接口相關(guān)的專業(yè)課程，這導(dǎo)致腦機接口領(lǐng)域人才的匱乏。除此之外，腦機接口的信號采集需要各種材料和零部件，以及芯片算法等軟硬件相結(jié)合的技術(shù)，技術(shù)要求非常高。因此，以美國為代表的西方國家在早期對腦機接口技術(shù)的研究中，投入了大量的人力、財力和物力，也涌現(xiàn)出了許多行業(yè)獨角獸，如Neuralink、Synchron、BrainGate等。與之伴隨的也是不斷增高的技術(shù)壁壘。目前，腦機接口平臺的核心零部件仍然依靠進口，國產(chǎn)化水平有待提高。為了在腦機接口領(lǐng)域趕上并超越西方國家，中國需擬向出口管理條例中進一步明確新的管制項目，其中就包括腦機接口技術(shù)。此次美國進一步加強腦機接口技術(shù)的出口管制，將對中國的腦機接口產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成影響。因此，中國提升核心零部件的國產(chǎn)化率是勢在必行的。只有在核心零部件國產(chǎn)化率提高之后，中國的在腦機接口的工作過程中，腦機接口材料和芯片、腦機接口數(shù)據(jù)處理相關(guān)技術(shù)、腦機接口醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)成為核心環(huán)節(jié)，需要計算機、自動化、材料學(xué)、微電子、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)工程、運動康復(fù)、心理學(xué)等多個學(xué)科的人員通力合作，并借助腦機接口材料和芯片是腦機接口的關(guān)鍵核心競爭點之一，其主要任務(wù)是從大腦獲取神經(jīng)信號，獲取信號的質(zhì)量好壞從源頭上影響腦機接口的整體質(zhì)量及應(yīng)用。更優(yōu)質(zhì)的材料具有更好的生物兼容性并且制備出的電極可以為腦機接口技術(shù)提供更高的分辨率和更長時間的記錄能力，同時還可以為神經(jīng)科學(xué)研究提供更多的數(shù)據(jù)支持。腦機接口電極采集信號后一般輸入到腦機接口的芯片中進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，因此腦機接口的芯片技術(shù)也是腦機接口的關(guān)鍵核心競爭點，發(fā)展方向包括提高信號采集的時間和空間分辨率、減少干擾和噪聲等。2.腦機接口數(shù)據(jù)處理相關(guān)技術(shù)腦機接口數(shù)據(jù)處理技術(shù)可以把采集到的腦電信號解碼為指令。腦機接口系統(tǒng)包括腦電信號的產(chǎn)生、處理、轉(zhuǎn)換和輸出等單元，其中腦電信號的轉(zhuǎn)換為核心環(huán)節(jié)。當前腦機接口的研究重點在于尋找合適的信號處理和轉(zhuǎn)換算法，涉及多種技術(shù)，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)管理、機器學(xué)習(xí)算法、軟件工程等，并依賴高性能①數(shù)據(jù)預(yù)處理：神經(jīng)信號處理技術(shù)是腦機接口技術(shù)中至關(guān)重要的一部分，它可以從神經(jīng)信號中提取有用信息，并將大腦信號解釋為指令以驅(qū)動外部設(shè)備。神經(jīng)信號處理技術(shù)涉及到多個領(lǐng)域，包括信號去噪、信號特征提取、信號編碼和解碼等。對于非侵入式的腦機接口，需要對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，如濾波、去除偽跡等，進一步可以將時域信號變換到頻域上進行分析；對于侵入式腦機接口，涉及到如何從采集到的信號提取出真實的神經(jīng)元信號，一般認為這是一個雞尾酒會問題，不同企業(yè)不同產(chǎn)品用的算法不同。近年來，深度學(xué)習(xí)技術(shù)在神經(jīng)信號處理方面得到了廣泛應(yīng)用，可以幫助腦機接口②數(shù)據(jù)管理：數(shù)據(jù)進行處理后的數(shù)據(jù)管理在腦機接口研究中扮演著至關(guān)重要的角色，它為收集和存儲來自不同試驗和研究的腦電信號提供了標準化和有效的方式。通過數(shù)據(jù)管理技術(shù)，研究人員可以共享和比較不同實驗之間的數(shù)據(jù)，以便更好地理解腦機接口系統(tǒng)的性能和限制。此外，數(shù)據(jù)管理技術(shù)也可以支持在線實時數(shù)據(jù)處理③高性能計算：高性能計算技術(shù)是實現(xiàn)腦機接口系統(tǒng)大規(guī)模數(shù)據(jù)分析和實時信號處理的關(guān)鍵。通過利用高性能計算機集群，可以實現(xiàn)對多個腦電信號源的并行計算，提高數(shù)據(jù)處理效率和速度。