亚商投顾-科幻照进现实，脑机接口时代正在到来（附股）！

 

事件驱动：5月23日，《北京市加快医药健康协同创新行动计划(2024-2026年)》印发。提出到2026年，北京市医药健康产业总规模达到1.25万亿元。其中北京市明确把合成生物、基因技术、脑机接口等三个新质生产力领域，列为了未来医疗应用前景更广阔、更容易实现的三个优先方向。

 

行业透视

 

脑机接口市场广阔，目前处于技术爆发阶段。浙商证券称，随着脑机接口技术的不断成熟，其应用场景正在快速打开。目前，脑机接口与神经康复是神经工程领域的热点技术，受到越来越多科研学者、临床医生的关注，未来有望快速推动产品落地及普及。（文末附产业链及相关上市公司梳理）

 

一、概念简介

 

1.什么是脑机接口？

 

脑机接口（brain-computer interface，BCI）是一种在大脑与外部设备之间建立直接的通信和控制通道的技术。其信号来自中枢神经系统，传播中不依赖于外周的神经与肌肉系统。常用于辅助、增强、修复人体的感觉运动功能或提升人机交互能力。

 

 

2.发展阶段

 

脑机接口技术的发展经历了三个阶段：科学幻想阶段（20 世纪 70 年代至 80 年代初期）、科学论证阶段（20 世纪 80 年代末至 90 年代末）、技术爆发阶段（21 世纪以来）。目前，脑机接口技术正处于技术爆发阶段，有望成为引领新一轮科技革命和产业变革的重要力量。

 

3.脑机接口的运作原理

 

脑机接口系统通常由信号采集部分、信号分析部分、控制设备部分和反馈环节组成。

 

1）信号采集，涉及到从大脑中采集电生理信号评估信息采集手段的优劣主要考虑规模、分辨率和侵入性三个方面的标准。电生理信号通常是通过电极来测量的，电极可以是非侵入式、半侵入式或侵入式的。信号采集部分的目标是捕捉与特定思维活动或意图相关的大脑活动。

 

2）在信息分析方面，需要对采集到的原始信号进行过滤、解码和再编码以处理干扰。分析模型是信息解码环节的关键，可采用脑电图（EGG）、皮层脑电图（ECoG）等模型辅助分析。信号处理、分析及特征提取的方法包括去噪滤波、P300 信号分析、小波分析+奇异值分解等。

 

3）机器会根据从信号分析部分得到的用户意图信息转化为控制外部设备的指令，控制设备部分负责将这些意图转化为对外部设备的控制命令。具体的编码形式取决于外部设备的功能，这些设备可以是计算机光标、轮椅、假肢、机器人等。控制设备部分的目标是实现用户意图的精确和实时转换，以便用户可以有效地与外部环境互动。

 

4）最后，反馈环节将用户对他们的控制命令执行情况信息传递给大脑进行反馈。反馈包括包括视觉、触觉、听觉、嗅觉和味觉等感知，帮助用户调整他们的大脑活动以提高控制的准确性。

 

 

整个脑机接口系统实现了大脑与外部设备的高效交互，具有广阔的应用前景和发展空间。这个环节可以帮助用户有效的学习使用脑机接口系统，是脑机接口系统的重要组成部分。

 

4.脑机接口电极分类

 

电极在脑机接口系统中用于采集大脑的活动信号。脑机接口的电极分类通常根据侵入性划分为非侵入式（脑外）、侵入式和半侵入式。

 

 

二、脑机接口时代到来，部分公司和科研机构取得一定成绩

 

1.Neuralink：侵入式脑机接口芯片开拓者

 

Neuralink 由马斯克与其他联合创始人于 2016 年创立。2020 年，公司将直径 23mm的芯片（LinkV0.9）植入了猪脑，并且实现了神经信号的读取及写入。2021 年，发布研究成果让植入大脑芯片的猴子通过意念玩游戏。2023 年 5 月，公司获得了FDA 的首次人体临床试验批准。2024 年 1 月，公司进行了脑机接口设备的首例人体移植，移植者目前恢复良好。2024 年 3 月，公司公布了的下一代产品 Blindsight，将用于恢复或重建视力。马斯克表示 Blindsight 植入装置已经在猴子身上成功应用，分辨率起初可能较低，类似早期任天堂游戏机的图形，但最终可能会超越正常的人类视力。

