特斯拉、华为等巨头纷纷落子！脑机接口会迎来爆发式增长吗

上善若水

《黑客帝国》中那个人类通过脑机接口与母体连接并维系沟通的未来离我们的生活越来越近了。《攻壳机动队》《银翼杀手》《黑客帝国》等科幻片中的脑机接口黑科技，是无数科幻迷眼中赛博朋克文化的标配，而在特斯拉、华为等众多科技企业的努力下，這样的场景正渐渐同现实世界重叠在一起。

2014年巴西世界杯开幕式上，在全球超10亿观众的见证下，一名身穿钢铁侠式紧身衣的截瘫青年借助一副“机械战甲”外骨骼装置，用脑电波控制自己的“脚”踢出了第一球。这一瞬间无疑令人惊叹，又无不充满感动。这是科技史上首个实现机械外骨骼装置受瘫痪患者大脑活动控制的案例，人脑与机器之间的交互迎来了历史性突破。近年来，伴随神经科学与相关技术的不断发展，人机交互的模式也在不断演进与变化。作为神经科学最前沿的领域，脑机接口成为当下最新一代的人机交互方式，得到了世界各国的充分重视与布局支持。

公开资料显示，脑机接口（Brain-computer interface，BCI）是一种不依赖由外围神经和肌肉组成的正常输出通路的通信系统。狭义的脑机接口是脑机连接通路概念，广义的脑机接口则是实现脑机交互的通信系统。BCI主要包括四个部分：信号采集、信号处理、控制外设和神经反馈。神经反馈是关键环节，它将输出式BCI与输入式BCI连接在一起形成交互式的闭环系统，即交互式BCI，从而真正实现脑机交互。

通俗来讲，脑机接口系统由七大部分组成：大脑、脑信号采集、脑信号预处理、信号解析、控制接口、外部控制设备和神经反馈，形成了一个闭环。外部设备可以是不同型号的计算机或各类器械设备，如日常的笔记本电脑，用于治疗用途的脑起搏器，或是轮椅、假肢等外部控制设备。

1924年，德国精神医学家贝格尔发现脑电波，开启人类对脑电的数字化记录。1970年，脑机接口的第一篇论文出现，美国国防高级研究计划局也开始涉足脑机接口领域。2004年，脑机接口从科学论证阶段跨越到了应用实验阶段，代表事件是元老级BCI企业BrainGate实现了用侵入式脑机接口治疗瘫痪患者，而这位瘫痪患者于2014年借助脑机接口与外骨骼在巴西世界杯完成开球。

历经50多年的研究，当前脑机接口终于开始进入技术爆发期。

作为生命科学和信息技术交叉融合的主战场，脑机接口有着庞大的市场空间。脑机接口既是神经修复最有效的工具，也是目前能完全解决瘫痪、中风、帕金森等患者神经功能受损的有效手段，此外它还是全面解析认识大脑的核心关键技术，是国际脑科学最前沿研究的重要工具。

脑机接口按接入方式不同，可分为侵入式与非侵入式。侵入式接口需要经外科手术将电极直接植入大脑皮层，理论上可以提供更高的“带宽”，科学家在猴子身上实现的种种神奇都基于这一接入方式；非侵入式接口只需要在头皮穿戴信号采集设备，但受制于人的头骨材质不导电，天然想象空间受限。而除了在康复医疗、助老助残、疾病诊断等医疗服务领域外，还可以应用在军事、智能家居、娱乐、教育等领域。侵入式主要应用在医疗场景，解决不可逆的脑功能受损病患的治疗，非侵入式以安全、保守的特点优选为娱乐等消费级场景应用。

丰富的应用场景往往对应着庞大的市场空间，虽然脑机接口目前仍处于发展初期，但市场前景仍较为广阔。据中国电子技术标准化研究院公布的《脑机接口标准化白皮书2021》显示，2019年全球脑机接口市场规模约12亿美元，预计2027年达37亿美元，CAGR15.5%，目前下游医疗保健领域占比62%，其次为疾病治疗。麦肯锡预测未来10到20年，全球脑机接口产业将产生700亿～2000亿美元经济价值。

而亿欧智库研报也显示，从2019年至2024年，全球脑机市场规模由12亿美元增长至24.9亿美元，复合增长率为15.5%。据预测，2025年，全球脑机市场规模将迎来第1个突破性增长至50亿美元。至2027年，全球脑机接口将实现突破100亿美元市场规模。2031年，全球脑机市场规模将达到450亿美元。至2035年，全球脑机市场规模将达到千亿级美元。

2021年中国脑机接口市场规模约为6亿元，对应潜在需求市场近550亿元。同时，伴随着十四五规划、技术爆发、数字化进程加快等客观条件及因素，该市场在未来十年被持续看好。亿欧智库预测中国脑机接口市场规模将于2031年达到945亿，潜在市场规模也将于届时突破1300亿元。