此外，高性能計算技術(shù)還可以支持復(fù)雜的計算機視覺算法，從而實現(xiàn)④機器學(xué)習(xí)算法：機器學(xué)習(xí)算法是腦機接口研究中不可或缺的一部分。這些算法可以自動地學(xué)習(xí)和優(yōu)化大量腦電信號數(shù)據(jù)的特征，從而發(fā)現(xiàn)更為復(fù)雜和微妙的關(guān)系，進一步提高腦機接口系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性。近年來，基于深度學(xué)習(xí)的算法已經(jīng)成為腦機接口研究⑤軟件工程：軟件工程技術(shù)可以支持腦機接口研究的集成化和系統(tǒng)化，加速研究成果的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化。例如，軟件工程技術(shù)可以幫助研究人員構(gòu)建腦機接口系統(tǒng)的軟件平臺，提高其效率和穩(wěn)定性；同時，也可以提供豐富的軟件開發(fā)工具包，支持不同領(lǐng)域的開發(fā)人員快速開發(fā)和部署自己的腦機接口應(yīng)用程序。此外，軟件工程技術(shù)還可以支持腦機接口系統(tǒng)的實時監(jiān)控和控制，進一步提高其性能和3.腦機接口醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)醫(yī)學(xué)在腦機接口中扮演著腦機接口應(yīng)用端之前的最后一個環(huán)節(jié)，因此也是決定腦機接口能否發(fā)揮作用，應(yīng)用效果的一環(huán)。對于非侵入式的腦機接口，醫(yī)學(xué)在其中起指導(dǎo)作用，對侵入式腦機接口，需要臨床醫(yī)生的專業(yè)技術(shù)將腦機接口植入人腦，運動康復(fù)和神經(jīng)學(xué)。其中，神經(jīng)學(xué)關(guān)乎腦機接口對神經(jīng)信號的識別與處理，認知神經(jīng)學(xué)①基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中神經(jīng)科學(xué)方向的研究人員主要研究人類的思維、感知和行為等認知過程并探究其神經(jīng)機制。腦機接口技術(shù)的研究和應(yīng)用離不開基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的支持，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)對于神經(jīng)科學(xué)的研究可以提供腦機接口技術(shù)的理論基礎(chǔ)，幫助研究人員設(shè)計腦機接②臨床醫(yī)學(xué)：腦機接口技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中有廣泛應(yīng)用，可用于評估和治療一些神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的疾病，如癲癇、帕金森病、中風(fēng)等。除了傳統(tǒng)的治療方法，腦機接口技術(shù)可以提供一種創(chuàng)新的治療方法，例如使用腦機接口輔助恢復(fù)肢體活動功能。此外，腦機接口技術(shù)還綜上所述，腦機接口技術(shù)是一種涉及多個科學(xué)領(lǐng)域的交叉技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)據(jù)處理和醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)。腦電信號的處理和轉(zhuǎn)換成為腦機接口工作的核心環(huán)節(jié)，需要數(shù)據(jù)管理、機器學(xué)習(xí)、軟件工程等技術(shù)的支持。此外，臨床醫(yī)學(xué)、認知神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)記錄和神腦機接口在發(fā)展過程中面臨諸多挑戰(zhàn)，主要包括技術(shù)成熟度極低、跨多學(xué)科導(dǎo)致的技術(shù)復(fù)雜性、難以商業(yè)化和規(guī)?；?，以及安全①技術(shù)成熟度極低：從腦機接口技術(shù)的角度來看，該技術(shù)的成熟度非常低。目前，對大腦反饋刺激和大腦工作機制的研究十分有限。同時，腦機接口技術(shù)的研究尚處在解決“從腦到機”方向的輸出和控制問題，但控制的效率和準確率很低。研究“從機到腦”的問題難度更大，原因是目前神經(jīng)科學(xué)相對于神經(jīng)編碼的具體方式還處于未知狀態(tài)。