 

 

2.Synchron：全球首家获得 FDA 批准进行永久植入性设备临床试验的公司

 

Synchron 成立于 2017 年，总部位于美国纽约，并在澳大利亚设有办事处。该公司的主要研究方向为神经恢复、神经调控和神经诊断。Synchron 是全球第一家获得FDA 批准对永久植入性设备进行人体临床试验的脑机接口公司。由 Synchron 研发的 Stentrode™，直径仅为 8 毫米，长度仅为 40 毫米，能够携带 16 个电极传感装置。通过微创手术，经颈静脉将设备 Stentrode™放置在大脑的上矢状窦，无需进行开颅手术。它的外观像一个血管支架，能够通过微创手术放置在大脑血管中，经过细胞生长期后，与大脑建立链接；接收来自大脑的电信号，使人们能够通过思维控制计算机。

 

3.我国脑机接口处于创新突破关键期，部分领域处于国际领先水平

 

科研方面，2023 年 10 月，首都医科大学宣武医院赵国光教授团队、清华大学医学院洪波教授团队，共同完成了无线微创植入脑机接口 NEO（Neural Electronic Opportunity）首例临床植入试验，将两枚硬币大小的脑机接口处理器植入高位截瘫患者颅骨中，成功采集感觉运动脑区颅内神经信号。该临床试验让一位因车祸造成脊髓损伤、四肢瘫痪长达 14 年的患者在术后进行 3 个月的康复训练后，通过脑电活动控制气动手套，完成了自主喝水等日常活动，其抓握准确率超过 90%。本项目在无线微创方面实现了两大突破，一方面通过植入脑机接口 NEO，将内机埋在颅骨内，电极覆盖在硬膜外，在保证颅内信号质量的同时，不破坏神经组织；另一方面它采用了近场无线供电和传输信号，植入颅骨的体内机无需电池。

 

产业方面，2024 年 3 月，高德红外股份有限公司董事长黄立介绍称，他带领衷华脑机接口公司团队成功研发 65000 通道双向的脑机接口芯片，居于国际领先水平。2024 年 4 月，北京脑科学与类脑研究所联合北京芯智达神经技术有限公司，成功构建“北脑二号” 高性能侵入式智能脑机系统。北脑二号在国际上首次实现猕猴对二维运动光标的灵巧脑控。其自主研发的高通量柔性微丝电极、大通道数高速神经电信号采集设备，能有效支撑高效运动想象神经编解码的开发，电极性能参数世界领先。

 

 

三、脑机接口产业链分析

 

脑机接口产业链主要包括上游的硬件和软件设备供应商、中游的脑机接口产品开发商，以及下游的应用领域。

 

 

1.上游：硬件和软件设备供应

 

电极：脑机接口技术的核心组件，用于采集脑电信号。根据信号采集方式的不同，主要分为侵入式、非侵入式和半侵入式电极。

 

芯片：用于信号处理的核心硬件。脑机接口芯片主要有通用芯片和 ASIC 两种方案，用于实现更高性能和更低功耗的信号处理。

 

人工智能算法：用于信号解码和特征提取的关键软件技术，是实现脑机接口功能的重要支撑。

 

外部设备：与脑机接口通信或可控制的设备，包括计算机系统、机器人、机械臂、无人机等。

 

2.中游：脑机接口产品开发

 

市场规模：脑机接口市场处于快速增长阶段，《2022-2027 年中国脑机接口产业发展趋势及投资风险研究报告》显示脑机接口市场年均复合增长率达 13.19%。

 

市场结构：非侵入式脑机接口是主流的研究方向，占据市场的主要份额，侵入式脑机接口技术壁垒和成本较高，市场占比较小。

 

投融资情况：近年来，脑机接口技术备受关注，创业公司数量持续上升，融资事件频发，投资金额加大。

 

3.下游：脑机接口技术应用

 

