加强杭州脑机智能产业发展的对策建议

□文/ 杨 瑾 杭州市科技信息研究院

近年来，随着脑科学、神经科学、人工智能、材料科学等学科技术的交叉飞速发展，人类智能与机器智能逐步融为一体，并催生了新一代的脑机智能融合，为人类医疗健康、智能生活、教育、娱乐等方面带来新的发展机遇，成为全球各国科技竞争的战略高地。

脑机智能产业关键技术——脑机接口技术

实现脑机智能融合的关键技术环节之一是实现人脑与机器之间的信息交互，即脑机接口（Brain-computer interface,BCI）技术。

脑机接口在大脑与外部环境之间建立一种全新的不依赖于外周神经和肌肉的交流与控制通道，从而实现大脑与外部设备的直接交互。该技术能够在人或动物的大脑与外部环境之间建立沟通以达到控制设备的目的，进而起到监测、替代、改善/恢复、增强、补充的作用。脑机接口技术将有望引领脑疾病领域数字健康产业的发展。

脑机接口的技术路径分为侵入式和非侵入式。侵入式脑机接口主要应用于重度的脑疾病问题如帕金森、重度瘫痪等，采用脑外科手术方法将信号采集电极植入大脑皮层，优点是采集的脑电信号精度高、噪声小，缺点是存在一定安全风险；非侵入式脑机接口主要应用于更广泛的脑相关疾病问题如老年痴呆、睡眠障碍、抑郁症、自闭症、人类的功能康复和人类的下一代交互等，在不破坏大脑的情况下，通过附着在头皮上的穿戴设备测量头皮表面的脑电信号，优点是易采集、无创性，缺点是信号弱、噪声大。

脑机智能产业发展现状

全球市场潜力巨大，产业快速发展

随着科技的不断完善和多学科的交互融合，脑机智能相关技术给全球社会和经济带来了强大的推力。近年来，美国、欧盟、日本等国家纷纷宣布启动脑科学研究，出台脑科学相关科技规划，目前脑机智能技术已上升为全球科技战略重点。

近几年全球脑机智能产业迅猛发展，市场发展潜力巨大。市场研究机构Valuates Reports 报告预计，全球脑机智能相关市场规模2027年有望达到38.5亿美元。

除了全球科研团队对脑机智能开展基础研究外，不少企业也在探索和实践脑机智能技术的应用，创新技术不断突破，应用场景不断拓展，一批知名脑机智能相关企业相继涌现（如表1）。

表1 全球知名脑机智能相关企业

全球知名脑机智能企业主要集中在医疗健康领域，非医疗领域的应用场景主要集中在生活娱乐。全球10大知名脑机智能企业中，除了2 家企业总部分别在瑞士与加拿大外，其余总部均在美国，显示了美国在该领域的绝对竞争优势。

特斯拉及SpaceX 创始人埃隆·马斯克创立的Neuralink 是侵入式脑机接口技术的一面旗帜。2019 年，Neuralink 推出了其植入在耳朵后面的第一代脑机接口设备。2020 年7 月，Neuralink 对外展示新的技术成果，展示了最新的可穿戴设备LINK V0.9和手术机器人，并通过现场的三只小猪和实时神经元活动演示，展示了脑机智能技术的实际应用过程，引发了业界对脑机智能的高度关注。

我国研发应用升温，未来发展可期

我国高度重视脑机智能关键技术研发与产业化，从2006 年开始统筹布局脑科学相关规划与项目计划。2020 年1 月科技部“脑科学与类脑研究”2030 重大项目指南征集意见发布；2020年11月国家“十四五”规划进一步提出要面向脑科学领域实施一批国家重大科技项目；作为国家“十四五”规划纲要中明确的八大前沿领域之一，国内上海、苏州、成都等城市已纷纷布局脑机智能产业；北京、南京、深圳等地陆续成立脑机智能相关研究中心、产业园与基地等。这些国家与各城市的举措都将有效促进我国脑机智能领域的长足发展。

我国脑机智能技术虽然起步较晚，但发展迅速，且在部分细分领域处于领先水平。如在脑机接口芯片方面，已有产学联合研发的脑机交互编解码芯片推出；在性能指标方面，国内已在脑机接口产品的传输、抗噪、采集、耦合方面有所提高。相比国外的侵入式技术手段，我国的脑机接口技术主要以非侵入式为主，并已在医疗、教育、游戏等领域实现产品化与应用化。

脑机智能技术涉及多学科交叉融合，目前基础研究机构以科研院所和高校为主，我国各知名大学都已经开展了脑机智能方向的前瞻性研究，并取得了丰硕的研究成果。如清华大学神经工程实验利用其自主开发的稳态视觉诱发（SSVEP）脑机接口系统，首次成功使渐冻症患者实现“意念打字”而具表达能力。浙江大学于2020年1月完成了国内首例植入式脑机接口临床转化研究，患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动。