此外，在信號采集的過程中，非侵入式接口存在采集信號差的問題，而侵入式接口需面臨對腦部損傷的問題，隨著接②跨學(xué)科的復(fù)雜性：腦機接口技術(shù)是一個跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，需要多個學(xué)科的支持和協(xié)同合作。為此，需要加強不同領(lǐng)域之間的交流和合作，建立起一個開放的平臺，促進各方面的資源整合和知識共享。同時，還需要提高不同學(xué)科專家的綜合素質(zhì)，加強對多學(xué)③難以商業(yè)化和規(guī)?；耗壳?，腦機接口的發(fā)展階段還處在實驗室展示的水平，離真正的商業(yè)化還有很長的距離。走在腦機接口實際運作的腦接口芯片自動植入手術(shù)設(shè)備，但目前尚未有商業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)的消息。此外，腦機接口技術(shù)還需要面臨諸多商業(yè)化和規(guī)?；矫娴奶魬?zhàn)，例如，如何降低成本、如何擴大生產(chǎn)規(guī)模、如何實現(xiàn)市場營銷和如何維護市場競爭力等等。盡管腦機接口技術(shù)在未來可能會成為一個巨大的市場，但目前要實現(xiàn)商業(yè)化和規(guī)?；匀幻媾R著重重的挑戰(zhàn)。另外，當前尚無統(tǒng)一的腦機接口基礎(chǔ)理論框架，缺乏能對腦機接口系統(tǒng)的性能進行科學(xué)評價的評價標準。商業(yè)化、監(jiān)管無先例可循。由于腦機接口技術(shù)和市場目前都還處在早期的階段，產(chǎn)業(yè)規(guī)模并不清晰，產(chǎn)品合規(guī)性有待商榷，沒有相關(guān)法律④安全倫理問題：腦機接口技術(shù)的應(yīng)用可能會涉及到一系列的安全和倫理問題，需要引起足夠的重視。例如，黑客攻擊、意念控制、數(shù)據(jù)竊取等安全問題，以及人性問題、倫理問題、審查問題等等。為了解決這些問題，需要加強相關(guān)法律法規(guī)的制定和落實，同時還需要加強對安全和倫理問題的研究和預(yù)測，以提前預(yù)防和化解可能出現(xiàn)的問題。此外，還需要加強公眾宣傳和教育，讓人們了解四、基于人工智能的腦機接口技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用場景分析隨著人類壽命的延長和老齡化人口的增加，醫(yī)療服務(wù)需求越來越高，同時醫(yī)療成本也在不斷增加?；谌斯ぶ悄艿哪X機接口技術(shù)），肢體運動障礙是一種神經(jīng)系統(tǒng)疾病，其主要癥狀是肌肉僵硬、肢體無力和協(xié)調(diào)障礙等。這種疾病對患者的生活和工作產(chǎn)生了極大的影響，也給醫(yī)生的診療帶來了巨大的挑戰(zhàn)。近年來，人工智能技術(shù)的快速發(fā)展為肢體運動障礙的診療帶來了新的機遇，特別是在腦機接口技術(shù)方面。本報告將介紹腦機接口技術(shù)的原理以及人工智能在腦機接口技術(shù)中的應(yīng)用，旨在為肢體運動障礙的診療提供參考[15]。人工智能在腦機接口技術(shù)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：信號處理和分類。信號處理是指將采集到的腦電信號進行預(yù)處理，包括濾波、降噪、放大等操作，以提高信號的質(zhì)量和可靠性。分類是指運動意圖識別和分類是腦機接口技術(shù)中最核心的問題之一，它直接影響到外部設(shè)備的控制效果。目前，基于深度學(xué)習(xí)算法的運動意圖識別和分類方法在腦機接口技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。其中，最基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法主要包括感知器、支持向量機（SupportVectorMachine，SVM）和多層感知器（Multi-LayerPerceptron，MLP）等。這些方法主要基于傳統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)算法，需要手動選擇特征并進行分類器的訓(xùn)練。雖然這些方法在一定程度上可以實現(xiàn)運動意圖的識別和分類，但是它們的效果受到特征選擇和分類器的影基于深度學(xué)習(xí)的方法主要包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutional可以自動學(xué)習(xí)和提取腦電信號的特征，從而實現(xiàn)對運動意圖的識別和分類。研究表明，基于深度學(xué)習(xí)的運動意圖識別和分類方法在肢體運動障礙的診療中表現(xiàn)出了良好的效果[15]。