1 脑机接口技术创新与产业发展 研究报告（2021年） 中国信息通信研究院 知识产权与创新发展中心 2021年10月 1 编制说明 本次研究报告撰写得到以下单位及专家的参与和支持，特此鸣谢。 编写组主要成员： 中国信息通信研究院：周洁、张倩、李文宇、王淳佳、唐虎、李国红、汪卫国、陆亚鹏、李姣姣 高校及科研院所专家顾问（排名不分先后）： 清华大学：高小榕、张丹、陈菁菁 上海交通大学：吕宝粮、刘景全 电子科技大学：尧德中 天津大学：明东、许敏鹏 上海大学：杨帮华 华中科技大学：伍冬睿 中国科学院自动化研究所：何晖光 北京师范大学：邬霞 北京理工大学：毕路拯、赵清杰、邹思 重庆大学：黄柳舟 中国航天科工集团二院206所：张利剑，陈远方 中科院心理研究所：张亮 之江实验室：李振廷 2 企业专家顾问（排名不分先后）： 博睿康科技（常州）股份有限公司：胥红来、黄肖山、刘涛、李佳斌 西安蓝脑科技有限公司：韦新 蓝色传感（北京）科技有限公司：金城、黄涌 北京脑陆科技有限公司：卢树强、吴寒峰 浙江强脑科技有限公司：范芳芳 杭州回车电子科技有限公司：易昊翔、沈韶锐、童路遥、徐敏馨 中电云脑(天津)科技有限公司：程龙龙 科大讯飞股份有限公司：李鑫 沈阳新松机器人自动化股份有限公司：李学威 腾讯科技(深圳)有限公司：马锴 禹锡科技(天津)有限公司：陈龙 大天医学工程（天津）有限公司：汤佳贝 3 前 言 在科技强国的今天，脑科学的发展已经成为强国之策。脑机接口技术得到长足进步和飞速发展，战略意义不断被提高，应用领域不断扩大。跟踪、研究、分析并传播全球的脑机接口创新进展、产业趋势、行业应用是本报告的撰写目标，以达到深入促进创新和推动思想交流，最终产业创新力量凝聚的目的，这也是本研究报告发布的初心和使命所在。 我们有以下几点发现： 脑机接口已成全球关注的热点技术。这是因持续加重的老龄化和高发的脑疾病等问题给脑机接口技术带来市场需求，且多国在政策上积极鼓励该技术发展，并因与军事应用密切相关而被提升至国家战略性技术地位。且该技术能与社会多方面活动产生关联，并在发展时可能带动产业链上下游多方联动，多家咨询机构对脑机接口的未来持有乐观态度，预测2027年市场规模可能超过30亿美元。 侵入式和非侵入式两种技术路径分别朝向不同类型应用场景发展，在一定时期内仍将并存和相互结合。目前的科技水平来看，两种技术路径均存在不同的难题有待解决，也决定了二者无法彼此取代对方，而将形成侵入式多面向医疗领域和科研实验场景，非侵入式面向消费领域的情形，在某种情形下甚至二者产生结合，此外微创式脑机接口技术的研发热度渐火。 当前脑机学术研究较热，多国科研高校和实验室积极探索脑机接口技术并取得可喜成绩，我国也有诸多高校取得成果突破。清华大学、浙江大学、天津大学、上海交通大学、电子科技大学、华东理工大学、 4 华南理工大学、国防科技大学、中国科学院、华中科技大学等高校和科研机构均在脑机接口领域有深入研究，并在芯片设计、算法研究、医疗实践、赛事会议等方面取得进展。 全球脑机接口专利申请近些年加速增长，科研立项申请和论文也不断增多，国内的科研成果在专利和论文方面同样蓬勃发展，并且国内诸多高校积极践行科技成果转化，将脑机接口的相关专利进行许可，并孵化了一批初创公司，产学研的紧密结合加快了成果落地步伐和产品迭代速度。从地域看，北京和广东在脑机接口领域的研发创新范围更为全面且研究水平较为领先。 全球脑机接口市场尚存巨大开发潜力。尽管全球市场份额中仍以外企占据主导地位，但可喜的看到，我国已有企业开始发力和追赶，甚至在局部性能指标上领先。目前全球有市场活动的脑机接口企业数量突破两百家，大多为初创公司，投融资已成这类企业发展不可缺少的助推力量。 医疗领域仍是当前脑机接口最大应用落脚点。不过，随非侵入式技术的日益成熟，有望在游戏娱乐、精神状态监测、教育、智能生活等领域率先普及。 研究报告背后离不开撰写和审稿专家的付出。本报告得到了国内在脑机接口领域颇有建树的顶级学者和优秀企业代表的大力支持，他们对研究报告提出很多宝贵意见和建议，不厌其烦逐字逐标点提出修改意见，对每个案例图表和数据反复推敲斟酌，其精益求精、严谨治学的学术精神以及对脑机接口技术产业创新发展的孜孜努力拼搏精神让人深深敬佩。我们希望，推动脑机接口产业创新发展的声音能被更多人聆听到，在助力该领域创新发展的同时，我们希望能够更紧密 5 地联合起跨界的力量，协同推进脑联万物的美好未来。 我们衷心期待在未来，脑机接口的创新之树生机盎然，在国际舞台上展示我国的创新风采，在不远的将来出现与传播更多令人振奋的成功实践！ 目 录 一、 脑机接口的前生今世 ............................................. 1 (一) 脑机接口原理及定义 ...................................................... 1 (二) 脑机接口发展阶段 .......................................................... 1 (三) 脑机接口技术热度 .......................................................... 4 1. 脑机接口已成全球关注的热点技术 ................................... 4 2. 脑机接口技术日趋完善，市场应用广阔 ........................... 5 3. 多国积极布局，加大投入脑机接口研究 ........................... 7 二、 科技创新趋势 ................................................... 9 (一) 技术创新发展 .................................................................. 