近几年，随着脑机智能关注度的迅速升温及国家规划与各地政策的布局落地，我国涌现了一批脑机智能相关的先行企业（如表2）。其中，博瑞康、臻泰智能和云睿智能分别在脑疾病诊疗、康复训练、睡眠管理等医疗健康领域有所建树，并开发了应用产品；宁矩科技和中电云脑分别通过自研、产学研合作等方式开发了脑机智能相关芯片；强脑科技在教育领域的应用独树一帜；脑陆科技和妞诺科技等企业在脑机智能系统平台方面持续发力。

表2 国内脑机智能主要企业

杭州脑机智能技术与产业现状

推动杭州脑机智能产业发展是杭州加快培育未来产业的重要一环，有利于提升战略性新兴产业的发展后劲，有效促进杭州高质量跨越式发展，助力打造“创新之窗”。

产业发展未来可期

近年来，杭州市委市政府高度重视智能物联产业的高质量发展。2022 年，杭州发布了《关于促进智能物联产业高质量发展的若干意见》，并发布配套政策实施细则，为企业用地、研发投入、产品应用等都提供了强力保障，全力打造智能物联产业生态圈。杭州发展智能物联产业具有较强的优势：从上游芯片，到中游射频识别、传感器、存储器、终端设备，再到下游集成服务，产业链条较为完整。2022 年，杭州市智能物联产业生态圈拥有规上企业1073 家，全年实现营业收入7803 亿元，增长2.7%；实现利润总额695 亿元，增长4.2%。到2025 年，杭州智能物联产业生态圈产业规模将超万亿元，成为智能物联卓越城市。杭州发达的数字经济催生了日益增长的技术创新需求，因新技术运用产生的应用场景愈发增多，脑机智能有着大量的下游应用市场。在此背景下，杭州脑机智能产业发展未来可期。

基础研究与平台建设先发优势显著

杭州脑机智能基础研究的竞争优势显著。浙江大学一直专注于脑机智能相关领域的研究，拥有以郑筱祥、吴朝晖、段树明等专家为代表的创新团队，并在皮层脑电控制机械手、自主知识产权类脑芯片、第一例植入式脑机接口临床研究等方面取得了显著成果。此外，之江实验室、杭州电子科技大学也相继开展脑机智能方面的研究。目前，全国首个脑机智能产业园区西投·云漫里、临港国家实验室浙江基地（脑机交叉研究）、西湖区与浙江大学共建的脑机智能研究中心相继落成，浙江大学牵头建设的脑与脑机融合前沿科学中心、人工智能协同创新中心等国家级创新平台有序运行，为杭州产业集聚、关键技术研究和科技成果转化提供了有力的支撑保障。

企业融通态势与创新竞争力初现

杭州脑机智能企业融通发展态势初现，西投启真利用其自身科技成果转化方案——“西湖方案”孵化出首家脑机科创型企业领脑科技；回车电子、柔灵科技分别投资新设立了脑机初创型子公司瑞脑科技、柔脑科技，以期带动更多中小企业融入脑机智能创新链。杭州脑机智能企业创新能力不容小觑，佳量医疗已完成数亿元B 轮融资，其构建的基于BCMod 脑机调控技术以及Glaser 医用激光技术两大平台为多种神经系统疾病的治疗提供创新医疗器械解决方案；佳量医疗旗下企业诺为医疗与浙江大学联合开发的用于难治性癫痫反应性神经电刺激器Epilcure 已完成亚洲首例临床植入；浙江强脑科技总部位于美国，已成功募集到2 亿美金用于脑机智能技术底层研发，其攻关的非侵入式脑机接口技术产品为教育、儿童行为干预及医疗健康方面提供了强有力支持。

应用领域多点发力

杭州脑机智能相关企业的应用领域多点发力，涉及医疗健康、智能生活、教育、娱乐等方面，其中医疗健康领域是最大应用落脚点，主要应用场景包括脑疾病诊疗、康复训练、睡眠监测与脑科学大数据平台等。佳量医疗、诺为医疗、安曼智能等在脑疾病诊疗相关领域重点布局；博灵医疗、杭州臻泰智能、国辰迈联等在康复训练方面持续发力；浙江强脑科技在教育与儿童行为干预方面、智能仿生手和仿生腿的应用独树一帜；回车电子在生活娱乐方面的应用成果颇丰；妞诺科技在脑科学大数据平台方面聚焦深耕；柔灵科技在睡眠监测领域拓展研发。