最新的算法主要是基于深度學(xué)習(xí)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。研究人員通過將腦電信號轉(zhuǎn)化為二維圖像，利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自動學(xué)習(xí)和提取信號的空間特征，進而實現(xiàn)對運動意圖的識別和分類。例如，研究人員利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對手臂運動意圖進行分類，實現(xiàn)了對外部機器手臂的控制。這種方法具有實時性和準確性高的優(yōu)點，可以為肢體運動障礙患者提在意識與認知障礙的診療中，一種常用的方法是利用腦機接口技術(shù)來監(jiān)測腦電信號，并通過分析這些信號來確定患者的疾病類型?，F(xiàn)在，基于深度學(xué)習(xí)的方法已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于腦電信號的分類和診斷。這些方法主要包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自編碼器等。通過這些方法，可以更加準確地確定患者的病情，并為醫(yī)生提供更此外，在腦機接口技術(shù)的應(yīng)用中，一些研究人員還利用了增強學(xué)習(xí)算法來優(yōu)化腦機接口的控制策略。這些算法可以通過學(xué)習(xí)與環(huán)境交互的方式來改進控制策略，使得腦機接口可以更加準確地識別和響應(yīng)患者的意圖。這種方法已經(jīng)在某些意識障礙患者的康復(fù)治療另外，一些研究人員還嘗試將腦機接口技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合，來幫助患者進行認知訓(xùn)練和康復(fù)治療。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，患者可以更加直觀地體驗治療過程，并且可以根據(jù)自己的需要自主精神疾病是一種病理狀態(tài)，包括各種心理和行為障礙，通常需要長期治療和護理。而傳統(tǒng)的精神疾病治療方法如藥物治療、心理治療等，存在著各種限制和不足。因此，發(fā)展新的治療方法是必要的[16]。在精神疾病診療中，腦機接口技術(shù)可以通過監(jiān)測患者大腦活動的方式，為醫(yī)生提供更加精準的信息。這一技術(shù)可以幫助醫(yī)生了解患者的思維和情感狀態(tài)，從而更好地診斷疾病并制定個性化的治近年來，一些新的方法和算法已經(jīng)被應(yīng)用于腦機接口技術(shù)中，以提高其在精神疾病診療中的應(yīng)用價值。其中，深度學(xué)習(xí)算法是一個非常有前途的方法，可以用于對大腦活動信號的分析和識別。這種算法可以通過對大量數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，自動識別患者的思維和此外，基于深度學(xué)習(xí)算法，還有一些其他的方法和算法也被應(yīng)用于腦機接口技術(shù)中。例如，CNN可以用于對腦電圖數(shù)據(jù)的分類和森林（RandomForest，RF）等機器學(xué)習(xí)算法也可以用于精神疾病的目前，一些應(yīng)用案例已經(jīng)證明了人工智能在腦機接口技術(shù)中的潛在價值。例如，在抑郁癥的診療中，研究人員可以通過監(jiān)測患者的大腦活動，使用深度學(xué)習(xí)算法自動識別抑郁癥患者的思維和情感狀態(tài)。基于這些信息，醫(yī)生可以制定個性化的治療方案，以幫助患在感覺缺陷的診療方面，腦機接口技術(shù)可以通過實現(xiàn)人腦與外部設(shè)備的無縫連接，來恢復(fù)失去的感覺功能。例如，一些研究人員正在開發(fā)一種可穿戴設(shè)備，它可以通過與人腦進行直接交互，來幫助那些失去聽力或視力的人們重建他們的感知能力。另外，該技術(shù)還可以幫助那些失去運動能力的人們，通過控制外部設(shè)備的功能來具體來說，人工智能可以通過腦機接口技術(shù)實現(xiàn)對腦電信號的解析和識別，從而實現(xiàn)對患者感覺缺陷的精確定位和診斷。同時，人工智能還可以對腦機接口技術(shù)的信號處理和信息提取進行優(yōu)化，從而實現(xiàn)更高效的診斷和治療。例如，可以通過人工智能算法對腦電波的頻譜進行分析和處理，幫助醫(yī)生更好地了解患者的癥狀和疾深度學(xué)習(xí)算法可以對視網(wǎng)膜圖像進行分析，識別和測量眼底的各種特征，如視神經(jīng)盤、黃斑和視網(wǎng)膜動脈等。這些特征與眼睛的健康狀態(tài)密切相關(guān)。