在电影《流浪地球2》中，男主的女儿去世了，但她的意识通过芯片存留下来，并通过类脑芯片驱动的人工神经网络进行自主学习，不停成长。这种不依赖大脑的正常输出通路（即外围神经和肌肉组织）就可以实现人脑与外界（计算机或其他外部装置）直接通信的系统就是脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）。
这一概念听起来神乎其神，但事实上脑机接口的学术论证和应用实践已有几十年的历史，部分产品也已经应用到现实生活中。在国内，也有不少企业在这一赛道投入了大量研发精力。
12月21日，在首届南渡江智慧医疗与康复产业高峰论坛上，嘉宾们认为脑机接口最先落地方向在严肃医疗、大健康和辅助生活、游戏娱乐领域。通过把康复和脑机接口技术结合主要是基于主动康复原则，而主动康复一次好于一百次的被动康复。另外，在严肃医疗场景下，半侵入式脑机接口有望率先实现产业化。在非严肃医疗领域，非侵入式脑机接口也将会最早得到应用。
“2023年，脑机接口迎来发展‘元年’，针对脑机接口产业国家也出台了一系列政策予以产业推动，而当前，各方对脑机接口的了解度不断提升，推动产业实现高速发展。”芯原股份创始人、董事长兼总裁戴伟民说。
从资本市场来看，投资者对于这一行业也保持较高的热情。据行业研究统计数据，2014年-2023年8月，中国脑机接口行业发生融资事件超170起，已披露融资总额近60亿元。而在近期，拥有国内自主研发脑机芯片企业景昱医疗开启IPO进程，上市辅导备案登记获证监局受理。此外，备受关注的马斯克旗下脑机接口公司Neuralink正式启动首次临床试验。上个月底，Neuralink也被曝再融资4300万美元。
可以说，全球脑机接口市场正快速升温。不过也有业内人士认为，脑机接口距离临床仍有一定的距离，未来难以预判。那么，脑机接口这一赛道的前景究竟如何？未来该如何实现商业化落地？
脑机接口迎高速增长期
之所以诸多企业及投资人将目光瞄准脑机接口这一赛道，也是由于市场需求旺盛。
从临床需求来看，数据显示，脑血管病已经位居我国居民死亡原因和致残原因首位，我国新发200-250万例/年，年均增长8.7%。同时，脑损伤/脊髓损伤也存在较大的未被满足的需求，我国脑损伤患病率为12.99/10万人，中重致残率10%。另外，神经退行性疾病中，65岁以上人群阿尔兹海默症患病率4%，帕金森患病率2%。
针对脑病治疗，医学界曾尝试过开颅手术、植入电极、电刺激、磁刺激、超声波治疗、光治疗等多种办法，但各有其局限性。如此，脑机接口赛道的市场前景广泛。
根据公开信息，按照信号采集方式的不同，脑机接口分为侵入式和非侵入式两种。前者通过有创方式，对深入到颅骨以下的组织进行信号采集和记录，侵袭式脑机接口需要植入手术，有出血、感染的风险，造成局部的神经元损害和胶质细胞疤痕形成。因此，目前美国的FDA和欧洲的MDR都不认可其在临床的大规模应用。
谈及目前脑机接口的发展现状，上海脑虎科技有限公司创始人、CEO彭雷介绍，全球脑机接口技术已推进至产业发展期。1924年BCI雏形诞生，1929年BCI首次进行人体实验。1970-1999年，概念论证期。BCI概念被证实提出，欧美学者定义是沿用至今的几种范式。在此阶段，Jacques J. Vidal在1977年首次实现用脑电波控制光标走迷宫脑机接口底层技术，正式提出了“脑机接口”概念；2000年-2019年技术爆发期。聚焦于实现BCI的技术路线，我国针对BCI的研究有重要突破。在此阶段，2015年加州理工神经科学家在一位四肢瘫痪的病人大脑中植入芯片，帮助其喝到一口冰啤；2002年至今，产业发展期，专利申请爆炸式增长，国内外企业加速产业布局。在此阶段，清华大学课题组2022年采用了3个颅内电极进行微创植入脑机接口，实现受试者打字速度达到每分钟12个字符。
彭雷进一步介绍，目前侵入式脑机接口产业诞生了三大主要路线。一是，硅基硬质电极系统。可同时记录96通道，可应用于临床，但需开颅，而在此路线下，硬质也易剪切脑组织；二是，血管电极系统。可同时记录16通道，可应用于临床，从颈静脉植入，但只能记录场电位；三是，柔性电极系统。可同时三维记录1024通道，由机器人开颅自动植入，但目前尚未实现临床应用。
“脑机接口系统本身比较复杂，它的特点是交叉学科，涉及到医疗器械、芯片、材料、算法、机器人、医学、伦理、神经科学、心理学等不同学科，另外需要最大限度利用技术最低限度损伤大脑。根据我们的观察，2021年这个行业进入产业化的加速期，而后续该产业也需要实现手术的植入要实现创口越来越小，解决变化缝、变化孔、长期在体这三方面的核心问题。”彭雷说。
市场应用场景广泛
在今年，由埃隆·马斯克联合创立的脑机接口公司Neuralink宣布重大进展：公司已获美国食品和药物管理局(FDA)的批准，可以开始在人体上做临床试验了。此前，Neuralink试过在老鼠，猪和猴子的大脑植入脑机接口芯片。
