2023脑机接口行业分析:千亿美元的新蓝海

发布日期:2023-11-20 511人看过 脑机接口

根据脑机接口产业联盟的消息,脑机接口产品第三方评测工作已经正式启动。目前,脑机接口技术已广泛应用于医疗、教育、康养、安全生产、娱乐等多个领域,产业正处于快速发展阶段。然而,脑机接口技术在不同应用场景下仍面临一些挑战,包括如何与其他技术规范结合以及如何标准化技术开发和使用等问题。为了满足脑机接口行业的需求,推动产品规范化和高质量发展,脑机接口产业联盟与中国信息通信研究院共同组织了广泛的技术研究和产业交流,并启动了脑机接口产品的第三方评测工作,评测项目包括脑信号采集技术、脑状态监测反馈应用、脑意图识别反馈应用。

脑机接口,又称为“大脑端口”或“脑机融合感知”,是在人或动物的大脑(或脑细胞培养物)与外部设备之间建立的直接连接通路。单向脑机接口情况下,计算机可以接收脑传来的命令或向大脑发送信号(如视频重建),但不能同时进行信号的发送和接收。双向脑机接口则允许大脑与外部设备进行双向信息交换。在产业界的共同努力下,我国已经形成了覆盖基础层、技术层和应用层的完整脑机接口产业链,并在医疗、教育、工业、娱乐等领域实现了应用落地,展现出强大的创新驱动力和巨大的发展潜力。
脑机接口图
脑磁图和功能核磁共振成像已经成功实现非侵入式脑机接口。在一项研究中,病人通过生物反馈技术可以利用改变fMRI检测到的脑部血流信号来控制乒乓球运动。此外,有人利用fMIR信号实现了对机械臂的准实时控制,控制的延迟大约为7秒左右。一些实验室已经成功记录了猴和大鼠大脑皮层上的信号,以操作脑机接口实现运动控制。在一些实验中,猴子仅通过回忆给定任务而没有实际动作就能操纵屏幕上的计算机光标,并通过控制机械臂完成简单任务。此外,对猫的研究还对视觉信号进行了解码。

自20世纪90年代中期以来,脑机接口研究取得了显著进展。通过多年的动物实验实践,早期的植入设备已经设计和制造出来,用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动功能。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性,它与脑机接口相适应,使其能够像自然肢体一样控制植入的假肢。在当前技术和知识的基础上,脑机接口的先驱们正在尝试制造

出增强人体功能的脑机接口,而不仅仅是恢复功能,这一技术曾经只存在于科幻小说中。

脑机接口行业市场发展现状分析

脑机接口产业的上游主要涉及零部件供应商,包括脑电采集设备、芯片、相关算法和外部嵌套。中游则包括脑电采集平台和脑机接口设备,而下游则涵盖了多个应用领域,主要包括医疗机构、科研机构、教育、娱乐、底层操作设备和军事国防等行业。

全球脑机接口下游应用领域的占比数据显示,医疗领域是最主要的应用领域,占比达到62%。其他领域合计占比也为62%。这表明目前全球脑机接口的主要应用领域是医疗行业,主要体现在脑机接口在医疗器械上的应用。相较之下,非医疗领域的市场主要包括教育和智能家居市场,而游戏领域暂时还没有明确的商业化应用。

脑机接口是在人或动物的大脑与外部设备之间建立直接连接,实现脑与设备之间的信息交换。尽管这一概念在早期已有,但直到上世纪九十年代后期才开始取得阶段性成果。它是一种建立在脑与外部设备之间的直接通信渠道,其信号来自中枢神经系统,传播时不依赖于外周的神经与肌肉系统。脑机接口常被用于辅助、增强、修复人体的感觉-运动功能或提升人机交互能力。

全球脑机接口市场规模在2019年达到12亿美元,预计到2027年将增长到36亿美元,年复合增长率为14.7%。数据还显示,非侵入式脑机接口占脑机接口市场规模的86%,而侵入式和部分侵入式脑机接口占比为14%。由于脑机接口技术和伦理、安全等因素的制约,目前各国科研机构和企业的研究重点主要集中在非侵入式脑机接口上,对其研发的投入明显高于侵入式脑机接口。
全球脑机接口市场规模
中国在脑机接口产业的发展上,近年来得到了国家相关政策的支持,推动了该产业的迅速崛起。中国的脑机接口企业涵盖了医疗康复、脑机接口研究和教育等多个方向,其中一些企业如博睿康、臻泰智能、曼安智能、云睿智能和脑陆科技等都在相关领域取得了一定的成就。

关于脑机接口技术的应用进展,2023年5月4日,南开大学段峰教授团队领导的全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验在北京成功。在2023年8月23日,《Nature》发表的论文中,加州大学开发的脑机技术成功将大脑信号转化为文本、语音和表情,为失语18年的加拿大女性提供了“说话”的能力。而在2023年10月,《科学进展》发表的研究结果显示,美国约翰斯·霍普金斯大学研发的治疗渐冻症(ALS)的脑机接口,在3个月内能够保持90%的准确率,无需重新训练或重新校准算法。

脑机接口行业未来市场规模及发展趋势预测

硅谷Live从狭义和广义不同维度及来自于近两年的统计数据,综合考量推算出未来五年的市场规模,整体市场规模估计在3305亿美元。狭义的脑机接口市场规模:单从脑机接口设备(EMG/EEG)的方向来估算,脑机接口未来五年的市场规模将会达到25亿美元。广义的脑机接口市场规模:从脑机接口核心应用的数个科技领域来估算,未来五年的市场规模将达到千亿美元,其中包括教育科技领域最多2500亿美元,游戏领域将达到1200亿美元,ADHD脑机接口反馈治疗460亿美元,大脑检测系统预计较少在120亿美元。

有人预见,未来当脑机接口技术发展到一定程度后,将不但能修复残疾人的受损功能,也能增强正常人的功能。例如深部脑刺激(DBS)技术和RTMS等技术可以用来治疗抑郁症和帕金森氏病,将来也可能可以用来改变正常人的一些脑功能和个性。又例如,上文提及的海马体神经芯片将来可能可以用来增强正常人的记忆。这可能将带来一系列关于“何为人类”、“心灵控制”的问题争论。

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