編輯:羅冉
導語
腦機接口作為一種變革性的人機交互技術,是前瞻性、顛覆性、戰略性新興產業和新質生產力的典型代表。近些年,國家發布一系列行動方案和措施,旨在推動腦機接口產業發展。
腦機接口
腦機接口(brain-computerinterface,BCI)是在大腦與外部環境之間建立一種全新的不依賴于外周神經或肌肉的交流與控制通道,從而實現大腦與外部設備的直接交互。其工作流程包括腦電信號的采集、處理、輸出和執行,最終再將信號反饋給大腦。從這個意義上說,任何大腦與外部設備直接相互作用的系統都可以被視為腦機接口系統。
腦機接口實現過程
不同類型的腦機接口
政策持續加碼,政策亮點不斷
中國腦計劃啟動于2016年,包括探索大腦秘密和攻克大腦疾病的腦科學研究以及建立并發展人工智能技術的類腦研究兩個方向。在2017年《“十三五”國家基礎研究專項規劃》中,腦與認知、腦機智能和腦的健康被明確提出作為核心問題。在“十四五”規劃中,人工智能和腦科學為國家戰略科技力量,類腦計算和腦機融合技術研發被納入重要領域,而腦機接口技術是腦機智能融合技術的關鍵之一。
2018年12月,工信部發布《關于加快推進虛擬現實產業發展的指導意見》;2019年12月,工信部、民政部、國家衛生健康委、國家市場監督管理總局、全國老齡委發布《關于促進老年用品產業發展的指導意見》;2021年12月,國務院發布《“十四五”國家老齡事業發展和養老服務體系規劃》;2021年10月,國務院發布《“十四五”國家知識產權保護和運用規劃》;2022年10月,工信部、教育部等五部門聯合發布《虛擬現實與行業應用融合發展行動計劃(2022—2026年)》;2023年8月,工信部、科技部、國家能源局、國家標準化管理委員會發布《新產業標準化領航工程實施方案(2023—2035年)》,都進行了政策明確支持。
2024年1月,工信部等七部門發布《關于推動未來產業創新發展的實施意見》,公布6項重點任務,包括前瞻布局6個新賽道、10大標志性產品等,其中包括加速類腦智能、群體智能等產業;2024年2月,科技部發布《腦機接口研究倫理指引》,明確開展腦機接口研究應確保研究具有社會價值,應主要致力于修復型腦機接口技術,強調通過技術的發展服務公眾的健康需求;2024年5月,中央網信辦、市場監管總局、工信部發布《信息標準化建設行動計劃(2024—2027年)》,要求完善云計算標準,加快量子信息標準布局,推進腦機接口標準研究,加快建設下一代互聯網、Web3.0、元宇宙等新興領域標準化項目研究組,推進基礎類標準研制,探索融合應用標準。
2025年2月,國家藥監局發布《采用腦機接口技術的醫療器械 用于人工智能算法的腦電數據集質量要求與評價方法》,要求確立行業標準,推動腦機接口醫療器械規范化;2025年3月12日,國家醫保局發布《神經系統類醫療服務價格項目立項指南(試行)》。此次國家醫保局立項指南新增非侵入式腦機接口適配費項目,就是為臨床使用此類技術時,需要不斷調試設備的服務項目而設,以支持其校準和優化設備參數,能夠更準確捕捉和處理腦電信號,讓患者及時用上前沿技術。
地方層面的政策支持在2025年開始加速落地,北京和上海成為首批行動的城市。北京市科學技術委員會等部門在1月9日公布的《加快北京市腦機接口創新發展行動方案(2025-2030年)》中提出,到2027年,產出一批重大原創性成果,突破腦機接口電極、芯片、編解碼算法等關鍵核心技術,打造世界領先的智能腦機系統,并在臨床上得到初步應用;培育3-5家具有核心競爭力的潛在獨角獸和獨角獸企業等。上海市科學技術委員會1月10日公布的《上海市腦機接口未來產業培育行動方案(2025-2030年)》提出,2027年前,上海要實現高質量腦控,半侵入式腦機接口產品在國內率先實現臨床應用,侵入式腦機接口研發取得突破,腦機接口創新生態初步構建。2030年前,上海實現高質量控腦,腦機接口產品全面實現臨床應用,打造全球腦機接口產品創新高地,產業鏈核心環節實現自主可控,打造國家級腦機接口產業發展集聚區。
從近幾年出臺的政策來看,主要有以下亮點:
o政策支持力度大、層級高。國家戰略支持,納入未來產業規劃。2024 年政府工作報告首次提出 “新質生產力” 和 “人工智能 +”,將腦機接口作為未來產業的重要代表。同年 1 月,工信部等七部門發布《關于推動未來產業創新發展的實施意見》,將腦機接口列為十大創新標志性產品之一,提出要突破腦機融合、類腦芯片、大腦計算神經模型等關鍵技術和核心器件,研制一批易用安全的腦機接口產品。這從國家戰略層面明確了腦機接口的重要地位,為產業發展提供了宏觀指導和政策支持。