杭州脑机智能产业发展存在的问题和挑战

核心竞争力不足，关键器件依赖进口

杭州乃至全国脑机智能研究领域均面临一些尚未突破的前沿关键技术，尤其是脑科学与神经科学的相关机制研究还需要进一步攻克。脑机智能高端装备与核心零部件大部分为美国与德国所垄断，并已形成较高的技术壁垒，杭州缺乏原创性脑机智能核心技术，跟踪研究居多，技术研究布局分散、缺乏系统性，关键核心器件严重依赖进口。

头部企业缺位，产业链不够完善

杭州虽有一些脑机智能相关的优秀企业，且应用领域分布较广，但企业数量少，规模不大，其中超半数为成立不到三年时间的初创型企业，头部企业缺位现象较为突出。企业间联动较少，上中下游企业的产业链尚未真正形成，产业链上游大部分卡脖子关键器件被外国垄断，尤其是在当下复杂国际形势背景下，杭州将面临更多的核心产品缺口风险，一定程度上影响了产业链的完善。

复合型人才储备不足，产业创新生态有待进一步优化

脑机智能的技术研发和应用依赖多学科交叉创新与协同进步，亟须在计算机、机械控制和神经科学等方面都有扎实基础的复合型人才，而杭州在这方面人才储备相对不足。杭州脑机智能产业尚处于商业探索阶段，集聚效应与生态效应尚未真正实现，相关企业的科技创新内生动力和发展后劲相对不足，产业创新生态有待进一步优化。

加强杭州脑机智能产业发展的对策建议

提高定位，立足新发展格局统筹谋划

加强统筹谋划与顶层设计，提升脑机智能在杭州前沿技术领域中的战略地位,逐步建成脑机智能发展的“杭州高地”。在杭州新发展格局基础上，高起点规划脑机智能产业布局，促进创新链与产业链深度融合，提高脑机智能产业园区的功能定位，以推动杭州构筑科技成果转移转化首选地为契机，加快推进成果转移转化。在钱塘、萧山、余杭等地重点布局一批脑机智能生产基地，精准引进海外知名脑机智能企业在杭设立产业中心，结合当地高端制造业发展优势，集中推进脑机智能卡脖子关键器件的研发与生产。

攻克关键核心技术，逐步打破技术壁垒

设立脑机智能重大科技专项资金，以“揭榜挂帅”形式鼓励在杭企业、科研院所等聚焦脑机智能领域关键技术进行系统创新，促进脑科学领域的各种技术融合发展。依托浙江大学的基础研究先发优势及之江实验室、西湖实验室等高能级平台的创新资源，凝聚共识联动推进脑科学与神经科学核心技术攻关。充分发挥政府科技创新投资基金引领撬动作用，采取直接投资、定向基金和非定向基金等投资模式，围绕卡脖子前沿技术，提高自主创新能力，逐步打破脑机智能关键器件的技术壁垒。

优化创新生态,推进脑机智能跨越式发展

全力打造一流创新环境、生态环境，汇聚创新资源适当超前部署，加快推动脑机智能产业跨越式发展。深入推进科技体制改革，完善科技创新治理体系，推动脑机智能重点分支领域项目、基地、人才、资金一体化配置。积极争取培育脑机智能国家级创新平台，加大共性平台建设，以应用为导向推动脑机智能相关产品迭代更新。开展资本招商，更好发挥产业基金作用，撬动脑机智能产业项目招引，积极引进博瑞康、云睿智能、念通智能、宁矩科技等外省脑机智能排头兵企业在杭设立新型研发机构，营造良好科技创新生态氛围，尽快实现脑机智能商业应用新突破。

强化企业协同创新,完善上下游产业链

鼓励龙头骨干企业牵头构建脑机智能企业创新联合体，建立以脑机智能创新企业为核心、以市场为导向的“产学研用”协同创新合作机制。支持有条件的企业通过海外并购等形式，吸收国外脑机智能关键器件的核心技术，逐步推进核心零部件自主生产，克服产业链短板，培育头部企业，构筑具有产业辐射能力和引领作用的脑机智能产业集群。发挥既有优势，鼓励佳量医疗、浙江强脑科技、回车电子等在脑机智能领域具有一定技术领先优势的在杭企业强强联合，开展产业融合创新，完善脑机智能上下游产业链，有效促进产业长足发展。

引育复合型人才，加强创新队伍建设

建立高精急缺创新人才引聚机制，加大外籍脑机智能复合型人才引进力度。支持脑机智能企业与高校院所联合设立特色学院、脑机智能交叉专业培养基地，开展复合型人才定向培养与输送，建立脑机智能领域全链条人才培育体系。以创新人才队伍建设为抓手，将脑机智能复合型人才需求纳入杭州重点需求人才目录，引进并培养一批国内知名的、拥有原创性核心技术的创新型团队，使之成为杭州市脑机智能发展的中坚支撑力量。