庞大的市场空间加上对技术体系的推动，让脑机接口在全球范围内得到大力支持。美国、日本、韩国、澳大利亚等多国政府、科研机构和企业都已加速布局脑机接口，抢占全球脑科学竞争战略高地。中国对脑机接口技术的重视程度不亚于发达国家，近两年已经将此技术上升为国家战略。北京、上海、杭州等城市率先响应政策，出台相应地方政策鼓励脑机企业在当地落地生根。

从特斯拉汽车、Optimus（擎天柱）机器人到星链计划、火星移民计划……马斯克的思维和想法总是那么跳跃，最为关键的是凭借庞大的财力，其想法总能得到践行的机会。而2019年以来，马斯克的脑机接口公司Neuralink 屡次掀起舆论热潮。

2019年7月17日，Neuralink首次对外宣布成果——一款脑机接口系统。其原理是用长得像缝纫机一样的机器人，向大脑中植入超细柔性电极来监测神经元活动。整个系统包含3000多个电极，它们与比头发丝还细的柔性细丝相连。Neuralink还定制了一款微小芯片，可以通过 USB-C 的有线连接方式传输数据。

Neuralink神经外科主任Matthew McDougall当时介绍，公司的第一个临床试验将针对因脊髓上部损伤而完全瘫痪的人群，通过脑机接口将大脑信号传递给植入在耳后的一个小装置，再将数据传输到计算机。

2020年8月末，Neuralink举行发布会，用“三只小猪”演示了可实际运作的脑机接口芯片和自动植入手术设备。其中一只猪已经植入脑机接口设备两个月并活蹦乱跳，另一只曾植入电极又取了出来，最后一只则未植入任何设备。马斯克在直播中声称，Neuralink的最终潜力几乎是无限的，例如可以用心灵感应召唤一辆自动驾驶中的特斯拉。“可以解决失明、可以解决瘫痪、可以解决听力”。

2021年2月，马斯克在音频社交应用Clubhouse上透露，该公司已成功地在一只猴子的大脑中植入脑机接口装置，这只猴子现在可以用意念玩电子游戏了。

2022年11月30日，Neuralink举办了技术展示活动“Show and Tell”，向观众展示了一段用意念打字的技術，马斯克在会上表示，他的脑机接口公司Neuralink正在寻求美国监管机构的人体实验批准，他预计该公司研发的大脑芯片接口将在6个月内展开人体临床试验。马斯克为Neuralink规划的主要目标是：解决大脑和脊柱损伤，通过芯片植入部分恢复视力和听力，以及治疗老年痴呆症。

以下是Neuralink过往历程的关键发展节点：

·2017年4月：Neuralink首次出现在公众视野中；

·2019年7月：马斯克揭开Neuralink的面纱，介绍了公司原型植入物N1传感器；

·2020年8月：Neuralink通过基于活体猪的大脑接口实验，演示肢体追踪功能；

·2021年4月：Neuralink演示猴子凭借意念完成乒乓球游戏；

·2021年7月：Neuralink获得2.05亿美元C轮融资。

面对前景广阔的脑机市场，除特斯拉持续布局外，IBM、高通、Facebook等传统科技企业，以及Neuralink、Blackrock Neurotech、Synchron等众多初创公司均有布局，而我国华为、科大讯飞、三七互娱、BrainCo、博睿康、NeuraMatrix、脑陆科技等也在积极推动脑机接口技术的发展。

2022年11月下旬，国家知识产权局公布了一项专利，名为“人机交互方法、人机交互装置及存储介质”，这项专利的申请人是华为公司与天津大学。专利摘要中介绍，可以让用户无需直视视觉刺激且快速下发不同的操作指令，提高用户体验。科大讯飞在2017年与华南理工大学成立了脑机协同混合智能技术及应用联合实验室，在2018年与同济大学合作推进“脑智同飞”联合研究中心、与北京师范大学共同合作发布了“讯飞教育脑计划”、在上海成立了科大讯飞（上海）人工智能及脑科学研究院等，开展了前瞻布局研究。

此外， 三七互娱近期也投资了一家脑机接口企业，投资标的是华南脑控（广东）智能科技有限公司。官网显示，华南脑控是一家专注脑机智能技术研究与应用的人工智能前沿高科技企业。

总体而言，国内脑机接口企业大都在2015年及以后成立，以非侵入式技术路线为主，侵入式技术较为领先的研究机构主要有浙江大学和北京脑科学与类脑研究中心的团队，以及2019年的新进入者NeuraMatrix公司。其中，2020年初，浙江大学附属医院完成了国内首例Utaharray电极植入。

目前，脑机接口技术尚未形成从读取到反馈的完整闭环，其重要意义在于打开人机交互的新范式，未来有望逐步延伸至游戏、教育、智能家居、军事等领域，应用市场的打开将为商用芯片/通信IP厂商打开全新的市场空间。