o標準化建設及時啟動。2024 年 7 月,工信部發布《工業和信息化部腦機接口標準化技術委員會籌建方案公示》,擬邀請腦機接口領域企業、科研院所、高校等產業和技術專家擔任委員,明確了從優化完善標準化路線圖、加快關鍵技術標準研制、推動標準宣貫實施三個方面開展工作,為腦機接口技術的標準化發展奠定基礎。2025 年 1 月,國家藥監局發布《采用腦機接口技術的醫療器械 用于人工智能算法的腦電數據集質量要求與評價方法》推薦性醫療器械行業標準,從標準及監管層面助力采用腦機接口技術的醫療器械高質量發展。
o應用領域醫保政策率先支持。2025 年 3 月 12 日,國家醫保局印發《神經系統類醫療服務價格項目立項指南(試行)》,專門為腦機接口新技術單獨立項,設立了侵入式腦機接口置入費、取出費、非侵入式腦機接口適配費 3 個項目,為腦機接口技術成熟后快速進入臨床應用鋪好收費路徑,有助于推動腦機接口技術在醫療領域的應用和普及。
市場應用領域廣闊,發展空間很大
從技術流程和產業鏈看,腦機接口的技術流程可分為上游、中游、下游三個環節:上游包括腦機接口電極、腦機接口芯片、腦機接口手術,中游包括腦電信號采集、腦電信號處理、腦電信號分析,下游包括應用端外設和應用端軟件。基于腦機接口的技術流程,腦機接口行業形成了完整的產業鏈。上游包括腦電采集設備(如非侵入式電極和侵入式微電極)、BCI 芯片、處理計算機/數據集和處理算法、操作系統級分析軟件和外部嵌套等;中游主要包括腦機接口產品提供商;下游則包括醫療保健、教育培訓、游戲娛樂、智能家居、軍事國防等各種應用領域。
腦機接口核心技術流程與產業鏈
從市場規模看,據Grand View Research數據,全球腦機接口市場規模2019年為12億美元,增長至2023年達到了19.8億美元,預計2024年能達到24.8億美元,同比增長25.25%。同時腦機接口行業進入高速發展時期,根據前瞻產業研究院基于海外機構預測測算,2025-2029年全球腦機接口市場規模將以年復合增長率25.22%的速度,增長至76.3億美元規模;作為新興產業,腦機接口在政策和技術應用的雙重催化下風口漸起,市場規模不斷擴大。量子位預測,我國腦機接口市場將在2040年超過1200億元,年復合增長率可達26%。
從具體應用領域看,醫療健康是當前腦機接口最成熟的賽道,覆蓋神經疾病診斷、康復治療及功能替代。根據麥肯錫的測算,全球腦機接口在嚴肅醫療應用潛在規模在150億-850億美元,消費醫療應用潛在規模在250億-600億美元。
截至2024年底,我國腦機接口產業累計發明專利和實用新型專利數量超2000項,歷年申請數量呈波動上升的態勢。在政策的強力支持下,我國腦機接口正處于由基礎研究向臨床應用轉化的重要階段。在醫療健康領域,腦機接口主要適用于中風、四肢癱瘓、脊髓損傷、偏癱、閉鎖綜合癥、肌萎縮側素硬化癥、創傷性腦損傷、帕金森、抑郁癥、睡眠障礙等病癥。
“杭州六小龍”之一的強腦科技主要成果包括智能仿生手、機器人遙控方法等。2022年,其研發的智能仿生手獲得了FDA認證。不少上市公司也涉足腦機接口領域。科大訊飛、誠益通、博靈腦機、三博腦科、愛朋醫療、創新醫療等上市公司在腦機接口領域均有布局,并取得了一定進展。
科研團隊也在不斷取得突破,例如,清華大學和宣武醫院合作的半侵入式接口臨床試驗取得成功,腦虎科技完成了國內首例實時漢語解碼臨床試驗;3月3 日,全球首批第4例通過腦機接口讓癱瘓者重新行走的臨床概念驗證手術在復旦大學附屬華山醫院成功實施。
展望未來,腦機接口有望成為下一代人機交互的核心技術,徹底改變人類與機器的交互方式。在短期內,腦機接口技術的應用將主要集中在醫療康復領域,特別是幫助中風及脊髓損傷患者恢復行動能力;中期來看,輸出式腦機接口技術將拓展至教育、娛樂、軍事和工業等領域,而輸入式及雙向交互式腦機接口則會進一步應用于醫療;長遠而言,腦機接口將轉向功能改善與增強,實現腦機融合智能,并擴展人類的感知能力,增強記憶與認知功能。
但需要注意的是,在技術進步、行業瓶頸解決、安全倫理、產業商業規模化應用等方面還需要進一步完善。
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