通過比較受影響的眼睛與正常眼睛的數(shù)據(jù)，深度學(xué)習(xí)算法可以確定視力問題的類型和程度[1卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以識別和分析聲音信號中的頻率、振幅和時序等特征。這些特征與不同類型的聽力問題相關(guān)。通過訓(xùn)練這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，可以從聲音信號中提取有效的特征，以此外，機器學(xué)習(xí)算法可以對皮膚傳感器信號進行分析，提取和比較受影響的皮膚區(qū)域與正常皮膚的差異。這些差異可能涉及皮膚電位、皮膚溫度和皮膚壓力等特征。通過訓(xùn)練機器學(xué)習(xí)算法，可以將這些特征與不同類型的觸覺障礙相關(guān)聯(lián)，以提高感覺缺陷的診斷通過使用深度學(xué)習(xí)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能模型，可以分析和識別感覺缺陷相關(guān)信號中的特征，從而提高感覺缺陷的診斷準確性和效率。這些算法的運作原理與傳統(tǒng)的模式識別技術(shù)不同，其更具有自適應(yīng)性和泛化性，可以應(yīng)用于不同類型和不癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙是一類神經(jīng)系統(tǒng)疾病，影響著全球數(shù)百萬人的生活質(zhì)量。盡管傳統(tǒng)的治療方法（如藥物治療和手術(shù)）已經(jīng)取得了一定的成功，但這些方法并不是完全有效的，有時會產(chǎn)生副作用和風(fēng)險。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，越來越多的研究者開始將其應(yīng)用于癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙的診療中，希望能夠改善這些疾病的治圖像識別技術(shù)被廣泛應(yīng)用于癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙的診療中。這些技術(shù)可以幫助醫(yī)生更準確地分析病人的病情，從而制定更好的治療方案。最新的算法采用了深度學(xué)習(xí)的方法，可以在準確性和效率方面取得更好的表現(xiàn)[16]。例如，使用深度學(xué)習(xí)算法進行腦電圖分析可以更快速、準確地檢測到異常電信號，提高了癲癇的診斷準確性。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙的診療中。通過對大量病例數(shù)據(jù)的分析，可以發(fā)現(xiàn)潛在的規(guī)律和趨勢，幫助醫(yī)生更好地了解病情和治療方案。最新的算法采用了機器學(xué)習(xí)的方法，可以更好地挖掘數(shù)據(jù)中的信息，并進行預(yù)測和決策。例如，使用機器學(xué)習(xí)算法可以預(yù)測癲癇的發(fā)作時間和類型，幫助醫(yī)生制定更精準自然語言處理技術(shù)可以幫助醫(yī)生更好地理解和分析病人的病歷和醫(yī)療文獻。最新的算法采用了深度學(xué)習(xí)和語義分析的方法，可以更準確地識別和提取關(guān)鍵信息，并對文本進行分類和摘要。例如，使用深度學(xué)習(xí)算法可以自動識別腦電圖記錄中的不同事件類型，并對其進行標記和分類，幫助醫(yī)生更好地理解病人的腦電圖數(shù)據(jù)機器人技術(shù)在癲癇和神經(jīng)發(fā)育障礙的治療中也發(fā)揮著越來越重要的作用。機器人可以幫助醫(yī)生在手術(shù)中更精確地定位和操作，從而減少手術(shù)風(fēng)險和副作用。最新的算法采用了深度學(xué)習(xí)和視覺識別的方法[16]，可以實現(xiàn)更準確和安全的手術(shù)。例如，使用深度學(xué)習(xí)算法可以自動識別腦部結(jié)構(gòu)，并指導(dǎo)機器人進行手術(shù)操作，提高手術(shù)技術(shù)的國內(nèi)外主要研究機構(gòu)及其代表性成果。以美國為例，對比中美腦機接口技術(shù)現(xiàn)狀。在侵入式腦機接口方面中國沒有比肩美國的成果。雖然中國在腦起搏器和皮層腦電方面并非空白，但與美國仍有一定差距。在微創(chuàng)腦機接口方面，國內(nèi)在微創(chuàng)電極方面有部分機構(gòu)在進行，但缺乏Neuropixel等重量級成果是國際合作的產(chǎn)物，目前來看難以超越甚至難以復(fù)制。在非侵入式腦機接口方面，國內(nèi)外差距相對于侵入式較小，國內(nèi)已經(jīng)有成熟在2019年，生物電系統(tǒng)（包括腦電和心電）的研究成功地開發(fā)出了第一款由大腦控制的機器人手臂，這個機器人手臂具有并結(jié)合深度學(xué)習(xí)和最新語音合成技術(shù)，將這些神經(jīng)信號轉(zhuǎn)換成自然流暢的合成語觀察和模擬多個大腦區(qū)域的功能活動之間隊其擴展到多維運動控制。