脑机接口的应用领域广泛，涵盖了医疗健康、教育领域、游戏开发和军事等多个领域。

 

医疗健康：脑机接口技术可用于帮助残疾人通过思维控制机器人进行康复训练或日常生活操作，同时也可用于治疗多动症、中风、癫痫等疾病。在医疗方向上，脑机接口技术可分

为“强化”和“恢复”两个方向，前者主要是通过植入芯片增强大脑功能，后者主要是通过神经反馈训练恢复运动能力或感知能力。

 

娱乐：脑机接口技术可与虚拟现实技术结合，使用户无需额外操控设备，通过思维控制游戏中的角色，获得更加沉浸式的游戏体验。

 

教育：脑机接口技术可用于实时探测和训练学生的注意力值，帮助教师及时了解课堂情况改变教学情况，同时也能帮助学生提高注意力。

 

智能家居：脑机接口技术可用作智能家居系统的遥控器，帮助人们通过意念控制开关灯、开关门、开关窗帘等，进一步控制家庭服务机器人。

 

军事：脑机接口技术可帮助军人操控无人机、无人车、机器人等设备，代替人类从事各种危险任务，也可提升军人的作战能力，如通过控制外骨骼机器人提升单兵作战能力。

 

四、行业的投资逻辑

 

1.政策支持加强，临床试验取得突破

 

政策持续催化，脑机接口成为产业创新重要方向。2024 年 1 月，工信部等七部门发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，脑机接口被列入未来产业十大创新标志性产品，这为脑机接口的发展指明了方向。

 

 

2.市场空间广阔，多领域具备应用潜力

 

前景广阔，医学等领域应用潜力较大。根据 Mordor Intelligence 研究，预计 2024年全球脑机接口市场规模将达到 20 亿美元，2029 年有望达到 32.5 亿美元，2024-2029 年复合年增长率为 10.29%。根据 DataBridge Market Research 研究，2022 年脑机接口市场规模为 17.40 亿美元，2030 年有望达到 56.92 亿美元，2022-2030 年复合增长率为 15.61%。

 

 

根据信息通信研究院在 2023 年《脑机接口技术发展与应用研究报告》称，当前脑机接口市场规模主要集中在中游市场，主要涉及脑机采集分析设备的生产和销售。随着技术的发展和应用领域的拓展，预计未来十年脑机接口将进入应用普及期，下游市场将成为增长的主要驱动力。

 

 

医疗市场和非医疗市场都将迎来显著增长，尤其是医疗市场。据麦肯锡测算，全球脑机接口医疗应用的潜在市场规模在 2030-2040 年有望达到 400 亿美元，其中以中枢神经系统疾病治疗为主的严肃医疗，应用潜在规模在 150 亿美元，而以情绪评估与干预为主的消费医疗，应用潜在规模则大致在 250 亿美元。脑机接口有望取代传统应用，推动市场增长。2022 年全球神经药物市场规模已达千亿美元，脑机接口在神经药物替代方面具有潜力。另外，脑机接口技术可以有效提高生活质量，在睡眠、康养、消费娱乐等领域有望发挥重要作用。

 

五、产业链相关公司梳理

 

西部证券研报中指出，大脑是人体最神秘且复杂的器官，人类的大脑拥有大约 860 亿个神经元，脑科学与类脑研究是“十四五”七大科技前沿领域攻关项目之一，脑机接口是当前来看应用有望落地的核心关键技术之一。建议关注 0-1 阶段相关海外标的，以及国内映射。

 

湘财证券研报中指出，未来随着《加快北京市脑机接口产业发展行动方案（2024-2030）（征求意见稿）》的发布，政策将进一步推动脑机接口产业发展。作为医疗领域前沿技术，脑机接口的应用将在患者检测、疾病康复、技能替代等方向逐步落地。

 

具体梳理如下：

 

 

 

 

 

 

风险提示：脑机接口技术处于快速发展阶段、技术发展与商业化应用存在不及预期的风险等

 

参考资料：20240428——兴业证券——脑机接口快速发展，市场应用空间广阔；

                20240411——西部证券——脑机接口：让大脑连接未来。

 

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