而一直以来，脑机接口的应用与人体的案例也在不断出现。2014年，一位瘫痪患者借助脑机接口和机械外骨骼在巴西世界杯上完成了开球，而为他提供治疗的则是美国元老级脑机接口企业Brain Gate。2021年4月，该企业又在IEEE Transactions on Biomedical Engineering期刊上发表最新研究，两名瘫痪的临床试验参与者使用带有无线发射器的BrainGate系统在标准平板电脑上指向、单击和键入。研究表明，无线系统传输的信号与有线系统几乎相同，参与者实现了类似的点击精度和打字速度。
2020年1月，在浙江大学发布的国内首例植入式脑机接口临床研究成果中，一位72岁的高位截瘫志愿者在植入Utah阵列电极后，能够利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械手臂，完成进食、饮水和握手等一系列上肢重要功能运动。这也证明了高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制是可行的，为因老年痴呆、脑卒中、脑肿瘤疾病而失能的患者带来恢复正常生活的希望。
国信证券研报显示，目前全球提供脑机接口产品和业务的公司有两百余家，主要集中在美国和中国。互联网科技巨头纷纷介入脑机接口领域，谷歌、微软、Facebook等科技巨头也开始布局开发底层技术。
另据研究机构Data Bridge Market Research公布的最新数据显示，2022年脑机接口市场规模为17.40亿美元，预计到2030年将达到56.92亿美元，期内年复合增长率为15.61%，市场潜力巨大。此外，麦肯锡预测未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700-2000亿美元经济价值。
对于脑机接口的应用场景，人工智能与数字经济广东省实验室（广州）常务副主任、华南理工大学教授李远清介绍，脑机接口的应用领域非常广泛，可以运用在有残疾人功能辅助、心理健康干预、专注力的训练等领域，除了对于大脑本身的干预、康复外，也有望在军事领域予以运用。
“目前，市面上进行脑机接口布局的公司及相关产品有很多，已经有不少康复机器人、睡眠辅助产品实现了应用落地，而后续我们也认为，专注力训练、瘫痪群体辅助等领域有望加速实现应用落地。”李远清教授说。
为此，今年工信部也发布消息指出，工信部正积极培育未来产业，增强发展新动能。脑机接口是生命科学和信息技术深度交叉融合的前沿新兴技术，将通过揭榜挂帅发掘培育一批掌握关键核心技术、具备较强创新能力的优势单位，突破一批脑机接口标志性技术产品、加速产业落地应用。
实现商业化落地成方向
脑机接口作为医疗器械行业，从研发到落地的整个周期十分漫长。按照现有规律，脑机接口产品的落地起码要6到7年的时间。
对此，景昱医疗创始人兼董事长宁益华也曾直言：更应该看脑科学发展未来的十年、二十年会怎样。
有券商医药行业分析师对21世纪经济报道记者表示，未来脑功能疾病会是人类一个最主要要攻克的地方，在这个过程中会有很多做研究、做临床、做企业的人参与其中。未来的三到五年仍属于积累的过程，但真正大规模的发展仍然要靠星火燎原，这可能是十年、二十年的过程。
不过，脑机接口的未来仍然是值得期待的。根据《脑机接口标准化白皮书2021》,2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计到2027达37亿美元，CAGR15.5%。麦肯锡预测未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700-2000亿美元经济价值。应脉医疗创始人兼首席执行官赵瑞麟也曾表示，脑机接口行业目前仍处于婴儿期，未来三年还是处于科研、实验室的突破性发展阶段，但未来的成长空间很大。
谈及脑机接口未来的应用，杭州回车电子科技有限公司联合创始人、CTO童路遥指出，数字疗法是由软件程序驱动，以循证医学为基础的干预方案，用以治疗、管理或预防疾病。脑机接口与XR的结合是近些年发展迅速的方向之一，尤其是在精神健康领域应用场景广泛。这也是由于传统药物治疗副作用大，效果不显著，数字医疗在该领域的作用逐步显现，而精神类疾病与大脑变化密切相关，脑机接口设备对于疾病早筛、生物反馈式治疗、效果评估等方面都有重要作用。
“脑机接口与XR的结合未来可以广泛运用于抑郁症、多动症、自闭症、中风康复、阿尔兹海默症早筛和康复、心理治疗、睡眠治疗、成瘾治疗、疼痛缓解等多个领域。不过，需要注意的是，脑机接口与XR的结合也存在一定的挑战，例如，目前还没有专门面向医疗场景的MR设备，佩戴舒适度、清晰度等问题亟待解决，数据的准确性和可靠性需要更多验证，内容开发平台和工具不够完善。”童路遥认为，在解决上述问题后，在商业化模式落地层面，脑机接口与XR的结合是当前最近的一大商业爆发点，而商业化模式也需要由从医院端走入到家庭端。
对于未来脑机接口的商业化落地，上述券商医药行业分析师指出，如果能够建立起从疾病预测评估到建模分析，到输出诊疗方案，再到疾病病程管理的完整闭环的数字生命体系，脑机接口将拥有更多的应用场景。
“如集陪伴、理疗、按摩、感知/采集为一体的智能机器人；让失语人群通过脑的意念传递打出文字；让小型机器人进入人体内执行清除脑血栓等简单任务。”该分析师认为，脑机接口仍需要过度、积累，以后爆发式发展肯定是长期的过程，目前尚不知道天花板在什么地方。