同時，研究團隊進行了具有開創(chuàng)性的研究，涉及人類患者和非人類靈長類動物的神經(jīng)元群體編碼、腦機接口和神經(jīng)假體研究。支持使用覆蓋廣泛皮層區(qū)域的電極來提取神經(jīng)信號并驅(qū)利用非侵入性設(shè)備測量大腦的活動和結(jié)口輸入，研究人員成功地完成了通過運動一項新的無線模塊化硬件架構(gòu)已經(jīng)發(fā)布，可以同時采集腦電、功能近紅外腦功能像，以及其他常規(guī)生理參數(shù)，如心電、肌電和加速度等。同時，還推出了混合腦機接口數(shù)據(jù)集，其中包含了同時采集的腦電利用功能近紅外腦功能成像技術(shù)，研發(fā)了一款腦機接口系統(tǒng)，可以應(yīng)用于患有意識障礙狀態(tài)的患者。這是首次實現(xiàn)了這一目提供腦機接口臨床治療方案，旨在幫助癱瘓患者。該方案旨在提取植入患者大腦電極的記錄信號，從而提供準確、高效、可洪波課題組和解放軍總醫(yī)院功能神經(jīng)外科合作，通過手術(shù)前的功能磁共振影像精準現(xiàn)了微創(chuàng)植入腦機接口打字，每分鐘速度美國斯坦福大學(xué)腦機接口團隊基于運動腦區(qū)的神經(jīng)信號實現(xiàn)了手寫字符高速識別，長期致力于面向生物醫(yī)學(xué)的低噪聲低功耗電路設(shè)計與系統(tǒng)集成方法學(xué)研究。針對腦科學(xué)前沿研究對無線小型化神經(jīng)接口的強烈需求，提出了適用于神經(jīng)信號頻段的高精準、低功耗神經(jīng)接口專用電路設(shè)計方法、可植入閉環(huán)神經(jīng)接口系統(tǒng)設(shè)計方法等隊研制成功了國內(nèi)第一個治療帕金森病的植入式腦深部刺激器--腦起搏器，使我國成為繼美國之后，全球第二個能夠設(shè)計生產(chǎn)制造腦起搏器并將其應(yīng)用于臨床的國家。發(fā)明碳納米植入電極、腦起搏器軟件重植等技術(shù)，建立了與腦起搏器相關(guān)的神經(jīng)調(diào)BCI技術(shù)。該技術(shù)通過解碼大腦初級視覺皮層的振蕩頻率來確定用戶正在注視的刺取得了在基于腦機接口的植物人意識檢測方面的顯著科研成果。已經(jīng)成功建立了腦機接口研發(fā)平臺，并開發(fā)了多個腦機接口系統(tǒng)，如腦控輪椅、腦控護理床、腦控電成果在腦電與情感識別，以及疲勞駕駛方開展了以神經(jīng)系統(tǒng)認知與調(diào)控為研究主線的工作，重點聚焦于腦-機交互在特種醫(yī)學(xué)、人機工程、物理醫(yī)學(xué)和康復(fù)工程等領(lǐng)域的應(yīng)用。在這些領(lǐng)域，研究涉及神經(jīng)工效感知交互、人工神經(jīng)康復(fù)機器人、新型索了神經(jīng)系統(tǒng)認知與調(diào)控的新方法和新技研究基于腦機接口技術(shù)的腦卒中病人的新主要的研究方向是在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域中，應(yīng)用運動想象腦機接口解碼技術(shù)、虛擬現(xiàn)實研究涉及多個方面，其中包括腦卒中患者重點研究是中風(fēng)患者的康復(fù)，著重探究腦機主被動協(xié)同康復(fù)機理以及腦控中風(fēng)康復(fù)研究重點在于探究腦信息處理、腦-機交互控制和通信方面的理論、方法、模型及其創(chuàng)新應(yīng)用。致力于發(fā)展腦功能神經(jīng)成像技研究主要關(guān)注于以下方面：神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)的運動控制、腦機接口技術(shù)和解碼方法。目標是為設(shè)計類腦智能機器人和為運動障當前腦機接口產(chǎn)業(yè)中美之間的差距主要體現(xiàn)在多個單一學(xué)科力量無法與美國競爭。每一項神經(jīng)工程技術(shù)都是多學(xué)科合作的結(jié)果，如果任何一部分薄弱，技術(shù)就無法完成。對比中美在腦機接口產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀上的差距后，我們可以總結(jié)目前國內(nèi)的腦機接口產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有如腦機接口技術(shù)是一項跨學(xué)科交叉融合的前沿領(lǐng)域，目前的研究技術(shù)研究機構(gòu)和研究組。國內(nèi)外許多知名大學(xué)已經(jīng)開始開展腦機接然而，由于技術(shù)、倫理等多重限制，侵入式腦機接口的研究投入相對較小，研究機構(gòu)和企業(yè)數(shù)量也遠少于非侵入式腦機接口。