9 1. 脑机接口技术发展依赖多学科创新与协同进步 ............... 9 2. 侵入式和非侵入式技术路径并存发展 ............................. 11 3. 微创式脑机接口技术研发热度渐火 ................................. 12 4. 朝向“脑机”、“机脑”、“脑脑”和“融合”发展 ................... 13 (二) 学术成果研究 ................................................................ 15 1. 脑机接口学术研究起步较早且近期研究趋热 ................. 15 2. 多国科研高校和实验室积极探索脑机接口技术 ............. 19 3. 中国研究团队已遍及多所高校且取得突破 ..................... 20 4. 国内脑机接口研究机构和园区续落地 ............................. 20 (三) 专利布局分析 ................................................................ 21 1. 全球脑机接口专利申请近些年加速增长 ......................... 21 2. 脑机接口创新的专利技术逐步走向落地运用 ................. 22 3. 脑机接口专利围绕人工智能，关注神经疾病治疗 ......... 24 4. 北京和广东在脑机接口国内专利布局方面优势领先 ..... 26 5. 企业侧重单点技术研发而科研高校侧重脑机系统搭建 . 27 三、 产业发展趋势 .................................................. 28 (一) 脑机接口产业发展现状 ................................................ 28 1. 脑机接口产业尚处于商业探索阶段 ................................. 28 2. 北美等外国企业占据全球大量脑机市场份额 ................. 29 3. 我国在脑机接口局部技术方向水平领先 ......................... 31 4. 国内脑机接口产业孕育发展中 ......................................... 32 5. 产研合作及人财聚合创新模式有效促进创新 ................. 32 (二) 投融资现状 .................................................................... 34 1. 投融资成为企业发展重要推动力量 ................................. 34 2. 美国新创企业是目前重点投资对象 ................................. 36 (三) 行业应用 ........................................................................ 37 1. 医疗康复 ............................................................................. 37 2. 典型场景下的技术应用 ..................................................... 38 3. 特定行业人员的精神状态监测 ......................................... 39 4. 军事应用 ............................................................................. 39 5. 教育应用 ............................................................................. 40 6. 娱乐 ...................................................................................... 40 四、 未来展望 ...................................................... 41 (一) 技术发展展望 ................................................................ 41 1. 侵入式与非侵入式技术仍将并存甚至可能结合 ............. 41 2. 侵入式脑机接口技术带动机器人和软硬件技术革新 ..... 42 3. 非侵入式大脑活动检测手段趋于多样化 ......................... 43 4. 集中式数据聚合分析和管理平台或将出现 ..................... 43 (二) 产业市场展望 ................................................................ 43 1. 可穿戴产品将更加丰富 ..................................................... 43 2. 科技巨头公司与科研机构合作将更加密切 ..................... 44 3. 科技项目促进产业生态繁荣 .