例如，侵入式腦機接口的關(guān)鍵器件的研究和開發(fā)是與半導(dǎo)體材料和加工技術(shù)同步發(fā)展的。由于大腦組織的特殊性，其采集設(shè)備對安全性的要求極高。目前除了傳統(tǒng)的剛性電極，柔性電極方面的研究也在小的電極，微米級的螺紋插入大腦控制運動的區(qū)域。每根線都包含然而，目前侵入式電極的使用時間最長不超過兩年，技術(shù)仍存在瓶頸。此外，由于涉及到倫理等多重問題，侵入式腦機接口的研究和應(yīng)用受到了很大的限制。相比之下，非侵入式腦機接口由于技術(shù)難度相對較低，研究投入和研究機構(gòu)和企業(yè)數(shù)量都較多，其發(fā)展從公司的角度來看，由于腦機接口研發(fā)成本高、專業(yè)人才缺乏、盈利模式不明等諸多原因，相對于其他人工智能產(chǎn)品，涉足這一領(lǐng)域的公司較少。但隨著近兩年腦科學(xué)、類腦科學(xué)和人工智能技術(shù)的都使得腦機接口從實驗室被推向了公眾視野，并成為當下投資熱點。在國內(nèi)，腦機接口領(lǐng)域的企業(yè)博?？悼萍家餐瓿闪诉^億元B阿里達摩院發(fā)布的《2022十大科技趨勢》預(yù)測指出，腦機接口將迎響到的應(yīng)用領(lǐng)域來看，不論是醫(yī)療、教育還是消費，都將帶來遠超然而，國內(nèi)對于腦機接口的研發(fā)處于初期階段，無論是技術(shù)還是市場起步都比國外要晚。目前國內(nèi)的腦機接口企業(yè)主要集中在醫(yī)療健康領(lǐng)域的主要應(yīng)用產(chǎn)品（因研究有限，可能存在疏漏）。企業(yè)Neuralink年馬斯克專注于研究侵入式腦機接口，旨在開發(fā)能夠?qū)⑷斯ぶ悄苤踩肴祟惔竽X皮層芯片可以將細胞膜表面電位記錄下來，并通過濾波等處理將NeuroSky國際領(lǐng)先信號傳感主要研究和開發(fā)生物信號采集處理、腦機接口等領(lǐng)域的據(jù)處理和分析等腦電波信號的中電云腦（天中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團與天津大學(xué)合作，共同打造國家健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)云語者”的高度集成的腦機交互芯NeuraMatrix清華大學(xué)開發(fā)新一代腦機接口平臺，包括以下方面：設(shè)計腦機接口芯片、開發(fā)系統(tǒng)化設(shè)備以及打造軟NeuraMatrix已經(jīng)完成了幾輪迭代，自主研發(fā)的腦機接口芯片Neuralink專注于侵入式腦機接口研究，主要研發(fā)將人工智能植入人類大在2020年，科學(xué)家將直芯片植入了豬腦，并成功地讀取和寫入了神經(jīng)信腦皮層的腦機接號。在2021年，他們發(fā)布了最新的研究成果，讓植入大腦芯片的猴子通過產(chǎn)品專注于醫(yī)療健康，主要用于幫助失去四肢或其他身體功能失該產(chǎn)品在2017年實現(xiàn)了BCI字符輸入和控制自身該產(chǎn)品在2017符輸入和控制自身軀干和手部吃用于治療抑郁癥或老年癡專注于侵入式腦機接口研究，幫助失明、耳聾和癱瘓患者重新獲得與外界溝通和專注于侵入式腦機接口研究，幫助失明、耳聾和癱瘓患者重新獲得與外界溝研究重點解決失眠障礙等睡眠問題的非侵入式腦該團隊開發(fā)了一種頭戴式睡眠監(jiān)控可穿戴設(shè)備，可該非侵入式腦機接口團隊利用游戲化技術(shù)來幫助開發(fā)了集成了可穿戴頭顯和3D動捕相機的用戶界面，用于為神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者創(chuàng)造VR和AR環(huán)境。NeuroPace城通過響應(yīng)性腦刺激來治療神經(jīng)系用于癲癇治療的腦部植入裝置RNSStimulator，該立研發(fā)深部腦刺激——腦起搏器，研制成功了國內(nèi)第一個治療帕金森病的植入式腦深部刺激器--腦起搏器，使我國成為繼美國之后，全球第二個能夠設(shè)計生產(chǎn)制造腦起搏器并將其應(yīng)用于臨床的國家。發(fā)明碳納米植入電極、腦起搏器軟件重植等技術(shù)，建立了與腦起搏器相關(guān)的神經(jīng)調(diào)控技搭建以神經(jīng)信號采集、解析、反饋為核心的腦機接口技術(shù)平臺，形成無創(chuàng)、微創(chuàng)系列產(chǎn)品與解決方案。該研究的重點是腦科學(xué)、精神與心理疾病篩查，以及各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病的監(jiān)護、診療與康復(fù)等（浙江強腦科技有限公非侵入式腦機接口采用無創(chuàng)的非侵入式混合腦機接口技術(shù)，可以用于認知和情緒訓(xùn)練以及半癱患者功能恢復(fù)。該設(shè)備通過收集和處理人體的腦電），息的讀取和外部設(shè)備的控室專注于肢體康復(fù)主要產(chǎn)品包括一款名為eCon的無線腦電采集設(shè)備，可從大腦表皮采集和保存用戶的腦電波信號，以及eConHand手功能康復(fù)設(shè)備，用于輔助中風(fēng)患專注于腦科學(xué)前沿科技應(yīng)用，包括腦科學(xué)、腦健康篩查、腦電算法、腦電數(shù)據(jù)開家用助眠智能腦機交互頭研發(fā)腦控主被動協(xié)同康復(fù)機器人及各類腦機接口無線便攜式醫(yī)療級腦電頭帶可應(yīng)用于睡眠監(jiān)測、情江蘇集萃腦機融合研究所隊專注于開發(fā)腦狀接口的核心器件采用腦電信號監(jiān)測和識別疲勞狀態(tài)，并采用高能效比邊緣計算處理器實現(xiàn)復(fù)雜腦機接口算法的本地執(zhí)提供腦科學(xué)醫(yī)療整體解決方案、其自主研發(fā)的配套硬件包括腦科學(xué)病例數(shù)據(jù)庫及算州AI算法技術(shù)研究以及軟硬件產(chǎn)法、腦科學(xué)大數(shù)據(jù)云平臺NeuralinksSeriesUnknown輪融資，融資金額未知。據(jù)PrivCo于NeuroPaceBrainCo是一家總部位于美國麻省的腦機接口企業(yè)，成完成了天使輪融資，投資方為聯(lián)想創(chuàng)投。最近一次融資腦機接口技術(shù)在醫(yī)療應(yīng)用中已經(jīng)獲得了一系列優(yōu)秀的科研成果，但是這些成果要真正應(yīng)用于臨床，需要通過產(chǎn)品化來實現(xiàn)。作為一種新型人工智能醫(yī)療器械，其必須通過國家相關(guān)機構(gòu)的審評認證，以確保其安全性和功能性。在保障醫(yī)療器械安全性和功能性的同時，各國也在不斷完善相關(guān)政策，以推動人工智能在醫(yī)療行業(yè)的快速落創(chuàng)新行動計劃，對醫(yī)療器械軟件提出了新的審批標準，以避免傳統(tǒng)鼓勵治療或診斷危害生命或不可逆衰老疾病的醫(yī)療器械快速上市。中國國家藥監(jiān)局也開辟了“創(chuàng)新醫(yī)療器械綠色通道”，并頒布多項措施以加強監(jiān)管和加速審批流程，以此加速人工智能醫(yī)療產(chǎn)品的上市進度。盡管與人工智能輔助診斷、智能醫(yī)療機器人等領(lǐng)域相比，腦機接口產(chǎn)品通過相關(guān)機構(gòu)認證的數(shù)量還不多，但這一技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，相信未來會有更多的產(chǎn)品通過認證并為臨床醫(yī)療帶美國的BrainGate專注于侵入式腦機接口技術(shù)研究，目前已經(jīng)手部功能。此外，Neuralink已獲得FDA的“BreakthroughDevices阿爾茨海默病等疾病。在我國，天津大學(xué)神經(jīng)工程團隊設(shè)計的新型卒中人工神經(jīng)康復(fù)機器人系統(tǒng)“神工一號”、“神工二號”已通過國家食品藥品監(jiān)督管理局檢測，其中的腦電圖儀獲得了醫(yī)療器械注冊證，多家三甲醫(yī)院臨床測試成功，受益患者達到三千余例，有力推動了腦—機交互技術(shù)在臨床康復(fù)工程領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。博?？悼萍家踩〉昧四X機接口相關(guān)產(chǎn)品的醫(yī)療器械注冊證。但是，目前腦機接口技術(shù)處于初級階段，未來需要更加完善的制度和標準來規(guī)范是一種技術(shù)，它建立在神經(jīng)科學(xué)、計算機科學(xué)、機器學(xué)習(xí)和工程學(xué)等領(lǐng)域的交叉點上，旨在建立一種直接連接人類大腦和計算機的通信途徑，允許人類直接控制計算機或機器，或通過計算機接收是一種治療方法，它通過在人類大腦的深層區(qū)域植入電極并施加電刺激來調(diào)節(jié)大腦功能，用于治療帕金森病、抑郁癥和其他神經(jīng)是一種非侵入性的大腦刺激技術(shù)，通過在頭皮上放置電磁線圈并施加磁場來誘發(fā)大腦區(qū)域的神經(jīng)元興奮或抑制，被用于研究和治是一種非侵入性的大腦刺激技術(shù)，通過在頭皮上放置電極并施加直流或交流電刺激來調(diào)節(jié)大腦功能，被用于研究和治療神經(jīng)精神是一種非侵入性的大腦刺激技術(shù)，通過在頭皮上放置超聲發(fā)射器并施加超聲波來調(diào)節(jié)大腦功能，被用于研究和治療神經(jīng)精神疾病。[1]K.Amunts,C.Ebell,J.Muller,M.Telhumanbrainproject